مقدمه ای بر هیدرولیک روغنی و پنوماتیک
در بسیاری از فرایند های صنعتی عملیاتی مانند جابجایی اجسامی یا مواد از یک مکان به مکانی دیگر با اعمال نیرو برای نگهداری شکل دادن یا فشردن یک محصول مورد نظر می باشد . به منظور به اجرا در آوردن این قبیل عملیات به یک نیروی محرکه اولیه (به غیر از تجهیزات الکتریکی) نیاز خواهیم داشت جهت انتقال انرژی از یک نقطه به نقطه دیگر به منظور ایجاد یک حرکت خطی یا چرخشی یا اعمال یک نیرو می توان از سیال مانند روغن و هوا استفاده نمود .
در صنعت سیستم هایی که بر اساس کارآیی مایعات طراحی شده اند را سیستم هیدرولیکی و آن دسته که بر اساس کارآیی گازهاطراحی شده اند را سیستم پنوماتیک می نامند در اکثر سیستم های هیدرولیکی سیال مورد استفاده روغن و در اکثر سیستم های پنوماتیکی سیال مورد استفاده هواست .
انواع پمپ های هیدرولیکی
پمپ هایی که در هیدرولیک روغنی کاربرد دارند به 3 گروه اصلی زیر تقسیم می شوند :
پمپ های چرخ دنده ای
پمپ های پره ای
پمپ های پیستونی
پمپ های چرخ دنده ای شامل دو چرخ دنده می باشند . این چرخ دنده ها با همدیگر جفت شده و زمانی که یکی از آنها توسط عاملی به گردش در می آید ، دیگری را نیز می گرداند . این پمپ از نوع جابجایی مثبت بوده و میزان دبی آنها را می توان با تغییر سرعت گردش محور محرک تغییر داد . دبی یا بازدهی این پمپ ها عمدتاً به دقت و تماس مناسب سطوح دنده های درگیر (آب بندی سطوح دنده ها) بستگی دارد .
پمپ های دنده ای را می توان به انواع مختلف تقسیم کرد .
الف : پمپ های چرخ دنده ای ساده
فشار تئوریک در پمپ های چرخ دنده ای ثابت در نظر گرفته می شود . منظور از فشار تئوریک این است که در عمل در اکثر پمپ های چرخ دنده ای امکان بروز نشت داخلی روغن و لغزش سطوح دنده ها وجود داشته که این خود موجب کاهش فشار می گردد . بدین ترتیب بازده این قبیل پمپ ها می تواند تا 5 در صد کاهش یابد . متداول ترین این پمپ ها متشکل از یک چرخ دنده است که مطابق شکل ( )درون یک محفظه جاوی دریچه ورود و خروج روغن قرار می گیرند . یکی از چرخ دنده ها متصل به شافت محرک می باشد . با چرخش چرخ دنده اول در جهتی که در شکل مشخص شده است حرکت چرخ دنده دوم در خلاف جهت آن امکان پذیر می گردد .
محفظه مکش به مخزن روغن متصل است . چرخش چرخ دنده ها باعث ایجاد خلاء شده و فشار منفی حاصل و نیز فشار اتمسفر بر سطح روغن در مخزن سبب جریان روغن از مخزن به بیرون می شود . عمل مکش روغن از طریق دریچه ورودی به اجراء در آمده و پس از عبور از محیط هر چرخ دنده ما بین فضای بین هر دندانه ها و پوسته مستقر می گردد . بدین ترتیب روغن با فشار از دریچه خروجیس جریان پیدا می یابد . مجدداً دنده ها در گیر شده و روغن را از خانه های چرخ دنده جابجا می کنند . دنده های در گیر مانع جریان روغن از محفظه پر فشار به طرف محفظه مکش می گردند . دنده ها قبل از خالی شدن کامل خانه ها ، راه آنها را می بندند . بدین ترتیب فشار زیادی در خانه ها ایجاد می شود که موجب شدت و ضربان کار می گردد . فضای آزاد ما بین سر دنده ها و پوسته باید در حداقل ممکن باشد . دقت در ساخت و پرداخت صحیح دندانه موجب آب بندی مطلوب پمپ شده و از بازگشت روغن به دریچه ورودی جلوگیری می کند . چنانچه روغن حاوی ذرات خارجی باشد موجب وقوع خوردگی در چرخ دنده ها و پوسته شده و در نتیجه راندمان پمپ کاهش می یابد . عمل تصفیه روغن از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و با به حداقل رسانیدن مقدار ذرات خارجی در مدار هیدرولیکی می توان طول عمر دستگاه هیدرولیکی را افزایش داد . پمپ های استاندارد دنده ای برای کار در فشارهای بیش از 80 bar و فشار ماکزیمم در حدود 100-120bar مورد استفاده قرار می گیرند .
