3.4. Гидроприводы поворотного движения
В гидроприводах поворотного движения выходным звеном гидродвигателя является вал, поворачиваемый в пределах ограниченного угла. В качестве гидродвигателей используются пластинчатые и поршневые поворотные гидродвигатели.
Рис. 3.11. Схемы исполнения поворотных гидродвигателей
Поворотные пластинчатые гидродвигатели (рис. 3.11, а) состоят из корпуса 1, ограничительных упоров 2 и поворотного вала 3, на котором расположено некоторое количество пластин. Обычно число пластин составляет 1—3. С торцов корпус закрыт крышками. При поступлении рабочей жидкости в одно из входных отверстий 4 вал поворачивается, преодолевая момент нагрузки. Как и в предыдущих гидродвигателях перепад давлений в полостях гидродвигателя пропорционален нагрузке.
Теоретический крутящий момент гидродвигателя определяется зависимостью
,
где
—
перепад давления в полостях гидродвигателя;
F
— рабочая площадь пластины; l—
плечо приложения равнодействующей
гидравлической силы на пластину; z
— число пластин.
Подставив
,
где D и d — диаметры цилиндрических поверхностей корпуса; b — ширина пластины, получим
(3.20)
Теоретическая угловая скорость поворота вала гидродвигателя равна
,
где v - окружная
скорость центра давления пластины;
, Qг
— расход жидкости, подводимый к
гидродвигателю.
Подставив выражения для F и l, получим
,
(3.21)
Поворотные пластинчатые гидродвигатели достаточно просты и не требуют преобразования поступательного движения в поворотное. Однако они имеют существенные недостатки: при высоких давлениях возможна значительная деформация боковых крышек; трудно осуществимо качественное уплотнение рабочих объемов; плохие динамические показатели гидродвигателя из-за влияния сжимаемости рабочей жидкости и значительных сил трения в уплотнениях.
Эти недостатки отсутствуют в поршневых поворотных гидродвигателях. Поворот выходного звена может осуществляться, например, с помощью реечнозубчатой передачи (рис. 3.11,е), в которой рейка закреплена на поршне 2 гидродвигателя. Перемещение поршня происходит как в обычном гидроцилиндре.
Теоретический крутящий момент гидродвигателя и угловая скорость поворота определяются зависимостями
,
(3.22)
,
(3.23)
где D — диаметр поршня; d — диаметр делительной окружности зубчатого колеса.
Условное графическое изображение поворотного двигателя показано на рис. 3.11, в.
Поворотные гидродвигатели применяют для перемещения рулей управления и стеклоочистителей самолетов, поворотных устройств станков, роботов и др.
Контрольные вопросы
1. Какие преимущества достигаются при замене нерегулируемого механического привода гидравлическим?
2. Назовите области применения группового гидропривода?
3. В каких случаях целесообразно применять аккумуляторный и насосно-аккумуляторный приводы вместо насосного гидропривода?
4. Как частота вращения вала гидромотора зависит от нагрузки на нем?
5. Что такое жесткость нагрузочной характеристики нерегулируемого гидропривода и чем она определяется?
6. Чем ограничена наибольшая нагрузка, которую может преодолеть гидропривод?
7. Какие преимущества и недостатки дает применение гидроцилиндра для осуществления поступательных движений по сравнению с гидромотором?
8. Назовите и обоснуйте область применения телескопических гидроцилиндров.
9. Как обеспечить выдвижение штока телескопического гидроцилиндра с постоянной скоростью?
10. Объясните причину, из-за которой шток гидроцилиндра, подключенного по дифференциальной схеме, перемещается с большей скоростью, чем при обычном подключении гидроцилиндра.
11. Что ограничивает применение одноштоковых гидроцилиндров для перемещения рабочих органов машин на большие расстояния?
12. Каково назначение и особенности применения поворотных пластинчатых гидродвигателей?