Отличие гидромотора от гидронасоса
Для того чтобы понять отличие одного рассматриваемого объекта от другого, нужно вывести определение обоих объектов. И данная ситуация не исключение. Благо для всех технических агрегатов, которыми являются гидронасос и гидромотор существует определение и выводить самостоятельно его не нужно. Итак, рассмотрим определения:
- Гидромотор – это агрегат, преобразующий гидравлическую энергию в механическую.
- Гидронасос – преобразует механическую энергию в гидравлическую.
Итак, из определений видно, что это родственные, но противоположные по своим задачам объекты. Если сравнить с другими отраслями промышленности, имеется прямая аналогия с электродвигателем и электрогенераторам – схожая конструкция, одни и те же физические законы, но прицельно разные задачи. Далее рассмотрим отличия гидромоторов и насосов более детально. Но для лучшего понимания следует дать определение и гидроэнергии:
Гидравлическая энергия – это энергия физического давления жидкости. Основой использования гидроэнергии является закон Паскаля, гласит: «Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменений во все направления и в любую точку».
То есть, из вышесказанного понятно то, что гидравлика использует жидкость для переноса и передачи энергии от одного механического агрегата к другому.
Принцип работы гидронасоса
Используя внешний источник энергии, электродвигатель или ДВС, который приводит в движение механизм, нагнетающий давление в гидросистеме, закачивает рабочую жидкость, чаще всего масло, в трубы. Далее жидкость под давлением поступает к агрегатам, преобразующим давление в механическую энергию, в поршне или гидромоторе. Или же, гидронасос, работает просто как обычный насос, то есть перекачивает жидкость из одной емкости в другую.
Но в нашем случае важно то, что именно гидронасос создает давление жидкости, которое распространяется через гидросистему и является источником энергии для гидромотора.
Принцип работы гидромотора
Гидромотор получает энергию от давления жидкости и преобразует ее во вращательное движение. Тем он отличается от поршня, который создает линейное движение вперед-назад, под действием увеличивающегося или уменьшающегося давления, созданного насосом.
Гидромотор же вращает подсоединений к нему механизм. Например, вращение стрелы автомобильного крана по горизонтали осуществляется именно гидромотором, а подъем стрелы по вертикали – поршнем.
В итоге насос — это та часть системы, которая позволяет работать всем прочим механизмам, подсоединенным к ней, поршням и моторам, которые уже выполняют конкретную задачу по передвижению каких-либо объектов. А гидромотор – это именно тот агрегат, который осуществляет работу по круговому движению.
Конструктивные отличия гидромотора и гидронасоса
На первый взгляд они незначительны, но часто именно незначительные инженерные решения определяют всю суть агрегата и выполняемую им работу. Все насосы и моторы имеют схожее внутреннее строение: имеется некий вращающийся вал, которому подсоединен механизм, способный передающий с него или на него энергию от жидкости.
Для того чтобы насос работал как мотор, и наоборот, необходимо изменить зону высокого давления на противоположную. Ведь насос создает давление благодаря своему движению, а мотор использует его для движения.
Поэтому в гидромоторе, в его распределительной шайбе, отвечающей за подачу жидкости, должны быть направленные в обе стороны дроссельные каналы. При этом отверстия подачи рабочей среды у мотора должны быть одинакового размера, дабы обеспечить свободную циркуляцию.
При этом у насоса в его задней крышке, должно быть, лишь одно большое отверстие и его дроссельные каналы односторонние. Не вдаваясь в подробности, это связано с эффектами кавитации и гидроударов, возникающими в жидкой рабочей среде.
Некоторые агрегаты могут работать и как насосы, и как моторы, для этого им не только нужно учитывать особенности, приведенные выше, но и то, насколько их конструкция позволяет принимать энергию давления и передавать ее на вал. Такие агрегаты называются обратимыми гидромашинами.
Применение разных типов в качестве моторов и насосов
Кратко гидромашины можно поделить на два типа – с «лопастями» или поршнями. Лопастные, пластинчатые или шестерные агрегаты передают энергию поперек своего сечения и подводящего вала. Жидкость в них давит или захватывается, лопастями или зубьями шестерни и перемещается по кругу между зонами разного давления. Вал крутится и направляет жидкость поперек себя, увлекая ее лопастями. Или же, если это насос, жидкость движется поперек вала, давит на лопасти, и они крутят вал.
