Гидродвигатели. Быстроходные двигатели возвратно-поступательного действия

Для привода ножей режущих аппаратов, активных лемехов и других рабочих органов сельскохозяйственных машин используют гидродвигатели возвратно-поступательного движения. Гидродвигатель является преобразователем энергии гидравлического потока рабочей жидкости непосредственно в возвратно-поступательное движение рабочего органа.

Такой двигатель представляет собой гидравлический цилиндр, в котором находится поршень 3 (рисунок 3.4) с двусторонним штоком 8, служащим для выравнивания скоростей движения поршня в обоих направлениях. В корпус 5 двигателя встроен реверсивный золотник 16, который изменяет направление потока рабочей жидкости и соответственно направление движения поршня. Поршень 3 с каждой стороны имеет мультипликаторные выступы. В плунжере 11 реверсивного золотника в центральном пояске проделаны глухой осевой канал 18 и сообщающиеся с ним радиальные каналы 19 золотника 16, постоянно соединенные с напорной магистралью 20. Радиальные каналы 13 и 24 на концевых участках плунжера служат для подпитки камер 2 и 6, в которые входят мультипликаторные выступы поршня, что увеличивают полезную площадь поршня при его разгоне. В открытый конец осевого канала 18 входит дополнительный плунжер 11, размещенный в крайней управляющей полости золотника, постоянно соединенной со сливной магистралью 17. Это обеспечивает надежный запуск гидродвигателя при произвольном положении золотника и поршня.

Рисунок 3.4 – Гидродвигатель возвратно-поступательного движения:

1 — управляющие окна; 2, 6 — камеры; 3 — поршень; 4 — мультипликаторный выступ; 5 — корпус; 7 — уплотнение; 8 — шток; 9, 27 — управляющие каналы; 10 — канал; 11 — плунжер; 12, 25 — втулки; 13, 19, 24 — радиальные каналы; 14, 23 — концевые участки плунжера; 15, 22 — канавки; 16 — золотник; 17 — сливная магистраль; 18 — осевой канал; 20 — напорная магистраль; 21 — рабочий канал; 26 — подпиточный канал

В корпусе 5 с двумя крышками размещены уплотнения 7 штоков. Поршень, кроме выступов, имеет два управляющих окна 1. Концевые участки 14 и 23 плунжера имеют меньший диаметр, чем рабочие пояски. Эти участки входят во втулки 12 и 25, в которых выполнены окна, сообщающиеся с управляющими каналами 9 и 27. Кольцевые канавки 15 и 22, в которых размещены управляющие выступы между концевыми участками 14 и 23 и рабочими поясками плунжера, соединены каналами 10 и 26 с камерами 2 и 6. Концевая управляющая полость во втулке 12 постоянно соединена со сливной магистралью 17.

Гидравлический вибратор

Гидравлический вибратор состоит из корпуса 1 (рисунок 3.5), поршня 2, золотника 18 и крышек 11 и 19. На корпусе имеется нагнетательный и сливной штуцера.

Рисунок 3.5 — Гидравлический вибратор:

1 — корпус; 2 — поршень; 3 — полость; 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15 — кольцевые полости; 7, 13 — кольцевые каналы; 9 — канал; 11, 19 — крышки; 14 — радиальное сверление; 16 — пружина; 17 — отверстие; 18 — золотник

Жидкость поступает в нагнетательный штуцер, а затем в кольцевую полость 5, расположенную в корпусе 1 вибратора. В корпусе поршня имеются два сквозных канала — нагнетательный и сливной. Из кольцевой полости 5 жидкость по нагнетательному каналу поршня поступает в кольцевую полость 6 золотника, оттуда направляется в кольцевые каналы 7 и 13, а затем в полость 12. Под давлением жидкости, поршень перемещается влево, а вытесненная на полости 3 жидкость через отверстие 17 проходит по центральному и радиальному 14 сверлениям золотника на слив. При движении поршня вместе с золотником в левую сторону полость 15 соединяется с нагнетательным штуцером и жидкость по каналу 9 попадает в полость 10.

Под давлением жидкости золотник перемещается в крайнее левое положение, при этом канал 13 отключается oт нагнетательной магистрали и перекрывается путь жидкости в полость 12. В этот момент поршень 2 останавливается, а жидкость через полость 6 и отверстие 17 нагнетается в полость 3, расположенную с левой стороны поршня. Последний, под давлением жидкости, вместе с золотником перемещается вправо. При движении поршня полости 10 и 15 отключаются от нагнетательной линии, и золотник под действием пружины вытесняет жидкость на слив. В дальнейшем цикл повторяется.

Поворотные гидродвигатели

Гидродвигатель с ограниченным углом поворота выходного вала называется поворотным.

Такие гидродвигатели применяют в рулевых управлениях тракторов и сельхозмашин, в конструкциях сельхозмашин для управления рабочими органами при повороте в пределах 0...360°.

По конструкции поворотные гидравлические двигатели могут быть пластинчатыми и поршневыми.

Четырехпоршневой поворотный гидравлический двигатель состоит из корпуса цилиндров 1 (рисунок 3.6), поршней 2, 4, 5 и 10, жестко соединенных с зубовыми рейками 3 и 6. Рейка входит в зацепление с шестерней 7, закрепленной на выходном валу 9.

Рисунок 3.6 — Поршневой поворотный гидродвигатель:

1 — цилиндр; 2, 4, 5, 10 — поршни; 3, 6 — рейки; 7 — шестерни; 8 — упор; 9 — выходной вал

Рисунок 3.7 – Пластинчатый поворотный гидродвигатель:

1 — корпус; 2 — пластина; 3, 4 — крышки; 5 — вал

Упорами 8 устанавливают зазор в зацеплении и определенное положение реек во избежание поворота. Работа осуществляется следующим образом: при подаче жидкости под определенным давлением в рабочие камеры А и В поршни 2 и 5, а также рейки 3 и 6 перемещаются в противоположные стороны, поворачивая шестерни 7 с валом 9 по часовой стрелке. Из камер Б и Г жидкость поршнями 4 и 10 вытесняется в сливную магистраль. Управление потоком рабочей жидкости и реверсирование механизма выполняет распределительное устройство.

Крутящий момент на валу поршневого поворотного гидравлического двигателя рассчитывает по формуле:

                                (3.6)

где  — перепад давления; 

S_п — площадь поршня;

D_к  — диаметр делительной окружности шестерни;

z — число одновременно работающих поршней.

Порядок выполнения работы

Вариант А

1. Самостоятельно изучить теоретические разделы по данной тематике.

2. Ознакомиться с конструкцией и принципом действия гидроцилиндров и гидродвигателей.

3. Определить усилие, развиваемое гидроцилиндром при р_н=16 МПа. Диаметр цилиндра замерить.

4. Зарисовать схемы гидроцилиндра и гидродвигателя, записать, их основные расчетные формулы.

5. Произвести испытание гидроцилиндра, для этого:

– включить рубильник;

– запустить электродвигатель (насосную станцию);

– рукояткой распределителя запустить установку.

6. Замерить и записать в таблицу 3.1 давление нагнетания р_н, ход штока гидроцилиндра L и время перемещения t, при равных положениях крана.

7. Построить зависимость F = f( ).

Таблица 3.1 — Результаты испытания гидроцилиндров

где р_н — давление нагнетания по манометру;

L — ход штока гидроцилиндра, замеряется по линейке;

t — время передвижения штока;

F — усилие, развиваемое гидроцилиндром (определяется теоретически);

υ— скорость передвижения штока (определяется теоретически);

Q — расход рабочей жидкости (определяется из уравнения неразрывности).

Вариант Б

1. Ознакомиться с установкой. Замерить и записать в таблицу 3.2 параметры:

D — диаметр гидроцилиндра, мм;

d — диаметр штока, мм;

L — длину штока, мм.

2. Установить в нижнее положение тумблера «Код» на панели управления.

3. Установить в положение 0 золотник включения манометра.

4. Проверить правильность сбора схемы и надежность присоединения гидроаппаратов. Если схема собрана неверно, устраните ошибку.

5. Получить разрешение преподавателя на включение установки.

6. Включить автоматический выключатель блока питания. Нажатием кнопки «Пуск» включить насосную установку.

7. С помощью напорного клапана установить заданное давление рабочей жидкости в гидросистеме, таблица 3.2.

8. Включить установку в работу перемещением рычага распределителя Р₁ и Р₂.

9. Замерить время t прохождения штока гидроцилиндра из одного крайнего положения в другое, записал в таблицу 3.2.

10. Повторите опыт, установив очередное значение давления при помощи напорного клапана.

11. Рассчитать основные параметры и построить зависимость F = f(υ).

Таблица 3.2 — Результаты испытания гидроцилиндров