پمپ هیدرولیک چیست و چگونه کار میکند؟
پمپ هیدرولیک، یکی از دستاوردهای بزرگ صنعت است که کاربردهای زیادی در صنعت هیدرولیک دارد و خیلی از کارها، بدون آن قابل انجام نیستند. برای اینکه با عملکرد پمپهای هیدرولیک آشنا شویم، لازم است که ابتدا مفهوم قانون پاسکال را درک کنیم؛ قانون پاسکال یکی از اصول پایه فیزیک است که اهمیت فشار در سیالات را نشان میدهد. بر اساس این قانون، اگر بر یک سیال در محیط بسته، فشاری وارد شود، سیال نمیتواند کنار برود و این تغییر فشار، بدون اینکه کاهش پیدا کند، به همه نقاط سیال و دیوارههای محفظه آن منتقل میشود. با توجه به اینکه سیستمهای هیدرولیکی، سیستمهای بسته سیال برای اعمال نیرو هستند، قانون پاسکال، در این سیستمها کاربرد دارد.
پمپ هیدرولیک نیز بر اساس قانون پاسکال طراحی و ساخته شده و طبق اصل جابهجایی کار میکند. این پمپها که از یک سیال در محفظه بسته، برای اعمال فشار استفاده میکنند، مقدار زیادی روغن را توسط سیلندرهای هیدرولیک فشار میدهند تا در نهایت، انرژی مکانیکی را به نیروی هیدرولیکی تبدیل کرده و آن را به سیال منتقل کنند. با زیاد شدن انرژی سیال در یک سیکل هیدرولیکی، خلأ نسبی ایجاد میشود و فشار ایجاد شده از این حالت، باعث میشود که سیال موجود در سیستم، به سمت راه ورودی آن حرکت کند و به وسیله پمپ هیدرولیک، به نقاط مختلف سیستم هدایت شود. هر کدام از مدلهای مختلف پمپهای هیدرولیک، در کاربرد خاصی مورد استفاده قرار میگیرند و تفاوت اصلی آنها، فشار و دبی خروجی آنهاست که در پمپهای کارتریجی، بر حسب گالن در دقیقه و در پمپهای پیستونی و دندهای، با واحد لیتر در دقیقه محاسبه میشود.
بنابراین، وظیفه پمپ هیدرولیک این است که سیال مورد نظر را به جریال بیندازد، اما باید به این نکته توجه کرد که این قطعه، فشار ایجاد نمیکند و فقط جریان لازم برای حرکت سیالات را تامین میکند و فشار فقط نمایانگر مقاومت خروجی در یک پمپ است.
در ادامه قصد داریم با انواع پمپ هیدرولیک صنعتی آشنا شویم، ساختار، اهمیت، وظایف و کاربردهای آن را بررسی کنیم.
آنچه در این مقاله مطالعه خواهیم کرد:
تاریخچه پمپ هیدرولیک
در کنار قناتها که دارای مهندسی و معماری کاملی هستند، گاهی نیاز جوامع مختلف دسترسی به آبهای زیرزمینی (چاه) و یا آبهای جاری در رودخانهها هم بوده است. قرن شانزده را میتوان توسعه پمپهای آبی دانست. اواخر این قرن بود که اصول ساختمان پرس هیدرولیکی طراحی شد و بعد از یک قرن اولین پرس هیدرولیکی که جنبه عملی داشت، شروع به کار کرد. قرن نوزدهم، زمان کاربرد پرسهای هیدرولیک آبی بود و اوایل قرن بیستم را میتوان شروع توسعه هیدرولیک روغنی در صنایع، ماشینآلات و تاسیسات صنعتی دانست.
ساختار و اجزای پمپ هیدرولیک
این قطعه از اجزای مختلفی تشکیل شده است که برای اجرای عملکرد صحیح سیستم ضروری هستند؛ در ادامه به آنها اشاره شده است:
- محفظه و بدنه Casing
- پرههای متحرک یا Runner Vanes
- شفت یا Shaft
- یاتاقان یا Bearings (میتوانید برای مطالعه مقاله «بلبرینگ، نوعی یاتاقان» روی این لینک (+) کلیک کنید.)
