Одноходові високомоментні гідромотори
Являють собою радіальну кривошипно-шатунну гідромашину з зіркоподібним розташуванням поршнів. Вони одержали назву тихохідних високомоментних гідромоторів для безредукторного приводу машин. Були створені в 1954 році фірмою “Чемберлейн Индастриз Лтд” (Англія) і одержали назву “Стаффа” (патент 1085232 -Англія).
Конструктивна схема кривошипно-шатунного гідромотора приведена на рисунку 12.8 (розподільник не показаний).
Рис. 12.8 Схема кривошипно-шатунного гідромотора
Робоча рідина від розподільника надходить у поршневу порожнину декількох робочих камер (на рисунку А, У, С та ін.), утворених у корпусі 1, і діє на поршні 2. Результуюча сила гідростатичного тиску передається через шатун 5 на ексцентриковий кулачок 6 приводного вала 4 і обертає його. За один оберт вала кожен поршень робить один робочий хід.
На Людиновському агрегатному заводі випускаються одноходові гідромотори типу МР-Ф-V/250 (10 типорозмірів) на питомі витрати від 100 до 6300 см3 і крутні моменти, М=375-9400 Нм.
Навантажувальні і регулювальні характеристики гідромоторів
об/хв
300 об/хв
об/хв
а)
об/хв
б)
Л/хв Крутний момент м, кгм Кількість обертів n, об/хв
в)
Рис. 12.9 Навантажувальні і регулювальні характеристики гідромоторів
На навантажувальній характеристиці
графічно представляються залежності
ηе, ηпро,
nф, Мф, Nф
від перепаду тиску (
). Регулююча характеристика виражає
залежності параметрів гідромотора,
наприклад,
,
від числа обертів його вала при постійній
потужності або постійному крутному
моменті (тиску). Універсальна характеристика
з’єднує навантажувальну і регулювальну
характеристики.
Типові навантажувальна і регулююча характеристики пластинчастого гідромотора МЕ 16-13 з номінальним крутним моментом 2 кгм приведені на рисунку 12.9 а, б. На рисунку 12.9 в показана універсальна характеристика шестерного гідромотора НД-160 (Німеччина) з питомою витратою 12,5 см3/об.
Залежності
крутного моменту від числа обертів
будуються при постійній
витраті (штрихові криві) і при постійному
перепаді
тиску (суцільні криві). На графіки
універсальних характеристик наносяться
також криві зміни крутного моменту, від
числа обертів при постійному ефективному
коефіцієнті корисної дії (ηєф=const),
що утворюють замкнуті контури.
Реверсування гідромотора
Реверсування нерегульованого гідромотора здійснюється зміною напрямку потоків у трубопроводах, що підводять рідину, тобто переключенням напірного потоку в зливну магістраль, а зливного потоку – у напірну. Схеми реверсування показані на рисунку 12.11.
Процес реверсування складається з періодів гальмування ротора гідромотора з робочої швидкості до нуля , зупинки і його розгону з нульової швидкості до робочої.
Визначимо час розвантажування гідромотора без навантаження при постійній величині прискорення з рівності імпульсу сили, прикладеної до ротора на радіусі , кількості обертового руху власних мас гідромотора:
.
При
=0,
одержуємо
,
де маса обертових частин гідромотора,
колова швидкість обертання ротора на радіусі після його розгону.
1
– час гальмування;
2
– час зупинки;
3
– час розгону
Рис. 12.10 Графік реверса гідромотора
Звідки знаходимо закон зміни часу розгону від кутової швидкості :
.
(7)
При
=
вст
.
Тому що
,
одержуємо:
,
де ‑ кутове прискорення.
Підставивши
значення кутової швидкості
у формулу (7), одержимо:
.
Час реверсу приймається рівним подвоєному часу розгону:
.
Час реверса гідромотора з приведеними масами дорівнює:
,
де
‑ момент інерції мас, що приводяться
в рух, приведений до вала гідромотора.
Графік реверса гідромотора показаний на рисунку 12.11.
а) б)
1 насос; 2 – гідромотор; 3 – розподільник.
Рис. 12.11 – Схема реверсування гідромотора;
а – за допомогою реверсивного насоса; б – з допомогою розподільника рідини
Час розвантаження (при гальмуванні) гідромотора без навантаження називається постійною часу гідромотора. Постійна часу характеризує інерційність приводу і має вирішальне значення при оцінці його динамічних якостей. У поршневих нерегульованих гідродвигунів номінальною потужністю від 2,5 до 35 кВт. Час розвантаження до максимальних обертів не перевищує 0,006 с. Для пластинчастого гідродвигуна моделі МГ 16-13, що працює при 1000 об/хв. Час реверсування складає 0,002 с.
Швидкодія приводу визначається кутом повороту ротора при розгоні до робочих обертів. Для цього скористаємося рівнянням (7) Виразивши кутову швидкість обертання ротора в даний момент часу як:
,
одержимо
.
Розділяючи
в цьому рівнянні змінні й інтегруючи
ліву і праву частини при початковому
куті
=0
і тривалості перехідного процесу від
0 до
,
одержимо:
.
(8)
Підставивши в рівняння
,
одержимо:
.
Коли момент інерції змінний, тобто рух відбувається зі змінним прискоренням, момент на валу гідромотора визначається за рівнянням:
,
де
приведений момент
інерції обертових мас:
,
де
момент інерції
роторної групи мотора, тобто вала, до
якого приводиться момент інерції.
від насосу
1 – зубчаста передача;
2 – робочий орган (РО).
Рис. 12.11– До визначення моменту інерції , приведеного до вала мотора
Рівність кінетичних енергій на валах І й ІІ (Рис. 12.11), тобто:
;
звідки
.
Загальний момент інерції, приведений до вала І, дорівнює
Питання для самоконтролю
1. В чому полягає особливість роботи гідромотора роторного типу?
2. Як визначити теоретичну потужність гідромотора?
3. Як формується крутний момент на валу роторного гідромотора радіально- поршневого типу?
4. Як здійснюється реверсування гідромотора?
Завдання до роботи
Рис.12.13
Схема лабораторної установки
1. Ознайомитись з лабораторною установкою. Запустити її.
2. Визначити тиск який розвиває гідромотор.
3. Описати принцип роботи гідромотора.
4. Знайти ефективну потужність гідромотора.
5. Побудувати графік залежності між тиском насоса і числом обертів гідромотора.
Завдання для самостійної роботи
Як видно з теоретичних відомостей до лабораторної роботи більшість гідравлічних насосів безклапанного типу можна використати як гідромотори.
Проте зрозуміло, що ефективність використання буде різною. Спробуйте перерахувати їх в порядку спадаючої ефективності з аргументацією прийнятого рішення.
Крім того, складіть свою думку про конструкцію, наприклад, трактора з незалежним приводом коліс від гідромотора. Двигун внутрішнього згорання приводить в рух гідравлічний насос, який забезпечує роботу чотирьох гідромоторів, зв’язаних з колесами через редуктори. Такий трактор міг би рухатись долаючи складі перешкоди, тобто був би всюдиходом.
Чи реальна така конструкція трактора ?
При розв’язуванні задач, які стосуються гідромоторів,можна використовувати формули, котрі виражають певні залежності роботи ідентичного насоса.
Знайдіть інформацію про використання гідромоторів у літакобудуванні. Поясніть чому раціонально їх використовувати на значних відстанях від гідронасоса.
При підготовці до лабораторної роботи зробіть аналіз задачі 1 та знайдіть числове значення обертів гідромотора.