المواضيع:
- مقدمة
- مضخة والعتاد
- مضخة ريشة
- مضخة الغطاس
- مقدمة لأمثلة حساب المضخة المائية
- حساب حجم تدفق المضخة المائية
- حساب الطاقة المطلوبة للمضخة المائية
- احسب القدرة المطلوبة لمحرك القيادة
مقدمة:
تقوم المضخة المائية (1) بامتصاص الزيت من الخزان (2) وتضخ الزيت إلى النظام. بعد دخول الزيت إلى خط العودة عبر صمام التحكم أو صمام تخفيف الضغط أو الأسطوانة، يتدفق الزيت مرة أخرى إلى الخزان دون ضغط.
يتم تشغيل المضخة المائية الموجودة في الصورة بواسطة محرك كهربائي، والذي ينظم الطاقة الميكانيكية في شكل عزم الدوران والسرعة. تقوم المضخة المائية بتحويل هذا إلى طاقة هيدروليكية. يعتمد تدفق خرج / حجم المضخة على السرعة وحجم شوط المضخة المائية.
تعمل جميع المضخات المائية تقريبًا وفقًا لمبدأ الإزاحة الإيجابية. ويمكن تقسيم الإصدارات إلى:
- مضخات والعتاد.
- مضخات ريشة.
- مضخات الغطاس.
وسوف تناقش الفقرات التالية هذا الأمر بشكل أكبر.
مضخة والعتاد:
يتم استخدام مضخة التروس في الأنظمة الهيدروليكية ذات ضغط التشغيل المنخفض بحد أقصى يتراوح من 140 إلى 180 بار. نظرًا لبساطتها وسعر التكلفة المنخفض وخصائصها الموثوقة، تعد المضخة الترسية واحدة من المضخات المائية المستخدمة بشكل متكرر والتي نجدها في التطبيقات الهيدروليكية.
يوجد في مضخة التروس ذات التروس الخارجية ترسان يتحركان في اتجاهين متعاكسين عن بعضهما البعض. يتم تشغيل أحد التروس من الخارج ويأخذ الترس الآخر معه.
- جانب الشفط: تدور الأسنان بعيدًا عن الجانب الأيسر. تؤدي الزيادة في الحجم في التجاويف إلى خلق ضغط سلبي يبلغ حوالي 0,1 إلى 0,2 بار، مما يؤدي إلى امتصاص الزيت. تقوم التروس بنقل الزيت إلى جانب الضغط عبر محيطها الخارجي؛
- جانب الضغط: هنا تدور الأسنان معًا. يتم نقل الزيت الموجود في خط الضغط إلى النظام.
يعتمد الضغط على جانب الضغط على المقاومة التي يواجهها الزيت في الدائرة الهيدروليكية.
تحتوي مضخة التروس ذات التروس الداخلية على ملحق على شكل منجل. يتم تشغيل الترس الداخلي (الأزرق) خارجيًا ويحمل الحلقة الخارجية (الأرجوانية) بأسنان داخلية في اتجاه الدوران المحدد. كما هو الحال مع المضخة ذات التروس الخارجية، يتم إنشاء فراغ بمجرد زيادة المسافة بين الأسنان. وبالتالي تمتص المضخة الزيت من الخزان. عندما يتم تدوير التروس معًا، يتم إزاحة الزيت إلى النظام. يضمن الملحق ذو الشكل المنجل فصل جوانب الشفط والضغط.
مع هذا النوع من المضخات المائية، يمكن تحقيق ضغط يصل إلى 300 بار. تتمتع المضخة بقدرة إنتاجية متساوية وتنتج ضوضاء قليلة جدًا.
تتمتع مضخات التروس دائمًا بحجم شوط ثابت. عند سرعة القيادة الثابتة، يكون الإخراج ثابتًا. على المحيط الخارجي للتروس، تعمل رؤوس الأسنان بالقرب من مبيت المضخة وتضمن الختم الشعاعي. في منتصف المضخة، حيث تتشابك التروس، يتم أيضًا عمل ختم معين بين جوانب الأسنان ولوحة المحمل. ستتسرب دائمًا كمية صغيرة من الزيت بين أسطح الغلق.
نجد مضخة التروس في مجالات التطبيق التالية:
- تكنولوجيا المركبات (بما في ذلك ناقل الحركة الأوتوماتيكي)؛
- مهندس ميكانيكى؛
- الهيدروليكية الزراعية.
- هيدروليكا الطائرات.
مضخة ريشة:
تحتوي مضخة الريشة على دوار ذو دوارات موضوعة شعاعيًا. على جانب الشفط (الأزرق)، يزداد الحجم، مما يخلق ضغطًا سلبيًا ويتم امتصاص الزيت. على جانب الضغط (الأحمر) ينخفض الحجم، وينشأ ضغط زائد ويتم ضغط الزيت في الأنبوب.
يتم وضع الدوار بشكل لا مركزي بالنسبة إلى حلقة التأثير، مما يجعل الخرج قابلاً للتعديل:
- في الصورة أدناه نرى المضخة على اليسار حيث يكون الإخراج 0 سم مكعب لكل دورة. ثم تتوقف المضخة عن إمداد الزيت؛
- تُظهر الصورة اليمنى حلقة التأثير المعدلة، والتي تحقق أقصى قدر من الإخراج.
