پمپ هیدرولیک پیستونی

پمپ هیدرولیک پیستونی از سری پمپ‌های بسیار کاربردی در سطح صنایع مختلف است. در عین حال به نسبت دیگر انواع پمپ هیدرولیک از قابلیت توان به وزن بالاتری برخوردار است. ویژگی‌ای که باعث شده تا در صدر گران‌ترین مدل پمپ‌های هیدرولیکی قرار بگیرد. با این وجود در صورت آب‌بندی دقیق و انتخاب صحیح یکی از بهترین پمپ‌های هیدرولیکی است که می‌تواند با راندمان بسیار بالایی کار کند.

پمپ هیدرولیک پیستونی در دسته بندی پمپ‌های جابجایی مثبت قرار می‌گیرد در عمل روش طراحی و ساخت این پمپ‌ها پیچیده است. لذا در بحث تعمیر و نگهداری به نسبت دیگر پمپ‌ها از شرایط دشوارتری برخوردار هستند. این پمپ‌ها در مدل‌های گوناگون پمپ هیدرولیک پیستونی محوری، شعاعی (رادیال)، سرکج و... طراحی می‌شوند. اما همگی این پمپ‌ها در پوشش فشارهای بالا و کار کردن در سطوح مختلف سرعت و دبی از قابلیت‌های عالی برخوردار هستند. خصوصیاتی که کاربرد پمپ هیدرولیک پیستونی در سطح صنایع مختلف را متداول کرده است.

پمپ هیدرولیک پیستونی چیست؟

پمپ هیدرولیک پیستونی نوعی پمپ دورانی است که با قابلیت پمپاژ روغن هیدرولیک با ویسکوزیته و دمای استاندارد طراحی شده است .در کل انواع پمپ هیدرولیک پیستونی برای تحمل و تامین فشار بالا در سیستم‌های هیدرولیکی نظیر پرس‌ها و ... کاربرد زیادی دارد.

اساس کارکرد این پمپ‌ها جانمایی تعداد زیاد پیستون در اطراف موتور چرخشی پمپ است. در یک بار چرخش روتور هر پیستون دو نیم سیکل را طی می‌کند. نیم سیکل اول زمانی است که اهرم پیستون به علت اتصال با صفحه زاویه دار به سمت عقب حرکت کرده و عملیات مکش سیال انجام می‌شود. در نیم سیکل دوم این اهرم تحت موقعیت صفحه زاویه دار به سمت جلو حرکت کرده که باعث تخلیه سیال می‌شود. به این ترتیب در هر بار چرخش رتور هر پیستون یک بار سیکل پر و خالی شدن را طی می‌کند. 

انواع پمپ هیدرولیک پیستونی از گران‌ترین و در عین حال بادوام‌ترین مدل پمپ‌های هیدرولیکی هستند. از این پمپ‌ها می‌توانید در هر نوع سیستم حلقه باز و یا حلقه بسته طراحی انواع سیستم‌های هیدرولیک صنعتی و یا طراحی ماشین آلات راه‌سازی و... استفاده کنید.

طرز کار پمپ هیدرولیک پیستونی فشار قوی

روش کار انواع پمپ هیدرولیک پیستونی شباهت کلی به یکدیگر دارد. اگر چه در بحث طراحی با انواع روش جاسازی پیستون‌ها به شکل محوری و یا شعاعی سر و کار داریم؛ اما در عمل همگی این پمپ‌ها با قاعده ایجاد نیم سیکل‌های پر و خالی شدن پیستون‌ها از سیالات کار می‌کنند.

در پمپ‌های محوری از قرار دادن پیستون‌های هم محور با رتور استفاده شده است. اما در مدل‌های شعاعی موقعیت قرارگیری پیستون‌ها در شعاع (عمود) بر محور روتور پمپ می‌باشد. در هر دو روش از قابلیت نیروی گریز از مرکز برای باز شدن پیستون‌ها و صفحه بادامکی شکل و یا زاویه‌گیر برای برگرداندن پیستون‌ها استفاده شده است.

طرز کار پمپ هیدرولیک پیستونی در پر و خالی شدن پیستون‌های کوچک است. هر پیستون در یک نیم سیکل بخشی از سیال را مکش کرده تا در نیم سیکل دوم آن را تخلیه نماید. اما قطعاً حجم سیال جابجا شده هر پیستون مقدار کوچکی است. به این ترتیب تعداد زیاد پیستون‌ها به همراه سرعت چرخش بالای روتور باعث می‌شود تا حجم قابل توجه سیال در فشار زیاد توسط آنها در یک جریان پیوسته تولید شود.

انواع پمپ هیدرولیک پیستونی

روش طراحی تمامی پمپ‌های پیستونی تقریباً یکسان است و در همگی آنها از ایده جانمایی پیستون‌های شعاعی و یا محوری حول محور روتور چرخشی پمپ استفاده شده است. اما در چگونگی عملکرد این پیستون‌ها تفاوت‌هایی وجود دارد. این تفاوت‌ها در چگونگی ایجاد صفحه زاویه دار برای تشکیل نیم سیکل‌های پر و خالی شدن پیستون‌ها هستند. همچنین قابلیت تنظیم دبی، تنظیم سرعت و تنظیم فشار در مدل‌های دبی متغیر این پمپ وجود دارد. انواع این پمپ‌ها به قرار زیر هستند.

