Motor hidráulico: dispositivo, finalidad, principio de funcionamiento

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

La humanidad ha utilizado los mecanismos hidráulicos desde la antigüedad para resolver diversos problemas económicos y de ingeniería. El uso de la energía de los flujos de fluidos y la presión es relevante hoy en día. El dispositivo estándar del motor hidráulico se calcula para la traducción de la energía convertida en una fuerza que actúa sobre el enlace de trabajo. El esquema mismo de organización de este proceso y los matices técnicos y estructurales de la ejecución de la unidad tienen muchas diferencias con los motores eléctricos habituales, lo que se refleja tanto en los pros como en los contras de los sistemas hidráulicos.

Dispositivo de mecanismo

El diseño del motor hidráulico se basa en la carcasa, las unidades funcionales y los canales para mover los flujos de fluidos. La carcasa generalmente se monta sobre patas de apoyo o se fija a través de dispositivos de bloqueo con capacidad de giro. El principal elemento de trabajo es el bloque de cilindros, dondese coloca un grupo de pistones, realizando movimientos alternativos. Para garantizar la estabilidad de esta unidad, el dispositivo de motor hidráulico está provisto de un sistema de presión constante al disco de distribución. Esta función la realiza un resorte con presión efectiva del medio de trabajo. El eje de trabajo que conecta el motor hidráulico con el control de salida se implementa en forma de conjunto estriado o enchavetado. Las válvulas anticavitación y de seguridad se pueden conectar al eje como accesorios. Un canal separado con una válvula proporciona drenaje de líquido y, en sistemas cerrados, se proporcionan circuitos especiales para lavar e intercambiar los medios de trabajo.

El principio del motor hidráulico

La tarea principal de la unidad es garantizar el proceso de conversión de la energía del fluido circulante en energía mecánica, que, a su vez, se transmite a través del eje a los órganos ejecutivos. En la primera etapa de funcionamiento del motor hidráulico, el fluido ingresa a la ranura del sistema de distribución, desde donde pasa a las cámaras del bloque de cilindros. A medida que se llenan las cámaras, aumenta la presión sobre los pistones, lo que da como resultado la formación de torsión. Dependiendo del dispositivo específico del motor hidráulico, el principio de funcionamiento del sistema en la etapa de conversión de la fuerza de presión en energía mecánica puede ser diferente. Por ejemplo, el par en los mecanismos axiales se genera por la acción de cabezas esféricas y cojinetes hidrostáticos sobre los cojinetes de empuje, a través de los cuales se inicia el funcionamiento del bloque de cilindros. En la etapa final terminaun ciclo de inyección y desplazamiento del medio líquido del grupo cilíndrico, después de lo cual los pistones comienzan a invertir la acción.

Conexión de tubería al motor hidráulico

Como mínimo, el dispositivo principal del mecanismo debe prever la posibilidad de conectarse a las líneas de suministro y drenaje. Las diferencias en cómo se implementa esta infraestructura dependen en gran medida de las técnicas de ajuste de válvulas. Por ejemplo, el dispositivo del motor hidráulico de la excavadora EO-3324 brinda la posibilidad de dividir los flujos con una válvula de derivación. Para controlar los carretes de las válvulas, se utiliza un sistema de control servoaccionado con una fuente de alimentación de acumulador neumático.

En los circuitos convencionales se utiliza una línea hidráulica de drenaje, cuya presión se regula a través de una válvula de rebose. Un carrete de distribución (también llamado limpieza y lavado) con una válvula de rebose se usa en accionamientos hidráulicos con flujos cerrados para el intercambio de fluidos de trabajo dentro del circuito. Se puede usar un intercambiador de calor especial y un tanque de enfriamiento como complemento para regular el régimen de temperatura del medio líquido durante el funcionamiento del motor hidráulico. El dispositivo del mecanismo con regulación natural se centra en la inyección constante de líquido a baja presión. La diferencia de presión en las líneas de trabajo del sistema de distribución hidráulica hace que el carrete de control se mueva a una posición en la que el circuito de baja presión se comunica con el tanque hidráulico a través de la válvula de desbordamiento.

Motores hidráulicos de engranajes

TalLos motores tienen mucho en común con las unidades de bomba de engranajes, pero con una diferencia en la forma de eliminación de fluidos del área del cojinete. Cuando el medio de trabajo ingresa al motor hidráulico, comienza la interacción con el engranaje, lo que crea un par. El diseño simple y el bajo costo de implementación técnica hicieron que un dispositivo de motor hidráulico de este tipo fuera popular, aunque el bajo rendimiento (eficiencia del orden de 0.9) no permite su uso en tareas críticas de suministro de energía. Este mecanismo se usa a menudo en circuitos de control de accesorios, en sistemas de accionamiento de máquinas herramienta y para proporcionar la función de cuerpos auxiliares de varias máquinas, donde la velocidad nominal de la rotación de trabajo está dentro de las 10,000 rpm.

