Героторни и героторни хидравлични двигатели
Героторни двигатели
Героторните хидравлични двигатели по отношение на техните технически характеристики заемат междинна ниша между аксиално-буталните и радиално-буталните хидравлични двигатели. Те развиват висок стартов и стабилен работен момент, осигуряват постоянна скорост на изходящия вал.
Характеристика на героторните хидравлични двигатели е липсата на външна дренажна линия, малки размери и тегло и ниска цена. Героторните двигатели са вид хидравлични машини с вътрешна предавка, чиято теория за движението също е разработена от Майрън Хил.
Фиг. 1. Героторна двойка
Героторните хидравлични двигатели са универсални, използват се както в отворени, така и в затворени хидравлични вериги. Високият въртящ момент при работни условия, ниската скорост на въртене на изходящия вал позволяват използването на героторни хидравлични двигатели без скоростна кутия за директно задвижване на различни задвижващи механизми на специално оборудване и пътностроителни машини.
Помпената единица на хидравличния двигател се състои от героторна двойка (фиг. 1). Това е неподвижно зъбно колело с вътрешни зъби със специален кръгъл профил, твърдо свързано с корпуса на хидравличния двигател, и зъбно колело, въртящо се в него с външни зъби, което е свързано към изходящия вал.
Профилът на зъбите на вътрешното зъбно колело също е кръгъл. Вътрешното зъбно колело има от 4 до 8 зъба, но винаги с един зъб по-малко от външното зъбно колело. Следователно вътрешното зъбно колело е монтирано спрямо центъра на външното зъбно колело с ексцентричност (отместване).
Вътрешното зъбно колело често се нарича ротор. В централната част на ротора е направен вътрешен отвор, в който са изрязани прорези. Те служат за свързване на ротора с изходящия вал на хидравличния двигател чрез междинна задвижваща линия.
Плътната връзка на зъбите на двете зъбни колела разделя вътрешните кухини на героторната двойка на две части. Междузъбните кухини чрез аксиалните канали в корпуса и разпределителя комуникират с изпускателния и дренажния отвор на хидравличния мотор.
Когато потокът от работния флуид се подава към изпускателната кухина, роторът (вътрешното зъбно колело), поради ексцентричност, започва да се търкаля над неподвижното зъбно колело.
Поради разликата в броя на зъбите на една единица, относителната скорост на приплъзване в героторната двойка е много малка, което осигурява гладка работа на хидравличния двигател и дълъг експлоатационен живот.
Центърът на ротора се върти спрямо центъра на външното (неподвижно) зъбно колело по кръгова орбитална траектория. Следователно в международната терминология такива хидравлични двигатели се наричат орбитални. Често се наричат и планетарни.
Фиг. 2. Позиции на ротора по време на пълно завъртане на 360°
На фиг. 2 показва позициите на ротора рамка по рамка по време на пълно завъртане на 360°. За справка, един зъб на ротора е маркиран с буквата β, а кухината на външното неподвижно зъбно колело е маркирана с Ω. В началото на завъртането точките β и Ω са в контакт една с друга, а след пълно завъртане се срещат отново.
Когато зъбните колела се въртят, работният флуид запълва получените междузъбни кухини в инжекционната кухина, а зацепващите зъби го изстискват от хидравличния мотор в дренажа. Работната течност, действаща върху зъбите на ротора в изпускателната кухина, създава въртящ момент.
Големината на въртящия момент се определя от активната зона на зъбите в инжекционната кухина и развитото налягане. Активната площ на зъбите е постоянна, а налягането на работния флуид варира в зависимост от големината на външното натоварване, действащо върху вала на хидравличния двигател.
Основни параметрихидравличен двигател са големината на работния обем и максималното налягане, за което е проектиран да работи. Обемът е количеството работен флуид, който двигателят консумира по време на пълен оборот (360 °) на изходящия вал.
Дебитът се измерва в единици кубически сантиметър на оборот [cm3/rev] или просто кубичен сантиметър [cm3], докато налягането се измерва в мегапаскали [MPa] или бар [bar]. В зависимост от работния обем и налягането се определя скоростта на изходния вал и въртящият момент, развиван от хидравличния двигател.
Героторната двойка е обратима. Когато посоката на потока на работния флуид се промени, роторът (и следователно изходящият вал на хидравличния двигател) се върти в обратна посока.
Тъй като оста на ротора се върти по кръгова орбитална траектория, нейното движение се предава на изходящия вал с помощта на карданно задвижване. Карданният вал свързва вътрешната повърхност на ротора с подобна повърхност на изходния вал чрез шлицово зацепване.
