تحقیق مقاله سیستم های هیدرولیک

فصل اول

 

اصول اولیه هیدرولیک و معرفی المان های هیدرولیکی

 

1-1 انرژی سیال

1-1-1- انرژی

هیدرولیک برای کاربردهایی مناسب است که در آنها نیروهای زیاد، دقت حرکتی بالا و حرکت یکنواخت مورد نیاز باشد. سیستمهای هیدرولیکی نوعاً با فشارهای  500-5000 psi (35-350bar) کار می کنند و قادرند هزاران پوند نیرو( چندین تن) ایجاد نمایند دو مزیت عمده انتقال انرژی از طریق سیال، قابلیت افزایش نیرو و قابلیت تغییر جهت سریع انتقال می باشد.

قانون پاسکال اصل اساسی حاکم بر انرژی سیالات است این قانون درباره هیدروستاتیک یا انتقال نیرو از طریق یک مایع تحت فشار است در سیستمهای هیدروستاتیک اغلب سیالات در حال حرکت هستند، ولی فشار سیال است که نیرو و انرژی را انتقال می دهد، نه حرکت سیال. سیستمهایی که در آنها حرکت سیال باعث انتقال نیرو می شود، سیستمهای هیدرودینامیک نام دارند. در این سیستمها، سرعت سیال یا انرژی جنبشی آن تبدیل به انرژی مکانیکی ( معمولاً به فرم حرکت دورانی) می شود. در سیستمهای هیدرودینامیک سیال فشار قابل ملاحظه ای ندارد ( برعکس سیستمهای هیدروستاتیک) مثال سیستم هیدرودینامیک، توربین بخار است که در آن با عبور بخار از بین پره های توربین با سرعت زیاد، الکتریسیته تولید می شود اغلب سیستمهای هیدرولیکی صنعتی، از سیال تحت فشار استفاده کرده و بنابراین جزو سیستمهای هیدروستاتیک محسوب می گردند.

1-2  انتقال نیرو و تغییر مقدار نیرو

یکی از ویژگیهای کاربردی انرژی سیالات، قابلیت تغییر میزان نیرو به هنگام انتقال نیرو است که به آسانی قابل انجام می باشد. چنین سیستمی در شکل 1-1 نشان داده شده است در این شکل سطح پیستون ورودی برابر با in2 10 و سطح پیستون خروجی برابر با  in2   100 است. نیروی اعمالی بر پیستون ورودی 100lbs می باشد. با توجه به سطح این پیستون  که10 است,فشار ایجاد شده در سیال 10psi خواهد بود این فشار درسیلندر خروجی نیز ایجاد می شود که بر پیستون خروجی اعمال می گردد. در اثر اعمال فشار 10psi بر پیستونی با سطح in2 100 نیروی خروجی برابراست با:

F=p.A=10*100=1000lbs

 همانطور که ملاحظه می شود، نیروی خارجی به اندازه نسبت سطح دو پیستون تقویت شده است. به عبارت بهتر سطح پیستون خروجی ده برابر پیستون ورودی است و بنابراین نیروی خروجی نیز ده برابر نیروی ورودی خواهد بود.

طبق قوانین مکانیک انرژی خروجی یک سیستم نمی تواند بیش از انرژی وارد شده به آن باشد و بنابراین اگر در این سیستم یا انتقال انرژی اتلافی وجود نداشته باشد، کار انجام شده ثابت باقی می ماند. در سیستم نشانداده شده در شکل 1-1 نیرو در سیستم ده برابر شده است. بنابراین با ثابت در نظر گرفتن کار ورودی و خروجی مسافت طی شده در خروجی باید به همان نسبت ( در مقایسه با مسافت طی شده در ورودی) کاهش یابد. پیستونهای ورودی و خروجی در زمان برابر، این مسافتها را طی می کنند، بنابراین رابطه

سرعتهای ورودی و خروجی به صورت زیر خواهد بود:

(شکل در فایل اصلی موجود است)

شکل 1-1 چند برابر کردن نیرو [3]

 

1-3 جریان سیال

شدت جریان سیال عبارت است از حجم سیال که در واحد زمان از یک سیستم عبور می کند. شدت جریان سیال تعیین کننده سرعت عملکرد یک قطعه خروجی در سیستم هیدرولیک ( مثلاً یک سیلندر) است سرعت حرکت سیال، مسافتی است که یک سیال در واحد زمان طی می کند

 (1-2)Q=v.A[3]                                                                                        که با تعیین قطر مناسب برای لوله، در یک شدت جریان معین، سرعت سیال کنترل می‌شود. در یک سیسیتم که جریان سیال در آن پیوسته و یکنواخت است مطابق معادله پیوستگی کاهش سطح گذر ( سطح مقطع لوله) سبب افزایش سرعت، به همان نسبت می شود برعکس،اگر سطح لوله افزایش یابد، سرعت سیال به همان نسبت کاهش خواهد یافت. فهم این نکته خیلی مهم است، زیرا در یک سیستم هیدرولیک واقعی، سطح گذر سیال به هنگام عبور از قطعات مختلف سیستم، مثلاً شیلنگها، اتصالات، شیرها و ... دائما تغییر می کند. افزایش سرعت سیال در نقاطی که سطح گذر کاهش می یابد، نشاندهنده افزایش انرژی است اما چون انرژی به سیستم اضافه نشده است، بنابراین باید در نقطه دیگری از سیستم انرژی کاهش یافته باشد.

سیالات هیدرولیک تقریباً غیر قابل تراکم هستند، بنابراین می توان معادله برنولی را در مدارهای هیدرولیک به کاربرد. انرژی در یک سیال به سه فرم ظاهر می شود:

1- انرژی پتانسیل ( به واسطه ارتفاع سیال و نیروی جاذبه) w.h=

2- انرژی فشار( به واسطه ایجاد فشار در سیستم) =و

3- انرژی جنبشی ( به واسطه سرعت سیال)=.

اگر انرژی اضافی به سیستم وارد نشود یا هیچ انرژی از سیستم خارج نگردد، بنابراین انرژی در دو نقطه مختلف از یک سیستم باید برابرباشد. به زبان ریاضی:

چون W در تمام جملات معادله وجود دارد می توان آن را حذف کرد، بنابراین:

(1-3)                                                      [3]

این معادله بیان کننده میزان انرژی است که در واحد وزن یک سیال وجود دارد. با دقت در این معادله معلوم می شود که هرگونه افزایش انرژی در هر یک از سه فرم انرژی بیان شده فوق با کاهش انرژی در فرمهای دیگر و به میزان مساوی، متعادل می شود.

کاهش سطح گذر سیال، سبب افزایش سرعت و کاهش فشار می شود. همانطور که قبلاً اشاره شد. این اصل مهم باید بخوبی فرا گرفته شود، زیرا در یک سیستم هیدرولیک واقعی سطح گذر سیال در قسمتهای مختلف با هم تفاوت دارد.

 

1-4 تئوری توریچلی

تئوری توریچلی، یک مورد خاص از معادله برنولی است که در بررسی یک مایع که از یک مخرن تخلیه می شود، به کار می رود ( شکل 1-2) در این وضعیت برای تعیین سرعت خروج از مخزن می توان با استفاده از معادله برنولی، سطح مخزن را سطح 1 و سطح سوراخ خروجی را سطح نقطه 2 را در نظر گرفت. فشار در این دو نقطه برابر است  (o psi), بنابراین جملات مربوط به فشار در معادله برنولی حذف می شوند. همچنین اگر سطح مخزن بزرگ باشد، سرعت سیال در مخزن نسبت به سرعت خروجی سیال از مخزن قابل صرف نظر کردن است (0 = (v1   با این فرضیات معادله برنولی به صورت زیر در می آید:

با تغییر فرم معادله، v2 به صورت زیر به دست می آید:

 

شکل1-2تئوری توریچلی

می توان عبارت را بسادگی با h ارتفاع سطح سیال نسبت به دریچه خروجی، نشان داد. بدین ترتیب فرم ساده معادله قبل که به تئوری توریچلی معروف است به دست می آید:

(1-4)

(معادله در فایل اصلی موجود است)

طبق این تئوری سرعت خروج سیال از یک مخزن فقط به ارتفاع سطح سیال در مخزن بستگی دارد و نه به ابعاد دیگر مخزن. به هنگام خروج سیال از مخزن، ارتفاع سیال رفته رفته کم می شود و به همین دلیل سرعت خروج سیال نیز پیوسته کم خواهد شد. بنابراین با استفاده از معادله فوق تنها می توان سرعت خروج سیال را در یک لحظه خاص از زمان محاسبه کرد.

 

1-5 افت فشار

طبق قانون پاسکال، فشار درون یک سیال تحت فشار در همه نقاط برابر است و به صورت عمودی بر سطح مخزن وارد می شود. وقتی سیال جریان داشته باشد. فشار در سیستم به دلیل افت انرژی کاهش می یابد. افت انرژی در  درجه اول به علت ویسکوزیته سیال است که در برابر جریان یافتن سیال مقاومت می کند. هر گاه سیال از حرکت متوقف شود. فشار سیال سریعاً افزایش یافته و به همان حد قانون پاسکال می رسد و مجدداً به صورت عمودی بر دیوارها وارد خواهد شد.

افت فشار یک اشکال اصلی محسوب می شود، نه فقط به دلیل اینکه انرژی به هدر می رود و بازده سیستم افت می کند. بلکه به این دلیل که این انرژی به کجا می رود. انرژی از دست رفته به حرارت تبدیل می شود که باعث افزایش دمای سیال خواهد شد. هنگامی که دمای سیال افزایش می یابد ویسکوزیته آن کاهش می یابد (رقیق تر می شود). وقتی که سیال رقیق تر شود، توانایی روانکاری آن افت کرده و در نتیجه آن سایش بین قطعات افزایش یافته وعمر این قطعات کمتر خواهد شد.

 

1-6  توان

در سیستم های هیدرولیک، رایج است که توان را با استفاده از فشار و جریان محاسبه می کنند، با جایگزین کردن F=p.A در معادله P=F.v ,معادله زیر بدست می آید:

P=p.A.v

با جایگزینی Q=A.v در معادله قبل، معادله زیر حاصل می شود:

(1-6 )(معادله در فایل اصلی موجود است)

توان هیدرولیکی یک سیال در حال حرکت است. اگر فشار بر حسب و شدت جریان سیال بر حسب باشند, واحد توان in.lbs/min خواهد بود. این واحد را نیز می توان با تبدیل زیر، به اسب بخار تغییر داد:

واحد صنعتی شدت جریان  gpm است و  برای وارد کردن این واحدها در معادله 1-6 باید آن را در 231ضرب و بر  396000 تقسیم کرد. در نتیجه اسب بخار هیدرولیکی به صورت زیر به دست می آید:

(1-7 )(معادله در فایل اصلی موجود است)

در معادله 1-7 باید از واحدهای خاص بدین صورت استفاده کرد. psi برای فشار، gpm برای شدت جریان سیال و  hp برای توان

اگر واحدهای متریک در معادله 1-6 استفاده شود، یعنی یا pa برای فشار و  برای شدت جریان سیال واحد توان N .m/s باید از رابطه تبدیل زیر استفاده کرد:

همانطور که گفته شد واحد رایج صنعتی برای فشار kpa و واحد رایج برای توان kw است. با وارد کردن این دو تبدیل در معادله1-6 معدله مفید زیر به دست می آید:

(1-7    متریک )

  در معادله 1-7 متریک باید از این واحدها استفاده شود: kpa برای فشار، lpm برای شدت جریان سیال و kw برای توان هیدرولیکی.

(معادله در فایل اصلی موجود است)

1-7 معرفی المانهای هدرویکی

اجزاء و المانهای هیدرولیکی بکار رفته در هیدرولیک آنقدر گسترده هستند که بررسی تمامی آنها در این اثر مقدور نمی باشد. در اینجا به طور اجمالی به معرفی اجزاء اصلی سیستم های هیدرولیک و وظایف آنها می پردازیم.

پمپها و شیرهای هیدورلیکی المانهائی هستند که در تمامی سیستمهای هیدرولیک وجود دارند و در دو فصل جداگانه به طور کامل بررسی می شوند.

1-7-1 معرفی سیلندرها و موتورها

عملگرها که توان سیال را مجدداً به توان مکانیکی تبدیل می کنند معمولاً سیلندر یا موتور هیدورلیکی هستند. سیلندرها در دو نوع یکطرفه و دوطرفه تولید می شوند که نوع دو طرفه آنها کاربرد زیادی دارد. سطح داخلی سیلندر و سطح میله پیستون برای جلوگیری از سایش و تخریب زود رس حلقه های آب بندی، با ید کاملاً صیقلی باشند. سیلندر یکطرفه تنها در یک جهت نیرو وارد می کند که می تواند کششی ویا فشاری باشد. انواع دیگر سیلندرها، سیلندرهای تلسکوپی، دو طرفه و دو قلو می باشند نقش یک موتور هیدرولیکی دقیقاً عکس یک پمپ است یعنی با دریافت جریان پمپ و فشار در ورودی، یک حرکت دورانی و گشتاور در خروجی به وجود می آورد. حجم جابجائی یک موتور عبارت است از حجم سیال مورد نیاز برای چرخاندن موتور به اندازه یک دور کامل که دقیقاً مشابه یک پمپ است. دو برتری عمده موتورهای هیدرولیکی نسبت به موتورهای الکتریکی یا مکانیکی عبارتند از 1) به سرعت به تغییرات سرعت و جهت پاسخ می دهند 2) می توان آنها را تا حد وامانده گی تحت بار قرار داد بدون آنکه به موتور یا سیستم آسیبی وارد آید. انواع، روابط و مشخصات موتورها کاملا شبیه پمپ ها می باشد که از تکرار آنها خودداری می شود.

