پمپ هیدرولیک
میتوانید پمپ هیدرولیک را قلب سیستم هیدرولیک بدانید. وظیفه پمپ هیدرولیک تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی هیدرولیک (انرژی سیال)، ترکیبی از جریان و فشار است. پمپ هیدرولیک وسیلهای است که میتوانید برای ایجاد فشار به آن نیرو وارد کنید و در نتیجه جریان ایجاد کنید. پمپ هیدرولیک جزء لاینفک هر سیستم هیدرولیک میباشد. پمپهای هیدرولیک بدون شک قطعات مهمی از تجهیزات مورد استفاده در صنایع مختلف هستند
فروشگاه هیدرولیک سماهیدرو
پمپ هیدرولیک انواع ساختار
پمپ هیدرولیک دندهای
ساختار دنده خارجی
External Gear Pump
پمپ هیدرولیک دندهای
ساختار دنده داخلی
Internal Gear Pump
پمپ هیدرولیک پیستونی
ساختار پیستون محوری
Axial Piston Pump
پمپ هیدرولیک پیستونی
ساختار پیستون شعاعی
Radial Piston Pump
پمپ هیدرولیک کارتریج
ساختار پرهای یا کارتریج
Hydraulic Van Pump
پمپ هیدرولیک ژیروتوری
ساختار دندهای ژیروتور
Hydraulic Gerotor Pump
پمپ دستی فشار بالا
ساختار پیستونی
High Pressure Hand Pump
پمپ هیدرولیک الکتریکی
ساختار فشار بالا
Electric Hydraulic Pump
فروشگاه هیدرولیک سماهیدرو
پمپ هیدرولیک اطلاعات فنی
پمپ هیدرولیک چگونه کار میکند؟
هنگامی که یک پمپ هیدرولیک کار میکند، دو عملکرد را انجام میدهد. ابتدا، عمل مکانیکی آن خلاء را در ورودی پمپ هیدرولیک ایجاد میکند، و با کمک فشار اتمسفر موجود در مخزن، سیال هیدرولیک را به قطعات متحرک پمپ میرساند. دوم، عمل مکانیکی آن این مایع را از طریق چرخدندهها، پرهها و یا پیستونها به سمت خروجی پمپ هدایت کرده و آن را به سمت سیستم هیدرولیک حرکت میدهد.
پمپ هیدرولیک حرکت یا جریان مایع را تولید میکند، فشار ایجاد نمیکند.
پمپ جریان لازم برای ایجاد فشار را تولید میکند، که تابعی از مقاومت در برابر جریان سیال در سیستم است. به عنوان مثال، فشار سیال در خروجی پمپ، برای پمپی که به یک سیستم (بار یا وزن) متصل نیست، صفر است. علاوه بر این، فشار برای جریانی که به یک سیستم تحویل داده میشود، فقط تا سطح لازم برای غلبه بر مقاومت بار (وزن) افزایش مییابد.
پمپ هیدرولیک به دو دسته اصلی طبقهبندی میشود:
- پمپ هیدرولیک جابجایی ثابت
- پمپ هیدرولیک جابجایی متغیر
پمپ هیدرولیک جابجایی ثابت
بیشتر پمپهای مورد استفاده در سیستمهای هیدرولیک پمپهای جابجایی ثابت هستند. پمپ هیدرولیک جابجایی ثابت یک نوع جابجایی مثبت است که در آن مقدار جابجایی نمیتواند تغییر کند زیرا هیچ کنترلی برای این کار وجود ندارد. این بدان معنی است که آنها برای هر چرخه چرخشی عنصر پمپاژ، مقدار یکسانی مایع را جابجا میکنند (تحویل میدهند). تحویل در هر چرخه، صرف نظر از تغییرات فشار، تقریبا ثابت میماند.
هر حرکت موتور به همان میزان سیال را جابجا میکند. پمپهای جابجایی ثابت نگهداری آسانتر، نسبتا ارزان و ساده هستند. در سیستمهای هیدرولیک مرکز باز استفاده میشود. پمپ هیدرولیک دندهای شاید سادهترین نوع پمپ جابجایی ثابت موجود باشد. در این پمپ چرخدنده متحرک دوار به چرخدنده مشابه دیگر فشار میآورد. با این حال، دندهها در یک نسخه کارآمد به هم متصل میشوند. پمپ هیدرولیک اسکرو (پیچ) یکی دیگر از تغییرات عالی پمپ هیدرولیک جابجایی ثابت است. از پیچ معروف ارشمیدس برای حرکت سیال استفاده میکند. پمپهای جابجایی ثابت به دلیل دبی بالای خود در فشار نسبتا کم شناخته میشوند.
پمپ هیدرولیک جابجایی متغیر
یک پمپ هیدرولیک جابجایی متغیر بر خلاف پمپهای جابجایی ثابت با تنظیمات صفحات متحرک که به آن سواچ پلیت میگویند، در درون پمپ، دبی متفاوتی را، در زمانهای مورد نیاز تحویل میدهند. شما میتوانید زاویه صفحه ( سواچ پلیت) آن را بر خلاف نمونههای جابجایی ثابت، و با کاهش و یا افزایش فشار، آن را تنظیم کنید. در صورت نیاز به جریان بیشتر، زاویه صفحه (سواچ پلیت) تغییر میکند و یک حرکت پیستون طولانیتر ایجاد میکند که جابجایی پمپ را افزایش میدهد.
