Co to jest pompa hydrauliczna tarczy sterującej?
Pompa hydrauliczna z tarczą krzywkową to rodzaj osiowej pompy tłokowej, w której zestaw tłoków porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym wewnątrz obracającego się bloku cylindrów, napędzany przez kontakt z tarczą kątową zwaną tarczą krzywkową. W przeciwieństwie do konstrukcji z wygiętą osią, w których sam blok cylindrów jest umieszczony pod kątem w stosunku do wału napędowego, pompa tarczy sterującej utrzymuje blok cylindrów i wał napędowy na tej samej linii środkowej. Dzięki takiemu układowi rzędowemu pompa ma kompaktową obudowę, co jest jednym z powodów, dla których tak często pojawia się w sprzęcie mobilnym o ograniczonej przestrzeni.
Ponieważ tłoki opierają się o pojedynczą płaską płytę, a nie o nachyloną obudowę, pompy z tarczą wahliwą pracują ciszej i generują mniej wibracji niż ich odpowiedniki z wygiętą osią przy porównywalnych ciśnieniach. Producenci oferują m.in pełna gama osiowych pomp tłokowych obejmujący zarówno konfiguracje o stałym, jak i zmiennym przemieszczeniu, więc wybrany konkretny projekt zwykle sprowadza się do wymagań dotyczących ciśnienia, hałasu i sterowania systemu docelowego.
Jak tarcza sterująca przekształca obrót w przepływ
Zasada działania jest mechanicznie prosta, mimo że elementy są wykonane precyzyjnie. Gdy wał napędowy się obraca, obraca blok cylindrów wraz z osadzonymi w nim tłokami. Każdy tłok jest połączony poprzez ślizg z tarczą krzywkową, a ponieważ tarcza ta jest ustawiona pod stałym lub regulowanym kątem względem osi obrotu, klocki są zmuszone do przesuwania się w górę i w dół po swojej powierzchni czołowej, gdy blok się obraca. Ten ruch ślizgowy wpycha i wypycha każdy tłok do otworu, naprzemiennie zasysając płyn z jednej strony płytki i wypychając go pod ciśnieniem z drugiej; mechanizm opisany szczegółowo w referencje inżynieryjne dotyczące konstrukcji osiowych pomp tłokowych .
Nieruchoma płyta zaworowa, umieszczona pomiędzy obracającym się blokiem cylindrów a obudową pompy, skraca ten cykl, wystawiając każdy otwór cylindra na króciec ssący podczas ssania i króciec tłoczny podczas suwu ciśnieniowego. Ta sama podstawowa geometria działa odwrotnie w przypadku silników hydraulicznych: płyn pod ciśnieniem dociskany do tłoków zmusza zespół tarczy sterującej do obrotu, co jest dokładnie takim układem stosowanym w silnik tłokowy o zmiennym wydatku zbudowany na tej samej zasadzie tarczy sterującej .
Kluczowe komponenty i kwestie projektowe
W pompie tarczy sterującej większość pracy wykonuje pięć części: blok cylindrów, tłoki, klocki i tarcza ustalająca, sama tarcza sterująca oraz płyta zaworowa. Tolerancje pomiędzy tłokami i ich otworami są niezwykle wąskie, często w granicach kilku mikronów, ponieważ każdy nadmierny luz powoduje bezpośrednią ścieżkę wycieku i utratę wydajności objętościowej.
Wybór materiału jest tak samo ważny jak geometria. Tłoki i bloki cylindrów są zwykle wykonane ze stali hartowanej lub pokryte stopami odpornymi na zużycie, dzięki czemu wytrzymują ciągły kontakt ślizgowy przy ciśnieniach do 28 MPa i powyżej. Wymuszone smarowanie powierzchni styku tłok-szczęka oraz powierzchni czołowej tarczy sterującej utrzymuje pod kontrolą tarcie i ciepło, co z kolei chroni uszczelki i wydłuża żywotność w przypadku ciągłej pracy pod wysokim ciśnieniem.
- Blok cylindrów i tłoki: dopasowane tolerancje w celu zminimalizowania wycieków wewnętrznych
- Nakładki i płyta ustalająca: utrzymuj stały kontakt z tarczą sterującą przez cały skok
- Płyta zaworowa: czasy ssania i tłoczenia bez wycieków między portami
- Tarcza sterująca: stała lub obrotowa, ustawia długość skoku tłoka
Projekty o stałym i zmiennym przemieszczeniu
W pompie o stałej wydajności tarcza sterująca jest zablokowana pod ustawionym kątem, więc wydatek jest wprost proporcjonalny do prędkości wału i pozostaje stały dla danej prędkości obrotowej. Ta prostsza konstrukcja jest trwała i opłacalna, gdy system potrzebuje tylko jednego natężenia przepływu.
