Tel: 021 3390 3552 , 021 3390 1804
آخرین مقاله ها در سایت

پمپهای هیدرولیک

پمپهای هیدرولیک

3-1 اهداف

بعد از مطالعه این فصل شخص قادر خواهد بود

  • پمپهای جابجایی مثبت و غیر مثبت را از هم تشخیص دهد.
  • با اصول کارپمپهای دنده ای، پره ای و پیستونی آشنا شود.
  • تفاوت بین پمپهای جابجایی ثابت و متغیر، پمپهای دنده ای خارجی و داخلی و همچنین پمپهای پیستونی محوری و شعاعی را تشخیص دهد.
  • عملکرد و طرز کار پمپهای تنظیم کننده فشار را تشریح کند.
  • با انواع پمپهای مختلف مورد استفاده در سیستم هیدرولیک آشنا می شود.
  • برای کاربرد های مختلف هیدرولیکی نوع پمپ و اندازه آن را انتخاب نماید.
  • تعمیرات و مراقبتهای اولیه بر روی پمپ را انجام دهد.

3-2 اصل عملکرد

هدف از کاربرد پمپ در یک سیستم هیدرولیک ایجاد جریان است. پمپ در واقع قلب یک سیستم هیدرولیکی است که انرژی مکانیکی را به انرژی هیدرولیکی تبدیل می کند، این انرژی مکانیکی مورد نیاز از یک موتور الکتریکی یا موتور احتراق داخلی گرفته می شود. همانگونه که توان دورانی مکانیکی حاصل گشتاور و سرعت می باشد، توان هیدرولیکی نیز حاصل فشار،زمان و جریان است. پمپ می تواند بگونه ای طراحی شود که هم جریان و هم فشار ان هر دو ثابت باشند در حالی که مقدار پارامترهای دیگر می تواند بر حسب بار گذاری تغییر کند. به عبارت دیگر، با ثابت نگهداشتن جریان پمپ، فشار می تواند با توجه به افزایش بار بیشتر شود به طور عکس هنگامی که پمپ فشارثابتی دارد. جریان با افزایش بار گذاری پایین می آید. بطور کلی عملکرد پمپها شبیه به هم می باشد هنگام عملکرد مکانیکی پمپ، یک خلاء جزئی در قسمت ورودی آن ایجادمی شود این خلاء باعث می شود که فشار اتمسفر وارد بر سیال، سیال را از دهانه ورودی وارد پمپ کند. سپس پمپ سیال را به طرف سیستم هیدرولیکی می راند.

پمپ شامل دو سوپاپ یکطرفه است. سوپاپ یکطرفه یک به ورودی متصل است و فقط اجازه می دهد تا سیال وارد پمپ شود. سوپاپ یکطرفه دو به قسمت خروجی متصل است و فقط اجازه خروج سیال را می دهد. هنگامی که پیستون به سمت چپ کشیده می شود،یک خلاء جزئی در محفظه 3 از پمپ ایجاد شده و سوپاپ یکطرفه 2را در محل خودش بسته نگه می دارد و فشار اتمسفر، سیال را از طریق سوپاپ سیال یکطرفه 1 را می بند د و سوپاپ یکطرفه 2 را باز می کند در این هنگام تحت فشار تحت تاثیر نیروی پیستون به بیرون از سیلندر رانده می شود. حجمی از سیال که توسط پیستون در مرحله تخلیه از سیلندر خارج می شود حجم جابجایی پمپ گفته می شود.

3-3 تقسیم بندی پمپها

بطور کلی پمپها را می توان به دو دسته تقسیم بندی نمود

1.پمپهای جابجایی غیر مثبت(جریان پیوسته)

  1. پمپهای جابچایی مثبت (جریان گسسته)

3-3-1 پمپهای جابجایی غیر مثبت

اینگونه پمپ ها، به پمپ های هیدرو دینامیکی معروف هستند. در اینگونه پمپ ها فشار تولیدی متناسب با سرعت دوران رو تور (پروانه ) می باشد. به عبارت دیگر سیال با استفاده از نیروی اینرسی ناشی از حرکت، جابجا و انتقال داده می شود. این پمپ هاتوانایی لازم برای مقاومت در برابر فشار بالا را ندارند و به طور کلی برای فشار های پایین و حجم زیاد جریان، کاربرد دارند به طور معمول حداکثر توانایی فشار محدودبه kg/cm230-20 می باشد. این پمپها اصولاً برای انتقال سیال از یک محل به محل دیگر استفاده می شوند و کاربرد آنها در سیستمهای هیدرولیک محدود می باشد. با توجه به اینکه تعداد قطعات دوار در این پمپها کمتر است، بنابراین هزینه آنها پائین می باشد همچنین نیاز به سرویس و نگهداری کمتری دارند. در این پمپها از قانون اول نیوتن برای حرکت سیال در برابر مقاومت سیستم استفاده می شود.

اگر چه این پمپها جریان روان و پیوسته ای بوجود می آورند ولی با افزایش مقاومت سیستم ( مقاومت در برابر جریان ) جریان خروجی آنها کاهش می یابد. در این پمپها می توان مجرای خروجی پمپ را بطور کامل مسدود نمود، در این حالت پمپ بصورت هرز می چرخد و جریان ارسال نمی شود. بنابراین دبی پمپ تنها به سرعت دورانی پمپ(rpm) بستگی ندارد بلکه به مقاومت خارجی سیستم نیز بستگی دارد، هم چنانکه مقاومت خارجی افزایش می یابد مقداری از سیال به سمت عقب بر می گردد و سبب کاهش میزان دبی می شود. زمانیکه مقااومت خارجی سیستم زیاد باشد هیچ جریانی تولید نمی شود و بنابراین بازده حجمی آن صفر خواهد شد. نمونه ای از این پمپ ها، پمپ های گریز از مرکز و پمپهای محوری می باشند. در پمپ های گریز از مرکز که یک طرح ساده از آن در شکل(3-2) نشان داده شده است، نیروی اینرسی دورانی به سیال منتقل می شود. پمپ های گریز از مرکز خود به خود قادر به پمپاژ سیال نیستند یعنی مکشی در آنها ایجاد نمی شود. برای رفع این مشکل دریچه ورودی پمپ پائین تر از سطح سیال قرار دارد تا بواسطه نیروی جاذبه، سیال وارد پمپ شود.

اساس کار

سیال از دریچه ورودی وارد مرکز پروانه می شود. پروانه (ایمپلر) با چرخش سریع خود به سیال نیروی گریز از مرکز وارد کرده و سبب حرکت سریع سیال به سمت خروجی پمپ خواهد شد. به طور کلی از پمپ های گریز از مرکز در ایستگاههای پمپاژ جهت ارسال آب به خانه ها و کارخانه ها استفاده می شود.

از جمله مزایای پمپ های جا به جایی غیر مثبت:

  • هزینه اولیه، سرویس و نگهداری ان کم می باشد.
  • ساددگی نصب و عملکرد و همچنین قابلیت اطمینان بالا
  • قابلیت پمپاژ هر نوع سیال، بطور مثال لجن و دوغاب

با توجه به اینکه در این دسته از پمپها پروانه به سیال انرژی جنبشی وارد می کند، پمپهای گریز از مرکز به تولید کننده های توان جنبشی (هیدروکنتیک) نیز معروف هستند.

3-3-2 پمپ های هیدرو استاتیکی یا جابجایی مثبت

این نوع پمپها در صنعت هیدرولیکی کاربرد وسیعی دارند. منظور از پمپهای جابجایی مثبت، پمپهایی هستند که به ازای هر دور چرخش محور پمپ مقدار مشخصی از سیال را به سیستم هیدرولیکی ارسال می کند. بعبارت دیگر جریان تولیدی به حجم جابجایی پمپ و سرعت دوران آن بستگی دارد.

این پمپها توانایی غلبه بر فشار حاصل از بارهای مکانیکی سیستم را دارد. بنابراین جریان خروجی مقداری ثایت است و به فشار سیستم بستگی ندارد.

از دیگر مزایای مربوط به این پمپها این است که محدوده های فشار ضعیف و فشار قوی را از هم جدا کرده و بنابراین جریان سیال نمی تواند از محدوده فشار قوی به فشار ضعیف نشت کند. با توجه به خصوصیات ذکر شده پمپهای جابجایی مثبت گزینه بسیار خوبی برای کاربرد در سیستمهای هیدرولیکی می باشند.

مزایای پمپهای جابجایی مثبت نسبت به پمپهای جابجایی غیر مثبت

  • تواانایی تولید فشارهای بالا
  • ابعاد کوچک و فشرده
  • بازده حجمی بالا
  • نسبت تغیرات جزئی در بازده در محدوده فشار طراحی شده
  • انعطاف پذیری بالا

همانطور که قبلاً توضیح داده شد ، مهم است که بدانیم پمپها فشار تولید نمی کنند بلکه آنها فقط جریان تولید می کنند. مقاومت ایجاد شده در برابر جریان در سیستمهای هیدرولیک است که سبب ایجاد فشار می شود. در یک پمپ جابجایی مثبت چناچه مجرای خروجی جهت تخلیه سیال به فضای محیط باز شود جریان ایجاد خواهد شد ولی فشاری بالاتر از فشار اتمشفر تولید نمی شود،  چون مقاومتی در برابر  جریان سیال وجود ندارد. چناچه مجرای خروجی تا اندازه ای مسدود شود با توجه به مقاومتی که در مسیر جریان ایجاد می شود فشار افزایش می یابد.  حال اگر مجرای خروجی بطور کامل مسدود شود مقاومت در برابر جریان بطور نا محدود افزایش می یابد و سبب افزایش بیش از حد فشار و شکستگی قطعات  پمپ  و دیگر اجزای مدار خواهد شد. به همین دلیل است که از سو پاپهای کنترل برای افزایش ضریب ایمنی پمپهای جابجایی مثبت استفاده می شود تا از افزایشش بیش از حد فشار جلو گیری کند. در شکل (3-3) نمونه ای از تقسیم بندی انواع پمپها نشان داده شده است.

مطالب مرتبط