Шестерные механизмы, состоящие из ведущей и ведомой шестерни, перемещают жидкость между своими зубцами и корпусом, чем отчасти схожи с пластинчатыми. С той разницей, что зубцы всегда «готовы» к работе. Шестерные насосы самый простой и надежный тип, однако в качестве гидромотора применяются редко, потому что обычно не рассчитаны на высокое давление в зоне всасывания, а именно это отличает насос от мотора – противоположность давления.
При этом широко применяющиеся пластинчатые гидронасосы в принципе не могут быть моторами. Все дело в том, что они используют центробежную силу от раскручивания маховика валом. Из маховика, находящегося в овальном корпусе, под действием этой силы выбрасываются пластины-лопасти в той части, где корпус более широкий. В полости, находящейся по часовой стрелке по вектору вращения вала пластины захватывают жидкость, создавая полость низкого давления. Далее, подходя к сужению, пластина задвигается обратно в маховик, образуя герметичную движущуюся камеру с жидкостью. После чего, во второй камере расширения овального корпуса, под действием центробежной силы пластины вновь выбрасываются из маховика, а его последующее движение вытесняет из перемещающейся камеры жидкость. Тем самым образуется полость высокого давления.
Из описания конструкции пластинчатого насоса становится очевидным, что, если подать на него давление жидкости при не вращающемся благодаря внешней силе валу, система придет в равновесие, и движение совершаться не будет.
Поршневые агрегаты значительно сложней в своей конструкции. В них ряд цилиндров расположены параллельно валу, и давление жидкости оказывается попеременно на группу поршней, находящихся в зоне высокого давления. Те, в свою очередь, смещая шток поршня вперед-назад, передают или получают, энергию на наклонную деталь, к которой подсоединены кулачковым механизмом. То есть, вал, вращаясь, крутит наклонный диск, который поочередно выдвигает и задвигает подсоединенные к нему поршни, при этом перемещая блок цилиндров между полостями низкого и высокого давления по другую сторону от себя.
Именно поршневые системы чаще всего применяются в качестве моторов, так как наиболее приспособлены к высокому давлению в зоне всасывания и имеют самый большой коэффициент полезного действия именно в преобразовании его в движение вращения.
Использование схемы «мотор-насос» на практике
Чтобы поменять свою задачу и из насоса превратиться в мотор, гидромашина должна быть обратимой, что было описано выше. То есть заранее рассчитанной на то, чтобы выполнять обе функции. На практике чаще всего встречаются именно обратимые моторы. Как именно обратить конкретное устройство, а также предназначено ли оно для этого в принципе, можно узнать только в его техпаспорте. Строго не рекомендуется применять в обратную сторону не рассчитанное на то устройство, даже если вы просто не уверены, способно ли оно на это. В противном случае неминуемо потребуется ремонт гидравлической системы.
У гидромоторов в конструкции всегда имеется специальная дренажная линия, которую нужно соединить с промежуточным баком. Это необходимо вне зависимости от того, как именно применяется мотор в данной ситуации. Дренаж необходим для отвода «лишней» жидкости или протечек. В насосе дренаж осуществляется очень просто: жидкость выводится в зону подачи, там, где давление низкое, откуда она возвращается в систему. В моторе так невозможно, потому что именно в зоне подачи жидкости давление всегда высокое. Поэтому и необходим дренажный бак, где жидкость сначала будет накапливаться, а потом возвращаться в систему каким-либо образом, предусмотренным в конкретной модели.
Итак, подведем итоги различий моторов и насосов и их заменяемости:
- Мотор принимает энергию давления, тогда как насос его создает.
- У гидромотора, вне зависимости от того, как он используется, имеется дренажная система.
- У насоса для предотвращения кавитации и гидроударов в задней крышке есть лишь одно отверстие широкого диаметра, а также в распределительной шайбе только односторонние дроссельные каналы.
- Чтобы насос стал мотором и наоборот, его конструкция должна быть так называемой «обратимой», где будут меняться дроссельные каналы и размер задних отверстий.
- Пластинчатый тип насоса вообще не может быть мотором, тогда как любой тип мотора, теоретически, может быть насосом. Шестерные насосы, в принципе могут быть моторами, но это зависит от конструкции конкретной модели.
