پمپ های هیدرولیکی | hydraulic pump جزء ضروری و قلب تپنده برخی از ماشین آلات و تجهیزات اصلی یک صنعت هستند، که برای انجام کارهای وسیع و پیچیده مورد استفاده قرار میگیرند.
فهرست:
- پمپ هیدرولیکی چیست؟
- اصول کارکرد و عملکرد پمپ هیدرولیکی
- اجزای تشکیل دهنده این پمپ
- انواع پمپ هیدرولیکی کدام اند؟
- کاربرد این پمپ ها
پمپ هیدرولیکی | hydraulic pump چیست؟
اگر تا به حال با تجهیزات ساختمانی، تولیدی یا صنعتی کار کرده اید، احتمال اینکه از نوعی پمپ هیدرولیک استفاده کرده باشید بسیار زیاد است.
شاید این سوال اساسی به نظر برسد، اما متاسفانه بسیاری از کسانی که حتی در صنعت کار میکنند نمیدانند پمپ هیدرولیک چیست.
(در این مقاله به این سوال پاسخ ساده ای میدهیم و نحوه عملکرد پمپ های هیدرولیک را توضیح میدهیم، پس با پرگاران همراه باشید)
پمپ هیدرولیکی | hydraulic pump یک منبع مکانیکی قدرت است که توان مکانیکی را به انرژی هیدرولیک (انرژی هیدرواستاتیک یعنی جریان، فشار) تبدیل میکند. هنگامی که یک پمپ هیدرولیک کار میکند، دو عملکرد را انجام میدهد.
ابتدا، عمل مکانیکی آن خلاء را در ورودی پمپ ایجاد میکند که به فشار اتمسفر اجازه میدهد تا مایع را از مخزن وارد خط ورودی به پمپ کند. دوم، عمل مکانیکی پمپ این مایع را به خروجی پمپ میرساند و آن را به سیستم هیدرولیک میرساند.
پمپ، حرکت یا جریان مایع را ایجاد میکند اما فشار ایجاد نمیکند. در واقع 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 متصل نیست، صفر است.
علاوه بر این، برای پمپی که به یک سیستم تحویل داده میشود، فشار فقط تا سطح لازم برای غلبه بر مقاومت بار افزایش مییابد.
اصول و عملکرد پمپ های هیدرولیکی:
عملکرد پمپ هیدرولیکی | hydraulic pump بر اساس قانون پاسکال است که بیان میکند فشار اعمال شده به سیال در داخل یک سیستم محصور به طور یکسان در همه جای سیال در همه جهات منتقل میشود
. به بیان ساده، مقدار کمی نیرو باید بر مقدار قابل توجهی از بار در همان تغییر فشار غلبه کند.
این قانون را میتوان به صورت ریاضی بیان کرد:
∆P=ρg∆h
- P: فشار هیدرواستاتیک. اختلاف فشار بین دو نقطه
- ρ: چگالی سیال.
- g : شتاب ناشی از گرانش.
- h: ارتفاع سیال بالاتر از نقطه اندازه گیری.
پمپ های هیدرولیک به صورت دستی، الکتریکی و با هوا/گاز هدایت میشوند. موتورهای اولیه در عملیات ساختمانی سنگین نیز میتوانند آنها را به حرکت درآورند. پمپ های هیدرولیک دستی، اغلب دارای گزینه تک سرعته یا دو سرعته هستند. گزینه دو سرعته حجم بالایی از سیال را در فشار کم برای پیشبرد فرآیند قبل از انتقال به حجم کم اما فشار بالا ارائه میدهد، این باعث کاهش زمان چرخه برای اپراتور میشود.
نیروی محرکه در برابر بار روی سیستم فشار ایجاد میکند. فشار تا زمانی که برای غلبه بر بار کافی باشد به افزایش خود ادامه میدهد. برخلاف پمپ های معمولی، بدون بار، یک پمپ هیدرولیک فشار ایجاد نمیکند و عملکردی نخواهد داشت.
پمپ های هیدرولیک از یک سیال تراکم ناپذیر استفاده میکنند که معمولاً مشتقاتی از روغن نفتی و مواد افزودنی به عنوان سیال کار است.
روغن میتواند در برابر آتش مقاوم باشد یا در کارخانههایی که غذا تهیه میشود، برای ایمنی از روغن خوراکی یا آب به عنوان مایع کار استفاده میشود. آنها معمولاً باید خواص روانکاری برای اجزای پمپ داشته باشند،به این دلیل که مواد سایش را حمل کنند و صدها ساعت در دماهای بالا کار کنند.
