پمپ هیدرولیک یک جزء ضروری در سیستم هیدرولیک است که از انرژی مکانیکی موتور برای تبدیل آن به انرژی سیال استفاده می کند. سیستم های هیدرولیک عمدتاً برای انتقال نیرو به روشی کنترل شده از طریق مایعات تحت فشار طراحی شده اند. در سیستم های هیدرولیک، فشار با طراحی نیروهای وارده و همچنین اندازه گیری لوله ها ایجاد می شود. لوله های کوچکتر در این سیستم ها باعث افزایش فشار و مقاومت می شود. بنابراین این مقاله مروری بر پمپ هیدرولیک و کاربردهای پمپ هیدرولیک در اتوماسیون صنعتی را مورد بحث قرار می دهد.
پمپ هیدرولیک چیست؟
پمپ هیدرولیک را می توان به صورت زیر تعریف کرد: نوعی پمپ یا منبع قدرت مکانیکی که برای تبدیل توان مکانیکی به انرژی هیدرولیک مانند فشار یا جریان در سیستم‌های درایو هیدرولیک و سیستم‌های هیدرواستاتیک یا هیدرودینامیک استفاده می‌شود. این پمپ جریانی با قدرت کافی برای غلبه بر نیروی ناشی از بار در خروجی پمپ تولید می کند. این پمپ در اکثر وسایل نقلیه سنگین ساختمانی در یک سیستم هیدرولیک استفاده می شود و همچنین برای نیرو دادن به ابزارهای هیدرولیک مانند پخش کننده های هیدرولیک، جک ها، اره های هیدرولیک، ابزارهای برش، ماشین های پرس و غیره استفاده می شود.
پمپ هیدرولیک چگونه کار می کند؟
هنگامی که یک پمپ هیدرولیک کار می کند، به سادگی دو عملکرد را انجام می دهد. اولین عملکرد این است که عمل مکانیکی آن خلاء در ورودی پمپ ایجاد می کند که به نیروی جو اجازه می دهد تا مایع را از مخزن به ورودی پمپ فشار دهد. عملکرد دوم این است که عمل مکانیکی آن این مایع را به سمت خروجی پمپ منتقل می کند و آن را مجبور می کند تا به داخل سیستم هیدرولیک حرکت کند.
یک پمپ هیدرولیک حرکت مایع یا جریان را ایجاد می کند سپس نیرو ایجاد نمی کند. اما جریان مورد نیاز برای توسعه نیرو را ایجاد می کند که تابعی از مقاومت در برابر جریان مایع درون سیستم است.
ساختار پمپ هیدرولیک
نمودار مونتاژ پمپ هیدرولیک در زیر نشان داده شده است. این پمپ ها شامل اجزای متحرک مکانیکی متعددی هستند که انرژی را از هر منبع دیگری دریافت می کنند. اکثر پمپ های هیدرولیک شامل قطعات چرخشی هستند که توسط منبع الکتریکی فعال می شوند. اجزای ضروری مورد استفاده در این پمپ ها در زیر مورد بحث قرار گرفته است.
محفظه (Casing)
محفظه یا پوشش، قسمت خارجی پمپ است که از اجزای داخلی پمپ محافظت می کند. معمولا پمپ های هیدرولیکی با مواد آلومینیومی یا چدنی ساخته می شوند.
تیغه های پروانه ای (Impeller Blades)
تیغه های پروانه ای به سادگی در محفظه پمپ می چرخند. این تیغه ها به چرخش سیالات اطراف کمک می کنند تا جریان سیال در پتانسیل بالاتری قرار گیرد. علاوه بر این، آنها نقش مهمی در خنک سازی و روانکاری سیستم دارند.
شفت (shaft)
شفت پمپ هیدرولیک برای نصب پروانه استفاده می شود. این محور از فولاد ضد زنگ یا فولاد ساخته شده است و اندازه آن عمدتاً به پروانه بستگی دارد.
مجموعه بلبرینگ (Bearing Assembly)
مجموعه بلبرینگ به چرخش مداوم پروانه کمک می کند. بیشتر پمپ ها از بلبرینگ های ضد اصطکاک توپی استفاده می کنند.
