Μαθήματα:
- Εισαγωγή
- Αντλία με γρανάζια
- Αντλία πτερυγίων
- αντλία εμβόλου
- Εισαγωγή στα παραδείγματα υπολογισμού υδραντλίας
- Υπολογίστε τη ροή όγκου της υδραντλίας
- Υπολογίστε την απαιτούμενη ισχύ υδραντλίας
- Υπολογίστε την απαιτούμενη ισχύ του κινητήρα μετάδοσης κίνησης
Εισαγωγή:
Η υδραντλία (1) αναρροφά λάδι από τη δεξαμενή (2) και αντλεί το λάδι στο σύστημα. Αφού το λάδι εισέλθει στη γραμμή επιστροφής μέσω της βαλβίδας ελέγχου, της βαλβίδας εκτόνωσης πίεσης ή του κυλίνδρου, το λάδι ρέει πίσω στο ρεζερβουάρ χωρίς πίεση.
Η υδραντλία στην εικόνα κινείται από έναν ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος ρυθμίζει τη μηχανική ισχύ με τη μορφή ροπής και ταχύτητας. Η υδραντλία το μετατρέπει σε υδραυλική ισχύ. Η έξοδος/όγκος της αντλίας εξαρτάται από την ταχύτητα και τον όγκο διαδρομής της υδραντλίας.
Οι υδραντλίες σχεδόν όλες λειτουργούν σύμφωνα με την αρχή της θετικής μετατόπισης. Οι εκδόσεις μπορούν να χωριστούν σε:
- γραναζωτές αντλίες?
- αντλίες πτερυγίων?
- αντλίες εμβόλου.
Οι ακόλουθες παράγραφοι θα το συζητήσουν περαιτέρω.
Αντλία με γρανάζια:
Η γραναζωτή αντλία χρησιμοποιείται σε υδραυλικά συστήματα με χαμηλή πίεση λειτουργίας το πολύ 140 έως 180 bar. Λόγω της απλότητας, του χαμηλού κόστους και των αξιόπιστων ιδιοτήτων της, η γραναζωτή αντλία είναι μια από τις συχνά χρησιμοποιούμενες υδραντλίες που συναντάμε σε υδραυλικές εφαρμογές.
Στην γραναζωτή αντλία με εξωτερικά γρανάζια υπάρχουν δύο γρανάζια που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις μεταξύ τους. Η μία από τις ταχύτητες κινείται εξωτερικά και παίρνει μαζί της την άλλη.
- πλευρά αναρρόφησης: τα δόντια περιστρέφονται μεταξύ τους στην αριστερή πλευρά. Η αύξηση του όγκου στις κοιλότητες δημιουργεί αρνητική πίεση περίπου 0,1 έως 0,2 bar, η οποία προκαλεί την αναρρόφηση του λαδιού. Τα γρανάζια μεταφέρουν το λάδι στην πλευρά πίεσης μέσω της εξωτερικής τους περιφέρειας.
- πλευρά πίεσης: εδώ τα δόντια περιστρέφονται μαζί. Το λάδι στη γραμμή πίεσης μετατοπίζεται στο σύστημα.
Η πίεση στην πλευρά πίεσης εξαρτάται από την αντίσταση που αντιμετωπίζει το λάδι στο υδραυλικό κύκλωμα.
Η γραναζωτή αντλία με εσωτερικό γρανάζι περιέχει ένα εξάρτημα σε σχήμα δρεπανιού. Το εσωτερικό (μπλε) γρανάζι κινείται εξωτερικά και φέρει τον εξωτερικό (μωβ) δακτύλιο με εσωτερικά δόντια στην υποδεικνυόμενη κατεύθυνση περιστροφής. Όπως και στην αντλία με εξωτερικό γρανάζι, δημιουργείται κενό μόλις αυξηθεί ο χώρος μεταξύ των δοντιών. Έτσι, η αντλία αναρροφά λάδι από τη δεξαμενή. Όταν τα γρανάζια περιστρέφονται μαζί, το λάδι μετατοπίζεται στο σύστημα. Το δρεπανόμορφο εξάρτημα εξασφαλίζει τον διαχωρισμό των πλευρών αναρρόφησης και πίεσης.
Με αυτόν τον τύπο υδραντλίας, μπορεί να επιτευχθεί πίεση έως και 300 bar. Η αντλία έχει ομοιόμορφη έξοδο και παράγει πολύ λίγο θόρυβο.
