روان‌کاری و انتقال سیال با پمپ دنده ای

0 دیدگاه
انتقال سیال با پمپ دنده ای

در میان ماشین‌های جابجایی مثبت، پمپ‌های دنده خارجی (پمپ دنده ای s) اغلب راه‌حل ترجیحی برای بسیاری از سیستم‌های قدرت سیال، تزریق، روان‌کاری و انتقال سیال هستند. دلیل اصلی موفقیت پمپ دنده ای هزینه ساخت پایین، بسته بندی فشرده، بهره وری انرژی خوب، قابلیت اطمینان بالا و همچنین تحمل آلودگی آنها است.

به طور سنتی، طراحی پروفیل چرخ دنده برای یک پمپ دنده ای از ادبیات گسترده در مورد گیربکس برای سیستم انتقال قدرت استفاده می‌شود. با این حال، به خوبی شناخته شده است که عملکرد مطلوب یک پمپ دنده ای به جای ویژگی‌های انتقال قدرت بین دو چرخ دنده منطبق، بیشتر به وسیله ویژگی‌های دینامیک سیال جریان از طریق واحد است.
بارگذاری نیروی چرخ دنده‌ها در یک پمپ دنده ای اساساً توسط فشار سیال داده می‌شود. برای یک واحد فشار بالا نیروهای شعاعی وارد بر یاتاقان شفت به طور قابل توجهی بیشتر از نیروهای تماس بین چرخ دنده‌ها است.
در نتیجه، الزامات ساختاری که معمولاً بر مشخصات دنده در سیستم‌های انتقال قدرت مکانیکی تأثیر می‌گذارند، همیشه در پمپ دنده ای اعمال نمی‌شوند. و چرخ دنده‌هایی با تغییرات قابل توجه اغلب در طرح‌های تجاری پمپ دنده ای یافت می‌شوند.
از سوی دیگر، ویژگی‌های جریان و همچنین اثرات تراکم‌پذیری سیال اغلب تعیین می‌کنند که طراحی یک جریان غیریکنواخت پمپ دنده ای در درگاه خروجی به عنوان یکی از مهمترین ویژگی‌های مضر برای تمام طرح‌های پمپ جابجایی مثبت در نظر گرفته می‌شود. در واقع، سطح پایین نوسانات جریان خروجی منجر به سطوح پایین انتشار نویز و کاهش شانس ارتعاش مکانیکی در سیستم‌های پایین دست می‌شود [2،3].

تزریق، روان‌کاری و انتقال سیال با پمپ دنده ای

نوسانات جریان خروجی

با توجه به تعداد زیاد محفظه‌های جابجایی، طراحی پمپ دنده‌ای به ویژه مستعد ارائه سطح پایینی از نوسانات جریان خروجی است.
به همین دلیل، در دهه‌های گذشته، تلاش‌های پژوهشی قابل توجهی در مطالعه روابط بین پروفیل چرخ دنده و ضربان‌های جریان سینماتیکی و همچنین در فرمول‌بندی راه‌حل‌های طراحی برای ضربان جریان کمتر انجام شده است.

در این راستا، یکی از اولین مشارکت‌های مرتبط که توسط نویسندگان شناخته شده است، کار بوناچینی [4] است که بیانی تحلیلی برای جریان نظری یک پمپ دنده ای، بر اساس پارامتر پروفیل در پیچ چرخ‌دنده‌ها ارائه کرد.
همین یافته، با روش‌های تحلیلی جایگزین اشتقاق‌ها، در کار ایوانتیسین و ایوانتیسینوا [3] و منرینگ و کاساگارادا [5] نیز گزارش شده است.
در هر دو کار، برخی ملاحظات در مورد برخی از پارامترهای مرتبط، مانند تعداد دندان، زاویه فشار پروفیل در پیچ و ضریب تصحیح برای ضربان‌های جریان بهینه نیز گزارش شد. در یک کار اخیر [6]، ژو و واکا معادل بودن عبارت تحلیلی ارائه شده توسط آثار ذکر شده را با یک رویکرد مبتنی بر کنترل-حجم عددی مناسب برای مدل‌سازی پارامتر یکپارچه عمل جابجایی یک پمپ دنده ای  ثابت کردند.

چندین پمپ دنده ای تجاری پیشرفته از ملاحظات کارهای ذکر شده در بالا استفاده کرده‌اند. یک مثال قابل توجه توسط راه حل دو طرفه، همانطور که در [7] توضیح داده شده است، ارائه شده است، که شامل چرخ دنده‌هایی است که می‌توانند عکس العمل را به حداقل مقدار کاهش دهند. امکان سنجی چنین راه حلی توسط چندین طرح تجاری موجود در بازار ثابت شده است.

تزریق، روان‌کاری و انتقال سیال با پمپ دنده ای

عدم یکنواختی جریان

در موارد دیگر، عدم یکنواختی جریان نیز با اتخاذ طرح‌های چرخ دنده مارپیچ و همچنین پروفیل‌های دنده غیرمتعارف کاهش می‌یابد [8-11].
با این حال، راه حل‌های اخیر، برخی از مزایای معمولی پمپ دنده‌ای‌های دنده خار سنتی مانند کارایی حجمی، سادگی و مقیاس پذیری طراحی برای جابجایی های هندسی مختلف را جریمه می‌کند.

به همین دلیل، پمپ دنده ای‌های چرخ دنده با چرخ دنده از نوع پیچشی هنوز هم مطلوب‌ترین و مقرون به صرفه‌ترین راه حل برای پمپ دنده ای هستند.
با این وجود، ادبیات پمپ دنده‌ای‌های دنده خار شامل یک روش طراحی کلی برای فرموله کردن پروفایل‌های بهینه برای چرخ دنده‌های به دست آمده از طریق فرآیندهای سنتی برش قفسه نیست.

این امر به ویژه در مورد دندان‌های اینورلوت نامتقارن، که در برخی راه‌حل‌های تجاری نیز دیده می‌شود، صادق است [12-15]. با درجات آزادی اضافی ارائه شده توسط تعریف جداگانه سمت محرک و ساحلی دندانه‌های پیچ‌خورده، چرخ دنده‌های نامتقارن می‌توانند پتانسیل‌های بیشتری را برای کاهش سطح یکنواختی جریان در یک پمپ دنده ای فراهم کنند.

این جنبه خاصی است که در مقاله حاضر بررسی خواهد شد. ذکر این نکته حائز اهمیت است که، مشابه آنچه در کارهای گذشته در بالا ذکر شد، همه ملاحظات ارائه شده در این کار بر اساس جریان نظری یا سینماتیکی است که توسط پمپ دنده ای جابجا شده است.
به خوبی شناخته شده است که نوسانات جریان پورت واقعی نیز تحت تأثیر اثرات تراکم پذیری مرتبط با فشار و کاهش فشار هر حجم فضای دندانی (TSV) و در درجه دوم بر ماهیت آرام / آشفته جریان قرار می‌گیرد. چندین مطالعه بر تجزیه و تحلیل فازهای فشار گذرا حجم های بین دندانی در طول فرآیند مش بندی، و کاهش آن‌ها از طریق طراحی مناسب ماشینکاری شده در عنصر پمپ دنده‌ای s رو به بعدی متمرکز شده است.

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *