Полезная мощность гидромотора и как он

Гидромоторы – это те же двигатели, которые трансформируют энергию жидкости и придают исполнительному органу – валу, вращательное движение. Принцип действия основан на том, что поступающая в камеры цилиндра жидкость производит давление на поршни, которые создают крутящий момент. В зависимости от конструкции изделия подача рабочей жидкости в камеру под определенным углом относительно центральной оси позволяет получить выходное усилие, имеющее разные значения.

Сфера использования гидромоторов определяется видом устройства: аксиально-поршневые подходят для дорожной, погрузочной техники, сельскохозяйственных машин; шестеренные – для установки в навесное оборудование спецтехники – самосвалы, погрузчики, экскаваторы; героторные – там, где необходим высокий крутящий момент, например, в дорожной уборочной технике; радиально-поршневые – для транспортировки жидкостей, поворотных устройств.

Технические характеристики

При выборе гидромотора важны технические характеристики:

• среднее и максимальное давление на входе;
• максимальное давление на выходе;
• объем двигателя;
• крутящий момент;
• скорость вращения вала,
• эффективная мощность,
• масса.

Кроме того, в техническом задании на подбор гидравлического устройства обязательно указывать необходимые размеры, способы установки и подключения, условия эксплуатации, исполнение валов, возможность регулировки объема рабочей жидкости, наличие реверса, вид используемой гидравлической жидкости.

При долгой эксплуатации гидроагрегата, некоторые параметры могут не соответствовать нормам, в этом случае обратитесь за ремонтом гидромотора.

Размеры и вес гидромотора

В зависимости от типа агрегата, машины, исполняемых функций и наличия пространства для установки гидромотора выбирают его вид. Например, гидромотор МГП (многократного действия и планетарного типа) имеет внушительные весогабаритные параметры, тогда как гидроустройство серии МР отличается более компактными размерами и сравнительно небольшим весом. Если МГП обеспечивают высокую производительность, то МР – это, как правило, низкая частота вращения и высокий крутящий момент.

Скорость и мощность

Скорость вращения определяют количеством оборотов вала. Показатели варьируют в широком диапазоне – от 120 до 1600 оборотов, при этом мощность может изменяться в пределах от 3 до 12 кВт. Скорость регулируемых гидромоторов может быть откорректирована до самой нижней границы, которая составляет 10 оборотов в минуту. Для снижения количества оборотов обычно используют клапан деления жидкости.

Способы подключения гидромотора

Гидравлические моторы могут иметь различные типы креплений и способы подключения к агрегатам, навесному оборудованию: шпонка, шплинт, шлиц, штопор. Поэтому существенно уточнить тип подключения у самого гидронасоса и у навесного оборудования, механизмов.

Если необходима консультация, обращайтесь в компанию «Гидротема», которая профессионально занимается ремонтом гидравлики спецтехники и различного промышленного оборудования.

В этой статье мы рассмотрим инструкцию о том, как выбрать гидромотор и рассмотрим другие элементы гидросистем. 

Гидравлическая система — это традиционный инструментарий для решения задач с приложениям большого усилия, наиболее оптимальным решением для этой задачи уже больше ста лет являются гидравлические системы.

Исполнительные агрегаты в гидросистемах

Исполнительные агрегаты — это элементы машины или системы, которые осуществляют непосредственное воздействие на физические объекты, передавая энергию, заложенную в гидравлической системе этим объектам.

Основными исполнительными агрегатами гидравлической системы являются:
а) гидромоторы; Гидромотор это объемный агрегат, использующийся с целью преобразования энергии давления жидкости во вращательное движение.
б) гидроцилиндр, гидроцилиндр также является гидродвигателем, но только для линейного поступательного перемещения рабочих поверхностей.

Как разобраться, что лучше выбрать? Какой именно исполнительный агрегат  нужен?

Вам необходимо определить, какой вид работ вы собираетесь реализовывать: поднимать вверх и опускать вниз, подобно тому, как работают промышленные погрузчики, либо вам необходимо большое радиальное (круговое) усилие.
Схема такова:
а) Тянуть-толкать? -> гидроцилиндр.
б) Вращать больше, чем на оборот? –> гидромотор (гидродвигатель).
Рассмотрим ситуацию, когда нам нужен гидродвигатель.

Выбор гидродвигателя

Какие бывают гидродвигатели?
Гидромоторы (гидродвигатели) бывают регулируемые и не регулируемые. Они отличаются конструкциями, которые при определенном углу отклонения от основной оси вводов подающих жидкость создают разное усилие на вращающемся агрегате. Каждая из этих конструкция достойна отдельной истории и статьи, в этой статье мы покажем, как выбрать верные параметры для своей задачи.

Что нужно знать, чтобы приступить к выбору?
«Доктор , а я буду после операции играть на скрипке?
— Конечно.
Надо же, а раньше никогда не играл.»

Другими словами перед тем, как приступать к выбору гидродвигателя – нужно представлять, с чем конкретно он будет работать. Это всегда грузы либо механизмы. Но для машины – это просто массы и силы, которые к ним надо приложить, чтобы они начали двигаться.
Значит:
а) определите максимальный вес (массу) конструкции с нагрузкой, включая рабочий механизм и груз — то, что он будет таскать, толкать, раскручивать, в зависимости от вашего настроения и желания.

б) Определите силу, требующуюся для подъема всей этой массы (F) (привет, школьная физика) в условиях местной гравитационной среды. Предполагается, что на данный момент вы находитесь и читаете на Земле, максимум на околоземной орбите, следовательно, для вас формула будет иметь следующий вид:

       ф.1   F=m*g,

где:
m – это максимальная масса всего, что будет двигаться,
g – ускорение свободного падения на поверхности Земли, приблизительно равного 9,819 м/c2.

  Хотим мы того или не хотим, но при работе с вращающимися рабочими агрегатами, мы имеем дело с угловыми нагрузками, чтобы бороться с угловыми нагрузками, где точка приложения силы будет создавать так называемое плечо силы, нам необходимо определить крутящий момент (момент) – соотношение сил, необходимых для преодоления угловой нагрузки.

в) определить крутящий момент (M)

Крутящий момент вычисляется исходя из длины плеча (рычага), и его величина тем больше, чем больше расстояние от центра оси вращения, то есть вала двигателя. Здесь вам необходимо определить расстояние (R) от оси до самой дальней от вала точки движущегося механизма и груза
       ф.2   M = F * R,
где: F — сила необходимая для поднятия всей массы механизма и груза (см. ф.1)

г) выбрать частоту вращения двигателя (число оборотов в секунду, минуту) – Частота вращения двигателя является одной из ключевых характеристик при расчётах его характеристик.
Самый простой способ её определения через мощность двигателя.

1) Определить требуемую мощность.
Мощность W определяется по формуле:
       ф.3   W=m*g*h
где h=R – максимальная высот подъема двигателем груза над землей .
2) Определить требуемое номинальное число оборотов в секунду n .
Через мощность
       ф.4   W = M/c =F * n;
       ф.5   n= W/F;
На этом заканчивается механический расчет. Теперь вы точно знаете примерные механические характеристики двигателя, который вам нужен. Завершающий этап – гидравлический расчёт, чтобы добиться от гидросистемы реализации ваших механических потребностей.

Расчет гидравлических параметров двигателя

Рассмотрим ситуацию, у вас есть конструкция для успешного функционирования которой необходимо подобрать двигатель со следующими характеристиками.

• М, Н·м (момент) – 650
• 
  n, c-1 (оборотов/с) – 18
• 
  Pном, Мпа (давление в моторе) — 32
• 
  КПДмм (механический КПД) – 0,92
• 
  КПДом(объемный КПД) – 0,96

(стоит отметить, что в современных расчетах данные показатели КПД, как правило, похожи для большинства моделей, давление в гидроприводе обуславливается типом трубопровода и потерями, расчет которых тема для другой статьи).
Остается выбрать объем двигателя (q) для поддержания требуемого давления и реализации необходимых параметров в течении всего рабочего процесса.
а) объем двигателя qд:
       ф.5   qд=(2*pi*M)/(Pизм* КПДмм)=(6,28*650)/0,92 = 4437
Pизм – разница давления на входе и на выходе двигателя. Эту величину можно брать приблизительно равной 1 , в дальнейшем её точный показатель не сильно повлияет на расчёт и эксплуатацию, так как перепад всегда имеет место и не может быть равен 0.
Для того, чтобы количество оборотов было стабильно — нам необходимо определить расход в системе. Расход вычисляется по формуле.
б) Расход Q
       ф.6   Q = n *q / КПДом = 18 * 4437/0,96=83193,75
Итак, разобравшись с характеристиками требуемого гидродвигателя, теперь нам надо понять, существует ли такой в принципе и выбрать модель.

Выбор гидронасоса

Выбор гидронасоса производится исходя из требуемого объема, поддерживаемого им, гидронасосом, давления, а ещё его КПД, также важна величина расхода, вычисленная для двигателя, стоит добавить, если двигателей больше одного , то эти величины складываются.
Расчёт гидронасоса
а) Прежде всего необходимо определить объем qн выбираемого насоса
       ф.6   qн=Q/nнас*Кпод
qн=83193,75/24*0,96=3327,75, где:
nнас – число оборотов вала насоса, определяется числом оборотов двигателя или системы , вращающей вал насоса. Мы допустим это значение 24 об/с
Кпод – КПД подачи, численно равное объемному КПД, как правило равному 0,96 для современных насосов.
б) И из величины объема вычисляется объем действительной подачи – количество рабочей жидкости, которая будет вытесняться насосом в рабочий контур:
       ф.7   Qн= qн* nнас* Кпод=3327,75*24*0,96 = 76671,36
Если взвесить принципы работы насоса и двигателя, становится понятным, что сам гидродвигатель, гидромотор, в другом режиме своей работы может быть и гидронасосом, но мы выберем специализированный двигатель.

