Motore idraulico: dispositivo, scopo, principio di funzionamento

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

I meccanismi idraulici sono stati utilizzati dall'umanità fin dall'antichità per risolvere vari problemi economici e ingegneristici. L'uso dell'energia dei flussi e della pressione dei fluidi è rilevante oggi. Il dispositivo standard del motore idraulico è calcolato per la traslazione dell'energia convertita in una forza agente sull'articolazione di lavoro. Lo schema stesso dell'organizzazione di questo processo e le sfumature tecniche e strutturali dell'esecuzione dell'unità presentano molte differenze rispetto ai normali motori elettrici, il che si riflette sia nei pro che nei contro dei sistemi idraulici.

Dispositivo meccanismo

Il design del motore idraulico si basa sull'alloggiamento, sulle unità funzionali e sui canali per il movimento dei flussi di fluido. L'alloggiamento è solitamente montato su gambe di supporto o fissato tramite dispositivi di bloccaggio con capacità girevoli. L'elemento di lavoro principale è il blocco cilindri, doveviene posizionato un gruppo di pistoni, che compiono movimenti alternati. Per garantire la stabilità di questa unità, il dispositivo motore idraulico è dotato di un sistema di pressione costante al disco di distribuzione. Questa funzione è svolta da una molla con una pressione effettiva del mezzo di lavoro. L'albero di lavoro che collega il motore idraulico con il controllo di uscita è realizzato sotto forma di un assieme scanalato o con chiavetta. All'albero possono essere collegate valvole anticavitazione e di sicurezza come accessori. Un canale separato con una valvola fornisce il drenaggio del liquido e nei sistemi chiusi sono previsti circuiti speciali per il lavaggio e lo scambio dei fluidi di lavoro.

Il principio del motore idraulico

Il compito principale dell'unità è garantire il processo di conversione dell'energia del fluido di ricircolo in energia meccanica, che, a sua volta, viene trasmessa attraverso il pozzo agli organi esecutivi. Nella prima fase di funzionamento del motore idraulico, il fluido entra nella scanalatura del sistema di distribuzione, da dove passa nelle camere del blocco cilindri. Quando le camere si riempiono, la pressione sui pistoni aumenta, con conseguente formazione di coppia. A seconda del dispositivo specifico del motore idraulico, il principio di funzionamento del sistema nella fase di conversione della forza di pressione in energia meccanica può essere diverso. Ad esempio, la coppia nei meccanismi assiali è generata dall'azione delle teste sferiche e dei cuscinetti idrostatici sui cuscinetti reggispinta, attraverso i quali inizia il funzionamento del blocco cilindri. Alla fase finale finisceun ciclo di iniezione e spostamento del mezzo liquido dal gruppo cilindrico, dopodiché i pistoni iniziano a invertire l'azione.

Collegamento delle tubazioni al motore idraulico

Come minimo, il dispositivo principale del meccanismo dovrebbe prevedere la possibilità di collegamento alle linee di alimentazione e scarico. Le differenze nel modo in cui questa infrastruttura viene implementata dipendono in gran parte dalle tecniche di regolazione delle valvole. Ad esempio, il dispositivo del motore idraulico dell'escavatore EO-3324 prevede la possibilità di dividere i flussi con una valvola di derivazione. Per controllare i cursori delle valvole, viene utilizzato un sistema di controllo servoazionato con alimentazione ad accumulatore pneumatico.

Nei circuiti convenzionali viene utilizzata una linea idraulica di scarico, la cui pressione è regolata tramite una valvola di troppo pieno. Negli azionamenti idraulici a flusso chiuso per lo scambio dei fluidi di lavoro all'interno del circuito viene utilizzata una bobina di distribuzione (detta anche pulizia e lavaggio) con valvola di troppopieno. Uno speciale scambiatore di calore e un serbatoio di raffreddamento possono essere utilizzati in aggiunta per regolare il regime di temperatura del fluido durante il funzionamento del motore idraulico. Il dispositivo del meccanismo con regolazione naturale si concentra sull'iniezione costante di liquido a bassa pressione. La differenza di pressione nelle linee di lavoro del sistema di distribuzione idraulica fa sì che il cursore di comando si sposti in una posizione in cui il circuito di bassa pressione comunica con il serbatoio idraulico attraverso la valvola di troppo pieno.

Motori idraulici ad ingranaggi

Talei motori hanno molto in comune con le unità con pompa ad ingranaggi, ma con una differenza nella forma di rimozione del fluido dall'area del cuscinetto. Quando il mezzo di lavoro entra nel motore idraulico, inizia l'interazione con l'ingranaggio, che crea una coppia. Il design semplice e il basso costo di implementazione tecnica hanno reso popolare un tale dispositivo a motore idraulico, sebbene le basse prestazioni (efficienza dell'ordine di 0,9) non ne consentano l'utilizzo in attività critiche di alimentazione. Questo meccanismo è spesso utilizzato nei circuiti di controllo degli accessori, nei sistemi di azionamento di macchine utensili e nel fornire la funzione di corpi ausiliari di varie macchine, dove la velocità nominale di rotazione di lavoro è entro 10.000 giri/min.

Motori idraulici Gerotor

Una versione modificata dei meccanismi ad ingranaggi, la cui differenza sta nella possibilità di ottenere coppie elevate con dimensioni ridotte della struttura. Il mezzo liquido viene servito attraverso uno speciale distributore, a seguito del quale il rotore dentato viene messo in moto. Quest'ultimo funziona su un rullo di rodaggio e inizia a fare un movimento planetario, che determina le specifiche del motore idraulico gerotor, il dispositivo, il principio di funzionamento e lo scopo di questa unità. La sua portata è determinata dall'elevato consumo di energia in condizioni operative a una pressione di circa 250 bar. Questa è la configurazione ottimale per macchine caricate a bassa velocità, che impongono requisiti anche all'ingegneria energetica in termini di compattezza e ottimizzazione del design innel complesso.

Motori a pistoni assiali

Una delle varianti della macchina idraulica a pistoni rotanti, che il più delle volte prevede il posizionamento assiale dei cilindri. A seconda della configurazione, possono essere posizionati attorno, parallelamente o con una leggera pendenza rispetto all'asse di rotazione del gruppo pistone. Il dispositivo del motore idraulico a pistoni assiali presuppone la possibilità di una corsa inversa, pertanto, negli schemi con unità servite, è necessario collegare una linea di scarico separata. Per quanto riguarda l'attrezzatura target che aziona tali motori, comprende azionamenti di macchine idrauliche, presse idrauliche, unità di lavoro mobili e varie attrezzature che funzionano con una coppia fino a 6000 Nm ad un' alta pressione di 400-450 bar. Il volume dell'ambiente servito in tali sistemi può essere sia costante che regolabile.

Motori a pistoni radiali

Design del motore idraulico più flessibile ed equilibrato in termini di controllo di coppia elevata. I meccanismi a pistoni radiali sono disponibili con azione singola e multipla. I primi trovano impiego nelle linee a coclea per la movimentazione di liquidi e sospensioni sciolte, nonché nelle unità rotative dei convogliatori di produzione. Il dispositivo a pistoni radiali e il principio di funzionamento di un motore idraulico a semplice effetto possono riflettersi nel seguente ciclo funzionale: ad alta pressione, le camere di lavoro iniziano ad agire sul pugno di comando, avviando così la rotazione dell'albero,trasmettere lo sforzo al collegamento esecutivo. Elemento strutturale obbligatorio è il distributore di scarico e erogazione del liquido, accoppiato alle camere di lavoro. I sistemi ad azione multipla si distinguono solo per una meccanica più complessa e sviluppata dell'interazione delle camere con un albero e canali per la distribuzione del liquido. In questo caso, c'è un coordinamento chiaro e diviso all'interno della funzione del sistema di distribuzione per i singoli blocchi cilindri. La regolazione individuale sui circuiti può essere espressa sia nei più semplici comandi di apertura/chiusura delle valvole, sia in un punto di variazione dei parametri di pressione e volume del mezzo pompato.

Motore idraulico lineare

Una variante di un motore idraulico a cilindrata positiva che genera solo movimenti in entrata. Tali meccanismi sono spesso utilizzati nelle macchine semoventi mobili - ad esempio, in una mietitrebbia, un motore idraulico supporta la funzione delle unità esecutive grazie all'energia di un motore a combustione interna. Dall'albero di uscita principale della centrale, l'energia viene convogliata all'albero dell'unità idraulica, che a sua volta fornisce energia meccanica agli organi di raccolta del grano. In particolare, il motore idraulico lineare è in grado di sviluppare forze di trazione e spinta su un'ampia gamma di pressioni e aree di lavoro.

Conclusione

Le macchine idrauliche hanno molti punti operativi positivi, che si manifestano in modi diversi a seconda del design specifico dell'unità. Quindi seil dispositivo gerotor del motore idraulico è semplice e non richiede seri costi di manutenzione, quindi i design assiale e radiale nelle nuove versioni sono più progettati per ottenere coppie elevate e mantenere indicatori di potenza adeguati, ma sono più costosi da mantenere. Per una serie di indicatori universali, ci sono vantaggi generali delle macchine idrauliche rispetto ai dispositivi a batteria, elettrici e diesel, ma hanno anche punti deboli, che si esprimono in un'efficienza relativamente bassa e nella dipendenza da fattori indiretti del processo di lavoro. Ciò riguarda la sensibilità dell'idraulica alle variazioni di temperatura, la viscosità del mezzo di lavoro, l'inquinamento, ecc.