Поворотный гидродвигатель

Одноковшовые карьерные  экскаваторы являются основной машиной  на открытых горных работах. От бесперебойной  работы экскаваторов существенно зависит  эффективность работы горного предприятия. Этим продиктованы весьма жесткие требования к производительности и эксплуатационной надежности карьерных экскаваторов.

Находящиеся сейчас в эксплуатации экскаваторы оснащены тиристорными возбудителями генераторов

Недостатки, присущие существующим системам электроприводов главных механизмов экскаваторов, условно можно разделить на три группы:

1- Недостатки силовой схемы  электроприводов. В данной системе  это большая установленная мощность  электрических машин, пониженный  к.п.д.; высокая инерционность цепей  возбуждения генераторов. 

2 -. Использование морально  устаревшей элементной базы, которая не позволяет реализовать современные принципы управления в экскаваторных приводах, что приводит к сложностям при эксплуатации, наладке и обслуживании электроприводов.

3 - Недостатки, связанные  с необходимостью обеспечения  непрерывного контроля состояния оборудования экскаватора в процессе эксплуатации и диагностики технического состояния его отдельных узлов и систем.

Виды механизмов: напорный, поворотный, ходовой, подъемный.

Подъемный механизм:

Подъемный механизм служит для подъема и опускания ковша. Механизм состоит из подъемной лебедки и канатов. Лебедка приводится в движение двумя электродвигателями, соединенными с редуктором двумя упругими муфтами. На выходные валы редуктора насажены барабаны, на которых крепятся подъемные канаты .

Торможение подъемного механизма при работе осуществляется противотоком. Для затормаживания механизма подъема при остановке машины и обесточивании экскаватора предусмотрены два колодочных пневматических тормоза, унифицированных с тормозом механизма напора.

В связи с чем было принято решение замены электропривода осуществляющего подъем ковша на Поворотный гидродвигатель. Гидропривод имеет преимущества по сравнению с другими типами приводов там, где требуется создание значительной мощности, быстродействие, позиционная точность исполнительных механизмов, компактность, малая масса, высокая надежность работы и разветвленность привода.

Поворотный  гидродвигатель  — гидравлическая машина, предназначенная для преобразования гидравлической энергии в механическую и для сообщения рабочему органу возвратно-вращательного движения на угол, меньший 360°.

Максимальный  угол поворота гидродвигателя зависит  от числа пластин следующим образом: для однопластинчатого он составляет порядка 270°

 

Момент на валу пластинчатого поворотного  гидродвигателя зависит от разности давлений в напорной и сливной гидролиниях, от разницы диаметров ротора и статора, от длины пластин и от числа пластин:

где:

b — длина  пластины,

 и   — давления, соответственно, в полостях высокого и низкого давлений,

 — радиус внутренней поверхности статора,

 — радиус ротора,

z — число пластин.

 

 

 

 

Управление движением вала поворотного гидродвигателя осуществляется с помощью гидрораспределителя, управляющего движением выходного звена гидродвигателя путём перенаправления потоков рабочей жидкости  с помощью внешнего воздействия (сигнала), либо с помощью средств регулирования гидропривода, таких как дроссельное или объемное.

Дроссельное регулирование  гидропривода — способ регулирования скорости движения штока гидроцилиндра или частоты вращения вала гидромотора (или угловой скорости вала поворотного гидродвигателя) за счёт изменения эффективного сечения потока через гидродроссель.

Объёмное регулирование  гидропривода — способ регулирования скорости движения штока гидроцилиндра или частоты вращения вала гидромотора (или угловой скорости валаповоротного гидродвигателя) за счёт изменения рабочего объёма гидравлических машин.

Поворотные гидродвигатели применяются, например, в механизмах поворота заслонок, во вращающихся упорах и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основными преимуществами такой замены являются:

1. Бесступенчатое регулирование скорости движения выходного звена гидропередачи и обеспечение малых устойчивых скоростей. Минимальная угловая скорость вращения вала гидромотора может составлять 2…3 об/мин.

2. Небольшие габариты и масса. Время разгона, благодаря меньшему моменту инерции вращающихся частей не превышает долей секунды в отличие от электродвигателей, у которых время разгона может составлять несколько секунд.

3. Частое реверсирование движения выходного звена гидропередачи. Например, частота реверсирования вала гидромотора может быть доведена до 500, а штока поршня гидроцилиндра даже до 1000 реверсов в минуту. В этом отношении гидропривод уступает лишь пневматическим инструментам, у которых число реверсов может достигать 1500 в минуту.

4. Большое быстродействие и наибольшая механическая и скоростная жесткость. Механическая жесткость - величина относительного позиционного изменения положения выходного звена под воздействием изменяющейся внешней нагрузки. Скоростная жесткость - относительное изменение скорости выходного звена при изменении приложенной к нему нагрузки.

5. Автоматическая защита гидросистем от вредного воздействия перегрузок благодаря наличию предохранительных клапанов.

6. Хорошие условия смазки трущихся деталей и элементов гидроаппаратов, что обеспечивает их надежность и долговечность. Так, например, при правильной эксплуатации насосов и гидромоторов срок их службы доведен в настоящее время до 5…10 тыс. ч работы под нагрузкой. Гидроаппаратура может не ремонтироваться в течение долгого времени (до 10…15 лет).

7. Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и возвратно-поворотные без применения каких-либо механических передач, подверженных износу.

Недостатки

1. Изменение вязкости применяемых жидкостей от температуры, что приводит к изменению рабочих характеристик гидропривода и создает дополнительные трудности при эксплуатации гидроприводов (особенно при отрицательных температурах).

2. Утечки жидкости из гидросистем, которые снижают КПД привода, вызывают неравномерность движения выходногозвена гидропередачи, затрудняют достижение устойчивой скорости движения рабочего органа при малых скоростях.

3. Необходимость изготовления многих элементов гидропривода по высокому классу точности для достижения малых зазоров между подвижными и неподвижными деталями, что усложняет конструкцию и повышает стоимость их изготовления.

4. Взрыво- и огнеопасность применяемых минеральных рабочих жидкостей.

5. Невозможность передачи энергии на большие расстояния из-за больших потерь на преодоление гидравлических сопротивлений и резкое снижение при этом КПД гидросистемы.