Гидравлический мотор – это агрегат, предназначенный для преобразования энергии потока жидкости в механическую энергию, которая приводит в движение рабочий элемент машины. В качестве исполнительного органа используется выходной вал, на который и подается преобразованная энергия.

Принцип работы

При запуске двигателя в паз распределительной системы поступает жидкость, а затем перемещается в камеры блока цилиндров. При наполнении отсека повышается давление на поршни, что приводит к созданию крутящего момента. Принцип преобразования гидравлической энергии в механическую определяется типом мотора. В заключительной стадии рабочая среда вытесняется из цилиндров, а поршни приступают к обратному действию.

Виды и область применения гидромоторов

1. Аксиально-поршневой

Конструкция предполагает параллельное расположение цилиндров либо расположение цилиндров вокруг или под уклоном к оси вращения блока поршневой группы. В данном типе гидромотора имеется функция реверсного хода, поэтому для работы гидроагрегата требуется соединение отдельной дренажной линии.

К достоинствам аксиально-поршневого гидропривода относятся:

• Работают с крутящим моментом до 600 Нм;
• Нормальное давление – 400-450 бар;
• Рабочий объем регулируется или остается постоянным.

Такие насосы используются на технике и в механизмах с большими нагрузками – сельскохозяйственных машинах, гидравлических прессах, экскаваторах, карьерной технике, мобильных механизмах и других установках.

2. Шестеренные

В моторах данного типа предусмотрена линия отвода рабочей среды из зоны подшипников. Она предназначена для реверсивного потока. При поступлении в гидродвигатель жидкость оказывает действие на шестерни, что приводит к формированию крутящего момента на валу привода.

Шестеренные гидромоторы демонстрируют стабильную работу на частоте вращения до 5000-10000 об/мин и давлении до 200 бар, а также не предъявляют особых требований к содержанию примесей. Поэтому гидроагрегат нашел широкое применение в приводах навесного оборудования спецтехники (экскаваторов, самосвалов, сеялок, погрузчиков и др.), станках и вспомогательных механизмах. В связи с низким КПД, не превышающим 0,9, гидроаппарат не подходит для решения задач силового обеспечения.

3. Героторные

Представляют собой разновидность шестеренных гидромоторов с внутренним зацеплением. В устройстве гидроагрегата предусмотрен специальный распределитель, посредством которого подается рабочая жидкость. В рабочих полостях образуется крутящий момент, который вызывает вращение ротора. В результате последний совершает планетарное движение.

Достоинствами героторных гидромоторов являются:

• Крутящий момент достигает 2000 Нм;
• Стабильная работа при давлении до 25 МПа;
• Рабочий объем гидроагрегата – до 800 см3;
• Малошумная работа;
• Небольшие габариты гидроузла.

Гидрооборудование героторного типа применяется в лесной, сельхозтехнике, дорожноуборочных машинах и других механизмах, где необходим высокий крутящий момент при сравнительно небольшой мощности.

4. Радиально-поршневые

Эти моторы бывают двух типов:

Однократного действия. Рабочие камеры, подвергающиеся высокому давлению, оказывают действие на кулак привода. Это приводит к старту вращения вала. На нем присутствует распределительный механизм, посредством которого камеры сопрягаются со сливными линиями и линиями высокого давления. В некоторых конструкциях рабочая среда перемещается в рабочие отсеки с помощью вала. Гидромоторы однократного действия выдерживают давление до 35 МПа и работают с частотой вращения до 2 тысячи об/мин. Данный тип гидроагрегатов подходит для поворотных устройств и транспортировки малотекучих жидкостей.

Многократного действия. Отличается от предыдущего типа тем, что вытеснитель осуществляет несколько рабочих циклов в течение одного оборота вала. Число этих циклов зависит от профиля корпуса.  Чаще всего встречаются в рабочих органах мобильных машин (механизмов) в качестве мотор-колеса, поэтому в устройстве может быть предусмотрена функция свободного вращения. Задача этого режима состоит в нагнетании малого давления (не более 5 бар) в линию дренажа и сопряжения рабочих камер со сливной линией. Свободное вращение обеспечивается за счет втягивания плунжеров в цилиндры и отхода от рабочего профиля.

Для консультации по выбору гидравлики для вашего вида техники обращайтесь к специалистам компании «СДМ-гидравлика».