emner:
- introduktion
- Gear pumpe
- Vingepumpe
- Stempelpumpe
- Introduktion til hydropumpeberegningseksempler
- Beregn hydropumpens volumenflow
- Beregn den nødvendige hydropumpeeffekt
- Beregn den nødvendige effekt af drivmotoren
Forord:
Hydropumpen (1) suger olie fra reservoiret (2) og pumper olien ind i systemet. Efter at olien kommer ind i returledningen via kontrolventilen, overtryksventilen eller cylinderen, strømmer olien tilbage til reservoiret uden tryk.
Hydropumpen på billedet drives af en elektrisk motor, som regulerer mekanisk effekt i form af moment og hastighed. Hydropumpen omdanner dette til hydraulisk kraft. Pumpens output/volumenflow afhænger af hydropumpens hastighed og slagvolumen.
Hydropumper arbejder næsten alle efter det positive fortrængningsprincip. Udgaverne kan opdeles i:
- gear pumper;
- vingepumper;
- stempelpumper.
De følgende afsnit vil diskutere dette yderligere.
Gear pumpe:
Tandhjulspumpen anvendes i hydrauliske anlæg med et lavt driftstryk på maksimalt 140 til 180 bar. På grund af sin enkelhed, lave kostpris og pålidelige egenskaber er tandhjulspumpen en af de hyppigt anvendte hydropumper, som vi finder i hydrauliske applikationer.
I tandhjulspumpen med udvendige gear er der to gear, der bevæger sig i modsat retning fra hinanden. Et af gearene er udvendigt drevet og tager det andet gear med.
- sugeside: tænderne roterer fra hinanden i venstre side. Forøgelsen af volumen i hulrummene skaber et undertryk på cirka 0,1 til 0,2 bar, som får olie til at blive suget ind. Gearene transporterer olien til tryksiden via deres ydre omkreds;
- trykside: her roterer tænderne sammen. Olien i trykledningen forskydes ind i systemet.
Trykket på tryksiden afhænger af den modstand, som olien oplever i det hydrauliske kredsløb.
Gearpumpen med indvendig gearing indeholder et seglformet tilbehør. Det indre (blå) gear drives udvendigt og bærer den ydre (lilla) ring med indvendige tænder i den angivne omdrejningsretning. Ligesom med pumpen med udvendig gearing, skabes et vakuum, så snart afstanden mellem tænderne øges. Pumpen suger således olie fra reservoiret. Når gearene roteres sammen, forskydes olien ind i systemet. Den seglformede fastgørelse sikrer adskillelse af suge- og tryksiden.
Med denne type hydropumpe kan der opnås et tryk på op til 300 bar. Pumpen har en jævn ydelse og giver meget lidt støj.
Gearpumper har altid et fast slagvolumen. Ved konstant kørehastighed er udgangen konstant. På den ydre periferi af tandhjulene løber tandhovederne tæt på pumpehuset og sikrer radialtætningen. I midten af pumpen, hvor tandhjulene går i indgreb, sker der også en vis tætning mellem tandflankerne og lejepladen. En lille mængde olie vil altid lække mellem tætningsfladerne.
Vi finder tandhjulspumpen i følgende anvendelsesområder:
- køretøjsteknologi (herunder automatgear);
- Maskiningeniør;
- landbrugshydraulik;
- fly hydraulik.
Vingepumpe:
Vingepumpen har en rotor med radialt placerede skovle. På sugesiden (blå) øges volumen, hvilket skaber et undertryk og olie suges ind. På tryksiden (rød) falder volumen, der skabes overtryk og olien presses ind i røret.
Rotoren er placeret excentrisk i forhold til slagringen, hvilket gør udgangen justerbar:
- På billedet nedenfor ser vi pumpen til venstre, hvor outputtet er 0 cm³ pr. omdrejning. Pumpen leverer så ikke længere olie;
- Det højre billede viser den justerede slagring, som opnår maksimal effekt.
Vi finder vingepumpen i følgende anvendelsesområder:
- landbrugs- og vejbygningsmaskiner;
- maskine værktøj;
- luftfartshydraulik;
- mobil hydraulik.
Stempelpumpe:
Aksialstempelpumpen findes i systemer, hvor der forekommer højere tryk (>250 bar), og der overføres større kræfter, fordi effektiviteten af denne type hydropumpe er høj. Vi skelner mellem stempelpumper i radiale og aksiale stempelpumper.
Aksial stempelpumpe:
Aksialstempelpumpens indgangsaksel driver en vippeplade. Vippepladen er i en bestemt vinkel og omdanner den roterende bevægelse af indgangsakslen til en frem- og tilbagegående bevægelse af stemplerne. Pumpen er udstyret med sugeporte og afgangsventiler, så indgangsakslens rotationsretning ikke har indflydelse på hydraulikoliens strømningsretning.
Ved at justere den vinkel, som vippepladen er placeret i, kan stemplernes slag påvirkes. Jo mere hældende vippepladen er, jo større slaglængde på stemplerne, og jo mere olie fortrænges. Vi møder denne teknik i aircondition kompressorer.
Billederne nedenfor viser den aksiale stempelpumpe.
Radial stempelpumpe:
Radiale stempelpumper bruges hovedsageligt i tunge drev i skibe, såsom uddybningsinstallationer, spildrev og omrørere og i maskinteknik. Disse pumper har en kort installationslængde, er velegnede til høje driftstryk (700 bar) og leverer et højt drejningsmoment ved lav hastighed.
Radialstempelpumpen i den følgende figur indeholder fem stempler placeret radialt i stjerneform i forhold til drivakslen. Fordi ringen er designet excentrisk, skabes en radial stempelbevægelse. En fordelerskive, der roterer med drivakslen, sikrer, at hver cylinder er forbundet til suge- eller trykledningen på det rigtige tidspunkt.
Introduktion til hydropumpeberegningseksempler:
For at stemplet kan bevæge sig med den korrekte kraft og hastighed, skal hydropumpen give tilstrækkeligt tryk og en tilstrækkelig stor væskestrøm. Jo større belastning cylinderen skal betjene, jo højere krav stilles der til hydraulikpumpen.
Nedenfor er tre afsnit, hvor vi beregner volumenstrømmen, det nødvendige tryk og den nødvendige effekt, under hensyntagen til effektiviteten, af hydropumpen i det medfølgende diagram.
- pumpeslagvolumen (V) = 15 cm³ / omdrejninger;
- pumpehastighed (n) = 1200 rpm;
- systemtryk: 50 bar.
Beregn hydropumpens volumenflow:
Mængden af hydraulikolie, som en hydraulikpumpe fortrænger, afhænger af pumpens hastighed og slagvolumen. Detaljerne er angivet i afsnittet ovenfor.
I formlen omregner vi omdrejningerne pr. minut til sekunder ved at dividere tallet med 60. I sidste trin omregner vi kubikmeter pr. sekund til liter pr. minut ved at gange svaret med 60.000.
Beregn nødvendig hydropumpeeffekt:
Hydropumpen skal levere hydraulisk kraft til at transportere væske til cylinderen og flytte stemplet.
Med data fra afsnittet "Introduktion til beregningseksempler på hydropumper" og svaret fra forrige afsnit kan vi beregne den nødvendige effekt af hydropumpen. For overskuelighedens skyld er de listet igen her:
- pumpeslagvolumen (V) = 15 cm³ / omdrejninger;
- pumpehastighed (n) = 1200 rpm;
- systemtryk: 50 bar;
- volumenflow: 18 liter i minuttet.
Vi omregner systemtrykket på 50 bar til Pascal og volumenstrømmen til kubikmeter i sekundet. Vi registrerer dette i videnskabelig notation.
Beregn nødvendig drivmotoreffekt:
Pumpeakslen (indgangsakslen) leverer den mekaniske kraft, som ofte kommer fra en elmotor eller forbrændingsmotor. Den hydrauliske motor omdanner den mekaniske kraft til hydraulisk kraft. Der opstår altid tab ved omdannelse af energi. Drivmotoren skal derfor levere mere kraft for at lade hydropumpen levere den nødvendige effekt.
I dette eksempel antager vi et afkast på 90 %.
Relateret side:
