باتوجه به اینکه اغلب خودروهای موجود در بازار ایران از فرمان هیدرولیک بهره می‌برند، قاعدتا پمپ هیدرولیک خودرو به لیست قطعات پرفروش کسبه حوزه خودرو تبدیل شده‌است. امروزه فرمان هیدرولیک برای خودروها دیگر یک آپشن محسوب نمی‌شود؛ چرا که تقریباً تمامی خودروها برای فرمان‌پذیری بهتر و راحت‌تر در جهت بهبود تجربه رانندگی مجهز به سیستم هیدرولیک فرمان هستند.
اگر پا را چند دهه آن طرف‌تر بگذاریم به یاد خواهیم آورد که در چندین سال قبل برخی از خودروها سیستم فرمان هیدرولیک نداشتند و راننده برای چرخاندن فرمان از نیروی بسیار زیادی استفاده میکرد. در ادامه با کیان باتری همراه شوید تا به شرح تمامی مشخصات پمپ هیدرولیک خودرو بپردازیم.
پمپ هیدرولیک خودرو چیست؟
با ورود فرمان هیدرولیک رانندگی بسیار راحت‌تر و دل‌پذیرتر شد و امروزه دیگر تقریباً تمامی خودروها به این سیستم مجهز هستند. سیستم فرمان هیدرولیک شاید آن‌چنان به چشم نیاید ولی کافی است همین سیستم بسیار معمول و رایج از کار بیفتد تا به این نتیجه برسید که اهمیت آن در خودروی شما تا چه حد زیاد است.
پمپ هیدرولیک درواقع یکی از قطعات سیستم هیدرولیک خودرو است و بدون این پمپ، فرمان به‌راحتی نمی‌چرخد. با هربار چرخاندن فرمان، پمپ هیدرولیک روغن موجود را تحت فشار به قسمت هیدرولیک فرمان انتقال میدهد و از آن‌جایی که فرمان از طریق میله فرمان به چرخ‌دنده چرخ‌ها متصل است، به‌راحتی فرمان می‌چرخد و رانندگی آسان‌تری خواهید داشت. در ادامه به بررسی نکاتی در مورد سیستم هیدرولیک فرمان خودرو خواهیم پرداخت.
پمپ هیدرولیک فرمان، قطعه‌ای است که به راننده در زمان چرخاندن فرمان کمک میکند تا نیروی زیادی را جهت چرخش فرمان به کار نگیرد و فرمان به راحتی زیر دست راننده به گردش در آید.
مقاله پیشنهادی: معرفی روغن هیدرولیک فرمان و زمان تعویض آن
https://www.kianbattery.com/%d8%b1%d9%88%d8%ba%d9%86-%d9%87%db%8c%d8%af%d8%b1%d9%88%d9%84%db%8c%da%a9-%d9%81%d8%b1%d9%85%d8%a7%d9%86-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/
اساس کار پمپ هیدرولیک فرمان
نیروی وارده جهت چرخش فرمان توسط پمپ هیدرولیک تامین میشود. این پمپ نیروی گردشی خود را از موتور دریافت میکند و به حرکت در می‌آید. این پمپ توسط پره‌های برگشت پذیری که در داخل روتور پمپ وجود دارد و در یک محفظه بیضی شکل قرار دارد، می‌چرخد.
زمانی که پمپ درحال چرخش است روغن هیدرولیک را از لوله ورودی به پمپ به کمک فشار کمی که دارد به سمت خروجی پمپ که فشار بالایی دارد می‌راند. نیرویی که به فرمان وارد میشود مجراهای عبور روغن را باز و بسته میکند. این مجراها روغن تحت فشار را وارد سیلندر یا از آن خارج می‌کنند. روغن تحت فشار پیستون را به حرکت در آورده و بخش عمده نیروی لازم برای فرمان دادن به چرخ‌ها را تامین میکند.
طرز کار پمپ هیدرولیک ماشین
برای تأمین نیروی لازم جهت چرخش چرخ‌ها توسط فرمان یک پمپ هیدرولیک در خودروها وجود دارد. این پمپ هیدرولیک خودرو از پره‌هایی برگشت‌پذیر تشکیل شده‌اند که در یک محفظه بیضی‌شکل دوران می‌کنند. به قسمت داخلی پمپ هیدرولیک «روتور» گفته میشود که پره‌های چرخنده را در داخل خود جای داده‌است.
نیروی لازم برای چرخش این پره‌ها داخل پمپ هیدرولیک خودرو از طریق چرخش موتور خودرو تأمین میشود و به وسیله یک تسمه به پمپ هیدرولیک خودرو منتقل میشود. این تسمه به‌طور معمول در خودروهای متفاوت چندین پمپ و قطعه مختلف را به چرخش درمی‌آورند که معمولاً این قطعات شامل پمپ هیدرولیک، واترپمپ و دینام خودرو است.
