Чем отличается гидромотор от гидронасоса

При первичном знакомстве с гидравлическими системами многие специалисты отмечают схожесть внешнего исполнения насосов и моторов, из-за чего устройства нередко путают. Визуально они действительно могут выглядеть почти одинаково: корпус, вал, распределительные элементы. Однако различия заложены не столько во внешнем виде, сколько в назначении и конструкции внутренних узлов, которые определяют характер работы агрегата и его роль в гидросистеме. 

Гидронасос – это оборудование, которое переводит механическую энергию в энергию потока жидкости. На разных магистралях появляется разница энергии, возникает давление, которое обеспечивает движение жидкости. Основная функция гидромотора – преобразование энергии рабочей жидкости в механическую, в результате чего начинает работать исполнительный узел. Рассмотрим подробнее, в чем разница между гидромотором и гидронасосом, в каких случаях используется это оборудование.

Основные функциональные задачи устройств можно представить следующим образом:

Гидромоторы:

• преобразование энергии потока рабочей жидкости в механическую работу;
• обеспечение вращательного движения выходного вала;
• применение в механизмах, где требуется стабильный крутящий момент при разных режимах нагрузки.

Гидронасосы:

• преобразование механической энергии привода в энергию потока рабочей жидкости;
• создание расхода и поддержание циркуляции жидкости в контуре;
• использование в гидравлических схемах, требующих устойчивой подачи рабочей среды.

Конструктивные особенности

Разница есть в распределительной шайбе. В гидромоторе у нее вырезаны дроссельные канавки в обоих направлениях. В гидронасосе деталь оснащена только одной дроссельной канавкой, установленной в строго определенном положении. Это предотвращает гидроудары при работе.

Еще одна особенность – отверстия в крышке. В гидромоторе отверстия в крышке имеют одинаковый диаметр. В гидронасосе в задней крышке есть одно отверстие большого диаметра. Это снижает риск разрыва потока и кавитации жидкости на высоких оборотах.

В гидравлических системах применяются несколько основных типов объемных гидромашин. Каждый из них может быть реализован как в виде насоса, так и в виде мотора, однако конструкция и рабочие характеристики изменяются в зависимости от назначенной функции.

• Шестеренные и героторные – простые и надежные агрегаты для работы при средних давлениях; обеспечивают стабильный поток и используются в приводах с умеренной нагрузкой.
• Аксиально-поршневые – эффективные машины, предназначенные для работы при больших давлениях, обеспечивают высокий крутящий момент и широкий диапазон регулировки.
• Пластинчатые (лопастные) – формируют равномерное, плавное движение и применяются там, где требуется стабильность потока или мягкость хода.
• Радиально-поршневые – развивают очень высокий крутящий момент на низких оборотах, используются в тяжелых приводах и высоконагруженных механизмах.
• Ручные насосы – применяются как резервные источники подачи рабочей жидкости.

Конструкция гидронасосов и моторов

Гидравлический насос – это машина, основная задача которой – преобразование механической энергии вращения вала в энергию потока рабочей жидкости (создание давления и расхода). Несмотря на разнообразие типов, их конструкции объединяет набор ключевых функциональных элементов. Перечислим основные:

• корпус (статор), создающий внутреннюю полость;
• вращающийся блок (ротор, шестерни или блок цилиндров), который непосредственно вытесняет жидкость;
• вал, передающий крутящий момент от привода;
• распределительное устройство (распределительный диск, золотник или окна в корпусе), обеспечивающее поочередное соединение рабочих камер с линиями всасывания и нагнетания.

От точности изготовления и надежности этих деталей напрямую зависят рабочие параметры насоса: давление, производительность и КПД.

Конкретная компоновка и наличие дополнительных деталей зависят от принципа работы. Например, в аксиально-поршневых насосах важен блок цилиндров с поршнями, шарнирно соединенными с наклонной шайбой или упорным диском. Пластинчатые (лопастные) насосы оснащены ротором с выдвижными пластинами, которые прижимаются к эллиптическому статору, создают переменные камеры.

Несмотря на обратный принцип работы, основные детали гидромоторов во многом схожи с насосными. Базовые элементы – прочный корпус (статор), вращающийся рабочий орган (ротор, блок цилиндров или шестерни), выходной вал и распределительный узел. Ключевое отличие – механизм для непосредственного преобразования гидравлической силы в крутящий момент и особенности эксплуатации под постоянным давлением на входе.

В зависимости от типа конструкция может включать дополнительные узлы. Например, в аксиально-поршневых моторах давление жидкости воздействует на поршни в блоке цилиндров, которые, отталкиваясь от наклонной шайбы, вращают блок и вал. Пластинчатые моторы переносят силу давления на выдвижные пластины ротора, установленного в эксцентричном статоре.

Для устойчивого запуска и работы на низких оборотах многие моторы оснащаются подпором пластин или поршней (например, пружинами). Обязательным элементом большинства гидромоторов выступает дренажная линия для отвода внутренних утечек, она предотвращает рост давления в корпусной полости и повреждение уплотнителей.

Гидромоторы используются в машинах и механизмах, где необходима передача вращательного усилия на исполнительный узел. Они устанавливаются в ходовые приводы строительной техники, системы поворота стрелы, механизмы вращения платформ, а также применяются в конвейерных линиях и транспортных установках.

Гидронасосы востребованы в тех областях, где требуется создание потока рабочей жидкости для питания оборудования: в гидросистемах подъемных механизмов, в бетоноводах, гидравлических прессах, узлах охлаждения и смазки, в приводах дорожных и сельскохозяйственных машин. 

Одной из распространенных ошибок при оценке работы гидросистемы является утверждение, что насос создает давление в контуре. Насос формирует только поток рабочей жидкости, а само давление возникает вследствие сопротивления, которое создает нагрузка на исполнительных органах – гидромоторе, гидроцилиндре или другом рабочем механизме. Именно величина внешней нагрузки определяет итоговый уровень давления в системе, тогда как насос обеспечивает необходимый расход и подачу.

Можно ли насос использовать как мотор

Чаще всего обратимыми являются аксиально-поршневые модели. Возможность двойного применения всегда указывается в технической документации.

Шестеренные насосы практически не используются в качестве мотора. В насосе давление на линии всасывания низкое, поэтому его уплотнения не рассчитаны на высокую нагрузку. Еще одна причина того, что эта система не взаимозаменяема – в конструкции не предусмотрена дренажная система. При использовании такой модели в качестве мотора, где давление присутствует и на входе, и на выходе, манжеты и кольца будут выдавлены под высоким давлением.

Пластинчатые гидравлические насосы конструктивно не предназначены для работы в режиме мотора. Основная причина – принцип действия их ключевых компонентов: под действием центробежной силы пластины выдвигаются и прижимаются к статору. При попытке использовать агрегат в обратном режиме (как мотор) внутренняя полость заполнится жидкостью, что создаст избыточное сопротивление и заблокирует свободное вращение вала.