Grupa 2309 Motoare Hidraulice Rotative Tema 2(1) [630075]

Universitatea Politehnica Bucureș ti
Facultatea de Energetică

Proiect Mașini Hidraulice

București 2017

Universitatea Politehnica București
Facultatea de Energetică

Motoare hidraulice rotative

Profesor coord.: prof.dr.ing.Robescu Diana Studenți: Sima Octavian -Vlad
Tănase Stefăniță
Urîtu Veronica
Sali Enis
Stoean Ana Maria
Ivan Florn

București 2017

Cuprins

Cuprins ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 3
Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 4
Capitolul 1. Considerații generale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 6
1.1 Caracteristici ale motoarelor hidraulice ………………………….. ………………………….. …………………… 7
1.2 Performanțe ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 7
1.3 Avantajele/dezavantajele acțioanării hidraulice ………………………….. ………………………….. ………. 8
1.4. Clasificarea motoarelor hidraulice ………………………….. ………………………….. …………………………. 9
Capitolul 2. Motoare hidraulice rotative ………………………….. ………………………….. …………………………. 11
1.1.Tipuri de motoare hidraulice rotative ………………………….. ………………………….. ……………………. 11
1.2. Parametrii funcționali ale motoarelor hidraulice rotative ………………………….. ……………………. 15
1.3. Defectele masinii hidraulice rotative ………………………….. ………………………….. ……………………. 21
Capitolul 3. Sisteme cu motor rotativ ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 22
3.1.Sistem cu motor rotativ, cu reglarea vitezei prin drosel ………………………….. ……………………….. 22
3.2.Sistem cu motor rotativ, reversibil, cu comandă manuală ………………………….. ……………………. 23
3.3.Sistem cu motor rotativ reversibil, comandat electric ………………………….. ………………………….. 24
3.4.Sistem cu motor rotativ reversibil, în circuit închis ………………………….. ………………………….. ….. 25
Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 26
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 27

Introducere

Hidraulica este știința care studiază legile de echilibru ș i de mișcare a fluidelo r din
punct de vedere al aplicațiilor în tehnică .
Denumirea de hidraulică provine di n cuvintele grecești hidro -apa ș i aulos -tub.
Noțiunea a fost pusa inițial în legătura cu orga de apa(instrum ent muzical din Grecia
antica) nde caracteristicile sunetelor erau realizate de înălțimea coloanelor de apa.
Hidraulica studiază in principal lichidele care sunt fluide practic
incomparabile , ele nu au forma proprie ci sunt perfect plastice la efortul de compresiune.
Lichidele in cantități mici iau forma sferica , iar î n cantități mari iau forma recipientului,
prezentând o suprafața libera.
Hidraulica are un vast domeniu de aplicabilitate. Apa fiind un element
indispensabil vieții , primele așezări omenești au fost condiționate de prezenta ei. In timp au
apărut primele lucrări hidrotehnice: diguri, stavilare, ape ducte, sisteme de irigații . Mai târziu
rezervele mari de apa strânse in lacuri de acumulare sau canale au putut fi utilizate după
dorința pentru irigații , navigație , pentru scopuri industriale sau energetice.
Domeniul de aplicabilitate al hidr aulicii s -a extins considerabil. La ora actuala
nu exista nici o ramura a tehnicii unde sa nu își găsească aplicabilitate.
Exemple:
– Industria constructoare de mașini :în tehnica automobilului, locomotivei,
aviației , navale ( vezi anexa 4), in industria ușoara si alimentara s -au extins sistemele
hidraulice de comenzi, acționari și automatizări , amortizoare, suspensii hidraulice etc.
– Transporturi: principiile de funcționare ale celor mai multe mijloace de
transport sunt bazate pe legile hidraulicii. Astfel sunt vapoarele si submarinele, avioanele etc.
De asemenea transportul fluidelor in conducte si canale, transportul hidraulic si pneumatic al
diferitelor materiale in suspensie(pulberi, paste, grane).
– Metalurgie: siderurgie, in industria grea, de o importanta deosebita este
problema apei de răcire la furnale, laminoare, dispozitive hidraulice de turnare a metalelor si
maselor plastice, echipamente hidraulice ale forjelor si preselor etc.

– Mașini hidraulice: repre zintă de asemenea un domeniu vast de aplicabilitate:
turbine hidraulice sau eoliene, turbine de foraj, pompe de diferite tipuri etc.
Ținând seama de costul relativ ridicat al instalațiilor de acționare hidraulica
domeniul de utilizare cu maxima eficienta economica a acestui mod de acționare a
dispozitivelor, î l constituie producția de serie mare ș i de masa. Dar, având in vedere ca marea
majoritate a mașinilor unelte moderne poseda instalații hidraulice proprii pentru acționarea
mișcărilor , care permit racordarea motoarelor pentru acționarea dispozitivelor, precum si
realizarea centralizata a subansamblurilor si ansamblurilor hidraulice normalizate, oferă
posibilitatea utilizării economice a acționarii hidraulice ș i in producția de serie mica si
mijlocie. O largă răspândire a căpătat utilizarea acestui mod de acționare în construcția
dispozitivelor pentru mașini -unelte agregat.
Pana acum am încercat sa arat de ce am fost interesat de alegerea acestei teme,
prin care eu doresc sa prezint mai detaliat unele aspecte interesante ale acestui domeniu, des
întâlnit in industrie, pentru o serie de avantaje, care o fac să fie aleasa pentru acționarea
diferitelor utilaje.
În ultimele decenii piața mondială înregistrează o creștere a diversificării
produselor destinate atât aplicațiilor industriale cât si cele de cercetare. Simultan cu
diversificarea produselor , o tendință a pieței mondiale este reprezentată de creșterea
performantelor tehnice ale produselor colaborate cu reducerea prețului de cost. O altă tendință
a pieței mondiale este aceea de conservare a mediului ambiant, o componentă importantă a
acestui deziderat fiind reducerea consumului de materii prime.

Capitolul 1. Considerații generale

Motoarele hidraulice transforma energia potentiala a lichidului, de putere hidraulica
PH =p·Q in putere mecanica PM= F·v pentru miscarea de translatie si PM = M ·ω pentru
miscarea de rotatie, facand parte din grupul generator -transformator de energie hid raulica.
Dupa natura fizica a miscarii realizate se disting urmatoarele categorii de motoare:
– motoare cu miscare de rotatie ,miscare ce poate fi realizata in mod continuu (cu
autoinversare) si discontinuu, alternativ (fara autoinversare). Prin autoi nversare se intelege
posibilitatea motorului de a realiza o rotatie completa de 360°; prin comparatie se intelege ca un
motor este fara autoinversare daca nu este capabil, datorita particularitatilor sale constructive sa
realizeze o rotatie completa. Mot oarele hidraulice rotative sunt rareori folosite ca elemente
bipozitionale; la puteri mici sunt folosite in actionari cu viteza constanta in timp ce la puteri mari,
servesc si la actionari cu viteza variabila;
– motoare cu miscare de translatie , care pot fi: bipozitionale si pentru reglare continua a
vitezei, pozitiei sau vitezei. In prima categorie scopul actionarii consta in realizarea cursei complete cu
invingerea unei anumite rezistente, dar fara ca viteza sau stabilitatea miscarii sa reprezinte cr iterii
importante ce se au in vedere in proiectare si utilizare; pentru cea de -a doua categorie in afara realizarii
cursei, caracteristicile cinematice si dinamice constituie, din contra, criterii valorice de performanta.
Referindu -ne la ansam blul instalatiilor in care isi gasesc aplicatie sistemele hidraulice
de executie acestea pot fi grupate in functie de obiectivul urmarit, astfel:
– in instalatiile din industriile chimice, aerospatiale etc. in scopul reglarii
debitelor fluidelor cand actione aza ventile, clapete etc., pentru reglarea cantitatilor de lichid;
– in instalatiile din industria materialelor de constructii la actionarea
alimentatoarelor cu banda, cu surub melcat etc. in scopul reglarii cantitatilor de material
lichid;
– in instalatiile m ai complexe pentru reglarea directiei sau pozitiei (instalatii de
carma la avioane, vapoare, sistem de urmarire in general);
– in alte instalatii din industria constructoare de masini -unelte, utilaje pentru
constructii etc.

Fig 1.1. Transformări energetice ale motoarelor hidraulice

1.1 Caracteristici ale motoarelor hidraulice

Caracteristicile motoarelor hidraulice definesc, indiferent de solutia lor
constructiva regimul tranzitoriu, si intr -o anumita masura regimul stationar al functionarii lor.
Dintre caracteristicile motoarelor, cele mai importante sunt:
– caracteristici statice hidraulice care definesc legaturile ce se stabilesc intre
marimile presiune si debit;
– caracteristici statice mecanice: se definesc ca legaturi intre marimile forta
(cuplu) si viteza (viteza unghiulara) la iesirea din element pe toata gama de viteze pe care le
poate furniza;
– caracteristici de pierderi mecanice sa u hidraulice.

1.2 Performan țe

Precizia cu care motorul deplaseaza organul de lucru intereseaza in unele cazuri (sisteme
de urmarire de diverse tipuri etc.) si ea este asigurata pentru sisteme de actionare in circuit
informational inchis de ansamblul motor hidraulic -traductor de pozitie -comparator; pentru sisteme de
actionare fara reactie, precizia actionarii nu constituie un parametru important intrucat nu sunt folosite
la miscari de pozitionare.
Frecventa de actionare limita sau de taiere este o caracteristica importanta; ea este
frecventa proprie a organului actionat pentru care se obtine o viteza de raspuns data, valoare pentru
care organul actionat are asigurata functionarea in conditiile impuse aprioric. Motorul hidraulic trebuie
sa aiba, pentru o functionare corecta o frecventa proprie superioara cu (2….3) [Hz] frecventei proprii a
organului actionat.
p

Q
Motor
hidraulic
rotativ
M

w
Motor
hidraulic
liniar
F

V
p

Q

Performantele tranzitorii constau in realizarea unei durate a regimului tranzitoriu , t,
la trecerea de l a un regim stationar de lucru la altul, fie datorita unei comenzi date prin debit, fie
datorita unei perturbatii determinate de modificarea fortei sau a cuplului rezistent. Tot aici un anumit
interes prezinta si abaterea maxima u, care reprezinta depasirea maxima a marimii stationare finale
obtinute in noul regim pentru comanda prin debit sau prin forta (cuplu).
Stabilitatea statica si stabilitatea dinamica sunt deasemenea doua performante
importante ale motoarelor hidraulice.Stabilitatea st atica reprezinta capacitatea motorului hidraulic de a
restabili un nou regim stationar la modificarea fortei sau a cuplului rezistent fara ca timpul sa joace un
rol important.Stabilitatea dinamica reprezinta proprietatea motorului de a restabili prin actiu nea sa un
nou regim stationar atunci cand a fost scos dintr -un regim stationar anterior, atat din cauza comenzii
prin debit sau marime de comanda cat si din cauza perturbatiei de tip forta sau cuplu, indiferent de
legea de variatie a acestora (de tip teapt a, rampa, armonica sau aleatoare);in acest caz timpul are o
semnificatie importanta.

1.3 Avantajele/dezavantajele ac țioanării hidraulice

Actionarea hidraulica reprezinta un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor,
caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata de catre uleiul sub presiune ce actioneaza
asupra pistoanelor unor motoare hidraulice.
In comparatie cu actionarea pneumatica, actionarea hidraulica are oserie de avantaje ,
dintre care mai importante sunt:
-realizeaza presiuni de lucru ridicate (de la 20 pana la 100daN/cm²) si deci forte de
actionare mari, cu motoare usoare si cu ga barit redus, fapt ce permite utilizarea lor la fixarea simultana
a unui semifabricat in mai multe puncte sau a mai multor semifabricate in acelasi dispozitiv, precum si
reducerea gabaritului dispozitivelor, ce duce la cresterea rigiditatii sistemului tehno logic, la eliminarea
unor surse de vibratii si deci la cresterea preciziei si calitatii suprafetelor prelucrate de asemenea, se
usureaza transportul, prinderea si desprinderea pe si de pe masina -unealta si depozitarea;
-durata de exploatare este m ult mai mare, deoarece uzura este mult mai redusa, datorita
faptului ca toate elementele instalatiilor sunt unse din abundenta;

-fortele de actionare dezvoltate se transmit linistit, fara socuri, datorita faptului ca uleiul
mineral utilizat in ac este instalatii (de turbina sau de transformator) este practic , incompresibil; acest
fapt permite realizarea de deplasari si opriri la cota, largind, astfel, posibilitatile de mecanizare si
automatizare a dispozitivelor.
Dezavantaje:
-randament global mai scăzut decât in cazul acționarilor electrice;
-necesitatea existentei unor instalatii speciale de preparare a agentului hidraulic, fapt ce
mareste complexitatea si ridica costul;
-necesitatea conductelor si furtunelor de alimentare, precum si problemele pe care le
ridica etansarile elementelor;

1.4. Clasificarea motoarelor hidraulice

Motoarele hidraulice se împart în 2 mari categorii:
-motoare hidraulice liniare
-motoa re hidraulice rotative
Motoarele hidraulice liniare au ca element activ unul sau mai multe pistoane care se
deplaseaza in interiorul cilindrilor de lucru.Acestea (denumite generic cilindri hidraulici) prezinta
avantaje importante, in special la utilizarea lor la servosistemele elecrohidraulice de reglare automata,
intre care se pot mentiona:

– legarea directa a servomotorului la sarcina asigura realizarea unor sisteme rigide fara jocuri;

– viteze mari de raspuns;

– simplitate constructiva datorata absent ei transformatoarelor mecanice ale miscarii;

– fiabilitate mare;

– racordare usoara a aparaturii de masura, control si reglaj.

La bordul navei, motoarele hidraulice liniare sunt utilizate la actionarea capacelor
meca­nice ale gurilor de magazii, a portilor de bordaj si a rampelor de incarcare. Uzual, diametrele
cilindrilor sunt cuprinse intre 125 si 300 mm, cursele int re 1400 si 4300 mm, fortele de impingere intre
300 si 1736 kN iar fortele axiale intre 160 si 1100 kN.
Fig 1.2. Clasificarea motoarelor hidraulice

Motoare
hidraulice
Liniare
Pas cu pas
Cu cama
A.E.H.P.P.
Pentru translatie
continua
Rotative
Oscilante
cu paleta
cu piston
Pas cu pas
rotative cu
piston
cu comanda
independenta
cu cama
A.E.H.P.P.
Pentru rotatie
continua
Normale
cu roti dintate
c
u pistoane
axiale
cu pistoane
radiale
cu palete
Lente
cu roti dintate
cu pistoane
axiale
cu pistoane
radiale
cu pistoane
rotative

Capitolul 2. Motoare hidraulice rotative

Se utilizeaza pentru actionarea in miscare de rotatie continua, iar in lanturile
cinematice de avans, pentru fazele de pozitionare, pe spatii unghiulare limitate, uneori chiar sub 360ș.
Privite prin prisma regimului de turatii de lucru, ele sun t motoare de turatii medii si mari si motoare de
turatii joase. Din punct de vedere al presiunilor de lucru, motoarele de rotatie sunt de presiuni: joase ,
medii si ridicate.
Pentru actionarea masinilor unelte moderne, cu comanda numerica incl usiv, se
folosesc motoare de constructie speciala, electro -hidraulice, cu comanda digitala.
Motoarele hidrostatice rotative trebuie sa asigure o mare stabilitate a miscarii intr -un
domeniu larg de variatie a marimilor de iesire si un mare rapo rt intre cuplul motor si cel de inertie.
Acestea sunt deosebirile fata de motoarele liniare care trebuie sa asigure o viteza constanta a organului
de lucru si o mare frecventa de inversare.
In mod frecvent se utilizeaza :motoare cu pistoane ra diale, motoare cu pistoane axiale,
motoare hidraulice cu roti dintate, motoare hidrostatice cu palete glisante s.a.
Motoarele cu roți dințate și cu palete sunt utilizate în sisteme simple de rotație. Beneficiile lor
includ costul inițial scăzut și turația ridicată.

1.1.Tipuri de motoare hidraulice rotative

a.Motor cu roți dințate

Un motor cu roți dințate este alcătuit din tr-un angrenaj , roata dințată acționat ă (atașat la
arborele de ieșire cu ajutorul unei chei etc.) și roata de la înaintare. Uleiul de înaltă presiune este
introdus într -o parte a angrenajului unde curge în jurul lui, între vârfurile roților și peretele în care se
află, evacuând -se prin orificiul de ieșire. Apoi, angrenajul se oprește , fără a lăsa uleiul din partea de
evacuare să curgă înapoi în partea de admisie. Pentru lubrifiere, motorul cu roți dințate utilizează o
cantitate mică de ulei din zona sub presiune a roților dințate, ce curge prin rulmenți ce aerisesc același
ulei fie pe partea joasă de presiune a angrenaj ului , fie print r-o scurgere specială pe carcasa motorului.
Un atribut deosebit de pozitiv al motorului cu roți dințate este faptul că defectarea catastrofică este mai
puțin frecventă decât în majoritatea celorlalte tipuri de motoare hidraulice.

Figura 2.1 . Motor cu roți dințate

b.Motor hidraulic rotativ cu palete
Un motor cu palete constă dintr -o carcasă cu o gaură excentrică, în care rulează un rotor cu
palete în el care alunecă în interior și în exterior . Diferența de forță creată de forța dezechilibrată a
fluidului sub presiune pe pale determină rotorul să se rotească într -o singură direcție. Un element critic
în proiectarea motoarelor cu pale este modul în care vârfurile pale lor sunt prelucrate la punctul de
contact dintre vârful paletei și carcasa motorului. Se utilizează mai multe tipuri de "buze", iar
obiectivul principal este de a asigura o etanșare strânsă între interiorul carcasei motorului și paletă și,
în același timp, pentru a minimiza uzura și contactul metal -metal.

