Hydraulický motor: zariadenie, účel, princíp činnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Hydraulické mechanizmy využívalo ľudstvo od pradávna pri riešení rôznych ekonomických a inžinierskych problémov. Využitie energie prúdenia tekutín a tlaku je dnes relevantné. Štandardné zariadenie hydromotora je vypočítané na prevod premenenej energie na silu pôsobiacu na pracovný článok. Samotná schéma organizácie tohto procesu a technické a štrukturálne nuansy prevedenia jednotky majú veľa rozdielov od bežných elektromotorov, čo sa odráža v kladoch aj záporoch hydraulických systémov.

Zariadenie mechanizmu

Konštrukcia hydromotora je založená na kryte, funkčných jednotkách a kanáloch pre pohybujúce sa toky tekutín. Kryt je zvyčajne namontovaný na nosných nohách alebo upevnený pomocou blokovacích zariadení s možnosťou otáčania. Hlavným pracovným prvkom je blok valcov, kdeje umiestnená skupina piestov, ktoré vykonávajú vratné pohyby. Pre zabezpečenie stability tohto agregátu je zariadenie hydromotora vybavené systémom konštantného tlaku na rozvádzací kotúč. Túto funkciu plní pružina s účinným tlakom pracovného média. Pracovný hriadeľ, ktorý spája hydromotor s výstupným ovládaním, je realizovaný vo forme drážkovanej alebo perovanej zostavy. Ako príslušenstvo je možné k šachte pripojiť antikavitačné a poistné ventily. Samostatný kanál s ventilom zabezpečuje odtok kvapaliny a v uzavretých systémoch sú k dispozícii špeciálne okruhy na preplachovanie a výmenu pracovných médií.

Princíp hydraulického motora

Hlavnou úlohou jednotky je zabezpečiť proces premeny energie cirkulujúcej tekutiny na mechanickú energiu, ktorá je následne cez hriadeľ prenášaná do výkonných orgánov. V prvej fáze prevádzky hydromotora kvapalina vstupuje do drážky rozvodného systému, odkiaľ prechádza do komôr bloku valcov. Pri plnení komôr sa zvyšuje tlak na piesty, čo má za následok vznik krútiaceho momentu. V závislosti od konkrétneho zariadenia hydromotora môže byť princíp fungovania systému v štádiu premeny tlakovej sily na mechanickú energiu odlišný. Napríklad krútiaci moment v axiálnych mechanizmoch vzniká pôsobením guľových hláv a hydrostatických ložísk na axiálne ložiská, cez ktoré začína činnosť bloku valcov. V záverečnej fáze končícyklus vstrekovania a vytláčania kvapalného média z valcovej skupiny, po ktorom sa piesty začnú obracať.

Pripojenie potrubia k hydromotoru

Základné zariadenie mechanizmu by malo prinajmenšom poskytovať možnosť pripojenia k prívodnému a odtokovému potrubiu. Rozdiely v implementácii tejto infraštruktúry do značnej miery závisia od techník nastavenia ventilov. Napríklad zariadenie hydromotora rýpadla EO-3324 poskytuje možnosť rozdeľovania prietokov pomocou posúvacieho ventilu. Na ovládanie cievok ventilov sa používa servopohon s napájaním pneumatického akumulátora.

V konvenčných okruhoch sa používa vypúšťacie hydraulické vedenie, v ktorom je tlak regulovaný prepadovým ventilom. Na výmenu pracovných kvapalín v okruhu sa v hydraulických pohonoch s uzavretými prietokmi používa rozvodná (nazývaná aj čistiaca a preplachovacia) cievka s prepadovým ventilom. Ako doplnok na reguláciu teplotného režimu kvapalného média počas prevádzky hydromotora je možné použiť špeciálny výmenník tepla a chladiacu nádrž. Zariadenie mechanizmu s prirodzenou reguláciou sa zameriava na neustále vstrekovanie kvapaliny pri nízkom tlaku. Rozdiel v tlaku v pracovných potrubiach hydraulického rozvodného systému spôsobí, že sa riadiaca cievka posunie do polohy, v ktorej nízkotlakový okruh komunikuje s hydraulickou nádržou cez prepúšťací ventil.

Prevodové hydromotory

Takétomotory majú veľa spoločného s jednotkami zubových čerpadiel, ale s rozdielom vo forme odvádzania kvapaliny z oblasti ložiska. Keď pracovné médium vstupuje do hydromotora, začína interakcia s ozubeným kolesom, čo vytvára krútiaci moment. Vďaka jednoduchému dizajnu a nízkym nákladom na technickú realizáciu je takéto zariadenie hydromotora populárne, hoci nízky výkon (účinnosť rádovo 0,9) neumožňuje jeho použitie v kritických úlohách napájania. Tento mechanizmus sa často používa v riadiacich obvodoch prídavných zariadení, v systémoch pohonu obrábacích strojov a pri zabezpečovaní funkcie pomocných telies rôznych strojov, kde menovitá rýchlosť pracovnej rotácie je do 10 000 ot./min.

Gerotorové hydromotory

Upravená verzia prevodových mechanizmov, ktorých rozdiel spočíva v možnosti získať vysoký krútiaci moment pri malých rozmeroch konštrukcie. Kvapalné médium sa obsluhuje cez špeciálny rozvádzač, v dôsledku čoho sa ozubený rotor uvedie do pohybu. Ten pracuje na valčekovom zábehu a začína vykonávať planétový pohyb, ktorý určuje špecifiká hydromotora gerotora, zariadenia, princíp činnosti a účel tejto jednotky. Jeho rozsah je daný vysokou spotrebou energie v prevádzkových podmienkach pri tlaku cca 250 barov. Ide o optimálnu konfiguráciu pre nízkootáčkové stroje, ktoré kladú požiadavky aj na energetiku z hľadiska kompaktnosti a optimalizácie konštrukcie vcelkovo.

Axiálne piestové motory

Jeden z variantov rotačného piestového hydraulického stroja, ktorý najčastejšie zabezpečuje axiálne uloženie valcov. V závislosti od konfigurácie môžu byť umiestnené okolo, paralelne alebo s miernym sklonom vzhľadom na os otáčania jednotky skupiny piestov. Zariadenie hydromotora s axiálnym piestom predpokladá možnosť spätného zdvihu, preto je v usporiadaniach s obsluhovanými jednotkami potrebné pripojiť samostatné odtokové potrubie. Čo sa týka cieľových zariadení prevádzkujúcich takéto motory, sú to hydraulické pohony strojov, hydraulické lisy, mobilné pracovné jednotky a rôzne zariadenia pracujúce s krútiacim momentom do 6000 Nm pri vysokom tlaku 400-450 bar. Hlasitosť obsluhovaného prostredia v takýchto systémoch môže byť konštantná a nastaviteľná.

Radiálne piestové motory

Najflexibilnejšia a najvyváženejšia konštrukcia hydraulického motora z hľadiska riadenia vysokého krútiaceho momentu. Radiálne piestové mechanizmy sú k dispozícii s jedným a viacnásobným pôsobením. Prvé sa používajú v závitovkových linkách na pohyb kvapalín a sypkých suspenzií, ako aj v rotačných jednotkách výrobných dopravníkov. Radiálne piestové zariadenie a princíp činnosti jednočinného hydromotora sa môžu prejaviť v nasledujúcom funkčnom cykle: pod vysokým tlakom začnú pracovné komory pôsobiť na päsť pohonu, čím sa spustí rotácia hriadeľa,prenos úsilia na výkonný odkaz. Povinným konštrukčným prvkom je rozvádzač na vypúšťanie a privádzanie kvapaliny spojený s pracovnými komorami. Viacčinné systémy sa vyznačujú len zložitejšou a rozvinutejšou mechanikou interakcie komôr s hriadeľom a kanálmi na distribúciu kvapaliny. V tomto prípade je jasná rozdelená koordinácia v rámci funkcie rozvodu pre jednotlivé bloky valcov. Individuálnu reguláciu na okruhoch je možné vyjadriť ako najjednoduchšími príkazmi na zapnutie/vypnutie ventilov, tak aj bodovou zmenou parametrov tlaku a objemu čerpaného média.

Lineárny hydromotor

Variant objemového hydromotora, ktorý generuje iba prichádzajúce pohyby. Takéto mechanizmy sa často používajú v mobilných samohybných strojoch - napríklad v kombajne podporuje funkciu výkonných jednotiek hydromotor vďaka energii spaľovacieho motora. Z hlavného výstupného hriadeľa elektrárne smeruje energia do hriadeľa hydraulickej jednotky, ktorá zase dodáva mechanickú energiu orgánom na zber obilia. Najmä lineárny hydromotor je schopný vyvinúť ťažné a tlačné sily v širokom rozsahu tlakov a pracovných oblastí.

Záver

Hydraulické stroje majú mnoho pozitívnych prevádzkových bodov, ktoré sa prejavujú rôznymi spôsobmi v závislosti od konkrétnej konštrukcie agregátu. Ak tedagerotorové zariadenie hydromotora je jednoduché a nevyžaduje vážne náklady na údržbu, potom sú axiálne a radiálne konštrukcie v nových verziách viac navrhnuté tak, aby dosahovali vysoké krútiace momenty a udržiavali vhodné ukazovatele výkonu, ale sú nákladnejšie na údržbu. Pre množstvo univerzálnych ukazovateľov existujú všeobecné výhody hydraulických strojov oproti batériovým, elektrickým a dieselovým zariadeniam, ale majú aj slabé stránky, ktoré sa prejavujú v relatívne nízkej účinnosti a závislosti od nepriamych faktorov pracovného procesu. Ide o citlivosť hydrauliky na zmeny teploty, viskozitu pracovného média, znečistenie atď.