Ролико-лопастні гідромотори

Ролико-лопастні гідромотори мають плавність обертання в широкому діапазоні чисел оборотів (від 0,1 до 2000 об/хв і більш), характеризуються малою величиною внутрішнього тертя, відсутністю пульсації крутного моменту.

Пристрій і принцип дії ролико-лопастних гідромоторів пояснюється схемою на рисунку 8.8.

Положення 1 Положення 2 Положення 3 Положення 4

Рисунок 8.8 – Схема роботи ролико-лопастного гідромотора

Основними елементами гідромотора є ротор 3 із двома лопастями 4, статор 1 і чотири замикачі 2, що синхронно обертаються за допомогою зубчастої передачі (на рисунку не показана).

Між лопостями ротора і замикачами утворені 4 робочі камери: 6, 7, 8, 9 , попарно повідомлених між собою. Дві з них знаходяться під робочим тиском, дві інші повідомлені зі зливом. Функціональне призначення робочих камер у процесі повороту ротора міняється.

Рідина від насоса підводиться через канали в порожнині 6 і 7 (положення 1). Сила, обумовлена тиском рідини на лопаті 4, створює крутний момент на роторі і приводить його в обертання. Злив рідини здійснюється через канали 10 по іншу сторону лопастей. Лопасті 4, пройшовши через пази в замикачах (положення 2), входять у камери 8 і 9, що повідомляються з тиском нагнітання рідини. Камери 6 і 7 повідомляються зі зливом (положення 3). При повороті ротора на 90⁰ (положення 4) цикл роботи гідромотора повторюється.

Теоретичний крутний момент на вихідному валу гідромотора:

, (8.9)

де відстань від осі обертання ротора до центра тиску лопасті:

,

де – ефективна площа лопасті:

,

де – ширина лопати.

Підставивши значення r і у формулу (8.9), одержимо:

.

Фактичний крутний момент на вихідному валу гідромотора:

,

де  ефективний к.к.д. гідромотора.

Витрата рідини, споживана гідромотором:

, (8.10)

де  колова швидкість центра тиску лопасті.

Підставивши значення _n, у формулу (8.10), одержимо:

.

З цього вираження знаходимо кутову швидкість ω обертання вала:

.

Фактична кутова швидкість буде менше розрахункової через витік рідини:

,

де ₀ – об'ємний к.к.д. гідромотора.

Високомоментні гідромотори

Випускаються двох типів:

а) одноходові;

б) багатоходові.

Підвищення моменту на валах цих гідромоторів досягається шляхом збільшення їхнього робочого обсягу в результаті багаторазової дії робочого органа (поршня, пластини і т.п.) за один оберт вала або за рахунок підвищення обсягу робочої камери.

Принципова схема багатоходового високомоментного радіально-поршневого гідромотора показана на рисунку 8.9.

Рисунок 8.9 – Принципова схема багатоходового високомоментного гідромотора (порожнини нагнітання позначені знаками “+”, порожнини зливу – знаками “-”)

Гідромотор складається зі статора, на внутрішній поверхні якого міститься профільна направляюча, ротора 1 з поршнями 2 і розподільна осі (колектор) 5, жорстко з'єднаної з корпусом гідромотора.

При подачі рідини в підпоршневий простір поршні прагнуть висунутися і спираються своїми ковзанками 3 у профіль направляючої. У місці контакту поршня з профільної направляючої діє сила , що може бути розкладена на поперечну і нормальну складові. Поперечна складова створює крутний момент, який обертає ротор.

Коли поршень переходить з ділянки аб профільної направляючої на ділянку бв, підпоршневий простір з'єднується зі зливальною магістраллю і поршень, переміщаючи до центра ротора, витісняє робочу рідину на злив.

При одному оберті ротора кожен поршень робить трохи подвійних ходів у циліндрі, число яких залежить від кількості западин і виступів на профільній направляючій.

Питома витрата високомоментного гідромотора :

,

де  діаметр поршня,

 хід поршня,

 кількість ходів за один оборот вала,

 кількість поршнів у ряді,

 кількість рядів поршнів.

Сила від тиску рідини р на торець поршня діаметром дорівнює:

; при цьому , де .

Крутний момент, що створюється одним поршнем

,

де  відстань від центра обертання ротора до точки прикладення сили .

Щоб визначити тангенс кута в рівнянні (8.11) повернемо ротор гідромотора на елементарний кут (рисунок 8.10). Центр ковзанки поршня переміститься з крапки ПРО₁ у крапку ПРО₂.

Р исунок 8.10 – Розрахункова схема гідромотора

Отже .

Сторони трикутника .

Підставивши значення у формулу (8.11), після перетворень одержимо ,

де  швидкість відносного переміщення поршня в циліндрі ротора,

 кутова швидкість обертання ротора.

Крутний момент m може бути визначений інакше. Елементарна робота поршня при його переміщенні на складає:

На вихідному валу гідромотора одержуємо елементарну роботу:

.

При теоретичних розрахунках одержимо:

Звідки:

,

де – приведена швидкість поршня.

Крутний момент, що створюється всіма поршнями, з урахуванням протитиску р_с у зливальній порожнині гідромотора:

,

де і – відповідно відносна швидкість руху поршня в зоні нагнітання і зливу;

¹ і ¹¹  кількість поршнів відповідно в зоні нагнітання і зливу;

– площа поршня.

Співвідношення числа поршнів і виступів на профільній направляючій статора вибирається звичайно виходячи з умов:

;

або

, (8.12)

де  число поршнів,

 число виступів (або западин).

На підставі рівняння (8.12) одержуємо:

;

тому

.

Відносна швидкість поршня, що залежить від форми направляючої, не повинна перевищувати 2,5 м/сек.