تفاوت هیدروموتور پیستونی و اوربیتال (Gerotor)؛ انتخاب برای گشتاور بالا
تفاوت اصلی هیدروموتور اوربیتال و پیستونی در ساختار داخلی و در نتیجه در فشار، راندمان و عمر کاری است.
هیدروموتور اوربیتال با یک مجموعه‌ی دنده‌ی داخلی و خارجی (Gerotor یا Geroler) کار می‌کند، فشردگی و قیمت مناسبی دارد، در دور پایین گشتاور خوبی می‌دهد و معمولاً تا فشار پیوسته‌ی حدود ۱۴۰ تا ۲۰۰ بار کار می‌کند. هیدروموتور پیستونی نیروی روغن را از طریق چند پیستون به شفت منتقل می‌کند، تا فشار حدود ۳۵۰ تا ۴۲۰ بار کار می‌کند، راندمان کلی بالاتری دارد و برای کار پیوسته و سنگین ساخته شده است. برای گشتاورهای متوسط و کار منقطع، اوربیتال انتخاب اقتصادی است؛ برای گشتاور خیلی بالا، کار پیوسته و عمر طولانی، هیدروموتور پیستونی شعاعی یا ترکیب هیدروموتور پیستونی محوری با گیربکس انتخاب درست‌تری است.
در تأمین و انتخاب هیدروموتور برای وینچ، نقاله، میکسر، مته‌ی خاکبرداری و چرخ ماشین‌آلات، یکی از رایج‌ترین خطاها این است که فقط عدد گشتاور یا حجم جابه‌جایی (cc) مقایسه شود. دو هیدروموتور با گشتاور اسمی نزدیک به هم، اگر یکی اوربیتال و دیگری پیستونی باشد، در کار واقعی رفتار بسیار متفاوتی دارند: یکی در کار پیوسته‌ی سنگین زود فرسوده می‌شود و دیگری سال‌ها کار می‌کند ولی چند برابر قیمت دارد. این راهنما تفاوت این دو نوع را از نظر ساختار، فشار، دور، راندمان و گشتاور راه‌اندازی توضیح می‌دهد و نشان می‌دهد برای گشتاور بالا کدام انتخاب منطقی است.
هیدروموتور اوربیتال (Gerotor و Geroler) چطور کار می‌کند؟
در هیدروموتور اوربیتال یک چرخ‌دنده‌ی داخلی (روتور) درون یک رینگ دنده‌دار که یک دندانه بیشتر دارد، حرکت مداری می‌کند. روغن پرفشار محفظه‌های بین روتور و رینگ را به‌ترتیب پر می‌کند و روتور را می‌چرخاند؛ این حرکت از طریق یک شفت میانی (دُگ‌بُن یا شفت کاردانی) به شفت خروجی می‌رسد. چون روتور در هر دور شفت چند بار در محفظه‌ها می‌گردد، حجم جابه‌جایی نسبت به اندازه‌ی موتور زیاد است و موتور بدون گیربکس، در دور پایین گشتاور بالایی می‌دهد. به همین دلیل به این موتورها «کم‌دور و پرگشتاور» (LSHT) هم گفته می‌شود.
در نوع Gerotor دندانه‌های روتور مستقیم روی رینگ می‌لغزند؛ در نوع Geroler روی رینگ غلتک‌هایی نصب شده که اصطکاک را کم می‌کند، راندمان و گشتاور راه‌اندازی را بالاتر می‌برد و عمر موتور را در فشار بالاتر بیشتر می‌کند. در انتخاب هیدروموتور اوربیتالی نوع توزیع روغن هم مهم است: مدل‌های با توزیع قرقره‌ای (Spool) ساده‌تر و ارزان‌ترند و برای فشار و دبی متوسط مناسب‌اند، و مدل‌های با توزیع دیسکی (Disc Valve) فشار و دبی بالاتر و راندمان بهتری دارند. حجم جابه‌جایی رایج این موتورها از حدود ۸ تا ۸۰۰ سی‌سی در دور است، دور کاری بسته به اندازه از حدود ده‌ها تا چند صد دور در دقیقه است و بسیاری از مدل‌ها بلبرینگ‌هایی دارند که بار جانبی چرخ یا چرخ‌زنجیر را مستقیم روی شفت تحمل می‌کنند.
هیدروموتور پیستونی چه انواعی دارد و چه فرقی با اوربیتال دارد؟
در نظر داشته باشید هیدروموتور پیستونی دو خانواده‌ی اصلی دارد که رفتار کاملاً متفاوتی دارند. پیستونی محوری (Axial Piston)، در دو طرح صفحه‌ی مورب (Swash Plate) و محور خمیده (Bent Axis)، موتوری پردور است که تا چند هزار دور در دقیقه کار می‌کند، حجم جابه‌جایی نسبتاً کمی دارد و برای رسیدن به گشتاور بالا معمولاً همراه گیربکس کاهنده استفاده می‌شود. نسخه‌های جابه‌جایی‌متغیر آن اجازه می‌دهند در یک موتور بین دور بالا و گشتاور بالا جابه‌جا شوید. پیستونی شعاعی (Radial Piston) پیستون‌هایی دارد که به‌صورت ستاره‌ای دور شفت چیده شده‌اند و روی یک بادامک چندلوب کار می‌کنند؛ این موتورها کم‌دور و بسیار پرگشتاورند، حجم جابه‌جایی آن‌ها به چند هزار سی‌سی می‌رسد و بدون گیربکس، گشتاورهای ده‌ها هزار نیوتن‌متری می‌دهند.
فرق اصلی هر دو نوع پیستونی با اوربیتال در سه چیز است. اول، فشار کاری: موتور پیستونی معمولاً تا فشار پیوسته‌ی حدود ۳۵۰ بار و حداکثر حدود ۴۲۰ بار کار می‌کند، در حالی که بیشتر موتورهای اوربیتال در حدود ۱۴۰ تا ۲۰۰ بار پیوسته محدود می‌شوند. دوم، راندمان: راندمان کلی موتور پیستونی معمولاً حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد است و در موتور اوربیتال حدود ۷۰ تا ۸۵ درصد؛ این اختلاف در کار پیوسته مستقیم به گرمای بیشتر و مصرف توان بیشتر تبدیل می‌شود. سوم، رفتار در دور خیلی پایین: موتور پیستونی شعاعی حتی در یکی دو دور در دقیقه نرم و بدون لرزش می‌چرخد، در حالی که موتور اوربیتال در دورهای خیلی پایین ممکن است حرکت پله‌پله و ناصاف پیدا کند. در مقابل، موتور پیستونی به روغن تمیزتر حساس‌تر است و خط درین بدنه‌ی آن باید مستقیم و جداگانه به مخزن برگردد.
گشتاور هیدروموتور چطور به دست می‌آید؟
گشتاور هر هیدروموتور از دو عدد ساخته می‌شود: حجم جابه‌جایی و اختلاف فشار بین ورودی و خروجی موتور. گشتاور نظری بر حسب نیوتن‌متر تقریباً برابر است با اختلاف فشار (بار) ضرب در حجم جابه‌جایی (سی‌سی در دور) تقسیم بر ۶۲٫۸، و گشتاور واقعی از ضرب این عدد در راندمان مکانیکی موتور به دست می‌آید. مثلاً یک هیدروموتور اوربیتال ۴۰۰ سی‌سی در اختلاف فشار ۱۵۰ بار، گشتاور نظری حدود ۹۵۵ نیوتن‌متر دارد و با راندمان مکانیکی حدود ۸۵ درصد، در عمل حدود ۸۰۰ نیوتن‌متر می‌دهد. یک موتور پیستونی شعاعی ۲۰۰۰ سی‌سی در ۲۵۰ بار، گشتاور نظری حدود ۸۰۰۰ نیوتن‌متر دارد؛ عددی که برای رسیدن به آن با موتور اوربیتال باید چند موتور را با هم یا همراه گیربکس به کار برد.