1-7-2 روابط سیلندرها

وقتی که پیستون رو به جلو حرکت می کند، تمام سطح پشت پیستون در معرض فشار قرار می گیرد ولی در برگشت اینطور نیست

 

(1-8)(معادله در فایل اصلی موجود است)

(1-9)(معادله در فایل اصلی موجود است)

با توجه به اینکه سرعت حرکت پیستون برابر سرعت جریان سیال است داریم،

با وارد کردن کامل تبدیل داریم.

(1-10)(معادله در فایل اصلی موجود است)

برای محاسبه سرعت سیلندر در حرکت رو به عقب داریم

(1-11)

Q بر حسب  A    ,gpm بر حسب in2 و v برحسب in/min.

در سیستم آحاد متریک با توجه به عامل تبدیل داریم:

(1-10 متریک)(معادله در فایل اصلی موجود است)

(1-11 متریک)(معادله در فایل اصلی موجود است)

Q بر حسب A  ,lpm بر حسب و V بر حسب m/min

سیلندرهای هیدرولیک، جریان سیال خروجی از پمپ را به حرکت خطی پیستون ( و میله آن) تبدیل می کنند. حرکت میله پیستون با جابه جا کردن یک بار، کار مکانیکی انجام می دهد. اگر عاملی در برابر حرکت پیستون مقاومت ایجاد کند، فشار باید در سیلندر آنقدر افزایش یابد که نیروی حاصل از آن بر عامل مقاومت غلبه نماید، اگر حداکثر فشار یک سیستم، برای غلبه بر بار کافی نباشد، سیلندر قادر به حرکت نخواهد بود و با وجود نیرو، حرکتی ایجاد نخواهد شد. هر گاه پیستون بتواند بار را با عمال نیرو حرکت دهد، می توان گفت توان انتقال یافته است. توان خروجی را توان هیدرولیکی می نامند و میزان آن، با استفاده از معادله زیر( در سیستم آحاد آمریکایی) به دست می آید:

اگر از آحاد متریک استفاده شود، باید معادله زیر را به کار برد:

توان هیدرولیک، توان ورودی به سیلندر است. سیلندر توان هیدرولیکی را گرفته و به توان مکانیکی ( به شکل حرکت خطی) تبدیل می کند. توان اجسام متحرک را می توان از حاصل ضرب نیرو در سرعت به دست آورد.

(1-12)

که از آن برای محاسبه توان خروجی یک سیلندر می توان استفاده کرد در معادله 1-12 باید از این آحاد استفاده کرد: F بر حسب v  ,lbs بر حسب HPo   و ft/s   بر حسب hp. برای محاسبه توان خروجی یک سیلندر ( با آحاد متریک ) داریم:

(1-12 متریک)

درمعادله فوق باید از این آحاد استفاد کرد: F بر حسب N ،V بر حسب m/s  وKwO    بر حسب KW.

در شکل 1-3 فرمهای مختلف توان در یک سیستم هیدرولیک و تبدیل آنها نشانداده شده است. واحد محرکه اولیه ( الکتروموتور یا موتور احتراقی) توان مکانیکی اولیه (    HP1) را برای به گردش در آوردن پمپ تأمین می کند. پمپ توان مکانیکی را به توان هیدرولیکی تبدیل می کند. سپس یک عملگر هیدرولیک، دوباره توان هیدرولیکی را به توان مکانیکی خروجی تبدیل کرده و آن را به بار انتقال خواهد داد.

(شکل در فایل اصلی موجود است)

                             شکل1-3 توان دریک سیستم هیدرولیک[3]

اختلاف سطح دو طرف پیستون دریک سیلندر هیدرولیک سبب می شود پدیده ای به نام جریان اختلاقی در سیلندر ایجاد شود. بدین معنا که شدت جریان ورودی به سیلندر با شدت جریان خروجی از سیلندر متفاوت است هنگامی که یک سیلندر، حرکت رو به جلو انجام می دهد، جریان ورودی به درپوش عقبی سیلندر برابر با جریان خروجی از       پمپ  است و این جریان باعث می شود پیستون با سرعت  به جلو حرکت کند. با حرکت پیستون سیال طرف دیگر سیلندر، از درپوش جلویی سیلندر خارج شده و به مخزن هیدرولیک باز خواهد گشت با توجه به اینکه حجم سیلندر در قسمت جلویی سیلندر ( طرفی که میله پیستون قرار دارد) کمتر است، شدت جریان خروجی از درپوش جلویی کمتر خواهد بود. به عبارت دیگر سرعت سیال در دو طرف سیلندر برابر است پس در هر دو طرف سیلندر، سرعت باید برابر با Q/A باشد. معادله زیر  این ارتباط را به صورت ریاضی بیان می کند:

با مرتب کردن معادله برای محاسبه خواهیم داشت:

(1-13)

در حرکت یک سیلندر رو به عقب، جریان ورودی به اتصال درپوش جلویی برابر با جریان خروجی پمپ  است که باعث جابه جایی پیستون با سرعت  خواهد شد. با حرکت پیستون رو به عقب، سیال از اتصال درپوش عقبی سیلندر خارج شده و به مخزن هیدرولیک باز می گردد. شدت جریان سیال خروجی از سیلندر در این وضعیت بیشتر است، زیرا حجم سیلندر در قسمت عقبی سیلندر بیشتر است در این شرایط نیز، سرعت جابه جایی سیال در دو طرف پیستون مساوی و برابر با سرعت پیستون  است بنابراین نسبت شدت جریانهای ورودی و خروجی سیلندر به صورت زیر خواهد بود:

با مرتب کردن معادله برای محاسبه  خواهیم داشت:

(1-14)

(معادله در فایل اصلی موجود است)

 

1-7-3 سایر المانهای هیدرولیکی

آکومولاتور: آکومالاتور ( انباره) وسیله ای برای ذخیره سیال تحت فشار است کاربرد آن پشتیبانی از شدت جریان خروجی از پمپ و ادامه این جریان برای مدت کوتاهی پس از قطع جریان پمپ در یک مدار است. گاز مورد استفاده در انباره ها معمولاً نیتروژن است که دارای انواع مختلفی می باشد.

تقویت کننده فشار: قطعه ای است برای ایجاد فشاری بیشتر از فشار استاندارد سیستم.

مخرن هیدرولیک: برای ذخیره کردن سیال هیدرولیک در سیستم استفاده می شود.

چهار وظیفه اصلی مخزن به شرح زیر می باشد.

1) ذخیره کردن سیال هیدرولیک

2) مبدل حرارتی ( خنک کردن و گرم کردن سیال)

3) ته نشین شدن آلودگیهای موجود در سیال

4)  خارج شدن هوای دورن سیال

فیلتر: کنترل آلودگی سیال هیدرولیک برای جلوگیری از آسیب دیدن قطعات حساس مانند پمپ و موتور.

