پمپ های هیدرولیکی

 


اهداف این مبحث:

  • پمپ های هیدرولیکی
  • انواع پمپ های هیدرولیکی
  • نکاتی در مورد پمپ ها
  • انواع پمپ جابه جایی مثبت
  • میزان جابجایی در پمپ ها
  •  نحوه انتخاب پمپ های هیدرولیک

 

   پمپ به عنوان قلب سیستم هیدرولیک، که انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی اخذ و به سیال مایعی که از آن عبور می کند، انتقال می دهد. در نتیجه انرژی سیال پس از خروج از پمپ افزایش می یابد. یک پمپ هیدرولیکی، انرژی مکانیکی را از طریق عامل ایجاد فشار (پیستون، چرخ دنده، پره و غیره) به سیال منتقل می نماید. 

 

 

  • انواع پمپ های هیدرولیکی

 

 

 

   پمپ ها در صنعت هیدرولیک به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

 ١- پمپ های با جابه جایی غیر مثبت (پمپ های دینامیکی)

 ۲- پمپ های با جابه جایی مثبت

 

  • نکاتی در مورد پمپ های با جابه جایی غیر مثبت

۱- توانایی مقاومت در فشارهای بالا را ندارند و به ندرت در صنعت هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند و معمولاً به عنوان انتقال اولیه سیال از نقطه ای به نقطه  دیگر بکار گرفته می شوند.

 ۲- برای سیستم های فشار پایین و جریان بالا که حداکثر ظرفیت فشاری آن ها ۲۵۰psi ~۳۰۰۰psi است استفاده می شوند.

   پمپ های گریز از مرکز (سانتریفوژ) و محوری، نمونه کاربردی پمپ های با جابه جایی غیر مثبت هستند.

 

 

  • نکاتی در مورد پمپ های با جابه جایی مثبت

   در این پمپ ها به ازای هر دور چرخش محور، مقدار معینی از سیال به سمت خروجی فرستاده می شود و توانایی غلبه بر فشار خروجی و اصطحکاک را دارد. این پمپ ها مزیت های بسیاری نسبت به پمپ هایی با جابه جایی غیر مثبت دارند، مانند:

  • ابعاد کوچکتر
  • بازده حجمی بالا
  • انعطاف پذیری مناسب
  • توانایی کار در فشارهای بالا.
  • توانایی غلبه بر فشار خروجی
  • ابعاد کوچکتر، بازده حجمی بالا و طراحی آسان
  • انعطاف پذیری مناسب و توانایی کار در فشارهای بالا

 

   از معایب این پمپ ها می توان به کاهش بازده آن ها در اثر فرسایش قطعات به دلیل اصطکاک و خوردگی نام برد.

 

 

  • انواع پمپ جابه جایی مثبت (دبی ثابت و متغير)

  •   پمپ دنده ای

   در پمپ های دنده ای، دَوَران یکی از چرخ دنده ها بوسیله سیستم محرک تأمین می گردد. پمپ هایی دنده ای بدلیل برخورداری از طراحی ساده، ابعاد کوچک و فشرده و قیمت ارزان، در سیستم های هیدرولیک دارای مصرف عام هستند که به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

۱- دنده خارجی

۲- دنده داخلی

 

 ۱- دنده خارجی

   با توجه به دورهای بالای پمپ که تا ۲۷۰۰rpm می رسد پمپاژ بسیار سریع انجام می شود، این مقدار در پمپ های دنده ای با جابه جایی متغییر می تواند ۷۵۰rpm ~ 1750rpm باشد.

   پمپ های دنده ای برای فشارهای (تا ۲۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع) ۳۰۰۰Psi طراحی شده اند که البته اندازه متداول آن ۱۰۰۰psi است.

 

 

۲- دنده داخلی

   باید توجه داشت که این دنده ها همواره روغن کاری شده که خشک عمل ننمایند و اگر مایع پمپ شونده خاصیت روغن کاری داشته باشد، عمر پمپ دورانی زیاد می شود. این پمپ ها برای ظرفیت هایی نسبتاً کم با فشار متوسط موارد استفاده زیاد دارند.

 

 

  • پمپ های پره ای

   به طور کلی پمپ های پره ای به عنوان پمپ های فشار متوسط مورد استفاده قرار می گیرند.

سرعت آن ها معمولاً ۱۲۰۰rpm ~ 1750rpm بوده و بازده حجمی این پمپ ها ۹۰%~۸۵% است. اغلب این پمپ ها آرام و بی سر و صدا کار می کنند، از مزایای جالب این پمپ ها این است که در صورت بروز اشکال در ساختمان پمپ، بدون جدا کردن لوله های ورودی و خروجی قابل تعمیر است.

 

  • پمپ های پیستونی

   این پمپ تشکیل شده است از سیلندر، پیستون، شیر ورودی و شیر خروجی. سطح پیستون بوسیله دسته ای بر روی چرخ دواری قرار گرفته و در جهت بالا و پایین حرکت می کند.

   هنگام حرکت پیستون به طرف بالا دریچه A در اثر مکش و برگشت جریان از مجرای خروجی بسته شده و در اثر مکش دریچه B باز و مایع به درون محفظه پمپ مکیده می شود. هنگامی که پیستون به طرف پایین حرکت می نماید، دریچه B بسته شده و دریچه A باز می گردد و سیال محبوس در محفظه و تحت فشار پیستون به مجرای خروجی انتقال می یابد. تکرار این عمل سبب انتقال سیال از یک محل به محل دیگر می گردد.

 

  •  پمپ های پیستونی محوری با محور خمیده

   در این پمپ ها دوران محور، موجب رفت و برگشت پیستون ها می شود. میله های پیستون توسط Ball & socket joints به فلنج محور محرک متصل هستند و یک اتصال یونیورسال، بلوک سیلندر را به محور محرک مرتبط می نماید.

   با تغییر زاویه از صفر تا ۳۰ درجه، دبی خروجی پمپ تغییر می کند. در انواع جابه جایی ثابت، معمولاً در زوایای °۲۳ یا °۳۰ عمل می کند. زاویه انحراف پمپ پیستونی با محور خمیده و جابه جایی متغییر بوسیله مکانیزم دستی قابل تنظیم هستد.

 

  • پمپ پیستونی محوری با صفحه زاویه گیر (swash plate)

   در این نوع پمپ ها، محور بلوک سیلندر و محور محرک در امتداد خط مرکزی قرار دارند. به هنگام چرخش بلوک سیلندر، پیستون ها به دلیل پیروی از وضعیت صفحه زاویه گیر، حرکت رفت و برگشتی می نمایند. در نوع جابه جایی متغیر، وضعیت صفحه زاویه گیر بوسیله مکانیزم های دستی، سرور کنترل و سیستم جبران کننده فشار تنظیم می گردد. حداکثر زاویه مربوط به صفحه زاویه گیر ۱۷٫۵۰ درجه است.

 

 

 

  • میزان جابجایی در پمپ ها

   پمپ ها با جابه جایی مثبت از نظر میزان جابه جایی:

 ١- پمپ ها با جابه جایی ثابت

۲- پمپ های با جابه جایی متغییر در انتخاب پمپ های با جابه جایی ثابت، موارد ذیل باید در نظر گرفته شود:

 

١- قطر دهانه های پمپ

  قطر دهانه ورودی برای اتصال به خط مکش و دهانه خروجی برای اتصال به خط فشار، باید ارائه گردد و برای مثال اعداد Pipe Connection مشخص گردد. این مشخصه تحت عنوان ۳/ ۴ , ۱ / ۲ , ۲, ۱۱ / ۲ , ۱۱ / ۴ , ۱ اینچ می تواند باشد.

 

۲- فشار کاری در خروجی پمپ

   این مشخصه تحت عنوان Operating Pressure- Outlet و با واحد bar ارائه می شود و نشانگر ماکزیمم فشاری است که پمپ قادر به تأمین آن خواهد بود.

   البته لازم به یادآوری است که پمپ ها ایجاد جریان می کنند و قرار گرفتن یک مانع در برابر این جریان، باعث ایجاد فشار می گردد. فشار کاری معمول برای پمپ های دنده ای به صورت ۲۵۰ , ۲۲۵ , ۲۰۰ , ۱۷۵ , ۱۵۰ , ۱۰۰ , ۵۰ , ۱۰ بار است.

 

 ٣- فشار کاری در ورودی پمپ

   این مشخصه تحت عنوان Operating Pressure- Outlet و با واحد bar ارائه می شود و نشانگر محدوده قابل قبول برای اعمال فشار در ورودی پمپ است. ورودی پمپ را به خط مکش وصل می نمایند که توسط آن روغن از منبع به سمت پمپ مکیده می شود. در حقیقت، مکش فقط یک کلمه است که برای نشان دادن سمت روغن گیری پمپ بکار می رود. اصولاً مایعات قابل کشیده شدن نیستند بلکه فقط با نیروی فشار خارجی هل داده می شوند.

   قدرت کشش یک پمپ بستگی به میزان اختلاف فشار سمت مکش پمپ و فشار هوای روی سطح مایع دارد. بنابراین حتی اگر یک پمپ بتواند تولید خلأ مطلق کند، مقدار ارتفاع کشش مایع آن از حداکثر نیروی فشار جو تجاوز نمی کند و حد نهایی ارتفاع کشش را حداکثر فشار وارده بر سطح مایع از طرف هوای بیرون تعیین می کند و به قدرت پمپ بستگی ندارد، از این رو ارتفاع مکش پمپ ها محدود بوده و هرچه پمپ نزدیکتر به سطح مایع نصب شود، مایع راحت تر و آسان تر به سمت پمپ رانده می شود و احتمال ایجاد کاویتاسیون کمتر می شود.

 

 ۴- سرعت دَوَران پمپ

   میزان دبی حجمی روغن که توسط پمپ ایجاد می گردد، تابع سرعت دوران آن است. این سرعت برای پمپ های مختلف، عددی متغیر است.

 

 ۵- حجم جابه جایی روغن

   هر پمپ بسته به سرعت دوران خود به ازاء هر دور چرخش چرخ دنده ها، مقدار معینی از روغن را جابه جا می کند. واحدی که برای بیان حجم جابه جایی بکار می رود معمولا cm/ rev است. حجم جابه جایی، عددی است که تابع مشخصات ابعادی چرخ دنده ها مانند قطر دنده، مدل و سرعت دوران پمپ بوده . رنج معمول حجم جابه جایی بین ۳٫۵ و ۱۰۰ لیتر بر دور خواهد بود.

 

 ۶- درجه ویسکوزیته

   روغنی که پمپ می تواند به صورت مؤثر منتقل نماید باید دارای درجه چسپندگی به خصوصی باشد. رنج ویسکوزیته معمول برای پمپ های دنده ای ۳۰۰-۵ سانتی استوک است.

 

 

 

  • نحوه انتخاب پمپ های هیدرولیک

   اولین مرحله در انتخاب مدار تغذیه و تعیین پمپ مناسب برای یک کاربرد معین در سیستم های هیدرولیک، بررسی میزان فشار جریان در مدار است. ابتدا منحنی های جریان و فشار در یک سیکل زمانی باید بررسی شود. سپس همزمانی مصرف در المان های مختلف تعیین گردد. بدین نحو حداکثر جریان مورد نیاز مشخص می گردد. برای تعیین یک مدار تغذیه مناسب به موارد ذیل باید توجه نمود:

 ۱- در سایزینگ پمپ ها در عمل باید حدود (۱۰%) به دبی تعیین شده از طریق محاسبات تئوریک اضافه نمود.

 ۲- در انتخاب شیر اطمینان (فشار شکن)، فشار تنظیمی باید (۱۰%) بیشتر از فشار کاری سیستم باشد.

   هر دو مورد ۱ و ۲ باعث می شود توان بیشتری در سیستم هیدرولیک تزریق شود. با تعیین فشار کاری و دبی، مصرف روغن مورد نیاز برای الکتروموتور گرداننده پمپ در سیستم، با استفاده از فرمول  ۶۰۰/ [(P (KW) = [Q (lit/min) x p (bar محاسبه می شود.

 

 

 

مقالات مرتبط