پمپ پیستونی هیدرولیک

فهرست مطالب

• پمپ هیدرولیک پیستونی چیست؟
• مقدمات در شناخت پمپ هیدرولیک پیستونی
• تکمیل طرح ساخت پمپ هیدرولیک پیستونی
• انواع پمپ پیستونی هیدرولیک از لحاظ ساختمان داخلی و دبی خروجی
• پمپ پیستونی محوری
• نقش صفحه زاویه گیر در پمپاژ پمپ پیستونی محوری
• پمپ هیدرولیک پیستونی دبی متغیر
• قیمت پمپ هیدرولیک پیستونی

در صنعت، بازوهای مکانیکی را برای انجام عملیات ‌های بسیار سخت و سنگین ابداع کرده‌ اند. این بازوهای مکانیکی قادر هستند تا سنگین ‌ترین اجسام، پیچیده ‌ترین عملیات ‌ها و غیرممکن ترین فرایندها را اجرایی کنند.

پمپ هیدرولیک پیستونی چیست؟

پمپ ها قدرتی دارند که همراه با حضور یک سیستم هیدرولیکی برای آنها تامین شده است. البته قلب تپنده هر سیستم هیدرولیکی پمپ آن است. در چنین سیستم هایی فشار بالای سیال از طریق یک پمپ هیدرولیک تامین می شود.فشاری که قرار است سخت ترین عملیات ‌ها را ممکن سازد. پمپ هیدرولیک پیستونی یکی از انواع متداول و بسیار کارآمد برای تکمیل بسیاری از سیستم ‌های هیدرولیکی است.

در میان تمام ایده ‌ها برای خلق انواع پمپ ‌ها، پمپ هیدرولیک پیستونی را باید در مقام کارآمدترین و در عین ‌حال قدرتمندترین مدل قرار داد. پمپ هیدرولیک پیستونی با یک الگوی ساده در طراحی قادر است تا قدرت بسیار بالایی را تأمین نماید.

تا جایی که برای به حرکت انداختن بسیاری از بازوهای مکانیکی بهترین انتخاب است. اما حالا که در این مقدمه ساده درک نسبتاً مناسبی از جایگاه انواع پمپ پیستونی پیدا کردیم، لازم است آرام و آهسته وارد بحث اصلی خودمان بشویم. بحثی که قرار است در آن بگوییم که پمپ هیدرولیک پیستونی چیست؟ و تحت چه ایده‌ های مکانیکی طراحی شده است؟

مقدمات در شناخت پمپ هیدرولیک پیستونی

برای درک عملکرد پمپ هیدرولیک پیستونی، مسیر چندان دشواری پیش روی ما نمی باشد. کافی ا‌ست از همان ابتدای امر نحوه استقرار پیستون‌ ها در بطن عملکرد این پمپ را به میان آوریم.آنگاه است که خیلی واضح می توانیم عملکرد ساده اما کارآمد این نوع از پمپ هیدرولیکی را تحلیل کنیم. آنچه در یک پمپ هیدرولیک پیستونی باعث خلق قدرت پمپاژ سیال است، حضور تعداد مشخصی از پیستون ‌ها می باشد. اما ما تعریف خودمان را از یک پیستون منفرد آغاز می ‌کنیم. فرض کنید یک پیستون در بطن یک سیلندر با دو مدخل در اختیار شما می باشد.

یکی از مدخل ‌ها به ‌عنوان ورودی سیال و دیگری را به ‌عنوان خروجی سیال در اختیار دارید. حال اگر پیستون را در داخل سیلندر جابجا کنید، در هر سیکل کاری ناشی از عقب و جلو رفتن پیستون یک بار عمل مکش از مدخل ورودی و یک بار عمل پمپاژ از مدخل خروجی صورت خواهد گرفت. درست شبیه به یک سرنگ ساده در دنیای پزشکی. به‌ این ‌ترتیب با ساده ‌ترین حالت از یک پمپاژ قدرتمند تحت تاثیر یک پمپ پیستونی آشنا شدید.حال اگر سر آزاد پیستون خود را به یک مولد متصل کنید، چه اتفاقی می ‌افتد؟ مولد می ‌تواند هر چیزی باشد. از یک موتور الکتریکی تا یک موتور بنزینی و یا حضور در بطن یک دستگاه مکانیکی می ‌توانند در مقام این مولد قرار بگیرند.

