موضوع مقاله: پمپ هیدرولیک | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # پمپ هیدرولیک | مقدمه: پمپ‌ها یکی از دو بخش اصلی محرک اولیهprime mover سامانه‌های هیدرولیک هستند (بخش دیگر الکتروموتور یا موتور احتراقی است که توان ورودی پمپ را تأمین می‌کند). | ## بخش 1: پمپ هیدرولیک | توان ورودی پمپ از یک موتور تأمین می‌شود و توان هیدرولیکی را به عنوان خروجی تحویل می‌دهد. نوع آبی پمپ‌های هیدرولیک، با به‌کارگیری انرژی جنبشی آب در جریان، به آن نیرو وارد کرده و آب را به سطح بالاتری انتقال می‌دهد. در یک مدار هیدرولیکی این پمپ است که اگر از کار بیفتد دیگر اجزای سامانه هم قادر به ادامه فعالیت نمی باشند. برخلاف برخی از تعاریف اشتباه پمپ در مدار فشار ایجاد نمی‌کند و وظیفه آن تولید و به جریان انداختن مایع موردنظر ما می‌باشد. این پمپ‌ها ممکن است برای انتقال مواد جامدی مانند گرد و غبار، پودر و شن نیز استفاده شود. هیدرولیک صنعتی تصور اشتباهی که در میان بسیاری وجود دارد این است که پمپ در مدار ایجاد فشار می‌کند. در حالی که بر خلاف این تصور غلط، عامل ایجاد فشار در سامانه هیدرولیک مقاومت در برابر جریان سیال هیدرولیکی و باری است که روی سامانه اعمال می‌شود. پمپ تنها جریان سیال را ایجاد می‌کند و این سیال بدون وجود بار در سامانه به هیچ وجه فشارش بالا نمی‌رود. کاربردحداکثر فشاربارپوند براینچ مربعسامانه انتقال‌دهنده مکانیکی۲۵۰۳٬۷۰۰ماشین ابزار۲۰۰۳٬۰۰۰سامانه متحرک۳۰۰۴٬۵۰۰ماشین پرس۸۰۰۱۲٬۰۰۰منبع پارامترها پارامترهای مهم یک پمپ شدت جریان و فشار هستند. شدت جریان از رابطه زیر محاسبه می‌شود: که در آن شدت جریان تئوری پمپ بر حسب ، حجم جابجایی پمپ بر حسب و سرعت چرخش پمپ بر حسب می‌باشد. نوع پمپفشار کاری(بار)شدت جریان(لیتر بر دقیقه)حداکثرعادیعادیحداکثرچرخده‌ای خارجی۳۰۰۱۷۰۷۶۰۰٫۲۵چرخده‌ای داخلییک‌مرحله‌ای۲۱۰۱۰۰—چندمرحله‌ای۳۰۰۲۰۰۷۴۰۰٫۶پره‌ایبالانس۱۷۵۱۰۰۶۲۰۲با جبران‌کننده فشار۱۷۵۱۰۰۳۶۰۶روتور بادامکی۱۷۵۱۲۰۴۰۰۱پیستونی محوری با صفحه زاویه‌گیرباصفحات شیردار۳۵۰۲۰۰۶۰۰۰٫۷با شیر سوپاپی۷۰۰۳۵۰۷۶۰۱با جابجایی متغیر۳۵۰۲۰۰۱۴۵۰۱پیستونی محوری با محور خمیدهجابجایی ثابت۳۵۰۳۰۰۳۵۰۰۷٫۵جابجایی متغیر۳۵۰۲۱۰۳۵۰۰۱۷پیستونی شعاعیجابجایی ثابت۱۷۲۰۳۰۰۱۰۰۰۰٫۳جابجایی متغیر۳۵۰۱۷۵۵۸۰۱پلانجر۱۰۰۰۴۰۰۶۰۰۰٫۱منبع انواع پمپ‌ها بسته به نوع سامانه‌ای که در آن قرار دارند به دو نوع کلی تقسیم می‌شوند: جابه‌جایی مثبت و جابه‌جایی نامثبت. سپس حفره بسته می‌شود و سیال مقابل دهانه خروجی حبس می‌شود و با ورود سیال جدید از ورودی پمپ شارژ شده و تا دوباره این سیکل تکرار شود. با توجه به سازوکار این پمپ‌ها، قطعات آن‌ها نسبت به هم آب‌بندی هستند و نشتی سیال میان آن‌ها خیلی کم است. وقتی چرخدنده‌ها می‌چرخند دندانه‌ها از هم دور می‌شوند و مکش اتفاق می‌افتد و سیال وارد پمپ می‌شود. این پمپ‌ها کم‌بازده‌ترین نوع پمپ‌های هیدرولیک هستند اما تحمل خوبی در برابر آلودگی سیال هیدرولیک دارند (به دلیل لقی بیشتر نسبت به دیگر انواع). با چرخش چرخدنده محرک چرخدنده هرزگرد هم که با آن درگیر است می‌چرخد و در بخش دهانه که دندانه‌های چرخدنده‌ها از هم دور می‌شوند حفره ایجاد شده و مکش رخ می‌دهد تا سیال وارد پمپ شود. آب‌بندی این پمپ‌ها نباید به سیال اجازه دهد از مسیر دیگری غیر از دندانه‌های چرخدنده‌ها از پمپ خارج شود. | ## بخش 2: پمپ هیدرولیک | روتور نیز که با خار به شفت متصل است با آن می‌چرخد و بدین ترتیب پره‌ها با نیروی گریز از مرکز به دیواره بدنه می‌چسبند. چون روتور نسبت به بدنه خارج از مرکز است، در فضای ایجادشده بین پره و بدنه در هنگام چرخش فضای خالی ایجاد می‌شود و مکش رخ می‌دهد (ورود سیال به پمپ). 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. بالانسbalanced 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؛ لذا پمپ‌های بالانس نسبت به پمپ‌های غیربالانس فشار بالاتری را می‌توانند تحمل نمایند که تا ۲۸۰ بار نیز می‌رسد. در یک سیلندر و پیستون ساده، با حرکت پیستون در پشت آن مکش ایجاد می‌شود و در جلوی آن سیال به جلو رانده می‌شود. به دلیل ذات حرکت رفت و برگشتی، به جریان انداختن سیال به صورت پالسی و ناپیوسته است. این پمپ‌ها گران‌ترین و مرغوب‌ترین نوع پمپ‌های هیدرولیک هستند و می‌توانند فشاری تا ۷۰۰ بار را نیز تحمل نمایند. دلیل این امر انطباق تنگ سیلندر و پیستون است که البته آن را در برابر آلودگی‌های سیال بسیار حساس می‌کند. سطح مقطع پیستون‌ها در پیرامون محور اصلی پمپ روی محیط یک داره قرار می‌گیرد و با گردش محور اصلی پمپ پیستون‌ها به حرکت درمی‌آیند. با تنظیم زاویه صفحه پشت پیستون‌ها که کورس آن‌ها را تغییر می‌دهد می‌توان حجم جابجایی پمپ (و در نتیجه شدت جریان آن) را تغییر داد، البته به شرطی که چنین سازوکاری در آن تعبیه شده‌باشد. در برخی موارد محور پیستون‌ها خمیده‌است، در این صورت حجم جابجایی قابل‌تغییر نیست. برخلاف پمپ‌ها جابجایی مثبت، این پمپ‌ها قطعاتشان آب‌بندی نیستند و با افزایش فشار نشتی زیادی در آن‌ها اتفاق می‌افتد. همچنین این پمپ‌ها نمی‌توانند سیال را به خودیِ خود پمپاژ کنند چون مکشی در آن‌ها ایجاد نمی‌شود تا سیال را درون خود بکشند (سیال باید به دریچه ورودی آن‌ها به نحوی دیگر وارد شود). یکی از راه‌حل‌های رایج در طراحی این پمپ‌ها، قرار دادن دهانه ورودی پمپ در ارتفاعی پایین‌تر از سطح سیال درون مخزن یا تانکreservoir است تا سیال با وارد شدن نیروی گرانش، خودبه‌خود وارد پمپ شود. | ## بخش 3: پمپ هیدرولیک | این پمپ‌ها ارزان هستند و به دلیل عدم درگیری قطعات‌شان می‌توانند سیالات غیرهیدرولیکی مانند آب را هم پمپاژ کنند. 1- دسته ی اول پمپ جریان شعاعی در این پمپ‌ هیدرولیک سیال به‌ طور معمول از طریق توپی وارد پروانه‌های ورودی با سرعت مخصوص کمتر از۴۲۰۰شده و به صورت شعاعی به محیط جریان یافته و فشار سیال تنها با دو سری پروانه‌های مکشی با سرعت مخصوص کمتر از ۶۰۰۰ و اعمال نیروی گریز از مرکز افزایش پیدا می نماید . 2- دسته ی دوم پمپ جریان مختلط در این پمپ‌ها فشار با استفاده از دو نیروی گریز از مرکز و نیروی بالابری که از جانب تیغه‌ها اعمال می‌شود افزایش می‌یابد. این دسته از پمپ‌ها دارای یک سری پروانه ورودی با جریان خروجی محوری با سرعت مخصوص ۴۲۰۰ تا ۹۰۰۰ هستند و تخلیه نیز در راستاهای محوری و شعاعی انجام می‌شود. 3- دسته سوم پمپ جریان محوری پمپ‌ هیدرولیک این دسته که پمپ‌های ملخی هم نامیده می‌شوند یک سری پروانه ورودی به همراه جریان ورودی محوری و خروجی تقریباً محوری با سرعت مخصوص‌ بیش از ۹۰۰۰ دارند و پمپ هیدرولیک بیشترین افزایش فشار سیال را از طریق اعمال پروانه‌ها یا عملیات بالابری تیغه‌ها اعمال می‌کند. تعدادی از پمپ‌های هیدرولیکی در دسته‌بندی جابه‌جایی مثبت و نامثبت نمی‌گنجند، چرا که اصولاً اساس کار متفاوتی دارند. بازده همه این پمپ‌ها کم است اما به دلیل اهمیتی که دارند از کم‌بازدهی آن‌ها صرف‌نظر می‌شود. تنها بخش مکانیکی این پمپ‌ها شیر است و بقیه اجزای آن یک سامانه هیدرولیکی دیگر است. بر اثر بسته‌شدن ناگهانی شیر، فشار بالایی ایجاد می‌شود که با این فشار آب به ارتفاع‌های بالاتر برده می‌شود. پمپ جت در پمپ جت، بازدهی به توان آب فشار بالا بستگی دارد، که با کمک آن آب یا گاز را می‌توان جابجاکرد. سرعت دهانه خروجی افشانه به حدی بالا می‌رود که در بیرون آن ایجاد مکش کند و در مجرای دیگری ایجاد جریان کند. پمپ تزریقی در این پمپ به‌جای آب با فشار بالایی که در پمپ جت استفاده می‌شد، از بخار آب استفاده می‌شود و کاربردش در تغذیه دیگ بخار است، به همین دلیل ساختمان این پمپ با پمپ جت تفاوت‌هایی دارد. چگالی کم بخار آب و ظرفیت گرمایی آن که به انرژی جنبشی بدل شده، می‌تواند سرعت‌های بالایی را ایجاد کند. پمپ هوایی در پمپ‌های هوایی هوای خروجی از یک کمپرسور وارد پمپ می‌شود و حباب‌های هوا ذرات آب را همراه خود می‌برند. جریان هنگامی آغاز می‌شود که مقدار مشخصی هوا را به‌کار ببریم و اگر بخواهیم برای دبی آب زیادی این پمپ را استفاده کنیم، کار آن از لحاظ اقتصادی مقرون به‌صرفه نخواهد بود بنابراین کاربرد این پمپ‌ها در موارد خاص و محدودی است. | ## جمع‌بندی | از آنجا که مخلوط آب و هوا در این فرایند مخلوط ناهمگن است، مدلسازی فرایند آن دشوار است.