بر خلاف پمپهای جابجایی ثابت، پمپ جابجایی متغیر در سیستمهای مرکز بسته استفاده میشود. در یک سیستم مرکز بسته، با کاهش نیاز جریان، زاویه حرکت پمپ جابجایی متغیر، کاهش مییابد و از جریان اضافی یا از دست دادن نیروی هیدرولیک جلوگیری میکند.
انواع پمپهای جابجایی مثبت
انواع مختلفی از پمپهای هیدرولیک وجود دارد که اصل جابجایی مثبت در آنها اعمال میشود.
پمپهای رفت و برگشتی
پمپ جابجایی مثبت، در شکل زیر به خوبی نشان داده شده است. همانطور که پیستون گسترش مییابد، خلاء جزئی ایجاد شده در محفظه پمپ، مایع را از مخزن از طریق شیر برگشتی ورودی به داخل میکشد. فضای خلاء جزئی کمک میکند تا شیر چک ولو خروجی بسته شود. حجم مایع کشیده شده به داخل محفظه به دلیل هندسه بدنه پمپ، حجم محدودی است. در این مثال، یک سیلندر نمایش داده شده تا مفهوم سادهتر شود.
باجمع شدن پیستون، شیر برگشتی ورودی مجدداً مسدود شده و مسیر (دریچه) بسته میشود و نیروی پیستون سوپاپ خروجی را باز میکند و مایع را از پمپ خارج میکند و وارد سیستم میکند. در طول هر چرخه رفت و برگشتی، مقدار یکسانی مایع از پمپ خارج میشود.
همه پمپهای جابجایی مثبت در هر چرخه حجم یکسانی از مایع را ارائه میکنند (بدون توجه به این که آیا آنها در حال چرخش یا رفت و برگشت هستند). این یک ویژگی فیزیکی پمپ است و به سرعت حرکت بستگی ندارد. با این حال، هر چه پمپ سریعتر رانده شود، حجم کل مایع بیشتری را انتقال میدهد.
پمپهای هیدرولیک چرخشی (دوار)
در پمپهای چرخشی، حرکت چرخشی مایع را از ورودی پمپ به خروجی پمپ میبرد. پمپهای دوار معمولاً بر اساس نوع عنصری که مایع را منتقل میکند طبقهبندی میشوند، به طوری که ما از پمپهای چرخشی دندهای، لوبی، پرهای یا پیستونی صحبت میکنیم.
پمپهای هیدرولیک دندهای
را میتوان به انواع دندهای خارجی و داخلی تقسیم کرد. یک پمپ دنده خارجی معمولی در شکل زیر نشان داده شده است. این پمپها با چرخ دندههای مستقیم، مارپیچ یا شاهماهی عرضه میشوند. چرخ دندههای خار مستقیم راحتترین مدل برش هستند و بیشترین استفاده را دارند. چرخ دندههای حلزونی و شاهماهی بیصداتر کار میکنند، اما قیمت بیشتری دارند.
یک پمپ دندهای با حمل مایع در بین دندانههای دو چرخ دنده مشبک جریان تولید میکند. یک دنده توسط محور محرک به حرکت در میآید و چرخ دنده هرزگرد را میچرخاند. محفظههای تشکیل شده بین دندانههای دنده مجاور توسط محفظه پمپ و صفحات جانبی (که صفحات سایش یا فشار نیز نامیده میشوند) محصور شدهاند.
با باز شدن دندانههای چرخ دنده، خلاء جزئی در ورودی پمپ ایجاد میشود. مایع برای پر کردن فضا به داخل جریان مییابد و به اطراف خارج از چرخ دندهها منتقل میشود. هنگامی که دندانهها دوباره در انتهای خروجی مشبک میشوند، مایع به بیرون رانده میشود.
راندمان حجمی پمپهای هیدرولیک دندهای در شرایط بهینه به 93 درصد میرسد. فاصلههای متحرک بین صفحه دنده، تاج دندانه چرخ دنده و محفظه باعث کاهش تقریبا ثابتی در هر حجم پمپ شده با فشار ثابت میشود. این بدان معنی است که راندمان حجمی در سرعتها و جریانهای پایین ضعیف است، بنابراین پمپهای دندهای باید نزدیک به حداکثر سرعت نامی خود کار کنند.
اگرچه تلفات انتقال مایع از طریق فاصلههای در حال گردش، یا (لغزش) با فشار افزایش مییابد، این تلفات با تغییر سرعت و خروجی تقریبا ثابت است. برای یک پمپ تلفات حدود 5% از صفر به 137bar (بار) بدون توجه به سرعت افزایش مییابد. تغییر در لغزش با تغییر فشار تأثیر کمی بر عملکرد زمانی که در سرعتها و خروجیهای بالاتر کار میکند، دارد. پمپهای دنده خارجی نسبتاً در برابر آلایندههای موجود در روغن مصون هستند، که باعث افزایش نرخ سایش و کاهش راندمان میشود، اما به احتمال زیاد تشنج و خرابی ناگهانی رخ نمیدهد.
پمپ هیدرولیک لوب
یک پمپ هیدرولیک چرخشی و دندهای خارجی است، (شکل زیر). تفاوت آن با پمپ دنده خارجی معمولی در نحوه رانده شدن (دندهها) است. در پمپ هیدرولیک دندهای، یک دنده، دنده دیگر را به حرکت در میآورد. در یک پمپ هیدرولیک لوبی، هر دو لوب از طریق چرخ دندههای محرک مناسب خارج از محفظه پمپ رانده میشوند.