زمانی‌که پمپ هیدرولیک خودرو در حالت چرخیدن است، روغن هیدرولیک از لوله‌های ورودی پمپ با کمک فشار به سمت خروجی پمپ هدایت شده و عملاً با نیرویی که به فرمان وارد میشود مجراهای عبور روغن را باز و بسته میکند.
این مجراها روغن را وارد سیلندر کرده و روغن تحت فشار پیستونهای داخل سیلندر به حرکت در می‌آید. فشار وارد شده به مدار روغن در سیستم هیدرولیک بخش عمده نیروی لازم برای فرمان دادن به چرخ‌ها در خودرو را تأمین میکند و باعث میشود تا وجود سیستم هیدرولیک فرمان باعث روان‌تر شدن فرمان‌پذیری چرخ‌ها توسط راننده شود.
علاوه‌بر این برخی از دستگاه‌های فرمان هیدرولیک بنا به مشخصات فنی شامل قطعات مختلفی هستند. معمولاً یک مجموعه شیر تنظیم و یک سیلندر هیدرولیکی در تمامی پمپهای هیدرولیک وجود دارد. شیلنگ‌های روغن تحت فشار و مخزن‌های کمکی نیز به‌طور معمول در تمامی پمپهای هیدرولیک جزء جدا نشدنی این سیستم هستند.
برخی از دستگاه‌های هیدرولیک علاوه‌بر این قسمت‌ها یک سیستم خنک‌کننده روغن هیدرولیک نیز دارد که باعث خنک شدن روغن هیدرولیک و در نتیجه جلوگیری از آسیب‌پذیری کاسه‌نمدها، پره‌های پمپ و سایر قطعات مدار روغن هیدرولیک خواهد شد.
پمپ های هیدرولیک فشار بالا
در همه پمپ های هیدرولیک فشار بالا جهت جلوگیری از ایجاد فشار بیش از حد روغن یک قطعه به نام شیر فشار شکن وجود دارد. عملکرد شیر فشار شکن به این صورت است که در صورتی که ببیند فشار خروجی بیشتر از حد مجاز است باز شده و اجازه میدهد مایع هیدرولیک از سمت پر فشار به سمت کم فشار منتقل شود تا قطعات سیستم اسیبی نبیند.
در صورت خرابی شیر فشارشکن و عدم انتقال روغن در مواقع مورد نیاز یا شلنگهای سیستم هیدرولیک از فشار بالا می ترکند یا اینکه این شیر نشتی پیدا میکند و مانع ایجاد فشار مورد نیاز برای عملکرد صحیح سیستم هیدرولیک میشود.
نقش شیر فرمتان پمپ هیدرولیک
پس از ایجاد فشار بالای روغن برای تغذیه سیستم هیدرولیک حال باید انرا به نحوی به سیستم اعمال کرد که فرمان در جهت مورد نظر به گردش در اید. این وظیفه را شیر فرمان بر عهده دارد. این قطعه که به صورت مستقیم به فرمان خودرو متصل است.
شیر فرمان در حقیقت از یک میله نازک به نام تورشن بار تشکیل شده است. این میله از یک سمت به میل فرمان و از سمت دیگر به دنده سوسماری یا پنیون متصل است. این سیستم با گردش فرمان به چپ یا راست جهت پر فشار و کم فشار جک را تعویض میکند تا فرمان به هر دو طرف تغییر جهت بدهد.
فاکتور های خرید پمپ هیدرولیک
دو عامل اساسی برای آنکه بتوان پمپهای هیدرولیک مورد نیاز را انتخاب کرد، وجود دارد که این دو عامل، تعیین مقدار فشار و میزان دبی پمپ میباشند. واحد سنجش دبی در پمپهای کارتریجی، گالن بر دقیقه است و برای انواع دیگر که پیستونی و دنده‌ای میباشند با واحد لیتر بر دقیقه تعریف میشوند. واحد سنجش فشار نیز که بار میباشد.
بسته به طرز کار پمپ هیدرولیک، میزان راندمان پمپ هیدرولیک و عملکرد مکانیکی آن از عوامل مهم برای انتخاب مورد مناسب، اهمیت دارند. فرمول محاسبه بهره وری یا راندمان پمپ هیدرولیک از تقسیم نرخ تجربی سیال خروجی بر نرخ واقعی سیال خروجی حاصل میشود.
درصد کارآیی یا راندمان پمپ مکانیکی از تقسیم گشتاور نظری راندن پمپ بر گشتاور واقعی راندن پمپ ضربدر 100، محاسبه میگردد.
