Aiheet:
- esittely
- Hammaspyöräpumppu
- Siipipumppu
- Mäntäpumppu
- Johdatus vesipumpun laskentaesimerkkeihin
- Laske vesipumpun tilavuusvirtaus
- Laske tarvittava vesipumpun teho
- Laske käyttömoottorin tarvittava teho
Esipuhe:
Vesipumppu (1) imee öljyä säiliöstä (2) ja pumppaa öljyn järjestelmään. Kun öljy tulee paluulinjaan ohjausventtiilin, paineenalennusventtiilin tai sylinterin kautta, öljy virtaa takaisin säiliöön ilman painetta.
Kuvassa olevaa vesipumppua käyttää sähkömoottori, joka säätelee mekaanista tehoa vääntömomentin ja nopeuden muodossa. Vesipumppu muuttaa tämän hydrauliseksi voimaksi. Pumpun teho/tilavuusvirta riippuu vesipumpun nopeudesta ja iskutilavuudesta.
Lähes kaikki vesipumput toimivat syrjäytysperiaatteella. Versiot voidaan jakaa:
- hammaspyöräpumput;
- siipipumput;
- mäntäpumput.
Seuraavissa kappaleissa käsitellään tätä tarkemmin.
Hammaspyöräpumppu:
Hammaspyöräpumppua käytetään hydraulijärjestelmissä, joissa on alhainen käyttöpaine, enintään 140-180 bar. Yksinkertaisuuden, edullisen hintansa ja luotettavien ominaisuuksiensa ansiosta hammaspyöräpumppu on yksi usein käytetyistä hydraulisovelluksista löytyvistä vesipumpuista.
Ulkoisilla vaihteilla varustetussa hammaspyöräpumpussa on kaksi hammaspyörää, jotka liikkuvat vastakkaisiin suuntiin toisistaan. Toinen vaihteista on ulkokäyttöinen ja vie toisen vaihteen mukanaan.
- imupuoli: hampaat pyörivät erilleen vasemmalla puolella. Tilavuuden kasvu onteloissa aiheuttaa noin 0,1 - 0,2 baarin alipaineen, joka saa öljyn imeytymään. Hammaspyörät kuljettavat öljyn painepuolelle ulkokehänsä kautta;
- painepuoli: tässä hampaat pyörivät yhdessä. Painelinjassa oleva öljy siirtyy järjestelmään.
Painepuolen paine riippuu vastuksesta, jonka öljy kokee hydraulipiirissä.
Hammaspyöräpumppu sisäisellä vaihteistolla sisältää sirpin muotoisen lisäosan. Sisäinen (sininen) hammaspyörä toimii ulkoisesti ja se kuljettaa ulompaa (violetti) rengasta, jossa on sisäiset hampaat ilmoitettuun pyörimissuuntaan. Kuten ulkoisella vaihteistolla varustetussa pumpussa, tyhjiö syntyy heti, kun hampaiden välinen tila kasvaa. Pumppu imee siis öljyn säiliöstä. Kun vaihteita pyöritetään yhdessä, öljy siirtyy järjestelmään. Sirpin muotoinen kiinnitys varmistaa imu- ja painepuolen erottamisen.
Tämän tyyppisellä vesipumpulla voidaan saavuttaa jopa 300 baarin paine. Pumpun teho on tasainen ja se tuottaa hyvin vähän melua.
Hammaspyöräpumpuilla on aina kiinteä iskutilavuus. Vakionopeudella teho on vakio. Hammaspyörien ulkokehällä hammaspäät kulkevat lähellä pumppupesää ja varmistavat radiaalisen tiivistyksen. Pumpun keskellä, jossa hammaspyörät osuvat toisiinsa, muodostuu myös tietty tiiviste hampaiden kylkien ja laakerilevyn väliin. Pieni määrä öljyä vuotaa aina tiivistepintojen väliin.
Löydämme hammaspyöräpumpun seuraavilta käyttöalueilta:
- ajoneuvotekniikka (mukaan lukien automaattivaihteisto);
- mekaaninen suunnittelu;
- maatalouden hydrauliikka;
- lentokoneen hydrauliikka.
Siipipumppu:
Siipipumpussa on roottori, jossa on radiaalisesti sijoitetut siivet. Imupuolella (sininen) tilavuus kasvaa, jolloin syntyy alipaine ja öljy imeytyy sisään. Painepuolella (punainen) tilavuus pienenee, syntyy ylipainetta ja öljy puristetaan putkeen.
Roottori on sijoitettu epäkeskisesti iskurenkaaseen nähden, jolloin teho on säädettävissä:
- Alla olevassa kuvassa näkyy pumppu vasemmalla, jossa teho on 0 cm³ per kierros. Pumppu ei silloin enää syötä öljyä;
- Oikeassa kuvassa on säädetty iskurengas, joka saavuttaa suurimman tehon.
Löydämme siipipumpun seuraavilta käyttöalueilta:
- maatalouden ja tienrakennuskoneet;
- työstökoneet;
- ilmailun hydrauliikka;
- liikkuva hydrauliikka.
Mäntäpumppu:
Aksiaalimäntäpumppua löytyy järjestelmistä, joissa esiintyy korkeampia paineita (>250 bar) ja suuremmat tehot siirretään, koska tämän tyyppisten vesipumppujen hyötysuhde on korkea. Erottelemme mäntäpumput radiaali- ja aksiaalimäntäpumppuihin.
Aksiaalinen mäntäpumppu:
Aksiaalimäntäpumpun tuloakseli käyttää kallistuslevyä. Kallistuslevy on tietyssä kulmassa ja muuttaa tuloakselin pyörivän liikkeen mäntien edestakaisin liikkeeksi. Pumppu on varustettu imuaukoilla ja paineventtiileillä, jotta syöttöakselin pyörimissuunta ei vaikuta hydrauliöljyn virtaussuuntaan.
Säätämällä kulmaa, jossa kallistuslevy sijaitsee, voidaan vaikuttaa mäntien iskuihin. Mitä kaltevampi kallistuslevy on, sitä suurempi on mäntien isku ja sitä enemmän öljyä siirtyy. Kohtaamme tämän tekniikan ilmastointikompressorit.
Alla olevissa kuvissa näkyy aksiaalimäntäpumppu.
Radiaalinen mäntäpumppu:
Säteittäisiä mäntäpumppuja käytetään pääasiassa laivojen raskaissa käytöissä, kuten ruoppauslaitteistoissa, vinssikäytöissä ja sekoittimissa sekä koneenrakennuksessa. Näillä pumpuilla on lyhyt asennuspituus, ne sopivat korkeisiin käyttöpaineisiin (700 bar) ja tarjoavat suuren vääntömomentin alhaisella nopeudella.
Seuraavan kuvan säteittäinen mäntäpumppu sisältää viisi mäntää, jotka on sijoitettu radiaalisesti tähden muotoon käyttöakseliin nähden. Koska rengas on suunniteltu epäkeskisesti, syntyy säteittäinen männän liike. Vetoakselin mukana pyörivä jakolevy varmistaa, että jokainen sylinteri on liitetty imu- tai painejohtoon oikeaan aikaan.
Johdatus vesipumpun laskentaesimerkkeihin:
Jotta mäntä liikkuisi oikealla voimalla ja nopeudella, hydropumpun on tarjottava riittävä paine ja riittävän suuri nestevirtaus. Mitä suurempi kuormitus sylinterin on kestettävä, sitä korkeammat vaatimukset asetetaan hydraulipumpulle.
Alla on kolme kappaletta, joissa laskemme tilavuusvirtauksen, vaaditun paineen ja vaaditun tehon, ottaen huomioon oheisen kaavion vesipumpun hyötysuhteen.
- pumpun iskutilavuus (V) = 15 cm³ / kierros;
- pumpun nopeus (n) = 1200 rpm;
- järjestelmäpaine: 50 bar.
Laske vesipumpun tilavuusvirtaus:
Hydraulipumpun syrjäyttämän hydrauliöljyn määrä riippuu pumpun nopeudesta ja iskutilavuudesta. Yksityiskohdat on lueteltu yllä olevassa kappaleessa.
Kaavassa muunnetaan kierrokset minuutissa sekunneiksi jakamalla luku 60:llä. Viimeisessä vaiheessa muunnetaan kuutiometrit sekunnissa litroiksi minuutissa kertomalla vastaus 60.000 XNUMX:lla.
Laske tarvittava vesipumpun teho:
Hydropumpun on tarjottava hydraulivoimaa nesteen kuljettamiseksi sylinteriin ja männän liikuttamiseen.
Osion "Johdatus vesipumppujen laskentaesimerkkeihin" olevien tietojen ja edellisen osan vastauksen avulla voimme laskea vesipumpun tarvittavan tehon. Selvyyden vuoksi ne on listattu uudelleen tähän:
- pumpun iskutilavuus (V) = 15 cm³ / kierros;
- pumpun nopeus (n) = 1200 rpm;
- järjestelmäpaine: 50 bar;
- tilavuusvirta: 18 litraa minuutissa.
Muunnamme järjestelmän paineen 50 baaria Pascaliksi ja tilavuusvirtauksen kuutiometreiksi sekunnissa. Merkitsemme tämän tieteelliseen merkintään.
Laske tarvittava käyttömoottorin teho:
Pumpun akseli (tuloakseli) syöttää mekaanista tehoa, joka tulee usein sähkömoottorista tai polttomoottorista. Hydraulimoottori muuttaa mekaanisen tehon hydrauliseksi. Häviöitä tapahtuu aina energiaa muunnettaessa. Käyttömoottorin on siksi annettava enemmän tehoa, jotta vesipumppu voi tuottaa tarvittavan tehon.
Tässä esimerkissä oletetaan 90 %:n tuotto.
Aiheeseen liittyvä sivu:
