От потока к вращению
Гидромотор превращает энергию перепада давления и потока в момент и вращение вала. Рабочий объём V показывает, сколько жидкости геометрически требуется за оборот. В отличие от насоса, внутренние утечки у двигателя увеличивают необходимый входной расход для заданной скорости: часть поданной жидкости не участвует в полезном перемещении рабочих камер.
Шестерённые, героторные и поршневые моторы различаются распределением, диапазоном скорости и поведением при пуске. Постоянный и регулируемый рабочий объём — отдельные характеристики. Возможность менять направление вращения переключением портов, работать на торможение или удерживать нагрузку следует подтверждать для конкретного исполнения и схемы, а не выводить только из названия устройства.
Правильное направление КПД
При V в см³/об, n в об/мин и Q в л/мин расход Q=Vn/(1000ηv), а скорость n=1000Qηv/V. Гидромеханический КПД уменьшает полезный момент: T=ΔpVηm/(20π), Н·м при перепаде в барах. В СИ используют T=ΔpVηm/(2π), с Па и м³/об. Для насоса этот КПД стоит в знаменателе требуемого момента; перенос насосной формулы на мотор завышает полезную нагрузку.
| Задано | Искомое | Зависимость |
|---|---|---|
| Объём и скорость | Входной расход | Vn/(1000ηv) |
| Расход и объём | Скорость | 1000Qηv/V |
| Перепад и объём | Полезный момент | ΔpVηm/(20π) |
| Момент и скорость | Мощность вала | 2πTn/60000 |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Гидравлическая мощность на входе Pг=ΔpQ/600, кВт. Выходная мощность Pвал=Pгηvηm согласуется с моментом и скоростью при одинаковых определениях КПД. Общий КПД нельзя подставить вместо каждого из двух множителей одновременно. При измеренном расходе и моменте вычисляют отдельный баланс, не применяя повторно уже учтённые поправки.
Условный пример
Пусть V=250 см³/об, требуемая скорость n=300 об/мин, ηv=0,92, ηm=0,90. На входном порту давление 100 бар, на выходном 20 бар, оба показания избыточные относительно одной среды. Рабочий перепад равен 80 бар. Требуемый расход Q=81,522 л/мин; геометрическая составляющая Vn/1000=75 л/мин, а разность 6,522 л/мин представляет объёмные потери данной модели.
Полезный момент составляет 286,48 Н·м. Входная гидравлическая мощность равна 10,870 кВт, выходная мощность вала — 9,00 кВт. Если ошибочно принять перепад равным только входному давлению 100 бар, расчёт дал бы 358,10 Н·м, завысив результат на 25 %. Учитывать давление выхода необходимо даже тогда, когда линия называется сливной.
Запуск, дренаж и торможение
Пример относится к установившемуся вращению, а КПД условно заданы для этой точки. Пусковой момент отличается от момента во вращении из-за трения и положения рабочих элементов. При малой скорости утечки и неравномерность вращения могут стать существенными. Для выбора привода нагрузки используют пусковую характеристику и допустимую минимальную скорость изготовителя.
Расход относится к жидкости при рабочих условиях входного порта. Перепад можно вычислять по избыточным либо абсолютным давлениям в общей системе отсчёта. Для ограничений питания и кавитации требуется абсолютное давление соответствующего порта. Давление корпуса и дренажного канала проверяют отдельно; их нельзя автоматически приравнивать давлению выхода.
При торможении нагрузка способна вращать мотор и переводить его в насосный режим. Тогда меняются направление энергии и условия подпитки. Остановленный мотор не является универсальным тормозом удержания: внутренние утечки могут допускать движение. Применимость клапанов торможения, подпитки и отдельного тормоза устанавливают при анализе всей схемы и нагрузки.
Первичные источники
Дополнительные материалы: Bosch Rexroth Academy; Parker Hannifin.