اصل کار موتور پیستون شعاعی

ساخته شده در 05.17

اصل کار موتور پیستونی شعاعی

از آنجا که دو نوع اصلی موتورهای پیستونی شعاعی وجود دارد، یعنی تک عمل و چند عمل، اصول کار آنها در زیر معرفی شده است.

(1) اصل کار موتور پیستون شعاعی تک عمله همانطور که در شکل o نشان داده شده است، پنج (یا هفت) سیلندر به طور شعاعی و به طور یکنواخت در امتداد محیط محفظه 1 قرار دارند. پیستون 2 در سیلندر از طریق مفصل توپ با میله اتصال 3 متصل است و انتهای میله اتصال با چرخ غیرمتمرکز میل لنگ 4 تماس دارد (مرکز چرخ غیرمتمرکز O1 است، مرکز چرخش میل لنگ O است و عدم تمرکز این دو e است). یک انتهای میل لنگ شفت خروجی است و انتهای دیگر از طریق کوپلینگ عرضی با شفت توزیع سوپاپ 5 متصل است. دو طرف دیواره جداکننده در شفت توزیع سوپاپ به ترتیب محفظه ورودی روغن و محفظه تخلیه روغن هستند.

پس از اینکه روغن با فشار بالا از منبع روغن وارد محفظه ورودی روغن موتور می‌شود، از طریق شکاف‌های (1)، سیلندر (2) و سیلندر (3) بدنه به سیلندر پیستون مربوطه (1)، سیلندر (2) و سیلندر (3) معرفی می‌شود. نیروی هیدرولیکی P که توسط روغن با فشار بالا تولید می‌شود بر روی بالای پیستون عمل می‌کند و به اکسنتریک میل لنگ از طریق میله اتصال منتقل می‌شود. به عنوان مثال، نیرویی که بر روی اکسنتریک توسط سیلندر پیستون ② عمل می‌کند n است و جهت نیروی آن در امتداد خط مرکزی میله اتصال است و به مرکز O1 اکسنتریک اشاره می‌کند. نیروی n می‌تواند به نیروی عمودی FF (خط عمل با خط اتصال 001 هم‌پوشانی دارد) و نیروی مماسی F تقسیم شود. نیروی مماسی F یک گشتاور به مرکز چرخش 0 میل لنگ تولید می‌کند که باعث می‌شود میل لنگ به دور خط مرکزی 0 به سمت چپ بچرخد. سیلندر پیستون (1) و (3) مشابه این هستند، به جز اینکه موقعیت آن‌ها نسبت به محور متفاوت است، بنابراین گشتاور تولید شده با گشتاور سیلندر (2) متفاوت است. مجموع گشتاور چرخش میل لنگ برابر با مجموع گشتاور تولید شده توسط سیلندر پیستون متصل به محفظه فشار بالا (①، ② و ③ در مورد شکل o) است. هنگامی که میل لنگ می‌چرخد، حجم سیلندرهای ①، ② و ③ افزایش می‌یابد، در حالی که حجم سیلندرهای ④ و ⑤ کاهش می‌یابد و روغن از طریق مجرای روغن بدنه ④ و ⑤ از طریق محفظه تخلیه روغن محور پورت 5 تخلیه می‌شود.

زمانی که محور توزیع سوپاپ و میل لنگ به طور همزمان برای یک زاویه می‌چرخند، "دیوار تقسیم" محور توزیع سوپاپ مسیر روغن (3) را می‌بندد. در این زمان، سیلندر (3) با محفظه‌های فشار بالا و پایین متصل نیست. سیلندرهای (1) و (2) با روغن فشار بالا تأمین می‌شوند که باعث تولید گشتاور توسط موتور می‌شود و سیلندرهای (4) و (5) روغن را تخلیه می‌کنند. با چرخش محور توزیع سوپاپ به همراه میل لنگ، محفظه ورودی روغن و محفظه تخلیه روغن به ترتیب با هر پیستون به نوبت متصل می‌شوند تا چرخش مداوم میل لنگ تضمین شود. در یک دور، هر پیستون یک بار روغن را به داخل و خارج می‌کند. اصل کار سایر موتورهای تک عمل مشابه این است.