Οι γραναζωτές αντλίες έχουν πάντα σταθερό όγκο διαδρομής. Σε σταθερή ταχύτητα κίνησης, η έξοδος είναι σταθερή. Στην εξωτερική περιφέρεια των γραναζιών, οι κεφαλές των δοντιών τρέχουν κοντά στο περίβλημα της αντλίας και εξασφαλίζουν την ακτινωτή σφράγιση. Στη μέση της αντλίας, όπου πλένονται τα γρανάζια, πραγματοποιείται επίσης μια συγκεκριμένη στεγανοποίηση μεταξύ των πλευρών των δοντιών και της πλάκας έδρασης. Μια μικρή ποσότητα λαδιού θα διαρρέει πάντα μεταξύ των επιφανειών στεγανοποίησης.
Βρίσκουμε την γραναζωτή αντλία στις ακόλουθες περιοχές εφαρμογής:
- τεχνολογία οχημάτων (συμπεριλαμβανομένου του αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων).
- μηχανολογία;
- γεωργικά υδραυλικά?
- υδραυλικά αεροσκάφη.
Αντλία πτερυγίων:
Η αντλία πτερυγίων έχει ένα ρότορα με ακτινικά τοποθετημένα πτερύγια. Στην πλευρά αναρρόφησης (μπλε) ο όγκος αυξάνεται, δημιουργώντας αρνητική πίεση και το λάδι αναρροφάται. Στην πλευρά της πίεσης (κόκκινο) ο όγκος μειώνεται, δημιουργείται υπερπίεση και το λάδι πιέζεται στον σωλήνα.
Ο ρότορας είναι τοποθετημένος έκκεντρα ως προς τον δακτύλιο κρούσης, καθιστώντας την έξοδο ρυθμιζόμενη:
- Στην παρακάτω εικόνα βλέπουμε την αντλία στα αριστερά όπου η έξοδος είναι 0 cm³ ανά περιστροφή. Η αντλία δεν παρέχει πλέον λάδι.
- Η δεξιά εικόνα δείχνει τον προσαρμοσμένο δακτύλιο κρούσης, ο οποίος επιτυγχάνει τη μέγιστη απόδοση.
Βρίσκουμε την αντλία πτερυγίων στις ακόλουθες περιοχές εφαρμογής:
- γεωργικά μηχανήματα και μηχανήματα οδοποιίας.
- εργαλεία μηχανής;
- υδραυλική αεροπορία?
- κινητά υδραυλικά.
Αντλία εμβόλου:
Η αξονική εμβολοφόρος αντλία βρίσκεται σε συστήματα όπου εμφανίζονται υψηλότερες πιέσεις (>250 bar) και μεταδίδονται μεγαλύτερες ισχύς επειδή η απόδοση αυτού του τύπου υδραντλίας είναι υψηλή. Διακρίνουμε τις αντλίες εμβόλου σε ακτινικές και αξονικές αντλίες εμβόλου.
Αξονική αντλία εμβόλου:
Ο άξονας εισόδου της αντλίας αξονικού εμβόλου κινεί μια ανακλινόμενη πλάκα. Η πλάκα κλίσης βρίσκεται σε μια ορισμένη γωνία και μετατρέπει την περιστροφική κίνηση του άξονα εισόδου σε παλινδρομική κίνηση των εμβόλων. Η αντλία είναι εξοπλισμένη με θυρίδες αναρρόφησης και βαλβίδες εκκένωσης, έτσι ώστε η φορά περιστροφής του άξονα εισόδου να μην επηρεάζει την κατεύθυνση ροής του υδραυλικού λαδιού.
Ρυθμίζοντας τη γωνία στην οποία βρίσκεται η πλάκα κλίσης, μπορεί να επηρεαστεί η διαδρομή των εμβόλων. Όσο πιο κεκλιμένη είναι η πλάκα κλίσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαδρομή των εμβόλων και τόσο περισσότερο λάδι μετατοπίζεται. Την τεχνική αυτή τη συναντάμε στο συμπιεστές κλιματισμού.
Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν την αντλία αξονικού εμβόλου.
Ακτινική αντλία εμβόλου:
Οι ακτινικές αντλίες εμβόλου χρησιμοποιούνται κυρίως σε βαριές κινήσεις σε πλοία, όπως εγκαταστάσεις βυθοκόρησης, μηχανισμοί κίνησης βαρούλκου και αναδευτήρες και στη μηχανολογία. Αυτές οι αντλίες έχουν μικρό μήκος εγκατάστασης, είναι κατάλληλες για υψηλές πιέσεις λειτουργίας (700 bar) και παρέχουν υψηλή ροπή σε χαμηλή ταχύτητα.
Η αντλία ακτινικού εμβόλου στο παρακάτω σχήμα περιέχει πέντε έμβολα τοποθετημένα ακτινικά σε σχήμα αστεριού σε σχέση με τον κινητήριο άξονα. Επειδή ο δακτύλιος έχει σχεδιαστεί έκκεντρα, δημιουργείται μια ακτινική κίνηση εμβόλου. Ένας δίσκος διανομής που περιστρέφεται με τον κινητήριο άξονα διασφαλίζει ότι κάθε κύλινδρος συνδέεται με τη γραμμή αναρρόφησης ή πίεσης την κατάλληλη στιγμή.
Εισαγωγικά παραδείγματα υπολογισμού υδραντλία:
Για να κινηθεί το έμβολο με τη σωστή δύναμη και ταχύτητα, η υδραντλία πρέπει να παρέχει επαρκή πίεση και αρκετά μεγάλη ροή υγρού. Όσο μεγαλύτερο είναι το φορτίο που πρέπει να εξυπηρετήσει ο κύλινδρος, τόσο μεγαλύτερες είναι οι απαιτήσεις της υδραυλικής αντλίας.
Ακολουθούν τρεις παράγραφοι στις οποίες υπολογίζουμε την παροχή όγκου, την απαιτούμενη πίεση και την απαιτούμενη ισχύ, λαμβάνοντας υπόψη την απόδοση, της υδραντλίας στο συνημμένο διάγραμμα.
- όγκος διαδρομής αντλίας (V) = 15 cm³ / στροφές;
- ταχύτητα αντλίας (n) = 1200 rpm;
- πίεση συστήματος: 50 bar.
Υπολογίστε τη ροή όγκου της υδραντλίας:
Η ποσότητα του υδραυλικού λαδιού που εκτοπίζει μια υδραυλική αντλία εξαρτάται από την ταχύτητα και τον όγκο διαδρομής της αντλίας. Οι λεπτομέρειες παρατίθενται στην παραπάνω παράγραφο.
Στον τύπο μετατρέπουμε τις στροφές ανά λεπτό σε δευτερόλεπτα διαιρώντας τον αριθμό με το 60. Στο τελευταίο βήμα μετατρέπουμε κυβικά μέτρα ανά δευτερόλεπτο σε λίτρα ανά λεπτό πολλαπλασιάζοντας την απάντηση επί 60.000.
Υπολογίστε την απαιτούμενη ισχύ υδραντλίας:
Η υδραντλία πρέπει να παρέχει υδραυλική ισχύ για τη μεταφορά υγρού στον κύλινδρο και την κίνηση του εμβόλου.
Με τα δεδομένα από την ενότητα «Εισαγωγή στα παραδείγματα υπολογισμού υδραντλίας» και την απάντηση από την προηγούμενη ενότητα, μπορούμε να υπολογίσουμε την απαιτούμενη ισχύ της υδραντλίας. Για λόγους σαφήνειας, παρατίθενται ξανά εδώ:
- όγκος διαδρομής αντλίας (V) = 15 cm³ / στροφές;
- ταχύτητα αντλίας (n) = 1200 rpm;
- πίεση συστήματος: 50 bar;
- Όγκος ροής: 18 λίτρα ανά λεπτό.
Μετατρέπουμε την πίεση συστήματος των 50 bar σε Pascal και την παροχή όγκου σε κυβικά μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Το καταγράφουμε σε επιστημονική σημειογραφία.
Υπολογίστε την απαιτούμενη ισχύ κινητήρα μετάδοσης κίνησης:
Ο άξονας της αντλίας (άξονας εισόδου) παρέχει τη μηχανική ισχύ, η οποία συχνά προέρχεται από έναν ηλεκτροκινητήρα ή έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης. Ο υδραυλικός κινητήρας μετατρέπει τη μηχανική ισχύ σε υδραυλική ισχύ. Απώλειες συμβαίνουν πάντα κατά τη μετατροπή της ενέργειας. Ο κινητήρας μετάδοσης κίνησης πρέπει επομένως να παρέχει περισσότερη ισχύ για να επιτρέψει στην υδραντλία να παρέχει την απαιτούμενη ισχύ.
Σε αυτό το παράδειγμα υποθέτουμε απόδοση 90%.
Σχετική σελίδα:
