مشخصات فنی پمپ هیدرولیک

برای پاسخ به این سوال که پمپ هیدرولیک پمپ هیدرولیک چیست؟ در هر سیستمی قسمتی وجود دارد که قلب سیستم نام گرفته است که بدون وجود آن، سیستم از کار می افتد. در یک مدار هیدرولیکی این پمپ است که اگر از کار بیفتد سایر اجزای سیستم هم قادر به ادامه فعالیت نمی باشند.

برخلاف بعضی از تعاریف اشتباه پمپ در مدار فشار ایجاد نمی کند و وظیفه آن به جریان انداختن مایع مورد نظر ما می باشد. به عبارتی دیگر پمپ انرژی مکانیکی سیستم هیدرولیک را به کمک موتورهای الکتریکی، احتراقی و غیره تامین می کند. در اصل در یک سیستم هیدرولیک فشار بیانگر میزان مقاومت به وجود آمده در مقابل خروجی پمپ است. برای مثال اگر خروجی یک پمپ با جابجایی مثبت، به اتمسفر باز باشد، ضمن برقراری جریان سیال، به دلیل نبودن مقاومت در برابر جریان، فشاری بالاتر از فشار اتمسفر وجود نخواهد داشت. متقابلا در صورت مسدود شدن کامل خروجی پمپ، مقاومت بی نهایتی به صورت تئوریک در مقابل جریان ایجاد می گردد زیرا فضایی برای حرکت سیال وجود ندارد؛ بنابراین به منظور حفاظت از اجزاء سیستم هیدرولیک، استفاده از شیر اطمینان ضروری است. شیر اطمینان با رسیدن فشار سیستم به مقدار تنظیمی، مسیر عبور جریان به مخزن را باز نموده و حداکثر سطح فشار در مدار را محدود می کند.

به بیانی ساده می توان دریافت که جریان خروجی پمپ با جابجایی مثبت (با صرفنظر از نشتی های جزئی داخلی پمپ) ثابت بوده و به فشار سیستم وابسته نمی باشد. بنابراین، در صورتی که مکانی برای حرکت سیال وجود نداشته باشد (مانند مسدود بودن شیر یا 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 جا به جایی مثبت در مقابل فشار اضافی ضرورت می یابد.

پمپ ها به دو دسته جابجایی غیر مثبت و جابجایی مثبت دسته بندی می شوند.

پمپ های جابجایی غیرمثبت به دلیل فشار کم مایع و جریان خروجی بالا مصارف خانگی داشته که بیشتر برای انتقال اولیه سیال از نقطه ای به نقطه دیگر استفاده می شوند و در صنعت کاربردی ندارند. حداکثر ظرفیت فشاری آنها به 250 تا 300 پوند بر اینچ مربع محدود می گردد و در سه دسته شعاعی، محوری و جریان مختلط قرار می گیرند. پمپ گریز از مرکز و محوری نمونه هایی پرکاربرد از پمپ هیدرولیک جا به جایی غیر مثبت هستند.

دسته بندی دوم پمپ ها، پمپ های صنعتی هستند که جابجایی مثبت نام گذاری شده اند. این نوع پمپ ها کاربرد وسیعی در صنعت هیدرولیک داشته و به ازای هر دور چرخش محور پمپ، مقدار مشخصی از مایع را به سیستم هیدرولیک ارسال می کند و توانایی غلبه بر فشار حاصل از بارهای مکانیکی سیستم و نیز مقاومت ایجاد شده در مقابل جریان اصطکاک را دارا می باشند.

از مزایای پمپ های با جابجایی مثبت نسبت به نوع با جابجایی غیرمثبت به موارد زیر می توان اشاره کرد:

توانایی کار در فشارهای بالا (تا 1000 Psi و بالاتر)
ابعاد کوچک و فشرده
بازده حجمی بالا
انعطاف پذیری بالا (توانایی انجام کار در محدوده وسیعی از فشارها و سرعت های مورد نیاز)

این نوع پمپ ها به سه نوع اصلی تقسیم بندی می شوند:

پمپ چرخ دنده ای
پمپ هیدرولیک پره ای
پمپ هیدرولیک پیستونی

جدول زیر دسته بندی کامل تری از انواع پمپ هیدرولیک را نشان می دهد.

انواع پمپ هیدرولیک

هریک از پمپ های نام برده می توانند در محدوده وسیعی از طراحی های مختلف عرضه شوند. برای مثال پمپ های پره ای و پیستونی می توانند به صورت جا به جایی ثابت یا متغیر باشند. در یک پمپ با جابجایی ثابت، میزان سیال پمپ شده به ازاء هر یک دور چرخش محور ثابت است؛ در صورتی که در پمپ های جابجایی متغیر، مقدار فوق به وسیله تغییر در ارتباط بین اجزاء پمپ قابل کم یا زیاد کردن می باشد.

انواع پمپ هیدرولیک

پمپ هیدرولیک پیستونی (جابجایی ثابت یا متغیر)

پمپ پیستونی محوری
پمپ پیستونی شعاعی

پمپ هیدرولیک پره ای

پمپ پره ای نامتعادل
پمپ پره ای متعادل (فقط جابجایی مثبت)

پمپ هیدرولیک دنده ای (جابجایی مثبت)

پمپ دنده خارجی (چرخ دنده خارجی)
پمپ دنده داخلی (چرخ دنده داخلی)
پمپ گوشواره ای
پمپ پیچی
پمپ ژیروتور

در تصویر زیر نمایی از پمپ دنده خارجی مشاهده می شود.

پمپ دنده خارجی هیدرولیک

نحوه عملکرد پمپ دنده خارجی هیدرولیک

واحد تامین قدرت یک سیستم هیدرولیک، از یک محرک اولیه (Prime Mover) و یک پمپ (Pump) تشکیل شده است. محرک اولیه، انرژی به حرکت درآوردن پمپ را تامین می کند. در هیدرولیک صنعتی محرکه اولیه الکتروموتور و درهیدرولیک موبایل (هیدرولیک راهسازی) موتور احتراقی می باشد. پمپ با دریافت این انرژی، آن را تبدیل به انرژی سیال (یک سیال جاری تحت فشار) می کند.

در سیستم های هیدرواستاتیک فشار سیال باعث انتقال نیرو می شود در صورتی که در سیستم های هیدرو دینامیک انتقال قدرت از طریق جریان سیال صورت می گیرد زیرا در این نوع سیستم، سیال فشار قابل ملاحظه ای ندارد.از آنجایی که در سیستم های هیدرولیک و پنیوماتیک انتقال نیرو بر اساس سیال تحت فشار انجام می گیرد. بنابراین جزو سیستم های هیدرواستاتیک محسوب می شوند.پمپ هایی که در سیستم های هیدرواستاتیک استفاده می شوند، از نوع پمپ های با جابه جایی مثبت (Positive Displacement) هستند.در این نوع پمپ ها با افزایش حجم، فشار افت پیدا می کند که این افت فشار باعث ایجاد خلاء می شود و این خلاء سیال را از سمت مخزن به داخل پمپ مکش می کند. با ادامه ی گردش، روغن در پمپ به دام می افتد ، درون پمپ جابجا و به سوی خروجی پمپ رانده می شود حجم سیالی که در طی این مراحل از پمپ خارج می شود را حجم جابجایی پمپ می نامند. این سیکل در یک دور گردش شفت پمپ اتفاق می افتد. حجم جابه جایی پمپ معمولا بر حسب اینچ مکعب در هر دور گردش پمپ (in3/rev) در سیستم آحاد امریکایی و سانتی متر مکعب در هر دور (cm3/rev) در سیستم آحاد متریک SI سنجیده می شود.

اجزاء پمپ های با جابجایی مثبت باید کاملا” نسبت به هم آب بند شده باشند که باعث می شود به ازای هر چرخش پمپ دبی در خروجی داشته باشیم.اگر خروجی پمپ مسدود شود این پمپ ها نمیتوانند سیال را به گردش در آورند در نتیجه باعث ایجاد نشتی می شوند و درنهایت در قسمت ضعیف تر دچار آسیب می شوند. این پمپ ها در سه نوع دنده ای، پره ای و پیستونی عرضه می شوند. که این پمپ ها خود از نظر نوع جابجایی به دو گروه پمپ های جابجایی ثابت و جابجایی متغیر دسته بندی می شوند. پمپ های با حجم جابجایی ثابت یعنی شدت جریان این پمپ ها را نمی توان تغییر داد، مگر با تغییر سرعت گردش واحد محرکه ی آن ها. پمپ های با حجم جابجایی متغیر را نیز پمپ دبی متغیر گویند، که این پمپ ها را می توان در یک سرعت گردشی ثابت طوری تنظیم کرد که شدت جریان آن ها تغییر کند.

جریان پمپ هیدرولیک و فشار پمپ

برخی از افراد تصور می کنند که هدف از به کارگیری یک پمپ هیدرولیک صرفا ایجاد فشار است. ولی در واقع اینطور نیست. بر اساس اصل اساسی هیدرولیک صنعتی، پمپ هیدرولیک دبی تولید می کند نه فشار (پمپ فشار را تحمل می کند). فشار در سیستم زمانی ایجاد می شود که مقاومتی در برابرجریان سیال وجود داشته باشد. به طور مثال زمانی که بار بر روی سیلندر هیدرولیک قرار می گیرد، یا موتور هیدرولیکی شروع به کار کند. پس در نتیجه اگر بار مقاومی در برابر جریان سیال ایجاد نشود هیچ فشاری ایجاد نخواهد شد. نکته دیگر این است که سیال خروجی از پمپ همواره از مسیری عبوری می کند که مقاومت کمتری داشته باشد.