اصل کار موتور پیستونی شعاعی تک عمله باید به نکات زیر توجه شود.

① موتور می‌تواند با تغییر ورودی و خروجی موتور معکوس شود. اگر حلقه نامتقارن از شافت خروجی موتور جدا شود و اقداماتی برای قابل تنظیم کردن فاصله نامتقارن انجام شود، هدف تغییر جابجایی موتور قابل دستیابی است و موتور جابجایی متغیر ساخته می‌شود.

② موتور نشان داده شده در شکل o ثابت شل است، بنابراین به آن موتور شفت نیز گفته می‌شود؛ اگر میل لنگ ثابت باشد، می‌توان آن را به موتور شل تبدیل کرد. موتور شل به‌ویژه برای نصب در درام وینچ یا بر روی هاب چرخ وسیله نقلیه مناسب است تا به‌طور مستقیم چرخ را به حرکت درآورد و به موتور چرخ تبدیل شود.

③ موتور نشان داده شده در شکل o از جفت توزیع، توزیع محوری است. زیرا یک سمت شافت شیر یک حفره با فشار بالا و سمت دیگر یک حفره با فشار پایین است، فرآیند کاری شافت شیر تحت تأثیر یک نیروی شعاعی بزرگ قرار می‌گیرد که شافت شیر را به یک سمت فشار می‌دهد و فاصله را در سمت دیگر افزایش می‌دهد، که منجر به سایش سطح لغزشی و افزایش نشت می‌شود و در نتیجه کارایی کاهش می‌یابد. به همین دلیل، معمولاً برای متعادل کردن نیروی شعاعی، یک شیار روغن متعادل‌کننده متقارن ایجاد می‌شود. همانطور که در شکل P نشان داده شده است، شافت توزیع شیر متعادل‌کننده فشار استاتیک با یک حلقه آب‌بندی مهر و موم شده است. سوراخ پنجره مرکزی C-C، سوراخ پنجره توزیع شیر است، شیارهای حلقوی در B-B و D-D به ترتیب سوراخ‌های ورودی و خروجی روغن هستند و A-A و E-E شیارهای حلقوی نیم‌دایره‌ای متعادل‌کننده فشار استاتیک هستند. فرض می‌شود که حلقه‌های آب‌بندی به ترتیب در مرکز نوار آب‌بندی قرار داده شده‌اند. اگر جهت ورودی و خروجی روغن همانطور که در شکل P با پیکان نشان داده شده است، باشد، سوراخ‌های علامت‌گذاری شده با نماد P حفره‌های با فشار بالا و سوراخ‌های علامت‌گذاری شده با نماد T حفره‌های با فشار پایین هستند. می‌توان مشاهده کرد که فشارهای محیطی B-B و D-D یکسان هستند و نیروی شعاعی وجود ندارد؛ بخش بالایی سوراخ پنجره C-C به ورودی روغن متصل است که سمت فشار بالا است و بخش پایینی به پورت خروجی روغن متصل است که سمت فشار پایین است، بنابراین شافت توزیع شیر تحت تأثیر نیروی شعاعی زیادی قرار می‌گیرد. به منظور متعادل کردن نیروی شعاعی، شیارهای روغن متعادل‌کننده نیم‌دایره‌ای A-A و E-E در هر دو انتهای شافت توزیع شیر قرار داده شده‌اند تا حفره بالایی با روغن با فشار بالا پر شود. به منظور کاهش نشت، حلقه‌های آب‌بندی بین حفره‌ها قرار داده شده‌اند. به منظور اطمینان از تعادل فشار استاتیک در دو طرف بالا و پایین، ابعاد مربوط به پنجره توزیع روغن و شیار روغن متعادل‌کننده باید معادله زیر را برآورده کند:

a+e=2(b+c)                      (5-4)

جایی که -- عرض پنجره توزیع جریان؛

B -- عرض نوار آب بندی مخزن روغن تعادل؛

C -- عرض مخزن روغن تعادل؛

E -- عرض نوار آب بندی پنجره توزیع جریان.

