Información básica de los motores hidráulicos
Presión de trabajo del motor p: la presión real del aceite de entrada del motor
Diferencia de presión de trabajo del motor Δ p: Diferencia entre la presión de entrada y la presión de salida del motor. Es decir, Δ P = pp out, normalmente se establece p out = 0.
sea Δ p=p
El caudal real del motor: El caudal en la entrada del motor.
Considerando las fugas, el caudal teórico del motor es: qt=q· η V
En la ecuación: η V - eficiencia volumétrica del motor
La velocidad de salida del motor es igual a la relación entre el caudal teórico qt y el desplazamiento V (desplazamiento por revolución), es decir
n= qt/V= q· η V /V
El par de salida real del motor deberá considerar la influencia de la eficiencia mecánica, es decir
T=Tt· ηm
Si la presión de salida del motor es cero, la presión de trabajo de entrada es p y el desplazamiento es V, entonces el par de salida teórico del motor es:
El par de salida real del motor es:
·En términos generales, los motores con una velocidad nominal superior a 500 r/min pertenecen a motores de alta velocidad, mientras que los motores con una velocidad nominal inferior a 500 r/min pertenecen a motores de baja velocidad.
·Las formas básicas de motores hidráulicos de alta velocidad incluyen el tipo de engranaje, el tipo de paleta y el tipo de pistón axial.
·Características principales: Alta velocidad de rotación, pequeño momento de inercia, fácil de arrancar, frenar, ajustar la velocidad y cambiar de dirección.
·Por lo general, el par de salida de los motores de alta velocidad no es grande y la velocidad mínima estable es alta, lo que solo puede cumplir con las condiciones de trabajo de alta velocidad y par pequeño.
Principio de funcionamiento del motor de émbolo
Al introducir aceite a presión en el motor hidráulico, el émbolo de la cámara de presión se empuja hacia afuera y se presiona contra el plato cíclico. Este genera una fuerza de reacción sobre el émbolo, que puede descomponerse en componentes axiales y perpendiculares. Entre ellas, la fuerza perpendicular al eje genera un par que hace girar el cilindro.
· Los motores hidráulicos de baja velocidad y alto par son relativos a los motores de alta velocidad y, por lo general, estos tipos de motores son del tipo de pistón radial en forma estructural.
·Características: Baja velocidad mínima, aproximadamente 5-10 r/min, alto par de salida, hasta decenas de miles de N·m; Gran tamaño radial y gran momento de inercia.
·Por lo general, se puede conectar directamente al mecanismo de trabajo sin necesidad de un dispositivo reductor, lo que simplifica enormemente la estructura de transmisión.
· Tres formas básicas de motores hidráulicos de baja velocidad y alto torque son los motores de biela-manivela, los motores de equilibrio estático y los motores de curva interna de acción múltiple.
Motor hidráulico de baja velocidad y alto par con biela de cigüeñal
·El siguiente diagrama muestra el principio de funcionamiento de un motor hidráulico de biela de manivela.
El motor está compuesto de una carcasa 1. biela 3. conjunto de pistón 2. cigüeñal 4. y eje de distribución de flujo 5. Cinco cuerpos de cilindro están dispuestos radialmente de manera uniforme a lo largo de la circunferencia de la carcasa, formando una carcasa en forma de estrella (no giratoria); el cuerpo del cilindro está equipado con un pistón que está conectado a la biela a través de una rótula. El extremo grande de la biela tiene una superficie cilíndrica en forma de silla de montar y se adhiere firmemente a la rueda excéntrica del cigüeñal, con su centro en O1. La excentricidad OO1=e entre ella y el centro de rotación del cigüeñal O. El eje de distribución 5 del motor hidráulico está conectado al cigüeñal 4 a través de una chaveta cruzada y gira con el cigüeñal. El aceite a presión del motor pasa a través del canal del eje de distribución y se distribuye al cilindro del pistón correspondiente por el eje de distribución.
En la figura, las cavidades ①, ② y ③ del cilindro de aceite se llenan con aceite a presión, y el pistón se somete a la acción del aceite a presión. Según el principio de movimiento del mecanismo de biela-manivela, el émbolo, bajo la acción de la presión del aceite, ejerce una fuerza N sobre el centro O1 de la rueda excéntrica a través de la biela, impulsando el cigüeñal para que gire alrededor del centro de rotación O y emitiendo velocidad y par externamente. Los demás cilindros del pistón están conectados a la ventana de descarga de aceite. Si se invierten los puertos de entrada y salida, el motor hidráulico también girará en sentido contrario.
Motor de curva interna de acción múltiple
·Existen muchas formas estructurales de motores hidráulicos de curva interna de acción múltiple, incluidos los motores hidráulicos de rotación axial y de rotación de carcasa en términos de uso.
·Desde la perspectiva de la estructura interna, puede haber varias formas de transmisión de fuerza y la estructura de los componentes del émbolo, pero el proceso de trabajo principal de los motores hidráulicos es el mismo.
El principio estructural del motor de curva interna de acción múltiple
El motor hidráulico se compone de componentes principales como el estator 1, el rotor 2, el eje de distribución 4 y el grupo de émbolos 3. La pared interior del estator 1 está compuesta por varias superficies curvas idénticas y uniformemente distribuidas. Cada superficie curva, con la misma forma, se puede dividir en lados simétricos: el lado que permite la extensión del par de émbolos se denomina sección de trabajo de entrada de aceite y el lado que retrae el par de émbolos se denomina sección de trabajo de salida de aceite.
El número de oscilaciones de cada émbolo en cada revolución del motor hidráulico es igual al número de superficies del estator X, lo que se denomina número de acciones del motor hidráulico. El bloque de cilindros cuenta con Z orificios para el cilindro del émbolo, y en la parte inferior de cada orificio hay una ventana de distribución de flujo, conectada al orificio de distribución de flujo correspondiente a su eje central. En el centro del eje de distribución se encuentran los puertos de entrada y retorno de aceite, cuya posición coincide con la de las secciones de trabajo de entrada y retorno de aceite en la superficie del riel guía.
El aceite se distribuye a la cámara inferior del émbolo en la sección de trabajo a través de la ventana de distribución de aceite en el eje de distribución. El aceite a presión presiona el rodillo del grupo del émbolo contra la superficie del riel guía. En el punto de contacto, el riel guía genera una fuerza de reacción normal N sobre el rodillo, perpendicular a la superficie del riel y que pasa por el centro del rodillo. Esta fuerza se divide en dos componentes: P, a lo largo de la dirección axial del émbolo, y T, perpendicular a la dirección axial del émbolo. Esta fuerza se transmite al cuerpo del cilindro a través del lateral del travesaño, generando par en el bloque de cilindros. Este impulsa la rotación de la carga.
El husillo gira una vez y el émbolo se mueve alternativamente X veces (seis en la figura). Por lo tanto, con el mismo número de diámetros y carreras de émbolo, su par de salida se multiplica por seis en comparación con un motor de émbolo de simple efecto. Además de los tapones de columna de una sola fila, también se pueden fabricar con tapones de columna de doble o triple fila, lo que facilita el cumplimiento de requisitos de gran cilindrada y pequeño tamaño.
Si se intercambian los puertos de entrada y salida del motor hidráulico, este invertirá su sentido de giro. Si el eje de transmisión está fijo, el estator, el eje de distribución y la carcasa girarán (lo que se conoce como rotación de la carcasa), convirtiéndose en un motor de rueda.
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