پمپ های هیدرولیک، روغن یا هر سیال دیگری را از مخزن به سایر قسمت های سیستم حمل میکنند. کار پمپ هیدرولیک بر اساس اصل جابجایی است (هر جسمی که به طور کامل یا جزئی در یک سیال غوطه ور شود، با نیرویی برابر با وزن سیال جابجا شده توسط جسم شناور میشود).
هر دو ورودی و خروجی پمپ هیدرولیک دارای سوپاپ های مختلف هستند. شیر برگشتی که در ورودی قرار دارد، سیال را از مخزن به داخل پمپ فشار میدهد و شیری که در خروجی قرار دارد، سیال را به قسمتهای دیگر سیستم پمپ میکند.
خلاء، سیال را به ورودی پمپ فشار میدهد. موتور الکتریکی، موتور یا گاز به عنوان محرک اصلی برای چرخش شفت استفاده میشود. تیغه های پروانه روی شفت قرار دارند و سیال های اطراف با حرکت شفت میچرخند.
هنگامی که پیستون کشیده میشود در داخل سیلندر خلاء ایجاد میشود. خلاء، شیر چک خروجی را بسته و دریچه بازرسی ورودی را باز میکند. سپس سیال از مخزن وارد پمپ میشود و تا حدی سیلندر را پر میکند.
هنگامی که پیستون رانده میشود، مولکول های سیال نزدیک تر میشوند و شیر چک ورودی بسته میشود. با این کار دریچه چک خروجی باز میشود و سیال از آن عبور میکند.
قطعات و اجزای تشکیل دهنده:
- محفظه پمپ
- تیغه های پروانه
- شفت پمپ
- مجموعه بلبرینگ
- آب بندی ها
پمپ های هیدرولیک برای انرژی دادن به سیالات برای جریان از پتانسیل پایین به بالاتر استفاده میشود و دارای چندین جزء متحرک مکانیکی هستند که انرژی را از هر منبع دیگری دریافت میکند.
اکثر پمپ های هیدرولیک دارای قطعات چرخشی هستند که با استفاده از منبع الکتریکی کار میکنند.
اجزای اصلی مورد استفاده در پمپ های هیدرولیک به شرح زیر است:
محفظه پمپ:
این قسمت بیرونی پمپ هیدرولیک برای محافظت از اجزای داخلی است. پمپ های کوچکتر از آلومینیوم به عنوان مصالح ساختمانی استفاده میکنند و بقیه از چدن استفاده میکنند.
پره های پروانه:
تیغه های پروانه در داخل محفظه پمپ میچرخند. چرخش پرههای پروانه سیالهای اطراف را میچرخاند و در نتیجه سیال در پتانسیل بالاتری جریان مییابد. همچنین نقش مهمی در روانکاری و خنک کنندگی سیستم دارند.
شفت پمپ:
شفت پمپ برای نصب پروانه استفاده میشود. برای ساخت شفت از فولاد یا فولاد ضد زنگ استفاده میشود و اندازه آن به پروانه بستگی دارد.
مونتاژ بلبرینگ:
کمک به چرخش مداوم پروانه عملکرد یاتاقان های پمپ است. بیشتر پمپ های گریز از مرکز از بلبرینگ های استاندارد ضد اصطکاک نوع توپ استفاده میکنند.
آب بندی:
اکثر پمپ ها به دلیل آسیب دیدن مجموعه های بلبرینگ از کار میافتند. آب بندی ها با محافظت از مجموعه های بلبرینگ در برابر آلاینده ها و خنک کننده ها، خطر خرابی را تا حد زیادی از بین میبرند.
انواع پمپ هیدرولیکی | hydraulic pump:
این پمپ ها بسته به نیازهای مختلف عملکردی و سیستم هیدرولیک، مانند محیط کار، محدوده فشار مورد نیاز، نوع محرک و غیره تولید میشوند.
طیف وسیعی از اصول و نوع عملکرد با ویژگی های متنوع در پمپ های هیدرولیکی است.
در نتیجه، هر پمپی نمیتواند به طور کامل تمام مجموعه الزامات را تا حد مطلوب برآورده کند.