زیرا نیروی شعاعی متعادل است، نیروی اصطکاک بسیار کوچک است که کارایی مکانیکی را بهبود می‌بخشد. در عین حال، فاصله شعاعی بین محور شیر و آستین شیر کاهش می‌یابد، نشت کاهش می‌یابد و کارایی حجمی بهبود می‌یابد. در محدوده کاری نرمال، کارایی کل بین 85% و 90% است.

شکل Q ساختار توزیع جریان سطح انتهایی موتور هیدرولیک میله اتصال میل لنگ را نشان می‌دهد. میل لنگ 13 صفحه پورت 4 و صفحه فشار 2 را از طریق سر مربع 12 به طور همزمان می‌چرخاند و پورت در حین چرخش تحقق می‌یابد. در حین راه‌اندازی یا عملیات بدون بار، فنر پشتیبان (فنر دیسکی) 3 باعث می‌شود که صفحه شیر و صفحه فشار به بلوک سیلندر 11 و درپوش انتهایی نزدیک شوند. طراحی اطمینان می‌دهد که نیروی بسته شدن بیشتر از نیروی جداسازی بین صفحه شیر و بلوک سیلندر است و فشار هیدرولیک نیروی بسته شدن را در حین عملیات تحقق می‌بخشد. با این حال، به دلیل عدم هم‌پوشانی نیروی جداسازی و نیروی چسبندگی، صفحه شیر دارای گشتاور کج است. با استفاده از طراحی ساختار تعادل فشار استاتیک، جفت پورت سطح انتهایی می‌تواند به طور نظری تعادل کامل را به دست آورد.

باید اشاره کرد که به منظور بهبود قابلیت اطمینان و عملکرد موتور هیدرولیک و فشرده‌تر کردن ساختار آن، یکی از روندهای توسعه در داخل و خارج از کشور استفاده از جفت پورت انتهایی است.

④ علاوه بر جفت پورت، عملکرد موتور هیدرولیک میله اتصال میل لنگ به طور عمده به جفت حرکت میله اتصال بستگی دارد. ساختار معمول جفت مفصل توپ میله اتصال در شکل R نشان داده شده است. این شامل دو جفت جفت اصطکاکی است، سر توپ میله اتصال ۴ و سوکت توپ پیستون ۲، پایین اسلاید میله اتصال ۵ و میل لنگ (چرخ غیرمتمرکز) ۶. تماس فلزی بین پایین اسلاید میله اتصال و میل لنگ (چرخ غیرمتمرکز) در مرحله اولیه بود و آلیاژ مقاوم در برابر سایش در پایین اسلاید ریخته‌گری شد تا اصطکاک کاهش یابد. برخی از میل لنگ‌های موتور (چرخ‌های غیرمتمرکز) با بلبرینگ‌های غلتکی مجهز شده‌اند که از اصطکاک غلتکی برای جایگزینی اصطکاک لغزشی بین پایین اسلاید و چرخ غیرمتمرکز استفاده می‌کنند؛ در حال حاضر، بیشتر موتور‌ها به عنوان تعادل هیدرواستاتیک یا حمایت هیدرواستاتیک طراحی شده‌اند. یک محفظه روغن در پایین اسلاید قرار داده شده است و روغن تحت فشار از طریق دمپر در مرکز میله اتصال به محفظه روغن پایین وارد می‌شود. بلوک لغزشی در حین عملیات شناور نمی‌شود، فشار مایع در محفظه روغن بیشتر نیروی پیستون را متعادل می‌کند و جفت اصطکاک به خوبی روانکاری می‌شود.

اطلاعات خود را بگذارید و
ما با شما تماس خواهیم گرفت

Phone

WeChat