- آببند یا کاسه نمد (+) یا Seal
- مخزن ذخیره روغن یا Oil Storage Tank
- خط لوله یا Pipeline
- موتور الکتریکی یا Electric Motor
- محرک هیدرولیکی یا Hydraulic Actuator
- شیر کنترل فشار یا Relief Valve
مزایای پمپ هیدرولیک
از مهمترین مزایای این پمپها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- در مقایسه با پمپهای الکتریکی راندمان بالاتری در تبدیل حرکت چرخشی به خطی دارند.
- ابعاد و اندازه کوچکتر در مقایسه با سایر پمپهای مکانیکی و الکتریکی
- قابل استفاده زیر آب
- حذف جریان الکتریکی و در نتیجه ایمنی بالا
- قابلیت تولید توان برابر یا بیشتر در مقایسه با پمپهای الکتریکی
- نیاز به تعمیر و نگهداری کمتر و ارزانتر به دلیل ساختمان ساده پمپ هیدرولیک
انواع پمپ هیدرولیک و وظیفه آن
این ابزار صنعتی کاربرد زیادی در مکانیک دارد. از آن جایی که سیستم وابسته به کار با یک سیال است و در مصارف مختلف استفاده زیادی میشود، برای هر یک از این پمپها یک ساختار ویژه در نظر گرفته شده و باعث تمایز مدلها از هم میشود. برای دسترسی به مشخصات فنی پمپ هیدرولیک لازم است که در مورد انواع آن اطلاعات داشته باشیم.
پمپهای هیدرولیک قابل دستهبندی به دو نوع جابهجایی مثبت و جابهجایی غیرمثبت هستند. پمپهای جابهجایی غیرمثبت به علت فشار کم سیال و جریان خروجی بالا، بیشتر کاربرد خانگی دارد و برای انتقال دادن سیال استفاده میشود. پمپهای گریز از مرکز و محوری دو نوع از پمپهای جابهجایی غیرمثبت محسوب میشوند. پمپهای جابهجایی مثبت هم کاربردهای کاملا صنعتی دارند و بر اثر چرخش محور پمپ، میزان مشخصی سیال وارد سیستم هیدرولیک میشود. پمپهای نوع جابهجایی مثبت کاربردهای زیادی در صنعت هیدرولیک دارند و مزایای زیادی نسبت به پمپهای جابهجایی غیرمثبت دارند.
سه نوع پمپ جابهجایی مثبت وجود دارد:
۱. دندهای
۲. هیدرولیک پرهای
۳. هیدرولیک پیستونی
پمپهای هیدرولیک چرخ دندهای
پمپ دندهای یا چرخ دندهای، یکی از انواع پمپ هیدرولیک است. میتوان آن را یکی از ارزانترین نوع پمپها در رده جهانی دانست، که به دلیل ایجاد طیف گستره دبی خروجی ارزان بودن طرفدارهای زیادی دارد. این پمپها ابعاد کوچک، تنوع بالا و طراحی سادهای دارند و در ماشینهای ابزار و تجهیزات متحرک کاربرد دارند. طراحی ساختمان و جنس آن محکم و بادوام است. آلودگی تاثیر زیادی بر این مدل پمپ نمی گذارد. لازم است اشاره کنیم که بازدهی این نوع پمپ، به علت سائیدگی، پایین است و هزینه نگهداری و تعمیرات بالایی دارد. در یک پمپ دندهای، محفظههای جابهجایی بین محفظه پمپ هیدرولیک و چرخ دنده چرخان (بسته به مدل یا طرح پمپ هیدرولیک) تشکیل میشود.
عملکرد این نوع پمپ به وسیله چرخ دندههایی که یکی از آنها هرزگرد و دیگری به محرک متصل است شکل میگیرد. در اثر چرخش این محور متحرک خلأ نسبی روغن در جایگاه بین چرخ دندهها و پوسته به وجود میآید.
در ادامه به انواع پمپهای چرخ دندهای اشاره شده است.
