Motori idraulici
Un motore idraulico converte l'energia del fluido in pressione in movimento meccanico rotativo e coppia. Questa guida tratta cilindrata fissa e variabile, motori a pistoni, ingranaggi e palette e trasmissione idraulica della potenza.
Un motore a potenza fluida è un dispositivo che converte l'energia del fluido in pressione in movimento rotativo e forza meccanica. Un motore idraulico funziona in senso inverso rispetto a una pompa, anche se i motori fluidodinamici sono molto simili alle pompe per progettazione e principi di funzionamento. Una buona comprensione delle pompe aiuta quindi a capire i motori. Questi ultimi vengono utilizzati in molte applicazioni di potenza fluida.
Nelle trasmissioni idrauliche, pompe e motori sono collegati mediante linee e valvole appropriate per formare una trasmissione idraulica. La pompa, spesso chiamata estremità A, è azionata da una fonte esterna come un motore elettrico. Fornisce fluido in pressione al motore idraulico, o estremità B. Il motore viene azionato da questa portata e trasferisce movimento rotativo e forza attraverso un collegamento meccanico per compiere lavoro.
I motori a fluido possono avere cilindrata fissa o variabile. Quelli a cilindrata fissa forniscono una cilindrata costante per giro e la velocità viene variata controllando la portata in ingresso. I motori a cilindrata variabile sono costruiti in modo che il rapporto operativo dei componenti interni possa essere regolato per modificare la cilindrata. La maggior parte dei motori impiegati nei sistemi fluidodinamici è a cilindrata fissa.
Tipo di cilindrata
Sebbene la maggior parte dei motori a fluido possa ruotare in entrambe le direzioni, alcune applicazioni richiedono un solo senso di rotazione. In tali casi, una porta del motore è collegata alla linea di pressione e l'altra al ritorno. La portata al motore può essere controllata con una valvola di regolazione della portata, una valvola direzionale a due vie o avviando e arrestando la fonte di potenza. Modificando la portata cambia la velocità del motore.
Questo motore funziona secondo il principio delle aree differenziali. Quando il fluido in pressione viene inviato alla porta di ingresso, la pressione agisce allo stesso modo in tutte le direzioni. Poiché l'area A è maggiore dell'area B, nell'esempio della fonte il rotore gira in senso antiorario. Ogni paletta passa successivamente attraverso le posizioni 1 e 2, provocando la rotazione continua. L'energia potenziale del fluido idraulico viene così convertita in energia cinetica sotto forma di movimento rotativo e forza. Molti motori a palette possono ruotare in entrambe le direzioni e le due porte fungono alternativamente da ingresso e uscita.
Motore idraulico a pistoni
I motori a pistonisono tra i motori più utilizzati nei sistemi idraulici. La loro costruzione è sostanzialmente simile a quella delle pompe idrauliche a pistoni, con la differenza che convertono energia idraulica in energia meccanica rotativa. Vedere la figura seguente:
Motori idraulici a pistoni a cilindrata fissa e variabile
Il motore idraulico più comune è il tipo a pistoni a cilindrata fissa. Alcune apparecchiature usano un motore a cilindrata variabile quando è richiesto un intervallo di velocità molto ampio. Sebbene alcune unità vengano controllate con valvole direzionali, i motori a pistoni sono spesso abbinati a pompe a cilindrata variabile. Questa combinazione pompa-motore viene utilizzata per trasmettere potenza tra un motore primo e un elemento azionato.
Applicazioni dei motori idraulici a pistoni
Le trasmissioni idrauliche possono essere utilizzate nelle applicazioni che richiedono azionamenti a velocità o coppia controllate.
Vantaggi della trasmissione idraulica della potenza
I vantaggi della trasmissione idraulica rispetto a quella meccanica comprendono:
- Regolazione rapida e semplice della velocità su un ampio intervallo mentre la fonte di potenza può operare a una velocità più costante ed efficiente.
- Accelerazione e decelerazione rapide e regolari.
- Controllo della coppia e della potenza massime.
- Inversione del moto più fluida.
Funzionamento del motore nei sistemi a potenza fluida
Nella maggior parte dei sistemi a potenza fluida, il motore deve poter fornire azionamento in entrambe le direzioni. In queste applicazioni le porte sono chiamate porte di lavoro e fungono alternativamente da ingresso e uscita. La portata viene normalmente controllata da una valvola direzionale a quattro vie o da una pompa a cilindrata variabile.
Classificazione dei motori a fluido
I motori a fluido vengono comunemente classificati in base all'elemento interno su cui agisce direttamente il flusso in pressione. Gli elementi più comuni sono ingranaggi, palette e pistoni. Tutti e tre i tipi possono essere utilizzati nei sistemi idraulici; la fonte osserva che i motori a palette sono il tipo adattabile più comune per i sistemi pneumatici.
Motore idraulico a ingranaggi
Il funzionamento di un motore a ingranaggi è illustrato nella figura seguente. Entrambi gli ingranaggi ruotano insieme, ma solo uno è collegato all'albero di uscita. Quando il fluido in pressione entra nella camera A, segue il percorso di minore resistenza lungo la superficie interna del corpo. Questo flusso forza gli ingranaggi a ruotare come mostrato. Il fluido passa quindi attraverso la porta di uscita verso la linea di ritorno. Il movimento rotativo degli ingranaggi viene trasmesso attraverso l'albero collegato all'unità azionata.
Il motore mostrato nella figura opera in una direzione nella configurazione illustrata, ma può funzionare in entrambi i sensi. Per invertire la rotazione, le funzioni di ingresso e uscita delle porte possono essere scambiate. Quando il fluido viene inviato nella camera B attraverso la porta opposta, gli ingranaggi ruotano nella direzione inversa.
Motore idraulico a palette
La figura seguente mostra un tipico motore a palette. Questo motore fornisce rotazione in una direzione nella configurazione illustrata. L'elemento rotante è un rotore scanalato montato su un albero motore. Ogni scanalatura contiene una paletta rettangolare libera di scorrere. Rotore e palette sono racchiusi in un corpo la cui superficie interna è eccentrica rispetto all'asse dell'albero. Durante la rotazione, la forza centrifuga tende a spingere le palette verso l'esterno, mentre la forma del corpo controlla quanto possono scorrere.
