Předměty:
- Úvod
- Zubové čerpadlo
- Lopatkové čerpadlo
- Plunžrové čerpadlo
- Úvod do příkladů výpočtu hydročerpadla
- Vypočítejte objemový průtok vodního čerpadla
- Vypočítejte požadovaný výkon vodního čerpadla
- Vypočítejte požadovaný výkon hnacího motoru
Předmluva:
Hydročerpadlo (1) nasává olej ze zásobníku (2) a čerpá olej do systému. Poté, co se olej dostane do zpětného potrubí přes regulační ventil, přetlakový ventil nebo válec, proudí olej zpět do zásobníku bez tlaku.
Hydročerpadlo na obrázku je poháněno elektromotorem, který reguluje mechanický výkon v podobě točivého momentu a otáček. Hydročerpadlo přeměňuje tuto energii na hydraulickou energii. Výkon čerpadla / objemový průtok závisí na rychlosti a zdvihovém objemu hydročerpadla.
Téměř všechna hydročerpadla pracují na principu objemového průtoku. Verze lze rozdělit na:
- Zubová čerpadla;
- lopatková čerpadla;
- plunžrová čerpadla.
Následující odstavce o tom budou dále diskutovat.
Zubové čerpadlo:
Zubové čerpadlo se používá v hydraulických systémech s nízkým provozním tlakem maximálně 140 až 180 bar. Zubové čerpadlo je díky své jednoduchosti, nízké pořizovací ceně a spolehlivým vlastnostem jedním z často používaných hydročerpadel, které najdeme v hydraulických aplikacích.
V zubovém čerpadle s vnějšími ozubenými koly jsou dvě ozubená kola, která se pohybují v opačných směrech od sebe. Jedno z ozubených kol je poháněno externě a nese s sebou druhé ozubené kolo.
- sací strana: zuby se otáčejí od sebe na levé straně. Zvětšením objemu v dutinách vzniká podtlak přibližně 0,1 až 0,2 bar, který způsobí nasávání oleje. Ozubená kola dopravují olej na výtlačnou stranu přes svůj vnější obvod;
- tlaková strana: zde se zuby otáčejí společně. Olej v tlakovém potrubí je vytlačen do systému.
Tlak na tlakové straně závisí na odporu, který má olej v hydraulickém okruhu.
Zubové čerpadlo s vnitřním ozubením obsahuje srpovitý nástavec. Vnitřní (modré) kolo je poháněno externě a nese vnější (fialový) kroužek s vnitřními zuby v uvedeném směru otáčení. Stejně jako u čerpadla s vnějším ozubením vzniká podtlak, jakmile se zvětší prostor mezi zuby. Čerpadlo tak nasává olej ze zásobníku. Když se ozubená kola otáčejí společně, olej se vytlačuje do systému. Srpovitý nástavec zajišťuje oddělení sací a výtlačné strany.
S tímto typem hydročerpadla lze dosáhnout tlaku až 300 barů. Čerpadlo má rovnoměrný výkon a produkuje velmi malý hluk.
Zubová čerpadla mají vždy pevný zdvihový objem. Při konstantní rychlosti pohonu je výstup konstantní. Na vnějším obvodu ozubených kol probíhají hlavy zubů v blízkosti tělesa čerpadla a zajišťují radiální těsnění. Uprostřed čerpadla, kde ozubená kola zabírají, dochází také k určitému utěsnění mezi boky zubů a ložiskovou deskou. Mezi těsnicími plochami vždy unikne malé množství oleje.
Zubové čerpadlo najdeme v následujících oblastech použití:
- technologie vozidel (včetně automatické převodovky);
- strojírenství;
- zemědělská hydraulika;
- hydraulika letadla.
Lopatkové čerpadlo:
Lopatkové čerpadlo má rotor s radiálně umístěnými lopatkami. Na sací straně (modrá) se zvětšuje objem, vzniká podtlak a dochází k nasávání oleje. Na tlakové straně (červená) se objem zmenšuje, vzniká přetlak a olej se vtlačuje do potrubí.
Rotor je umístěn excentricky vzhledem k nárazovému kroužku, takže výstup je nastavitelný:
- Na obrázku níže vidíme čerpadlo vlevo, kde je výkon 0 cm³ na otáčku. Čerpadlo pak již nedodává olej;
- Pravý obrázek ukazuje upravený dopadový kroužek, který dosahuje maximálního výkonu.
Lamelové čerpadlo najdeme v následujících oblastech použití:
- zemědělské a silniční stavební stroje;
- strojové nástroje;
- letecká hydraulika;
- mobilní hydraulika.