پمپ هیدرولیک دندهای خارجی
یکی از متداولترین انواع پمپ هیدرولیک است که یکی از چرخدندههای آن توسط نیروی خارجی به گردش درآمده و به دنبال آن چرخدنده دیگر شروع به چرخش میکند. کاربرد این پمپها در تامین میزان پایین فشار است و به نسبت دارای قیمت مناسب، دامنه سرعت زیاد، عمر بالا و بازده خوبی هستند، با سرعت ۱۵۰۰ تا ۲۵۰۰ دور در دقیقه و ظرفیت تحمل فشار تا ۴۰۰۰ پوند بر اینچ و محدوده دبی ۱ تا ۱۰۰ در بازار موجود هستند.
بعضی از مارکها و برندهای مختلف این دسته به شرح زیر است:
- گالتک (Galtech)
- بوندیولی (Bondioli)
- روکت (Roquet)
- بوش رکسروت (Bosch rexroth)
- کاپرونی (Caproni)
- رکستور (Rextour)
- ZBF
- آرافن
پمپ هیدرولیک دندهای داخلی
اگر راندمان بالا یا سروصدای کم در زمان کار اهمیت داشته باشد، پمپهای دندهای داخلی میتوانند گزینه مناسبی برای انتخاب باشند. ساختمان داخلی این پمپها از یک چرخ دنده داخلی، چرخ دنده ساده، آببند هلالی و پوسته تشکیل شده است. این نوع پمپ بیشتر در فشار پایین ۱۰۰۰ پوند بر اینچ مورد استفاده است و برای روغنکاری کاربرد دارد. همچنین بازدهی این نوع پمپ، به علت سائیدگی، پایین است.
۳ نوع پمپ هیدرولیک دندهای داخلی وجود دارد که عبارتند از: پمپهای گوشوارهای هیدرولیک، پمپهای ژیروتوری هیدرولیک و پمپهای پیچی.
بعضی از مارکها و برندهای مختلف این دسته به شرح زیر است:
ویت (Voith)
رکسروت (Rexroth)
اکرله (Eckerle)
- پمپ هیدرولیک رینگ دندهای
همیشه مقدار ثابتی از مایع را به سمت خروجی میفرستد و از پر کاربردترین پمپهای مورد استفاده در صنعت میباشد. عملکرد پمپ حلقه دنده با استاتور و روتور است که در آن، حرکت سیارهای روتور، جریان ایجاد میکند. استفاده از تکنولوژی بالا و تجهیزات و لوازم با کیفیت و مقاوم در تولید پمپهای هیدرولیک عوامل تاثیرگذار بر کیفیت آنها هستند که البته این کیفیت بالا مستلزم صرف هزینه بیشتر و قیمت نهایی بیشتری میباشد که در محاسبه کلی مقرون به صرفه خواهد بود.
- پمپ دوک اسکرو
مهمترین بخشی که کار اصلی را در یک سیستم هیدرولیک انجام میدهد پمپ دوک آن است که وظیفه تولید و جابهجایی یک مایع خاص را در سیستم بر عهده دارد. پمپهای اسکرو با چرخ دنده در داخل محفظه کار میکنند و دارای سطح صدای بسیار کم عملیاتی هستند.
پمپهای هیدرولیک پرهای
پمپهای پرهای با صدای پایین کار میکنند؛ بنابراین مشتریهای مخصوص به خود را دارند زیرا با تپش جریان بسیار پایینتر، یعنی جریان ثابت، کار میکنند. به همین ترتیب در حالی که سرعت نسبتا بالایی را تا ۳۰۰۰ دور در دقیقه دارند، صدای کمتری تولید میکنند. اجزای پمپ پرهای شامل محفظه، تیغهها، شفت و روتور است. همینطور که از اسم آنها پیداست، در این پمپها نقش اصلی در عملکرد را پره بر عهده دارد.
پمپهای پرهای به عنوان یکی از انواع پمپهای هیدرولیکی کوچک مانند Parker Denison T7A یا T7B، با حجم جابهجایی بالاتر از ۵۰ سی سی، دارای حداکثر سرعت ۳۶۰۰ دور در دقیقه در فشار سیستم هیدرولیک تا ۳۰۰ بار متناوب هستند.
پمپهای پرهای برای کاهش سطح صدا با تپش جریان بسیار کمتری کار میکنند. این نوع از پمپهای تیغهای دارای بازدهی و طول عمر بالایی نیز هستند. علاوه بر این در صورت نیاز، قابلیت تعویض کارتریج در این وسیله موجود میباشد./ این پمپها در ماشینآلات ریختهگری و صنعت و همچنین در ماشینآلات ساخت زمین و جاده نیز کاربرد دارند. فشار عملکرد پمپهای پرهای به طور معمول از ۱۸۰-۲۱۰ بار فراتر نمیرود. با این حال، پمپهای پرهای مخصوصی طراحی شده که در آنها فشار کار ممکن است به خوبی از ۲۰۰ بار و تا ۳۰۰ بار باشد. انواع جدید پمپهای پرهای به دنبال تعادل و جابهجایی ثابت میباشند.
پمپهای پرهای به دو دسته دبی متغیر و دبی ثابت تقسیم میشوند. از اصلیترین سازندههای پمپهای کارتریجی میتوان به کمپانیهای رکسروت، ویکرز، یوکن و دنیسون اشاره کرد. انواع مختلف این پمپها:
- پرهای، جابهجایی متغیر
- پرهای، جابهجایی ثابت
- پرهای Denison، تک
- پرهای Denison، دو برابر
- پرهای Denison، سهگانه
پمپ پیستونی
پمپ پیستونی یا Piston Pump یکی از انواع پمپهای هیدرولیک صنعتی جابهجایی مثبت به شمار میرود و مثل نمونه پرهای میتوان با تغییر دادن پلت آن دبی را از ثابت به متغییر تغییر داد. هزینه پمپهای پیستونی بیشتر از سایر پمپهاست؛ اما اگر پیستون به شکل دقیق آببندی شود (با توجه به پیچیدگی طراحی، تعمیر آن سخت است) بازدهی و عمر پمپ به شدت افزایش پیدا خواهد کرد. دارای چندین پیستون است که با حرکت خود، باعث خلأ و مکش روغن هیدرولیک به داخل پیستونها و خروج آن میشود. برای مواردی مثل انتقال رنگ، انتقال شیرینی و شکلاتهای غلیظ، سیالات گرانرو، شربتهای خوراکی و موارد مشابه، این نوع پمپ گزینه خوبی است.
پمپهای پیستونی به صورت شعاعی و محوری کاربرد بیشتری دارند و امکان تغییر در طراحی آنها وجود دارد.
این قطعه که متناسب با فشار و نوع کارکرد به فروش میرسد، دارای انواع مختلفی است (که در این میان پمپهای فشار قوی طرفدار زیادی دارند) از جمله:
- پمپ پیستون محوری، جابهجایی ثابت
- پمپ پیستون محوری، تغییر مکان
- پمپ پیستونی شعاعی، جابهجایی ثابت
- پمپ پیستونی شعاعی، جابهجایی متغیر
این پمپها معمولا در دستگاههای آبشیرینکن و کارواشها کاربرد دارند؛ از کاربردهای دیگر آن در صنایعی مثل صنایع فولاد و فلزی، صنعت نفت و گاز و همچنین موارد زیر است:
- تزریق سوخت و مواد شیمیایی
- برش فلز، شیشه، سنگ و سرامیک
- انتقال و پمپاژ موادی مثل رنگ یا شکلات مایع
- تست لوله و تست هیدرواستاتیک
- کارواشهای سنتی و خانگی و شستشوی صنعتی
- استفاده جهت زدودن چربی، رسوب و زنگزدگی
برای خرید پمپ پیستونی باید فاکتورهایی مانند جنس بدنه، شرایط نصب دستگاه، شرایط محیطی و سیال مورد نظر برای انتقال در نظر گرفته شود.
پمپ دیافراگمی
پمپ دایافراگمی از انواع دیگر پمپ هیدرولیک است. پمپاژ سیال مختلف را میتوان کاربرد اصلی این دستگاهها در نظر گرفت. عملکرد پمپهای دیافراگمی مشابه عملکر پمپ پیستونی است با این تفاوت که در آن پیستون با یک دیافراگم انعطافپذیر ضربانی جایگزین میشود .این امر باعث برطرف شدن معایبی میشود که به واسطه تماس پکینگهای پیستون با سیال پمپاژ شده به وجود میآیند.
مثل پمپهای پیستونی سیال از طریق شیرهای چک وارد پمپ شده و از آن خارج میشود. پمپهای دیافراگمی به صورت ضربانی خروجی از مایعات، گازها یا مخلوطی از آن ارائه میدهند و برای پمپاژ مایعاتی که حاوی ذرات جامد هستند مانند پمپاژ مواد شیمیایی گرانقیمت، سمی یا خورنده مفید هستند.
قدرت مکش بالا، قابلیت کارکرد خشک و تغییر نرخ پمپاژ اکثر پمپهای دیافراگمی در حین کار از ویژگیهای این پمپهای گرانقیمت هستند. همینطور استفاده از آنها بسیار راحتتر بوده و هزینه کمتری دارد. از دیگر ویژگیهای مهم این دستگاهها عدم وجود مکانیکال سیل در آنها است که بروز از هر نوع انفجار در دستگاه جلوگیری میکند. یکی از بهترین ویژگیهای پمپهای بادی که باعث افزایش محبوبیت و کاربرد آنها شده، تعمیر و نگهداری از آنها است. در واقع قطعات مصرفی این پمپها به راحتی قابل دسترسی هستند.
در نهایت کدام نوع از پمپهای هیدرولیکی را بخریم؟
در ابتدا بهتر است بدانید که کدام نوع با نیاز ما مطابقت دارد؛ برای این کار باید از ویژگیهای هر پمپ مطلع باشیم. به طور کلی پمپهای پرهای تا حد زیادی توسط پمپهای دندهای جمع و جور و بادوام جایگزین شدهاند. پمپهای دندهای خارجی برای فشار بالا و سرعت کار بهترین عملکرد را دارند، در حالی که پمپهای دندهای داخلی قادر به تولید جریان با ضربان بسیار کم هستند. با این حال، پمپهای پرهای هنوز هم برای ایجاد انرژی موثر هستند. این پمپها حتی در صورت خشک شدن برای مدت زمان کوتاه نیز میتوانند کار کنند. پمپهای پیستونی به طور کلی قدرت بیشتری دارند اما در عین حال مستعد آلودگی هستند.
7 مورد از دلایل خرابی پمپ هیدرولیک (برای افزایش طول عمر پمپ هیدرولیک چه کار کنیم؟)
وارد کردن روغن تمیز و بدون آلودگی در پمپ میتواند برای افزایش طول عمر پمپهای هیدرولیک مفید باشد. بهتر است مد نظر داشته باشیم که در طول کارکردن، پمپ نباید خشک و بدون روغن باشد. در صورتی که پمپ نشت کرد یا لرزش غیرعادی داشت، نیاز به رسیدگی فوری دارد.
به طور کلی 7 دلیل وجود دارد که نشان میدهد پمپ به تعمیر نیاز دارد؛ در ادامه به این موارد اشاره شده است.
- حرارت بسیار بالای پمپ هیدرولیک
- مستهلک شدن قطعات زودتر از حالت طبیعی
- حرکتهای غلط عمل کننده
- افزایش سروصدا و ارتعاش پمپ
- کاهش دبی
- کاهش ناگهانی فشار و در نتیجه آن، کاهش سرعت یا قدرت سیلندر
- افزایش صدا
5 اشتباه که ممکن است در سیستمهای هیدرولیک رخ بدهد
- تعویض روغن هیدرولیک در زمان نامناسب
عوامل زیادی وجود دارند که نشاندهنده تعویض روغن هیدرولیک هستند؛ در ادامه به این موارد اشاره شده است.
- دمای فعالیت دستگاه (دمای بالا –> تجزیه سریعتر روغن)
- مقدار آلودگی آبوهوا
- سطح ذرات
- کاهش سطح مواد افزودنی
- تخریب طبیعی مایع هیدرولیک در طول زمان
- استفاده از روغن هیدرولیک اشتباه
استفاده نادرست از روغن مناسب باعث کاهش بازده و عملکرد سیستم هیدرولیک میشود و تاثیرگذاری عمر مفید سیستم و خیلی از اجزای تشکیلدهنده آن را کم میکند.
استفاده از مایع هیدرولیک با ویسکوزیته مناسب برای جلوگیری از افزایش دمای عملیاتی یا افزایش اصطکاک ضروری است، در غیر این صورت شاهد آسیب به سیستم و خرابی زودرس آن خواهیم بود.
- داغ شدن بیش از حد سیستم هیدرولیک
اگر بخشهایی از یک سیستم هیدرولیک در دمای بالا کار کنند، بیانگر مشکلات دیگری (مثل فرسوده شدن یاتاقانها، کثیف بودن مبدلهای حرارتی یا نرخ جریان نادرست) هستند که نیاز است برطرف شوند.
- تعویض فیلترهای هیدرولیک در زمان نامناسب
- قرار دادن فیلترهای هیدرولیک در مکانهای اشتباه
بهتر است از فیلترهای هیدرولیک در دو مکان زیر قرار نگیرند:
- ورودیهای پمپ
- خطوط تخلیه از محفظه موتورهای پیستونی و پمپها
آگاهی از بروز این دست از اشتباهات رایج و انجام بررسیهای منظم باعث آگاهی از نحوه عملکرد سیستم هیدرولیک و زمان نیاز به تعمیر آن میشود و باعث صرفهجویی در وقت و هزینه خواهد شد.
قیمت پمپ هیدرولیک
نکته مهم و بااهمیت برای مشتری در خریدن پمپ هیدرولیک صنعتی، هزینه مناسب و کیفیت خوب است. همینطور که در طول مقاله توضیح داده شد انواع مختلفی از پمپ هیدرولیک در بازار وجود دارد که کاربری هر یک از آنها با هم متفاوت است و به خاطر تنوع و استفاده بالا، برندهای زیادی تولیدکننده این محصول هستند. قیمت پمپ هیدرولیک بسته به این موضوع مختلف است.
برای تهیه آن در ابتدا لازم است متناسب با کاربردی که برایتان خواهد داشت به انتخاب مدل بپردازید؛ همچنین سختی کار و امکاناتی که لازم دارید و سپس برندهایی که موجود میباشد را بررسی نمایید. چون در صورت انتخاب اشتباه و پرداخت هزینه، ممکن است به آن کاربرد مد نظر نرسید.
توجه داشته باشید که علاوه بر موارد بالا، شرایط محیطی و اقتصادی کشور هم میتواند بر مقدار قیمت این قطعه و سایر متعلقات آن موثر باشد. در این راستا فروشگاه آرکاچرخش سعی داشته اجزای مختلف پمپ هیدرولیک صنعتی را با مناسبترین قیمت، جهت رضایت مشتریان گرامی فراهم کند. بهتر است برای کسب اطلاعات بیشتر از طریق راههای ذکر شده در صفحه «تماس با ما»، با ما در ارتباط باشید.
خلاصه و جمعبندی
پمپ هیدرولیک به عنوان قلب سیستم هیدرولیکی و یکی از مهمترین اجزای آن در صنعت شناخته میشود؛ این قطعه در طول کار خود دو عملکرد مهم را انجام میدهد. اول اینکه عمل مکانیکی آن باعث ایجاد خلأ در ورودی پمپ می شود که با ایجاد فشار اجازه میدهد مایع از مخزن وارد خط ورودی پمپ شود. دوم، عمل مکانیکی پمپ، این مایع را از طریق خروجی به داخل سیستم هیدرولیک هدایت میکند. این پمپ از نظر عملکرد به دو دسته جابهجایی مثبت و جابهجایی غیرمثبت تقسیم میشود و از نظر قابلیتها میتوان پمپهای هیدرولیک را به سه دسته پیستونی، دندهای و پرهای تقسیم کرد. روش کار این پمپها نیز معمولا به صورت شعاعی و محوری است.
باید دقت داشت که پمپ هیدرولیک نیز مانند تمام قطعات صنعتی نیاز به تعمیر و نگهداری دارند.
مجموعه آرکا چرخش با بیش از دو دهه سابقه در زمینه واردات و عرضه لوازم یدکی خودرو یکی از معتبرترین فروشگاهها در حوزه خرید قطعات یدکی با ضمانت اصالت و سلامت فیزیکی آنهاست. برای دریافت مشاوره و خرید سایر محصولات فروشگاه (+) با شماره 09126627040 یا 33930031-021 تماس حاصل فرمایید.