پمپ هیدرولیک پیچی یا اسکرو
یک پمپ هیدرولیک دندهای جریان محوری است که از نظر عملکرد شبیه به یک کمپرسور اسکرو دوار است. سه نوع پمپ پیچی یا اسکرو تک پیچ، دو پیچی و سه پیچی هستند. در پمپ تک پیچ، یک روتور مارپیچ به صورت غیرعادی در یک استاتور داخلی میچرخد.
پمپ دو پیچی شامل دو روتور بهم پیوسته موازی است که در یک محفظه ماشینکاری شده با تلورانسهای بسته میچرخند. پمپ سه پیچ از یک روتور محرک مرکزی با دو روتور بیکار همسان تشکیل شده است. روتورها در داخل یک محفظه ماشینکاری شده به تلورانسهای نزدیک به صفر میچرخند.
جریان از طریق یک پمپ پیچ محوری و هم جهت روتور قدرت است. سیال هیدرولیک ورودی که روتورها را احاطه کرده است با چرخش روتورها به دام میافتد. این سیال با چرخش روتورها در امتداد محور به طور یکنواخت رانده شده و از انتهای دیگر خارج میشود.
سیال تحویل داده شده توسط پمپ پیچی نمیچرخد، بلکه به صورت خطی حرکت میکند. روتورها مانند پیستونهای بی پایان عمل میکنند که به طور مداوم به جلو حرکت میکنند. حتی در سرعت بالاتر هم هیچ ضربانی وجود ندارد. عدم وجود ضربان و عدم تماس فلز با فلز منجر به عملکرد بسیار آرام می شود.
پمپهای بزرگتر به عنوان پمپهای پر فشار کم فشار و حجم زیاد در پرسهای بزرگ استفاده میشوند. کاربردهای دیگر شامل سیستمهای هیدرولیک در زیردریاییها و سایر کاربردهایی است که در آن نویز باید کنترل شود
پمپ هیدرولیک دنده داخلی
شکل زیر، پمپ دارای یک دنده داخلی و یک چرخ دنده خارجی هست. از آنجایی که این پمپها در دنده داخلی یک یا دو دندانه کمتر از بیرونی دارند، سرعت نسبی دندههای داخلی و خارجی در این طرحها کم است. برای مثال، اگر تعداد دندانههای دنده داخلی و خارجی به ترتیب 10 و 11 باشد، دنده داخلی 11 دور میچرخد، در حالی که چرخ دنده بیرونی 10 دور میچرخد. این سرعت نسبی کم به معنای نرخ سایش پایین است. این پمپها واحدهای کوچک و فشرده هستند.
پمپ هیدرولیک دنده داخلی ژیروتور
از یک جفت چرخدنده تشکیل شده است که همیشه در تماس کشویی هستند. دنده داخلی یک دندانه بیشتر از چرخ دنده ژیروتور دارد. هر دو دنده در یک جهت میچرخند. روغن به داخل محفظهای که دندانهها در آن جدا میشوند کشیده میشود و زمانی که دندانهها دوباره شروع به جمع شدن میکنند، خارج میشود. آببندی توسط کنتاکت کشویی تامین میشود.
به طور کلی پمپ دنده داخلی با آببندی فشار تاج دندانه دارای راندمان حجمی بالاتری در سرعتهای پایین نسبت به نوع هلالی است. راندمان حجمی و کلی این پمپها در یک محدوده کلی با پمپهای دنده خارجی است. با این حال، حساسیت آنها به کثیفی تا حدودی بیشتر است.
پمپ هیدرولیک چرخ دنده داخلی هلالی
از یک چرخ دنده داخلی و خارجی تشکیل شده است که توسط یک مجموعه هلالی شکل از هم جدا شدهاند. دو چرخ دنده در یک جهت میچرخند و چرخ دنده داخلی سریعتر از چرخ دنده بیرونی میچرخد. روغن هیدرولیک در نقطهای که دندانههای چرخ دنده شروع به جدا شدن میکنند به داخل پمپ کشیده میشود و به سمت خروجی در فضای بین هلال و دندانههای هر دو قسمت منتقل میشود.
نقطه تماس دندانههای چرخدنده، و همچنین فاصله کوچک نوک در هلال، یک مجموعه را تشکیل میدهد. اگرچه در گذشته این پمپ عموماً برای خروجیهای کم استفاده میشد، اما با فشارهای زیر 70bar، مدل 2 مرحله ای تا اخیراً 275bar در دسترس قرار گرفته است.
پمپ هیدرولیک پرهای یا کارتریج
در پمپهای پرهای ، تعدادی پره در شکافهای روتور که در یک محفظه یا حلقه میچرخد، میلغزند. محفظه ممکن است با مرکز روتور خارج از مرکز باشد، یا شکل آن ممکن است بیضی باشد، (شکل زیر). در برخی از طرحها، نیروی گریز از مرکز، پرهها را در تماس با محفظه نگه میدارد، در حالی که پرهها توسط رینگ و شیارها به داخل و خارج از شکافها فشار میآورند. غیرمرکز بودن سطح رینگ در یک پمپ پرهای، فنرهای سبک پرهها را در مقابل محفظه نگه میدارند. در طرح دیگری از پمپ، پین های تحت فشار پرهها را به سمت بیرون سوق میدهند.
