Радиально-поршневой гидромотор: особенности момента, скорости и применения
Когда механизму нужен большой крутящий момент при медленном вращении - колесу, барабану лебёдки, конвейеру, смесителю, - привод строят по одной из двух схем. Можно поставить быстроходный гидромотор с понижающим редуктором, а можно взять тихоходный высокомоментный мотор и привести механизм напрямую. Радиальный гидромотор относится ко второму варианту, и именно этим определяются его сильные стороны и ограничения.
Ниже разобрано, как устроен радиально-поршневой гидромотор, чем различаются эксцентриковая и кулачковая схемы, от чего зависят момент и скорость, где такие моторы применяют и какие параметры сверяют при подборе или замене.
В радиально-поршневом гидромоторе поршни расположены перпендикулярно выходному валу, лучами от центра. Вращающийся распределитель по очереди подаёт рабочую жидкость под давлением в цилиндры. Поршни, на которые действует давление, создают усилие, а механизм мотора превращает его в крутящий момент; остальные поршни в это время вытесняют жидкость на слив. Цилиндры работают со сдвигом по фазе, поэтому у мотора нет мёртвого положения, в котором момент пропадает.
По способу, которым усилие поршней превращается во вращение, различают две основные схемы.
Поршни давят внутрь, на эксцентрик вала - напрямую или через шатуны. Эксцентрик один, поэтому за оборот вала каждый поршень совершает один рабочий ход. В ряде конструкций нагрузку от поршня на эксцентрик воспринимает гидростатическая опора: слой масла под давлением разгружает пару трения, и на механический контакт приходится лишь небольшая часть усилия. Для эксцентриковых моторов характерен высокий пусковой момент.
Поршни давят наружу и через ролики опираются на кулачковое кольцо с несколькими выступами. За оборот каждый поршень совершает столько рабочих ходов, сколько выступов у кольца, поэтому общее число рабочих ходов за оборот равно произведению числа выступов на число поршней. В русскоязычной технической литературе такие машины называют гидромоторами многократного действия. Реакцию роликов воспринимают неподвижные боковые направляющие, и поршни не нагружаются касательными силами.
Чем больше рабочих ходов за оборот, тем больше рабочий объём мотора при тех же размерах поршней. В части конструкций вращается не вал, а корпус вместе с кулачковым кольцом.
У любого объёмного гидромотора действуют две зависимости. Крутящий момент определяется рабочим объёмом и перепадом давления: чем они больше, тем больше момент. Частота вращения определяется расходом и рабочим объёмом: при том же расходе мотор с большим рабочим объёмом вращается медленнее. Радиально-поршневые моторы выпускают с большими рабочими объёмами, поэтому они развивают высокий момент на малой скорости и во многих случаях позволяют обойтись без внешнего редуктора.
Пусковой момент, то есть момент, который мотор развивает при нулевой скорости, может быть ниже длительного момента из-за внутренних утечек и трения. Момент страгивания нагрузки, наоборот, выше момента, нужного для её равномерного движения. Оба обстоятельства учитывают, когда проверяют, тронет ли мотор механизм с места под нагрузкой.
На очень малой скорости у ряда конструкций радиально-поршневых моторов возможны пульсация момента и неравномерность вращения. Поэтому минимальную частоту вращения берут из рекомендаций производителя конкретной модели.
В общем случае радиально-поршневые моторы выпускают с постоянным рабочим объёмом. Изменение объёма возможно в отдельных исполнениях: отключением части поршней от подачи жидкости или изменением геометрии кулачка. В отличие от регулируемых аксиально-поршневых машин, где объём меняется плавно, у радиально-поршневых моторов регулирование ступенчатое.
В двухскоростных кулачковых моторах встроенный золотник по сигналу управления направляет жидкость только к части поршней. Рабочий объём уменьшается, скорость при том же расходе растёт, а момент снижается. Такой режим подходит для быстрого перемещения машины, когда высокая тяга не нужна.
Аксиально-поршневой гидромотор с редуктором. Аксиально-поршневые моторы относят к быстроходным машинам с меньшим моментом, поэтому для тихоходного механизма их ставят в паре с понижающим редуктором. Регулируемые исполнения позволяют плавно менять рабочий объём. Радиально-поршневой мотор приводит механизм напрямую, без отдельной зубчатой передачи.
Героторный гидромотор. Он тоже относится к тихоходным высокомоментным машинам. Рабочий орган - зубчатая пара внутреннего зацепления; в героллерных исполнениях зубья неподвижного кольца заменены роликами. Героторные моторы экономичны, но из-за более высоких утечек имеют более низкий объёмный КПД и лучше подходят для приводов с умеренным давлением.
Прямое сравнение типов по КПД, массе и ресурсу без данных конкретных моделей практически невозможно: разброс характеристик внутри каждого типа велик. Выбор делают по каталогам производителей и по расчёту привода.
Радиально-поршневые моторы используют там, где механизм вращается медленно и с большой нагрузкой:
Среди производителей таких моторов - Bosch Rexroth (моторы Hägglunds и серия MCR), Poclain Hydraulics и SAI.
Одного рабочего объёма для подбора мотора недостаточно. Для оценки совместимости нужны:
Отдельно проверяют дренажную линию. Допустимое давление в корпусе у таких моторов значительно ниже рабочего, и производители ограничивают не только его длительное значение, но и продолжительность кратковременных превышений. Эти пределы связаны с уплотнением вала.
Встроенный стояночный тормоз замыкается пружинами и отпускается давлением. Он рассчитан на удержание, а не на торможение на ходу: включение во время вращения может его повредить.
Все допустимые значения берут из документации на конкретную модель. Переносить их с одного типоразмера или одной серии на другую нельзя.
Потеря момента, снижение скорости под нагрузкой и неравномерное вращение на малых оборотах могут быть связаны с износом мотора. Однако тот же симптом может быть вызван и неисправностью насоса, клапанов или тормоза, поэтому по внешним признакам дефект мотора не подтверждают.
Состояние агрегата оценивают измерениями в гидросистеме и дефектовкой после разборки. По её результатам решают, какие детали можно восстановить, какие нужно заменить и целесообразен ли ремонт. Работы с гидросистемой выполняют квалифицированные специалисты на остановленной технике после сброса давления.
Радиально-поршневой гидромотор выбирают под режим работы: большой момент на малой скорости, высокое давление, длительная нагрузка и привод без внешнего редуктора. Если механизму нужны высокие обороты или плавное регулирование, задачу может лучше решить аксиально-поршневой мотор с редуктором; при умеренных давлении и мощности может хватить героторного. Окончательный ответ дают расчёт момента и скорости на валу и сверка с документацией на конкретную модель.
Мы свяжемся с вами в ближайшее время
Мы свяжемся с вами в ближайшее время