پمپهای هیدرولیک (hydraulic pump)
دستگاهی است که برای اعمال نیرو به روغن به کار میرود.
از جمله پمپ های هیدرولیکی متداول میتوان به پمپ های دندهای و پمپهای پره ای اشاره کرد.
عملکرد پمپ های دوار پره ای (rotary pumps)
پمپ های دوار دارای دو عضو داخلی و خارجی دایره ای هستند که هم مرکز نیستند. در نقطه ای فاصله ای بین انها وجود ندارد و در نقطه ی دیگر فاصله ی بین آنها ماکزیمم میشود .
تمام پمپ ها از یک قاعده ی کلی پیروی میکنند. بدین ترتیب که بر اثر گردش پمپ محفظه ی ورودی انبساط مییابد و کمبود فشار باعث میگردد که روغن وارد پمپ گردد. روغن با گذراندن یک دور منقبض شده و از پمپ خارج میشود. البته در پمپ های پره ای که عضو خارجی آن بیضی و پمپ دارای دو ورودی و دو خروجی است، عمل پمپ کردن در یک نیم دور انجام میشود.
عملکرد پمپ های دوار دنده داخلی (internal gear pump)
پمپ های دنده داخلی دارای دو عضو داخلی و خارجی دایره ای هستند که هم مرکز نیستند.در نقطه ای فاصله ای بین انها وجود ندارد و در نقطه ی دیگر فاصله ی بین انها ماکزیمم میشود ومقسم هلالی شکل فاصله ی بین انها را پر میکند. بر اثر گردش پمپ محفظه ی ورودی انبساط مییابد و کمبود فشار باعث میگرددکه روغن وارد پمپ گردد.روغن با گذراندن یک دور منقبض شده و از پمپ خارج میشود.
پمپ پره ای دوو
در این نوع پمپ روتور داخلی مستقیما به فلایویل متصل است. پره ها به وسیله واشر و نیروی گریز از مرکز پمپ روغن را انجام می دهند
در این نوع پمپ روتور خارجی حالتی دارد که کار سوپاپ کنترل فشار را انجام می دهد
در فشار زیاد نیروی روغن بر نیروی فنر غلبه کرده و فشار از یک حد معین بالاتر نمی رود.
شکل، پمپی شبیه پمپ دوو را نشان میدهد.
نحوه انتخاب پمپهای هیدرولیک
اولین مرحله در انتخاب مدار تغذیه و تعیین پمپ مناسب برای یک کاربرد معین در سیستمهای هیدرولیک، بررسی میزان فشار و جریان مورد نیاز در مدار است. ابتدا منحنی های جریان و فشار در یک سیکل زمانی باید بررسی شود. سپس همزمانی مصرف درالمانهای مختلف تعیین گردد. بدین نحو حداکثر جریان مورد نیاز مشخص میگردد.
برای تعیین یک مدار تغذیه مناسب به موارد ذیل باید توجه نمود:
1)در سایزینگ پمپ ها در عمل حدود ده درصد به دبی تعیین شده از طریق محاسبات تئوریک اضافه مینمایند.
2)در انتخاب شیر اطمینان(فشار شکن)، فشار تنظیمی باید ده درصد بیشتر از فشار کاری سیستم باشد.
هر دو مورد(1)و(2)باعث میشود توان بیشتری در سیستم هیدرولیک تزریق شود.
با تعیین فشار کاری و دبی مصرفی روغن، توان مورد نیاز برای الکتروموتور گرداننده پمپ در سیستم با استفاده از فرمول زیر محاسبه میشود :
P(KW)= [Q(lit/min)X p(bar)]/600
در این رابطه P توان ، Q دبی و p فشار میباشد. رابطه فوق بدون در نظر گرفتن راندمانهای مکانیکی و حجمی ارائه شده است.
برای مثال توان الکترو موتور در سیستم هیدرولیکی با فشار کاری 120bar و دبی 30lit/min به صورت زیر محاسبه میشود:
P= 30X120/600 =6 kW
رنج توانهای استاندارد الکتروموتورها
kW 22 18.5 15 11 7.5 5.5 4 3 2.2 1.5
با توجه به رنج استاندارد توان الکترو موتورها ، مقدار 7.5kW مناسب میباشد.
مدار unloading پمپ
مدار پمپ unloading
پمپ های هیدرولیکی
توجه به نفوذ روز افزون سیستم های هیدرولیکی در صنایع مختلف وجود پمپ هایی با توان و فشار های مختلف بیش از پیش مورد نیاز است . پمپ به عنوان قلب سیستم هیدرولیک انرژی مکانیکی را که توسط موتورهای الکتریکی، احتراق داخلی و … تامین می گردد به انرژی هیدرولیکی تبدیل می کند. در واقع پمپ در یک سیکل هیدرولیکی یا نیوماتیکی انرژی سیال را افزایش می دهد تا در مکان مورد نیاز این انرژی افزوده به کار مطلوب تبدیل گردد.
فشار اتمسفر در اثر خلا نسبی بوجود آمده به خاطر عملکرد اجزای مکانیکی پمپ ، سیال را مجبور به حرکت به سمت مجرای ورودی آن نموده تا توسط پمپ به سایر قسمت های مدار هیدرولیک رانده شود.
پمپ ها در صنعت هیدرولیک به دو دسته کلی تقسیم می شوند :
۱- پمپ ها با جا به جایی غیر مثبت (پمپ های دینامیکی)
۲- پمپ های با جابه جایی مثبت
●پمپ های دنده ای Gear Pump
این پمپ ها به دلیل طراحی آسان ، هزینه ساخت پایین و جثه کوچک و جمع و جور در صنعت کاربرد زیادی پیدا کرده اند . ولی از معایب این پمپ ها می توان به کاهش بازده آنها در اثر فرسایش قطعات به دلیل اصطکاک و خوردگی و در نتیجه نشت روغن در قسمت های داخلی آن اشاره کرد. این افت فشار بیشتر در نواحی بین دنده ها و پوسته و بین دنده ها قابل مشاهده است.
●دنده خارجی External Gear Pumps
در این پمپ ها یکی از چرخ دنده ها به محرک متصل بوده و چرخ دنده دیگر هرزگرد می باشد. با چرخش محور محرک و دور شدن دنده های چرخ دنده ها از هم با ایجاد خلاء نسبی روغن به فضای بین چرخ دنده ها و پوسته کشیده شده و به سمت خروجی رانده می شود.
لقی بین پوسته و دنده ها در اینگونه پمپ ها حدود(۰.۰۲۵ mm)می باشد.
افت داخلی جریان به خاطر نشست روغن در فضای موجود بین پوسته و چرخ دنده است که لغزش پمپ(Volumetric efficiency )نام دارد.
دنده داخلی Internal Gear Pumps
این پمپ ها بیشتر به منظور روغنکاری و تغذیه در فشار های کمتر از ۱۰۰۰ psi استفاده می شود ولی در انواع چند مرحله ای دسترسی به محدوده ی فشاری در حدود ۴۰۰۰ psi نیز امکان پذیر است. کاهش بازدهی در اثر سایش در پمپ های دنده ای داخلی بیشتر از پمپ های دنده ای خارجی است.
● پمپ های گوشواره ای Lobe Pumps
این پمپ ها از خانواده پمپ های دنده ای هستند که آرامتر و بی صداتر از دیگر پمپ های این خانواده عمل می نماید زیرا هر دو دنده آن دارای محرک خارجی بوده و دنده ها با یکدیگر درگیر نمی شوند. اما به خاطر داشتن دندانه های کمتر خروجی ضربان بیشتری دارد ولی جابه جایی حجمی بیشتری نسبت به سایر پمپ های دندهای خواهد داشت.
● پمپ های پیچی Screw Pumps
پمپ پیچی یک پمپ دنده ای با جابه جایی مثبت و جریان محوری بوده که در اثر درگیری سه پیچ دقیق (سنگ خورده) درون محفظه آب بندی شده جریانی کاملا آرام ، بدون ضربان و با بازده بالا تولید می کند. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهای دوار عمل نموده و باعث رانده شدن سیال در جهت مناسب می شوند. حرکت آرام بدون صدا و ارتعاش، قابلیت کا با انواع سیال، حداقل نیاز به روغنکاری، قابلیت پمپاژ امولسیون آب، روغن و عدم ایجاد اغتشاش زیاد در خروجی از مزایای جالب این پمپ می باشد.
●پمپ های ژیروتور Gerotor Pumps
عملکرد این پمپها شبیه پمپ های چرخ دنده داخلی است. در این پمپ ها عضو ژیروتور توسط محرک خارجی به حرکت در می آید و موجب چرخیدن روتور چرخ دندهای درگیر با خود می شود.
در نتیجه این مکانیزم درگیری، آب بندی بین نواحی پمپاژ تامین می گردد. عضو ژیروتور دارای یک چرخ دندانه کمتر از روتور چرخ دنده داخلی می باشد.
حجم دندانه کاسته شده ضرب در تعداد چرخ دندانه چرخ دنده محرک، حجم سیال پمپ شده به ازای هر دور چرخش محور را مشخص می نماید.
پمپ های پره ای
به طور کلی پمپ های پره ای به عنوان پمپ های فشار متوسط در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. سرعت آنها معمولا از ۱۲۰۰ rpm تا ۱۷۵۰ rpm بوده و در مواقع خاص تا ۲۴۰۰ rpm نیز میرسد. بازده حجمی این پمپ ها ۸۵% تا ۹۰% است اما بازده کلی آنها به دلیل نشت های موجود در اطراف روتور پایین است(حدود ۷۵% تا ۸۰%). عمدتا این پمپها 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 پلانچر(Plunger pumps)
پمپ های پلانچر یا پمپ های پیستونی رفت و برگشتی با ظرفیت بالا در هیدرولیک صنعتی کاربرد دارند. ظرفیت برخی از این پمپ ها به حدود چند صد گالن بر دقیقه می رسد.
پیستون ها در فضای بالای یک محور بادامکی (شامل تعدادی رولر برینگ خارج از مرکز)در آرایش خطی قرار گرفته اند. ورود و خروج سیال به سیلندر ها از طریق سوپاپها(شیر های یک ترفه) انجام می گیرد.
راندمان پمپ ها (Pump performance)
بازده یک پمپ بطور کلی به میزان تلرانسها و دقت بکار رفته در ساخت، وضعیت مکانیکی اجزاء و بالانس فشار بستگی دارد. در مورد پمپ ها سه نوع بازده محاسبه می شود:
۱- بازده حجمی که مشخص کننده میزان نشتی در پمپ است و از رابطه زیر بدست می آید
(دبی تئوری که پمپ باید تولید کند /میزان دبی حقیقی پمپ)=بازده حجمی
۲- بازده مکانیکی که مشخص کننده میزان اتلاف انرژی در اثر عواملی مانند اصطکاک در یاتاقان ها و اجزای درگیر و همچنین اغتشاش در سیال می باشد.
= بازده مکانیکی
(قدرت حقیقی داده شده به پمپ /قدرت تئوری مورد نیاز جهت کار پمپ)
۳- بازده کلی که مشخص کننده کل اتلاف انرژی در یک پمپ بوده و برابر حاصضرب بازده مکانیکی در بازده حجمی می باشد.