در حین چرخش، با افزایش فضا یا محفظه محصور شده توسط پرهها، روتور و محفظه، خلاء ایجاد میشود و فشار اتمسفر، روغن را وارد این فضا میکند که سمت ورودی پمپ است. با کاهش فضا یا حجم محصور، مایع از طریق درگاههای تخلیه خارج میشود. برخی از پمپهای پرهای ساختار متعادلی را ارائه میدهند که در آن یک پوشش بیضوی دو ناحیه پمپاژ مجزا را در دو طرف روتور تشکیل میدهد، به طوری که بارهای جانبی خنثی میشوند، شکل زیر. پمپهای پرهای متعادل فقط در طرحهای جابجایی ثابت عرضه میشوند.
پمپهای پرهای دبی متغیر
پمپ نشان داده شده در شکل زیر دبی متغیر است، زیرا تمام عملیات پمپاژ در محفظههای یک طرف روتور و شفت انجام میشود. این طرح بار جانبی را بر روتور و محور محرک تحمیل میکند. این نوع پمپ پرهای دارای پوشش داخلی دایرهای است. پمپهای پرهای دبی متغیر میتوانند جابجایی ثابت یا متغیر داشته باشند. در یک طرح نامتعادل با حجم متغیر، شکل زیر، جابجایی را میتوان از طریق یک کنترل خارجی مانند یک پیچ دستی یا یک جبران کننده فشار تغییر داد. کنترل حلقه بادامک را حرکت میدهد تا خروج از مرکز بین حلقه و روتور را تغییر دهد، در نتیجه اندازه محفظه پمپاژ تغییر میکند و در نتیجه جابجایی در هر دور تغییر میکند.
هنگامی که فشار به اندازه کافی برای غلبه بر نیروی فنر جبران کننده بالا باشد، حلقه بادامک جابجا میشود تا خروج از مرکز را کاهش دهد. تنظیم فنر جبران کننده فشاری را که در آن حلقه جابجا میشود تعیین میکند. از آنجایی که نیروی گریز از مرکز برای نگه داشتن پرهها در برابر محفظه و حفظ آببند مناسب در آن نقاط مورد نیاز است، این پمپها برای سرویسهای با سرعت پایین مناسب نیستند. کارکرد در سرعتهای کمتر از 600 دور در دقیقه توصیه نمیشود. اگر از فنرها یا وسایل دیگر برای نگه داشتن پرهها در مقابل رینگ استفاده شود، عملکرد کارآمد در سرعت های 100-200 دور در دقیقه امکان پذیر است.
راندمان پمپ هیدرولیک پرهای
پمپهای پرهای راندمان بالای خود را برای مدت طولانی حفظ میکنند، زیرا جبران سایش انتهای پره و محفظه به صورت خودکار انجام میشود. همانطور که این سطوح فرسوده میشوند، پرهها در شکافهای خود به بیرون حرکت میکنند تا تماس خود را با محفظه حفظ کنند. پمپ هیدرولیک پرهای مانند انواع دیگر در دو مدل تولید میشوند. یک پمپ دوگانه از دو مدل پمپاژ در یک محفظه تشکیل شده است. آنها ممکن است در اندازههای یکسان یا متفاوت باشند. اگرچه آنها مانند پمپهای منفرد سوار و هدایت میشوند، اما از نظر هیدرولیکی مستقل هستند.
یکی دیگر از تغییرات واحد سری است: دو پمپ با ظرفیت مساوی به صورت سری به هم متصل میشوند، به طوری که خروجی یکی دیگر را تغذیه میکند. این آرایش دو برابر فشاری را که معمولاً از این پمپ در دسترس است می دهد. پمپهای پرهای بازده نسبتا بالایی دارند. اندازه آنها نسبت به خروجی کوچک است. تحمل در برابر کثیفی و آلودگی سیال نسبتا خوب است.
پمپ هیدرولیک پیستونی
پمپ هیدرولیک پیستونی یک واحد دوار است که از اصل پمپ رفت و برگشتی برای تولید جریان سیال استفاده میکند. این پمپها به جای استفاده از یک پیستون، ترکیبات پیستون-سیلندری زیادی دارند. بخشی از مکانیزم پمپ در اطراف یک محور محرک میچرخد تا حرکات رفت و برگشتی را ایجاد کند، که سیال را به داخل هر سیلندر میکشد و سپس آن را خارج میکند و جریان تولید میکند. دو نوع اصلی وجود دارد، پیستون محوری و پیستون شعاعی. هر دو مدل پمپهای جابجایی ثابت و جابجایی متغیر موجود است. نوع دوم اغلب قادر به جابجایی متغیر برگشت پذیر (بیش از مرکز) است
بیشتر پمپهای پیستونی محوری و پیستون شعاعی خود را به طرحهای جابجایی متغیر و همچنین جابجایی ثابت میدهند. پمپهای جابجایی متغیر تا حدودی بزرگتر و سنگینتر هستند، زیرا آنها کنترلهای داخلی مانند پیچ تنظیم دستی، موتور الکتریکی، سیلندر هیدرولیک، سروو و میل مکانیکی را اضافه کردهاند.
پمپ هیدرولیک پیستون محوری
پیستونها در یک پمپ پیستونی محوری به موازات خط مرکزی محور محرک بلوک پیستون حرکت میکنند. یعنی حرکت محور چرخشی به حرکت رفت و برگشتی محوری تبدیل میشود. بیشتر پمپهای پیستونی محوری چند پیستونی هستند و از شیرهای چک ولو یا صفحات پورت برای هدایت جریان مایع از ورودی به تخلیه استفاده میکنند
پمپ هیدرولیک پیستون شعاعی (خطی)
سادهترین نوع پمپ هیدرولیک پیستونی محوری، طرحی است که در آن یک بلوک سیلندر توسط شفت محرک چرخانده میشود. پیستونهای نصب شده بر روی سوراخهای بلوک سیلندر از طریق کفشکهای پیستونی و یک حلقه جمع شونده به هم متصل میشوند، به طوری که کفشکها در برابر یک صفحه کششی زاویه دار قرار میگیرند. همانطور که بلوک میچرخد، (شکل زیر)
کفشکهای پیستون به دنبال صفحه حرکتی حرکت میکنند و باعث برگشت پیستونها میشوند. پورتها در صفحه سوپاپ به گونهای چیده شدهاند که پیستونها هنگام بیرون کشیدن از ورودی و در حین برگشت فشار از خروجی عبور کنند. در این پمپها جابجایی بر اساس اندازه و تعداد پیستونها و همچنین طول کورس آنها تعیین میشود. ، که با زاویه swashplate متفاوت است. در مدلهای جابجایی متغیر پمپ هیدرولیک درون خطی، صفحه سواشپلیت در یک یوغ متحرک نوسان میکند. چرخاندن یوک روی یک پیستون، زاویه صفحه سواشپلیت را برای افزایش یا کاهش حرکت پیستون تغییر میدهد. یوغ را می توان با انواع کنترلها، به عنوان مثال، دستی، سروو، جبران کننده، اهرم دستی و غیره تغییر داد.
پمپ هیدرولیک پیستونی محوری خم یا سرکج
این پمپ هیدرولیک از یک محور محرک که پیستونها را میچرخاند، یک بلوک سیلندر و یک سطح سوپاپ ثابت رو به سوراخهای بلوک سیلندر تشکیل شده است که جریان ورودی و خروجی را میگیرد. محور شفت محرک نسبت به محور بلوک سیلندر زاویهای است. چرخش محور محرک باعث چرخش پیستونها و بلوک سیلندر میشود.
از آنجایی که صفحه چرخش پیستونها با صفحه سطح سوپاپ زاویه دارد، فاصله بین هر یک از پیستونها و سطح سوپاپ به طور مداوم در طول چرخش تغییر میکند. هر پیستون جداگانه در طول نیمی از چرخش شفت از سطح سوپاپ دور و در نیمه دیگر به سمت سطح سوپاپ حرکت میکند.
سطح سوپاپ به قدری باز شده است که مسیر ورودی آن به سوراخهای سیلندر در آن قسمت از چرخش که در آن پیستونها دور میشوند باز است. مسیر خروجی آن به سمت سوراخهای سیلندر در قسمتی از چرخش که پیستونها به سمت سطح سوپاپ حرکت میکنند باز است. بنابراین، در حین چرخش پمپ، پیستونها مایع را از طریق محفظه ورودی به داخل سوراخهای سیلندر مربوطه خود میکشند و آن را از طریق محفظه خروجی خارج میکنند. پمپهای محور خم در پیکربندی جابجایی ثابت و متغیر هستند، اما قابل برگشت نیستند.
در پمپهیدرولیک پیستونی شعاعی، پیستونها به صورت شعاعی در یک بلوک سیلندر قرار میگیرند. آنها به صورت عمود بر خط مرکزی شفت حرکت میکنند. دو نوع اصلی موجود است: یکی از پیستونهای استوانهای شکل استفاده میکند و دیگری از پیستون های توپی شکل آنها همچنین ممکن است بر اساس ترتیب حمل و نقل طبقهبندی شوند: شیر چک ولو یا شیر پینتل. آنها در جابجایی ثابت و متغیر و جابجایی برگشتپذیر متغیر (بیش از مرکز) موجود هستند.
در پمپ پیستونی شعاعی با سوراخ، (شکل زیر)، بلوک سیلندر روی یک پیستون ثابت و داخل یک حلقه یا روتور واکنش دایرهای میچرخد.
با چرخش بلوک، نیروی گریز از مرکز، فشار شارژ یا نوعی عمل مکانیکی باعث میشود که پیستونها سطح داخلی رینگ را دنبال کنند که از خط مرکزی بلوک سیلندر منحرف میشود. همانطور که پیستونها در سوراخهای خود به صورت رفت و برگشتی حرکت میکنند، جابجایی در پینتل به آنها اجازه میدهد تا در حین حرکت به سمت خارج، مایع را جذب کرده و در حین حرکت آن را تخلیه کنند. اندازه و تعداد پیستونها و طول حرکت آنها جابجایی پمپ را تعیین میکند. جابجایی را میتوان با حرکت دادن رینگ واکنش برای افزایش یا کاهش حرکت پیستون، تغییر گریز از مرکز، تغییر داد. چندین کنترل برای این منظور موجود است.
پمپ هیدرولیک پیستونی تا حدودی شبیه انواع پیستونهای دوار هستند، زیرا پمپاژ نتیجه رفت و برگشت پیستونها در سوراخهای سیلندر است. با این حال، سیلندرها در این پمپها ثابت هستند. آنها در اطراف محور محرک نمیچرخند. پیستونها ممکن است توسط یک میل لنگ، توسط خارج از مرکز روی یک شفت، یا توسط یک صفحه متلاطم به صورت رفت و برگشتی حرکت کنند. هنگامی که از اکسنتریک استفاده میشود، حرکت برگشتی توسط فنر انجام میشود. از آنجایی که هنگام چرخش نمیتوان شیرآلات را با پوشاندن و بازکردن پورتها تامین کرد، میتوان از شیرهای ورودی و خروجی در این پمپها استفاده کرد.