نجد مضخة الريشة في مجالات التطبيق التالية:
- الآلات الزراعية وآلات بناء الطرق؛
- أدوات الآلة؛
- هيدروليكا الطيران؛
- الهيدروليكية المتنقلة.
مضخة الغطاس:
توجد مضخة المكبس المحوري في الأنظمة التي تحدث فيها ضغوط أعلى (> 250 بار) ويتم نقل قوى أكبر لأن كفاءة هذا النوع من المضخات المائية عالية. نحن نميز بين المضخات الغاطسة ومضخات الغطاس الشعاعية والمحورية.
مضخة الغطاس المحورية:
يقوم عمود الإدخال لمضخة المكبس المحوري بتشغيل لوحة مائلة. تكون لوحة الإمالة بزاوية معينة وتحول الحركة الدوارة لعمود الإدخال إلى حركة ترددية للكباسات. تم تجهيز المضخة بمنافذ الشفط وصمامات التفريغ، بحيث لا يكون لاتجاه دوران عمود الإدخال أي تأثير على اتجاه تدفق الزيت الهيدروليكي.
من خلال ضبط الزاوية التي توجد بها لوحة الإمالة، يمكن التأثير على شوط الكباسات. كلما كانت لوحة الإمالة أكثر ميلاً، زادت شوط الكباسات وزادت إزاحة الزيت. نواجه هذه التقنية في ضواغط تكييف الهواء.
الصور أدناه توضح مضخة المكبس المحوري.
مضخة الغطاس شعاعي:
تُستخدم المضخات الغطاسية الشعاعية بشكل أساسي في المحركات الثقيلة في السفن، مثل منشآت التجريف ومحركات الروافع والمحرضين وفي الهندسة الميكانيكية. تتميز هذه المضخات بطول تركيب قصير، وهي مناسبة لضغوط التشغيل العالية (700 بار) وتوفر عزم دوران عاليًا بسرعة منخفضة.
تحتوي مضخة المكبس الشعاعي في الشكل التالي على خمسة مكابس موضوعة بشكل قطري على شكل نجمة بالنسبة إلى عمود الإدارة. نظرًا لأن الحلقة لا مركزية، يتم إنشاء حركة مكبس شعاعية. يضمن قرص التوزيع الذي يدور مع عمود الإدارة توصيل كل أسطوانة بخط الشفط أو الضغط في الوقت المناسب.
مقدمة لأمثلة حساب المضخة المائية:
لكي يتحرك المكبس بالقوة والسرعة الصحيحتين، يجب أن توفر المضخة المائية ضغطًا كافيًا وتدفقًا كبيرًا من السوائل. كلما زاد الحمل الذي يجب أن تخدمه الأسطوانة، زادت المتطلبات المفروضة على المضخة الهيدروليكية.
فيما يلي ثلاث فقرات نحسب فيها التدفق الحجمي والضغط المطلوب والطاقة المطلوبة مع الأخذ بعين الاعتبار كفاءة المضخة المائية في الرسم البياني المرفق.
- حجم شوط المضخة (V) = 15 سم مكعب / دورة؛
- سرعة المضخة (ن) = 1200 دورة في الدقيقة؛
- ضغط النظام: 50 بار.
حساب تدفق حجم المضخة المائية:
تعتمد كمية الزيت الهيدروليكي التي تزيحها المضخة الهيدروليكية على سرعة المضخة وحجم شوطها. التفاصيل مذكورة في الفقرة أعلاه.
في الصيغة نقوم بتحويل الدورات في الدقيقة إلى ثواني عن طريق قسمة الرقم على 60. وفي الخطوة الأخيرة نقوم بتحويل الأمتار المكعبة في الثانية إلى لتر في الدقيقة عن طريق ضرب الإجابة في 60.000.
حساب قوة المضخة المائية المطلوبة:
يجب أن توفر المضخة المائية الطاقة الهيدروليكية لنقل السائل إلى الأسطوانة وتحريك المكبس.
باستخدام البيانات الواردة في قسم "مقدمة لأمثلة حساب المضخة المائية" والإجابة من القسم السابق، يمكننا حساب الطاقة المطلوبة للمضخة المائية. ومن أجل الوضوح، يتم سردها مرة أخرى هنا:
- حجم شوط المضخة (V) = 15 سم مكعب / دورة؛
- سرعة المضخة (ن) = 1200 دورة في الدقيقة؛
- ضغط النظام: 50 بار؛
- التدفق الحجمي: 18 لترًا في الدقيقة.
نقوم بتحويل ضغط النظام البالغ 50 بار إلى باسكال وحجم التدفق إلى متر مكعب في الثانية. ونسجل ذلك بالتدوين العلمي.
حساب قوة المحرك المطلوبة:
يقوم عمود المضخة (عمود الإدخال) بتزويد الطاقة الميكانيكية، والتي غالبًا ما تأتي من محرك كهربائي أو محرك احتراق. يقوم المحرك الهيدروليكي بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة هيدروليكية. تحدث الخسائر دائمًا عند تحويل الطاقة. لذلك يجب أن يوفر محرك الدفع المزيد من الطاقة للسماح للمضخة المائية بتوصيل الطاقة المطلوبة.
في هذا المثال نفترض عائدا قدره 90٪.
الصفحة ذات الصلة:
