Pompy hydrauliczne są jednym z najważniejszych składników w układach hydraulicznych, ponieważ ich główną funkcją jest przekształcenie energii mechanicznej na ciśnienie hydrauliczne, które następnie napędza siłowniki układu hydraulicznego. W zależności od zasady pracy i formy strukturalnej pompy hydrauliczne występują w kilku typach. Typowe typy pomp hydraulicznych obejmują pompy przekładni, pompy łopatki i pompy tłokowe. Każdy typ pompy ma własną zasadę pracy, zakres aplikacji i charakterystykę wydajności. W tym artykule zbadamy zasady pracy tych trzech pomp hydraulicznych, aby lepiej zrozumieć, jak działają pompy hydrauliczne.
1. Klasyfikacja pomp hydraulicznych
(1) metodą regulacji przepływu:
Pompy hydrauliczne można podzielić na pompy zmienne i pompy o stałym przemieszczeniu na podstawie ich metod regulacji przepływu.
Zmienna pompa: przepływ wyjściowy pompy zmiennej można regulować zgodnie z wymaganiami systemu, co czyni ją odpowiednią dla systemów, w których zmienia się przepływ z warunkami pracy.
Pompa o stałej chorobie: pompa o stałym przemieszczaniu zapewnia stały przepływ niezależnie od warunków pracy, dzięki czemu jest odpowiedni do zastosowań, w których wymagany jest stabilny przepływ.
(2) Według struktury pompy:
Typ struktury pompy hydraulicznej określa jej wydajność. Wspólne rodzaje pomp hydraulicznych obejmują pompy zębate, pompy łopatki i pompy tłokowe.
Pompa przekładni: pompa przekładni jest prosta, kompaktowa, opłacalna i ma niskie wymagania dotyczące czystości oleju. Jest stosowany w systemach niskiego ciśnienia. Jego główną zaletą jest tanie i prosta produkcja, dzięki czemu nadaje się do zastosowań o dużych wymaganiach dotyczących przepływu, ale wymagania o niskiej dokładności. Jednak pompy zębate są bardziej podatne na zużycie, co prowadzi do wycieku i mniej stabilnej wydajności w porównaniu z innymi rodzajami pomp.
Pompa łopatkowa: pompy łopatkowe zapewniają wyższą wydajność objętościową, gładszy przepływ, niższy hałas i stabilne działanie, dzięki czemu są odpowiednie do systemów hydraulicznych o średnim ciśnieniu. Są bardziej złożone i drogie niż pompy zębate, ale przewyższają pompy przekładni w wydajności objętościowej i kontroli hałasu. Jednak pompy Vane mają wyższe koszty produkcji i konserwacji.
Pompa tłokowa: pompy tłokowe są najbardziej wydajne i są stosowane w systemach hydraulicznych o wysokiej zawartości ciśnienia. Oferują wyjątkowo wysoką wydajność wolumetryczną i niski wyciek, co czyni je idealnymi do zastosowań w ciężkich maszynach i sprzęcie wydobywczym. Jednak pompy tłokowe są złożone, kosztowne, wymagają wysokiej czystości oleju i mają wysoką precyzję produkcji, co zwiększa ich koszty operacyjne i konserwacyjne.
2. Zasada pracy pompy przekładniowej
Pompa przekładniowa zazwyczaj składa się z dwóch biegów siatkowych, z których jeden jest napędzany przez źródło zasilania (takiego jak silnik), podczas gdy drugi bieg obraca się po kolei. W miarę obrotu biegów jedna strona zębatków siatkowych wzrasta objętość, tworząc próżnię, która wciąga płyn hydrauliczny do pompy. Gdy koła zębate nadal się obracają, płyn jest przenoszony do komory ciśnieniowej i odprowadzany przez wylot. Uszczelnienie między przekładniami oddziela strefy wlotu i wyładowania, zapobiegając wyciekom płynu hydraulicznego.
Istnieją dwa rodzaje pomp biegów: zewnętrzne pompy przekładni i wewnętrzne pompy przekładni. Wewnętrzne pompy zębate są bardziej kompaktowe, cichsze i mają lepsze uszczelnienie.
Zalety pomp biegów obejmują prostą strukturę, niski koszt i kompaktowy rozmiar, dzięki czemu są odpowiednie do systemów hydraulicznych ciśnienia o niskim do średnich ciśnieniach. Są jednak mniej wydajne, bardziej podatne na hałas i wibracje i mają ograniczone zakresy ciśnienia.
3. Zasada pracy pompy Vane
Pompy łopatkowe są dostępne w typach jednorazowych i podwójnie działających , zwykle stosowanych w zastosowaniach, w których niezbędne są płynny przepływ i niski szum.
Podwójnie działająca pompa łopatkowa: stojan podwójnie działającej pompy Vane ma eliptyczny kształt, a wirnik jest montowany mimośrodowo wewnątrz stojana. Łopatki przesuwają się promieniowo w wirniku z powodu siły odśrodkowej. Gdy wirnik się obraca, łopatki przesuwają się wzdłuż wewnętrznej powierzchni stojana, powodując rozszerzenie i kurczenie się komory roboczej między dwoma sąsiadującymi łopatkami, tworząc proces spożycia i rozładowania płynu. Każdy pełny obrót wirnika wypełnia dwa cykle wlotu i rozładowania.
Pojedyncza pompa łopatkowa: stojan jednorazowej pompy łopatej ma cylindryczny kształt, a wirnik jest również montowany mimośrodowo. Gdy wirnik się obraca, łopatki przesuwają się, tworząc komorę roboczą, która rozszerza się, aby przyjmować płyn i kontrakty na wyładowanie płynu. Każdy obrót wirnika kończy jedno wlot i jeden cykl rozładowania.
Pompy Vane oferują płynną obsługę i wysoką wydajność, dzięki czemu są idealne do systemów wymagających stałego przepływu i niskiego hałasu. Są jednak bardziej złożone i droższe niż pompy zębate.
4. Zasada pracy pompy tłokowej
Pompy tłokowe to pompy o wysokiej wydajności, pod wysokim ciśnieniem, powszechnie stosowane w systemach wymagających wysokiego ciśnienia i dużej mocy. Pompy tłokowe wykorzystują ruch wzajemny tłoków, aby osiągnąć spożycie i rozładowanie płynu, oferując bardzo wysoką wydajność wolumetryczną i zdolność do działania przy wysokim ciśnieniu.
Podstawowa zasada pompy tłokowej obejmuje ruch tłoków, który w połączeniu z zaworami wlotowymi i rozładowującymi wypełnia proces spożycia i rozładowania płynu. Tłoki poruszają się w przód iw tył z powodu mimośrodowości wału pompy. Kiedy tłoki poruszają się na zewnątrz, ciśnienie w komorze roboczej spada, otwierając zawór wlotowy w celu przyciągnięcia płynu. Gdy tłoki poruszają się do wewnątrz, podnosi się ciśnienie wewnątrz komory, otwierając zawór wylotowy w celu wyładowania płynu.
Pompy tłokowe są zwykle klasyfikowane do osiowych pomp tłokowych i promieniowych pomp tłokowych.
Osiowa pompa tłokowa: ten typ pompy ma wysoką wydajność objętościową, kompaktową konstrukcję i jest powszechnie stosowana w systemach średniej do wysokości. Szybkość przepływu osiowej pompy tłokowej można regulować, zmieniając kąt pochylenia płyty swash, umożliwiając dostosowanie się do zmian obciążenia.
Promieniowa pompa tłokowa: promieniowe pompy tłokowe są stosowane w systemach hydraulicznych o dużej mocy. Oferują wysoką wydajność, niski wyciek i są w stanie wytrzymać wysokie ciśnienie. Jednak ich wymagania dotyczące projektowania i produkcji są wyższe, co prowadzi do wyższych kosztów.
Głównymi zaletami pomp tłokowych są wysoka wydajność objętościowa, niski wyciek i zdolność do obsługi zastosowań pod wysokim ciśnieniem. Jednak ich złożona struktura, wysokie koszty produkcyjne i ścisłe wymagania dotyczące czystości ropy są ich głównymi wadami.