فیتینگ و مجرای انتقال سیال: برای انتقال سیال از قطعه ای به قطعه دیگر، معمولاً از سه نوع مجرا استفاده می شود  لوله فولادی جدار ضخیم، لوله فولادی جدار نازک و شیلنگ.

یاتاقان و حلقه آب بندی: استفاده از حلقه آب بندی سبب می شود که بتوان قطعات هیدرولیک را در فشارهای خیلی زیاد بکار گرفت.

فصل دوم

بررسی انواع پمپ های هیدرولیک

2-1 مقدمه

در فصل اول  تفاوت  بین سیستم هیدروستاتیک و سیستم هیدرودینامیک بیان گردید.پمپهایی  که در سیستمهای هیدروستاتیک استفاده می شوند، از نوع پمپهای با جابجایی مثبت هستند. در این پمپها با باز شدن ناگهانی یک حفره، در حفره مکش ایجاد شده و فشار اتمسفر سیال را از درون مخزن به داخل حفره می راند. سپس با بسته شدن ناگهانی حفره در مقابل دهانه وروی، سیال حبس شده درون حفره به دریچه خروجی پمپ ( به طرف سیستم) شارژ می گردد. این دو مرحله را یک سیکل کاری پمپ می نامند و معمولاً هر سیکل در یک دور گردش شفت پمپ اتفاق می افتد. اجزاء پمپهای با جابجایی مثبت باید کاملاً نسبت به هم آب بندی باشند. نشتی این اجزا خیلی کم است. این نشتی معمولاً با افزایش فشار اندکی زیادتر می شود. این پمپها در سه نوع چرخدنده ای، پره ای و پیستونی عرضه می شوند. هر یک  از این انواع در قسمت 2-5 شرح داده شده اند.

سیستمهای هیدرودینامیک، غالباً مجهز به پمپهای با جابجایی غیر مثبت هستند و معمولاً  با چرخش سریع یک پروانه کار می کنند (شکل 2-1). با چرخش این پروانه، سیال در اثر نیروی گریز از مرکز به طرف دریچه خروجی پرتاب می شود. در این نوع پمپها,

 

شکل2-1یک پمپ پروانه ای

 

اجزاء اصلی ( پروانه و بدنه پمپ) نسبت به هم آب بندی نیستند. بنابراین اگر فشار در دریچه خروجی پمپ زیاد شود. نشتی زیادی درون پمپ به وجود خواهد آمد. به علاوه، این پمپها نمی توانند پمپاژ سیال را خودبخود آغاز کنند، یعنی در این پمپها مکشی ایجاد نمی شود که بتوانند سیال را از مخزن به درون خود بکشند و لازم است برای شروع به کار پمپ، سیال را به دریچه ورودی آن جاری کرد. یک روش ساده برای این کار، قراردادن دریچه ورودی پمپ در سطحی پایین تر از سطح سیال در مخزن است تا سیال در اثر نیروی جاذبه به پمپ وارد شود. البته این پمپها در کنار معایب ذکر شده، مزایایی هم دارند که از آن جمله می توان به جابجا کردن سیال در فشار کم اشاره نمود. این نوع پمپها دو مزیت اصلی دارند: اولاً ارزان هستند و ثانیاً به دلیل عدم سایش قطعات بر روی هم، توانایی انتقال سیالات غیر روانکار(نظیر آب) را نیز دارند.

2-2- جریان پمپ و فشار پمپ

بسیاری از افرادی که به تازگی با مبحث انرژی سیالات آشنا شده اند تصور می کنند که هدف از به کارگیری یک پمپ هیدرولیک صرفاً ایجاد فشار است ولی در واقع اینطور نیست. هدف از به کارگیری پمپ ایجاد جریان سیال است. فشار در سیستم هنگامی  ایجاد می شود که عاملی در برابر سیال مقاومت کند،  مثلاً با قرار گرفتن یک بار روی سیلندر هیدرولیک، فشار ایجاد شده در سیستم مستقیماً متناسب با نیرو یا باری است که به سیستم اعمال می شود. اگر در برابر جریان سیال، مقاومتی ایجاد نشود، هیچ فشاری ایجاد نخواهد شد.

همه پمپهای هیدرولیک بر یک اساس عمل میکنند: در طی نیم سیکل اول یک حفره باز شده وسیال را به درون خود می کشد، سپس این حفره بسته شده و طی نیم سیکل دوم، سیال به طرف دریچه خروجی پمپ رانده می شود. حجم سیالی که در هر سیکل از پمپ خارج می شود را حجم جابجایی پمپ می نامند. یک سیکل، معمولاً در یک دور گردش شفت پمپ اتفاق می افتد.

شدت جریان پمپ عبارت است از حجم سیالی که پمپ در واحد زمان از خود خارج می کند. شدت جریان را دهش پمپ نیز می نامند. شدت جریان به حجم جابجایی پمپ و سرعت گردش شفت آن بستگی دارد. سرعت گردش پمپهای هیدرولیک معمولاً  1800rpm,   1200 است. بدین ترتیب شدت جریان پمپ را می توان با ضرب کردن حجم جابجایی پمپ در سرعت گردشی آن به دست آورد.

(2-1)                              

که در آن:

 = شدت جریان تئوریک سیال توسط پمپ

 = حجم جابجایی پمپ

N = سرعت گردش پمپ

شدت جریان که با استفاده از معادله 2-1 به دست می آید، تئوریک است زیرا شدت جریان واقعی خروجی از پمپ به دلیل وجود میزان اندکی نشتی، کمتر از این مقدار محاسبه شده است.

واحد محاسبه شدت جریان حاصل از معادله 2-1   است. در اغلب مدارک فنی مربوط به پمپها، شدت جریان بر حسب گالن در قیقه (gpm) درج می شود با اعمال تبدیل    در معادله 2-1 می توان این معادله را بر حسب lpm تبدیل کرد:

 

(2-2  متریک)

در معادله فوق باید از آحاد زیراستفاده شود:  Nبر حسب rpm و QT  برحسب gpm. در سیستم آحاد متریک، حجم جابجایی معمولاً بر حسب cm3/rev بیان می شود و در نتیجه  Q در معادله 2-1 بر حسب cm3/min محاسبه می گردد. البته واحد شدت جریان در سیستم متریک معمولاً لیتر در دقیقه (gpm) است. با وارد کردن ضریب تبدیل 1 l=100cm3 در معادله 2-1 معادله بر حسب لیتر محاسبه خواهد شد.

 

2-2- متریک

در معادله فوق باید از آحاد زیر استفاده شود: vp بر حسب  N  ,cm3/rev بر حسب rpm و Qt بر حسب lpm.

در پمپهای با حجم جابجایی ثابت شدت جریان را نمی توان تغییر داد، مگر با تغییر سرعت گردش واحد محرکه آنها. پمپهای با حجم جابجایی متغیر را می توان در یک سرعت گردشی ثابت طوری تنظیم کرد که شدت جریان آنها تغییر کند. پمپها بر اساس شدت جریان و حداکثر فشاری که می توانند تحمل کنند، دسته بندی می شوند مثلاً ممکن است یک پمپ دارای شدت جریان  20 gpm و فشار 2500 psi باشد. این پمپ می تواند شدت جریان 20 gpm ایجاد کندو توانائی دارد این کار را تحت فشار حداکثر 2500psi انجام دهد.

2-3 روابط پمپها

با استفاده از فشار سیستم و حجم جابجایی پمپ می توان گشتاور تئوریک یک پمپ هیدرولیک را محاسبه کرد:

 

(2-3)

 

 

 در معادله فوق TT  گشتاور تئوریک واحد محرکه است. گشتاور عملی واحد محرکه، به دلیل وجود اصطحکاک باید بیشتر باشد.

گاهی اوقات لازم است با دانستن گشتاور مورد نیاز، توان خروجی واحد محرکه را حساب کرد. توان یک شفت گردان را می توان با ضرب کردن گشتاور در سرعت گردش، با معادله زیر به دست آورد:

 

(2-4)

 

 HPI نشاندهنده توان ورودی پمپ بر حسب اسب بخار است. در سیستم آحاد متریک، معادله اخیر به صورت زیر در می آید و توان بر حسب کیلو وات محاسبه خواهد شد:

 

(2-4متریک)

توان هیدرولیک سیال جاری تحت فشار را می توان با معادلات زیر محاسبه کرد:

 

(2-5)

(2-5 متریک)

 با توجه به اینکه خروجی یک پمپ یک سیال جاری تحت فشار است، می توان برای محاسبه توان خروجی یک پمپ از دو معادله  2-5 و 2-5 (متریک) نیز استفاده کرد. در استفاده از معادله 2-5 باید از این واحدها استفاده کرد: HPh  بر حسب Q,hp بر حسب gpm و p برحسب psi در معادله 2-5 (متریک) باید از این واحد ها استفاده کرد: Q بر حسب p  ,lpm بر حسب  kwh gkpa بر حسب kw.

شدت جریان خروجی یک پمپ در واقع کمتر از شدت جریان تئوریک آن است اگر بازده حجمی پمپ معلوم باشد، می توان شدت جریان واقعی پمپ را نیز به دست آورد. بازده حجمی، نسبت شدت جریان واقعی به شدت جریان تئوریک پمپ است، که با معادله زیر محاسبه می شود:

(2-6)

 با ادغام معادله 2-2 و معادله 2-6 و مرتب کردن معادله حاصل می توان به معادله مفیدزیر برای محاسبه شدت جریان واقعی دست یافت:

 

(2-7)

 در معادله 2-7 باید از این واحدها استفاده کرد: vp      بر حسب  بر حسب  Qa,rpm بر حسب gpm در سیستم متریک داریم:

 

 (2-7 متریک)

 در معادله 2-7(متریک) باید از این واحدها استفاده کرد:  vp بر حسب    بر حسب   Qag  rpm بر حسب lpm.

 در پمپها به علت وجود افتهای مکانیکی، مثلاً اصطحکاک نیز افت توان به وجود می آید. افت مکانیکی را با بازده مکانیکی  اندازه می گیرند.

بازده مکانیکی عبارت است از نسبت گشتاور تئوریک مورد نیاز برای به حرکت درآوردن یک پمپ که بتواند یک گشتاور واقعی ایجاد کند:

 

(2-8)

بازده کلی پمپ شامل افتهای ناشی از نشت و اصطحکاک می شود. توان ورودی پمپ را واحد محرکه اولیه تأمین می کند. توان خروجی پمپ، سیال تحت فشار خروجی از پمپ است. بازده کلی را می توان با معادله زیر حساب کرد:

(2-9)

(2-9 متریک)

 بازده کلی را می توان با استفاده از بازده حجمی و مکانیکی نیز به دست آورد:

 

(2-10)

 

 2-4 انواع پمپها

در سیستمهای هیدرولیک معمولاً از سه نوع پمپ با جابجایی مثبت استفاده می شود: پمپهای پیستونی، پمپهای چرخنده ای و پمپهای پره ای.

2-4-1 پمپهای پیستونی

در هیدرولیک معمولاً از دو نوع پمپ پیستونی استفاده می شود: پمپهای پیستونی شعاعی و پمپهای پیستونی محوری.

در پمپهای پیستونی محوری، پیستونها به صورت موازی با محور اصلی پمپ قرار می‌گیرند، همانطور که در نمای برش خورده ساده شکل 2-2 نشانداده شده است. پیستونها در پیرامون محور اصلی پمپ و بر روی محیط یک دایره قرار می گیرند. محور اصلی پمپ سبب می شود که پیستونها و سیلندر آنها نیز به گردش درآیند به هنگام گردش

شکل2-2 پمپ پیستونی محوری[3]

محور اصلی، بدنه پمپ، در پوش انتهایی وکفشک پشت  پیستونها ثابت باقی می مانند. پیستونهابر روی سطح کفشک ,که به صورت مایل قرار گرفته است ,می لغزد.بدین ترتیب در اثر گردش محور اصلی پمپ، پیستونها یک حرکت عقب- جلو در سیلندر خود انجام می دهند. در حرکت پیستون به عقب در  180o از گردش محور پمپ ، روغن به درون سیلندر کشیده شده  و در حرکت پیستون به جلو در   180o   بعدی، روغن به دریچه خروجی پمپ رانده می شود. دریچه انتهایی ورودی  و خروجی روغن در این پمپها، به صورت شیارهای نیم دایره ای مجزایی، بر روی در پوش انتهایی پمپ ایجاد شده اند( شکل 2-2 B/)

حجم جابجایی یک پمپ پیستونی محوری را می توان با دانستن طول کورس جابجایی هر پیستون، قطر هر پیستون و تعداد پیستونها تعیین کرد، با تعبیه کردن یک مکانیزم تغییر دهنده زاویه صفحه کفشک پشت پیستونها, می توان حجم جابجایی یک پمپ را تغییر داد. این مکانیزم در واقع کورس حرکت هر پیستون را تغییر می دهد. در شکل 2-3 یک نوع پمپ پیستونی محوری با کورس متغیر نشانداده شده است. زاویه کفشک را در این پمپ می توان با استفاده از یک پیستون تنظیم کننده ، کنترل کرد. در قسمت A، این که حداکثر حجم جابجایی را ایجاد می کند. در قسمت B، صفحه  کفشک با محور اصلی پمپ، هم محور است. در این حالت پیستونها اصلاً جابه جا نمی شوند و بنابراین  حجم جابجایی پمپ صفر است. در این پمپها براحتی با تنظیم زاویه کفشک می توان حجم جابجایی را از صفر تا حداکثر تغییر داد. که حداکثر حجم جابجایی را ایجاد می کند. در قسمت B، صفحه  کفشک با محور اصلی پمپ، هم محور است. در این حالت پیستونها اصلاً جابه جا نمی شوند و بنابراین  حجم جابجایی پمپ صفر است. در این پمپها براحتی با تنظیم زاویه کفشک می توان حجم جابجایی را از صفر تا حداکثر تغییر داد.

در پمپهای پیستونی شعاعی ( شکل 2-4) پیستونها به صورت شعاعی نسبت به شفشت

 

شکل2-3 پمپ پیستونی محوری با حجم جابجائی متغیر[3]

 

اصلی پمپ قرار گرفته اند. پیستونها و بلوکه سیلندرها با خار به شفت محرکه پمپ وصل شده اند. با گردش شفت پمپ، در حالی که بدنه پمپ ثابت است، پیستونها و بلوکه سیلندرها می چرخنند. بلوکه سیلندرها به صورت  خارج از مرکز در بدنه قرار دارد. با گردش بلوکه سیلندرها، پیستونهابه دلیل نیروی گریز از مرکزبه سطح داخلی بدنه پمپ می چسبند.قرار گیری خارج از مرکز بلوکه سیلندرها و دریچه های ورودی و خروجی این پمپ با یک دیواره ثابت از هم جدا شده اند. اگر پیستونها در جهت عقربه های ساعت بچرخند، دریچه بالای دیواره، دریچه ورودی پمپ و دریچه   پایین دیواره , خروجی پمپ خواهد بود.

 

 

                          شکل2-4پمپ پیستونی شعاعی خارج از مرکز[3]

 

در پمپ پیستونی شعاعی بادامکی ( شکل 2-5) یک بادامک بر روی شفت اصلی پمپ قرار گرفته و به همراه آن می چرخد، در حالی که بلوکه سیلندرها ثابت است. چرخش بادامک باعث می شود که پیستونها به جلو و عقب حرکت کنند. پیستونها به واسطه فنرهایی دایماً بر روی بادامک تکیه کرده اند.

 

 

                                شکل2-5 پمپ پیستونی شعاعی بادامکی 

 

پمپهای پیستونی گرانترین و بهترین نوع پمپهای هیدرولیک هستند. این پمپها بیشترین فشار را نیز ( تا حداکثر  10000 psi) می توانند ایجاد کنند، زیرا انطباق بین پیستونها و سیلندرها را می توان خیلی تنگ در نظر گرفت. البته وجود انطباق تنگ بین پیستون و سیلندر باعث می شود که پمپ تحمل کمتری در برابر آلودگیهای موجود در سیال داشته باشد. بنابراین پمپهای پیستونی برای محیطها و ماشینهای تمیز مناسب هستند.

2-4-2 پمپهای چرخدنده ای

پمپهای چرخدنده ای دو نوع دارند: خارجی و داخلی. یک نمای برش خورده ساده از یک پمپ چرخدنده ای خارجی در شکل 2-6 نشان داده شده است.شفت محرک با خار به چرخدنده محرک پمپ وصل شده است.چرخدنده هرزگرد با چرخدنده محرک درگیر است و هر دو با هم می چرخند. دندانه های چرخدنده های درگیر با هم، دریچه های ورودی وخروجی پمپ را نسبت به هم آب بندی می کنند. با گردش چرخدنده ها، در قسمت ورودی پمپ، دندانه های دو چرخدنده از هم باز می شوند. باز شدن دندانه ها یک مکش و انبساط حجمی در این قسمت به وجود آورده و سبب می شود که سیال در اثر فشار مخرن سیال به درون پمپ رانده شود. این سیال سپس در فضای خالی بین دندانه های چرخدنده ها و بدنه پمپ، به طرف دریچه خروجی پمپ هدایت می گردد.

 

                             شکل2-6 یک پمپ چرخدنده ای خارجی

در این قسمت دندانه‌های دو چرخدنده به هم نزدیک شده و باعث می شود سیال به طرف خارج رانده شود. باید توجه کرد که آب بندی بین دندانه های دو چرخدنده به روغن اجازه نمی دهد که از وسط پمپ عبور کرده و به قسمت ورودی پمپ باز گردد.

پمپ چرخدنده ای داخلی ( شکل 2-7) از یک چرخنده محرک خارجی که درون یک چرخدنده داخلی حلقه ای قرار گرفته، ساخته شده است. با گردش چرخدنده

 

 

 

                           شکل2-7 پمپ چرخدنده ای داخلی[3]

 

ها، به دلیل دور شدن دندانه ها از یکدیگر، مکش( به دلیل انبساط حجم) ایجاد شده وسیال به واسطه فشار هوا به درون پمپ رانده می شود. در این پمپ نیز، سیال در فضای بین دندانه ها و دیواره هلالی جابجا شده و از دریچه خروجی پمپ خارج می گردد. دیواره هلالی، دندانه های چرخدنده داخلی را آب بندی می کند.

پمپهای چرخدنده ای کم بازده ترین نوع پمپهای هیدرولیک هستند این پمپها، تحمل خوبی در برابر وجود آلودگیهای موجود در سیال دارند، زیرا لقی بین اجزای پمپ در این نوع بیشتر از بقیه انواع است. حداکثر فشار پمپهای چرخدنده ای معمولاً بین   2000 تا   3000 psi است. به دلیل نوع طراحی، این پمپهارا نمی توان با حجم جابجایی قابل تنظیم ساخت.

2-4-3 پمپهای پره ای

دو نوع پمپ پره ای وجود دارد: بالانس و غیر بالانس. نمای برش خورده ساده یک پمپ پره ای غیر بالانس در شکل 2-8 نشانداده شد است. دو قسمت اصلی یک پمپ پره ای عبارتند از: بدنه و رو تور. پره ها در شیارهای روتور جای گرفته اند و در این شیارها به صورت شعاعی می لغزند. روتور با خار به شفت اصلی پمپ متصل شده است و به همراه آن می چرخد. با گردش روتور، پره ها به  دلیل نیروی گریز از مرکز( که گاهی اوقات با نیروی فنر یا فشار سیال نیز تقویت می شود) به دیواره داخلی بدنه پمپ می چسبند. روتور نسبت به بدنه پمپ به صورت خارج از مرکز قرار گرفته است و بنابراین به هنگام چرخش روتور، پره ها به داخل و خارج جابه جا می شوند. به هنگام گردش روتور، فضای بین پره ها و بدنه پمپ در قسمت ورودی انبساط یافته و مکش ایجاد شده در این قسمت و فشار اتمسفر داخل مخزن سیال هیدرولیک، سبب می شود سیال به داخل پمپ رانده شود.سیال در فضای خالی بین پره ها و بدنه جابه جا شده و به طرف دریچه خروجی پمپ هدایت می گردد

 

                               شکل2-8 یک پمپ پره ای غیربالانس[3]

 

طرح پمپهای پره ای غیر بالانس به گونه ای است که می توان حجم جابه جایی آنها را تنظیم نمود. این کار را می توان با تغییر میزان عدم هم محوری روتور نسبت به بدنه پمپ انجام داد. هنگامی که روتور نسبت به بدنه پمپ به صورت هم محور قرار گیرد،

حجم جابجایی پمپ صفر خواهد شد( شکل 2-9) .در این وضعیت، همه پره ها به یک اندازه از شیارهای روتور خارج می شوند و تغییر حجمی در فضای بین پره ها و بدنه پمپ به وجود نخواهد آمد و در نتیجه جریانی نیز در خروجی پمپ ایجاد نمی گردد.