Motores hidráulicos Gerotor

Una versión modificada de los mecanismos de engranajes, cuya diferencia radica en la posibilidad de obtener un alto par con pequeñas dimensiones de la estructura. El medio líquido se alimenta a través de un distribuidor especial, como resultado de lo cual se pone en movimiento el rotor dentado. Este último funciona en un rodaje de rodillos y comienza a realizar un movimiento planetario, que determina las características específicas del motor hidráulico gerotor, el dispositivo, el principio de funcionamiento y el propósito de esta unidad. Su alcance viene determinado por el elevado consumo energético en condiciones de funcionamiento a una presión de unos 250 bar. Esta es la configuración óptima para máquinas cargadas a baja velocidad, que también imponen requisitos a la ingeniería energética en términos de compacidad y optimización del diseño entotal.

Motores de pistones axiales

Una de las variantes de la máquina hidráulica de pistón rotativo, que más a menudo prevé la colocación axial de los cilindros. Dependiendo de la configuración, pueden estar ubicados alrededor, paralelos o con una ligera inclinación con respecto al eje de rotación de la unidad de grupo de pistones. El dispositivo del motor hidráulico de pistón axial asume la posibilidad de una carrera inversa, por lo tanto, en diseños con unidades de servicio, es necesario conectar una línea de drenaje separada. En cuanto al equipo de destino que opera dichos motores, incluye accionamientos de máquinas hidráulicas, prensas hidráulicas, unidades de trabajo móviles y varios equipos que operan con un par de hasta 6000 Nm a una alta presión de 400-450 bar. El volumen del entorno con servicio en tales sistemas puede ser tanto constante como ajustable.

Motores de pistones radiales

Diseño de motor hidráulico más flexible y equilibrado en términos de control de alto par. Los mecanismos de pistones radiales están disponibles con acción simple y múltiple. Los primeros se utilizan en líneas de tornillo para el movimiento de líquidos y suspensiones sueltas, así como en unidades rotativas de transportadores de producción. El dispositivo de pistón radial y el principio de funcionamiento de un motor hidráulico de simple efecto se pueden reflejar en el siguiente ciclo funcional: bajo alta presión, las cámaras de trabajo comienzan a actuar sobre el puño de accionamiento, iniciando así la rotación del eje,transmitiendo esfuerzo al enlace ejecutivo. Un elemento estructural obligatorio es el distribuidor de drenaje y suministro de líquido, junto con las cámaras de trabajo. Los sistemas de acción múltiple se distinguen simplemente por una mecánica más compleja y desarrollada de la interacción de las cámaras con un eje y canales para distribuir líquido. En este caso, existe una coordinación claramente dividida dentro de la función del sistema de distribución para bloques de cilindros individuales. La regulación individual de los circuitos puede expresarse tanto en los comandos más simples para abrir/cerrar válvulas, como en un cambio puntual en los parámetros de presión y volumen del medio bombeado.

Motor hidráulico lineal

Una variante de un motor hidráulico de desplazamiento positivo que genera solo movimientos entrantes. Dichos mecanismos se utilizan a menudo en maquinaria móvil autopropulsada; por ejemplo, en una cosechadora, un motor hidráulico respalda la función de las unidades ejecutivas debido a la energía de un motor de combustión interna. Desde el eje de salida principal de la planta de energía, la energía se dirige al eje de la unidad hidráulica, que, a su vez, proporciona energía mecánica a los órganos para la cosecha de granos. En particular, el motor hidráulico lineal es capaz de desarrollar fuerzas de tracción y empuje en una amplia gama de presiones y áreas de trabajo.

Conclusión

Las máquinas hidráulicas tienen muchos puntos de funcionamiento positivos, que se manifiestan de diferentes maneras según el diseño específico de la unidad. Así que siel dispositivo gerotor del motor hidráulico es simple y no requiere costos de mantenimiento serios, luego los diseños axiales y radiales en nuevas versiones están más pensados para lograr altos torques y mantener indicadores de potencia adecuados, pero son más costosos de mantener. Para una serie de indicadores universales, existen ventajas generales de las máquinas hidráulicas sobre los dispositivos de batería, eléctricos y diesel, pero también tienen debilidades, que se expresan en una eficiencia relativamente baja y dependencia de factores indirectos del proceso de trabajo. Esto se refiere a la sensibilidad de la hidráulica a los cambios de temperatura, la viscosidad del medio de trabajo, la contaminación, etc.