0 تا 100 انواع پمپ های هیدرولیک (دنده‌ایی و پیستونی)
پمپ هیدرولیک چیست ؟
پمپ به عنوان قلب سیستم هیدرولیک، انرژی مکانیکی را که به وسیله موتورهای الکتریکی، احتراقی و سایر منابع قدرت تامین می گردد به انرژی هیدرولیکی تبدیل می کند.
فشار اتمسفر در اثر خلاء نسبی بوجود آمده در نتیجه عملکرد اجزاء مکانیکی پمپ ، سیال را مجبور به حرکت به طرف مجرای ورودی پمپ نموده تا سپس به وسیله پمپ به سایر قسمت های مدار هیدرولیک رانده شود. عملگرهای سیستم (سیلندر یا موتور هیدرولیکی) قدرت هیدرولیکی ایجاد شده توسط پمپ را به توان مکانیکی مورد نیاز خروجی تبدیل می نمایند.
انتخاب پمپ مناسب هیدرولیک
هرگز نباید پمپ ها را به صورت سلیقه ایی و بدور از مسائل علمی انتخاب کرد . قبل از انتخاب پمپ هیدرولیک تعدادی از فاکتورهای مهم باید مشخص شود که عبارت اند از :
۱) حداکثر فشاری که در سیستم لازم است تا نیروی خروجی کافی برای عملگرها تولید کند.
۲) حداکثر جریان لازم یا جریان متوسط لازم ، وقتی که سیستم از یک آکومولاتور استفاده می کند.
۳) کارایی پمپ ، قابلیت اطمینان کاری ، سهولت نگهداری ، هزینه اولیه خریداری و سر و صدای پمپ باید در انتخاب پمپ هیدرولیک مناسب در نظر گرفته شود.
۴)کنترل جریان پمپ در طول مراحل بیکاری یا زمان های آزاد پمپ چه مقدار است باید در نظر گرفته شود.
۵) نوع سیستم هیدرولیک و چند فاکتور دیگر مانند سازگاری پمپ با روغن های معین ، محیط کار پمپ هیدرولیک و قیمت پمپ هیدرولیک باید در نظر گرفته شود.
انواع پمپ های هیدرولیک از نظر جایجایی سیال
در صنعت هیدرولیک پمپ های هیدرولیک از نظر مکانیزم جایجایی سیال به دو دسته کلی زیر تقسیم می شوند:
۱)پمپ ها با جابجایی غیر مثبت (پمپ های هیدرو دینامیکی)
۲) پمپ های با جابجایی مثبت
۱) پمپ های با جابجایی غیر مثبت
پمپ های با جابجایی غیر مثبت یا به انگلیسی non-positive-displacement pump پمپ هایی هستند که دبی خروجی آن ثابت نمی باشد و بستگی به فشار سیال دارد.
پمپ های گریز از مرکز در انواع جریان شعاعی ، جریان محوری و جریان مختلط از نمونه های کاربردی پمپ های با جابجایی غیر مثبت می باشند. با توجه به اینکه پمپ های با جابجائی غیر مثبت توانایی مقاومت در برابر فشار بالا را ندارند، به ندرت برای استفاده در پمپ هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند و معمولاً به منظور انتقال اولیه سیال از نقطه ای به نقطه ای دیگر بکار گرفته می شوند.
بطور کلی پمپ های با جابجائی غیر مثبت برای سیستم های فشار پایین و جریان بالا که حداکثر ظرفیت فشاری آنها به ۲۵۰ تا psi ۳۰۰ محدود می گردد، مناسب می باشند. در پمپ های با جابجایی غیر مثبت به دلیل وجود لقی زیاد بین پره های دوار و پوسته ثابت، میزان جریان خروجی پمپ علاوه بر سرعت دورانی محور به مقدار مقاومت خارجی سیستم نیز وابسته است و سیال متمایل به حرکت در جهتی است که با مقاومت کمتری مواجه گردد.
پمپ های با جابجائی غیر مثبت میزان جریان خروجی با افزایش مقاومت بار کاهش یافته و هنگام مسدود بودن خروجی، فشار حداکثر می گردد. در این حالت جریان خروجی به صفر خواهد رسید. به همین دلیل به منظور پمپ نمودن آب شهری و صنعتی از پمپ های گریز از مرکز استفاده می گردد. زیرا در مواقع حداکثر مصرف، فشار به حداقل رسیده و در زمان های حداقل مصرف، حداکثر فشار قابل دسترس می باشد. هزینه پایین تولید و نگهداری، سادگی عملکرد، قابلیت اعتماد بالا و سر و صدای کم را می توان از مزایای پمپ های با جابجائی غیر مثبت به حساب آورد.
۲) پمپ های با جابجایی مثبت
پمپ های با جابجایی مثبت یا به انگلیسی positive displacement pump که گاهاً ممکن است به اختصار به عنوان پمپ PDP شناخته شوند پمپ هایی هستند که دبی خروجی آنها ثابت است.
پمپ های با جابجایی مثبت که در صنعت هیدرولیک کاربرد وسیعی دارند، بازای هر دور چرخش محور پمپ، مقدار مشخصی از سیال را به سیستم هیدرولیک ارسال نموده و توانایی غلبه بر فشار حاصل از بارهای مکانیکی سیستم و همچنین مقاومت ایجاد شده در مقابل جریان سیال در نتیجه وجود اصطکاک را دارا می باشند.