طرح نشانداده شده در شکل 2-8 برای پمپهای پره ای، از آن جهت غیر بالانس خوانده می شود که محفظه های تحت فشار پمپ، در یک طرف شفت محرک پمپ قرار گرفته اند. دریچه خروجی پمپ در بالای پمپ تحت فشار است، در حالی که دریچه ورودی پمپ در پایین در حال مکش است. این عدم تعادل در دو طرف شفت پمپ باعث می شود که یک نیروی دایمی در یک جهت به یاتاقان شفت وارد شده و در سرعتها و فشارهای زیاد، موجب سایش اجزای پمپ و لرزش آنها گردد. به همین دلیل پمپهای پره ای غیر بالانس برای استفاده در فشارهای پایین مناسب هستند.

 

 

     شکل2-9 پمپ پره ای غیربالانس در وضعیتی که روتر در مرکز قرار گرفته است[3]

 

در پمپهای پره ای بالانس ( شکل 2-10) این عدم نیرو حذف شده است. سطح داخل

بدنه این پمپها فرم بیضوی دارد و این فرم سبب می شود که در یکبار گردش شفت پمپ، پره ها درون شیارهای روتور جابه جا شوند. بدین ترتیب لازم است در این پمپها دو دریچه ورودی و دو دریچه خروجی تعبیه گردد. البته دو دریچه ورودی و دو دریچه خروجی  در هم ادغام شده، به طوری که بر روی بدنه پمپ عملاً یک دریچه ورودی و یک دریچه خروجی مشاهده می گردد. این طرح باعث می شود که فشار به صورت مساوی در طرفین پمپ( در دو طرف شفت اصلی پمپ) ایجاد شود. بدین ترتیب نیروی متعادلی به شفت اصلی پمپ وارد شده و اصطلاحاً پمپ بالانس می باشد. این پمپهای پره ای تحمل فشارها و سرعتهای بیشتری نسبت به پمپهای پره ای غیر بالانس دارند، زیرا سایش یاتاقان شفت اصلی پمپ در حد طبیعی است.

 

 

                                   شکل2-10پمپ پره ای بالانس[3]

 

بازده پمپهای پره ای بیشتر از پمپهای چرخدنده ای ولی کمتر از پمپهای پیستونی می باشد. حد تحمل این پمپها در برابر آلودگی سیال متوسط است. پمپهای پره ای غیر بالانس برای فشارهای پایین، مثلاً      500-2000 psi مناسب هستند. پمپهای پره ای بالانس می توانند فشارهای بیشتری تا    4000psi را نیز تحمل کنند.

2-5 پمپهای با فشار قابل تنظیم

پمپهای با فشار قابل تنظیم ( شکل 2-11) قادر هستند با کاهش حجم جابجایی خروجی

خود، حداکثر فشار در یک مدار هیدرولیک را محدود کنند هنگامی که فشار به یک حد

 

 

                           شکل2-11 پمپ پره ای بافشار قابل تنظیم[3]

 

خاص ( که گاهی فشار شلیک یا   firing pressure  نامیده می شود) برسد, برای جلوگیری از ایجاد فشار بیشتر، حجم جابجایی پمپ کاهش می یابد. عنصر کنترل فشار در پمپها یک فنر است که میزان عدم هم محوری بدنه میانی پمپ را نسبت به روتور، در حد جابجایی حداکثر نگاه می دارد. وقتی فشار درون پمپ افزایش یابد، در حد خاصی از فشار فنر فشرده می شود  به طوری که حجم جابجایی پمپ کاهش یابد. فشار شلیک را می توان با تنظیم میزان فشردگی اولیه فنر تغییر داد. هر چه میزان فشردگی پمپ کاهش یابد. فشار شلیک پمپ نیز افزایش می یابد. در پمپهای با فشار قابل تنظیم، از مکانیز مهای مختلفی استفاده می شود، ولی اصول حاکم بر عملکرد همه آنها یکسان است. پمپهای پیستونی را نیز می توان به صورت قابل تنظیم طراحی کرد. در این پمپها نیز می توان با تعبیه مکانیزم فنری، زاویه کفشک پشت پیستونها را در فشار خاصی تغییر داده و حجم جابجایی پمپ را کاهش داد. با توجه به اینکه حجم جابجایی پمپهای چرخدنده ای  قابل تغییر نیست نمی توان اینگونه پمپها را با فشار قابل تنظیم ساخت.

2-6 کاویتاسیون

همانطور که گفته شد، پمپهای  با جابه جایی مثبت بدین صورت عمل می کنند که با ایجاد یک خلاء نسبی در دریچه ورودی پمپ و وجود فشار هوا روی سیالی که در مخزن هیدرولیک قرار دارد، سیال از مخزن به طرف پمپ جاری می شود. در بعضی موارد، میزان خلاء بیش از حد شده و پدیده کاویتاسیون رخ می دهد. وقتی که فشار در یک مایع تا حد خاصی کاهش یابد، شروع به تبخیر کرده و به جوش می آید، درست مانند آنکه دمای مایع افزایش یابد. کاویتاسیون عبارت است از ایجاد حبابهای بخار روغن به دلیل کاهش فشار زیاد( ایجاد خلاء زیاد) در دریچه ورودی پمپ. کاهش فشار در مایع، همچنین سبب می شود هوای حل شده در آن، از مایع خارج شده و  به صورت حبابهایی در مایع ظاهر شود. این حبابهای گاز در دریچه خروجی تجمع می کنند و تحت فشار قرار می گیرند. این تجمع حبابهای گاز در موضع خروجی مایع از پمپ، باعث افزایش فشار موضعی و افزایش سرعت مایع گردد. این فشار های موضعی آنقدر زیاد است که باعث سائیدگی قطعات فلزی پمپ و کاهش عمر مفید پمپ و بازده ان خواهد شد. افزایش دمای پمپ، لرزش و صدای ناله بلند از علایم کاویتاسیون در یک پمپ است. ایجاد خلاء زیاد در دریچه ورودی پمپ، به دلایل زیر اتفاق می افتد:

1- استفاده از لوله و اتصالات کوچک تر از استاندارد

2- مسدود شدن لوله ها و فیلترها

3- ویسکوزیته زیاد مایع.

4- اختلاف زیاد ارتفاع بین مخزن و دریچه ورودی پمپ.