Pompy o zmiennym wydatku umożliwiają obrót tarczy sterującej, zmieniając skok tłoka, a tym samym przepływ dostarczany na obrót, bez zmiany prędkości wału. Metody sterowania obejmują proste zawory z kompensacją ciśnienia (DR) po połączone sterowanie ciśnieniem i przepływem (DFR), ograniczanie stałej mocy (DFLR) i elektroniczne sterowanie proporcjonalne (EP) dla systemów wymagających programowalnej reakcji. The Seria osiowych pomp tłokowych o zmiennym wydatku z regulowanym sterowaniem tarczą krzywkową ilustruje typową konstrukcję tego zakresu opcji sterowania, obejmującego zakresy wyporności od 10 do 140 cm3 na obrót, obejmujące lekki sprzęt przemysłowy i ciężkie maszyny mobilne.
Gdzie te pompy są używane
Pompy z tarczą sterującą pojawiają się wszędzie tam, gdzie system wymaga wysokiego ciśnienia w kompaktowej obudowie. W sprzęcie budowlanym i do robót ziemnych napędzają wysięgnik, ramię i obwody jezdne koparek, ładowarek i dźwigów. Maszyny hutnicze, hutnicze i górnicze opierają się na tej samej konstrukcji, aby sprostać cyklom pracy pod wysokim ciśnieniem, których wymagają te branże.
Poza urządzeniami mobilnymi, wersje o zmiennym wydatku są powszechne w prasach przemysłowych i obrabiarkach CNC, gdzie precyzyjna kontrola przepływu przekłada się bezpośrednio na dokładność ruchu. Układy hydrauliczne na pokładach statków i na morzu, a także sprzęt do obsługi naziemnej w lotnictwie cywilnym również faworyzują te pompy ze względu na ich zdolność ciśnieniową i stosunkowo cichą pracę. Maszyny naftowe i petrochemiczne uzupełniają listę wymagających środowisk, w których ten typ pomp stanowi standardowe wyposażenie, często jako część szerszego kompletne rozwiązania układów hydraulicznych pakiet, a nie samodzielny komponent.
Wybór i konserwacja pompy tarczy sterującej do pracy pod wysokim ciśnieniem
Rozpocznij wybór od koperty ciśnienia: sprawdź zarówno nominalną wartość znamionową ciągłą, jak i ciśnienie szczytowe, które pompa może krótko tolerować, ponieważ te dwie liczby rzadko są takie same, a dobór wyłącznie na podstawie wartości szczytowej spowoduje, że pompa będzie za mała do pracy ciągłej. Dopasuj serię przemieszczeń do przepływu, jakiego faktycznie potrzebuje obwód i potwierdź typ sterowania – stały, z kompensacją ciśnienia lub proporcjonalny elektronicznie, w porównaniu ze sposobem sterowania resztą systemu.
Po zainstalowaniu największymi zagrożeniami dla wydajności są zanieczyszczenia, ciepło i zużyte uszczelki. Utrzymywanie płynu hydraulicznego w czystości i w jego zakresie lepkości chroni małe luzy między tłokiem a otworem, które przede wszystkim sprawiają, że pompa jest wydajna, a regularna kontrola uszczelek pozwala wykryć wyciek, zanim przekształci się on w problem z ciśnieniem lub przepływem. Aby bliżej przyjrzeć się czynnikom konserwacji, które wpływają na długoterminową wydajność, można to zrobić praktyczne wskazówki dotyczące utrzymywania wydajności wysokociśnieniowej pompy tłokowej obejmuje bardziej szczegółowo wybór materiału, dostrajanie skoku i zarządzanie ciepłem.
Często zadawane pytania
Jaka jest różnica między pompą z tarczą krzywkową a pompą z wygiętą osią?
Pompa tarczy sterującej utrzymuje blok cylindrów i wał napędowy w jednej osi, a tłoki napędzane są przez ustawioną pod kątem tarczę. Pompa o wygiętej osi przechyla cały blok cylindrów względem wału napędowego. Konstrukcje z osią wygiętą zazwyczaj wytrzymują wyższe ciśnienie i prędkość, podczas gdy pompy z tarczą wahliwą oferują bardziej zwartą obudowę i zazwyczaj pracują ciszej.
Czy pompa tarczy sterującej o zmiennym wydatku może pracować przy zerowym wydatku?
Tak. Kiedy tarcza sterująca jest obrócona pod kątem niemal pionowym względem wału napędowego, skok tłoka spada prawie do zera, a pompa wytwarza niewielki przepływ lub nie wytwarza go wcale, nawet gdy wał się obraca. W ten sposób wiele systemów pozostawia pompę na biegu jałowym pod obciążeniem bez wyłączania głównego napędu.
Skąd mam wiedzieć, jakiego rodzaju sterowania potrzebuję?
Proste zastosowania ze stałym przepływem zwykle wymagają jedynie stałej tarczy sterującej lub podstawowego regulatora ciśnienia (DR). Systemy, które muszą utrzymywać ciśnienie, gdy zmienia się zapotrzebowanie na przepływ, korzystają ze sterowania ciśnieniem i przepływem (DFR) lub ograniczania stałej mocy (DFLR), a aplikacje wymagające programowalnego, zdalnie regulowanego wyjścia powinny wymagać elektronicznego sterowania proporcjonalnego (EP).