Шлицовите на карданния вал (в аксиалната равнина) са под формата на сегмент. Те се търкалят по аксиалните кухини на шлиците на ротора и изходящия вал, предавайки въртеливо движение и въртящ момент под малък ъгъл. На изходящия вал на героторния хидравличен двигател е направен въртящ се разпределителен възел (често това е една част).
Той насочва работния флуид от входния отвор (от помпата) към изпускателната кухина на героторната двойка и от дренажната му кухина към изходния отвор (т.е. към тръбопровода, свързан с хидравличния резервоар на машината).
Фиг. 3. Устройството на героторния двигател
a - изходящ вал; b - разпределител; c - карданен вал; d - помпено устройство (героторна двойка)
От разпределителя до героторната двойка и обратно работният флуид протича през аксиални канали,направени в тялото на хидравличния двигател. Принципна диаграма на героторен хидравличен двигател е показана на фиг. 3.
Фиг. 4. Героторни хидравлични двигатели с 4- и 6-зъбен ротор
1 - тяло; 2 - изход / разпределителен вал; 3 - карданен вал; 4 - външна предавка на героторната двойка; 5 - ротор
На фиг. 4 показва схематичните диаграми на устройството на героторни двигатели с 4- и 6-зъбен ротор. Фигурата показва един от аксиалните канали в корпуса на хидравличния двигател, който свързва разпределителя, направен на изходящия вал, с героторната двойка.
Ролкови двигатели
Разновидност на героторните двигатели са героторните хидравлични машини. Ролковите двигатели се характеризират с факта, че ролките са монтирани в помпения агрегат вместо кръгли зъби във външната неподвижна предавка.
Фиг. 5. Устройството на двигателя на жироскопа
a - изходящ вал; b - карданен вал; c - помпен (gerallerny) възел; d - управляващ вал на разпределителя; e - възвратни клапани; f - разпределител
Роторът със своите кръгли зъби се търкаля над ролките на неподвижното зъбно колело. Схематична диаграма на устройството на хидравличен двигател с герила е показана на фиг. 5.
Ролките в герилния възел намаляват триенето, като по този начин минимизират хидромеханичните загуби. Използването им повишава стартовите характеристики на хидравличния двигател.
Фиг. 6. Ролкови двигатели с 6- и 8-зъбен ротор
С ротор с 6 зъба: 1 - корпус на двигателя; 2 - изход / разпределителен вал; 3 - карданен вал; 4 - външна предавка на помпения агрегат на geraller; 5 - ротор; 6 - ролки. С ротор с 8 зъба: 1 - предната част на тялото; 2 - изходящ вал; 3 - карданен вал; 4 - външна предавка на помпения агрегат на geraller; 5 - ролки; 6 - ротор; 7-разпределителен диск на карданната става; 8 - разпределителен диск; 9 - задна част на кутията
Ролковите двигатели работят по-ефективно при тежки условия на работа: при повишено налягане, работни течности с нисък вискозитет, чести реверси, високи външни натоварвания, действащи върху изходящия вал.
На фиг. 6 показва схематичните диаграми на конструкцията на хидравлични двигатели с 6- и 8-зъбен ротор. Геролерните двигатели, с ротор с 8 зъба, имат карданно задвижване от разпределителя до помпения агрегат.
Това техническо решение се използва при високомощни жироскопни двигатели, които създават висок въртящ момент. На фиг. 8 показва такъв хидравличен двигател в разрез. Основните показатели на видовете героторни и героторни хидравлични двигатели са дадени в таблицата.
Индикатори на героторни и героторни хидравлични двигатели
Както се вижда от таблицата, семейството на героторните двигатели може да се класифицира в три класа: леки - героторни; среден - gerallerny; тежък - герилер с кардан разпределител. Все пак трябва да се отбележи, че все още не са създадени героторни двигатели за високо налягане - над 18,0 MPa (180 bar).
Героторните и героторните хидравлични двигатели намират широко приложение в пътностроителните, комуналните, селскостопанските и други машини, работещи при ниско и средно налягане.
Поради своята компактност и характеристики, те често се използват в моторни колела, задвижвания на работни органи, особено комунални и пътни машини, лебедки, транспортьори. Тези хидравлични мотори лесно се интегрират в скоростни кутии.
Фиг. 7. Въртяща се предавка на мини багер
На фиг. 7 като пример е показана мини-платформена планетарна въртяща се скоростна кутия.колесен багер. Героторните и героторните хидравлични двигатели се предлагат в различни конструкции за различни видове специално оборудване.
Те могат да включват допълнителни опции: нормално затворени или нормално отворени спирачки за паркиране, да съдържат външни дренажни линии за хидравлично разтоварване и случаи, когато двигателите в хидравличната верига са свързани последователно и т.н. Производителите обикновено посочват всички характеристики на героторните двигатели в своите каталози.
Помпено оборудване и компоненти на хидравлични системи