Motor hidràulic: dispositiu, finalitat, principi de funcionament

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

Els mecanismes hidràulics han estat utilitzats per la humanitat des de l'antiguitat per resoldre diversos problemes econòmics i d'enginyeria. L'ús de l'energia dels fluxos de fluids i de la pressió és rellevant avui dia. El dispositiu estàndard del motor hidràulic es calcula per a la traducció de l'energia convertida en una força que actua sobre l'enllaç de treball. El mateix esquema d'organització d'aquest procés i els matisos tècnics i estructurals de l'execució de la unitat presenten moltes diferències respecte als motors elèctrics habituals, la qual cosa es reflecteix tant en els avantatges com en els contres dels sistemes hidràulics.

Dispositiu de mecanisme

El disseny del motor hidràulic es basa en la carcassa, les unitats funcionals i els canals per moure els fluxos de fluids. La carcassa normalment es munta sobre potes de suport o es fixa mitjançant dispositius de bloqueig amb capacitats giratòries. L'element de treball principal és el bloc de cilindres, ones col·loca un grup de pistons, fent moviments alternatius. Per garantir l'estabilitat d'aquesta unitat, el dispositiu de motor hidràulic disposa d'un sistema de pressió constant al disc de distribució. Aquesta funció la realitza una molla amb pressió efectiva del medi de treball. L'eix de treball que connecta el motor hidràulic amb el control de sortida s'implementa en forma de conjunt estriat o clau. Les vàlvules anti-cavitació i de seguretat es poden connectar a l'eix com a accessoris. Un canal independent amb vàlvula proporciona el drenatge de líquids i, en sistemes tancats, es proporcionen circuits especials per rentar i intercanviar els mitjans de treball.

El principi del motor hidràulic

La tasca principal de la unitat és vetllar pel procés de conversió de l'energia del fluid circulant en energia mecànica, que, al seu torn, es transmet a través de l'eix als òrgans executius. En la primera etapa de funcionament del motor hidràulic, el fluid entra a la ranura del sistema de distribució, des d'on passa a les cambres del bloc de cilindres. A mesura que les cambres s'omplen, la pressió sobre els pistons augmenta, donant lloc a la formació de parell. Depenent del dispositiu específic del motor hidràulic, el principi de funcionament del sistema en l'etapa de conversió de la força de pressió en energia mecànica pot ser diferent. Per exemple, el parell en els mecanismes axials es genera a causa de l'acció de capçals esfèrics i coixinets hidrostàtics sobre els coixinets d'empenta, a través dels quals comença el funcionament del bloc de cilindres. En l'etapa final acabaun cicle d'injecció i desplaçament del medi líquid del grup cilíndric, després del qual els pistons comencen a revertir l'acció.

Connexió de canonades al motor hidràulic

Com a mínim, el dispositiu principal del mecanisme hauria de preveure la possibilitat de connectar-se a les línies de subministrament i drenatge. Les diferències en com s'implementa aquesta infraestructura depenen en gran mesura de les tècniques d'ajust de la vàlvula. Per exemple, el dispositiu del motor hidràulic de l'excavadora EO-3324 ofereix la possibilitat de dividir els fluxos amb una vàlvula de derivació. Per controlar les bobines de la vàlvula, s'utilitza un sistema de control servoaccionat amb una font d'alimentació d'acumulador pneumàtic.

En els circuits convencionals s'utilitza una línia hidràulica de drenatge, la pressió en la qual es regula mitjançant una vàlvula de desbordament. Una bobina de distribució (també anomenada neteja i rentat) amb una vàlvula de desbordament s'utilitza en accionaments hidràulics amb cabals tancats per a l'intercanvi de fluids de treball dins del circuit. Es pot utilitzar un intercanviador de calor especial i un dipòsit de refrigeració com a complement per regular el règim de temperatura del medi líquid durant el funcionament del motor hidràulic. El dispositiu del mecanisme amb regulació natural se centra en la injecció constant de líquid a baixa pressió. La diferència de pressió a les línies de treball del sistema de distribució hidràulica fa que la bobina de control es mogui a una posició on el circuit de baixa pressió es comunica amb el dipòsit hidràulic a través de la vàlvula de desbordament.

Motors hidràulics d'engranatges

AixíEls motors tenen molt en comú amb les unitats de bombes d'engranatges, però amb una diferència en la forma d'eliminació de fluids de la zona del coixinet. Quan el medi de treball entra al motor hidràulic, comença la interacció amb l'engranatge, que crea un parell. El disseny senzill i el baix cost de la implementació tècnica van fer que aquest dispositiu de motor hidràulic sigui popular, tot i que el baix rendiment (eficiència de l'ordre de 0,9) no permet utilitzar-lo en tasques crítiques d'alimentació. Aquest mecanisme s'utilitza sovint en circuits de control d'accessoris, en sistemes d'accionament de màquines-eina i per oferir la funció de cossos auxiliars de diverses màquines, on la velocitat nominal de la rotació de treball és de 10.000 rpm.

Motors hidràulics Gerotor

Versió modificada dels mecanismes d'engranatges, la diferència de la qual rau en la possibilitat d'obtenir un parell elevat amb dimensions reduïdes de l'estructura. El servei del medi líquid es realitza mitjançant un distribuïdor especial, com a resultat del qual es posa en moviment el rotor dentat. Aquest últim treballa en un rodet i comença a fer un moviment planetari, que determina les característiques del motor hidràulic gerotor, el dispositiu, el principi de funcionament i la finalitat d'aquesta unitat. El seu abast ve determinat per l'elevat consum d'energia en condicions de funcionament a una pressió d'uns 250 bar. Aquesta és la configuració òptima per a màquines carregades de baixa velocitat, que també imposen requisits a l'enginyeria elèctrica en termes de compacitat i optimització del disseny enen general.

Motors de pistons axials

Una de les variants de la màquina hidràulica de pistons rotatius, que més sovint preveu la col·locació axial dels cilindres. Segons la configuració, es poden situar al voltant, paral·lels o amb una lleugera inclinació respecte a l'eix de gir de la unitat del grup de pistons. El dispositiu del motor hidràulic de pistons axials suposa la possibilitat d'una carrera inversa, per tant, en dissenys amb unitats de servei, cal connectar una línia de drenatge independent. Pel que fa a l'equip objectiu que operen aquests motors, inclou accionaments de màquines hidràuliques, premses hidràuliques, unitats de treball mòbils i diversos equips que funcionen amb un parell de fins a 6000 Nm a una alta pressió de 400-450 bar. El volum de l'entorn de servei en aquests sistemes pot ser constant i ajustable.

Motors de pistons radials

Disseny del motor hidràulic més flexible i equilibrat en termes de control de parell elevat. Els mecanismes de pistons radials estan disponibles amb acció simple i múltiple. Els primers s'utilitzen en línies de cargol per al moviment de líquids i suspensions soltes, així com en unitats rotatives de transportadors de producció. El dispositiu de pistó radial i el principi de funcionament d'un motor hidràulic d'efecte simple es poden reflectir en el següent cicle funcional: sota alta pressió, les cambres de treball comencen a actuar sobre el puny d'accionament, iniciant així la rotació de l'eix,transmetre l'esforç a l'enllaç executiu. Un element estructural obligatori és el distribuïdor per al drenatge i subministrament de líquid, juntament amb les cambres de treball. Els sistemes d'acció múltiple només es distingeixen per una mecànica més complexa i desenvolupada de la interacció de les cambres amb un eix i canals per distribuir el líquid. En aquest cas, hi ha una clara coordinació dividida dins de la funció del sistema de distribució dels blocs de cilindres individuals. La regulació individual dels circuits es pot expressar tant en les ordres més senzilles d'encendre/apagar vàlvules, com en un canvi puntual dels paràmetres de pressió i volum del medi bombat.

Motor hidràulic lineal

Una variant d'un motor hidràulic de desplaçament positiu que només genera moviments entrants. Aquests mecanismes s'utilitzen sovint en maquinària autopropulsada mòbil; per exemple, en una recol·lectora, un motor hidràulic admet la funció de les unitats executives a causa de l'energia d'un motor de combustió interna. Des de l'eix de sortida principal de la central elèctrica, l'energia es dirigeix a l'eix de la unitat hidràulica, que, al seu torn, proporciona energia mecànica als òrgans per collir gra. En particular, el motor hidràulic lineal és capaç de desenvolupar forces de tracció i empenta en una àmplia gamma de pressions i àrees de treball.

Conclusió

Les màquines d'energia hidràulica tenen molts punts de funcionament positius, que es manifesten de diferents maneres segons el disseny específic de la unitat. Així que siel dispositiu gerotor del motor hidràulic és senzill i no requereix costos de manteniment greus, llavors els dissenys axials i radials de les noves versions estan més dissenyats per aconseguir parells elevats i mantenir indicadors de potència adequats, però són més cars de mantenir. Per a una sèrie d'indicadors universals, hi ha avantatges generals de les màquines hidràuliques sobre els dispositius de bateria, elèctrics i dièsel, però també tenen debilitats, que s'expressen en una eficiència relativament baixa i dependència de factors indirectes del procés de treball. Això fa referència a la sensibilitat de la hidràulica als canvis de temperatura, la viscositat del medi de treball, la contaminació, etc.