افزایش دمای سیال احتمال ایجاد کاویتاسیون را افزایش می دهد، زیرا سیال گرمتر تمایل بیشتری به تبخیر دارد. نفوذ هوا پدیده ای است که در پمپهای هیدرولیک معمولاً با کاویتاسیون اشتباه گرفته می شود، زیرا در اثر این پدیده نیز حبابهایی در قسمت ورودی پمپ  به وجود می آید. ولی در این مورد، منشا ایجاد حبابهای هوا در سیال، نشتی هوای خارج به درون سیستم است، نه بخار سیال و هوای حل شده در آن. این هوا از کناره های اتصالات و حلقه های آب بندی دهانه ورودی پمپ به درون سیال نشت می کند. از آنجا که در قسمت ورودی پمپ خلاء نسبی ایجاد می شود هوای محیط براحتی می تواند از  اتصالات معیوب به درون پمپ نفوذ کند. نتیجه نفوذ هوا در یک پمپ همانند کاویتاسیون است: یعنی حبابها در قسمت خروجی پمپ جمع شده و باعث ایجاد حرارت , سایش و صدا در پمپ می گردد.

2-7 مشخصات پمپها

2-7-1- حجم جابجایی، شدت جریان و سرعت گردش پمپها

پمپها, در درجه اول, بر اساس حجم جابجایی شان بر حسب    در کاتالوگها طبقه بندی  می شوند. در پمپهای با حجم جابجایی ثابت، برای این ویژگی یک عدد ثابت و در پمپهای با حجم جابجایی متغیر یک محدوده عددی در کاتالوگ درج می شود. با استفاده از معادله 2-2 می توان شدت  جریان تئوریک پمپ را با دانستن حجم جابجایی به دست آورد. شدت جریان واقعی یک پمپ ( که به دلیل وجود نشستی در یک پمپ  ایجاد می شود) را معمولاً برای یک سرعت گردشی خاص ارائه می کنند. در بعضی کاتالوگها نمودارهایی برای بدست آوردن شدت جریان واقعی بر اساس سرعتهای دورانی و فشارهای مختلف ارائه می شود. نمونه ای از این نمودارها در شکل 3-12 نشان داده شده است. توجه کنید که در این نمودار،  منحنی مربوط  به      3000 psi در زیر منحنی    1500 psi قرار دارد، زیرا هر چه فشار بیشتر شود، نشتی پمپ نیز بیشتر شده و شدت جریان کاهش می یابد.

 

                     شکل2-12 شدت جریان واقعی برحسب سرعت دورانی[3]

برای پمپها معمولاً یک محدوده حداقل و حداکثر سرعت مجاز معرفی می شود. استفاده از پمپ باسرعت دورانی کمتر از حداقل سبب می شود بازده پمپ بشدت کاهش یابد. به گردش درآوردن پمپ بیش از سرعت  حداکثر نیز سبب می شود سایش زود رس و خرابی در پمپ ایجاد گردد. سرعت دورانی حداکثر در پمپهای هیدرولیک معمولاً بین  

3600 rpm  تا   1800 rpm  است. اگر سیال هیدرولیک به غیر از روغنهای استاندارد حاصل از نفت خام باشد( مثلاً سیالات مصنوعی مقاوم در برابر آتش یا سیالات بر پایه آب) لازم است سرعت گردش پمپ کمتر باشد. اینگونه سیالات معمولاً چگالی مخصوص بیشتری دارند ( سنگین تر هستند) و بخوبی روغنها نمی توانند قطعات پمپ را روانکاری کنند.

2-7-2 فشار

 حداکثر فشار مجاز یک پمپ، ممکن است به صورت یک عدد واحد یا به صورت دو عدد برای عملکرد پیوسته و موقتی بیان می شود. این ارقام برای عملکرد موقتی بیشتر است، زیرا پمپ در زمان کوتاهی این فشار را تحمل  می کند. اگر فشار اعمالی به یک پمپ از حداکثر مجاز بیشتر باشد، نشتی درون آن افزایش یافته و در نتیجه بازده آن کاهش خواهد یافت. ممکن است در فشار زیاد، قطعات آب بندی پمپ نیز آسیب ببینند. اگر یک پمپ برای پمپاژ یک سیال هیدرولیک، به جز روغنهای نفتی، به کاررود نیز حداکثر فشار مجاز پمپ کاهش می یابد.

2-7-3- بازده

بازده حجمی و بازده کل پمپها معمولاً به صورت نمودار ارائه می شود. در شکل 2-13 بازده یک پمپ بر حسب فشار در دو سرعت کاری   1200 rpm (نمودار A ) و    1800 rpm (نمودار B) نشانداده شده است. حجم

 

                             شکل2-13 بازده پمپ برحسب فشار[3]

 جابجایی این پمپ خاص  1.2  in2/rev است همان طور که در این شکل ملاحظه می شود، با افزایش فشار، بازده حجمی پمپ کاهش می یابد. این پدیده مورد انتظار است، زیرا با افزایش فشار نشتی پمپ نیز افزایش خواهد یافت. رابطه بین بازده کلی و فشار یک پمپ، پیچیده تر است.  با افزایش فشار تا آنجا افزایش می یابد که فشار به حداکثر مجاز برسد و پس از آن کاهش خواهد یافت. البته این مقادیر و عبارتها نمونه هستند. این نمودارها برای یک سیال خاص، دمای خاص و ویسکوزیته خاص ( مثلاً روغنهای هیدرولیک استاندارد در دمای 120 of و با ویسکوزیته  100 SUS) ارائه می شوند.

2-7-4 سیالات هیدرولیک

از  نقطه نظر بازدهی یک پمپ، ویسکوزیته بحراتی ترین ویژگی یک سیال محسوب می شود. سازندگان پمپها معمولاً  حداقل و حداکثر ویسکوزیته مجاز سیال را برای یک پمپ تعیین می کنند. ویسکوزیته یک سیال با تغییر دما تغییر می کند، بنابراین لازم است محدوده تغییرات ویسکوزیته با توجه به محدوده   دمای کاری پمپ تعیین گردد. اگر ویسکوزیته سیال هیدرولیک خیلی زیاد باشد، حرکت آن در مسیرهای مختلف سیستم، دشوار شده و باعث افت انرژی و افزایش دمای سیستم خواهد شد. ویسکوزیته زیاد می تواند کاویتاسیون نیز ایجاد کند از طرف دیگر اگر ویسکوزیته سیال هیدرولیک پایین باشد، عمل روانکاری بخوبی انجام نشده و در نتیجه دمای سیستم افزایش یافته و قطعات پمپ زود مستهلک خواهند شد.

سیستمهای هیدرولیک و قطعات به کار  رفته در آنها اغلب برای کار با روغنهای استاندارد بر پایه نفت طراحی می شوند در صورتی که سیال هیدرولیک از نوع دیگری باشد، سرعت پمپ و فشار آن باید کاهش یابد.