این پمپها به دلیل ساختارشان، دو ویژگی را ارائه میدهند که پمپهای دیگر ندارند: یکی دارای آببندی مثبتتر بین ورودی و خروجی است که اجازه فشارهای بالاتر را بدون نشتی بیش از حد لغزش میدهد. مورد دیگر این است که در بسیاری از پمپ ها، روانکاری قطعات متحرک غیر از سوراخ پیستون و استوانه ممکن است مستقل از مایع پمپ شده باشد. بنابراین، مایعات با خاصیت روانکاری ضعیف را میتوان پمپ کرد. راندمان حجمی و کلی به پمپهای پیستونی محوری و شعاعی نزدیک است
اندازهگیری عملکرد پمپ هیدرولیک
حجم سیال پمپ شده در هر دور از هندسه محفظههای حامل روغن محاسبه میشود. یک پمپ هرگز به طور کامل مقدار محاسبه شده یا نظری سیال را تحویل نمیدهد. چقدر به آن نزدیک میشود راندمان حجمی نامیده میشود. بازده حجمی با مقایسه تحویل محاسبه شده با تحویل واقعی بدست میآید. راندمان حجمی با سرعت، فشار و ساختار پمپ متفاوت است.
راندمان مکانیکی یک پمپ نیز کمتر از کامل است، زیرا بخشی از انرژی ورودی در اصطکاک تلف میشود. راندمان کلی یک پمپ هیدرولیک حاصل بازده حجمی و مکانیکی آن است. پمپها به طور کلی بر اساس حداکثر قابلیت فشار کاری و خروجی آنها، بر حسب gpm یا lpm، در یک سرعت محرک معین، بر حسب دور در دقیقه رتبهبندی میشوند
تطبیق قدرت پمپ هیدرولیک با فشار بر حسب بار
جبران فشار و سنجش بار عباراتی هستند که اغلب برای توصیف ویژگیهای پمپ استفاده میشوند که راندمان عملکرد پمپ را بهبود میبخشند. گاهی اوقات این اصطلاحات به جای یکدیگر استفاده میشوند، تصور اشتباهی که زمانی که تفاوتها را در نحوه عملکرد این دو پیشرفت درک کنید برطرف میشود.
برای بررسی این تفاوتها، یک مدار ساده را با استفاده از یک پمپ جابجایی ثابت در نظر بگیرید که با سرعت ثابت کار میکند. این مدار فقط زمانی کارآمد است که بار حداکثر توان را بخواهد زیرا پمپ بدون توجه به تقاضای بار، فشار و جریان کامل را وارد میکند. یک شیر کنترل کننده با هدایت سیال پرفشار به مخزن هنگامی که سیستم به تنظیمات کنترل شده میرسد از افزایش فشار بیش از حد جلوگیری میکند.
همانطور که شکل زیر نشان داده شده، هر زمان که بار کمتر از جریان کامل یا فشار کامل نیاز داشته باشد، توان تلف میشود. انرژی سیال استفاده نشده تولید شده توسط پمپ به گرما تبدیل میشود که باید دفع شود. بازده کلی سیستم ممکن است 25٪ یا کمتر باشد.
پمپهای جابهجایی متغیر، مجهز به کنترلهای جابهجایی، (شکل زیر)، میتوانند بیشتر این اسب بخار هیدرولیک تلف شده را هنگام جابجایی یک بار ذخیره کنند. تغییرات کنترل شامل پیچ دستی، اهرم، سیلندر، سیلندر و کنترلهای سروو الکتروهیدرولیک است. نمونههایی از کاربردهای کنترل جابجایی، گیربکسهای هیدرواستاتیکی کنترلشده با اهرم هستند که برای به حرکت درآوردن بیلهای مکانیکی، لودرهای کنترلی و غلتکهای جاده استفاده میشوند.
در حالی که مطابق با نیازهای جریان و فشار دقیق یک بار، این کنترلها هیچ فشار ذاتی یا قابلیت محدود کردن توان ندارند. و بنابراین، تمهیدات دیگری باید برای محدود کردن حداکثر فشار سیستم در نظر گرفته شود، و موتور محرکه اصلی همچنان باید توانایی اسب بخار در گوشه را داشته باشد. علاوه بر این، هنگامی که یک پمپ یک مدار را با بارهای متعدد تامین میکند، ویژگیهای جریان و تطبیق فشار به خطر میافتد.
یک رویکرد طراحی برای سیستمی که در آن یک پمپ بارهای متعدد را تغذیه میکند، استفاده از پمپ مجهز به یک جبران کننده فشار متناسب است، شکل زیر. فنر یوغی صفحهی پمپ را به سمت جابجایی کامل سوق میدهد. هنگامی که فشار بار از تنظیم جبران کننده بیشتر میشود، نیروی فشار بر روی قرقره جبران کننده وارد میشود تا بر نیروی اعمال شده توسط فنر غلبه کند.
سپس قرقره به سمت محفظه فنر جبران کننده حرکت میکند، سیال خروجی را به پیستون حرکت پمپ میمکد و جابجایی پمپ را کاهش میدهد. هنگامی که فشار پمپ با تنظیم فنر جبران کننده مطابقت داشته باشد، قرقره جبران کننده به حالت خنثی باز میگردد. اگر بار محرکها را مسدود کند، جریان پمپ به صفر میرسد.
