Przedmioty:
- Wprowadzenie
- Pompa zębata
- Pompa łopatkowa
- Pompa tłokowa
- Wprowadzenie do przykładów obliczeń pomp wodnych
- Oblicz przepływ objętościowy pompy wodnej
- Oblicz wymaganą moc pompy wodnej
- Oblicz wymaganą moc silnika napędowego
Przedmowa:
Pompa hydrauliczna (1) zasysa olej ze zbiornika (2) i tłoczy go do układu. Gdy olej dostanie się do przewodu powrotnego przez zawór sterujący, zawór nadmiarowy ciśnienia lub cylinder, olej przepływa z powrotem do zbiornika bez ciśnienia.
Pompa wodna na zdjęciu napędzana jest silnikiem elektrycznym, który reguluje moc mechaniczną w postaci momentu obrotowego i prędkości. Pompa wodna przekształca ją w moc hydrauliczną. Wydajność pompy/przepływ objętościowy zależy od prędkości i objętości skoku pompy wodnej.
Prawie wszystkie pompy wodne działają na zasadzie wyporu. Wersje można podzielić na:
- pompy zębate;
- pompy łopatkowe;
- pompy tłokowe.
Poniższe akapity omówią to szerzej.
Pompa zębata:
Pompa zębata stosowana jest w układach hydraulicznych o niskim ciśnieniu roboczym maksymalnie od 140 do 180 bar. Ze względu na swoją prostotę, niską cenę i niezawodne właściwości, pompa zębata jest jedną z często używanych pomp hydraulicznych, które spotykamy w zastosowaniach hydraulicznych.
W pompie zębatej z zębatkami zewnętrznymi znajdują się dwa koła zębate, które poruszają się w przeciwnych kierunkach względem siebie. Jeden z biegów jest napędzany zewnętrznie i zabiera ze sobą drugi bieg.
- strona ssąca: zęby rozsuwają się po lewej stronie. Wzrost objętości we wnękach powoduje powstanie podciśnienia o wartości około 0,1 do 0,2 bara, które powoduje zasysanie oleju. Koła zębate transportują olej na stronę ciśnieniową poprzez swój zewnętrzny obwód;
- strona dociskowa: tutaj zęby obracają się razem. Olej z przewodu ciśnieniowego jest przemieszczany do układu.
Ciśnienie po stronie tłocznej zależy od oporu, jaki napotyka olej w obwodzie hydraulicznym.
Pompa zębata z uzębieniem wewnętrznym zawiera nasadkę w kształcie sierpa. Wewnętrzne (niebieskie) koło zębate napędzane jest zewnętrznie i podtrzymuje zewnętrzny (fioletowy) pierścień z wewnętrznymi zębami we wskazanym kierunku obrotu. Podobnie jak w przypadku pompy z uzębieniem zewnętrznym, gdy tylko zwiększy się odstęp między zębami, powstaje podciśnienie. W ten sposób pompa zasysa olej ze zbiornika. Kiedy koła zębate obracają się razem, olej jest przemieszczany do układu. Sierpowata końcówka zapewnia oddzielenie strony ssawnej i tłocznej.
Za pomocą tego typu pompy wodnej można osiągnąć ciśnienie do 300 barów. Pompa ma równomierną wydajność i wytwarza bardzo niski poziom hałasu.
Pompy zębate mają zawsze stałą objętość skoku. Przy stałej prędkości napędu moc wyjściowa jest stała. Na zewnętrznym obwodzie kół zębatych główki zębów przebiegają blisko obudowy pompy i zapewniają promieniowe uszczelnienie. W środku pompy, gdzie zazębiają się koła zębate, pomiędzy bokami zębów a płytą łożyskową występuje również pewne uszczelnienie. Pomiędzy powierzchniami uszczelniającymi zawsze będzie wyciekać niewielka ilość oleju.
Pompę zębatą znajdziemy w następujących obszarach zastosowań:
- technologia pojazdu (w tym automatyczna skrzynia biegów);
- Inżynieria mechaniczna;
- hydraulika rolnicza;
- hydraulika samolotu.
Pompa łopatkowa:
Pompa łopatkowa posiada wirnik z promieniowo rozmieszczonymi łopatkami. Po stronie ssącej (niebieskiej) objętość wzrasta, tworząc podciśnienie i olej jest zasysany. Po stronie tłocznej (czerwonej) objętość maleje, powstaje nadciśnienie i olej jest wtłaczany do rury.
Wirnik jest umieszczony mimośrodowo w stosunku do pierścienia udarowego, co umożliwia regulację mocy:
- Na poniższym obrazku widzimy pompę po lewej stronie, której wydajność wynosi 0 cmXNUMX na obrót. Pompa nie dostarcza już oleju;
- Prawy obraz pokazuje dostosowany pierścień udarowy, który osiąga maksymalną moc.
Pompę łopatkową znajdziemy w następujących obszarach zastosowań:
- maszyny rolnicze i drogowe;
- narzędzia maszynowe;
- hydraulika lotnicza;
- hydraulika mobilna.
Pompa tłokowa:
Pompa tłoczkowa osiowa stosowana jest w układach, w których występują wyższe ciśnienia (>250 bar) i przenoszone są większe moce, gdyż wydajność tego typu pomp hydraulicznych jest wysoka. Pompy nurnikowe dzielimy na promieniowe i osiowe.
Pompa nurnikowa osiowa:
Wał wejściowy osiowej pompy tłokowej napędza płytę przechylną. Płyta przechylająca jest ustawiona pod pewnym kątem i przekształca ruch obrotowy wału wejściowego w ruch posuwisto-zwrotny tłoków. Pompa wyposażona jest w króćce ssące i zawory tłoczne, dzięki czemu kierunek obrotu wału wejściowego nie ma wpływu na kierunek przepływu oleju hydraulicznego.
Regulując kąt, pod jakim znajduje się płyta przechylająca, można wpływać na skok tłoków. Im bardziej nachylona jest płyta przechylna, tym większy jest skok tłoków i tym więcej oleju jest wypieranego. Z tą techniką spotykamy się w sprężarki klimatyzacji.
Poniższe zdjęcia przedstawiają osiową pompę tłokową.
Promieniowa pompa nurnikowa:
Promieniowe pompy nurnikowe są stosowane głównie w ciężkich napędach statków, takich jak instalacje pogłębiarskie, napędy wciągarek i mieszadła, a także w budowie maszyn. Pompy te mają krótką długość montażową, są odpowiednie do wysokich ciśnień roboczych (700 barów) i zapewniają wysoki moment obrotowy przy niskiej prędkości.
Promieniowa pompa tłokowa przedstawiona na poniższym rysunku zawiera pięć tłoków ustawionych promieniowo w kształcie gwiazdy względem wału napędowego. Ponieważ pierścień jest zaprojektowany mimośrodowo, powstaje promieniowy ruch tłoka. Tarcza rozdzielcza, która obraca się wraz z wałem napędowym, gwarantuje, że każdy cylinder zostanie podłączony do przewodu ssawnego lub tłocznego w odpowiednim momencie.
Wprowadzenie do przykładów obliczeń hydropompy:
Aby tłok poruszał się z odpowiednią siłą i prędkością, pompa wodna musi zapewniać wystarczające ciśnienie i odpowiednio duży przepływ płynu. Im większe obciążenie, jakie musi wytrzymać cylinder, tym większe wymagania stawiane są pompie hydraulicznej.
Poniżej znajdują się trzy akapity, w których obliczamy przepływ objętościowy, wymagane ciśnienie i wymaganą moc, biorąc pod uwagę wydajność pompy wodnej z załączonego wykresu.
- objętość skoku pompy (V) = 15 cmXNUMX / obr;
- prędkość pompy (n) = 1200 obr/min;
- ciśnienie w układzie: 50 bar.
Oblicz przepływ objętościowy pompy wodnej:
Ilość oleju hydraulicznego tłoczonego przez pompę hydrauliczną zależy od prędkości i objętości skoku pompy. Szczegóły podano w akapicie powyżej.
We wzorze przeliczamy obroty na minutę na sekundy, dzieląc liczbę przez 60. W ostatnim kroku przeliczamy metry sześcienne na sekundę na litry na minutę, mnożąc wynik przez 60.000 XNUMX.
Oblicz wymaganą moc pompy wodnej:
Pompa wodna musi zapewniać moc hydrauliczną do transportu płynu do cylindra i poruszania tłokiem.
Korzystając z danych z rozdziału „Wprowadzenie do przykładów obliczeń hydropompy” oraz odpowiedzi z poprzedniego rozdziału możemy obliczyć wymaganą moc hydropompy. Dla przejrzystości, są one wymienione ponownie tutaj:
- objętość skoku pompy (V) = 15 cmXNUMX / obr;
- prędkość pompy (n) = 1200 obr/min;
- ciśnienie w układzie: 50 barów;
- przepływ objętościowy: 18 litrów na minutę.
Przeliczamy ciśnienie w układzie 50 barów na paskale, a przepływ objętościowy na metry sześcienne na sekundę. Zapisujemy to w notacji naukowej.
Oblicz wymaganą moc silnika napędowego:
Wał pompy (wał wejściowy) dostarcza energię mechaniczną, która często pochodzi z silnika elektrycznego lub spalinowego. Silnik hydrauliczny przekształca moc mechaniczną w moc hydrauliczną. Straty zawsze powstają podczas konwersji energii. Dlatego silnik napędowy musi zapewniać większą moc, aby pompa hydrauliczna mogła dostarczyć wymaganą moc.
W tym przykładzie zakładamy zwrot na poziomie 90%.
Powiązana strona:
