هیدروموتور هیدرولیک

هیدروموتور یا موتور هیدرولیک چیست؟

هیدروموتور هیدرولیک دستگاهی است گه انرژی روغن هیدرولیک تحت فشار را دریافت کرده و به گشتاور و حرکت دورانی تبدیل می کند. به عبارت دیگر، هیدروموتور ها معکوس عملی که پمپ هیدرولیک انجام می دهد را روی سیال (روغن هیدرولیک) اعمال می کنند.

هیدروموتور ها تجهیزاتی دوار هستند که در صنایع مختلف نقش کلیدی دارند. در تمام ماشین هایی که در آنها نیاز به حرکت چرخشی است نیاز به هیدروموتور احساس می شود. صنایعی مانند خودروسازی، صنایع مرتبط با سیمان، صنایع شیمیایی، صنایع معدن و غیره از مواردی هستند که هیدروموتور ها در آنها کاربرد دارند. ساختمان هیدروموتور ها بسیار شبیه به پمپ های هیدرولیکی است اما فرآیندی که در هیدروموتور ها رخ می دهد متفاوت از پمپ ها می باشد.

انواع هیدروموتور با توجه به نوع عملکرد

1. هیدروموتور با دوران محدود
2. هیدروموتور با دوران پیوسته

نحوه عملکرد هیدروموتور ها

انواع هیدروموتور

1. هیدروموتور دنده ای
2. هیدروموتور پیستونی
3. هیدروموتور پره ای

• هیدروموتور دنده ای

هیدروموتور دنده ای از لحاظ ساختمان داخلی مشابه با پمپ های دنده ای است و در آنها چرخ دنده ها به صورت داخلی یا خارجی با یکدیگر درگیر هستند. هرچه چرخ دنده ها بزرگتر باشند، گشتاور خروجی بیشتر شده و در نتیجه سرعت هیدروموتور کمتر خواهد شد؛ لازم به ذکر است که در صورت کوچک بودن چرخ دنده ها، گشتاور کمتر و درنتیجه سرعت هیدروموتور افزایش می یابد. ماکزیمم مقدار سرعت در هیدروموتور های دنده ای 1000 دور بر دقیقه است.

در دنیای پیشرفته امروز نیاز به هیدروموتور هیدرولیک در صنعت به عنوان یک عملگر هیدرولیک، بیش از پیش احساس می شود. از این میان هیدروموتورهای دنده ای دارای عمده ترین مصرف در صنعت هستند و به عنوان تجهیزی برای ایجاد حرکت دورانی شناخته می شوند. همانطور که پیشتر ذکر شد هیدروموتور هیدرولیک معکوس کار پمپ را انجام می دهد. به این ترتیب که انرژی هیدرولیکی را از سیال دریافت و با تبدیل آن به انرژی مکانیکی کار انجام می دهند.

هیدروموتورهای دنده ای دارای مزیت های بسیاری هستند. تعدادی از این مزیت ها عبارت است از:

1. مهم ترین ویژگی این هیدروموتورها داشتن بازدهی بالاست.
2. یاتاقان هیدروموتورهای دنده ای در برابر نیروهای محوری و شعاعی استحکام بالایی دارند.
3. دارای ابعاد جمع و جور هستند و نسبت به سایر هیدروموتورها فضای کمتری را اشغال می کنند.
4. این هیدروموتورها نسبت به سایر هیدروموتورها سرعت بالاتری داشته و عملکردی نرم و آرام دارند.

• هیدروموتور پیستونی

ساختمان داخلی این دسته از هیدروموتور ها نیز بسیار شبیه به پمپ های پیستونی است؛ به این ترتیب که تعدادی پیستون روی سیلندر نصب شده است و این پیستون ها به کمک فشاری که سیال به آنها وارد می کند به صورت رفت و برگشت منجر به چرخیدن سیلندر می شود. هیدروموتور های پیستونی ساختمان فشرده ای دارند و از گشتاور بالا، شتاب زیاد و همچنین عمر مناسبی برخوردار هستند.

• هیدروموتور پره ای

موتورهای پره ای از لحاظ ساختمان بسیار مشابه با پمپ های پره ای با سیستم بالانس هستند. ساختار داخلی این گروه از هیدروموتورها طوری طراحی شده است که مجموعه ای از پیستون ها که معمولا تعدادشان فرد است، روی شفت خروجی و بدنه هیدروموتور نصب شده اند. به این ترتیب گشتاور منجر به اعمال فشار روی قسمت انتهایی پیستون ها، که حرکت رفت و برگشتی دارند، شده و در نهایت این فشار باعث چرخش شفت خروجی هیدروموتور خواهد شد. در اصل گشتاور خروجی آنها از وارد شدن فشار بر روی پره ها ایجاد می شود. همزمان با چرخش روتور، پره ها از سطح رینگ بادامکی پیروی می کنند. حرکت لغزشی پره ها روی سطح رینگ بادامکی، محفظه را آب بندی نموده و سیال را از ورودی به خروجی هدایت می کند. به دلیل اینکه هنگام شروع به کار موتور، نیروی گریز از مرکز وجود ندارد، در راستای برقراری تماس پره ها با رینگ بادامکی، از نیروی فنر یا فشار سیال استفاده می شود.

دسته بندی هیدروموتور هیدرولیک بر اساس دوران

همانطور که پیش تر گفتیم انواع هیدروموتور هیدرولیک به روش دیگری هم تقسیم بندی می شوند که در دو گروه دوران محدود و دوران پیوسته قرار می گیرند که در ادامه به توضیح آنها می پردازیم.

هیدروموتور ها با دوران محدود

هیدروموتور های با دوران محدود به کمک قدرت سیال تحت فشار و همچنین در زوایای محدود و ثابتی دوران می کند. این دسته از عملگرها دارای ابعاد کوچک و همچنین نصب آسان برای وارد کردن گشتاورهای زیاد و در هر جهتی مناسب است. گشتاور در خروجی، متناسب با مقدار فشار سیال قابل تغییر است. نحوه عملکرد این هیدروموتور ها به این ترتیب است که سیال وارد محفظه هیدروموتور شده و به صفحه متحرکی که داخل محفظه است فشار وارد می کند؛ این صفحه نیز به یک شفت خروجی اتصال داشته که با حرکت خود آن شفت را به گردش درمی آورد.

هیدروموتور با چرخش پیوسته

همانطور که از نام این هیدروموتور ها مشخص است قادرند به طور دائم چرخش داشته باشند. می دانیم که هیدروموتور ها به کمک سیال به کار انداخته می شوند و به کمک فشار سیال، گشتاور ایجاده شده و در نهایت به کمک گشتاور، حرکت چرخشی پیوسته ای ایجاد می کنند.

نحوه انتخاب صحیح هیدروموتور

برای داشتن انتخاب مناسبی از یک تجهیز صنعتی باید فاکتور هایی را در نظر داشت. انتخاب هیدروموتور ها هم دارای فاکتورهای اساسی است که باید قبل از انتخاب هیدروموتور به آنها دقت کرد. سه فاکتور بسیار مهم که پیش از انتخاب هیدروموتور باید مشخص کرد؛

1. توان
2. دور
3. گشتاور

در بعضی موارد به جای گشتاور، ریپل گشتاور بیان می شود که ریپل گشتاور به معنای اختلاف بین بیشترین و کمترین گشتاور ایجاد شده در یک سیکل هیدروموتور است که معمولا آن را به صورت درصد بیان می کنند.

اجزای هیدروموتورها

اجزای هیدروموتور بسته به نوع ساختار هیدروموتور تفاوت دارد اما در کل با توجه به ساختار هر دسته می توان اجزای زیر را به عنوان اجزای کلی این تجهیز نام برد:

• دهانه ورودی و خروجی
• دنده ها
• پره ها
• پیستون ها

بازدهی هیدروموتور هیدرولیک

بازده هر تجهیز صنعتی از پارامترهای مهم برای بهره برداری از آن محسوب می شود و روشن است که پارامترهای مختلفی در میزان بازدهی هیدروموتور هیدرولیک موثر است. مواردی مانند آب بندی بین ورودی و خروجی موتور بر میزان بازدهی هیدروموتور تاثیر می گذارد. به طوری که نشتی داخلی بین ورودی و خروجی منجر به کاهش مقدار بازدهی هیدروموتور خواهد شد. بازدهی هیدروموتورها به سه دسته حجمی، مکانیکی و کلی تقسیم می شود. فرمول محاسبه هر کدام از این بازدهی ها به شکل زیر است.

{100 × (میزان دبی تئوریک مورد نیاز هیدروموتور)} ÷ (میزان دبی واقعی عبوری از هیدروموتور) = بازده حجمی (درصد)

{100 × (گشتاوری که به صورت تئوریک باید تولید شود)} ÷ (گشتاور واقعی تولید شده توسط موتور) = بازده مکانیکی (درصد)

{100 × (توان واقعی داده شده به موتور)} ÷ (توان واقعی گرفته شده از موتور) = بازده کلی

طولانی تر شدن عمر هیدروموتور ها

هر تجهیز صنعتی برای داشتن عمر مناسب و کارایی بهتر باید تحت شرایطی که شرکت سازنده مشخص کرده است، مورد استفاده قرار گیرد. تعدادی از نکات مهم برای طولانی تر شدن عمر هیدروموتور ها عبارت است از:

1. هیدروموتور ها باید در سرعت های متناسب با توان خودشان کار کنند، کار کردن در سرعت های بالاتر از حد متعارف منجر به افزایش دما شده و در نهایت این افزایش دما باعث سایش زیاد در بلبرینگ ها شده و به هیدروموتور صدمه خواهد زد.
2. هیدروموتور ها باید در گشتاورهای در حد توانشان کار کنند؛ کار کردن در گشتاورهای بیشتر باعث خستگی و صدمه به هیدروموتور می شود.
3. نکته قابل توجه برای بازدهی مناسب هیدروموتور ها فشار کاری آنهاست. هرگاه فشار کاری از حد متعارف پایین تر باشد، بازدهی هیدروموتور ها در حد ایده آل نخواهد بود.
4. هر گاه در کنار هیدروموتور ها از شیرهای اطمینان استفاده شود، می توان از ایجاد تغییرات ناگهانی در مدار جلوگیری و به این ترتیب از آسیب رسیدن به هیدروموتور پیشگیری کرد.