المعلومات الأساسية للمحركات الهيدروليكية
ضغط عمل المحرك p: الضغط الفعلي لزيت مدخل المحرك
فرق ضغط التشغيل للمحرك Δp: الفرق بين ضغطي دخول المحرك وخروجه. أي ΔP=pp out، وعادةً ما يكون p out=0.
يكون Δ p=p
معدل التدفق الفعلي للمحرك: معدل التدفق عند مدخل المحرك.
مع الأخذ في الاعتبار التسرب، فإن معدل التدفق النظري للمحرك هو: qt=q· η V
في المعادلة: η V - الكفاءة الحجمية للمحرك
سرعة خرج المحرك تساوي نسبة معدل التدفق النظري qt إلى الإزاحة V (الإزاحة لكل دورة)، أي
n= qt/V= q· η V /V
يجب أن يأخذ عزم الدوران الفعلي للمحرك في الاعتبار تأثير الكفاءة الميكانيكية، أي
T=Tt· η م
إذا كان ضغط مخرج المحرك يساوي صفرًا، وضغط العمل الداخل هو p، والإزاحة هي V، فإن عزم الدوران النظري الخارج للمحرك هو:
عزم الدوران الفعلي الناتج للمحرك هو:
·بشكل عام، تنتمي المحركات ذات السرعة المقدرة أعلى من 500 دورة في الدقيقة إلى المحركات عالية السرعة، في حين تنتمي المحركات ذات السرعة المقدرة أقل من 500 دورة في الدقيقة إلى المحركات منخفضة السرعة.
·تشمل الأشكال الأساسية للمحركات الهيدروليكية عالية السرعة نوع الترس ونوع الشفرة ونوع المكبس المحوري
·الميزات الرئيسية: سرعة دوران عالية، لحظة صغيرة من القصور الذاتي، سهولة البدء، والفرملة، وضبط السرعة، وتغيير الاتجاه.
·عادةً ما لا يكون عزم الدوران الناتج للمحركات عالية السرعة كبيرًا، وتكون السرعة المستقرة الدنيا عالية، والتي يمكنها فقط تلبية ظروف العمل عالية السرعة وعزم الدوران الصغير.
مبدأ عمل محرك المكبس
عند إدخال زيت الضغط إلى المحرك الهيدروليكي، يُدفع المكبس الموجود في حجرة الضغط للخارج ويُضغط على صفيحة التأرجح. تُولّد صفيحة التأرجح قوة رد فعل على المكبس، والتي يمكن تحليلها إلى مكونات محورية وعمودية. من بينها، تُولّد قوة المكون العمودية على المحور عزم دوران يُسبب دوران الأسطوانة.
· المحركات الهيدروليكية منخفضة السرعة وعالية عزم الدوران هي محركات نسبية للمحركات عالية السرعة، وعادةً ما تكون هذه الأنواع من المحركات من نوع المكبس الشعاعي في الشكل الهيكلي.
·الميزات: سرعة دنيا منخفضة، حوالي 5-10 دورة في الدقيقة، عزم دوران عالي يصل إلى عشرات الآلاف من نيوتن متر؛ حجم شعاعي كبير وعزم دوران كبير.
·عادةً، يمكن توصيله مباشرة بآلية العمل دون الحاجة إلى جهاز تخفيض، مما يبسط هيكل النقل إلى حد كبير.
· هناك ثلاثة أشكال أساسية للمحركات الهيدروليكية منخفضة السرعة وعالية عزم الدوران وهي محركات قضيب التوصيل المرفقي، ومحركات التوازن الساكن، ومحركات المنحنى الداخلي متعددة التصرفات.
محرك هيدروليكي منخفض السرعة وعزم دوران عالي مع قضيب توصيل كرنك
·يوضح الرسم التخطيطي التالي مبدأ عمل المحرك الهيدروليكي لقضيب التوصيل المرفقي.
يتكون المحرك من غلاف 1. قضيب توصيل 3. مجموعة مكبس 2. عمود مرفقي 4. وعمود توزيع التدفق 5. يتم ترتيب خمسة أجسام أسطوانية بالتساوي شعاعيًا على طول محيط الغلاف، مما يشكل غلافًا على شكل نجمة (غير دوار)؛ تم تجهيز جسم الأسطوانة بمكبس متصل بقضيب التوصيل من خلال وصلة كروية. يتم تصنيع الطرف الكبير لقضيب التوصيل في سطح أسطواني على شكل سرج ويلتصق بإحكام بالعجلة اللامركزية لعمود المرفق، حيث يكون مركزها O1. اللامركزية OO1 = e بينه وبين مركز دوران عمود المرفق O. يتم توصيل عمود التوزيع 5 للمحرك الهيدروليكي بعمود المرفق 4 من خلال مفتاح متقاطع ويدور مع عمود المرفق. يمر زيت الضغط للمحرك عبر قناة عمود التوزيع ويتم توزيعه على أسطوانة المكبس المقابلة بواسطة عمود التوزيع.
