ラジアルピストンモーターの動作原理

作成日 05.17

ラジアルピストンモーターの動作原理

ラジアルピストンモーターには、シングルアクティングとマルチアクティングの2つの主なタイプがあるため、それらの動作原理について以下に紹介します。

(1) 単動ラジアルピストンモーターの動作原理 図oに示すように、5つ（または7つ）のシリンダーがハウジング1の周囲に放射状に均等に配置されています。シリンダー内のプランジャー2はボールヒンジを介して連結ロッド3に接続されており、連結ロッドの端はクランクシャフト4の偏心輪に接触しています（偏心輪の中心はO1、クランクシャフトの回転中心はO、両者の偏心量はeです）。クランクシャフトの一端は出力シャフトであり、もう一端はクロスカップリングを介してバルブ配分シャフト5に接続されています。バルブ配分シャフトの仕切り壁の両側は、それぞれ油入口室と油排出室です。

高圧油が油源からモーターの油入口室に入ると、ハウジングのスロット（1）、シリンダー（2）、およびシリンダー（3）を通じて対応するピストンシリンダー（1）、シリンダー（2）、およびシリンダー（3）に導入されます。高圧油によって生じる油圧力Pは、プランジャーの上部に作用し、コネクティングロッドを介してクランクシャフトの偏心に伝達されます。例えば、ピストンシリンダー②によって偏心に作用する力はnであり、力の方向はコネクティングロッドの中心線に沿っており、偏心の中心O1を指します。力nは、法線力FF（作用線は接続線001と一致）と接線力Fに分けることができます。接線力Fは、クランクシャフトの回転中心0にトルクを生じさせ、クランクシャフトを中心線0の周りで反時計回りに回転させます。ピストンシリンダー（1）および（3）はこれと類似していますが、スピンドルに対する位置が異なるため、生成されるトルクはシリンダー（2）とは異なります。クランクシャフトの回転の合計トルクは、高圧室に接続されたピストンシリンダー（図oの場合は①、②、および③）によって生成されるトルクの合計に等しいです。クランクシャフトが回転すると、シリンダー①、②、および③の体積が増加し、シリンダー④および⑤の体積が減少し、油はポートシャフト5の油排出室を通じてシェル④および⑤の油通路を介して排出されます。

バルブ分配シャフトとクランクシャフトが角度に対して同期して回転すると、バルブ分配シャフトの「仕切り壁」が油路(3)を閉じます。この時、シリンダー(3)は高圧室と低圧室に接続されていません。シリンダー(1)と(2)には高圧油が供給され、モーターがトルクを発生させ、シリンダー(4)と(5)は油を排出します。バルブ分配シャフトがクランクシャフトと共に回転するにつれて、油入口室と油排出室はそれぞれ順番に各プランジャーと接続され、クランクシャフトの連続回転を確保します。1回転の間に、各プランジャーは油を1回出入りさせます。他の単動モーターの動作原理もこれに似ています。

単動ラジアルピストンモーターの動作原理は、以下の点に注意する必要があります。

① モーターの吸入口と排出口を変更することで、モーターを逆転させることができます。偏心リングがモーターの出力シャフトから分離され、偏心距離を調整可能にする措置が講じられれば、モーターの排気量を変更する目的を達成でき、可変排気量モーターが作られます。

② 図oに示されているモーターはシェル固定であるため、シャフトモーターとも呼ばれます。クランクシャフトが固定されている場合、シェルモーターにすることができます。シェルモーターは特にウインチドラムや車両のホイールハブに取り付けて、直接ホイールを駆動し、ホイールモーターになるのに適しています。

③ 図oに示されている配分ペアのモーターは軸方向配分です。バルブシャフトの一方が高圧キャビティで、もう一方が低圧キャビティであるため、バルブシャフトの作業プロセスは大きな半径方向の力を受け、バルブシャフトが一方に押し出され、反対側の隙間が増加し、滑り面の摩耗と漏れの増加を引き起こし、効率が低下します。このため、半径方向の力をバランスさせるために対称バランスオイル溝を設けることがよく採用されます。図Pに示すように、静圧バランスバルブ配分シャフトはシーリングリングによって密封されています。中央のC-Cウィンドウ穴はバルブ配分ウィンドウ穴であり、B-BおよびD-Dの環状溝はそれぞれオイル入口およびオイル戻りウィンドウ穴であり、A-AおよびE-Eは静圧バランス半円環状溝です。シーリングリングはそれぞれシーリングベルトの中心に配置されていると仮定します。オイルの入口と出口の方向が図Pの矢印で示されている場合、記号Pで示された穴は高圧室であり、記号Tで示された穴は低圧室です。B-BおよびD-Dの周方向圧力は同じであり、半径方向の力はありません。C-Cウィンドウ穴セクションの上部キャビティはオイル入口に接続されており、これは高圧側であり、下部キャビティはオイル戻りポートに接続されており、これは低圧側であるため、バルブ配分シャフトは大きな半径方向の力を受けます。半径方向の力をバランスさせるために、バルブ配分シャフトの両端に半円環状バランスオイル溝A-AおよびE-Eが設けられ、高圧オイルで満たされた上部キャビティを作ります。漏れを減らすために、キャビティ間にシーリングリングが設けられています。上部と下部の静圧バランスを確保するために、オイル配分ウィンドウおよびバランスオイル溝の関連寸法は以下の方程式を満たす必要があります：

a+e=2(b+c)                      (5-4)

流量分配ウィンドウの幅;

B -- バランスオイルタンクのシーリングベルトの幅;

C -- バランスオイルタンクの幅;

E -- 流量分配ウィンドウのシーリングベルトの幅。

放射力がバランスされているため、摩擦力は非常に小さく、機械効率が向上します。同時に、バルブシャフトとバルブスリーブの間の放射クリアランスが減少し、漏れが減少し、体積効率が向上します。通常の作業範囲では、総効率は85％から90％の間です。

図Qは、クランクシャフト接続ロッド油圧モーターのエンドフェイス流れ分布構造を示しています。クランクシャフト13は、スクエアヘッド12を介してポートプレート4と圧力プレート2を同期して回転させ、回転中にポートが実現されます。起動時または無負荷運転時には、バックアップスプリング（ディスクスプリング）3がバルブプレートと圧力プレートをシリンダーブロック11およびエンドカバーに接近させます。この設計により、バルブプレートとシリンダーブロック間の分離力よりも接触力が大きくなることが保証され、油圧が運転中に接触力を実現します。しかし、分離力と粘着力の不一致により、バルブプレートには傾斜モーメントが発生します。静圧バランス構造設計を使用することで、エンドフェイスポートペアは理論的に完全なバランスを達成できます。

信頼性と性能を向上させ、構造をよりコンパクトにするためには、国内外の開発動向の一つとしてエンドポートペアを使用することが挙げられます。

④ ポートペアに加えて、クランクシャフトコネクティングロッド油圧モーターの性能は、主にコネクティングロッド運動ペアに依存します。コネクティングロッドボールジョイントペアの典型的な構造は図Rに示されています。それは、コネクティングロッド4のボールヘッドとプランジャー2のボールソケット、コネクティングロッドスライダー5の底部とクランクシャフト（偏心車輪）6の2対の摩擦ペアで構成されています。コネクティングロッドスライダーの底部とクランクシャフト（偏心車輪）との金属接触は初期段階にあり、摩耗抵抗合金がスライダーの底部に鋳造されて摩擦を減少させています。一部のモータークランクシャフト（偏心車輪）はローラーベアリングを装備しており、スライダーの底部と偏心車輪の間の滑り摩擦を置き換えるために転がり摩擦を使用しています。現在、ほとんどのモーターは静水圧バランスまたは静水圧支持として設計されています。スライダーの底部にはオイルチャンバーが設けられており、圧力油はコネクティングロッドの中央にあるダンパーを通じて底部オイルチャンバーに入ります。スライディングブロックは運転中に浮かず、オイルチャンバー内の液体圧力がプランジャーの推力の大部分をバランスさせ、摩擦ペアは良好に潤滑されています。

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