Гидравлические технические устройства известны с глубокой древности. Но целостные гидроприводные системы стали интенсивно развиваться в последние 200 лет. Первый гидроприводной полноповоротный экскаватор был представлен французской фирмой Poclain в 1960-м году. В начале семидесятых высокопроизводительные и простые в управлении гидрофицированные экскаваторы почти полностью вытеснили экскаваторы канатные. И сегодня гидравлические системы имеют широчайшее применение в технике.
Любая гидросистема состоит из нескольких взаимосвязанных механизмов. Насос обеспечивает циркуляцию рабочей жидкости в гидросистеме. Гидроцилиндр или гидромотор преобразует гидравлическую энергию в механическую энергию. Распределительный механизм перенаправляет поток жидкости, регулирует ее давление и подачу. Внутренние или наружные трубопроводы являются соединительными каналами механизмов.
В этой статье рассмотрим, как работают гидроприводы вращательного действия.
Роторный гидромотор или гидровращатель – это гидравлическая машина, преобразующая энергию движущейся жидкости в энергию вращения механизма. Рабочим агентом гидромашины является минеральное масло определенной вязкости.
Наибольшее распространение получили шестерёнчатые гидромашины.
Шестерёнчатый насос внешнего зацепления состоит из корпуса, к стенкам которого плотно прилегают вращающиеся шестерни. Ведущая шестерня, получающая крутящий момент от наружного движителя, вращает ведомую. Зубья шестерен крутящихся в противоположные стороны, выходя из зацепления создают разрежение в приемной полости, всасывая в нее рабочую жидкость. Поступившая жидкость, заполняя впадины между зубьями обеих шестерен переносится в полость нагнетания. Здесь зубья, входя в зацепление выталкивают жидкость из впадин в нагнетательную линию. Сочленяясь, зубья прилегают друг к другу очень плотно и поэтому обратный перенос жидкости в полость всасывания ничтожен.
При высокой точности изготовления КПД таких насосов достигает 80%. Жесткая конструкция шестерен и корпуса обеспечивает очень высокое давление (до 21 МПа) и возможность перекачки вязких жидкостей. Максимальная скорость вращения составляет 3000 об/мин.
Шестерёнчатый насос был изобретен в 1604 году Иоганном Кеплером.
Существуют также шестерёнчатые насосы внутреннего зацепления.
Героторный насос устроен следующим образом. Неподвижная шестерня, или статор, с внутренними зубьями кругового профиля жестко соединен с корпусом. Внутренняя вращающаяся шестерня, которую называют ротором имеет от 4 до 8 наружных зубьев кругового профиля. И у ротора на один зуб меньше, чем у статора.
Ось вращения ротора смещена относительно оси неподвижного статора. Вал ротора через эксцентрик или зубчатую передачу соединяется с приводным валом. Поэтому при вращении ротор перекатывается по зубьям статора. Герметично смыкающиеся при этом зубья шестерен разделяют свободное пространство героторной пары пополам.
Жидкость поступает в героторную пару и выносится из нее по осевым каналам в корпусе насоса. В зависимости от направления вращения ротора героторная пара создает разрежение в одной половине рабочего пространства и всасывает туда жидкость. Проворачиваясь, ротор захватывает жидкость зубьями, переносит ее в другую половину и выбрасывает в выкидной канал.
Можно сказать, что героллерный насос – это улучшенная конструкция героторного насоса. В героллерном насосе шести- или восьмизубчатый ротор перекатывается по роликам статора:
Использование роликов в героторном узле снижает трение и поэтому героллерные машины эффективнее героторных. Героллерные машины создают высокие крутящие моменты и более износостойки при эксплуатации в тяжелых условиях. Этими характеристиками и обусловлено применение героллерных вращателей для механизмов буровых установок.
О применении гидромоторов в бурении читаем статью: «Горизонтальное направленное бурение.»
Гидравлические шестерёнчатые машины являются обратимыми. Если ведущую шестерню вращает приводной вал и жидкость всасывается и вытесняется, то это – гидронасос. А если поток жидкости под давлением вращает ротор с валом, то машина работает в режиме гидромотора, вращателя.
Далее читаем следующую статью: «Шнековое бурение.»