في الشكل، تُملأ التجاويف ① و② و③ في أسطوانة الزيت بزيت الضغط، ويتأثر المكبس بزيت الضغط. وفقًا لمبدأ حركة ذراع توصيل الكرنك، يُمارس المكبس، تحت تأثير ضغط الزيت، قوة N على مركز O1 للعجلة اللامركزية عبر ذراع التوصيل، مما يدفع عمود المرفق للدوران حول مركز الدوران O، وينتج سرعة وعزم دوران خارجيين. تتصل أسطوانات المكبس الأخرى بنافذة تصريف الزيت. عند عكس منافذ الدخول والخروج، يدور المحرك الهيدروليكي في الاتجاه المعاكس.
محرك منحنى داخلي متعدد التأثيرات
·هناك العديد من الأشكال الهيكلية للمحركات الهيدروليكية المنحنية الداخلية متعددة التصرفات، بما في ذلك المحركات الهيدروليكية الدورانية المحورية ودوران الغلاف من حيث الاستخدام.
·من منظور الهيكل الداخلي، يمكن أن يكون هناك أشكال مختلفة لنقل القوة وهيكل مكونات المكبس، ولكن عملية العمل الرئيسية للمحركات الهيدروليكية هي نفسها.
المبدأ الهيكلي للمحرك المنحني الداخلي متعدد التأثيرات
يتكون المحرك الهيدروليكي من مكونات رئيسية، مثل الجزء الثابت 1، والدوار 2، وعمود التوزيع 4، ومجموعة الكباس 3. يتكون الجدار الداخلي للجزء الثابت 1 من عدة أسطح منحنية متطابقة وموزعة بالتساوي. يمكن تقسيم كل سطح منحني ذي شكل متماثل إلى جوانب متماثلة، ويُسمى الجانب الذي يسمح بامتداد زوج الكباس للخارج قسم عمل مدخل الزيت، بينما يُسمى الجانب الذي يسحب زوج الكباس قسم عمل مخرج الزيت.
عدد مرات دوران كل مكبس في كل دورة للمحرك الهيدروليكي يساوي عدد أسطح الجزء الثابت X، وهو ما يُسمى عدد دورات المحرك الهيدروليكي. توجد فتحات أسطوانة المكبس Z على كتلة الأسطوانة، ويوجد أسفل كل فتحة نافذة توزيع تدفق متصلة بفتحة توزيع التدفق المقابلة لعمود التوزيع المركزي. توجد منافذ دخول وعودة الزيت في منتصف عمود التوزيع، ويتوافق موضع نافذة التوزيع مع موضع أقسام دخول وعودة الزيت العاملة على سطح سكة التوجيه.
يتم توزيع الزيت على حجرة الزيت السفلية للمكبس في قسم العمل من خلال نافذة توزيع الزيت على عمود توزيع الزيت. يتسبب ضغط الزيت في ضغط أسطوانة مجموعة المكبس على سطح سكة التوجيه. عند نقطة التلامس، تُولّد سكة التوجيه قوة رد فعل عمودية N على الأسطوانة، وهي عمودية على سطح سكة التوجيه وتمر عبر مركز الأسطوانة. يمكن تقسيم هذه القوة إلى مكونين: المكون P على طول الاتجاه المحوري للمكبس والمكون T عمودي على الاتجاه المحوري للمكبس. تنتقل إلى جسم الأسطوانة من خلال جانب العارضة المستعرضة، مما يُولّد عزم دوران على كتلة الأسطوانة. يُجبر كتلة الأسطوانة على تدوير الحمل.
يدور المغزل مرة واحدة، ويتردد المكبس X مرات (كما هو موضح في الشكل 6 مرات). لذلك، عند استخدام نفس عدد أقطار المكبس وعدد أشواطه، يزداد عزم الدوران الناتج بمقدار ستة أضعاف عدد التطبيقات مقارنةً بمحرك المكبس أحادي الفعل. بالإضافة إلى سدادات الأعمدة أحادية الصف، يمكن أيضًا تصنيعها كسدادات أعمدة ثنائية أو ثلاثية الصف، مما يُسهّل تلبية متطلبات الإزاحة الكبيرة والحجم الصغير.
إذا تم تبديل منافذ دخول وخروج المحرك الهيدروليكي، فسينعكس اتجاه دورانه. أما إذا كان عمود الدفع ثابتًا، فسيدور الجزء الثابت وعمود التوزيع والغلاف، وهو ما يُعرف عادةً بحالة دوران الغلاف، ليصبح محركًا بعجلة.