انواع پمپ هیدرولیک خودرو
انواع پمپ های هیدرولیک کدامند؟
از نظر طرز کار پمپ هیدرولیک، انواع پمپها به چند گروه زیر تقسیم میشوند:
- پمپ دنده ای یا Gear Pump
- پمپ پره ای یا Rotary Pump
- پمپهای پیچشی یا Screw Pumps
- پمپهای با محور خم یا Bent axis Pumps
- پمپ پیستونی هیدرولیک محوری درون خطی یا Inline axial piston Pumps
- پمپهای پیستونی شعاعی یا Radial piston pumps
- پمپهای هیدرولیک کارتریجی یا Hydraulic Pump Cartridge
1- پمپ هیدرولیک دنده ای
پمپ های دنده ای، دارای دندانه های خارجی با جابجایی ثابت هستند و از نوع پمپ های ساده و اقتصادی محسوب میشوند. میزان تغییر یا جابجایی پمپ های دنده ای برای پمپ های هیدرولیک بین 1 تا 200 میلی لیتر خواهد بود. طرز کار پمپ هیدرولیک دنده ای این است که فشار از طریق دندانه های دنده، مایع را به زور وارد چرخ دنده ها میکند تا بخش خروجی را تحت فشار قرار دهد.
2- پمپ هیدرولیک پره ای
پمپ های پره ای چرخشی که دارای جابجایی مثبت است، از پره هایی تشکیل یافته اند كه روی روتور نصب گردیده اند و در داخل یك محفظه حفره مانند میچرخند. در بعضی موارد این پره ها میتوانند از طول متغیر برخوردار باشند.
از نظر طرز کار پمپ هیدرولیک، آنها تحت فشار قرار میگیرند تا در تماس با دیوارها از برخورد با آن جلوگیری کنند. زیرا یک عنصر مهم در طراحی پمپ پرهای و چرخش پمپ این است که چگونه پره ها در تماس با محفظه پمپ، تحت فشار قرار میگیرند، و چگونه نوک های باریک پره ها در این نقاط ماشینکاری شده اند.
3- پمپ هیدرولیک پیچشی
در نوع پمپ های پیچشی با جابجایی ثابت، این پمپ ها از دو پیچ تشکیل شده اند که کاملا در هم تابیده شده و در محفظه محصور گردیده اند. این پمپ ها برای جریان های زیاد با فشار نسبتاً کم (حداکثر 100 بار) استفاده میشوند.
4- پمپ هیدرولیک محور خم
طرز کار پمپ هیدرولیک که دارای پمپ های با محور خم هستند، به این صورت است که در اینگونه پمپ ها بین خط مرکزی سیلندر با خط مرکزی شفت یا محور محرک، یک زاویه مشخصی وجود دارد. محور پیستون ها با اتصالات کروی به فلنج محور محرک وصل میشوند.
تغییر فاصله ای که میان فلنج محرک و سیلندر وجود دارد، باعث میشود که پیستون در محفظه سیلندر یک حرکت رفت و برگشتی پیدا کند. بلوک محفظه سیلندر از طریق یک اتصال یونیورسال به شافت محرک وصل شده است.
5- پمپ پیستونی هیدرولیک محوری درون خطی
در انواع پمپ های پیستونی محوری درون خطی، امتداد دو محور بلوک سیلندر و محور محرک، در یک راستا میباشد. طرز کار پمپ هیدرولیک به این صورت است که به دلیل موقعیت صفحۀ زاویه گیر، در زمان چرخش دورانی پیستون ها، حرکت به طریق رفت و برگشتی صورت میگیرد، با این طرز حرکت، سیال از ورودی مکش شده و در بخش خروجی پمپ میگردد.
6- پمپ های پیستونی شعاعی
طرز کار پمپ هیدرولیک از نوع پمپ های پیستونی شعاعی به این صورت است که پیستونهای در حال کار این پمپ، بر خلاف پمپ پیستون محوری، در یک جهت شعاعی متقارن در اطراف قسمت گرداننده محور، امتداد دارند.
7- پمپ هیدرولیک کارتریجی
پمپهای هیدرولیک کارتریجی در دو نوع بالانس و غیر بالانس وجود دارند. ویژگی پمپ کارتریجی این است که مرکز روتور و مرکز استاتور بر روی همدیگر منطبق شده اند. ولی در نوع غیر بالانس این انطباق وجود ندارد.
میتوان گفت عدم تقارن در مرکز، اشکالی است که پمپ کارتریجی غیر بالانس دارند، زیرا نیروی نامتوازنی به محور پمپ وارد آمده و سبب رساندن خسارت به محور پمپ و همچنین یاتاقان‌ها میشود. برای رفع این اشکال، طراحی پمپهای کارتریجی بالانس انجام شد.
ساختار پوسته این نوع پمپها، به شکل بیضی است که به 2 سر ورودی و خروجی منتهی میشود. خروجی پمپها در واقع، نقاط پرفشاری هستند که روبروی هم واقع شده اند تا نیروی همدیگر را خنثی نمایند.
به این ترتیب نیرویی که به محور وارد میشود به حداقل خواهد رسید. این نکته مثبت در طرز کار پمپ هیدرولیک کارتریجی غیر بالانس باعث شده که این مدل از پمپها در مقایسه با بقیه مدل های پمپها استفاده‌ی روزافزونی داشته باشد.
نکات انتخاب پمپ هیدرولیک مناسب
معیارهای مختلفی وجود دارند که هنگام خرید پمپ هیدرولیک باید به آنها توجه کرده و مطابق با شرایط و نیاز خود، اقدام به تهیه محصول مناسب نمایید. تعدادی از عواملی که در انتخاب پمپ هیدرولیک تاثیر دارند عبارتند از:
- مقدار فشار پمپ
- میزان دبی پمپ
- قیمت پمپ هیدرولیک
- تلرانس مورد نیاز پمپ
- وزن و اندازه پمپ
- راندمان پمپ
مقدار فشار پمپ هیدرولیک و میزان دبی، مهم‌ترین عواملی هستند که در خرید این پمپها باید مدنظر قرار داده شده و معیار اصلی برای تصمیم‌گیری به‌شمار روند. بد نیست بدانید که واحد سنجش دبی در پمپهای پیستونی و چرخ‌دنده‌ای، لیتر بر دقیقه و برای پمپهای کارتریجی گالن بر دقیقه در نظر گرفته شده و میزان فشار انواع پمپهای هیدرولیکی نیز با واحد بار سنجیده میگردد.
نحوه انتخاب پمپ هیدرولیک
در صورتی که یک سیستم هیدرولیکی را طراحی کردیم و نوبت به انتخاب پمپ هیدرولیک رسیده عوامل زیر برای خرید یک پمپ هیدرولیک موثر است که باید به آن توجه کرد:
1- حداکثر فشار کاری:
این مورد با مشخص شدن قدرت مورد نیاز مدار تعیین می گردد. بالطبع پمپ های هیدرولیکی که فشار کاری بیشتری را تحمل می کنند نسبت به پمپ های با قابلیت تحمل فشار کمتر، گران تر می باشند. به طور مثال در سیستمی مانند ماشین ابزارها که معمولاً فشار کاری 200 بار نیاز است، استفاده از پمپی با قابلیت تحمل فشاری معادل 300 بار هیچ گونه توجیه اقتصادی ندارد.
2- حداکثر دبی خروجی:
طبق یکی از سه اصل اساسی هیدرولیک، پمپ دبی تولید می کند نه فشار و باید قابلیت تامین دبی مورد نیاز مدار را داشته باشد. به عنوان مثال در صورت ثابت بودن دبی، پمپ با دبی ثابت پیشنهاد شده و اگر چنانچه مدار در عملکرد خود به تغییرات کوچک دبی نیاز باشد، استفاده از پمپ دبی متغیر پیشنهاد می شود. پمپ های هیدرولیک از نظر دبی خروجی در محدوده وسیعی از 1 الی 1000 لیتر بر دقیقه قابل دسترس هستند.
3- سرعت محرک پمپ:
در کاتالوگ تمامی پمپ های هیدرولیک حداقل و حداکثر سرعت دورانی محور پمپ توسط شرکت سازنده قید شده است. در حال حاضر انواع پمپ های هیدرولیک موجود در بازار را می توان با الکتروموتور 1500 دور کوپل کرد و در بعضی از برندهای محدود با الکتروموتور 3000 دور هم می توان پمپ را کوپل کرد.
در مورد سرعت محرک پمپ این نکته را باید اشاره کرد که پمپ هایی که با سرعت های بالاتر کوپل می شوند دارای عمر کاری کمتری نسبت به پمپ های دور پایین می باشند.
4- نوع سیال پمپ:
بهترین سیال برای پمپ هیدرولیک، روغن های معدنی (روغن مینرال) می باشد که باعث عملکرد رضایت بخش پمپ می شود. در صورت استفاده از سایر سیالات در پمپ هیدرولیک، کاهش عمر کاری پمپ را به همراه خواهد داشت.
5- سر و صدای پمپ:
میزان سطح سر و صدای پمپ هیدرولیک که بر حسب واحد دسی بل اندازه گیری می شود فاکتور مهمی است که باید در انتخاب پمپ هیدرولیک و مکانی که قرار است پمپ در آنجا کار کند در نظر گرفت. میزان سر و صدای هر پمپ با توجه به نوع پمپ و ساختمان داخلی آن ها متفاوت است.
به عنوان مثال پمپ های دبی ثابت از پمپ های دبی متغیر سر و صدای کمتری تولید می کنند. در انواع پمپ های هیدرولیک می توان به پمپ های پیستونی با سطح سر و صدای تولیدی بالا و پمپ های دنده داخلی و کارتریجی با صدای تولیدی کم اشاره کرد.
