Hydrostaattinen tehonsiirto. Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla.

Transkriptio

1 Komponentit: pumppu moottori sylinteri Hydrostaattinen tehonsiirto Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla.

2 Pumput Teho: mekaaninen -> hydraulinen mekaaninen teho on useimmiten pyörivän liikkeen muodossa, esim. sähkömoottori alhaisilla tehoilla ja yksinkertaisissa pumppukonstruktioissa voidaan käyttää lineaarista liikettä, esim. käsipumppu. Rakenteellisesti pumput luokitellaan seuraaviin ryhmiin: hammaspyöräpumput ruuvipumput siipipumput mäntäpumput

3 Pumput Toimintaperiaate on kaikissa rakenteissa sama eli siirrettävä neste suljetaan pumpun sisällä kammioihin, jotka avataan vuorotellen imuja paineliitäntöihin. Kammioiden koko on vaihteleva jaksoittain. Syrjäytysperiaatteelle toimivat pumput ovat tilavuusvirran kehittimiä eli siirtävät nestettä imuliitännästä paineliitäntään, eivätkä kohota nesteen painetta. Imujakson aikana kammion tilavuus kasvaa ja kammio on koko ajan yhteydessä pumpun imuliitäntään. Imujakson jälkeen yhteys imuliitäntään sulkeutuu. Painejakson aikana kammion tilavuus taas pienenee, jolloin paine kammiossa nousee ja neste virtaa avattuun paineliitäntään Jokainen kammio suorittaa vähintään yhden imu- ja painejakson yhtä käyttöakselin kierrosta kohti.

4 Kavitaatio Kavitaatio on ilmiö, jossa neste alkaa kiehua paineen laskun johdosta. Jos alitetaan höyrystymispaine, neste alkaa kiehua ja muodostuu kaasuja höyrykuplia. Tämä ilmiö voi esiintyä sekä imukanavassa että kuristuksissa, joissa paine äkillisesti laskee. Kun kuplat pääsevät pumppuun, kuplien koko pienenee voiman vaikutuksesta ja lopulta kuplat luhistuvat kokoon erittäin nopeasti. Tällöin syntyy hyvin suuria paineiskuja, jotka metallipintojen läheisyydessä aiheuttavat pumpun osien voimakasta kulumista eli eroosiota ja muodonmuutoksia. Kavitaation välttämiseksi imukanava tulee mitoittaa siten, että paine kanavassa ei laske liian alhaiseksi. Valmistajat ilmoittavat minimipaineen imuliitännälle.

5 Kierrostilavuus V k on nesteen tilavuus, jonka pumppu siirtää yhden kierroksen aikana imuliitännästä paineliitäntään, kun niiden välillä ei ole paine-eroa. Pumpun tuottama teoreettinen tilavuusvirta riippuu kierrostilavuudesta ja pyörimisnopeudesta: jossa n = pyörimisnopeus [r/s] ja V k = kierrostilavuus [m 3 /s]. TAI jossa on kulmanopeus, = 2 n[rad/s] ja Vrad = radiaanitilavuus [m 3 /rad]. Todellinen tilavuusvirta: Q Q Q n teor V k teor V rad tod Pumpussa vuotojen vaikutus otetaan huomioon volumetrisellä hyötysuhteella vol, joka ei ole vakio, vaan riippuu sekä paine-erosta paine- ja imuliitäntöjen välillä sekä pyörimisnopeudesta. vol n V k

6 Pumpun teoreettiseen käyttömomenttiin M teor vaikuttaa pumpun yli vaikuttava paine-ero p: p Vk M 2 Todellisuudessa pumpussa tarvitaan kuitenkin hydromekaanisten häviöiden takia teoreettista suurempi momentti. M teor jossa hm on hydromekaaninen hyötysuhde. tod Pumpuissa esiintyy mekaanisia ja hydraulisia häviöitä vuotohäviöiden lisäksi. Mekaaniset häviöt aiheutuvat liikkuvien osien välisistä kitkoista, hydrauliset häviöt taas koostuvat viskoosikitkasta ja nesteen nopeudenmuutoksien aiheuttamista häviöistä. paineen kasvaessa pumpun liikkuvat osat loittonevat toisistaan, jolloin niiden välille muodostuu paksumpi voitelukalvo ja mekaaniset kitkat pienenevät. p Vk 2 hm

7 Kokonaishyötysuhde: kok vol hm Vuotohäviöitä ei voida täysin poistaa, sillä vuotojen vähentäminen edellyttää välysten pienentämistä, jolloin pumpun liikkuvien osien voitelu heikkenee. Tästä taas on seurauksena kitkahäviöiden ja kulumisen kasvu. Pumpun kokonaishyötysuhteen optimoimiseksi ja eliniän pidentämiseksi tietty vuotovirtaus on välttämätön.

8 Häviöttömän pumpun ( kok =1) hydraulinen teho on yhtä suuri kuin akselille tuotu mekaaninen teho: Todellinen pumpun tarvitsema käyttöteho: P teor P tod Q p Q p kok Rakenteen mukaan saavutetaan erilaisia ominaisuuksia esimerkiksi hyötysuhteen, käyttöpaineen ja säädettävyyden osalta.

9 Vakiotilavuuspumppu syrjäyttää vakiotilavuuden kierrosta kohden. Säätötilavuuspumpulla voidaan tilavuusvirta muuttaa käyttömoottorin pyörimisnopeudesta riippumatta. Tyyppijako: yksisuuntaiset kaksisuuntaiset Yksisuuntaisen pumpun tyypillinen sovelluskohde on avoin järjestelmä, jossa toimilaitteiden liikesuuntia ohjataan venttiilein. Kaksisuuntaisen pumpun tyypillinen sovelluskohde on suljettu järjestelmä. Virtauksen suunnan voi kääntää joko käyttöakselin pyörimissuunnan vaihtamisella tai pumpun sisäisten mekanismien avulla, jolloin pyörimissuunta säilyy samana.