50. Hammasratastüüpi pöördhüdromootorid

Seda tüüpi standardsed hüdromootorid ehitatakse kiirekäigulised (kuni 500…3500 min^-1) maksimaalse töörõhuga 22MPa võimsusega kuni 20kW.

Hammasratasmootori tööpõhimõte

Hammasrataspumba (joonis 4.24) käivitamiseks juhitakse töövedelik hüdrosüsteemist rõhul (p) hammasrataspaari hammaste vahelisse kambrisse (V). Pumba sisendisse surve all tulev töövedelik mõjub rõhuga mootori hammasrataste hammastele ja tekitab hamba tööpinnale mõjuva jõu toimel hammasratta telje suhtes jõumomendi, mis sunnim hammasrattad pöörlema. Väljundvõllil rakenduv momendi suurus võrdub töövedeliku rõhu, hamba profiili pindala ja õla korrutisega, milleks on rõhu (p) summaarse jõuvektori rakenduspunkti ja hammasrataste telje vaheline kaugus . Hammasrataspumba töötingimusks on p₁˃ p₂ .

Joonis 4.24 Hammasrataspumba tööskeem

Hammasrataspumba ehitus

1. Pumba kere 6. Hammasvõlli laagrid

2. Hammasrataspaar 7. Klapikarp

3. Esikaas 8. Surveklapid

4. Tagakaas 9. Survekanalid

5. Laagripuksid 10. Väljundvõll

Joonis 4.25 Mootori põhiosad

Töövedelik (rõhul p) juhitakse läbi surveklapi (8) mootori otsakaane ja laagrihülsi vahelisse survekambrisse (9) ja hammastevahelisse töökambrisse. Survekambri õli surub laagripuksid (5) vastu hammasrataste otspinda määrides seda ja vähendades hammasrataste ja hülsivahelist teljesuunalist pilu . Olenevalt väljundvõlli pöörlemissuunast juhitakse õli tagasivool läbi vastuklappide ja tagasivoolu toru tagasi paaki.

Hammasratashüdromootorid võivad olla reverseeritavad või mittereverseeritavad. Mootorite puhul, mis on mõeldud töötamiseks ühes suunas tuleb ühendamisel rõhusüsteemi jälgida kõrgrõhu- ja madalrõhu pooli. Enamlevinud on reverseeritavad mootorid, millel on sümmeetriline ehitus.

Mootori käivitamisel koormuse all tuleb arvestada, et mootoril on väike käivitusmoment, mis võib mitte võimaldada vajalikku jõumomenti . Seepärast hammasratasmootorit käivitamine koormuse all ei ole soovitav. Tänu hammasrataspumba hammasrataste väikesele hammaste arvule ei taga nad ühtlast pöörlemist väikestel pööretel. Mootori töötamisel väikestel pööretel tuleb kasutada liikumise ülekandel vaheülekannet.

Madalate pöörete saamiseks hüdroaajamites võidakse kasutada reduktoreid või madala pöörete arvuga kuni 500 min^-1 suure kasuteguriga LSHT (Low speed – High torque motors) mootoreid .

Madala müratasemega hammasratastüüpi pöördhüdromootoreid koos automaat PD (propotsionaal-integraal) kiiruse ja kaitseregulaatoriga kasutatakse näiteks laevaruumide ventilaatorite mootoritena.

51. Kolbrotasioon-hüdromootorid, tööpõhimõte.

Kolbrotatsioonhüdromootorid valmistatakse radiaal- ja aksiaalkolbmootoritena. Nende töö põhineb vedeliku rõhu kolvile tekitatud jõu jagunemisele tema mõjumisel kaldpinnale. Töötsüklite arvu ühe täispöörde jooksul nimetatakse pöördhüdromootori taktide arvuks

Miktmetaktilised pideva pöörlemisega kolbrotatsioonhüdromootorid tagavad suure pöördemomendi ja suures vahemikus pöörlemiskiiruse .

