Подбор и области применения аксиально-поршневых гидромоторов

14.12.2020 / Это интересно 465

Введение

Подбор и области применения аксиально-поршневых гидромоторов.

При проектировании гидропривода, выбор типа гидромотора может быть непростой задачей. Под словом «проектирование» не всегда подразумевается многоэтапный процесс от составления технического задания, эскизной гидросхемы, проведения первичных расчётов в ключевых узлах гидросистемы. Чаще всего задача проектирования узла гидропривода сводится к тому, что нужно быстро подобрать гидромотор для привода вращающегося вала механизма, например, вакуумного насоса подметально-уборочной машины или топливного насоса бензовоза, при этом заказчик может лишь указать примерную требуемую скорость вращения. В этой статье мы рассмотрим критически важный набор параметров, необходимых для правильного подбора гидравлического мотора и укажем в каких случаях лучше выбрать аксиально-поршневой гидромотор.

Главные параметры и их расчет

С точки зрения физики, процесс работы гидромотора аналогична работе гидроцилиндра. При подборе гидроцилиндра ключевыми параметрами являются развиваемая сила (при заданном давлении) и необходимая скорость движения. Аналогичным образом, для гидромотора силовой характеристикой является развиваемый момент при заданном давлении (обычно указывается в ньютонах на метр {Нм}), а скоростной характеристикой является скорость вращения вала, указываемая традиционно не в системе СИ, а в оборотах в минуту {об/мин}.

Главное правило расчёта любого привода: обеспечить постоянство передаваемой мощности с учётом потерь энергии в узлах привода при её передаче и преобразовании. В гидравлическом приводе мощность вычисляется по известным формулам через произведение расхода на перепад давления, мощность на валу гидромотора определяется через произведение момента на скорость вращения. Таким же образом определяется необходимая мощность на валу топливного или вакуумного насоса для их правильной работы в номинальном режиме - произведение момента на скорость вращения.

Непростой задачей подбора гидромотора для привода нагрузки становится, когда информация о скорости вращения имеется, а о требуемом моменте отсутствует. Когда же нет информации ещё и о необходимой мощности, тогда задача становится полностью нерешаемой. Для решения уравнения мощности, состоящего из трёх компонентов (скоростная, силовая характеристика и мощность), необходимо знать как минимум два параметра. Простым случаем является ситуация, когда момент и скорость вращения известны. Если же момент не известен, то возможно найти информацию о мощности нагрузки, приводимой во вращение гидромотором. В этом случае момент возможно вычислить разделив мощность на скорость вращения. 

При этом необходимо обращать внимание на информацию о мощности какого параметра нагрузки идёт речь. Если указана мощность выходного параметра из нагрузки (например мощность электрогенератора 5 кВт), то необходимая мощность на валу потребителя должна быть больше на величину потерь или КПД изделия (например, при КПД электрогенератора в 50%, мощность на валу гидромотора должна составить не менее 10 кВт, не учитывая потери в узле соединения вала мотора и вала электрогенератора). Сложным случаем является ситуация, когда есть информация только об одном из трёх необходимых параметров. Выходом из данной ситуации может быть расчёт всей цепочки преобразования энергии от самого конечного потребителя (с учётом потерь энергии) до гидромотора, либо назначение отсутствующего параметра по аналогичным образцам техники.


Рис.1

Внешний вид аксиально-поршневого гидромотора (вверху). Внутреннее устройство: вал и плоский золотник в крышке мотора (внизу).

  

Таким образом, минимальным набором параметров для правильного подбора гидромотора являются скорость вращения и момент на валу при заданном перепаде давления между входом и выходом из гидромотора. В расширенный перечень параметров можно включить: 

  • необходимость реверса гидромотора радиальную и осевую составляющую силы от нагрузки на валу мотора, 

  • требуемый момент инерции, допустимое давление на выходе из мотора, 

  • диапазон рабочей скорости мотора, 

  • характер инерционности нагрузки на валу.


Рис.2

Пример серийного изделия: аксиально-поршневой гидромотор HPM-47 ISO 3019-2

 

Области применения

Рассмотрим области применения аксиально-поршневых моторов. Традиционно для диапазона мощности не более 30 кВт и скорости не более 3 тыс. об/мин более оправдано применение шестеренных гидравлических моторов как по стоимостным так и по массо-габаритным показателям. Шестеренные гидромоторы имеют более простую конструкцию по сравнению с аксиально-поршневыми и это их бесспорное преимущество. 

Недостатками этих моторов являются более низкий КПД, меньшая несущая способность вала к аксиальным и радиальным нагрузкам. 

Для диапазона мощности свыше 30 кВт рабочий объем шестеренного гидромотора становится настолько большим, что необходимая технология производства приводит к существенному удорожанию шестеренного гидравлического мотора. 

Аксиально-поршневой гидромотор целесообразно применять и для диапазонов менее 30 кВт в тех случаях, когда требуется скорость вращения более 3 тыс. об/мин, существенная осевая или радиальная нагрузка на валу гидромотора (например в приводе вентилятора). Меньший уровень потерь и последующего нагрева гидросистемы и значительный ресурс работы также могут быть решающими факторами, если вы выбираете такого типа гидромотор.

 

 

 

Главный инженер

Пономарев Владимир Викторович

 

 

Назад в категорию
Отправить ссылку
Ссылка скопирована