عایق بندی ها (Sealings)
مجموعه های بلبرینگ در بیشتر پمپ ها از کار می افتند و در نتیجه پمپ ها آسیب می بینند. بنابراین، عایق بندیبرای از بین بردن خطر خرابی با محافظت مجموعه های بلبرینگ از خنک کننده ها و آلاینده ها استفاده می شود.
عملکرد پمپ هیدرولیک
یک پمپ هیدرولیک هر سیالی را از مخزن یا مخزن به سایر قسمت های سیستم حمل می کند. ورودی و خروجی این پمپ شامل سوپاپ‌هایی است که در ورودی پمپ چیده شده‌اند تا سیال را از مخزن یا مخزن به داخل پمپ فشار دهند و خروجی باعث می‌شود تا سیال به قسمت‌های باقی‌مانده سیستم برسد. در اینجا، سیال در ورودی از خلاء ایجاد شده رانده می شود. یک موتور گازی یا موتور الکتریکی به عنوان محرک اصلی برای چرخش شفت استفاده می شود. تیغه های پروانه روی شفت چیده شده اند و سیال های مجاور با حرکت شفت می چرخند.
هنگامی که پیستون کشیده می شود، در داخل سیلندر خلاء ایجاد می شود. بنابراین این خلاء دریچه خروجی را بسته و دریچه ورودی پمپ را باز می کند. پس از آن، سیال از مخزن وارد پمپ شده و سیلندر را تا حدی پر می کند. هنگامی که پیستون کشیده شد، مولکول های سیال نزدیک تر می شوند و دریچه ورودی بسته می شود و دریچه خروجی باز می شود تا سیال در سراسر آن جریان یابد.
انواع پمپ های هیدرولیک
انواع مختلفی از پمپ های هیدرولیک وجود دارد که در زیر به آنها پرداخته شده است.
پمپ پره ای (Vane Pump)
اینها پمپ های هیدرولیک با جابجایی مثبت هستند که نرخ جریان پایدار را در فشارهای مختلف حفظ می کنند. این نوع پمپ شامل یک عدد متغیر است. پره‌هایی که روی روتوری قرار می‌گیرند که در حفره می‌چرخد و همچنین یک شیر کاهش فشار که از افزایش فشار داخل پمپ و آسیب رساندن به آن جلوگیری می‌کند. پمپ های پره ای در سطوح صدای بسیار کم با دبی ثابت کار می کنند. این پمپ ها صدای کمتری تولید می کنند و در عین حال سرعت بالایی را تا 3000 دور در دقیقه حفظ می کنند.
پمپ دنده ای هیدرولیک (Hydraulic Gear Pump)
این پمپ ها در دو نوع پمپ دنده ای داخلی و خارجی موجود می باشند. پمپ های دنده ای خارجی شامل دو چرخ دنده خار هستند که به صورت خارجی چیده شده اند در حالی که پمپ های دنده داخلی شامل دو چرخ دنده خار هستند که به صورت داخلی چیده شده اند. این نوع پمپ های دنده ای برای رساندن مقدار ثابتی از سیال از طریق هر چرخش چرخ دنده ها استفاده می شود.
پمپ های دنده ای به دلیل طراحی ساده، کارایی، تطبیق پذیری و قابلیت دسترسی در پیکربندی های مختلف بسیار معروف هستند، بنابراین در کاربردهای مختلف صنعتی، مصرفی و تجاری مبتنی بر محصول مورد استفاده قرار می گیرند.
رم پمپ هیدرولیک (Hydraulic Ram Pump)
اینها پمپ های هیدرولیک معمولی هستند که برای تامین آب در صنایع کشاورزی، لوله کشی، مدیریت پسماند، فاضلاب، تولید و مهندسی استفاده می شوند. این پمپ ها با استفاده از انرژی آبی به جای منبع انرژی خارجی کار می کنند. بنابراین رم پمپ های هیدرولیکی در برخی از کشورهای در حال توسعه که دسترسی به برق و سوخت لازم برای تقویت پمپ های موتوری محدود است، انتخاب برجسته ای هستند. استفاده از برق آبی همچنین مصرف انرژی را برای کارخانه ها و کارخانه های صنعتی کاهش می دهد.
پمپ هیدرولیک برقی (Electric Hydraulic Pump)
اینها پمپ های انتقال مایع هیدرولیک هستند که با استفاده از برق کار می کنند. این پمپ ها معمولاً برای انتقال مایع هیدرولیک از یک مخزن به یک سیلندر هیدرولیک استفاده می شوند. پمپ های هیدرولیک مختلفی در آنجا وجود دارد، اما مشخصه بارز هر نوع، استفاده از سیالات تحت فشار برای تکمیل یک کار است.
