Основы конструкции и принцип действия шиберных поворотных гидродвигателей

Определение и классификация поворотных гидродвигателей

Поворотный гидродвигатель - объемный гидродвигатель с ограниченным поворотным движением выходного звена, угол поворота которого, как правило, не превышает 360⁰.

По конструктивному выполнению рабочих звеньев поворотные гидродвигатели подразделяются на шиберные, поршневые и мембранные [17]. В соответствии с выполнением рабочих звеньев поворотные гидродвигатели конструктивно во многом подобные шиберным (пластинчатым) гидромашинам, поршневым и мембранным гидроцилиндрам.

Поворотные гидродвигатели называют также моментными гидроцилиндрами или гидроцилиндрами поворотного действия.

Область использования поворотных гидродвигателей достаточно широкая - металлообрабатывающие станки, оборудование металлургических производств, горные машины (проходческие комбайны, разные механизмы транспортных и грузовых машин) и др.

Шиберные поворотные гидродвигатели

Основы конструкции и принцип действия шиберных поворотных гидродвигателей

Шиберные поворотные гидродвигатели изготовляются, как правило, с одним, двумя или тремя шиберами (рис. 11.1).

Одношиберный поворотный гидродвигатель состоит из корпуса 1, в котором размещен поворотный вал 2 с закрепленным в нем шибером 3 (рис. 11.1, а). Внутренняя полость мотора разделена на две герметичные полости – рабочую и сливную - неподвижной перемычкой 4 с уплотняющим элементом 5 и собственно шибером 3. Через патрубки 6 и 7 попеременно подается в гидродвигатель и сливается из него рабочая жидкость.

При подаче рабочей жидкости с давлением в патрубок 7 одношиберного поворотного гидродвигателя шибер 3 с валом 2 будут вращаться по часовой стрелке. Патрубок 6 при этом соединяется со сливной магистралью.

Угол поворота выходного звена (вала 2) в одношиберном поворотном гидродвигателе ограничивается значением 270÷280⁰.

Шиберные поворотные гидродвигатели изготовляют также в двух- (рис. 11.1, б)и трьохшиберном (рис. 11.1, в) выполнении с односторонним и двусторонним (рис. 11.1, г) валом 2. Угол поворота выходного звена (валу) в двухшиберном поворотном гидродвигателе составляет, как правило, 130÷140⁰, а в трьохшиберном - 60÷70⁰. Незначительные углы поворота выходного звена (вала) многошиберних поворотных гидродвигателей ограничивает область их возможного использования.

Известные сложности при создании шиберных поворотных гидродвигателей вызывает потребность предотвращения значительных внутренних перетечек рабочей жидкости из полостей с высоким (рабочим) давлением в полости с низким (сливным) давлением , которое может приводить к существенному уменьшению объемного КПД гидродвигателя. Эти внутренние объемные потери могут иметь место в торцевых зазорах между ротором двигателя и боковыми крышками и радиальных зазорах между торцами шиберов и внутренней поверхностью корпуса.

Надежность торцевого уплотнения в шиберном поворотном гидродвигателе обеспечивается необходимой точностью изготовления соответствующих конструктивных элементов с применением гидростатического прижатия одного из торцевых уплотнителей.

а) б)

в) г)

Рис. 11.1 Схемы шиберных поворотных гидродвигателей

Для улучшения уплотнения радиальных зазоров в поворотном гидродвигателе шиберы часто выполняют подвижными с прижатием их к внутренней поверхности корпуса усилием спиральных пружин, а также сил давления рабочей жидкости, которая подводится под нижний торец шибера через осевое сверление в вале двигателя (рис. 11.2, а).

Гидростатическое прижатие шибера с одновременным уменьшением сил трения в месте контакта шибера с внутренней поверхностью корпуса обеспечивается за счет утечек жидкости через радиальный зазор (рис. 11.2, б). Для этого продольную канавку на торце шибера через дроссельное отверстие соединяют с камерой . Ввиду того, что в полости гидродвигателя слева от шибера (рис. 11.2, б)значения давления рабочей жидкости составляет , а справа - , в камере жидкость будет иметь давление , что, обеспечивая надежное прижатие шибера к внутренней поверхности корпуса, одновременно уменьшит силы трения в этом узле и, соответственно, износ контактирующей пары.

а) б)

Рис. 11.2. Варианты уплотнения радиальных зазоров в шиберных поворотных гидродвигателях

Шиберные поворотные гидродвигатели практически безинерционные при обеспечении значительных крутящих моментов на выходных звеньях.