استفاده از پمپ با جابجایی متغیر و جبران فشار به جای پمپ جابجایی ثابت، نیازهای اسب بخار مدار را به طور چشمگیری کاهش میدهد، (شکل زیر). جریان خروجی این نوع پمپ بر اساس فشار تخلیه از پیش تعیین شده که توسط روزنهای در جبران کننده پمپ حس میشود، تغییر میکند.
از آنجا که جبران کننده خود از سیال تحت فشار کار میکند، فشار تخلیه باید بالاتر از حداکثر تنظیم فشار بار – مثلاً 200 psi بیشتر تنظیم شود. بنابراین اگر تنظیم فشار بار پمپ جبرانشده با فشار 1100 psi باشد، پمپ جابجایی (و جریان خروجی) خود را بر اساس فشار تخلیه 1300 psi افزایش یا کاهش میدهد.
یک کنترل کننده جبران کننده فشار دو مرحلهای، (شکل زیر)، از جریان پایلوت در فشار بار در عرض یک روزنه در قرقره جبران کننده مرحله اصلی برای ایجاد افت فشار 300 psi استفاده میکند. این افت فشار نیرویی بر روی قرقره ایجاد میکند که توسط فنر قرقره اصلی مخالف است. سیال پایلوت از طریق یک دریچه کوچک کمکی به مخزن جریان مییابد. فشار محفظه فنری 4700 psi تنظیم کنترل جبران کننده 5000 psi را فراهم میکند.
افزایش فشار بر روی تنظیم جبران کننده، قرقره مرحله اصلی را به سمت راست منتقل میکند، سیال خروجی پمپ را به پیستون حرکتی منتقل میکند، که بر نیروی بایپس پیستون غلبه میکند و جابجایی پمپ را برای مطابقت با نیاز بار کاهش میدهد.
تصور اشتباهی که قبلا بیان شد از مشاهدهای ناشی میشود که فشار خروجی از یک پمپ جبران شده با فشار میتواند در حالی که یک محرک در حال حرکت است، کمتر از تنظیم جبران کننده باشد. این اتفاق نمیافتد زیرا پمپ بار را حس میکند، بلکه به این دلیل است که اندازه پمپ برای کاربرد کمتر است. فشار کاهش مییابد زیرا پمپ نمیتواند جریان کافی برای نگه داشتن بار ایجاد کند. هنگامی که اندازه مناسبی داشته باشد، یک پمپ جبران کننده فشار باید همیشه سیال کافی را از دهانه جبران کننده عبور دهد تا بتواند جبران کننده به کار اندازد
کنترل دو مرحلهای عملکرد پمپ هیدرولیک، راندمان بیشتری را ارائه میدهد.
با توجه به عملکرد تطبیق آن، یک جبران کننده دو مرحلهای با کنترل جبران کننده متناسب نشان داده شده در شکل زیر یکسان است. با این حال، عملکرد دینامیکی کنترل دو مرحلهای برتر است. این امر زمانی آشکار میشود که یک گذرا را تحلیل کنیم که شامل کاهش ناگهانی تقاضای جریان بار است که از ضربه کامل در فشار کم شروع میشود.
قرقره کنترل تک مرحلهای سیال فشار را تنها زمانی به پیستون ضربهای منتقل میکند که فشار تخلیه پمپ به تنظیم جبران کننده برسد. قرقره مرحله اصلی کنترل دو مرحلهای به محض اینکه فشار تخلیه پمپ منهای فشار محفظه فنر از تنظیم فنر 300 psi بیشتر شود شروع به حرکت میکند. از آنجایی که سیال پیلوت از طریق دهانه جریان مییابد و به دلیل جریان مورد نیاز برای فشرده سازی سیال در محفظه فنر، فشار محفظه فنر با تأخیر در فشار تخلیه پمپ میشود. این باعث میشود که قرقره نامتعادل شود و به سمت راست حرکت کند.
تخریب پمپ هیدرولیک قبل از رسیدن فشار تخلیه پمپ به تنظیم جبران کننده آغاز میشود، شکل زیر. توجه داشته باشید که در سیستم مجهز به انباشته کننده، کنترل جبران کننده دو مرحلهای مزیت کمی دارد. با این حال، در سیستمهای هیدرولیک بیل مکانیکی، برتری جبران کننده دو مرحلهای مشهود است: از اجزای سیستم محافظت بسیار بیشتری در برابر تغییرات گذرا فشار میدهد.
گام بعدی در فناوری کنترل Load sensing:
یک کنترل مشابه، که اخیراً رایج شده است، کنترل حسگر بار است که گاهی اوقات کنترل تطبیق توان نامیده میشود، شکل زیر. شیر تک مرحلهای تقریباً مشابه کنترل جبران کننده تک مرحلهای است، با این تفاوت که محفظه فنر به جای مستقیم به تانک، پایین دست یک مسیر متغیر است. قرقره جبران کننده بار حسگر زمانی به تعادل می رسد که افت فشار در سرتاسر دهانه متغیر با تنظیم فنر 300 psi مطابقت داشته باشد.
هر یک از سه سیگنال اصلی حسگر بار، یک پمپ حسگر بار را کنترل میکند. تخلیه، کار، و تخلیه. در حالت بدون بار، فقدان فشار بار باعث میشود پمپ در فشار بایپس یا تخلیه، جریان تخلیه صفر تولید کند. هنگام کار، فشار بار باعث میشود که پمپ جریان تخلیه را در رابطه با افت فشار تنظیم شده یا فشار بایپس ایجاد کند. هنگامی که سیستم به حداکثر فشار میرسد، پمپ با تنظیم جریان تخلیه خود این فشار را حفظ میکند.
