5. Объемные гидродвигатели

5.1. Общие сведения

К объемным гидродвигателям, предназначенным для преобразования энергии потока жидкости в механическую работу, относятся гидромоторы, сообщающие выходному валу неограниченное вращательное движение, гидроцилиндры поворотного действия, сообщающие выходному валу ограниченное вращательное движение, гидроцилиндры прямолинейного движения, сообщающие выходному звену поступательное движение.

В качестве гидромоторов могут быть использованы роторные насосы бесклапанного типа, которые являются обратимыми машинами. Конструктивное отличие насоса от гидромотора состоит в наличии трубопровода для слива утечек в резервный бак системы. Если корпус не дренировать, то в нем будет поддерживаться такое же давление, как и в сливной магистрали. В этом случае возникает проблема уплотнения выходного валика и обеспечения прочности корпуса. В качестве гидромоторов используют также шестеренные, винтовые и пластинчатые машины.

5.2. Цилиндры поворотного действия

Для угловых перемещений приводимых узлов в некоторых случаях применяют силовые цилиндры поворотного действия, названных поворотниками.

Поворотники применяют для возвратно-поворотных движений приводимых узлов на углы меньше 360˚. Поворотник (рис. 5.1) состоит из цилиндра 4, пластины 1, вала 2, перемычки 3. Пластина 1 выполняется подвижной и герметизируется за счет подвода давления к ее торцу.

При подводе жидкости под давлением в левый канал цилиндра (рис. 5.1) пластина 1 с валом 2 поворачивается по часовой стрелке. Угол поворота вала с одной пластиной обычно не превышает 270…280˚.

Расчетный крутящий момент на валу гидроцилиндра с одной пластиной

где – перепад давления между рабочей и сливной камерами цилиндра; – эффективная площадь пластины; – плечо приложения силы давления (расстояние от оси вращения вала до центра давления рабочей части пластины).

Рис. 5.1. Схема цилиндра поворотного действия

Рабочая площадь пластины

где и – диаметры цилиндра и вала; – ширина пластины.

Плечо приложения силы давления

В соответствии с этим расчетный крутящий момент определяют по зависимости

.

Угловую скорость вала поворотного цилиндра определяют, используя скорость центра давления пластины.

(5.1)

где – расход жидкости, подаваемый в цилиндр; – окружная скорость центра давления пластины.

Подставляя значение

и

В уравнение (5.1), получают

. (5.2)

Из выражения (5.2) находят

Фактический момент и угловая скорость будут меньше расчетных значений из-за трения и утечек жидкости:

и

где механический КПД поворотного цилиндра; объемный КПД цилиндра.

Двигатели поворотного типа применяют на ВС для управления аэродинамическими рулями, а также для разворота передней опоры ВС. Основная сложность при создании конструкций поворотников состоит в трудности герметизации подвижных стыков пластины и цилиндра в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.