20. Гидродвигатели возвратно-поворотного движения выходного звена
Для возвратно-поворотных движений (угловых перемещений) приводимых узлов на угол, меньший 3600 применяют поворотный гидродвигатель (моментный гидроцилиндр или гидроцилиндр поворотного действия) с возвратно-поворотным относительно корпуса ограниченным движением выходного звена (рис.28).
Поворотный гидродвигатель определяется, в общем случае, как объёмный гидродвигатель с ограниченным углом поворота выходного звена, причём, в зависимости от типа рабочего органа (исполнительного звена) различают шиберный поворотный, поршневой поворотный и мембранный поворотный гидродвигатели. Объёмный гидропривод с поворотным гидродвигателем называют поворотным гидроприводом.
В практике распространены пластинчатые поворотные гидродвигатели, в которых рабочим органом является пластина, жёстко заделанная в вал двигателя. Гидроцилиндры поворотного действия можно практически считать безынерционными двигателями, способными развивать большие крутящие моменты, достигающие для трехпластинчатых двигателей значения 70 МНм, применяющиеся давления жидкости – 20 МПа. В качестве рабочей среды применяются воздух, масла и водные эмульсии. Применение подобных гидроцилиндров (гидродвигателей) упрощает во многих случаях кинематику приводных механизмов.
Поворотный гидродвигатель состоит из корпуса 1 и поворотного ротора (вала) 2, несущего пластину (лопасть) 3 (рис.28). Кольцевая полость между внутренней поверхностью цилиндра и ротора разделена уплотнительной перемычкой 4 с пружинящим поджимом к ротору уплотнительного элемента 5. При подаче жидкости под давлением рр в верхний канал пластина 3 с втулкой 2 будет поворачиваться по часовой стрелке. Угол поворота вала цилиндра с одной рабочей пластиной обычно не превышает 270…2800.
П
оворотные
гидродвигатели выпускаются в
однопластинчатом (рис.28,а),
а также двух - (рис.28,б)
и трехпластинчатом исполнениях с
односторонним или двусторонним валом.
При конструировании этих цилиндров
необходимо обеспечивать жёсткость их
деталей, чтобы предотвратить выпучивание
плоских поверхностей боковых крышек,
в результате чего может быть нарушена
внутренняя герметичность агрегата.
6.1. РАСЧЁТ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА И УГЛОВОЙ СКОРОСТИ
Расчётная величина крутящего момента М на валу рассматриваемого гидроцилиндра с одной пластиной равна произведению силы Р, развиваемой перепадом давления жидкости Δp=pР-pСЛ на рабочую площадь F пластины, на плечо приложения этой силы - расстояние от оси вращения до центра давления рабочей площади пластины (рис.28,а):
.
Из рис.28,а видно, что рабочая площадь пластины:
,
и плечо приложения силы:
,
где b – ширина пластины по оси цилиндра (длина цилиндра).
В соответствии с этим расчётная величина крутящего момнта:
или МТ.М = W·p,
где W=ρ·F – удельный объём гидродвигателя:
.
Угловая скорость ω вала однопластинчатого цилиндра определится из условия равенства расхода жидкости Q и объёма, описываемого пластиной в единицу времени:
,
где F - рабочая площадь пластины;
- окружная скорость
центра давления пластины.
Подставив значения:
и
,
получим:
,
из этого выражения находим:
или
.
Фактические момент МЭФ и угловая скорость ωФ будут меньше
расчётных на величину потерь трения и утечек жидкости,