Acționarea cu comandă hidraulică a mașinilor unelte

Capitolul VI

POMPE VOLUMICE

6.1. Generalităţi

În orice sistem de acţionare hidraulic, furnizarea energiei hidrostatice necesare elementului de execuţie este asigurată de generatoare hidraulice (pompe) incluse în sistem. Acest fapt conferă autonomie schemei de acţionare.

Conform schemei de principiu a sistemului de acţionare prezentată în figura 6.1, pompa realizează conversia energiei mecanice, caracterizată prin momentul mecanic MP aplicat la arborele pompei şi viteza unghiulară ωp corespunzătoare, în energie hidraulică caracterizată prin debitul furnizat Qp şi respectiv presiunea pp. Această energie este transportată de conducte şi transferată motorului hidraulic.

Figura 6.1. Sistem de acţionare hidraulică

Evident, datorită pierderilor inerente circulaţiei fluidului între pompă şi motor, acesta va primi o energie mai mică caracterizată prin debitul QM şi presiunea pM.

6.2. Energia de pompare

Distingem de la început două etape în furnizarea fluidului sub presiune:

comprimarea fluidului;

transportul fluidului comprimat prin sistem.

Este util să se facă o apreciere cantitativă asupra proporţiilor celor două energii.

Se consideră schema simplă de generator hidraulic prezentată în figura 6.2. şi diagrama presiune - volum.

Figura 6.2. Diagrama presiune – volum pentru un cilindru hidraulic

În procesul de refulare, energia de comprimare (acumulată de lichid) reprezentată de aria ABE este dată de integrala:

(6.1)

Considerând un volum mediu supus procesului de comprimare, V = Vm, şi având în vedere expresia coeficientului de elasticitate, rezultă:

(6.2)

(6.3)

Energia de deplasare reprezentată de aria BCDE, are valoarea:

W2 = V1 (p1 – p0) (6.4)

Energia totală transmisă lichidului este:

(6.5)

Se observă că (p1 – p0)/ E = p/E = - V / Vm,. Înlocuind în relaţia 6.5, rezultă:

(6.6)

(6.7)

Deoarece p1 – p0 ≈(100 – 300) bar, iar E = (14.000 20.000) bar, rezultă W1 / W « 1.

În cazul lichidelor, lucrul mecanic de compresiune este neglijabil în raport cu cel de deplasare. Altfel spus lichidele, spre deosebire de gaze, sunt medii cu o capacitate foarte redusă de a acumula energia prin comprimare.

În cazul gazelor , considerând o transformare izotermă, lucrul mecanic de comprimare este:

L = W1 = p0V0 (6.8)

Se observă că o creştere semnificativă a lucrului mecanic poate fi obţinută numai cu variaţii mari ale volumului.

6.3 Clasificarea pompelor

Clasificarea pompelor volumice poate fi făcută după principiul de acţiune şi după caracterul reglabilităţii.

După principiul de acţiune, pompele volumice se împart în două mari categorii:

- pompe cu plunjer (piston);

- pompe rotative volumice

La pompele cu plunjer, uleiul este refulat dintr-o cameră de lucru imobilă, ca rezultat numai a mişcării alternative al elementului funcţional (piston, plunjer, diafragmă).

La pompele rotative, uleiul refulat din camerele de lucru este rezultatul rotaţiei sau rototranslaţiei elementelor funcţionale (roată dinţată, şurub, paletă, piston).

După caracterul reglabilităţii, se împart în :

- pompe cu debit constant (cu roţi dinţate, cu şurub);

- pompe cu debit reglabil (cu palete, pistoane).

În acţionarea hidraulică, cea mai largă răspândire o au pompele volumice rotative datorită performanţelor lor ridicate: masă şi volum mic pe unitatea de putere transmisă, randament ridicat, posibilitatea reglării şi inversării debitului, fiabilitate bună.

O clasificare a acestor pompe este prezentată în figura 6.3.

Principalul producător de pompe hidraulice din ţară este Întreprinderea Mecanică Plopeni care realizează o gamă variată de pompe cu roţi dinţate şi pompe cu pistoane axiale.

Figura 6.3 Clasificarea

pompelor volumice

În tabelul 6.1 sunt prezentate domeniile uzuale de presiuni, turaţii şi vâscozităţi, precum şi randamentele totale corespunzătoare diverselor tipuri de pompe.