پمپ هیدرولیک برقی با برق کار می کند. هنگامی که جریان الکتریکی در سرتاسر موتور تامین می شود، پروانه ها را فعال می کند، در غیر این صورت سایر دستگاه های موجود در سیستم پمپ، در فشار تفاوت ایجاد می کنند. بنابراین این سطوح فشار تفاضلی به سیالات اجازه می دهد تا در سراسر پمپ تامین شوند. این پمپ ها برای هدایت سیال هیدرولیک به ماشین های صنعتی مانند بیل مکانیکی یا آسانسور استفاده می شوند.
پمپ دستی هیدرولیک (Hydraulic Hand Pump)
اینها ماشینهای انتقال سیال هستند که از نیروی مکانیکی تولید شده توسط یک محرک فیزیکی استفاده می کنند. در اینجا یک محرک می تواند یک ضامن، اهرم، دسته و غیره باشد. این پمپ ها برای پمپاژ آب، توزیع سیال هیدرولیک و غیره استفاده می شوند. فعال سازی در سیلندرهای هیدرولیک
هر پمپ دستی هیدرولیک دارای دسته یا اهرمی است که به پمپ متصل است. هنگامی که این دسته فشار داده یا کشیده می شود، باعث می شود که سیال هیدرولیک درون سیستم پمپ تحت فشار یا کم فشار قرار گیرد. بنابراین این عمل در پمپ برق دستگاه های متصل به پمپ را تامین می کند.
پمپ هیدرولیک 12 ولت (12V Hydraulic Pump)
پمپ های هیدرولیک با منبع تغذیه 12 ولت DC از طریق باتری/موتور کار می کنند و آب را به داخل یا خارج از محل مورد نظر منتقل می کنند. این پمپ ها معمولاً برای فشار دادن، کشیدن و همچنین بلند کردن بارهای سنگین در ماشین های موتوری و وسایل نقلیه استفاده می شوند. این پمپ های هیدرولیک بسیار رایج هستند زیرا روی باتری های کوچک کار می کنند.
پمپ هیدرولیک هوا (Air Hydraulic Pump)
این پمپ ها به پمپ های هیدرولیک پنوماتیک نیز معروف هستند که از هوای فشرده برای فعال کردن مکانیزم پمپ و تولید انرژی از سیال تحت فشار استفاده می کنند. از این پمپ ها در صنایع مختلف برای کمک به بلند کردن بارهای سنگین و حمل و نقل مواد با حداقل نیروی اولیه استفاده می شود.
پمپ پیستونی هیدرولیک (Hydraulic Piston Pump)
پمپ های پیستونی هیدرولیک برای انتقال سیالات هیدرولیک در سرتاسر سیلندر با استفاده از پیستون برای افزایش فشار برای دستگاه با اجازه دادن به آن برای بلند کردن، فشار دادن و کشیدن بارهای سنگین استفاده می شود. این پمپ ها به عنوان منبع تغذیه برای ماشین های سنگین مانند بیل مکانیکی، بیل مکانیکی، لودر، جرثقیل و حفار استفاده می شود. این نوع پمپ ها عمدتاً در صنایع مختلفی مانند هوانوردی، خودروسازی، نظامی، تولید برق، تولید و دریایی مورد استفاده قرار می گیرند.
پمپ کلاچ هیدرولیک (Hydraulic Clutch Pump)
این پمپ ها شامل یک مجموعه کلاچ است که به کاربر اجازه می دهد فشار لازم را برای درگیری یا جدا کردن مکانیزم کلاچ اعمال کند. این کلاچ ها طوری ساخته شده اند که دو شفت را به هم متصل می کنند و آنها را به طور مشترک قفل می کنند تا با سرعت یکسان بچرخند، در غیر این صورت شفت ها را از هم جدا کرده و در صورت نیاز برای کاهش سرعت یا تعویض دنده ها به آنها اجازه می دهد با سرعت های مختلف بچرخند.
مزایای پمپ هیدرولیک
از مزایای پمپ هیدرولیک می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- پمپ های هیدرولیک در مصرف انرژی کارآمد هستند.
- سرعت و دبی این پمپ ها در مقایسه با سایر انواع پمپ ها به راحتی مدیریت و نظارت می شود.
- هزینه نگهداری کمتر
- پمپ های هیدرولیک دقیق هستند و کنترل آنها بسیار آسان است.
- هنگام تغییر سرعت، نیرو یا گشتاور پایداری را ارائه می دهد.
- نشتی ها را می توان به راحتی کشف کرد.
- این پمپ ها هیچ جرقه ای ایجاد نمی کنند، بنابراین با خیال راحت در معادن و کارخانه های شیمیایی استفاده می شوند.
- صداهای ناخواسته را کاهش می دهد.
معایب پمپ هیدرولیک
از معایب پمپ های هیدرولیک می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- جابجایی مایعات هیدرولیک و تعمیر نشتی در این نوع پمپ ها می تواند سخت باشد.
- خرابی پمپ هیدرولیک می تواند به دلایل زیادی مانند آلودگی سیال، مشکلات ویسکوزیته سیال، گرمای بیش از حد، انفجار، هوادهی، کاویتاسیون و فشار بیش از حد ایجاد شود.
- این پمپ ها نیاز به تعمیر و نگهداری دارند.
- یک نشتی کوچک در داخل پمپ می تواند باعث آسیب شود.
- در صورتی که توان بسیار بالا باشد و خط لوله قادر به مقاومت در برابر توان ارسال شده از طریق سیال نباشد، ممکن است به دلیل فشار زیاد سیال، خط لوله دچار شکستگی و خرابی شود.
کاربردهای پمپ هیدرولیک در صنعت
از کاربردهای پمپ های هیدرولیک می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- پمپ های هیدرولیک در ماشین های هیدرولیک صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
- اینها در جرثقیل، بیل مکانیکی، لودر، کامیون های خلاء، تراکتور، تجهیزات جنگلداری، کامیون کمپرسی، گریدر، ماشین آلات معدن و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود.
- اینها در برنامه های تلفن همراه بیشتر از ماشین های صنعتی استفاده می شوند.
- این ها هنوز به طور گسترده در محیط های صنعتی استفاده می شوند.
- پمپ های هیدرولیک با جک ها و بالابرهای موتور در صنعت خودروسازی برای بلند کردن وسایل نقلیه، بارهای سنگین، سکوها و موتورهای کششی ترکیب می شوند.
- از اینها در کارگاه های مکانیکی برای نیرو دادن به ابزارهای حفاری، برش، کشیدن، پرس و غیره استفاده می شود.
- از اینها در اسپلیترهای کارگاه های چوب استفاده می شود.
- اینها در ماشین های خودرویی مانند جرثقیل، بیل مکانیکی، تراکتور و لودر استفاده می شوند.
- آنها در خدمات تولیدی مانند لیفتراک، میکسر، نوار نقاله و غیره استفاده می شوند.
برنامه های کاربردی رایج پمپ هیدرولیک
پمپ های هیدرولیک کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف دارند.
- صنعت خودرو: در صنعت خودرو، پمپ های هیدرولیک با جک ها و بالابرهای موتور برای بلند کردن وسایل نقلیه، سکوها، بارهای سنگین و کشیدن موتورها ترکیب می شوند.
- کارگاه های مکانیکی: در کارگاه های مکانیکی، ابزارهای برقی پمپ های هیدرولیک برای کاربردهایی مانند برش، حفاری، پرس و کشیدن.
- کارگاه های چوب: در کارگاه های چوب از جک های هیدرولیک در اسپلیترها استفاده می شود.
- فرآیند و ساخت: پمپ های هیدرولیک سنگین برای کاربردهای رانندگی و ضربه زدن، چرخاندن شیرهای سنگین، سفت کردن و گسترش کاربردها استفاده می شود.
- ماشین آلات سنگین: پمپ های هیدرولیک در ماشین های سنگین مانند بیل مکانیکی، جرثقیل، لودر و تراکتور استفاده می شود.
- امکانات تولید: از پمپ های هیدرولیک در نوار نقاله، میکسر و لیفتراک نیز استفاده می شود.
کاربرد هیدرولیک در صنعت اتوماسیون
سیستم های هیدرولیک به طور عمده در مواردی که نیاز به قدرت بالا و کنترل دقیق سرعت است مانند جک ها، ترمز و فرمان هیدرولیکی مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور کنترل کاربرد های صنعتی از سیستم های هیدرولیک به دلیل دقت و سرعت بالا استفاده می شود. از نمونه های هیدرولیک صنعتی می توان به کارخانه های فولاد سازی، استخراج فلزات، صنایع کاغذ، ماشین آلات مربوط به پلاستیک سازی و صنعت نساجی و غیره اشاره کرد.
یکی از نمونه های هیدرولیک در اتوماسیون صنعتی مربوط به هیدرولیک های متحرک می باشد که کنترل آن ها به صورت دستی انجام می گیرد. از نمونه های هیدرولیک متحرک می توان به تجهیزات جا به جایی مانند جرثقیل، بیل مکانیکی، تراکتور ها، حفاری تونل و سیستم های آبیاری اشاره کرد.
استفاده از هیدرولیک در صنعت خودرو به منظور طراحی و تولید فرمان برقی، کمک فنر، ترمز هیدرولیکی کاربرد دارد و برای بالا بردن وسایل نقلیه هنگام سرویس و تعمیر آن ها از بالابر های دو پستی و چهار پستی از مکانیزم هیدرولیکی استفاده می کنند.
از دیگر کاربرد های هیدرولیک در اتوماسیون می توان به تنظیم بال ها، کنترل فرآیند باز و بسته شدن درب ها، ترمز و فرمان هیدرولیکی در علم هوا و فضا و ساخت هواپیما ها اشاره کرد. ثابت نگه داشتن و کنترل کشتی ها به وسیله پمپ، جک، چرخ دنده های فرمان، درام های پهلوگیری و سیستم های تعمیر و نگهداری موتور خانه از کاربرد های دریایی سیستم های هیدرولیک و پمپ های هیدرولیکی است.
جمع بندی
پمپ های هیدرولیک دستگاه هایی در سیستم های هیدرولیک هستند که سیال هیدرولیک را از نقطه ای به نقطه دیگر حرکت می دهند و تولید نیروی هیدرولیک را آغاز می کنند. آنها به طور کلی یک دستگاه مهم در زمینه هیدرولیک هستند، نوع خاصی از انتقال قدرت که انرژی را کنترل می کند که سیالات متحرک هنگام تحت فشار انتقال می دهند و به انرژی مکانیکی تبدیل می شوند. پمپ های هیدرولیک به دو دسته پمپ های دنده ای و پمپ های پیستونی تقسیم می شوند. پمپ های پیستونی شعاعی و محوری از انواع پمپ های پیستونی هستند. پمپ های محوری حرکت خطی ایجاد می کنند، در حالی که پمپ های شعاعی می توانند حرکت چرخشی ایجاد کنند. صنایع ساختمانی، حفاری، خودروسازی، کشاورزی، تولیدی و پیمانکاری دفاعی تنها نمونه‌هایی از عملیاتی هستند که نیروی هیدرولیک را در روش‌های عادی و روزانه اعمال می‌کنند.
سوالات متداول
پمپ هیدرولیک چیست؟
یک پمپ هیدرولیک انرژی مکانیکی را به انرژی سیال تبدیل می کند. مقدار نسبتاً کم توان ورودی می تواند به مقدار زیادی توان خروجی برای بلند کردن بارهای سنگین تبدیل شود.
پمپ هیدرولیک چگونه کار می کند؟
یک پمپ هیدرولیک با استفاده از انرژی مکانیکی برای تحت فشار قرار دادن سیال در یک سیستم بسته کار می کند. این سیال تحت فشار سپس برای راندن ماشین آلاتی مانند بیل مکانیکی، پرس و بالابر استفاده می شود.
پمپ رم هیدرولیک چیست؟
یک پمپ رم هیدرولیک از انرژی آب در حال سقوط برای انتقال آب به ارتفاع بالاتر بدون استفاده از نیروی خارجی استفاده می کند. از یک شیر، یک محفظه فشار و لوله های ورودی و خروجی تشکیل شده است.
تفاوت پمپ آب با پمپ هیدرولیک چیست؟
پمپ آب، آب را از یک منطقه به منطقه دیگر منتقل می کند، در حالی که هدف پمپ هیدرولیک غلبه بر فشاری است که به بار بستگی دارد، مانند یک ماشین سنگین.