پمپ هیدرولیک پیستونی محوری 

در پمپ‌های محوری پیستون‌ها به شکل هم راستا با محور روتور قرار گرفته اند. به شکلی که پیستون‌ها گرداگرد روتور قرار دارند و به این ترتیب همراه روتور می‌چرخند. شاتون پیستون‌ها در انتها به ساچمه‌هایی متصل است. این ساچمه‌ها در داخل شیار صفحه‌ای زاویه‌دار حرکت می‌کنند. وقتی روتور پمپ با قدرت محرک موتوری به چرخش در می‌آید، ساچمه شاتون پیستون‌ها نیز در داخل صفحه زاویه‌دار حرکت می‌کند. این عمل باعث جابجایی پیستون‌ها شده به شکلی که در پایان هر بار چرخش روتور یک نیم سیکل پر شدن و یک نیم سیکل خالی شدن از روغن هیدرولیک را پشت سر گذاشته‌اند. انواع پمپ هیدرولیک پیستونی محوری در دو تیپ سواش پلیت (دبی متغیر) و سرکج طراحی می‌شوند.

پمپ هیدرولیک پیستونی دبی متغیر 

پمپ هیدرولیک پیستونی دبی متغیر با قابلیت تنظیم صفحه زاویه گیر طراحی شده است. در این پمپ‌ها می‌توانیم موقعیت تنظیم صفحه زاویه گیر را به شکل دستی و یا اتوماتیک شده در طراحی سیستم‌های کنترل حلقه بسته تنظیم کنیم. صفحه زاویه گیر مقدار کورس حرکت شاتون پیستون‌ها حول محور رتور را معین می‌کند. از نگاه عملیاتی مقدار انحراف این زاویه در مقدار دبی عبوری از پمپ تاثیرگذار است. برای این منظور از سیستم‌ها مانند جبران کننده‌های کنترل استفاده می‌کنند. در عمل می‌توانیم با پایش دبی خروجی پمپ و مقایسه آن با SP (نقطه مرجع) در سیستم پردازش مرکزی فرمان کنترلی جهت تنظیم صفحه زاویه گیر را صادر نماییم. به این ترتیب شرایط کافی تنظیم دبی خروجی پمپ فراهم است. از مدل‌های پیستونی دبی متغیر معروف می‌توان به سری A10VSO رکسروت آلمان اشاره کرد.

پمپ هیدرولیک پیستونی سر کج

در این پمپ‌ها برای طراحی صفحه زاویه گیر از پوسته خود پمپ استفاده شده است. پوسته طراحی خمیده یا اصطلاحا سرکج دارد. در بخش داخلی قسمت خمیده پوسته پمپ صفحه زاویه‌گیر جاسازی شده است. ساچمه شاتون سیلندرهای محوری به این صفحه زاویه دار از پوسته پمپ متصل هستند. به این ترتیب حین چرخش روتور نیم سیکل‌های پر و خالی شدن را پشت سر می‌گذارند. مقدار زاویه صفحه در پمپ پیستونی محوری سرکج غیر قابل تنظیم شدن است. به این ترتیب نمی‌توانیم مقدار دبی پمپ را بدون تغییر سرعت رتور تنظیم کنیم.

پمپ هیدرولیک پیستونی شعاعی (رادیال)

در طراحی این پمپ‌ها از عملکرد پیستون‌های کوچک در نیم سیکل‌های پر و خالی شدن استفاده شده است. با این تفاوت که حالا پیستون‌ها به شکل شعاعی در امتداد محور روتور نصب شده‌اند. یعنی پیستون‌ها با روتور هم محور نیستند. بلکه جهت قرارگیری آنها در راستای عمودی با محور روتور پمپ قرار دارد. همچنین بخش داخلی پوسته پمپ طراحی بادامکی شکل دارد. به شکلی که با چرخش روتور داخل پوسته فضای مابین روتور و بخش داخلی پوسته کم و زیاد می‌شود. وقتی شفت محرک در داخل پوسته پمپ به چرخش در می‌آید، در محل فاصله گرفتن پوسته بادامکی شکل، پیستون‌ها تحت تاثیر قدرت گریز از مرکز به سمت بیرون پرتاب می‌شوند. در این نیم سیکل عمل مکش سیال انجام می‌شود. اما در نیم سیکل دوم پیستون‌های باز شده تحت تاثیر بدنه بادامکی شکل جداره‌ی داخلی پوسته مجدداً به حالت قبلی باز می‌گردند. در این حالت سیال مکش شده چاره‌ای جز تخلیه در سمت خروجی پمپ ندارد.

• بازدهی پمپ‌های هیدرولیک پیستونی چه مقدار است؟

  بازدهی پمپ‌ها تحت تاثیر مولفه‌های متنوع مانند روش ساخت، کارکرد مکانیکی و کیفیت ساخت اجزای پمپ بستگی دارد. اما از لحاظ کلی پمپ‌های پیستونی در فهرست بهترین پمپ‌ها هستند که عملکردی با بازدهی بالای ۹۰ درصد دارند.

• آیا می‌توانیم از پمپ‌های پیستونی در سیستم‌های کنترل حلقه بسته استفاده کنیم؟

  بله، این پمپ‌ها به روش‌های مختلف کنترل سرعت حرکت محور پمپ و یا استفاده از تکنیک جبران ساز در تنظیم صفحه زاویه گیر توان کار کرد در سیستم‌های حلقه بسته را دارند.

• چرا از پمپ‌های پیستونی در ماشین‌های هیدرولیکی استفاده می‌شود؟

  پمپ‌های پیستونی ظرفیت پمپاژ با فشار زیاد و دبی کنترل شده دارند که کاملا مناسب طراحی بازوهای قدرتمند هیدرولیکی است.