پمپ هیدرولیک دنده خارجی

پمپ دنده ای، نوعی پمپ دورانی است که عمل پمپ در آن با چرخش دنده ها در یکدیگر انجام می شود. اجزای این پمپ از دو عدد چرخ دنده که باهم درگیر هستند، یکی از این چرخ دنده ها محرک و دیگری متحرک می باشند، پوسته، یک پورت ورودی (مکش) و یک پورت خروجی (فشار) می باشند. در این نوع، روغن وارد پمپ می شود، بین دندانه ها و پوسته پمپ حرکت می کند و از خروجی پمپ وارد سیستم هیدرولیک می شود. شفت چرخ دنده محرک به الکتروموتور یا موتور احتراق داخلی وصل می شود، که با چرخش آن و درگیری این دو چرخ دنده ها با هم، چرخ دنده مجاور هم به حرکت در می آید. با دورشدن دندانه ها از یکدیگر، فضای میان دندانه ها افزایش، فشار افت پیدا می کند که این افت فشار باعث ایجاد خلاء نسبی بین آن ها می شود، در نتیجه فشار جو، روغن از سمت مخزن به فضای میان دندانه ها رانده می شود. روغن بین دندانه ها و پوسته پمپ حرکت می کند و به دلیل آب بند بودن بین دو چرخ دنده سیال قابلیت بازگشت به ابتدای پمپ را ندارد، در ادامه با فرورفتن دندانه ها در یکدیگر و کوچک شدن حجم بین آن ها روغن پر فشار از خروجی پمپ تخلیه می شود. این عمل همان عمل جابجایی مثبت است.

پمپ هیدرولیک دنده خارجی چیست؟

نحوه عملکرد پمپ هیدرولیک دنده خارجی

کاربرد و نحوه عملکرد پمپ دنده خارجی

پمپ های دنده خارجی هیدرولیک برای سیستم هایی با فشار کاری 200 بار مناسب بوده و بازه لیتراژ خروجی این نوع پمپ ها 1.5 لیتر بر دقیقه تا 225 لیتر بر دقیقه می باشند. از مزایای این نوع پمپ ها می توان به قیمت ارزان آن اشاره کرد. برندهای پمپ های دنده خارجی هیدرولیکی موجود در شرکت فامکو، گالتک (Galtech)، بوندیولی (Bondioli)، روکت (Roquet)، بوش رکسروت (Bosch rexroth)، کاپرونی (Caproni)، رکستور (Rextour) و ZBF و آرافن و غیره می باشند.

نمونه ای از یک پمپ دنده خارجی هیدرولیک

پمپ هیدرولیک دنده داخلی

مهمترین مشخصه پمپ های چرخ دنده داخلی (پمپ های ماه و ستاره ای) سرو صدای خیلی اندک آن ها می باشد. از این نوع پمپ ها در هیدرولیک صنعتی (پرس ها، ماشین های تزریق پلاستیک، ماشین ابزار ها و غیره) و همچنین در خودروهایی که در محیط های سر بسته کار می کنند (لیفتراک و غیره) استفاده می شود.

ساختمان و عملکرد یک پمپ دنده داخلی که متشکل از یک چرخ دنده محرک که اغلب توسط الکتروموتور یا موتور احتراق داخلی به حرکت در می آید و یک چرخ دنده داخلی که متحرک هست و یک صفحه هلالی شکل بین ورودی و خروجی پمپ که وظیفه آب بندی را بر عهده خواهد داشت تا سیال به مخزن برنگردد.قطعه هلالی شکل ثابت می باشد.

بنابراین هنگامی که این دو چرخ دنده (که با هم، هم مرکز نمی باشند) به گردش در آمده و دنده ها از درگیری خارج می شوند. در این حالت محفظه های پمپ که بین این دو چرخ دنده قرار دارند، در محل دهانه ورودی باز شده و به دلیل افزایش ناگهانی حجم، خلاء ایجاد می شود. در نتیجه ناحیه مکش را به وجود می آورند. در ادامه، گردش چرخ دنده روتور و چرخ دنده داخلی موجب مکش سیال از مخزن و هدایت آن در امتداد سیل هلالی شکل می گردد. این فرآیند به تدریج روی چندین دندانه گسترش یافته تا در نهایت در دهانه خروجی دندانه های دو چرخ دنده به یکدیگر نزدیک شده و هنگامی که دندانه ها در طرف دیگر آب بند هلالی شکل با یکدیگر درگیر می شوند، روغن هیدرولیک به طرف مجرای خروجی پمپ رانده شده و دهانه خروجی بسته می شود.