هیدروموتور

نوع دیگری از عملگرها، عملگرهای دورانی یا موتور های هیدرولیک هستند. بسیار شبیه پمپ ها بوده و در مواردی می توان آنها را به جای یکدیگر استفاده کرد(بر روی پمپ های که قابلیت استفاده به عنوان موتور را دارند این موضوع با نماد ذکر شده است).


نماد پمپ در حالت دوطرفه و یک طرفه
نماد پمپ در حالت دوطرفه و یک طرفه

نماد موتور در حالت دو طرفه و یک طرفه
نماد موتور در حالت دو طرفه و یک طرفه

عملگرهای دورانی (موتور های هیدرولیک) همانطور که از نام آنها نیز مشخص است، امکان حرکت در حالت دورانی را فراهم می کند. پارامترهای مربوط به موتورهای هیدرولیکی شامل :

  • نشتی
  • تحمل بار
  • بازده تبدیل توان هیدرولیکی به توان مکانیکی
  • جابجایی ثابت یا متغیر

 

 

عملکرد موتور های هیدرولیک به سه پارامتر اصلی زیر بستگی دارد:

  1. سرعت
    معمولا موتور های هیدرولیک یا برای دورهای بالا (500 تا  rpm 10000) و یا دور پایین(0 تاrpm 1000) طراحی و ساخته می شوند. اما پمپ های هم هستند که هم در دور بالا و هم دور پایین کار می کنند.

  2. گشتاور
    گشتاور تولید شده در موتور به جابجایی و افت فشار در موتور بستگی دارد. موتور های دور پایین برای گشتاورهای بالا طراحی می شوند.

  3. توان خروجی
    توان تولیدی موتور به جریان و افت فشار وابسته است.

 

 

موتور های هیدرولیک به دو گروه کلی تقسیم می شوند:

  1. موتور های چرخدنده ای، پره ای و ژیروتوری
  2. موتورهای پیستونی (شعاعی- محوری) 


موتور های چرخدنده ای 

 موتور های چرخدنده ای از نظر ساختار، بسیار شبیه پمپ های چرخدنده ای هستند و با جابجایی ثابت کار می کنند. در موتورهای چرخدنده ای، گشتاور در نتیجه عملکرد لحظه ای فشار سیال روی دنده ها بوجود می آید و با توجه به وضعیت درگیری آنها تغییر می کند. افزایش دندانه ها با توجه به کوچک تر شدن آنها باعث کم شدن گشتاور و جابجایی حجمی آنها شده و قدرت خروجی را کم می کند. این موتورها قابلیت کار در هر دو جهت و یا تنها در یک جهت را دارند که این موضوع بر روی موتور ذکر می شود.  استفاده اشتباه از آنها موجب آسیب آبند های موتور می شود.

  1. موتور های چرخدنده خارجی
  2. موتور های چرخدنده داخلی


موتور های چرخدنده خارجی

 این نوع موتور های هیدرولیک که از دو چرخدنده ساخته شده است، یکی از آنها به محور محرک و دیگری تحت تاثیر چرخدنده محرک و سیال به حرکت در می آید. با توجه به ساختمان محدوده سرعت 400- rpm 2400 و فشار کاری 140-180 بار برای آنها پیشنهاد شده است.

 


در سمت ورودی دور شدن چرخدندها موجب مکش سیال و در سمت خروجی به هم نزدیک شدن آنها موجب فشرده شدن سیال و خروج ان می شود

مزایای موتور های چرخدنده خارجی

  • سادگی و راحتی تعمیر نگهداری
  • ارزان بودن
  • عدم حساسیت بالا به آلودگی
  • ابعاد کوچک

معایب

  • محدودیت توان تا 10kw
  • گشتاو کاری کم در دور های پایین زیر 500 rpm
  • اختلاف فشار بالا بین محفظه ورودی و خروجی و خرابی یاتاقانهای محوری(برای حل این مشکل معمولا راهگاهی بین دو محفظه جهت کاهش اختلاف ایجاد می کنند).

 موتور چرخدنده خارجی
موتور چرخدنده خارجی

موتور های چرخ دنده داخلی

این نوع از موتور های هیدرولیک به موتور اوربیتالی نیز معروف هستند. در این نوع، دو چرخدنده داخلی و خارجی با هم درگیر هستند. چرخدنده خارجی بیرون و چرخدنده داخلی به صورت خارج از مرکز دوران می کنند. به دلیل تغییرات ایجاد شده در ساختار نسبت به نوع خارجی تغییرات گشتاور کاری کمتر بوده و در دورهای پایین بهتر کار می کند.

موتور های چرخ دنده داخلی دارای سه گروه کلی زیر هستند:

  1. موتور ژیروتوری با محرک مستقیم
  2. موتور های ژیروتوری با حرکت مداری
  3. موتور ژیروتور غلتکی

موتور ژیروتوری با محرک مستقیم

در این مدل، تعداد دندانه های چرخدنده خارجی یکی از تعداد چرخدنده داخلی کمتر است. همچنین شکل دندانه ها بگونه ای است که همواره هر دندانه از چرخدنده داخلی با بخشی از چرخدنده خارجی در تماس است. هر دو چرخدنده در حال  چرخش هستند و همانطور که گفته شد چرخدنده خارجی هم مرکز با محور موتور و چرخدنده داخلی بصورت خارج از مرکز در حال چرخش هستند.



موتور های ژیروتوری با حرکت مداری

 از یک جفت چرخدنده، یک کوپلینگ و یک شیر صفحه یا کوماتاتور تشکیل شده است.شبیه نوع قبل، چرخدنده خارجی یک دندانه بیشتر از چرخدنده داخلی دارد. اما چرخدنده خارجی در این موتور ثابت است و کوماتاتور هم با سرعتی برابر با چرخدنده داخلی می چرخد.


شماتیک چرخدنده ها و شیر صفحه
شکلهای d,e,f شیر صفحه یا کوماتاتور را نشان می دهد که با چرخش خود ارتباط بین دندانه ها، خط فشار و مخزن روغن را فراهم می کند.

موتور ژیروتور غلتکی

 نوع دیگر از موتور های چرخدنده داخلی است که از دو چرخدنده استاتور و روتور تشکیل شده است. برخلاف نوع قبل که دندانه چرخدنده ها با هم در گیر بود این بار غلتکهای در فضای بین دو چرخدنده تعبیه شده که فضای لازم را ایجاد می کنند. به طبع این جایگزینی موجب کاهش سایش و آب بندی بهتر موتور شده پس عمر بالاتر و قابلیت استفاده در مدارهای با فشار بالا را به همراه خواهد داشت.

نمای انفجاری از یک موتور چرخدنده داخلی
نمای انفجاری از یک موتور چرخدنده داخلی ساده همراه با نام قطعات

حالتهای مختلف روتور، استاتور و غلتک ها
حالتهای مختلف روتور، استاتور و غلتک ها

موتور های هیدرولیکی اوربیتالی
موتور های هیدرولیکی اوربیتالی شرکت EATON
مزایای موتور های چرخ دنده داخلی
  • ایجاد گشتاور های بالا در سرعت های پایین
  • ابعاد کوچک
  • جابجایی سیال با ویسکوزیته بالا

معایب

  • حساسیت نسبتا بالا به آلودگی سیال
موتور های پره ای

در این نوع از موتور های هیدرولیک هنگام چرخش روتور، پره ها از سطح رینگ بادامکی پیروی می کنند و حرکت پره ها روی سطح رینگ بادامکی موجب آب بندی محفظه و حل دادن سیال از سمت ورودی به خروجی می شود. قبل از شروع به چرخش موتور چون هیچ نیروی گریز از مرکزی وجود ندارد از فنر برای در تماس نگه داشتن پره ها با محفظه داخلی موتور استفاده می شود با این حال به دلیل وجود شافت محرک و ایجاد نیروی گریز از مرکز معمولا احتیاج به فنر نیست. 

در این نوع از پمپ ها فشار کاری تا 2500 psi، دبی 250 گالن بر دقیقه و سرعت 4000 دور در دقیق در دسترس است

موتور پره ای
موتورهای پیستونی

این نوع از موتور های هیدرولیک در انواع جابجایی ثابت و متحرک وجود دارند. دارای عمر و گشتاور بالای هستند. در این نوع پمپ ها سرعت های 12000 تا 14000 rpm   و دبی تا 450 گالن در دقیقه در دسترس است.

 

موتورهای پیستونی 

  • پیستون محوری
    پیستون محوری با محور خمیده
  • پیستون شعاعی

موتورهای پیستون محوری

در این نوع حرکت رفت و برگشتی به حرکت دورانی تبدیل می شود. فشار وارده به انتهای پمپ موجب اعمال نیرو به صفحه زاویه دار swash plate شده و با گشتاور متناسب با سطح پیستون موجب چرخش سیلندر می شود. گشتاور خروجی و جابجایی حجمی هیدروموتور در اینجا تابع زاویه صفحه زاویه دار است.



مکانیزم صفحه زاویه دار

موتورهای پیستون محوری با محور خمیده 

در این مدل محور بلوک سیلندر تحت زاویه مشخص نسبت به محور خروجی قرار دارد. سرعت و گشتاور موتور وابسته به  این زاویه است. با افزایش زاویه بین دو محور، جابجایی حجمی و گشتاور زیاد شده ولی میزان سرعت کاهش می یابد.



موتور پیستون شعاعی

دقت ساخت این نوع موتور های  هیدرولیکی مانند پیستون محوری بالاست و دارای عمر بالا، بازدهی عالی و قابلیت تولید گشتاور های زیاد را فراهم می کنند. البته این نوع از هیدرو موتور ها در سرعتهای بالا استفاده نمی شوند. بنابراین از این هیدروموتور ها می توان در جاهای که احتیاج به گشتاور بالا و سرعت کم است بدون نیاز به گیربکس های کاهنده استفاده کرد مثل وینچ های جرثقیل.


مکانیزم موتور پیستون شعاعی
مکانیزم موتور پیستون شعاعی

مو تورهای پیچی

این نوع از موتور های هیدرولیکی از سه محور پیچی که با هم در گیر هستند(یک محور خروجی و دو روتور هرزگرد) تشکیل شده است. این سه محور مارپیچ بر روی یکدیگر می غلتند و به همین دلیل عملکرد بدون ارتعاشی این هیدروموتور ها دارند.

نمای انفجاری موتور پیچی
نمای انفجاری موتور پیچی
screw pump

استفاده از این محتوا با ذکر منبع و لینک مستقیم به مقاله مجاز است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

فارسی