Fig. 2.2. Motor hidraulic rotativ cu palete

c.Motor hidraulic rotativ cu piston axial
Pentru sistemele de rotație de calitate superioară, se folosesc în general motoarele cu piston. În
timp ce viteza pompelor hidraulice variază de la 1200 la 1800 rpm, mașinile care trebuie acționate de
motor necesită adesea o viteză mult mai mică. Aceasta înseamnă că, atunci când se utilizează un motor
axial cu piston (volum măturat maxim 2 litri), este necesară o cutie de viteze. Pentru un volum reglat,
se utilizează motoare axiale cu piston. Asemenea pompelor tip piston (cu piston), cel mai des utilizat
tip de motor cu piston este axial. Acest tip de motor este cel mai frecvent utilizat în sistemele
hidraulice. Aceste motoare sunt, disponibil e în ambele modele de deplasare variabile și fixe. Vitezele
de rotație uzuale (cu o eficiență acceptabilă) variază de la mai puțin de 50 rpm la peste 14000 rpm.

Fig.2.3. Motor hidraulic cu piston axial (Secțiune tăiată)
d.Motor hidraulic rotativ cu piston radial
Motoare le hidraulice cu pistoane radiale sunt de 2 tipuri: cu pistoane care împing spre interior
și cu pistoane care împing spre exterior. Motoarele cu piston radial, au un cilindru atașat la un arbore
antrenat; cilindrul conține un număr de pistoane care se rotesc în găuri radiale. Crăpăturile exterioare
ale pistonului poartă un inel de împingere. Lichidul de presiune curge printr -un pivot în centrul
cilindrului pentru a conduce pistoanele spre exterior. Pistoanele împing către inelul de tracțiune și
forțele de rea cție rotesc cilindrul.
Deplasarea motorului este variată prin deplasarea laterală a blocului de glisare pentru a
schimba cursa pistonului. Când axele cilindrului și a carcasei coincid, nu există flux de fluid și, prin
urmare, cilindrul se oprește.
Motoarel e cu piston radial sunt foarte eficiente. Deși gradul înalt de precizie necesar pentru
fabricarea motoarelor cu piston radial ridică costurile inițiale, acestea au, în general, au o durată lungă
de viață. Acestea asigură un cuplu ridicat la viteze relativ scăzute ale arborelui și o funcționare
excelentă la viteză redusă, cu eficiență ridicată; au capacități limitate de mare viteză. Motoarele cu
piston radial au deplasări de până la 1000 inci ^3 / rev.

Fig. 2.4. Motor hidraulic rotativ lent cu pistoane radiale cu sprijin exterior al pistoanelor

Fig.2.5. Motor hidraulic tip Calzoni

Fig.2.6. Motor hidraulic tip Staffa

Alte tipuri de motoare hidraulice rotative :

Fig.2.7 . Motoare oscilante

Fig.2.8 Motor oscilant cu plunjer și cremalieră

1.2. Parametrii funcționali ale motoarelor hidraulice rotative

 Parametrii funcționali ai motoarelor hidraulice rotative
– În cazul motoarelor volumice rotative, mărimile hidraulice de intrare
sunt presiunea p și debitul Q iar mărimile mecanice de ieșire sunt cuplul M și turația
n.
– Se definesc următorii parametri funcționali:
– Presiunea nominală de lucru – pn [bar].
– Capacitatea geometrică V [m3/rot].
– Cuplu dezvoltat la presiunea p – M [daNm].
– Debitul consumat pen tru a realiza o turația n [rot/s] – Q[m3/s].

– Turațiile limită admise – nmin, nmax [rot/s].
– Puterea hidraulică consumată – Nh [kW].
– Puterea mecanică produsă – Nm [kW].
– Randamentul mecanic, volumic, total la presiunea de lucru – ηm, ηv, ηt
[%].
 Pierderile de debit. Randamentul volumic la motoarele hidraulice rotative
Pierderile volumice în motor QM se deosebesc de cele din pompă prin faptul că aici lipsesc
pierderile la aspirație. Există numai pierderi prin interstiții. Datorită acestora, debitu l de alimentare a
motorului, Qa este mai mare ca debitul teoretic:
QM= Q a = Q T+QM (1.1)

QM= Q T +aM·p (1.2)

în care aM este gradientul pierderilor statice de debit în motor.
Caracteristica debit presiune a motorului hidraulic este prezentată în figura 2.9
Randame ntul volumic a motorului este dat de relația:
M TM
aM
aTvolMQ QQ1QQ1QQ

(1.3)

Fig. 2.9. Caracteristica debit – presiune a motoarelor volumice rotative

-990-60
-1650-1320
Utilizata ca pompaU=-100%-80
Utilizata ca motor+1650
+1320
+990
+660
+330
-660-330Utilizata ca motor
-140 -70
-20
-40+70 0 +140+20+40+60Utilizata ca pompaQ [ cm /s]
+80U=+100%
p [daN/cm ]23Din caracteristica debit – turație – presiune , figura 2.10. , rezultă limita de funcționare ca
motor:
QminM = QM = q M nminM (1.4)

în care qM este debitul pe tură al motorului.
Relația arată că motorul începe să se rotească după ce trece prin el un debit echivalent celui
pierdut prin interstiții, QM.

Fig 2.10. Caract eristica debit – turație

Fig. 2.11. Caracteristica debit – presiune pentru o unitate hidraulică

Fig. 2.12. Caracteristica debit – turație – presiune pentru o unitate hidraulică rotativă reglabilă
De obicei randamentul hidraulic se consideră egal cu unitatea (η h = 1) deoarece pierderile
prin rezistențele hidraulice se înglobează în pierderile mecanice. Randamentul hidraulic este o parte a
randamentului mecanic.
 Pierderi mecanice la motoarele hidraulice rotative

La motoare hidraulice puterea mecanică efectivă la arborele motorului Nef este mai mică decât
cea teoretică NT.
Pierderile mecanice în motor sunt:
NmM = N T – Nef (1.5)
Randamentul mecanic al motorului hidraulic este:
Tef
TmM
TefmMMM
NN1NN
(1.6)
în care:
Mef – cuplul efectiv (de frânare) la arborele motorului .

 Randamentul total

Randamentul total t al mașinii hidraulice reprezintă raportul dintre puterea utilă (efectivă) Nef
și puterea consumată (de antrenare) Nc:
Q =Q Q [cm /s]
p =const
1p =const
p =const
p =const212pQMQTP
n [rot/s] TM3

CeftNN (1.7)
La motoarele hidraulice puterea efectivă este de natură mecanică, puterea consumată este
hidraulică, iar randamentul este dat de relația:
p QM
MMtM
(1.8)
Randamentul total, este dat de expresia:

mM vM tM  (1.9)

 Puterea motoarelor hidraulice rotative
Bilanțul puterilor la o mașină hidrostatică (pompă sau motor) se scrie:
Nc = N ef +Nvol + Nm (1.10)

în care:
Nc – este puterea aplicată;
Nef – puterea efectivă;
Nvol – puterea necesară acoperirii pierderilor volumice;
Nm – puterea necesară acoperirii pierderilor mecanice
Fig. 2.13. Bilanțul puterilor la motoarele rotative
Puterea aplicată motorului este:
NaM = Q a · pM (1.11)
în care:
Qa – debitul de alimentare;
pM – căderea de presiune pe motor.

Puterea interioară a motorului este dată de relația :
NiM = (Q a – QM) pM = Q T pM (1.12)
Fig. 2.14. Caracteristica putere – presiune a motoarelor volumice rotative

Caracteristica mecanică cuplu – turație – presiune , figura 2.15, permite aprecierea corelației
cuplu – turație la pompe și este absolut necesară pentru aprecierea calității motoarelor hidraulice. Se
remarcă existența unei căderi de cuplu la n = 0 și identitatea cuplurilor teoretice M TP = M TM

Fig. 2.15. Caracteristica mecanică cuplu – turație – presiune

M
nMp
p =const
2p =const1p =const2
p =const1
M =MTP TM
MM

1.3. Defectele masinii hidraulice rotative

Majoritatea problemelor la motorele hidraulice se încadrează în aceste categorii:

 Fluid necorespunzător – Motorul nu este diferit față de celelalte componente ale
sistemului hidraulic – trebuie să aibă lichid curat, cu o alimentare adecvată și o calitate și o
viscozitate corespunzătoare.

 Întreținerea necorespunzătoare – un program de întreținere necorespunzător stă la baza
problemelor majore. Mici scăpări în programul de întreținere precum

 eșecul de a verifica și repara liniile și conexiunile pentru a opri scurgerile;
conexiunile necorespunzătoare pot permite introducerea m urdăriei și a aerului în sistem, o
presiune mai scăzută și o funcționare neregulată.
 Instalarea motorului incorect. Nealinierea arborelui motor poate cauza uzura
rulmentului, ceea ce poate duce la pierderea eficienței. Un arbore nealiniat poate, să reducă
cuplul, să mărească rezistența la frecare și încălzirea și să ducă la defectarea arborelui.
 incapacitatea de a găsi cauza unei defecțiuni a motorului.

 Funcționare necorespunzătoare – depășirea limitelor de funcționare a motorului
promovează defectarea mo torului. Fiecare motor are limitări la presiune, viteză, cuplu, deplasare,
sarcină și temperatură. Presiunea excesivă poate genera căldură din cauza alunecării motorului și
poate cauza motorului depășirea limitelor de cuplu. Viteza excesivă poate cauza înc ălzirea și poate
provoca uzura rulmenților și a altor părți interne.

 Cuplul excesiv poate provoca oboseala și solicitarea lagărelor și arborelui motorului,
în special în cazul aplicațiilor care necesită inversarea frecventă a motorului. Temperatura
excesi vă poate duce la pierderea eficienței, deoarece uleiul devine mai subțire și poate produce
uzură rapidă din cauza lipsei de lubrifiere.

Capitolul 3. Sisteme cu motor rotativ

3.1.Sistem cu motor rotativ, cu reglarea vitezei prin drosel

Schemele cu motoare rotative prezintă unele particularități determinate în special de
faptul că valorile momentelor de inerție ale motoarelor rotative și sarcinilor antrenate sunt mari, în
special datorită turațiilor mari la care funcționeaz ă aces te motoare. Reglarea vite zei prin drosel se
aplică și în acest caz, cu precizarea că droselul se instalează neapărat după motor, în caz contrar,
strangularea pe aspirație determină apariția fenomenului de cavitație în motor. În general, reducerea
debitului de alimentare în scopul opririi motoru -lui se combină cu frânarea acestuia. În figura 3.1,
pompa 1 alimentează direct motorul rotativ 2, pe evacuarea căruia este instalat un drosel de frânare 4
și un alt drosel de reglare a vitezei 5. Cu cât acesta din ur mă strangulează mai mult evacuarea la bazin,
cu atât presiunea din amonte creste, ceea ce determină o strangulare mai accentuată în droselul 4 și
deschiderea droselului 6. Acesta din urmă determină trecerea debitului pompei la bazin, deci
diminuarea debitu lui de alimentare al motorului rotativ 2 și reducerea turației acestuia.
În figura 3.2 , droselul este montat în derivație cu motorul 1. Sistemul este mult mai
simplu dar are dezavantajul că turația motorului, reglată prin droselul 2, este depende ntă în mare
măsură de variația sarcinii exterioare.

1
2
3
4
5
6
Fig. 3.1
11
1
2
3
Fig.3.2

3.2.Sistem cu motor rotativ, reversibil, cu comandă manuală

Motorul rotativ reversibil își schimbă sensul de rotație în funcție de poziția distribui –
torului 2, comandat manual, iar viteza de rotație a motorului se stabilește prin reglarea corespunzătoare
a cilindreei pompei 1, figura 3.3. Sistemul este def icitar, nefiind prevăzut cu elemente care să asigure
frânarea înaintea inversării și ca atare, va funcționa cu șocuri mari la schimbarea sensului de rotație.

Schema din figura 3.4 este concepută special pentru a reduce șocurile la inversare. Motorul
rotativ reversibil 1 este alimentat prin distribuitorul 2 de pompa cu debit variabil 3. Schimbarea
sensului de rotație al motorului 1 se face cu distribuitorul 2, care trebuie însă să t reacă prin poziția
neutră în timpul efectuării manevrei. În această poziție, pompa debitează la bazin, iar motorul 1, din
cauza inerției mari a maselor în rotație, trece la funcționarea în regim de pompă, refulând prin una din
supapele de sens 4, după care uleiul trece în aspirația motorului prin supapele de sens 5. Frânarea este
determinată de pretensionarea arcului supapei 6. Reglarea vitezei motorului se face prin modificarea
cilindreei pompei 3. Schema prezintă și avantajul menținerii sarcinii în poziți a neutră a distribuitorului,
ceea ce este important la utilajele de ridicat.

1
2
3
Fig. 3.3.
1
4
6
5
2
3
Fig. 3.4

3.3.Sistem cu motor rotativ reversibil, comandat electric

Un sistem cu largă utilizare este cel din figura 3.5. Motorul rotativ reversibil este
alimentat de pompa cu d ebit variabil 3, prin distribuitorul cu 4 căi și 3 poziții comandat electric 2.
Pentru frânare, pe fiecare ramură de alimentare a motorului, sunt prevăzute supapele 6,5 deblocabile
pe cale hidraulică și supapele de sens 7,8. În funcție de poziția distribui torului 2, uleiul pătrunde prin
supapa de sens 7 sau 8 și în prealabil prin calea 9 sau 10, deblocând supapele de strangulare 5 sau
6;astfel, uleiul iese din motor către bazin, având cale liberă. Dacă debitul pompei scade, iar turația
motorului de asemenea , din cauza inerției presiunea din camera de alimentare a motorului scade, în
timp ce ramura de întoarcere la bazin este pusă sub presiune. Funcționarea supapei 5 este următoarea:
În camera C, legată la ramura de alimentare, presiunea scăzută va permite ar cului supapei să împingă
pistonul obturator, strangulând trecerea uleiului către bazin în sensul A -B; în acest fel, introducerea
rezistentei hidraulice determină frânarea motorului și ca atare, pe ramura de alimentare, deci și în C,
apare o presiune înaltă care determină comprimarea arcului supapei și deci eliberarea căii uleiului spre
bazin. În cazul când distribuitorul 2 este în poziția de mijloc, motorul își consumă inerția prin
vehicularea uleiului în circuit închis, prin supapa 5 sau 6. Supapa 11 are rolul de a menține o ușoară
presiune în circuitul de evacuare a uleiului, pentru a nu permite aspirarea aerului în motor. Sistemul
asigură un consum energetic minim și realizează în mod automat frânarea maselor în rotație în cazul
reducerii voite a turație i.