در واقع هدف ما آن است که انجام هر سیکل حرکتی پیستون در داخل سیلندر را از طریق یک جریان ماشینی انجام دهیم. آنگاه با سرعت عمل بسیار بالاتری هر سیکل مکش تا پمپاژ سیال توسط مجموعه سیلندر و پیستون انجام خواهد شد.به این ترتیب با افزایش سرعت سیکل حرکتی پیستون در بطن سیلندر، فرآیند پمپاژ سیال با سطح دبی بالا تحت قدرت زیاد تامین شده است. اما هنوز یک مشکل جدی وجود دارد.

در تعریف این سیستم عملیات پمپاژ با هر بار تخلیه سیلندر ناشی از حرکت پیستون صورت خواهد گرفت. از زیر رو با هر بار تخلیه باید منتظر تکمیل یک سیکل کاری باشید.به این ترتیب عملاً در خروجی سیلندر شاهد پمپاژ ضربه گونه همراه با تپش سیال هستیم. این نوع از پمپاژ مناسب برای عملکرد هیچ نوع از سیستم هیدرولیکی نمی ‌باشد. پس باید به دنبال راه ‌حلی باشیم.

تکمیل طرح ساخت پمپ هیدرولیک پیستونی

در مقدمات امر برای آشنایی با طرح ساخت پمپ هیدرولیک پیستونی با ساده ‌ترین ایده طراحی، یعنی حضور یک پیستون در بطن یک سیلندر آشنا شدید. اما در انتهای کار تمام فرآیند پمپاژ ما با یک مشکل بزرگ مواجه شد. اینکه خروجی پمپ هیدرولیک پیستونی ساده ما دارای ضربه‌ های تپش گونه است. اولین ایده برای حل این مشکل، افزایش سرعت سیکل کاری پیستون است. به ‌این ‌ترتیب می ‌توانیم فاصله زمانی در هر بار تخلیه سیلندر را کاهش دهیم. این ایده اگر چه باعث افزایش دبی خواهد شد، اما همچنان حضور پررنگ ضربات را در خروجی پمپ از میان نخواهد برد.

ایده بعدی می تواند در بزرگ کردن سیلندر پمپ هیدرولیک پیستونی باشد. اما با این کار فقط در مدت زمان تخلیه سیلندر است که پمپاژ تقریباً یکسانی داریم.اما بهترین ایده در افزایش تعداد سیلندرها می باشد. در این حالت می توانیم مسیر سیکل کاری سیلندرها را به ترتیبی چیدمان کنیم که هر بار تخلیه هر سیلندر، هم زمان با مکش سیلندری دیگر اتفاق افتد.به ‌این ‌ترتیب در هر لحظه از زمان، سیلندرهایی در حال مکش سیال هستند و سیلندرهایی دیگر در حال تخلیه آن می باشند.ظاهراً با این ایده می توانیم ماجرای ایجاد ضربه در خروجی پمپ هیدرولیک پیستونی را مرتفع سازیم. در این حالت این تضمین وجود دارد که عملیات مکش و تخلیه سیال به شکلی همزمان در حال انجام شدن است. برای بر طرف کردن ضربات در پمپاژ سیالات نیز به دنبال خلق چنین شرایطی هستیم. وقتی مرحله ی ترتیبی برای مکیدن تا پمپاژ کردن سیال وجو داشته باشد، هر بار تخلیه سیال باید انتظار اتمام عملیات مکش را کشیده و این اتنظار هر چند کوتاه باعث ایجاد ضربات در عملکرد پمپ خواهد شد.

البته با ایجاد یک شرایط همزمان در عملیات مکش تا تخلیه سیال می توانیم این مشکل را حل کنیم. اما سوال بعدی اینجای ماجرا است. اینکه چطور بتوانیم چنین سیستمی را بسازیم؟جواب این سوال می شود طرح ساخت انواع پمپ هیدرولیک پیستونی. برای آن نیز طرح ساخت یک مجموعه پیستونی که حول یک محور قرار خواهند گرفت، مطرح می باشد. البته این ایده را به دو شکل پمپ هیدرولیک محوری پیستونی و پمپ هیدرولیک شعاعی پیستونی اجرایی کرده اند. نمونه های پمپ هیدرولیک محوری پیستونی دارای قدرت پمپاژ بالاتری هستند. در حالیکه در نمونه های پمپ هیدرولیک شعاعی پیستونی وجه یکنواخت تری از پمپاژ سیال پیش بینی شده است.حال در ادامه مطلب با یک نگرش فنی خوبی می ‌توانیم وارد این مبحث باشیم که طرز کار انواع پمپ هیدرولیک پیستونی چگونه می باشد؟

انواع پمپ پیستونی هیدرولیک از لحاظ ساختمان داخلی و دبی خروجی

در ماهیت اصلی برای طراحی پمپ پیستونی هیدرولیک هدف کلی از کنار هم قرار گرفتن چندین پیستون تامین ‌می شود.پیستون هایی که قرار است در یک سیکل کاری با پر و خالی شدن از سیالات تحت پمپاژ، آنها را در مدخل پمپ تحویل گرفته و در سمت خروجی تحت فشار بالا تخلیه کنند.اگر چه این یک ایده ساده و در نهایت بسیار کلی برای پیاده سازی پمپ پیستونی هیدرولیک است، لکن می ‌توان این روش را در الگوهای متنوعی طراحی کرد.

از این رو بحث انواع پمپ پیستونی هیدرولیک از لحاظ ساختمان داخلی و مقدار دبی خروجی مطرح می شود. برای این منظور انواع پمپ پیستونی هیدرولیک را در دو دسته بندی قرار می دهند.

• پمپ پیستونی محوری
• پمپ پیستونی شعاعی (رادیالی)

در هر دو مدل، این پیستون ها هستند که قرار است سیالات تحت پمپاژ را حمل کنند. در هر دو مدل یک آرایش مهندسی شده از تعداد مشخصی پیستون در نظر گرفته شده است تا با گردش حول یک محور، عملیات پر و خالی شدن آنها صورت گیرد.تفاوت میان پمپ پیستونی محوری تا پمپ پیستونی شعاعی در نحوه آرایش پیستون ها حول یک محور گردان می باشد. در ادامه به بررسی تا آشنایی با هر یک از این مدل ها در انواع پمپ پیستونی هیدرولیک می ‌پردازیم.

پمپ پیستونی محوری

الگوی کلیدی در طراحی هر یک از انواع پمپ پیستونی هیدرولیک براساس چیدمان چندین پیستون حول یک محور گردان است. در طرح ساخت پمپ پیستونی محوری موقعیت نصب تمام پیستون ها حول یک محور گردان و کاملاً هم جهت با آن می باشد. در این طراحی در بطن پمپ پیستونی محوری یک بخش استوانه ای شکل طراحی شده است. این بخش تحت تاثیر مولدهایی که می توانند انواع موتورهای برقی و یا بنزینی باشند، قابلیت گردش دارند. پیستون ها در راستای این محور نصب شده اند.

طبعاً با چرخش محور مذکور شاهد گردش پیستون ها نیز هستیم. در این الگو هر بار گردش کامل یک پیستون حول محور گردان پمپ پیستونی محوری به طی کردن کامل یک سیکل کاری ختم خواهد شد. سیکل کاری ای که در آن به ازای هر بار گردش محور، هر یک از پیستون ها برای یک بار پر و خالی از سیال می ‌شوند اما برای پر و خالی کردن پیستون های نصب شده حول محور گردان در پمپ پیستونی محوری از یک صفحه زاویه دار استفاده شده است. این صفحه می تواند بخشی از بدنه خارجی پمپ پیستونی محوری باشد و یا اینکه به شکل یک صفحه مجزا در بطن پمپ تعریف شده باشد. به هر صورت سر آزاد پیستون های نصب شده بر محور گردان پمپ پیستونی محوری به این صفحه متصل هستند. از آنجا که صفحه مذکور با یک زاویه نسبت به موقعیت محور گردان پمپ نصب شده است، حرکت گردش محور باعث جابجا شدن موقعیت پیستون ها می‌ شود.

به این ترتیب با وصل شدن سر آزاد پیستون ها بر صفحه زاویه دار تحت تاثیر گردش محور پمپ شاهد یک حرکت رفت و برگشتی در هر یک از پیستون ها در داخل سیلندرها با هر بار گردش محور هستیم.لذا عملاً در نیمی از سیکل گردش محور در پمپ پیستونی محوری شاهد عملیات مکش توسط پیستون ها هستیم و در نیمی دیگر از سیکل کاری دستگاه، عملیات پمپاژ سیال صورت می ‌گیرد.

نقش صفحه زاویه گیر در پمپاژ پمپ پیستونی محوری

مقدار زاویه ای که برای صفحه زاویه دار در نظر می گیریم، بر میزان دبی سیال در بخش خروجی پمپ پیستونی محوری تأثیرگذار است. هر چه این زاویه نسبت به موقعیت محور گردان پمپ بیشتر باشد، قابلیت بالاتری در ایجاد کورس حرکتی پیستون ها دارد. در نتیجه هر پیستون با مقدار جابجایی بیشتری مواجه است که نتیجه آن در ایجاد مقدار دبی بیشتری همراه است. کم کردن زاویه صفحه نسبت به محور گردان پمپ باعث کم شدن کورس حرکتی پیستون ها شده، بر کاهش سطح دبی پمپ تاثیر می گذارد.انواع مدل ها در طراحی پمپ پیستونی محوری ایده کلی در طراحی هر نوع پمپ پیستونی محوری از استقرار پیستون ها بر حول محور گردان پمپ همراه است. در این بین نحوه استقرار صفحه زاویه گیر باعث خلق انواع ایده ها در طراحی پمپ پیستونی محوری شده است.. اگر با الگوی طراحی نوع صفحه زاویه گیر در پمپ پیستونی محوری همراه باشیم، در کل دو نوع از این تیپ طراحی وجود دارد.

• پمپ هیدرولیک پیستونی دبی متغیر با طراحی محوری
• پمپ پیستونی سرکج

پمپ هیدرولیک پیستونی دبی متغیر

الگوی طراحی این نوع از پمپ پیستونی محوری در ایجاد یک صفحه زاویه گیر کاملاً مستقل از بدنه پمپ است. صفحه زاویه گیر این پمپ، به عنوان یک بخش مستقل در داخل اجزای متحرک پمپ نصب شده است.تمام پیستون های قرار گرفته شده در حول محور گردان پمپ بر این صفحه زاویه گیر متصل هستند و تحت تاثیر زاویه ای که توسط این صفحه ایجاد شده است، در هر بار گردش محور در پمپ پیستونی محوری یک بار عملیات مکش و تخلیه سیال را انجام می ‌دهند.

از آنجا که موقعیت نصب صفحه زاویه گیر کاملا مستقل از طراحی دیگر بخش های موجود در پمپ پیستونی محوری است، می ‌توانیم آن را در شرایطی با حرکت آزادانه تعریف کنیم. به این ترتیب که بتوانیم مقدار زاویه ای که صفحه زاویه گیر با محور گردان پمپ دارد را تغییر بدهیم. لذا مقدمات خلق پمپ هیدرولیک پیستونی دبی متغیر فراهم خواهد شد. در یک پمپ پیستونی محوری بسته به موقعیت صفحه زاویه گیر به نسبت از محور گردان پمپ مقدار کورس مشخصی برای حرکت پیستون ها در داخل سیلندرها تعریف می شود. این کورس حرکتی معرف مقدار دبی پمپ است.چرا که در نهایت هر یک از پیستون ها قادر هستند تا مقدار مشخصی از این سیال را با هر بار گردش محور دستگاه همراه خود برداشته، پمپاژ کنند.

هر مقدار این صفحه را با زاویه بیشتری به نسبت از موقعیت نصب محور گردان پمپ قرار دهیم، قابلیت کورس حرکتی پیستون ها را زیاد می کنیم. لذا از مقدار دبی بالاتری برخوردار خواهیم شد.در طراحی پمپ هیدرولیک پیستونی دبی متغیر این شرایط پیش بینی شده است که بتوانیم آزادانه مقدار زاویه صفحه زاویه گیر را تحت اختیار داشته، تغییر بدهیم. به این ترتیب با جابجا کردن موقعیت قرارگیری صفحه زاویه گیر در بطن پمپ پیستونی محوری به راحتی می ‌توانیم مقدار کورس حرکتی پیستون ها را تغییر داده و باعث ایجاد رنج متغیری از سطح دبی در خروجی پمپ باشیم. این عملکرد ساده در داخل هر کدام از انواع مدل های طراحی شده برای پمپ هیدرولیک پیستونی دبی متغیر در نظر گرفته شده است.این ویژگی در تغییر سطح دبی سیاالات تحت پمپاژ تاثیر مستقیم بر قیمت پمپ هیدرولیک پیستونی فشار قوی گذاشته باعث شده تا این مدل به نسبت از پمپ پیستونی سرکج گران تر باشد.

قیمت پمپ هیدرولیک پیستونی

قیمت پمپ هیدرولیک پیستونی فشار قوی به علت حساس بودن قطعاتی که با ظرافت و تلرانس بسیار کم کنار یکدیگر قرار گرفته اند و همچنین طراحی خاص پمپ نسبت به سایر پمپ های هیدرولیکی گران تر بوده، اما خرید پمپ پیستونی در سیستمی که نیاز به تحمل فشار بالا وجود دارد، بهترین و مناسب ترین انتخاب ممکن می باشد.