نمونه دیگری از پمپ های چرخ دنده ای نوع دندانه داخلی آن است . این قبیل پمپ ها تا فشار 100 bar را به سهولت تامین می کنند . فضای باز ما بین دو چرخ دنده داخلی و خارجی (حد فاصل دریچه های ورودی و خروجی) توسط زائده ای ثابت مطابق شکل آب بندی می شود تا فشار مورد نظر تامین گردد . مکش روغن از طریق دریچه ورودی به مرحله اجراء در آمده و پس از عبور از فضای بین چرخ دنده ها از دریچه خروجی جریان می یابد .
ب) پمپ های چرخ دنده ای حلزونی
در شکل ( )نمونه ای از یک پمپ چرخ دنده مارپیچی (حلزونی) نشان داده شده است . پمپ های دنده ای مارپیچی دارای دو و یا همانگونه که در شکل مشاهده می شود حاوی سه دنده مارپیچی (حلزونی ) می باشند که یکی از دنده ها چپ گرد و بقیه راست گرد هستند . با طراحی مناسب گام دندانه های حلزونی یکدیگر و بدنه محفظه را پوشش می دهند . دنده حلزون مرکزی توسط یک محور به حرکت در می آید و این حرکت دورانی را به سایر دنده های حلزونی منتقل می کند . دو دنده حلزونی خارجی به همراه بدنه محفظه و دنده حلزون محرک مجموعاً محفظه ای بسته ای را تشکیل می دهند . محفظه مزبور به طور پیوسته در جهت محوری از طرف مکش به طرف دریچه پز فشار انتقال می یابد . نتیجه این دوران ایجاد جریانی یکنواخت و بدون سر و صدا در پمپ می باشد . بدین ترتیب پمپ های دنده حلزونی در مواردی که ایجاد حرکت یکنواخت توسط سایر پمپ ها در اثر وجود ضربه تولید اشکال می نمایند بکار یم روند .
ج ) پمپ های پره ای
اصول کار پمپ های پره ای در اصل شبیه پمپ های دنده ای است با این تفاوت که در این پمپ ها ، علاوه بر فشار هیدرولیکی ، نیروی گریز از مرکز نیز بکار گرفته می شود . اساس کار این پمپ ها بر اساس ازدیاد حجم خالی برای ایجاد خلاء جزئی استوار گردیده است .
نمونه ای از یک پمپ پره ای ساده در شکل نشان داده شده است . این پمپ متشکل از روتوری که در محفظه جای گرفته و دور تا دور آن پره هایی در شیار های شعایی مستقر می شوند . نیروی گریز از مرکز و فشار سیستم موجب کشش پره ها به طرف خارج می گرد و لبه ههای خارجی پره ها در تماس با سطح درونی در حلقه محفظه به حالت سکون در می آیند . این قبیل پمپ ها در اثر نوسانات فشار روغن ما بین دریچه های ورودی و خروجی به سرعت نا متعادل می شوند .
به منظور کاهش این قبیل نوسانات که می تواند استهلاک زود رس پمپ را به همراه داشته باشد از پمپ پره ای شکل ( ) استفاده می شود .
نمونه دیگری از یک پمپ پره ای در شکل ( ) نشان داده شده است . نمونه مذکور دارای حلقه ثابتی درون محفظه می باشد که به استاتور معروف است . در اینجا ، استاتور خارج از مرکز را می توان بکمک یک فنر در وضعیتی قرار داد تا بیشترین فشار را در سیستم هیدرولیکی تأ مین نماید .به هنگام تأمین فشار مورد نیاز ، مابین روتور و استاتور ، در اثر غلبه فشار بر فنر ، استاتور به تدریج از حالت خروج از مرکز بیرون آمده و در مرکز پوسته مستقر می شود . هنگامی که فشار مجدداً کاهش می یابد ، فشار فنر موجب بازگشت استاتور به موقعیت خارج از مرکز شده و فشار روغن افزایش می یابد . با تنظیم فنر می توان نسبت به تأمین فشار مورد نظر اقدام نمود .
(نمودار و تصاویر در فایل اصلی موجود است)