Introduktion till Gate Drives
Ryszard Daniel, Tim Paulus, i låsportar och andra stängningar i hydrauliska projekt , 2019
11.3.7 Hydraulmotorer
Hydraulmotorer omvandlar vätsketrycket till roterande rörelse. Trycksatt vätska från hydraulpumpen vrider motorns utgående axel genom att trycka på växlarna, kolvarna eller vingarna på hydraulmotorn. Hydraulmotorer kan användas för direktdriftsapplikationer, där tillräcklig vridmomentkapacitet finns tillgänglig, eller genom växlingsreduktioner. De flesta hydraulmotorer måste fungera under reversibla rotations- och bromsförhållanden. Hydraulmotorer måste ofta arbeta med relativt låg hastighet och högt tryck och kan uppleva stora variationer i temperatur och hastighet vid normal drift. Hydraulmotorer kan ge extremt höga vridmoment. I grinddrivningsapplikationer kombineras hydraulmotorer ofta med mekaniska drivningar ( fig. 3.151b och 11.23 ) i synnerhet kugghjul. Den schematiska representationen i Fig. 11.23 visar den hydrauliska motorn som driver kugghjulet för LPV 149 sektorgrinden i New Orleans. Detta är fallet för många sektorgrindar i USA och flera rullportsapplikationer i Europa. I rullportsapplikationer är hydraulmotorer ofta drivkraften för en mekanisk vinsch ( Fig. 11.8 ). Hydraulmotorer kan också vara ingången för en växellåda som visas på bilden i Fig. 11.24 . Detta är systemet som används i Bremerhaven Fishery hamn sluskammare för att driva rullportarna.
Det finns tre typer av hydraulmotorer: växel, kolv och skovel. Växelmotorer är kompakta och ger kontinuerlig service vid nominella effektnivåer med måttlig effektivitet. De har en hög tolerans för förorening av hydrauloljan, vilket är ett övervägande för applikationer i smutsiga miljöer. Externa växelmotorer består av ett par matchade växlar inneslutna i ett hus. Båda kugghjulen har samma kuggform och drivs av den trycksatta vätskan. En växel är ansluten till en utgående axel och den andra till en tomgång. Trycksatt vätska kommer in i huset vid en punkt där kugghjulen griper in. Den tvingar kugghjulen att rotera och följer banan med minsta motstånd runt husets periferi. Vätskan kommer ut vid lågt tryck på motsatt sida av motorn. Snäva toleranser mellan kugghjulen och huset hjälper till att kontrollera vätskeläckage och öka volymetrisk effektivitet. Det finns flera varianter av växelmotorn, inklusive gerotor, differentialväxelmotor och roller-gerotor. Alla dessa variationer ger högre vridmoment med mindre friktionsförlust.
Alla hydrauliska kolvmotorer finns i versioner med fast och variabel volym. Den vanligaste typen av hydraulmotor som finns tillgänglig är axialkolvtypen. Hydraulmotorer med axialkolv har hög volymetrisk verkningsgrad. Detta tillåter jämn hastighet under förhållanden med variabelt vridmoment eller vätskeviskositet. Hydraulmotorer med axialkolv är också bland de mest anpassningsbara till varierande belastningsförhållanden. De finns i två grundläggande designtyper inklusive swash plate och böjd axel. Swashplatedesignen är den vanligaste tillgängliga men den böjda axeldesignen är den mest tillförlitliga och generellt sett dyrare.
Radialkolvhydraulikmotorer har en cylindercylinder fäst vid en driven axel och kan vanligtvis producera mer vridmoment än axialkolvhydraulikmotorer. De har dock ett begränsat hastighetsområde och är mer känsliga för förorening av hydraulvätska. Pipan innehåller ett antal kolvar som rör sig fram och tillbaka i en radiell borrning. De yttre kolvändarna vilar mot en tryckring och trycksatt vätska strömmar genom en tapp i mitten av cylindertrumman för att driva kolvarna utåt. Kolvarna trycker mot tryckringen och reaktionskrafterna roterar pipan. Motorns slagvolym varieras genom att glidblocket flyttas i sidled för att ändra kolvens slaglängd. När cylindertrummans och husets mittlinjer sammanfaller finns inget vätskeflöde och därför stannar cylindertrumman. Om du flyttar sliden förbi mitten ändras motorns rotationsriktning. Radialkolvmotorer är extremt effektiva och klassade för relativt högt vridmoment. I många USACE-sektorer används grindar med radiella kolvmotorer. Hydraulmotorn som visas i fig. 11.23 är av radiell kolvtyp och ger ett vridmoment på 260 Nm/bar. Den nominella hastigheten är 50 varv/min. Hydraulmotorn driver ett kugghjul som i sin tur driver en kuggstång på sektorgrinden.
Vinkelmotorer är kompakta, enkla i design, tillförlitliga och har god total effektivitet vid nominella förhållanden. De har dock begränsad låghastighetskapacitet. Vinkelmotorer använder fjädrar eller vätsketryck för att förlänga vingarna. Vinkelmotorer har en slitsad rotor monterad på en drivaxel som drivs av rotorn. Skovlar, tätt inpassade i rotorslitsarna, rör sig radiellt för att täta mot kamringen. Ringen har två större och två mindre radiella sektioner förenade av övergångssektioner eller ramper. Skovelmotorer använder vanligtvis en två- eller fyraportskonfiguration. Fyrportsmotorer genererar dubbelt så högt vridmoment vid ungefär halva hastigheten som tvåportsmotorer. Det höga startvridmomentet hos motorer av skoveltyp gör dem anpassningsbara till vinschdrifter som gör att motorn kan starta under hög belastning. Vinkelmotorer ger god driftseffektivitet, men inte lika hög som för kolvmotorer. Livslängden för en skovelmotor är typiskt kortare än den för en kolvmotor.