Plunžrové čerpadlo:
Axiální pístové čerpadlo se nachází v systémech, kde se vyskytují vyšší tlaky (>250 bar) a jsou přenášeny větší výkony, protože účinnost tohoto typu hydročerpadla je vysoká. Plunžrová čerpadla rozlišujeme na radiální a axiální plunžrová čerpadla.
Axiální plunžrové čerpadlo:
Vstupní hřídel axiálního pístového čerpadla pohání naklápěcí desku. Naklápěcí deska je pod určitým úhlem a převádí rotační pohyb vstupní hřídele na vratný pohyb plunžrů. Čerpadlo je vybaveno sacími hrdly a výtlačnými ventily, takže směr otáčení vstupního hřídele nemá vliv na směr proudění hydraulického oleje.
Nastavením úhlu, ve kterém je umístěna sklopná deska, lze ovlivnit zdvih pístů. Čím více je naklápěcí deska nakloněna, tím větší je zdvih pístů a tím více oleje se vytlačí. S touto technikou se setkáváme v kompresory klimatizace.
Níže uvedené obrázky ukazují axiální pístové čerpadlo.
Radiální plunžrové čerpadlo:
Radiální plunžrová čerpadla se používají hlavně v těžkých pohonech lodí, jako jsou bagrovací zařízení, pohony navijáků a míchadla a ve strojírenství. Tato čerpadla mají krátkou instalační délku, jsou vhodná pro vysoké provozní tlaky (700 bar) a poskytují vysoký krouticí moment při nízkých otáčkách.
Radiální pístové čerpadlo na následujícím obrázku obsahuje pět pístů umístěných radiálně ve tvaru hvězdy vzhledem k hnací hřídeli. Protože je prstenec navržen excentricky, vzniká radiální pohyb pístu. Rozdělovací disk, který se otáčí s hnací hřídelí, zajišťuje, že každý válec je ve správný čas připojen k sacímu nebo tlakovému potrubí.
Úvod do příkladů výpočtu hydročerpadla:
Aby se píst pohyboval správnou silou a rychlostí, musí hydropumpa poskytovat dostatečný tlak a dostatečně velký průtok tekutiny. Čím větší zatížení musí válec obsloužit, tím vyšší jsou nároky na hydraulické čerpadlo.
Níže jsou uvedeny tři odstavce, ve kterých vypočítáme objemový průtok, požadovaný tlak a požadovaný výkon s přihlédnutím k účinnosti hydročerpadla v doprovodném schématu.
- zdvihový objem čerpadla (V) = 15 cm³/ot;
- rychlost čerpadla (n) = 1200 ot/min;
- tlak v systému: 50 bar.
Vypočítejte objemový průtok vodního čerpadla:
Množství hydraulického oleje, které hydraulické čerpadlo vytlačí, závisí na rychlosti a zdvihovém objemu čerpadla. Podrobnosti jsou uvedeny v odstavci výše.
Ve vzorci převedeme otáčky za minutu na sekundy vydělením čísla 60. V posledním kroku převedeme metry krychlové za sekundu na litry za minutu vynásobením odpovědi 60.000 XNUMX.
Vypočítejte požadovaný výkon vodního čerpadla:
Hydročerpadlo musí poskytovat hydraulickou energii pro dopravu kapaliny do válce a pohyb pístu.
S údaji z části „Úvod do příkladů výpočtu hydročerpadla“ a odpovědí z předchozí části můžeme vypočítat požadovaný výkon hydročerpadla. Pro přehlednost jsou opět uvedeny zde:
- zdvihový objem čerpadla (V) = 15 cm³/ot;
- rychlost čerpadla (n) = 1200 ot/min;
- tlak v systému: 50 bar;
- objemový průtok: 18 litrů za minutu.
Systémový tlak 50 barů převedeme na Pascal a objemový průtok na metry krychlové za sekundu. Zaznamenáváme to ve vědecké notaci.
Vypočítejte požadovaný výkon hnacího motoru:
Hřídel čerpadla (vstupní hřídel) dodává mechanickou sílu, která často pochází z elektromotoru nebo spalovacího motoru. Hydraulický motor přeměňuje mechanickou sílu na hydraulickou sílu. Ke ztrátám dochází vždy při přeměně energie. Hnací motor proto musí poskytovat větší výkon, aby umožnilo vodnímu čerpadlu dodávat požadovaný výkon.
V tomto příkladu předpokládáme návratnost 90 %.
Související stránka:
