هنگام بحث در مورد سیستم های هیدرولیک و سیال برنامه های برق ، یکی از اساسی ترین سؤالاتی که مهندسان و تکنسین ها روبرو هستند که آیا پمپ ها در واقع فشار ایجاد می کنند. این سوال هنگام بررسی پمپ های پیستون محوری ، که هستند ، به ویژه مرتبط می شوند در میان پیشرفته ترین و به طور گسترده ترین پمپ های جابجایی مثبت در کاربردهای مدرن صنعتی. جواب ، در حالی که به ظاهر ساده است ، بینش های جذاب در مورد پویایی سیال ، مهندسی مکانیک را نشان می دهد اصول و رابطه پیچیده بین جریان و مقاومت در سیستم های هیدرولیک.
اصل اساسی
برای پرداختن مستقیم به این سوال: محوری پمپ های پیستون ذاتاً فشار ایجاد نمی کنند. در عوض ، آنها جریان ایجاد می کنند. فشار هنگامی ایجاد می شود که این جریان در برابر هیدرولیک مقاومت می کند سیستم این تمایز برای هر کسی که با هیدرولیک کار می کند بسیار مهم است ماشین آلات ، همانطور که اساساً نحوه طراحی ، کار و عیب یابی را شکل می دهد این سیستم ها
به این روش فکر کنید: تصور کنید که سعی کنید آب را از طریق شیلنگ باغ فشار دهید. پمپ نیرویی را برای جابجایی آب فراهم می کند (ایجاد جریان) ، اما فشاری که هنگام تا حدی شیلنگ را مسدود می کنید پایان با محدودیتی که معرفی کرده اید ایجاد می شود. نقش پمپ این است که آن جریان را در برابر هر مقاومت سیستم ارائه دهید.
مکانیکپمپ های پیستون محوری
پمپ های پیستون محوری با ظرافت کار می کنند اصل ساده و در عین حال مکانیکی پیچیده. این پمپ ها دارای چندین پیستون هستند موازی با شافت درایو پمپ ، از این رو اصطلاح "محوری". با چرخش شافت درایو ، بلوک سیلندر حاوی این پیستون ها را تبدیل می کند. پیستون ها در سیلندرهای خود تلافی می کنند و در طول آنها مایع می کشند سکته مغزی پسوند و اخراج آن در هنگام سکته مغزی آنها.
کلید درک فشار نسل در آنچه در هنگام سکته مغزی اتفاق می افتد نهفته است. وقتی پیستون ها مایع هیدرولیک را فشرده کنید ، آنها در اصل سعی در مجبور کردن یک خاص دارند حجم مایعات از طریق پریز پمپ. اگر خروجی کاملاً بود بدون محدودیت و با فشار جوی ، مایع به یک مخزن بزرگ باز شد با حداقل فشار فشار جریان می یابد. با این حال ، سیستم های هیدرولیک واقعی شامل محدودیت های مختلفی است: دریچه ها ، سیلندرها ، فیلترها ، لوله کشی و کار واقعی توسط محرک های هیدرولیک انجام می شود.
نقش مقاومت سیستم
مقاومت در برابر سیستم جایی است که واقعاً فشار است سرچشمه می گیرد هر مؤلفه در یک سیستم هیدرولیک به برخی از سطح کمک می کند مقاومت در برابر جریان سیال. طولانی مدت لوله کشی باعث ایجاد تلفات اصطکاک ، تیز می شود خم ها و اتصالات باعث تلاطم می شوند ، فیلترها برای حذف جریان محدود می شوند آلاینده ها و دریچه های کنترل سرعت جریان را تنظیم می کنند. از همه مهمتر ، کار واقعی توسط سیستم انجام می شود - مانند بلند کردن بارهای سنگین با سیلندرهای هیدرولیک یا ماشین آلات چرخان با موتورهای هیدرولیک - ایجاد مقاومت قابل توجهی
هنگامی که یک پمپ پیستون محوری تلاش می کند به طور طبیعی سرعت جریان طراحی شده خود را در برابر این مقاومت ها حفظ کنید توسعه می یابد پمپ در اصل برای غلبه بر موانع موجود در آن سخت تر کار می کند مسیر به همین دلیل همان پمپ می تواند فشارهای بسیار متفاوتی ایجاد کند بسته به سیستمی که به آن وصل شده است. در یک سیستم با مقاومت کم ، فشار حداقل باقی می ماند در یک سیستم با مقاومت بالا که نیاز به کار قابل توجهی دارد ، فشار می تواند به حداکثر طراحی پمپ برسد.
جابجایی متغیر: یک تعویض بازی
یکی از پیشرفته ترین ویژگی های بسیاری از پمپ های پیستون محوری قابلیت جابجایی متغیر آنها است. برخلاف ثابت پمپ های جابجایی که بدون در نظر گرفتن همان حجم مایعات در هر انقلاب حرکت می کنند از تقاضای سیستم ، پمپ های جابجایی متغیر می توانند خروجی خود را تنظیم کنند تا مطابقت داشته باشند الزامات سیستم
این تنظیم به طور معمول حاصل می شود از طریق یک مکانیسم صفحه Swash. با تغییر زاویه صفحه Swash ، اپراتورها می توانند طول سکته مغزی پیستون ها را تغییر دهند و مستقیماً کنترل کنند جابجایی پمپ در هر انقلاب. این توانایی امکان قابل توجهی را فراهم می کند بهبود بهره وری و کنترل دقیق بر عملکرد سیستم.
اینجاست که رابطه فشار جریان دارد به خصوص جالب می شود: یک پمپ جابجایی متغیر می تواند حفظ کند فشار ثابت در حالی که خروجی جریان متفاوت است ، یا جریان ثابت را حفظ می کند اجازه دادن به فشار برای نوسان بر اساس تقاضای بار. این انعطاف پذیری باعث می شود پمپ های پیستون محوری در برنامه هایی که نیاز به دقیق دارند بسیار ارزشمند هستند کنترل ، مانند هیدرولیک موبایل ، مطبوعات صنعتی و سیستم های هوافضا.
پیامدهای عملی برای طراحی سیستم
درک این که پمپ ها باعث ایجاد جریان می شوند از فشار ، پیامدهای عمیقی برای طراحی سیستم هیدرولیک دارد. مهندسی باید به جای انتخاب پمپ ها ، کل سیستم را با دقت در نظر بگیرید. به سادگی با تمرکز روی مشخصات فشار مورد نظر.
به عنوان مثال ، در صورت نیاز به یک برنامه 3000 psi فشار کار ، مهندس نمی تواند به سادگی یک پمپ را قادر کند از 3000 خروجی PSI. آنها باید سرعت جریان مورد نیاز را محاسبه کنند ، سیستم را تجزیه و تحلیل کنند مقاومت ، ضرر فشار در سراسر سیستم را به خود اختصاص داده و از آن اطمینان حاصل کنید پمپ می تواند جریان کافی را با فشار مورد نیاز حفظ کند. این ممکن است معنی داشته باشد انتخاب پمپ با حداکثر امتیاز فشار به طور قابل توجهی بالاتر از فشار کار برای حساب کردن ناکارآمدی سیستم و حاشیه ایمنی.
علاوه بر این ، راندمان سیستم می شود مهم هر محدودیت غیر ضروری در مدار هیدرولیک پمپ برای کار سخت تر ، ایجاد فشار بیش از حد و هدر رفتن انرژی به عنوان گرما. سیستم های هیدرولیک به خوبی طراحی شده این ضررها را از طریق مؤلفه مناسب به حداقل می رسانند انتخاب ، مسیریابی بهینه شده و نگهداری منظم.
ملاحظات بهره وری انرژی
رابطه بین جریان و فشار در پمپ های پیستون محوری به طور مستقیم بر مصرف انرژی تأثیر می گذارد. از آنجا که پمپ ها این کار را نمی کنند به طور مستقل فشار ایجاد کنید ، آنها فقط انرژی لازم را مصرف می کنند غلبه بر مقاومت واقعی سیستم. این اصل توضیح می دهد که چرا متغیر است پمپ های جابجایی اغلب در مقایسه با ثابت ، راندمان برتر را ارائه می دهند گزینه های جابجایی.
سیستمی را با بار مختلف در نظر بگیرید الزامات در طول چرخه عملیاتی آن. یک پمپ جابجایی ثابت باید باشد اندازه برای تقاضای اوج و اغلب در طول کم تقاضا ناکارآمد عمل می کند دوره ها ، ایجاد جریان اضافی که باید به مخزن بازگردد. این جریان بای پس نشان دهنده انرژی هدر رفته است ، به گرما تبدیل شده است که باید مدیریت شود از طریق سیستم های خنک کننده.
در مقابل ، یک محور جابجایی متغیر پمپ پیستون می تواند در دوره های کم تقاضا ، بازده خود را کاهش دهد و فقط مصرف می کند انرژی در واقع مورد نیاز است. این قابلیت سنجش بار می تواند منجر به انرژی شود پس انداز 30-50 ٪ یا بیشتر در برنامه های دارای چرخه وظیفه متغیر.
عیب یابی و نگهداری چشم انداز
درک فشار جریان رابطه هنگام عیب یابی سیستم های هیدرولیک بسیار ارزشمند است. کی فشار سیستم به طور غیر منتظره ای کاهش می یابد ، مسئله به ندرت مربوط به پمپ است توانایی "ایجاد فشار". در عوض ، تکنسین ها باید تحقیق کنند تغییر در مقاومت در برابر سیستم یا توانایی پمپ در حفظ جریان.
مقصر مشترک شامل نشت داخلی است در داخل پمپ (کاهش جریان مؤثر) ، فیلترهای مسدود شده (افزایش می یابد مقاومت بدون کار مفید) ، اجزای فرسوده ایجاد داخلی اضافی مسیرهای نشت یا تغییر در بارگیری سیستم که مقاومت را تغییر می دهد خصوصیات
نگهداری منظم پمپ های پیستون محوری به شدت بر حفظ توانایی ایجاد جریان خود تمرکز دارد. این شامل می شود حفظ پاکیزگی مایعات مناسب برای جلوگیری از سایش در ماشین سازی دقیق سطوح ، اطمینان از روغن کاری کافی از اجزای متحرک و نظارت ترخیص های داخلی که بر کارآیی حجمی تأثیر می گذارد.