رایج ترین انواع پمپ های هیدرولیک شامل :
- دنده ای ( Gear Pumps )
- پیستونی ( Piston Pumps )
- پره ای ( Vane Pumps )
- کلاچ ( Clutch Pumps )
- کمپرسی ( Dump Pump )
پمپ هیدرولیکی دنده ای (Gear Pumps)
در صنعت رایج ترین پمپ های مورد استفاده و نسبتا ارزان قیمت ، پمپ دنده ای است.
این پمپ دارای قطعات متحرک کمتر، سرویس دهی آسان، تحمل آلودگی بیشتر نسبت به مدل های دیگر و نسبتاً ارزان است.
پمپ های دنده ای جابجایی ثابت هستند که جابجایی مثبت نیز نامیده میشوند. این یعنی که با هر چرخش شفت پمپ همان حجم جریان تولید میشود. پمپ های دنده ای بر حسب درجه بندی حداکثر فشار پمپ، جابجایی اینچ مکعبی و حداکثر محدودیت سرعت ورودی درجه بندی میشوند.
عموماً از پمپ های دنده ای در سیستم های هیدرولیک مرکز باز استفاده میشود . پمپ های چرخ دنده روغن را در نواحی بین دندانه های دو چرخ دنده پمپ و بدنه پمپ به دام میاندازند، آن را در اطراف حفره چرخ دنده حمل میکنند و سپس آن را از طریق درگاه خروجی به عنوان چرخ دنده ها به هم متصل میکنند.
در پشت صفحات رانش آلیاژ برنج یا صفحات سایش، مقدار کمی روغن تحت فشار صفحات را محکم به انتهای چرخ دنده فشار میدهد تا کارایی پمپ را بهبود بخشد.
پمپ های هیدرولیکی پیستونی
هنگامی که فشار عملیاتی بالا مورد نیاز است، اغلب از پمپ های پیستونی استفاده میشود.
پمپ های پیستونی به طور سنتی فشارهای بالاتری را نسبت به پمپ های دنده ای با جابجایی های مشابه تحمل میکنند. با این حال، هزینه اولیه بالاتر مرتبط با پمپ های پیستونی و همچنین مقاومت کمتر در برابر آلودگی و افزایش پیچیدگی وجود دارد.
این پیچیدگی به عهده طراح تجهیزات و تکنسین خدمات است تا از عملکرد صحیح پمپ پیستونی با قطعات متحرک اضافی، الزامات فیلتراسیون سختتر و تلرانسهای نزدیکتر اطمینان حاصل کنند. پمپهای پیستونی اغلب با جرثقیلهای کامیونی استفاده میشوند، اما در کاربردهای دیگری مانند کنترل برف و یخ نیز یافت میشوند، جایی که ممکن است تغییر جریان سیستم بدون تغییر سرعت موتور مطلوب باشد.
یک بلوک سیلندر حاوی پیستون هایی که به داخل و خارج حرکت میکنند در داخل یک پمپ پیستونی قرار میگیرد. این حرکت این پیستون ها است که روغن را از درگاه تامین میکشد و سپس آن را با فشار وارد خروجی میکند.
زاویه صفحه swash که انتهای دمپایی پیستون بر روی آن قرار میگیرد، طول حرکت پیستون را تعیین میکند. در حالی که صفحه swash ثابت میماند، بلوک سیلندر، که پیستون ها را در بر میگیرد، با شفت ورودی پمپ میچرخد. سپس جابجایی پمپ با حجم کل سیلندرهای پمپ تعیین میشود.
جا به جایی ثابت
با یک پمپ پیستونی جابجایی ثابت، صفحه swash غیر قابل تنظیم است. جریان خروجی متناسب با سرعت شفت ورودی آن مانند پمپ دنده ای است و مانند پمپ دنده ای، پمپ پیستونی جابجایی ثابت در سیستم های هیدرولیک مرکز باز استفاده میشود .
جابجایی متغیر
همانطور که قبلا ذکر شد، پمپ های پیستونی در برنامه هایی مانند کنترل برف و یخ نیز مورد استفاده قرار میگیرند، جایی که ممکن است مطلوب باشد که جریان سیستم بدون تغییر سرعت موتور تغییر کند.
این جایی است که پمپ پیستونی با جابجایی متغیر وارد عمل میشود - زمانی که الزامات جریان هیدرولیک بر اساس شرایط عملیاتی متفاوت است. بر خلاف طرح جابجایی ثابت، صفحه swash ثابت نیست و زاویه آن را میتوان با سیگنال فشار از شیر جهت از طریق یک جبران کننده تنظیم کرد.
