پمپ هیدرولیک دنده ای

پمپ هیدرولیک دنده‌ای چیست و چه زمانی انتخاب مناسبی است؟

پمپ هیدرولیک دنده‌ای یا Gear Pump یک پمپ جابه‌جایی مثبت است که با چرخش چرخ‌دنده‌ها، روغن را از ورودی دریافت و به سمت خروجی منتقل می‌کند. وظیفه اصلی پمپ ایجاد جریان روغن است؛ فشار زمانی در مدار شکل می‌گیرد که در برابر این جریان مقاومت ایجاد شود.

اغلب پمپ‌های دنده‌ای صنعتی، دبی ثابت هستند؛ یعنی حجم مشخصی از روغن را در هر دور جابه‌جا می‌کنند و با افزایش دور پمپ، دبی نیز افزایش پیدا می‌کند. به همین دلیل این پمپ‌ها برای مدارهایی که به یک منبع جریان ساده، قابل اطمینان و بدون سیستم کنترل دبی پیچیده نیاز دارند انتخاب مناسبی هستند.

پاورپک‌های هیدرولیک، دستگاه‌های صنعتی، پرس‌ها، بالابرها، ماشین‌آلات تولیدی و برخی تجهیزات کشاورزی از کاربردهای رایج این نوع پمپ هستند. با این حال مناسب بودن پمپ دنده‌ای برای یک دستگاه باید بر اساس فشار، دبی، سیکل کاری و شرایط نصب همان سیستم بررسی شود.

پمپ دنده خارجی و داخلی چه تفاوتی دارند؟

در پمپ دنده خارجی (External Gear Pump) دو چرخ‌دنده خارجی درگیر با یکدیگر روغن را در فضای بین دندانه‌ها و پوسته از ورودی به خروجی منتقل می‌کنند. بیشتر مدل‌های صنعتی موجود در این دسته از همین ساختار استفاده می‌کنند.

در پمپ دنده داخلی (Internal Gear Pump) یک چرخ‌دنده داخلی و یک چرخ‌دنده خارجی با محورهای متفاوت درگیر هستند. طراحی داخلی می‌تواند از نظر میزان ضربان جریان، صدا و شرایط کاری با مدل خارجی متفاوت باشد.

اگر هدف شما بررسی دقیق ساختمان، مسیر حرکت روغن و عملکرد این دو نوع است، توضیحات کامل‌تر در مقاله طرز کار پمپ هیدرولیک دنده‌ای ارائه شده است.

راهنمای انتخاب پمپ هیدرولیک دنده‌ای

انتخاب پمپ دنده‌ای فقط با عبارت‌هایی مثل «پمپ ۳۰ لیتری» یا «پمپ ۲۰۰ بار» نباید انجام شود. ممکن است دو پمپ دبی مشابهی داشته باشند اما از نظر حجم جابه‌جایی، دور مجاز، شفت، جهت چرخش یا ابعاد فلنج کاملاً متفاوت باشند.

برای انتخاب اولیه بهتر است این مشخصات به‌ترتیب بررسی شوند:

انتخاب دبی و حجم جابه‌جایی پمپ

یکی از مهم‌ترین تفاوت‌هایی که هنگام انتخاب پمپ باید در نظر گرفت، تفاوت دبی (Flow) و حجم جابه‌جایی (Displacement) است.

حجم جابه‌جایی معمولاً با واحد cc/rev یا cm³/rev بیان می‌شود و نشان می‌دهد پمپ در هر دور به‌صورت تئوری چه مقدار روغن جابه‌جا می‌کند.

دبی نیز مقدار روغنی است که در یک بازه زمانی از پمپ خارج می‌شود و معمولاً با L/min بیان می‌شود.

دبی تئوری از رابطه زیر به دست می‌آید:

Q = (Vg × n) ÷ 1000

که در آن:

• Q دبی تئوری بر حسب L/min
• Vg حجم جابه‌جایی بر حسب cc/rev
• n دور پمپ بر حسب rpm

است.

برای مثال، پمپی با حجم جابه‌جایی ۲۰ cc/rev در سرعت ۱۵۰۰ rpm به‌صورت تئوری حدود ۳۰ لیتر در دقیقه جریان ایجاد می‌کند. دبی واقعی معمولاً کمی کمتر از مقدار تئوری است، زیرا راندمان حجمی پمپ ۱۰۰ درصد نیست.

به همین دلیل، اگر در کاتالوگ یک پمپ دبی مشخصی در دور ۱۵۰۰ rpm درج شده باشد، نباید همان مقدار دبی را برای دورهای دیگر نیز ثابت در نظر گرفت.

فشار کاری، دور پمپ و توان موتور محرک

دبی مناسب به‌تنهایی برای انتخاب پمپ کافی نیست. مدل انتخابی باید فشار واقعی مدار را نیز تحمل کند.

در بسیاری از کاتالوگ‌های صنعتی چند سطح فشار جداگانه اعلام می‌شود:

• فشار کاری مداوم یا Continuous Pressure: فشاری که پمپ می‌تواند به‌صورت پیوسته در آن کار کند.
• فشار متناوب یا Intermittent Pressure: فشار بالاتری که فقط برای مدت یا درصد محدودی از سیکل کاری مجاز است.
• فشار پیک یا Peak Pressure: حداکثر فشار لحظه‌ای مجاز که نباید به‌عنوان فشار دائمی سیستم در نظر گرفته شود.

بنابراین عبارتی مثل «این پمپ ۲۵۰ بار است» بدون مشخص‌کردن نوع فشار، اطلاعات کافی برای انتخاب صنعتی نیست.

دور پمپ نیز باید از کاتالوگ همان مدل بررسی شود. چرخاندن پمپ با سرعت بالاتر از حد مجاز می‌تواند علاوه بر افزایش دبی، شرایط نامناسب مکش و استهلاک بیشتر ایجاد کند.

توان هیدرولیکی تئوری سیستم نیز تقریباً از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

P = (p × Q) ÷ 600

که در آن فشار بر حسب bar، دبی بر حسب L/min و توان بر حسب kW است. توان واقعی موردنیاز موتور باید با درنظرگرفتن راندمان پمپ، موتور و سایر تلفات انتخاب شود.

جهت چرخش، شفت، فلنج و پورت‌ها

یکی از خطاهای متداول هنگام جایگزینی پمپ دنده‌ای این است که فقط دبی و فشار پمپ قدیمی و جدید با یکدیگر مقایسه شوند.

پیش از خرید باید موارد زیر نیز بررسی شوند:

جهت چرخش: پمپ می‌تواند ساعت‌گرد، پادساعت‌گرد یا در برخی طراحی‌ها مناسب کارکرد دوطرفه باشد. روش تعیین جهت چرخش باید دقیقاً مطابق کاتالوگ سازنده انجام شود.

نوع شفت: قطر، تعداد خارها و شکل اتصال شفت باید با کوپلینگ یا سیستم انتقال قدرت دستگاه هماهنگ باشد.

فلنج: فاصله پیچ‌ها، قطر محل سنتر و ابعاد فلنج باید با گلدانی یا محل نصب موجود تطبیق داشته باشد.

پورت‌ها: سایز، نوع رزوه و موقعیت ورودی و خروجی باید بررسی شود. کوچک‌کردن غیرمجاز مسیر ورودی می‌تواند شرایط مکش پمپ را نامناسب کند.

در زمان جایگزینی پمپ قبلی، پلاک‌خوانی پمپ هیدرولیک و استخراج کد کامل آن یکی از بهترین روش‌ها برای شناسایی حجم جابه‌جایی، جهت دوران، شفت، فلنج و سایر مشخصات سفارش است.

برندها و سری‌های پمپ هیدرولیک دنده‌ای

مدل‌های موجود در این دسته در گروه‌ها و برندهای مختلف عرضه می‌شوند. بزرگ‌تر بودن شماره گروه الزاماً به معنی قوی‌تر یا بهتر بودن پمپ نیست؛ هر گروه برای محدوده مشخصی از حجم جابه‌جایی، ابعاد بدنه و شرایط کاری طراحی شده است.

پمپ هیدرولیک دنده‌ای Roquet

پمپ هیدرولیک روکت Roquet در گروه‌ها و سایزهای مختلف عرضه می‌شود. مدل‌های موجود از سری‌های L0، G، PLA و PLC هستند و از نظر حجم جابه‌جایی، دبی، فشار مجاز، دور و ابعاد نصب با یکدیگر تفاوت دارند.

برای انتخاب Roquet بهتر است ابتدا دبی و فشار موردنیاز مشخص شود و سپس گروه، سری، شفت، فلنج و جهت چرخش بررسی شود. مدل‌های هر گروه و کاتالوگ‌های مربوط به آنها در دسته اختصاصی Roquet قابل بررسی هستند.

پمپ هیدرولیک دنده‌ای Arfen

پمپ هیدرولیک آرافن نیز از نوع دنده خارجی است و مدل‌های صنعتی آن در سه خانواده PLO، PL و PLA قرار می‌گیرند.

این تقسیم‌بندی بر اساس ظرفیت، حجم جابه‌جایی و ابعاد پمپ انجام می‌شود؛ بنابراین انتخاب گروه صرفاً با توجه به شماره آن صحیح نیست. برای جایگزینی یک پمپ آرافن با مدل دیگر یا با برند متفاوت، دبی، فشار، دور، جهت چرخش، شفت و ابعاد نصب باید هم‌زمان تطبیق داده شوند.

پمپ هیدرولیک ZBF

پمپ هیدرولیک ZBF در مدل‌های موجود به سه گروه اصلی ۱، ۲ و ۳ تقسیم می‌شود. گروه ۱ برای ظرفیت‌های پایین‌تر، گروه ۲ برای محدوده میانی و گروه ۳ برای دبی‌های بالاتر استفاده می‌شود.

در ZBF نیز افزایش سایز پمپ به این معنی نیست که فشار یا حداکثر دور همه مدل‌ها یکسان باقی می‌ماند. مشخصات دقیق هر سایز باید جداگانه بررسی شود و انتخاب پمپ تنها بر اساس لیتراژ توصیه نمی‌شود.

مشخصات فنی مهم در کاتالوگ پمپ دنده‌ای

در زمان بررسی کاتالوگ، بهتر است فقط روی یک عدد مثل دبی یا فشار تمرکز نشود. مشخصات فنی پمپ به یکدیگر وابسته‌اند و تغییر حجم جابه‌جایی می‌تواند فشار، دور مجاز یا ابعاد نصب را نیز تغییر دهد.

تفاوت فشار دائم، متناوب و پیک

اگر سازنده برای یک پمپ سه مقدار فشار اعلام کرده باشد، فشار پیک نباید به‌عنوان فشار کاری عادی سیستم انتخاب شود.

برای سیستمی که ساعت‌های طولانی تحت فشار کار می‌کند، فشار مداوم اهمیت بیشتری دارد. در مدارهایی با سیکل کاری متناوب نیز باید مدت زمان و نسبت کارکرد در فشار بالاتر با محدودیت اعلام‌شده توسط سازنده تطبیق داده شود.

همچنین فشار تنظیمی شیر فشارشکن، شوک‌های فشاری و افزایش لحظه‌ای فشار در توقف یا تغییر جهت عملگر باید در انتخاب پمپ در نظر گرفته شوند.

روغن، ویسکوزیته و تمیزی سیال

نمی‌توان یک گرید روغن را بدون توجه به دما و مشخصات سازنده برای تمام پمپ‌های دنده‌ای مناسب دانست. انتخاب روغن مناسب پمپ هیدرولیک باید بر اساس ویسکوزیته موردنیاز پمپ، دمای شروع و دمای کاری سیستم، نوع آب‌بند و توصیه سازنده انجام شود.

ویسکوزیته بیش از حد در زمان استارت سرد می‌تواند مکش پمپ را دشوار کند و ویسکوزیته بسیار پایین نیز ممکن است نشتی داخلی، کاهش راندمان حجمی و سایش را افزایش دهد.

تمیزی روغن نیز اهمیت زیادی دارد. ذرات آلاینده می‌توانند سطوح داخلی، یاتاقان‌ها و نواحی با لقی کم را دچار سایش کنند. سطح فیلتراسیون و کلاس تمیزی موردنیاز باید بر اساس توصیه سازنده و حساسیت سایر اجزای مدار انتخاب شود.

پمپ دنده‌ای برای چه سیستم‌هایی مناسب است؟

پمپ‌های دنده‌ای به دلیل ساختار نسبتاً ساده، ابعاد مناسب و امکان تأمین جریان ثابت در بسیاری از مدارهای صنعتی کاربرد دارند.

این پمپ‌ها معمولاً برای سیستم‌هایی مناسب‌اند که:

• دبی ثابت یا نسبتاً ثابت نیاز دارند.
• فشار و دبی موردنیاز در محدوده کاری مدل انتخابی قرار دارد.
• کنترل متغیر دبی مستقیماً توسط پمپ ضروری نیست.
• ابعاد فشرده و ساختار ساده اهمیت دارد.
• هزینه خرید و نگهداری باید متناسب با کاربرد صنعتی باشد.

با این حال در همه سیستم‌ها پمپ دنده‌ای بهترین گزینه نیست.

تفاوت پمپ دنده‌ای با پمپ پیستونی و کارتریجی

در کاربردهایی که فشار بالا، کنترل دبی متغیر یا کنترل پیشرفته فشار و توان موردنیاز است، پمپ هیدرولیک پیستونی می‌تواند گزینه مناسب‌تری باشد. پمپ‌های پیستونی دبی‌متغیر امکان استفاده از کنترلرهایی مانند کنترل فشار، فشار-دبی یا توان را نیز فراهم می‌کنند.

از طرف دیگر، پمپ هیدرولیک کارتریجی در برخی ماشین‌آلات صنعتی به دلیل نوع ساختمان، رفتار جریان و شرایط صوتی انتخاب می‌شود.

بنابراین انتخاب بین پمپ دنده‌ای، پیستونی و کارتریجی باید بر اساس فشار، دبی، نوع کنترل، ساعت کاری، صدا، هزینه و ساختار مدار انجام شود؛ نه صرفاً بر اساس قیمت اولیه پمپ.

نکات مهم قبل از خرید و نصب پمپ دنده‌ای

اگر قرار است یک پمپ قدیمی تعویض شود، ابتدا کد و مشخصات روی پلاک آن بررسی شود. در صورت ناخوانا بودن کد نیز اندازه شفت، فلنج، پورت‌ها، جهت چرخش، حجم جابه‌جایی احتمالی و شرایط واقعی مدار باید مشخص شوند.

در مرحله نصب، هم‌محوری صحیح شفت موتور و پمپ اهمیت زیادی دارد. کوپلینگ نباید نیروی شعاعی یا محوری غیرمجاز به شفت پمپ وارد کند و قطعات نیز نباید با ضربه روی شفت نصب شوند. جزئیات کامل‌تر این موارد در آموزش نصب و راه‌اندازی پمپ هیدرولیک قابل بررسی خواهد بود.

مسیر مکش باید حتی‌الامکان کوتاه، با سایز مناسب و بدون محدودیت غیرضروری طراحی شود. گرفتگی فیلتر مکش، قطر کم لوله، دور بیش از حد پمپ یا ویسکوزیته بالای روغن می‌تواند فشار ورودی پمپ را کاهش دهد و زمینه کاویتاسیون پمپ هیدرولیک را ایجاد کند. صدای غیرعادی پمپ در زمان کار یکی از نشانه‌هایی است که باید علت آن بررسی شود.

پیش از اولین استارت نیز باید از وجود روغن کافی، صحیح بودن جهت دوران و آماده بودن مسیر مکش اطمینان حاصل شود. روشن‌کردن پمپ در شرایط خشک می‌تواند در مدت کوتاهی به سطوح داخلی آسیب وارد کند. پس از نصب یا تعویض اجزای سیستم نیز هواگیری پمپ هیدرولیک و مدار باید مطابق دستورالعمل سازنده انجام شود.

در نهایت، بهترین پمپ دنده‌ای الزاماً مدلی با بیشترین دبی یا بالاترین فشار اعلام‌شده نیست. مدل مناسب پمپی است که دبی، حجم جابه‌جایی، فشار مداوم، دور، جهت چرخش، شفت، فلنج، پورت‌ها و شرایط روغن آن با مدار واقعی دستگاه مطابقت داشته باشد.