هیدروموتور یا موتور هیدرولیک چیست؟

هیدروموتور ها (به انگلیسی Hydraulic motors) 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. انرژی موجود در روغن هیدرولیک که تحت فشار است توسط هیدروموتور دریافت شده و تبدیل به گشتاور و حرکت دورانی می شود، به عبارت دیگر هیدروموتور ها معکوس عملی که پمپ هیدرولیک انجام می دهد را روی سیال (روغن هیدرولیک) اعمال می کند.

در واقع برخی موتور پمپ ها هر دو نقش را در یک سیستم هیدرولیک ایفا می کنند. (به عنوان یک پمپ یا موتور، بسته به موقعیت سوپاپ های کنترل عمل می کنند). موتورهای هیدرولیک عملگرهایی با دوران مداوم هستند که جهت ایجاد گشتاور لازم برای دوران بار چرخشی مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع هیدروموتور با توجه به نوع عملکرد

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

انواع هیدروموتور

1. 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 در صنعت به عنوان تجهیزی برای ایجاد حرکت دورانی شناخته می شوند. همانطور که پیشتر ذکر شد هیدروموتور هیدروموتور 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. 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.

مزایا و معایب سیستم عملگر هیدرولیک

مزایا:

• •  داشتن نیرو و توان بالا.

معایب:

• •  بهترین نوع آن از لحاظ ساخت هم نشتی سیال (روغن) دارد

• • روغن های هیدرولیک قابلیت اشتعال دارند

• •  هزینه بالا برای تهیه پمپ، مخزن، کنترل و اجزاء جانبی

• •  سر و صدای زیاد

• •  نگهداری و تعمیر با هزینه بالا و احتیاج به متخصص

• •  احتیاج به سرویس و چک زمان بندی شده

خروجی یک موتور، یک گشتاور و یک سرعت زاویه ای است(قدرت= گشتاور × سرعت زاویه ای)

انتخاب هیدروموتور

برای انتخاب یک هیدروموتور حداقل موارد ذیل باید مشخص گردد:

– حجم جابه جایی روغن بر حسب cm³

– حداکثر دبی مجاز عبوری از موتور و حداکثر سرعت

– ثابت گشتاور برحسب Nm/bar توسط این ثابت می توان مقدار گشتاور موتور را در فشارهای کاری مختلف محاسبه نمود.

– حداکثر گشتاور موتور در اختلاف فشار ماکزیمم بر حسب Nm

کاربرد شیرهای کنترل فشار در مدار هیدروموتور جهت حفاظت از Overload

در شکل بالا ملاحظه می کنید که زمانی که از مسیر A جریان برقرار می شود، فشار بار به عنوان مثال ۱۵۰ بار است و جریان از مسیر B خارج می شود. عملگرها یا شیرهای کنترل در این حالت هیچ عملی انجام نداده و هیدروموتور در حال کار بوده و دَوَران می کند. تا اینکه فشار زیاد شده و مثلاً به بیش از ۲۰۰ بار می رسد. در این لحظه یکی از عملگرها که در شکل عملگر پایینی است، عمل نموده و مسیر جریان A به B را مسدود می کند. جریان بار اضافی از مسیر عملگر خارج شده تا اینکه فشار بار اضافی تخلیه شود و به صفر برسد.

تعیین پارامترهای لازم هیدروموتور

در ادامه بحث، برخی پارامترها و فرمول های مربوط به آن ها را در ذیل ذکر می کنیم:

تعیین سرعت دوران و دبی هیدروموتور

(N (rpm)= 1000 × Q (lit/min)/ Vg(cm³

در این رابطه N سرعت دوران هیدرو موتور، Q دبی مورد نیاز و Vg حجم جابه جایی هیدروموتور است.

تعیین توان هیدروموتور

(۹۵۵۰)/(P (Kw) = T (N .m) x N (rpm

در این رابطه P توان هیدروموتور، T گشتاور و N سرعت دوران هیدروموتور هستند. لازم به ذکر است روابط فوق بدون در نظر گرفتن بازده مکانیکی و حجمی ارائه شده است. در عمل مقادیر بازده در گشتاور واقعی و توان مصرفی تأثیر می گذارد.