Pompa hydrauliczna - Hydraulic pump

Przepływ płynu w zewnętrznej pompie zębatej

Pompy hydrauliczne są stosowane w hydraulicznych układach napędowych i mogą być hydrostatyczne lub hydrodynamiczne. Pompa hydrauliczna jest mechanicznym źródłem mocy, które zamienia moc mechaniczną na energię hydrauliczną ( energia hydrostatyczna tj. przepływ, ciśnienie). Generuje przepływ o mocy wystarczającej do pokonania ciśnienia wywołanego przez obciążenie na wylocie pompy. Kiedy pompa hydrauliczna pracuje, wytwarza podciśnienie na wlocie pompy, które wtłacza ciecz ze zbiornika do linii wlotowej do pompy i poprzez działanie mechaniczne dostarcza tę ciecz do wylotu pompy i wtłacza ją do układu hydraulicznego. Pompy hydrostatyczne są pompami wyporowymi, natomiast pompy hydrodynamiczne mogą być pompami o stałej wydajności, w których wydatek (przepływ przez pompę na obrót pompy) nie może być regulowany, lub pompy o zmiennej wydajności , które mają bardziej skomplikowaną konstrukcję, która umożliwia być dostosowane. Pompy hydrodynamiczne są częstsze w życiu codziennym. Wszystkie pompy hydrostatyczne różnych typów działają na zasadzie prawa Pascala .

Pompa zębata z zewnętrznymi zębami, zwróć uwagę na kierunek obrotów kół zębatych.

Typy pomp hydraulicznych

Pompy zębate

Pompa zębata z zębami wewnętrznymi

Pompy zębate (z zębami zewnętrznymi) (o stałej wydajności) są pompami prostymi i ekonomicznymi. Objętość skokowa lub przemieszczenie pomp zębatych do hydrauliki będzie wynosić od około 1 do 200 mililitrów. Mają najniższą sprawność objętościową ( ) ze wszystkich trzech podstawowych typów pomp (zębatych, łopatkowych i tłokowych). Pompy te wytwarzają ciśnienie poprzez zazębienie zębów kół zębatych, co wymusza przepływ płynu wokół kół zębatych w celu zwiększenia ciśnienia po stronie wylotowej. Niektóre pompy zębate mogą być dość głośne w porównaniu z innymi typami, ale nowoczesne pompy zębate są wysoce niezawodne i znacznie cichsze niż starsze modele. Wynika to po części z konstrukcji zawierających dzielone koła zębate, uzębienie śrubowe i profile zębów o wyższej precyzji/jakości, które zazębiają się i rozplatają płynniej, zmniejszając tętnienie ciśnienia i związane z tym szkodliwe problemy. Kolejną pozytywną cechą pompy zębatej jest to, że katastrofalne awarie są znacznie rzadsze niż w większości innych typów pomp hydraulicznych. Dzieje się tak, ponieważ koła zębate stopniowo zużywają obudowę i/lub tuleje główne, zmniejszając stopniowo wydajność objętościową pompy, aż stanie się ona prawie bezużyteczna. Zdarza się to często na długo przed zużyciem i powoduje zatarcie lub uszkodzenie urządzenia. ${\ Displaystyle \ eta _ {v} \ około 90 \%}$

Gerotorową (obraz nie pokazuje wlot lub wylot)

Pompy łopatkowe rotacyjne

Pompa łopatkowa o stałej wydajności

Obrotowa pompa łopatkowa to pompa wyporowa, która składa się z łopatek zamontowanych na wirniku, który obraca się wewnątrz wnęki. W niektórych przypadkach łopatki te mogą mieć zmienną długość i/lub być naprężone, aby utrzymać kontakt ze ściankami podczas obracania się pompy. Krytycznym elementem konstrukcji pompy łopatkowej jest sposób, w jaki łopatki są wciskane w kontakt z obudową pompy i jak końcówki łopatek są obrobione w tym momencie. Stosowanych jest kilka typów konstrukcji „wargowych”, a głównym celem jest zapewnienie szczelnego uszczelnienia pomiędzy wnętrzem obudowy a łopatką, a jednocześnie zminimalizowanie zużycia i kontaktu metalu z metalem. Wypychanie łopatki poza środek obrotu i w kierunku obudowy pompy odbywa się za pomocą łopatek sprężynowych lub, bardziej tradycyjnie, łopatek obciążanych hydrodynamicznie (poprzez płyn w układzie pod ciśnieniem).

Pompy śrubowe

Zasada działania pompy śrubowej (Saugseite = wlot, Druckseite = wylot)

Pompy śrubowe (o stałej wydajności) składają się z dwóch śrub Archimedesa, które zazębiają się i są zamknięte w tej samej komorze. Pompy te są używane do dużych przepływów przy stosunkowo niskim ciśnieniu (maks. 100 barów (10 000 kPa)). Stosowano je na pokładach statków, gdzie system hydrauliczny o stałym ciśnieniu rozciągał się na cały statek, zwłaszcza do sterowania zaworami kulowymi, ale także do wspomagania napędu przekładni sterowej i innych systemów. Zaletą pomp śrubowych jest niski poziom hałasu tych pomp; jednak wydajność nie jest wysoka.

Głównym problemem pomp śrubowych jest to, że siła reakcji hydraulicznej jest przenoszona w kierunku, który jest osiowo przeciwny do kierunku przepływu.

Istnieją dwa sposoby rozwiązania tego problemu:

1. umieścić łożysko oporowe pod każdym wirnikiem;
2. stworzyć równowagę hydrauliczną, kierując siłę hydrauliczną na tłok pod wirnikiem.

Rodzaje pomp śrubowych:

1. pojedynczy koniec
2. podwójny koniec
3. pojedynczy wirnik
4. wielowirnikowy, taktowany
5. wielowirnikowy nieograniczony czasowo.

Pompy z wygiętą osią

Pompy z wygiętą osią, osiowe pompy tłokowe i silniki wykorzystujące zasadę wygiętej osi, o stałej lub regulowanej wydajności, występują w dwóch różnych podstawowych konstrukcjach. Zasada Thoma (inżynier Hans Thoma, Niemcy, patent 1935) z maksymalnym kątem 25 stopni i zasada Wahlmark (Gunnar Axel Wahlmark, patent 1960) z tłokami o kulistym kształcie w jednym kawałku z tłoczyskiem, pierścieniami tłokowymi i maksymalnym 40 stopni między osią wału napędowego a tłokami (Volvo Hydraulics Co.). Mają najlepszą wydajność ze wszystkich pomp. Chociaż na ogół największe wyporności wynoszą około jednego litra na obrót, w razie potrzeby można zbudować pompę o objętości skokowej dwóch litrów. Często stosuje się pompy o zmiennym wydatku, aby można było dokładnie regulować przepływ oleju. Pompy te mogą na ogół pracować przy ciśnieniu roboczym do 350-420 barów w pracy ciągłej.

Osiowe pompy tłokowe rzędowe

Osiowa pompa tłokowa, zasada tarczy sterującej

Dzięki zastosowaniu różnych technik kompensacji, typ tych pomp o zmiennym wydatku może w sposób ciągły zmieniać wypływ płynu na obrót i ciśnienie w układzie w oparciu o wymagania dotyczące obciążenia, ustawienia odcięcia maksymalnego ciśnienia, sterowanie mocą/stosunkiem, a nawet w pełni elektroproporcjonalne systemy, które nie wymagają innych wejście niż sygnały elektryczne. To sprawia, że ​​są one potencjalnie bardzo energooszczędne w porównaniu z innymi pompami o stałym przepływie w systemach, w których prędkość obrotowa napędu głównego/diesla/silnika elektrycznego jest stała, a wymagany przepływ płynu nie jest stały.

Pompy tłokowe promieniowe

Pompa tłokowa promieniowa

Pompa tłokowa promieniowa jest formą pompy hydraulicznej. Tłoki robocze rozciągają się w kierunku promieniowym symetrycznie wokół wału napędowego, w przeciwieństwie do osiowej pompy tłokowej.

Pompy hydrauliczne, wzory obliczeniowe

Pływ

${\ Displaystyle Q = n \ cdot V_ {\ tekst {skok}} \ cdot \ eta _ {\ tekst {objętość}}}$

gdzie

• ${\displaystyle \scriptstyle Q}$, przepływ (m ³ /s)
• ${\displaystyle \scriptstyle n}$, częstotliwość skoku (Hz)
• ${\displaystyle \scriptstyle V_{\tekst{skok}}}$, objętość skokowa (m ³ )
• ${\displaystyle \scriptstyle \eta _{\text{vol}}}$, sprawność objętościowa

Moc

${\ Displaystyle P = {n \ cdot V_ {\ tekst {skok}} \ cdot \ Delta p \ nad \eta _ {\ tekst {mech}}}}$

gdzie

• ${\displaystyle \scriptstyle P}$, moc (W)
• ${\displaystyle \scriptstyle n}$, częstotliwość skoku (Hz)
• ${\displaystyle \scriptstyle V_{\tekst{skok}}}$, objętość skokowa (m ³ )
• ${\ Displaystyle \ scriptstyle \ Delta p}$, różnica ciśnień na pompie (Pa)
• ${\displaystyle \scriptstyle \eta _{\text{mech,hydr}}}$, sprawność mechaniczno-hydrauliczna

Sprawność mechaniczna

${\ Displaystyle n_ {\ tekst {mech}} = {T_ {\ tekst {teoretyczny}} \ ponad T_ {\ tekst {rzeczywisty}}} \ cdot 100 \$

gdzie

• ${\displaystyle \scriptstyle n_{\text{mech}}}$, procent wydajności pompy mechanicznej
• ${\displaystyle \scriptstyle T_{\tekst{teoretyczny}}}$, teoretyczny moment obrotowy do napędu
• ${\displaystyle \scriptstyle T_{\tekst{rzeczywisty}}}$, rzeczywisty moment obrotowy do napędu

Sprawność hydrauliczna

${\ Displaystyle n_ {hydr} = {Q_ {rzeczywisty} \ ponad Q_ {teoretyczny}} \ cdot 100 \$

gdzie

• ${\displaystyle \scriptstyle n_{hydr}}$, wydajność pompy hydraulicznej
• ${\displaystyle \scriptstyle Q_{teoretyczny}}$, teoretyczna wydajność natężenia przepływu
• ${\displaystyle \scriptstyle Q_{rzeczywisty}}$, rzeczywiste natężenie przepływu wyjściowego flow

Bibliografia

Linki zewnętrzne

• Opis zewnętrznej pompy zębatej
• Opis wewnętrznej pompy zębatej

• Opis sprawności mechanicznej
• Opis wydajności hydraulicznej