Mitmetaktilise kolbrotatsioonhüdromootori tööpõhimõte:

Õlijagaja (1) kanalid (2) ja (3) on ühendatud silindriploki surve ja äravoolu liinidega. Vastavalt kolbidr (4) asendile silindris toimub töövedeliku surumine silindrisse või silindrist töövedeliku äravool.

Joonis 4.26 Kolbrotatsioonmootori tööpõhimõte

Kolvid (4) rulltõukurid (7) toetuvad juhtlati või võru (8) lainelisele pinnale . Töövedeliku rõhu poolt tekitatud jõud (F_A), võrdub töörõhu ja kolvi põhja pindala korrutisega . Jõud F_A juhtlati liikumissuunaline komponent F_T tekitab kolvi tõukuri puutepunktis juhtlati lainelise pinnaga jõumomendi, mille suurus peale eelnimetatu oleneb laine profiili tõusunurgast (α).

Teine komponent (F_N) on risti juhtvõru lainepinnaga ja suurendab hõõrdrmomenti kolvitõukuri rulli ja laineprofiili vahel.

52. Kolbrotatsioon-radiaalhüdromootor (lüh. KRRHM)ehitus ja tööpõhimõte. Radiaalhüdromootoris (joonis 4.27) paiknevad mootori silindrid (4) rootori silindriplokis (2) võlli võlli (7) suhtes radiaalselt ( b). Silindristes asuvad kolvide sääred toetuvad oma tõukurirullidega (3) mootori keres oleva staatori lainelise profiiliga juhtvõrule (3) . Võlli iga pöörde jooksul teevad kolvid lainete arvule vastava arvu edasi-tagasi käiku.

Töövedelik juhitakse silindritesse rõhuliinilt (11) ja tagasi süsteemi (12) läbi mootori külge monteeritud õlijagaja (8), mis koosneb jagajakettast (9) ja siseliinidega kommutaatorist (10). Jagajaketas on (9) on ühendustivtidega jäigalt ühendatud mootori korpuse (13) külge, kommutaator (ümberlüliti) pöörleb sälk-võllihammasühedusel koos võlliga (7). Kommutaatoris olevate avade kaudu ühendatakse rõhu ja äravoolu liinid vastavate silindrigruppidega (a).

Joonis 4.27 Radiaalkolbhüdromootor

Silindrisse siseneva õli surve mõjul liiguvad kolvid esimestes silindrites tema teljega radiaalsuunas väljapoole. Igas sellises silindris tekitab õlijagajasse pumbalt tulev õlirõhk kolvi tõukuri rulli ja staatori juhtvõru kopeeri laine puutepunktis silindri teljesuunaline rõhujõu F_A.

F_A = pA = p π×D² /4 , kus

p – on kolvile mõjuv õli rõhk ja A – on kolvi põhja pindala.

Jõu F_A võib jagada kaheks komponendiks (F_N ja F_T).

Radiaalsuunas mõjuv jõud F_N surub tõukuri rulli vastu lainelist juhtvõru ja muljumisel deformeerib (kulutab) seda.

Juhtvõru laine puutujasuunaline e. tangensiaaljõud (F_T) püüab juhtvõru edasi nihutada (d) ja tekitab rootorile pöördemomendi (M), mis kantakse edasi võllile (7).

F_T = F_A sinα

M = F_T ×a , kus a – on tangensiaaljõu kaugus (jõu õlg) hüdromootori rootori teljest tema rakenduspunktini.

Kõigi silindrite poolt arendatav moment mootori võllile võrdub hüdromootori kõigi silindrite jõumomentide summaga. Tänu suurele jõumomendile kasutatakse sedatüüpi pöördhüdromootoreid laeva hüdrauliste kraanade mootoritena.

Radiaalhüdromootoreid valmistatakse astmelise või sujuva reguleerimisega. Astmelisel reguleerimisel oleneb mootori pöörete arv ja pöördemomendi suurus töösse lülitatud silindrite arvust.

KRRHM pöörete arv on proportsionaalne mootorit läbiv õli hulgaga st. pumba tootlikkusega ja pöördvõrdeline kõigi silindrite töömahuga .

n = Q /V, kus Q – on pumba tootlikkus ja V – silindrite töömaht.

Kõigi silindrite töömahu kasutamisel (joonis 4.27 b.) töötab mootor 100% pöörete arvuga ja 100 % pöördemomendiga . 50% töömahu kasutamisega (c) pöördemoment väheneb

50 % - ni, pöörded suurenevad kuni 2 korda.

Hüdromootori pöördeid ja momenti saab muuta pumba tootlikkuse ja silindrite töömahu ehk töötavate silindrite arvu muutmisega. Pöörlemise suunda saab muuta siseneva ja väljuva õlikanali omavahel muutmisega.

Sujuva reguleerimisega radiaalhüdromootorid (joonis 4.28) on komplekteeritud eksentrikvõlliga (1),mis toetub laagritappidele (2 ja 3) asendit ehk eksentrisiteeti (e) saab mootori rootori telje suhtes muuta.

Joonis 4.28. Radiaalhüdromootori sujuva reguleerimise seade

Eksentrisiteedi muutmine toimub hüdrauliliselt, juhtõli (p₁) juhitimisega eksenrikvõlli survekambritesse (5 või 6). Kui kambris (6) on suurem rõhk kui kambris (5) nihutatakse võll kambri (5) suunas, eksentrisiteet suureneb (b, e₁ ˃e₂), millega koos suureneb ka töösilindri maht. Kambrisse (5) suunatud rõhk toimib vastupidi (c, e₁< e₂), silindrite töömaht väheneb.

Radiaalhüdromootorei valmistatakse kahes modifikatsioonis – pöörleva staatori või pöörleva rootoriga. Vastavalt sellele ühendatakse väljundvõll rootori või staatoriga.

Kui kinnitame mootori kere liikumatu objektiga kantakse pöördemoment läbi rootori tööorganile; kinnitades rootori liikumatu objektiga, kantakse pöördemoment mootori kerele, millele võib kinnitadanäiteks kraana vintsi trumli.

KRRHM ehitatakse ühe ja mitmekordse tegevusega, ühe- ja mitmerealise silindriplokina. Hüdromootori kordsus ehk mitu töötsüklit toimub ühe täispöörde jooksul, oleneb staatori juhtvõru lainete arvust. Suure jõumomendi saamiseks valmistatakse kuni 10-kordseid ja 2-3 realisi hüdromootoreid.

Kaasaegsete astmelise reguleerimisega suure momendiga radialhüdromootorite maksimaalne pöördemoment võib ulatuda kuni 45000 Nm, töörõhul kuni 450 bar ja silindrite kogumahul 200 kuni 8000 sm³.

Sujuva reguleerimisega radiaalhüdromootorite põhiparameetrid firmade andmetel:’

Maksimaalne pöördemoment kuni 22000 Nm,

Pöörete arv 1 kuni 1000 min^-1,

Silindrite töömaht 200 kuni 5500 sm³,

Maksimaalne töörõhk kuni 300 bar.

53.Aksiaalkolbhüdromootorid ehitus ja tööpõhimõte

Konstruktsiooniliselt valmistatakse aksiaalkolbmootoreid nurk- või sirgkerega . Mõlemad mootori tüübid võivad olla reguleeritavate- või mittereguleeritava kiiruse , jõomomendi ja pöörlemissuunaga.

Standardsed nurkkerega (kaldplokiga) aksiaalkolb hüdromootorid (joonis 4.29) ehitakse reeglina töötamiseks nimirõhul kuni 30...35 Mpa, pöörlemiskiirusega kuni 4500 p/min, pöördemomendiga 20...5500 Nm.

1.Jõuvõll 2. Surveketas 3. Võlli kande ja tugilaagrid 4. Silindriplokk 5.Keps 6. Kolb

7. Õlijagaja

Joonis 4.29 Nurkkerega aksiaalkolbmootori põhiosad

Mootori töö põhineb vedeliku rõhu kolvile tekitatud jõu jagunemisele tema mõjumisel kaldpinnale.

Kui silindri- ja võlliplokk on paigutatud nurga all ühte jäigalt ühendatud keresse on tegemist mittereguleeritava hüdromootoriga (joonis 4.30).

1.Jõuvõll 2. Surveketas 3. Silindriplokk 4. Kolb

5. Õlijagaja

6. Õli sissevool

7. Õli tagasivool

8. Tsentertapp (kardaan)

Joonis 4.30 Põhiosad ja tööpõhimõte.

Nurkkerega aksiaalkolbmootor koosneb ( joonis 4.30) ühtsest silindriploki- ja väljundvõlli kerest. Kere ühte otsa on paigutatud kande- ja tugilaagritel toetuv väljundvõll (1), vastaspoole nurga all kuni 30⁰ silindriplokk (3). Silindriplokk ja väljundvõll on surveketta (2) ja kardaanühenduse (8) kaudu teineteisega ühendatud.

Hüdrovedelik suunatakse õlijagaja (5) kaudu survekanalist (6) silindrite töökambritesse ja kolbidele (4). Rõhk (p₁) tekitab kolvi teljesuunalise jõu (F_A), Vedeliku rõhu poolt tekitud jõud kantakse kolbide ja kepsude kaudu edasi väljundvõllile kinnitatud survekettale (2).

Surveketta ja kepsu liigendi kokkupuutepunktis jaguneb jõud F_A kaheks komponendiks – survekettaga teljesuunaliseks (F_N) ja survekettaga ristiolevaks tangensiaaljõuks (F_T). Teljesuunalise jõukomponendi võtab vastu võlli tugilaager . Tangensiaaljõud tekitab võllile pöördemomendi (M), mille mõjul hakkab koos survekettaga (2) väljundvõll (1) pöörlema.

Jagajaketta suunas liikuvad kolvid suruvad hüdrovedeliku rõhul (p₂ < p₁).

töökambritest läbi õlijagaja kanalisse (7) ja sealt edasi paaki või hüdropumbale.

Mootori pöördemoment (M) on võrdeline survekettale tekitatud summaarse tangensiaaljõuga (F_T), mis oleneb väljundvõlli telje ja silindriploki vahelise kaldnurgast (α ) ja kolbide telgjoonte ringi raadiusest ( r) .

M = Ʃ F_T×r , kus r- on kolbide ringi raadius.

Mootori pöörlemise kiirus oleneb hüdropumba tootlikkusest (Q) ja silindrite töömahust.

n = Q / V_o.,

kus Q – on hüdropumba tootlikkus ja V_o- on hüdrosilindrite töömaht.

V_o = d ²/ 4×z×r× sinα , kus

d- töökolvi diameeter,

r- töökolbide telgi läbiva ringjoone läbimõõt.

z- silindrite arv,

α- väljundvõlli telje kaldnurk silindriploki telje suhtes.

Sirgkerega aksiaalkolbmootorite (joonis 4.31) rootori (1) kolbide (2) teljed paiknevad paralleelselt väljundvõlli (4) teljega. Kolbidele tekitatud rõhujõud kantakse kolvi sääre kaudu mootori kaldkettale (3).

1. Mootori rootor 5. Õlijagaja )

2. Kolvid 6. Tööõli sissevool (rõhul p₁)

3. Kaldketas 7. Tööõli väljavool (rõhul p2)

4. Väljundvõll 8. Survevedru

Joonis 4.31 Sirgkerega aksiaalkolbmootori tööpõhimõte

Hüdrovedelik suunatakse rõhul (p₁) kanalist (6) läbi õlijagaja (5) silindrite töökambritesse . Töökambritesse tekitades kolbidele (2) rõhujõud (F_A) . Kolvid on kolvisääre sfääriliste liigendühenduste kaudu ühenduses väljundvõllile silindriploki telje suhtes kaldnurgaga kinnitatud kaldkettaga (3).

Kolvi poolt kolvi sääre kaudu kaldkettale mõjuv jõud F_A jaguneb kaheks komponendiks – jõuvõlli teljesuunaliseks jõuks F_N ja teljega ristiolevaks komponendiks (tangensiaaljõuks) F_T, mis tekitab mootori veovõllil (4) pöördemomendi .

Võlli pöörlemine kantakse jagajakettale, mille kaudu toimub vastavalt tööjärjkorrale järgmiste töösilindrite ühendamine hüdrosüsteemi survepoole kanalitega. Samaaegselt jagajaketta suunas liikuvad kolvid suruvad hüdrovedeliku nende silindrite töökambritest välja, mis on ühendatud vedeliku ärajuhtimisekanalitega. Töö ajal surutakse silindriplokk vastu sfäärilist jagajaketast silindrite töökambrites oleva õlirõhu ja survevedruga (8).

Mootori reverseerimine toimub hüdroõli suuna muutmisega silindrite töökambritesse. Seda tehakse hüdrosüsteemi manipulaatorite kaudu.

Reguleeritava kaldkettaga hüdromootorid (joonis 4.32) on varustatud kaldketta nurga reguleerimise servomootoriga .

6. Reguleeritav kaldketas

7. Jõuvõll

8. Kandetugilaagrid

9. Kaldketta nurga reguleerimise

servomotor.

1. Mootori kere

2. Silindriplokk (rootor)

3. Õlijagaja

4. Plunzerkolb

5. Kolvisääre šarniirühendus

Joonis 4.32 Reguleeritava kaldkettaga hüdromootor.

Mootori pöördemoment oleneb survekettale tekitatud summaarsest tangensiaaljõust ( Ʃ F_T)

M = ∑ T × r , kus r on tangensiaaljõu rakenduspunkti kaugus väljundvõlli teljest.

Väljundvõlli pöörlemisekiirust saab reguleerida pumba tootlikkuse (Q) ja kaldketta nurgaga silindriploki telje suhtes, mis muudab ka silindri töömahtu ( V₀):

n = Q / V_o, kus

Q – on hüdropumba tootlikkus ja V_o- on mootori silindrite töömaht.

V_o = d ²/ 4×z×r× sinα , kus

d- töökolvi diameeter,

r- töökolbide telgi läbiva ringjoone raadius.

z- silindrite arv,

α - kaldketta nurk silindriploki telje suhtes.

Aksiaalkolbmootoreid valmistatakse pööretearvuga kuni 3500 p/min ja pöördemomendiga kuni 400 Nm. Paljudel juhtudel on nad pööratavad, s.o. kasutatavad ka pumpadena.

Hüdromootori konstruktsioonis kasutatavad materjalid peavad vastama nõudmistele, mis tagavad nende pikaajalise töö suhteliselt suurde koormuste keskkonnas.

Silindriplokk ja jagajaketas töötavad paaris ja seepärast peavad need olema valmistatud hästi määritavatest antifriktsiooni omadustega materjalidest. Tavaliselt terasest ja pronksist või erineva pindkõvadusega terasest, mis omavahel õlis töötades kuluvad vähem.

Töötavad teraspinnad on 0,7…0,9 mm sügavuselt tsementeritud ja karastatud pinnatugevuseni HRC 58 –62 .

Sellise termotöötluse juures tekib metalli struktuuris austeniit, mis hüdromootori ekspluatatsioonis võib muutuda martensiidiks, kusjuures metalli struktuuri muutumisega võib toimuda detailide joonpaisumine , millega võib kaasneda paisumispilude vähenemine ja detailide kinnijooksmine . Viimase vältimiseks viiakse peale karastust läbi detailide madaltemperatuuriline ( - 70⁰ C) termotöötlemine. Erilist tähelepanu peab osutama kolb – silinder ja silindriplokk – jagajaketas detailide vahelistele paisumispiludele ja nende pindade töötlemistäpsusele.