در صورت نیاز به جریان بیشتر، زاویه صفحه swash تغییر میکند و با ایجاد یک حرکت پیستون طولانی تر، جابجایی پمپ را افزایش میدهد. برخلاف پمپ پیستونی با جابجایی ثابت، جابجایی متغیر در یک سیستم مرکز بسته استفاده میشود.
یک سیستم مرکز بسته، زاویه صفحه swash در پمپ جابجایی متغیر با کاهش نیاز جریان کاهش مییابد به طوری که جریان اضافی یا از دست دادن اسب بخار هیدرولیک وجود ندارد.
پمپهای پیستونی با جابجایی متغیر میتوانند جریان را جبران کنند، فشار را جبران کنند یا هر دو جریان و فشار را جبران کنند.
جریان جبران شده - با تغییر نیازهای جریان، زاویه صفحه swash برای حفظ حاشیه فشار ثابت تنظیم میشود.
جبران فشار - صرف نظر از تغییرات فشار سیستم، یک جریان مشخص از طریق تنظیم زاویه صفحه swash حفظ میشود.
ترکیبی جبرانشده جریان و فشار – این سیستمها با ترکیب جبرانکننده جریان و فشار اغلب یک سیستم حسگر بار نامیده میشوند که برای وسایل نقلیه کنترل برف و یخ رایج است.
کاربرد این نوع پمپ ها معمولا در دستگاه های آب شیرین کن و کارواش ها است.
و هم چنین در صنعت نفت و پتروشیمی و فولاد و خودرو سازی نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
این پمپها دارای انواع مختلفی است که متناسب با فشار و نوع کارکرد در بازار به فروش میرسند.
پمپ های پیستونی دارای انواع مختلفی هستند که در این میان پمپهای فشار قوی طرفدار زیادی دارند. به دو دسته اصلی تقسیم میشوند. یعنی پمپ های پیسنونی محوری و پمپ پیستونی شعاعی.
پمپ های پره ای
پمپ پره ای معمولاً در سیستم های هیدرولیک متحرک یافت نمیشود زیرا پمپ های دنده ای به طور گسترده در دسترس هستند.
داخل یک پمپ پره ای، با چرخش شفت ورودی، روغن بین پره های پمپ جمع میشود و سپس به سمت خروجی پمپ منتقل میشود. این شبیه به نحوه عملکرد پمپ های دنده ای است، اما یک مجموعه پره – در مقابل یک جفت چرخ دنده – روی یک کارتریج چرخان در محفظه پمپ وجود دارد.
همانطور که مساحت بین پره ها در سمت خروجی کاهش مییابد و در سمت ورودی پمپ افزایش مییابد، روغن از طریق درگاه تغذیه به داخل کشیده میشود و با چرخش کارتریج پره به دلیل تغییر منطقه، از طریق خروجی خارج میشود.
غیربالانس
حجم جابجایی این پمپها قابل تنظیم بوده و بنابراین شدت جریان آنها ثابت نیست. این کار با جابجا نبودن مرکز روتور و در واقع تعیین میزان عدم هممحوری روتور و بدنه انجام میشود.
چون در این پمپها، محفظههای تحت فشار در یک طرف شفت قرار دارند، دریچه خروجی همواره تحت فشار است و دریچه ورودی مکش میکند بنابراین در پمپ عدم تعادل ایجاد میشود و ارتعاش میکند.
این ارتعاش ناخواسته به یاتاقان شفت نیرویی دائمی در یک جهت وارد میکند که در سرعتهای بالا سایش زیادی ایجاد میکند. به همین دلیل این پمپها تنها در فشارهای پایین مناسب هستند. این پمپها معمولاً در فشارهای ۳۵ تا ۱۴۰ بار کار میکنند.
بالانس
بدنه این پمپها بیضوی است و به جای یک دهانه ورودی و یک دهانه خروجی، ۲ ورودی و ۲ خروجی دارد (گاه دریچههای ورودی در هم ادغام میشوند). بدین ترتیب نیروی واردشده به شفت متعادل میشود و دیگر ارتعاش قابل توجهی وجود ندارد؛ پمپهای بالانس نسبت به پمپهای غیربالانس فشار بالاتری را میتوانند تحمل نمایند که تا ۲۸۰ بار نیز میرسد.
پمپ های کلاچ
پمپ کلاچ یک پمپ دنده ای با جابجایی کوچک است که به یک کلاچ الکترومغناطیسی مبتنی بر تسمه، بسیار شبیه به آنچه در کمپرسور تهویه مطبوع خودرو یافت میشود، مجهز است.
هنگامی که اپراتور یک سوئیچ را در داخل کابین کامیون روشن میکند، درگیر میشود. پمپ های کلاچ اغلب در مواردی استفاده میشوند که دیافراگم برش قدرت انتقال داده نشود یا به راحتی در دسترس نباشد.
به عنوان یک قاعده کلی پمپ های کلاچ را نمیتوان در جایی که جریان خروجی پمپ بیش از 15 GPM است استفاده کرد زیرا تسمه محرک موتور تحت بارهای بالاتر در معرض لغزش است.
پمپ های کمپرسی
از بین انواع مختلف پمپ های هیدرولیک، پمپ دامپ یا کمپرسی بیشتر قابل تشخیص است. این نوع پمپ معمولاً در کاربردهای تخلیه از تریلرهای کمپرسی تا کامیون های کمپرسی محور پشت سر هم استفاده میشود. پمپ کمپرسی به طور خاص برای یک کاربرد - کامیون کمپرسی - طراحی میشود و برای سایر کاربردهای رایج تریلر مانند تریلرهای کف برقی و اجکتور مناسب نیست.
چیزی که این پمپ را از پمپ دنده ای سنتی متمایز میکند، مجموعه کاهش فشار داخلی آن و یک شیر کنترل سه جهته است. پمپ تخلیه به دلیل مسیرهای باریک داخلی و احتمال تولید گرمای بیش از حد برای کاربردهای مداوم نامناسب است.
پمپ های کمپرسی اغلب مستقیماً روی منبع تغذیه نصب میشوند. به هر حال، بسیار مهم است که پمپ های جفت مستقیم به طور محکم با یک براکت عرضه شده توسط نصاب به جعبه انتقال با وزن پمپ 70 پوند پشتیبانی شوند.
با پمپ تخلیه، نصب دو یا سه خط باید انتخاب شود (دو خط و سه خط به تعداد شیلنگ های مورد استفاده برای لوله کشی پمپ اشاره دارد). با این حال، پمپ تخلیه به راحتی میتواند از یک نصب دو به سه خط تبدیل شود. این کار با قرار دادن یک غلاف ارزان قیمت در درگاه ورودی پمپ و باز کردن درگاه برگشت انجام میشود.
اگر به مدت طولانی در حالت خنثی کار نکنند، بسیاری از بدنههای تخلیه میتوانند با نصب دو خطی به اندازه کافی کار کنند. اما هنگامی که برای مدت طولانی در حالت خنثی کار میکند، شایع ترین خرابی پمپ تخلیه به دلیل دمای بالا رخ میدهد. برای جلوگیری از این شکست، نصب سه خطی را میتوان انتخاب کرد - که مزایای بیشتری را نیز ارائه میدهد.
کاربرد پمپ های هیدرولیکی
پمپ های هیدرولیک هنوز به طور گسترده در محیط های صنعتی استفاده میشود. ماشین های قالب گیری تزریقی، پرس (برشی، مهر زنی یا خمش، و غیره)، جابجایی مواد، بالابر، نوار نقاله، میکسر، لیفتراک، جک پالت، ریخته گری، کارخانه فولاد، شکافنده و غیره. هر چه کاربرد شدیدتر باشد، احتمال آن بیشتر میشود توسط پمپ هیدرولیک تغذیه میشود.
علاوه بر این، پمپ های هیدرولیک در هر ماشین هیدرولیک متحرک یا صنعتی قابل تصوری استفاده میشود. آنها در بیل مکانیکی، جرثقیل، لودر، تراکتور، کامیون های خلاء، تجهیزات جنگلداری، گریدر، کامیون کمپرسی، ماشین آلات معدن و غیره استفاده میشوند.
برنامه های کاربردی موبایل از پمپ های هیدرولیک بیشتر از ماشین های صنعتی استفاده میکنند زیرا محرک های الکتریکی معمولاً برای ماشین آلات متحرک استفاده نمیشوند.
این پمپ ها به دلیل انتقال توان و قدرت بالا در بیشتر دستگاه های صنعتی و ماشین های راهسازی و ساختمانی مانند جرثقیل ها به وفور نیز مورد استفاده قرار میگیرند.
امیدوارم که از خواندن مقاله پمپ هیدرولیکی | hydraulic pump لذت برده باشید.
در صورت هر گونه سوال و یا پیشنهاد با مجموعه پرگاران تماس حاصل نمایید.
