Động cơ thủy lực pittông-rôto hướng kính có kết cấu hoàn toàn giống như bơm thủy lực pittông-rôto hướng kính, hay nói cách khác máy thủy lực pittông-rôto hướng kính có tính thuận nghịch, vừa có thể làm việc như một bơm, vừa có thể làm việc như một động cơ thủy lực.
Thật vậy, nếu đưa vào máy thủy lực pittông-rôto hướng kính (hình 3.19) một dòng dầu có áp suất đủ lớn thì pittông sẽ bị đẩy xa tâm và tác dụng vào thành stato một lực P’, đồng thời nhận một phản lực N do thành stato tác dụng lại. Do có độ lệch tâm e nên phương của phản lực N không trùng với đường tâm của pittông. Phân tích phản lực N thành 2 thành phần: Px và Py (Py = P), chính thành phần lực Px tạo nên mômen làm quay rôto (xem hình 3.21).
53
Hình 3.21
Xét sơ đồ lực tác dụng của động cơ thủy lực pittông-rôto hướng kính ở hình 3-20, ta có: áp lực tác dụng lên pittông P p.F (p – áp suất dầu; F - diện tích tiết diện pittông) Px P.tg cos P N
Mômen do một pitt ở phía đẩy gây ra: M1 = p.F.e.sin
Mômen xoắn toàn bộ của động cơ bằng tổng mômen của tất cả các pittông nằm ở phía buồng đẩy (có áp): m i m i i p F e i a M M 0 0 ) . sin( . .
Trong đó: p – áp suất dầu;
F - diện tích tiết diện pittông; e - độ lệch tâm của rôto với stato; - góc quay;
a - góc ở tâm tạo bởi 2 pittông kế tiếp, a= z
2
; z - số pittông trong một dãy của động cơ). m - số pittông thông với buồng đẩy.
Từ công thức trên, ta nhận thấy mômen xoắn của động cơ thủy lực pittông-rôto hướng kính thay đổi chu kỳ theo sự thay đổi vị trí của các pittông trong buồng đẩy. Đường biểu diễn của mômen trên trục tọa độ là một đường cong phức tạp, có tần số dao động phụ thuộc vào tốc độ quay và số pittông. Số pittông z càng lớn thì dao động của mômen càng nhỏ.
Đối với động cơ có hai hoặc nhiều lần tác dụng thì mômen xoắn sẽ gấp đôi hoặc gấp nhiều lần so với động cơ tác dụng đơn; đồng thời nếu như có cùng một lưu lượng như nhau thì tốc độ quay cũng giảm theo số lần tác dụng.
Để nâng cao mômen xoắn, người ta chế tạo động cơ thủy lực có nhiều dãy pittông [(23) dãy] và do đó số lượng pittông có thể lên đến (5060). Để giảm độ không đều của vận tốc góc, các pittông giữa các dãy đặt cách nhau một góc nhất định. Với loại động cơ này, mômen xoắn có thể đạt đến 50.000 Nm và tốc độ quay từ (5100) v/ph, có trường hợp động cơ làm việc ổn định ở tốc độ quay (23)v/ph.
Mặt khác, do mômen xoắn của động cơ tỷ lệ với độ lệch tâm e, khi e càng lớn thì mômen càng lớn và khi e = 0 thì M = 0. Do đó, có thể điều chỉnh mômen trên trục động cơ
54
bằng cách thay đổi độ lệch tâm e mà không cần thay đổi áp suất làm việc p của dầu thủy lực. max max M e e M Tỷ số max e e
được gọi là hệ số điều chỉnh của máy.
Để giảm bớt tải trọng tác dụng lên các bề mặt làm việc do áp suất chất lỏng ở buồng đẩy (có áp) cao hơn buồng xả, người ta bố trí các rãnh hẹp trên trục phân phối thông từ phía có áp suất cao sang các rãnh phía có áp suất thấp.
Nói chung, đối với máy thủy lực pittông rôto cho phép thay đổi độ lệch tâm e từ giá trị dương sang giá trị âm nằm trong khoảng (-e, +e) thì có thể thay đổi lưu lượng cũng như chiều quay của máy mà không làm thay đổi chiều lưu động của dòng dầu.
Như vậy, giữa bơm và động cơ thuỷ lực pittông – rôto hướng kính giống nhau hoàn toàn về mặt kết cấu và động học, chỉ khác ở cơ cấu phụ (nếu có) để đảm bảo sự tiếp xúc của đầu pittông vào thành stato.
3.4.3- Bơm và động cơ thủy lực pittông - rôto hƣớng trục
Bơm và động cơ thủy lực pittông-rôto hướng trục là loại bơm có các pittông tự do được bố trí trên rôto song song với trục rôto và phân bố đều trên mặt trụ đồng trục với rôto. Để thực hiện chuyển động tương đối của các pittông trong xilanh thì rôto phải quay tròn và đĩa nghiêng cố định, và việc điều chỉnh bơm được thực hiện bằng cách thay đổi góc nghiêng của đĩa so với trục quay.
Bơm và động cơ thủy lực pittông-rôto hướng trục có thể chia làm hai loại: loại có đĩa nghiêng và loại không có đĩa nghiêng (xem hình 3.22).
a)- Nguyên lý làm việc (xem hình 3.23)
Khi rôto quay, các pittông được mang quay theo. Do đầu các pittông tự do luôn tì vào mặt đĩa nghiêng nên chúng cũng thực hiện được chuyển động tịnh tiến trong xilanh. Nhờ đó, chúng thực hiện các hành trình hút và đẩy đối với bơm hay tạo lực và xả đối với động cơ thủy lực.
55
Hình 3.22- Bơm và động cơ thủy lực pittông-rôto hƣớng trục