شاتون

ساختار پمپ های پیستونی فشار قوی

پمپ های فشار قوی فشار عملیاتی را تولید می کنند و آب را به دستگاه سمپاش می رسانند. به طور کلی می توان آنها را به پمپ های جابجایی مثبت و تقویت کننده های هیدرولیک تقسیم کرد. پمپ های جابجایی مثبت برای کاربردهای تخریب هیدرولیکی استاندارد هستند. به عنوان مثال، در آلمان، تقریبا 90٪ از تمام دستگاه های موجود در محل توسط پمپ های جابجایی مثبت هدایت می شوند. رایج ترین شکل پمپ تریپلکس (سه پیستونی) است که در شکل 3.3 نشان داده شده است. بخش های اصلی پمپ جابجایی مثبت عبارتند از:

میل لنگ؛

•
سر پمپ با دریچه های ورودی کم فشار و دریچه های خروجی فشار بالا؛

•
مجموعه تبدیل پیستون فشار بالا؛

•
دریچه های تنظیم کننده فشار؛

•
سوئیچ سوپاپ؛

•
وسایل ایمنی

پمپ فشار قوی خوب و با دوام چه ویژگی‎‌هایی دارد؟

یک پمپ فشار قوی خوب علاوه بر قابلیت تامین فشار عملیاتی (واقعی) مورد نیاز، باید حجم آبدهی متناسب با نیاز سیستم، جهت انتقال سیال را دارا باشد. همچنین خصوصیت سیال (ویژگی‌هایی مانند چگالی، میزان ناخالص بودن، خورندگی، اشتعال پذیری، سمی بودن و … )، یکی دیگر از پارامترهای مهم در طراحی و انتخاب نوع پمپ و جنس بدنه آن می‌باشد. از این رو مرغوبیت مواد اولیه استفاده شده برای ساخت بدنه پمپ و قطعات تشکیل دهنده آن تفاوت عمده‌ای در کیفیت پمپ‌ها ایجاد می‌کند. به عنوان مثال بدنه استنلس استیل دسته‌ای از پمپ‌ها که برای مصارف خاص در صنایع نفت و پتروشیمی، شیمیایی، دریایی استفاده می‌شود باید از استیل یا روکش استیل با درجه مخصوص و کیفیت بالا باشد تا از خورندگی پمپ و اجزای آن جلوگیری شود. در غیر اینصورت آسیب جدی به پمپ و واحد صنعتی وارد خواهد شد. همچنین کیفیت اجزای داخلی پمپ مانند پیستون، سرسیلندر، شاتون، میل‌لنگ، سرامیک، پکینگ و سوپاپ، سبب آن می‌شود تا پمپ با حداقل اصطکاک قطعات و آب‌بندی مناسب کار کند که موجب افزایش راندمان کاری و افزایش طول عمر و دوام پمپ خواهد شد.

وظایف و نحوه عملکرد پمپ فشارقوی

پمپ فشار قوی در کشاورزی

وظایف و نحوه عملکرد پمپ فشارقوی به این صورت است که سیال از بخش درونی مکش و لوله داخلی وارد پمپ می‌شود از جایی که پروانه‌ها بر سطح محور هستند و در حال حرکت هستند، نیروی گریز از مرکز از حرکت پروانه با حرکت موتور معین باعث مکش سیال به داخل پروانه می‌گردد. سیال فشاری برابر صفر دارد و زمانی که به داخل پروانه جذب می‌شود با حرکت از پره‌های پروانه به‌طرف محیط خارجی پروانه فشار آن زیاد می‌گردد.

عملکرد

پمپ فشار قوی پمپیران مدل MC

در این سری از پمپ فشار قوی نیز جهت خنثی کردن نیروی شعاعی از دو عدد بلبرینگ و یک عدد رولبرینگ و جهت خنثی کردن نیروی محوری، علاوه بر موارد ذکر شده، از پیستون بالانس هیدرولیکی نیز استفاده می گردد.

شاتون پمپ فشارقوی

شاتون باعث میشود حرکت چرخشی میل لنگبه حرکت  خط یپیستون  تبدیل شود. شاتون پمپ فشارقوی تا حد امکان سبک ساخته می‌شود ولی سخت و محکم هستند. شاتون از جنس فولاد است وتنش های کششی و خمشی حاصل از کار پیستون را تحمل می کند. 

یک مجموعه میله اتصال برای اتصال پمپ های فشار بالا به درایو های پمپ مکانیکی یا هیدرولیکی ساخته شده است. این مونتاژ شامل یک سر متقاطع شامل یک طرح جدید است که به منظور اطمینان از پشتیبانی دقیق و پایدار از اجزای پمپ متحرک متصل به سر متقاطع ، روی دو میله کراوات موازی می لغزد.

ریشه ها

اولین شواهد برای یک میله اتصال در اواخر قرن 3 میلادی مزارع کارخانه رومی هیراپولیس ظاهر شد. همچنین در دو کارخانه اره سازی روم شرقی قرن 6 به ترتیب در Gerasa به دست آمده است. میل لنگ و میله اتصال این آسیاب های آبی رومی حرکت چرخشی چرخ چرخ را به حرکت خطی تیغه های اره تبدیل می کند. 

در ایتالیا در دوره رنسانس ، اولین شواهد وجود یک میل لنگ و میله اتصال - البته مکانیکی اشتباه - در کتابهای طرح Taccola یافت می شود. درک صحیح از حرکت درگیر ، نقاش Pisanello (درگذشته 1455) را نشان می دهد که پمپ پیستونی را نشان می دهد که توسط چرخ آب اداره می شود و با دو میل لنگ ساده و دو میله اتصال کار می کند.

در قرن شانزدهم ، شواهد مربوط به میل لنگ و میله های اتصال در رساله های فنی و آثار هنری رنسانس اروپا فراوان می شود. ماشین های متنوع و مصنوعی آگوستینو راملی در سال 1588 به تنهایی هجده نمونه را به تصویر می کشد که تعدادی از آنها در Theatrum Machinarum Novum توسط گئورگ آندریاس بوکلر به 45 ماشین مختلف می رسد.

میله اتصال در موتور

اسناد اولیه این طرح زمانی بین سالهای 1174-1206 میلادی در ایالت Artuqid (ترکیه مدرن) رخ داده است ، زمانی که مخترع الجزاری ماشینی را توصیف کرد که میله اتصال آن را با میل لنگ برای پمپاژ آب به عنوان بخشی از یک دستگاه آب رسان در آن قرار داده بود.

موتور بخار

موتور پرتویی با میله های اتصال دوقلو (تقریباً عمودی) بین تیر افقی و چرخ دنده

میله اتصال لوکوموتیو بخار (بین پیستون و چرخ عقب ؛ بزرگترین میله قابل مشاهده)

موتور جوی 1712 نیوکامن (اولین موتور بخار) به جای میله اتصال ، از محرک زنجیره ای استفاده می کرد ، زیرا پیستون فقط در یک جهت نیرو تولید می کرد. با این حال ، بیشتر موتورهای بخار پس از این عمل دو عمل می کنند ، بنابراین نیرو در هر دو جهت تولید می شود و منجر به استفاده از میله اتصال می شود. چیدمان معمول از یک بلوک تحمل کشویی بزرگ به نام ضربدری با لولای بین پیستون و میله اتصال خارج از سیلندر استفاده می کند ، که به مهر و موم اطراف میله پیستون نیاز دارد.

در لکوموتیو بخار ، میل لنگ ها معمولاً مستقیماً روی چرخ های محرک سوار می شوند. میله اتصال بین میل لنگ چرخ و سر متقاطع (جایی که به میله پیستون متصل می شود) استفاده می شود. میله های اتصال معادل روی لوکوموتیوهای دیزلی "میله های جانبی" یا "میله های اتصال" نامیده می شوند. در لکوموتیوهای بخار کوچکتر ، میله های اتصال معمولاً از سطح مقطع مستطیل شکل هستند ، اما میله های مقطعی دایره ای از نوع دریایی گاهی اوقات استفاده شده است.

شکست در حین کار

نیمه بالای یک میله اتصال خراب است

میله اتصال که در ابتدا از طریق خستگی از کار افتاده و سپس از برخورد با میل لنگ آسیب دید

در طول هر چرخش میل لنگ ، یک میله اتصال اغلب تحت نیروهای بزرگ و تکراری قرار می گیرد: نیروهای برشی به دلیل زاویه بین پیستون و میل لنگ ، نیروهای فشاری هنگام حرکت پیستون به سمت پایین و نیروهای کششی با حرکت پیستون به سمت بالا. این نیروها متناسب با مربع دور موتور (RPM) هستند.

خرابی یک میله اتصال ، که اغلب "پرتاب میله" نامیده می شود ، یکی از مهمترین دلایل خرابی فاجعه بار موتور در اتومبیل ها است ، [نیاز به ذکر است] میله شکسته را از طریق لنگه میل لنگ عبور داده و بدین ترتیب موتور غیرقابل جبران می شود. دلایل عمده خرابی میله اتصال ، خرابی کششی ناشی از دورهای زیاد موتور ، نیروی ضربه هنگام برخورد پیستون به سوپاپ است (به دلیل مشکل سوپاپ) ، خرابی بلبرینگ میله (معمولاً به دلیل مشکل روغن کاری یا نصب نادرست میله اتصال) است.

موتورهای احتراق داخلی

طراحی معمولی میله اتصال موتور خودرو

یک میله اتصال برای یک موتور احتراق داخلی شامل "بزرگ" ، "میله" و "انتهای کوچک" (یا "انتهای کوچک") است. انتهای کوچک آن به پین gudgeon متصل می شود (که به آن پین پیستون یا پین مچ دست نیز گفته می شود) ، که می تواند در پیستون بچرخد. به طور معمول ، انتهای بزرگ با استفاده از یاتاقان ساده به لنگ متصل می شود تا اصطکاک را کاهش دهد. اما برخی موتورهای کوچکتر به منظور جلوگیری از نیاز به سیستم روغن کاری پمپاژ ، ممکن است از یاتاقان عناصر نورد استفاده کنند.

به طور معمول یک سوراخ سوراخ از طریق یاتاقان در انتهای بزرگ میله اتصال وجود دارد که روغن روان کننده به سمت رانش دیواره سیلندر بیرون می زند تا حرکت پیستون ها و حلقه های پیستون را روان کند.

یک میله اتصال می تواند در هر دو انتها بچرخد ، به طوری که با حرکت بالا و پایین میله و چرخش میله میله ، می توان زاویه بین میله اتصال و پیستون را تغییر داد.

مواد

مواد مورد استفاده برای اتصال میله ها بسیار متفاوت است ، از جمله فولاد کربن ، فلز پخته شده پایه آهن ، فولاد میکرو آلیاژی ، چدن گرافیت اسفروئید شده.  در موتورهای اتومبیل تولید انبوه ، میله های اتصال معمولاً از فولاد ساخته می شوند. در کاربردهای با کارایی بالا می توان از میله های اتصال "شمش" استفاده کرد که به جای اینکه ریخته شوند یا جعل شوند ، از یک فلز جامد فلزی تراش خورده اند.

از دیگر مواد می توان به آلیاژ آلومینیوم T6-2024 یا آلیاژ آلومینیوم T651-7075 اشاره کرد که برای سبک بودن و توانایی جذب تأثیر زیاد در هزینه دوام استفاده می شود. تیتانیوم گزینه گران تری است که باعث کاهش وزن می شود. از چدن می توان برای کاربردهای ارزان تر و با کارایی پایین مانند اسکوتر موتور استفاده کرد.

سایش سیلندر

نیروی پهلو وارد شده بر روی پیستون از طریق میله اتصال توسط میل لنگ می تواند باعث ساییده شدن سیلندرها به شکل بیضی شود. این امر به طور قابل توجهی عملکرد موتور را کاهش می دهد ، زیرا حلقه های پیستون مدور قادر به مهر و موم شدن مناسب در دیواره های سیلندر بیضی شکل نیستند.

مقدار نیروی پهلو متناسب با زاویه میله اتصال است ، بنابراین میله های اتصال طولانی تر میزان نیروی پهلو و سایش موتور را کاهش می دهد. با این حال ، حداکثر طول یک میله اتصال توسط اندازه بلوک موتور محدود می شود. طول ضربه به علاوه طول میله اتصال نباید منجر به عبور پیستون از بالای بلوک موتور شود.