3
11
2
8
10
9
5
1
7
6
C
A
B
Fig. 3.5

3.4.Sistem cu motor rotativ reversibil, în circuit închis

Sistemele în circuit închis au aplicații în special în echiparea vehiculelor grele, pentru
realizarea tracțiunii la roti. Ele mai poartă numele de transmisii hidrostatice și prezintă pe lângă alte
avantaje, acela al realizării unui reglaj de turaț ii în mod continuu, fără trepte de viteză. Se pot realiza în
trei variante: – cu pompă cu debit variabil (sau cu reglaj primar ), purtând numele de variatoare de
putere, fig. 3.6(a); – cu motor cu debit variabil (sau cu reglaj secundar) purtând numele de variator de
moment; – cu motor și pompă cu debit variabil, fig. 3.6(c).

În figura 3.7 s-a prezentat un sistem cu reglaj primar. Supapele de sens 4 și 7 , împreună cu
supapa de strangulare 8, formează un bloc de frânare prin care uleiul transmis de motorul 3
funcționând în regim de pompă, poate fi trecut la rezervorul tampon. Supapele 5 și 6 au rolul de a
permite motorului să -ai completeze uleiul în cantitate echivalentă celui trecut la rezervor prin 8.

a)
b)
c)
Fig. 3.6
1
2
7
8
6
4
5
3
Fig. 1. 17

Concluzii

Motoarele hidraulice sunt utilizate pentru multe aplicații, cum ar fi macarale și motoare pe roți
pentru vehicule militare, macarale autopropulsate, excavatoare, agregate de transport și de alimentare,
mixere și agitatoare, laminoare, instalații de foraj, mașini de săpat șanțuri, mașin i de tuns iarba de
mare putere etc.
Comparativ cu acționarea electrică, acționarea cu mașini hidraulice volumice prezintă
avantajul gabaritului mic pe unitate de putere și utilizarea riguroasă a spațiului de montaj .
O aplicați e foarte interesantă și destul de utilizată a motoarelor hidraulice rotative sunt
motoarele cu piston, desi miscarea de rotație nu este uniformă , datorită caracterului alternativ de
umplere a volumelor, totusi, pierderile minime prin etansări și momentale mari dezvoltate le impun în
diverse aplicații.
Primul motor hidraulic rotativ a fost utilizat de William Armstrong pentru podul Swing peste
râul Tyne. Au fost furnizate două motoare, pentru fiabilitate. Fiecare dintre ele era un motor oscilant
cu trei ci lindri cu acțiune unică. Armstrong a dezvoltat o gamă largă de motoare hidraulice, lineare și
rotative, care au fost utilizate pentru o gamă largă de sarcini industriale și civile, în special pentru
docuri și poduri în mișcare. Podul hidraulic Swing a fost proiectat și plătit de Armstrong, cu lucrări le
începând din 1873. Acesta a fost folosit pentru circulația rutieră pe 15 iunie 1876 și deschis pentru
traficul fluvial la 17 iulie 1876. La momentul construirii a fost cel mai mare pod leagăn construit
vreoda tă. Costurile de construcție au fost în jur de 240.000 de lire sterline .
Prin acest proiect am încercat sa caracterizăm motoarele hidraulice prin prezentarea
unei clasificări, a mai multor modele de motoare hidraulice rotative, a modului de funcționare,
o serie de avantaje si dezavantaje și utilizarea acestora în sisteme.

Bibliografie

1. “Acționări hidraulice și pneumatice ”-Mircea Tero
2.” Acționări hidraulice și pneumatice ”- Mihaela Paunescu, Constantin Taca
3. http://www.hydraulicspneumatics.com
4.www.wikipedia.com
5. http://ph.parker.com/us/en/hydraulic -motors
6. https://www.google.com/patents/US3808949
7. https://www.google.com/patents/US3516769