مزایای پمپ های با جابجایی مثبت نسبت به نوع با جابجایی غیر مثبت به شرح زیر می باشد.
۱- توانایی کار در فشارهای بالا (تا psi ۱۰۰۰۰ و بالاتر)
۲- ابعاد کوچک و فشرده
۳- بازده حجمی بالا
۴- تغییرات جزئی بازده در محدوده فشار طراحی شده
۵- انعطاف پذیری بالا و توانایی انجام کار در محدوده وسیعی از فشارها و سرعت های مورد نیاز
مزایای فوق سبب شده است عمدتاً انواع پمپ های هیدرولیک از نوع پمپ های با جابجایی مثبت باشند. انواع پمپ های هیدرولیک به سه نوع اصلی زیر به لحاظ نوع عملکرد تقسیم می شوند :
الف) پمپ های دورانی مانند پمپ های چرخدنده ایی
ب) پمپ های پره ای یا تیغه ایی
ج) پمپ های رفت و برگشتی مانند پمپ های پیستونی
هریک از پمپ های با جابجایی مثبت هیدرولیک در محدوده وسیعی از طراحی های مختلف عرضه می شوند. به عنوان مثال پمپ های پره ای و پیستونی می توانند به صورت جابجایی ثابت یا متغیر باشند. در یک پمپ با جابجایی ثابت، میزان سیال پمپ شده بازای یک دور چرخش محور ثابت است در صورتی که در پمپ های با جابجایی متغیر، مقدار فوق به وسیله تغییر در ارتباط بین اجزای پمپ قابل کم یا زیاد شدن می باشد.
در هر حال باید به این نکته توجه نمود که پمپ، ایجاد فشار نمی کند بلکه تولید جریان می نماید. در واقع در یک سیستم هیدرولیک ، فشار بیانگر میزان مقاومت بوجود آمده در مقابل خروجی پمپ است. برای مثال اگر خروجی یک پمپ با جابجایی مثبت به اتمسفر باز باشد، علی رغم برقراری جریان سیال، بدلیل فقدان مقاومت در مقابل جریان، در خروجی فشاری بالاتر از فشار اتمسفر وجود نخواهد داشت.
متقابلاً در صورت مسدود شدن کامل خروج بی نهایتی به صورت تئوریک در مقابل جریان ایجاد می گردد، زیرا فضایی برای حرکت سیال وجود ، که منظور حفاظت از اجزاء سیستم هیدرولیک، استفاده از شیر اطمینان ضروری است. شیر اطمینان فشار سیستم به مقدار تنظیمی، مسیر عبور جریان به مخزن را باز نموده و حداکثر سطح فشار در مدار را محدود می نماید.
بطور خلاصه می توان دریافت که جریان خروجی پمپ جابجایی مثبت (صرف نظر از نشت دار جزئی داخلی پمپ) ثابت بوده و به فشار سیستم وابسته نمی باشد. بنابراین، در صورتی که مکانی برای حرکت سیال وجود نداشته باشد (مانند هنگام مسدود بودن شیر با رسیدن عملگر به انتهای کورس) و یا در صورت افزایش بیش از حد بار مقاوم، استفاده از شیر کنترل فشار (شیر اطمینان) جهت حفاظت پمپ های جابجایی مثبت هیدرولیک در مقابل فشار اضافی ضرورت می یابد. پمپ های جابجایی مثبت با توجه به نوع حرکت اجزاء داخلی آنها (چرخشی) یا رفت و برگشتی تقسیم بندی شده و در محدوده وسیعی از طراحی های مختلف عرضه می شوند.
بعضی از پمپ های جابجایی متغیر مجهز به سیستم جبران کننده فشار می باشند. طراحی این نوع پمپ ها گونه ای است که با افزایش فشار سیستم، دبی خروجی کاهش یافته تا نهایتاً در سطح فشار تعیین شده، جریان سیال به صفر برسد . پمپ پره ای نامتعادل ( مجهز به سیستم جبران کننده فشار ) مثالی از این نوع می باشد در مدارهایی که از پمپ های با جابجایی متغیر مجهز به سیستم جبران کننده فشار استفاده می گردد معمولا به شیر اطمینان نیازی نیست.
۱) پمپ های چرخدنده ای
پمپ های چرخدنده ای به دلیل برخورداری از طراحی ساده، ابعاد کوچک و فشرده و قیمت ارزان در سیستم های هیدرولیک دارای مصرف عام بوده و بیشترین کاربرد آنها در ماشین های ابزار و تجهیزات متحرک می باشد .
یک ایرادی که در پمپ های چرخدنده ای وجود دارد این است که، اگر اجزا پمپ دچار سایدگی بشوند بازدهی به شدت کاهش پیدا می کند و هزینه‌ی تعمیر پمپ هیدرولیک چرخدنده ایی نسبتاً بالا است. بازده حجمی پمپ های چرخدنده ای به طور قابل توجهی متاثر از نشتی است که در اثر سایش در نواحی زیر به وجود می آید:
۱- نشتی بین دندانه و پوسته
۲- نشتی بین دندانه ها
۳- نشتی از طرفین
انواع پمپ های چرخدنده ای
۱) پمپ های چرخدنده خارجی
۲) پمپ های چرخدنده داخلی
