سیستم‌های پمپ هیدرولیکی در صنایع مختلف کاربرد دارند. پمپ هیدرولیک (Hydraulic Pumps) به عنوان مهمترین قسمت سیستم‌های پمپ هیدرولیکی به شمار میرود که قدرت آن توسط موتورهای الکتریکی احتراق داخلی و ... تامین و سپس به انرژی هیدرولیکی تبدیل می‌شود. سیستم‌های پمپ هیدرولیکی در یک سیکل هیدرولیکی یا نیوماتیکی انرژی سیال را افزایش میدهد تا در موقع نیاز به کار مطلوب تبدیل گردد. فشار اتمسفر در اثر خلا نسبی ایجاد می‌شود که به علت عملکرد اجزای مکانیکی پمپ سیال را به سمت مجرای ورودی آن حرکت میدهد. این امر موجب می‌شود سیال توسط پمپ به سایر قسمتهای مدار هیدرولیک هدایت شود. حجم روغن پر فشار تحویل داده شده به مدار هیدرولیکی به ظرفیت پمپ و در نتیجه به حجم جابه جا شده سیال در هر دور و تعداد دور پمپ دارد. ظرفیت پمپ با واحد گالن در دقیقه یا لیتر بر دقیقه بیان می‌شود.
یکی از نکات مهم در مکش سیال ارتفاع عمودی مجاز پمپ نسبت به سطح آزاد سیال است که در مورد روغن نباید این ارتفاع بیش از 10 متر باشد چرا که بر اثر ایجاد خلا نسبی روغن به جوش آمده و بجای روغن مایع بخار روغن به پمپ وارد می‌شود که در نتیجه موجب مختل شدن کار سیکل می‌شود. در رابطه با ارتفاع خروجی پمپ هیچ محدودیتی وجود ندارد و تنها میزان قدرت پمپ تعیین کننده آن میباشد. در سیستم‌های هیدرولیکی پمپ تنها به جریان ایجاد میکند و فشار در اثر مقاومت عملگر ایجاد می‌شود.
![نقشه انفجاری پمپ هیدرولیک]()
-
دسته بندی سیستم های پمپ هیدرولیکی
سیستم های پمپ هیدرولیکی به دو دسته تقسیم میشوند که عبارتند از:
1- پمپ‌های با جابجایی مثبت (Positive displacement pump)
این نوع پمپها توانایی غلبه بر فشار خروجی و اصطکاک را دارد و به ازای هر دور چرخش محور پمپ مقدار معینی از سیال را به سمت خروجی هدایت میکند. پمپ‌های با جابجایی مثبت، دارای ابعاد کوچک، بازدهی حجمی بالا، انعطاف پذیری مناسب و توانایی کار در فشارهای بالا هستند که با استفاده از بازشدن ناگهانی یک حفره، حفره مکش ایجاد می‌شود و فشار هوا سیال هیدرولیک را به داخل حفره حرکت میدهد. سپس حفره بسته و سیال مقابل دهانه خروجی حبس میگردد. با ورود سیال جدید از پمپ شارژ شده، این سیکل تکرار می‌شود. یک سیکل کاری سیستم های پمپ هیدرولیکی، با یک دور چرخش محور پمپ برابر است. با توجه به ساز و کار این پمپها قطعات آنها نسبت به هم آب‌بندی شده که امکان نشتی سیال بین آنها خیلی کم است.
2- پمپ‌های با جابجایی غیر مثبت (Non Positive displacement pump)
سیستم‌های پمپ هیدرولیکی با جابجایی غیر مثبت با نام دیگر هیدرودینامیکی شناخته میشوند که در فشارهای بالا مقاومت زیادی ندارند و در صنعت هیدرولیک کاربرد کمی دارند. از این پمپها به عنوان انتقال اولیه سیال از نقطه ای به نقطه دیگر استفاده می‌شود و به منظور سیستم‌های فشار پایین و جریان بالا که حداکثر فشار کاری آنها بین 250 تا 300 psi است قابل استفاده میباشند.
پمپ‌های با جابجایی غیرمثبت، چرخش سریع یک پروانه سیال را با نیروی گریز از مرکز به سمت دهانه خروجی پمپ پرتاب می‌نمایند. این پمپها برخلاف پمپ‌های جابجایی مثبت، قطعات آب‌بندی ندارند و با افزایش فشار نشتی زیاد، اتفاقات خاصی در آنها رخ میدهد. این پمپها قابلیت پمپاژ سیال را به خودیِ خود ندارند زیرا مکشی در آنها ایجاد نمی‌شود تا سیال را به سمت خود جذب نماید.
1- پمپ چرخدنده ای
پمپ چرخدنده ای (Gear Pump) به دلیل طراحی آسان، هزینه ساخت پایین کمتری نسبت به سایر پمپها دارد و در صنعت بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. از جمله معایب این پمپها، کاهش بازده آنها در اثر فرسایش قطعات میباشد که به دلیل اصطکاک و خوردگی و در نتیجه نشت روغن در قسمتهای داخلی رخ میدهد. این افت فشار بیشتر در نواحی بین دندهها و پوسته و بین دندهها قابل مشاهده است.پمپ‌های چرخدنده ای به 5 نوع خارجی، داخلی، گوشواره ای، پیچی و ژیروتوری تقسیم میشوند.
2- پمپ‌های پره ای نامتعادل و متعادل
پمپ‌های پره ای (Unbalanced & Balanced Vane Pumps ) به عنوان پمپ‌های فشار متوسط در صنایع کاربرد دارند. این نوع پمپها دارای سرعتی بین 1200 rpm تا 1750 rpm میباشند که این سرعت در مواقع خاص تا 2400 rpm نیز میرسد. بازده حجمی پمپ‌های پره ای، 85% تا 90% است اما به دلیل نشتهای موجود در اطراف روتور، میزان بازده کلی آنها پایین است.
از جمله مزایای این پمپها، بی سر و صدا بودن هنگام کار است. همچنین در صورت بروز مشکل در ساختمان پمپ، بدون جدا کردن لولههای ورودی و خروجی، میتوان آنها را تعمیر نمود. نیروی گریز از مرکز که در نتیجه دوران تیغههای موجود، شیارهای روتور را به سمت خارج هدایت میکند.
فضای بین روتور و رینگ بادامکی در نیم دور اول چرخش محور افزیش مییابد که حجم آن نیز منبسط می‌شود و در نتیجه فشار کاهش و مکش ایجاد میگردد. در نتیجه این امر، سیال به سمت مجرای ورودی پمپ حرکت میکند. در نیم دور دوم چرخش محور، فضای بین پرههای سیال کاهش یافته که با فشار به سمت خروجی رانده می‌شود. جریان ایجاد شده به میزان خروج از مرکزمحور نسبت به روتور پمپ بستگی دارد. در صورتی که این فاصله از بین برود و دو محور به یکدیگر نزدیک شوند، در خروجی جریانی نخواهیم داشت.
3- پمپ‌های پیستونی
پمپ‌های پیستونی (Piston Pumps) دارای توان و قدرت بالایی دارند و از این رو گرانقیمت میباشند که در صورت آب بندی دقیق پیستونها بالاترین بازدهی را دارند. جریان در این نوع پمپها بدون ضربان است که به دلیل عدم وارد آمدن بار جانبی به پیستونها، عمر طولانی تری دارند. ساختار پمپ‌های پیستونی پیچیده است و از نظر ساختار و شکل ظاهری به چند نوع نوع شعاعی، محوری خمیده، محوری با صفحه زاویه گیر و پلانچر تقسیم میشوند.
![نحوه عملکرد پمپ های هیدرولیک]()
4- پمپ‌های پیستونی محوری با محور خمیده
در پمپ‌های پیستونی محوری با محور خمیده (Axial piston pumps(bent-axis type) خط مرکزی بلوک سیلندر نسبت به خط مرکزی محور محرک در موقعیت زاویه ای مشخصی قرار میگیرد. میله پیستون بواسطه اتصالات کروی (Ball & socket joints) به فلنج محور محرک متصل می‌شود به گونه ای که با تغییر فاصله بین فلنج محرک و بلوک سیلندر، پیستونها در سیلندر، حرکت رفت و برگشت دارند. یک اتصال یونیورسال (Universal link) بلوک سیلندر را به محور محرک متصل و میزان خروجی پمپ با تغییر زاویه بین دو محور سیستم های پمپ هیدرولیکی تغییر میکند. در زاویه صفر خروجی وجود ندارد و بیشینه خروجی در زاویه 30 درجه ایجاد می‌شود.
5- پمپ‌های پیستونی محوری با صفحه زاویه گیر
در پمپ‌های پیستونی محوری با صفحه زاویه گیر (Axial piston pump) محور بلوک سیلندر و محور محرک در یک راستا قرار میگیرند و به علت پیروی از وضعیت صفحه زاویه گیر در حین حرکت دورانی، پیستونها حرکت رفت و برگشتی دارند. با این حرکت سیال از ورودی مکیده و در خروجی پمپ می‌شود. این پمپها را میتوان با خاصیت جابه جایی متغیر نیز طراحی نمود. در این پمپها، مکانیزمهای دستی قابل کنترل بوده و یا از طریق سیستم جبران کننده تنظیم میگردد. حداکثر زاویه صفحه زاویه گیر حدود 17.5 درجه است.
6- پمپ‌های پیستونی شعاعی
در پمپ‌های پیستونی شعاعی ((Radial piston pump پیستونها در امتداد شعاع قرار میگیرند. پیستونها در نتیجه نیروی گریز از مرکز و فشار سیال پشت آنها همواره دارای رفت و برگشتی عمود بر محور مرکزی هستند. برای پمپ نمودن سیال، باید رینگ نسبت به محور، محرک خروج از مرکزیت داشته باشد. زمانی که پیستونها از محور روتور فاصله داشته باشند، به دلیل مکش خلا نسبی بوجود آمده و در ادامه دَوران روتور پیستونها به محور نزدیک شده و سیال موجود در روتور را به خروجی پمپ مینماید. این پمپها در انواع جابه جایی، با تغییر میزان خروج از مرکز رینگ، نسبت به محور محرک مقدار خروجی سیستم های پمپ هیدرولیکی را تغییر میدهند.
7- پمپ‌های پیستونی پلانچر
پمپ‌های پلانچر (Plunger pumps) یا پمپ‌های پیستونی رفت و برگشتی دارای ظرفیت بالایی هستند که در هیدرولیک صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. ظرفیت برخی از سیستم های پمپ هیدرولیکی به چند صد گالن بر دقیقه نیز میرسد. پیستونها در فضای بالای یک محور بادامکی، شامل تعدادی رولر برینگ خارج از مرکز، در آرایش خطی قرار میگیرند. ورود و خروج سیال به سیلندرها از طریق شیرهای یک ترفه) انجام می‌شود.