3.2.4 Гидравлические моторы

Большинство гидромоторов (рис. 3.15) является, по существу, обращенными гидронасосами. Если насосы сжимают рабочую жидкость и подают ее в гидросеть, то гидромоторы потребляют рабочую жидкость под давлением и преобразуют ее в механическую энергию. Однако схемные и конструктивные решения гидронасосов и гидродвигателей одинаковы.

Как и насосы, гидромоторы характеризуются:

– рабочим объемом V, см³ – объемом жидкости потребляемой мотором за один оборот вала;

– частотой вращения вала, n, об/мин;

– объемным расходом Q, см³/мин или л/мин, Q = nV.

Рис. 3.15. Гидромоторы

Кроме того, к основным характеристикам гидромоторов относятся крутящий момент и мощность. Крутящий момент на валу гидромотора

(3.9)

где p  давление на входе в гидромотор;

_об – объемный КПД гидромотора;

_гм – гидромеханический КПД гидромотора.

Мощность гидромотора

(3.10)

где  – угловая скорость вала,   0,1n.

Изменяя расход Q, можно регулировать скорость вращения вала мотора, а момент M на валу и, соответственно, давление p определяется нагрузкой мотора. Номинальные частота вращения вала, момент на валу, давление и расход масла указываются в паспорте гидромотора.

3.3 Управление гидродвигателями

В структуре управления гидроприводом (рис. 3.16) устройство управления гидродвигателем играет роль преобразователя сигналов управления, посылаемых человеком, каким-либо внешним устройством или управляющим автоматом, в гидравлический сигнал, необходимый для работы гидродвигателя.

Рис. 3.16. Структура устройства управления гидроприводом

Сигналы управления могут иметь разную форму: механическое перемещение (рукой человека, толкателем, рычагом), электрическим током, импульсом давления рабочей жидкости или воздуха и т. д. Сигналы управления также могут иметь разную энергию и мощность. Как правило, это сигналы малой энергии и мощности.

Устройство управления гидродвигателем преобразует сигнал управления по виду (например, электрический в гидравлический), форме, энергии, мощности. Оно может иметь собственную (разную) логику управления. Эта логика реализуется электрогидроавтоматикой  сочетанием гидравлических, механических, электрических и электронных устройств, соединенных определенным образом. Все вышеперечисленное определяет большое разнообразие схем и конструкций устройств управления гидродвигателями, однако все они построены на гидроаппаратах типа регуляторов давления, регуляторов расхода, выключателей и переключателей потоков рабочей жидкости.

3.3.1 Клапаны давления

Клапаны давления предназначены для управления давлением в гидросети в целом и в ее отдельных частях. Существуют клапаны давления напорные и редукционные.

С помощью напорных клапанов осуществляется настройка и ограничение давления в гидравлической установке. На рис. 3.17, а изображен нормально закрытый напорный клапан седельного (клапанного) типа с внутренним управлением и встроенным демпфером, а на рис. 3.17, б условное символьное изображение этого клапана на гидравлических схемах.

а б

Рис. 3.17. Напорный клапан седельного типа:

а – схема устройства; б – символьное изображение

1 – седло; 2 – клапан; 3 – пружина; 4 – винт регулировки; 5 – дренаж; 6 – линия слива; 7 – дроссель; 8 – поршень демпфера; 9 – обратный клапан; 10 – напорная линия (вход клапана)

В начальном положении клапан закрыт. Напорная линия P¹ заперта, не соединена с линией слива T (рис. 3.17, б).

Рабочая жидкость под давлением P воздействует на поверхность S клапана 2 и создает осевое усилие F = pS_п, где S_п – площадь поршня 8. Этому усилию противостоит усилие пружины 3, с которым клапан 2 прижимается к седлу 1. Усилие пружин можно настраивать, сжимая пружину винтом 4. Когда сила, создаваемая давлением на входе P, начинает превышать усилие пружины, клапан начинает открываться. Благодаря этому часть потока стекает в гидробак, и давление на входе устанавливается пропорционально усилию пружины. Если давление продолжает расти, то клапан, в конечном итоге, открывается полностью, и весь поток жидкости, создаваемый насосом, сливается в бак. Таким образом, управляющее клапаном давление снимается с его входа и передается на поверхность S (на рис. 3.17, б – штриховая линия от точки P). Это так называемый клапан с внутренним управлением.

Для предотвращения резких колебаний давления – гидравлических ударов – в клапан встроено демпфирующее устройство, состоящее из дросселя 7² и обратного клапана 9³. При резком повышении давления клапан 2 быстро открывается, так как жидкость давит на поршень 8, свободно проходя через открытый клапан 9. При обратном ходе клапана 2 клапан 9 закрыт и поршень 8 вынужден проталкивать жидкость через дроссель 7, соответственно клапан 2 закрывается медленно.

В отличие от напорного клапана клапан редукционный предназначен для снижения поступающего на его вход переменного высокого давления до заданной величины на выходе. Сигнал управляющего давления для этого клапана снимается с его выхода. Клапан ставится в тех случаях, когда в гидроустановке, в процессе ее работы, требуются различные давления. Редукционный клапан обычно выполняется как клапан золотникового типа (рис. 3.18).

а б

Рис. 3.18. Клапан золотникового типа:

а – схема клапана; б – символьное изображение на гидравлической схеме

1 – канал линии управления; 2 – пружина;, 3 – винт настройки; 4 – кромки золотника и корпуса клапана; 5 – поршень золотника

В начальном положении, как показано на рисунке, клапан открыт. Напорная линия Р соединена с рабочей линией А. Давление р (рис. 3.18, а) на выходе (штуцер А), подаваемое через линию управления 1, воздействует на поршень золотника 5. Создаваемое этим давлением усилие на поршень уравновешивается настроенной пружиной 2. При повышении давления р внутри клапана поршень 5 смещается вправо и начинает перекрывать вход клапана (штуцер Р). На щели между кромками 4 образуется перепад давления, тем больший, чем меньше щель, и давление на выходе уменьшается по отношению к давлению на входе.

В гидравлической схеме клапан изображается, как на рис. 3.17, б. В отличие от напорного клапана, редукционный клапан в начальном положении всегда открыт, слив жидкости из клапана в бак отсутствует (кроме дренажного штуцера L), управление клапаном осуществляется от выхода (пунктирная линия от выхода А).