مانند پمپ جبران فشار، یک پمپ حسگر بار دارای کنترل جبران فشار است، اما کنترل برای دریافت دو سیگنال فشار، نه فقط یک سیگنال، اصلاح میشود. همانند جبران فشار، کنترل حسگر بار سیگنالی را دریافت میکند که نشان دهنده فشار تخلیه است، اما سیگنال دومی را نیز دریافت میکند که نشان دهنده فشار بار است. این سیگنال از دهانه دوم در پایین دست اول منشأ میگیرد. این مسیر دوم ممکن است یک شیر کنترل جریان باشد که بلافاصله فراتر از خروجی پمپ، دهانه قرقره یک شیر کنترل جهت دار، یا ممکن است یک محدودیت در یک هادی سیال باشد.
مقایسه این دو سیگنال فشار در بخش جبران کننده اصلاح شده به پمپ هیدرولیک اجازه میدهد تا هم بار و هم جریان را حس کند. این تلفات توان را حتی بیشتر کاهش میدهد، شکل زیر. جریان خروجی پمپ نسبت به فشار دیفرانسیل دو مقدار متفاوت است. همانطور که پمپ جبران شده با فشار، فشار تخلیه خود را به میزان مورد نیاز برای راه اندازی جبران کننده فشار افزایش داد، فشار تخلیه پمپ حسگر بار و جریان معمولاً بین 200 تا 250 psi بیشتر از فشار بار واقعی است.
علاوه بر این، یک پمپ حسگر بار میتواند الزامات بار و جریان یک تابع مدار یا چندین عملکرد همزمان را دنبال کند و نیرو را به حداکثر فشار بار مرتبط کند. این کمترین نیروی ممکن را مصرف میکند و کمترین گرما را تولید میکند
کنترل اپراتور:
اگر انتهای متغیر یک شیر کنترل جریان دستی باشد، سیستم میتواند در یک حالت منطبق با بار در جهت یک اپراتور کار کند. همانطور که شیر کنترل جریان را باز میکند، جریان به طور متناسب افزایش مییابد (افت فشار ثابت در یک روزنه با قطر فزاینده)، با فشار کمی بالاتر از فشار بار.
همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، توان تلف شده با یک جبران کننده پمپ حجم متغیر حسگر بار بسیار کم است. از آنجایی که کنترل افت فشار و نه فشار مطلق را حس میکند، باید یک شیر کنترل فشار یا ابزارهای دیگر برای محدود کردن فشار ارائه شود.
این مشکل با یک کنترل حسگر بار/محدود کننده فشار حل میشود، شکل زیر. این کنترل به عنوان کنترل حسگر بار که قبلا توضیح داده شد عمل میکند، تا زمانی که فشار بار به تنظیم محدود کننده فشار برسد. در آن نقطه، بخش محدود کننده جبران کننده، کنترل حسگر بار را لغو میکند تا پمپ را از بین ببرد. باز هم، پرایم موور باید قابلیت کنترل قدرت فشار را داشته باشد.
پمپ هیدرولیک دندهای دارای حسگر فشار:
پمپ هیدرولیک پیستونی و پرهای به قابلیت جابجایی متغیر خود برای انجام سنجش بار متکی هستند. پس چگونه یک پمپ دندهای میتواند حس بار را انجام دهد اگر جابجایی آن ثابت باشد؟ مانند پمپ هیدرولیک دندهای استاندارد، پمپ هیدرولیک دندهای حسگر بار در مقایسه با سایر طرحها با قابلیتهای جریان و فشار معادل هزینه اولیه پایینی دارند. با این حال، پمپ هیدرولیک دندهای حسگر بار، تطبیقپذیری پمپ هیدرولیک پیستونی محوری و پرهای با جابجایی متغیر را ارائه میکنند، اما بدون پیچیدگی بالا و هزینه بالای مکانیزمهای جابجایی متغیر.
یک پمپ هیدرولیک دندهای حسگر بار میتواند:
- راندمان بالای سنجش بار را بدون هزینه زیاد مرتبط با پمپهای پیستونی یا پرهای فراهم میکند.
- تولید جریان خروجی صفر تا کامل در کمتر از 40 میلی ثانیه با فشار کم یا بدون فشار و بدون سوپرشارژ ورودی پمپ
- مدارهای محرک با فشار تخلیه کم (به اتمسفر نزدیک)
- جریان اولویتی و جریان ثانویه را با فشار تخلیه کم برای کاهش مصرف انرژی در حالت آماده به کار و بارگذاری ثانویه فراهم کنید.
- تعویض با پمپ هیدرولیک پرهای یا پمپ هیدرولیک پیستونی بار سنج بدون نیاز به تغییر اندازه خط یا قطعات.
پمپ هیدرولیک پیستونی بار سنج از یک جبران کننده فشار و یک هیدرواستات برای تغییر خروجی حجمی به یک سیستم با توجه به فشار بار و الزامات جریان استفاده میکنند. هیدرواستات یک وسیله فنری است که جریان را بر اساس نیروی فنر در نواحی مؤثر مساوی اما متضاد آن اندازه گیری میکند. ممکن است مانند مدارهای سری محدود کننده باشد یا فشار بار اولیه را به فشار ثانویه یا مخزن دور بزند. به عبارت ساده، یک هیدرواستات جریان کل را به دو جریان جدا میکند
بدون دیدگاه