دو نکته‌ی تجربی در این محاسبه زیاد نادیده گرفته می‌شود. اول، اختلاف فشار مهم است، نه فشار ورودی؛ اگر در خط برگشت موتور فشار برگشتی وجود داشته باشد، مثلاً به دلیل شیر کنترل یا فیلتر برگشت گرفته، از گشتاور کم می‌شود. دوم، گشتاور راه‌اندازی (Starting Torque) از گشتاور در حال کار کمتر است. در موتور اوربیتال این افت بیشتر است و در کاربردهایی مثل وینچ و نقاله که بار از حالت سکون شروع به حرکت می‌کند، موتوری که روی کاغذ کافی است ممکن است زیر بار کامل راه نیفتد. موتورهای پیستونی، به‌ویژه شعاعی، گشتاور راه‌اندازی نزدیک‌تری به گشتاور کاری دارند. روش کامل محاسبه دور و گشتاور هیدروموتور را همراه با یک مثال وینچ، در راهنمای جداگانه‌ای توضیح داده‌ایم.
برای گشتاور بالا کدام هیدروموتور را انتخاب کنیم؟
انتخاب درست به چهار سؤال برمی‌گردد: چه گشتاوری لازم است، کار پیوسته است یا منقطع، فشار سیستم چقدر است و دور خروجی چقدر باید باشد. اگر گشتاور لازم تا حدود هزار و چند صد نیوتن‌متر است، کار منقطع یا با ساعت کاری متوسط است و فشار سیستم از حدود ۱۷۰ تا ۲۰۰ بار بالاتر نمی‌رود، هیدروموتور اوربیتال با توزیع دیسکی و نوع Geroler معمولاً کافی و اقتصادی است؛ کاربردهای رایج آن چرخ ماشین‌آلات سبک، نقاله، میکسر، دستگاه‌های کشاورزی و وینچ‌های سبک است.
اگر گشتاور لازم از چند هزار نیوتن‌متر بالاتر است، کار پیوسته و طولانی است، دستگاه باید در دور خیلی پایین نرم کار کند یا سیستم در فشار ۲۵۰ بار و بالاتر کار می‌کند، هیدروموتور پیستونی شعاعی انتخاب اصلی است؛ کاربردهای رایج آن وینچ‌های سنگین، چرخ‌های اصلی ماشین‌آلات راه‌سازی، دستگاه‌های خرد کن و میکسرهای بزرگ است. وقتی فضا یا قیمت موتور شعاعی محدودیت دارد، ترکیب هیدروموتور پیستونی محوری پردور با گیربکس خورشیدی کاهنده راه دیگری برای رسیدن به گشتاور بالاست و در ماشین‌آلات متحرک بسیار رایج است. یک قاعده‌ی تجربی هم در هر انتخابی کمک می‌کند: موتوری انتخاب کنید که گشتاور لازم را در حدود دو سوم فشار مجاز پیوسته‌ی خودش بدهد، نه در حداکثر فشار؛ این حاشیه هم گشتاور راه‌اندازی را پوشش می‌دهد و هم عمر موتور را بالا می‌برد.
اشتباهات رایج در انتخاب و جایگزینی هیدروموتور
رایج‌ترین اشتباه، جایگزین کردن موتور پیستونی خراب با موتور اوربیتال هم‌حجم برای کم کردن هزینه است. حجم جابه‌جایی یکی است، ولی اگر سیستم در فشار ۲۵۰ بار یا بالاتر کار کند، موتور اوربیتال در مدت کوتاهی از کاسه‌نمد شفت نشتی می‌دهد یا مجموعه‌ی روتور و رینگ آن ساییده می‌شود. اشتباه دوم، بی‌توجهی به فشار برگشت است: در مدارهایی که دو موتور اوربیتال سری بسته می‌شوند یا خط برگشت فشار دارد، فشار به کاسه‌نمد شفت می‌رسد و مدل‌هایی که خط درین خارجی دارند باید درین آن‌ها مستقیم به مخزن وصل شود.
اشتباه سوم، توجه نکردن به نوع شفت، فلنج و جهت دهانه‌ها در جایگزینی است. حتی دو موتور با حجم و گشتاور یکسان، اگر نوع شفت (هزارخار، خاردار یا ساده)، الگوی فلنج یا قطر دهانه‌ها فرق داشته باشد، بدون تغییر در دستگاه قابل نصب نیستند. مطمئن‌ترین راه، استفاده از کد مدل روی پلاک موتور فعلی است. عکس پلاک موتور را همراه با توضیح کوتاهی از کاربرد، فشار سیستم و دور مورد نیاز برای کارشناسان هیدشاپ بفرستید تا مدل مناسب یا معادل بررسی شود و استعلام قیمت را دریافت کنید.
پرسش‌های متداول درباره تفاوت هیدروموتور پیستونی و اوربیتال
هیدروموتور اوربیتال بهتر است یا پیستونی؟
هیچ‌کدام در همه‌ی کاربردها بهتر نیست. اوربیتال برای گشتاور متوسط، کار منقطع و فشار تا حدود ۲۰۰ بار اقتصادی‌تر است؛ پیستونی برای فشار بالا، کار پیوسته، گشتاور خیلی بالا و عمر طولانی مناسب‌تر است.
فرق Gerotor و Geroler در هیدروموتور اوربیتال چیست؟
در Gerotor دندانه‌های روتور مستقیم روی رینگ می‌لغزند. در Geroler روی رینگ غلتک نصب شده که اصطکاک را کم می‌کند و راندمان، گشتاور راه‌اندازی و عمر موتور را بالاتر می‌برد.
گشتاور هیدروموتور را چطور حساب کنیم؟
گشتاور نظری به نیوتن‌متر تقریباً برابر است با اختلاف فشار به بار ضرب در حجم جابه‌جایی به سی‌سی، تقسیم بر ۶۲٫۸. برای گشتاور واقعی، این عدد را در راندمان مکانیکی موتور ضرب کنید.
آیا می‌توان هیدروموتور پیستونی را با اوربیتال عوض کرد؟
فقط اگر فشار سیستم، نوع کار و گشتاور لازم در محدوده‌ی مجاز موتور اوربیتال باشد و شفت، فلنج و دهانه‌ها هم با دستگاه بخواند. در سیستم‌های پرفشار و کار پیوسته این جایگزینی معمولاً عمر کوتاهی دارد.
کدام هیدروموتور برای وینچ مناسب است؟
برای وینچ‌های سبک و کار منقطع، هیدروموتور اوربیتال با گیربکس یا ترمز مناسب کافی است. برای وینچ‌های سنگین با کار پیوسته، هیدروموتور پیستونی شعاعی یا پیستونی محوری همراه گیربکس خورشیدی انتخاب رایج‌تری است.
چرا هیدروموتور اوربیتال در دور پایین می‌لرزد؟
در دورهای خیلی پایین، تغییر محفظه‌های روتور و نشتی داخلی باعث نوسان گشتاور و حرکت ناصاف می‌شود. اگر کاربرد به دور خیلی پایین و نرم نیاز دارد، موتور پیستونی شعاعی یا موتور بزرگ‌تر با دور کاری بالاتر انتخاب بهتری است.
درباره این راهنما
این راهنما بر پایه‌ی تجربه‌ی تیم فنی هیدشاپ در تأمین، انتخاب و جایگزینی هیدروموتور برای ماشین‌آلات صنعتی، راه‌سازی و کشاورزی نوشته شده است. عددهای فشار، دور، راندمان و حجم جابه‌جایی محدوده‌های رایج بازار هستند و برای هر موتور، کاتالوگ سازنده‌ی همان مدل ملاک است. برای آشنایی با همه‌ی انواع هیدروموتور و کاربرد هر کدام، مطلب جداگانه‌ی هیدشاپ را بخوانید.
نویسنده: شیوا شریفی · بازبینی فنی: مهندس روزبهانی · آخرین بازبینی: [نهم آبان ۱۴۰۵]
نظرات کاربران