สัญลักษณ์ปั๊มไฮดรอลิก & คู่มือปั๊มไฮดรอลิกขับเคลื่อนด้วย PTO

สัญลักษณ์ปั๊มไฮโดรลิค เป็นการแสดงกราฟิกมาตรฐานที่ใช้ในแผนภาพวงจรไฮดรอลิก (แผนผัง) เพื่อระบุประเภท ทิศทางการไหล และวิธีการควบคุมของปั๊มโดยไม่มีคำอธิบายเป็นลายลักษณ์อักษร การอ่านอย่างถูกต้องถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนในการออกแบบ แก้ไขปัญหา หรือบำรุงรักษาระบบไฮดรอลิก ในบรรดาปั๊มหลายประเภทที่แสดงในแผนผังเหล่านี้ ปั๊มไฮดรอลิกแบบส่งกำลัง PTO (กำลังส่งกำลัง) เป็นหนึ่งในปั๊มที่สำคัญที่สุดในทางปฏิบัติ โดยมีการใช้อย่างกว้างขวางในการเกษตร รถบรรทุก การก่อสร้าง และบริการฉุกเฉิน ซึ่งเครื่องยนต์ของยานพาหนะขับเคลื่อนการทำงานของไฮดรอลิกโดยตรง

บทความนี้จะอธิบายวิธีการตีความสัญลักษณ์ปั๊มไฮดรอลิกอย่างแม่นยำ ครอบคลุมรูปแบบสัญลักษณ์หลักที่คุณจะพบ และจากนั้นเจาะลึกในทางปฏิบัติเกี่ยวกับปั๊มไฮดรอลิกขับเคลื่อนด้วย PTO วิธีการทำงานของสัญลักษณ์ ลักษณะเฉพาะที่สำคัญ และวิธีการเลือกรูปแบบที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่กำหนด

วิธีอ่านสัญลักษณ์ปั๊มไฮดรอลิกพื้นฐาน

มาตรฐาน ISO 1219 ควบคุมสัญลักษณ์แผนผังไฮดรอลิกและนิวแมติกทั่วโลก ภายใต้มาตรฐานนี้ สัญลักษณ์ปั๊มไฮดรอลิกทั้งหมดมีพื้นฐานร่วมกัน: วงกลมแทนตัวปั๊ม โดยมีสามเหลี่ยมทึบสีดำชี้ออกจากวงกลมเพื่อระบุทิศทางการไหล สามเหลี่ยมที่ชี้ออกจากวงกลมแสดงว่าของไหลถูกผลักออก ซึ่งแยกความแตกต่างระหว่างปั๊ม (พลังงานที่ป้อน เอาต์พุตของของไหล) ออกจากมอเตอร์ไฮดรอลิก (อินพุตของของไหล เอาต์พุตทางกล) โดยที่รูปสามเหลี่ยมชี้เข้าด้านในเข้าหาวงกลม

องค์ประกอบเพิ่มเติมที่เพิ่มให้กับสัญลักษณ์ฐานนี้สื่อถึงคุณลักษณะเฉพาะของปั๊ม:

• ลูกศรเดียวผ่านวงกลม (แนวทแยง): บ่งชี้ถึงปั๊มที่มีปริมาตรคงที่ — ปั๊มส่งของเหลวในปริมาณเท่ากันต่อรอบ โดยไม่คำนึงถึงแรงดันของระบบหรือการปรับจากภายนอก
• ลูกศรคู่ทะลุวงกลม (เส้นทแยงมุมสองเส้น โดยอันหนึ่งมีหัวลูกศรที่ปลายแต่ละด้าน): บ่งชี้ถึงปั๊มดิสเพลสเมนต์แบบแปรผัน — การไหลเอาท์พุตสามารถปรับได้ในขณะที่ปั๊มกำลังทำงาน โดยทั่วไปโดยการเปลี่ยนมุมแผ่นสวอชในปั๊มลูกสูบ
• สามเหลี่ยมไหลสองอันที่อยู่ด้านตรงข้ามของวงกลม: บ่งชี้ถึงปั๊มแบบสองทิศทางที่สามารถสูบได้ทั้งสองทิศทาง - ปั๊มสามารถไหลย้อนกลับได้ ซึ่งพบได้ทั่วไปในวงจรส่งกำลังไฮโดรสแตติก
• ลูกศรโค้งรอบเส้นเพลา: ระบุทิศทางการหมุนของเพลา — ตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา — ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเมื่อระบุการเปลี่ยนปั๊มหรือเชื่อมต่อชุดขับ PTO
• สัญลักษณ์สปริงหรือเส้นแรงดันนำร่องที่เพิ่มเข้ากับวงกลม: บ่งชี้ถึงปั๊มดิสเพลสเมนต์แปรผันที่ชดเชยแรงดัน ซึ่งการดิสเพลสเมนต์จะลดลงโดยอัตโนมัติเมื่อแรงดันของระบบถึงจุดที่ตั้งตัวชดเชย
• เส้นประจากส่วนควบคุมถึงปั๊ม: บ่งชี้การกระจัดของตัวแปรที่ควบคุมโดยนักบินหรือควบคุมจากระยะไกล — การกระจัดจะถูกควบคุมโดยสัญญาณไฮดรอลิกหรือไฟฟ้าที่แยกจากกัน

เพลาที่ขับเคลื่อนปั๊มจะแสดงเป็นเส้นเข้าสู่วงกลมจากด้านตรงข้ามกับสามเหลี่ยมการไหล เมื่อปั๊มสองตัวใช้เพลาร่วมกัน — รูปแบบปั๊มคู่ที่ใช้กันทั่วไปในรถแทรกเตอร์เพื่อการเกษตรและวงจรโหลดเดอร์ — วงกลมสองวงจะถูกวาดเชื่อมต่อกันด้วยเส้นเพลาเดียวกัน โดยแต่ละวงจะมีสามเหลี่ยมการไหลและช่องทางออกของตัวเอง

การเปลี่ยนแปลงสัญลักษณ์ปั๊มไฮดรอลิกตามประเภทของปั๊ม

แม้ว่าสัญลักษณ์ฐานจะเหมือนกันสำหรับปั๊มไฮดรอลิกทั้งหมด แต่การใช้ตัวดัดแปลงร่วมกันจะสื่อสารถึงเทคโนโลยีปั๊มเฉพาะที่ใช้อยู่ ตารางด้านล่างสรุปประเภทปั๊มที่พบบ่อยที่สุดและคุณลักษณะสัญลักษณ์ที่เกี่ยวข้อง:

เมื่ออ่านแผนผังไฮดรอลิก สัญลักษณ์ปั๊มจะเชื่อมต่อกับสัญลักษณ์ตัวขับเคลื่อนสำคัญ (มอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์สันดาปภายใน) ที่ด้านหนึ่งและเชื่อมต่อกับเส้นแรงดันของระบบที่อีกด้านหนึ่งเสมอ ท่อส่งกลับของถัง (อ่างเก็บน้ำ) เชื่อมต่อที่อื่นในวงจร การติดตามการเชื่อมต่อเหล่านี้จากสัญลักษณ์ปั๊มออกไปด้านนอกเป็นจุดเริ่มต้นในการทำความเข้าใจแผนภาพวงจรไฮดรอลิก

ปั๊มไฮดรอลิกขับเคลื่อนด้วย PTO ทำงานอย่างไร

ปั๊มไฮดรอลิกขับเคลื่อนด้วย PTO (กำลังส่งกำลัง) ดึงพลังงานกลโดยตรงจากระบบส่งกำลังหรือเครื่องยนต์ของยานพาหนะหรือรถแทรกเตอร์ แปลงเป็นการไหลและแรงดันไฮดรอลิกเพื่อขับเคลื่อนฟังก์ชันการทำงานภายนอก เพลา PTO — ได้มาตรฐานที่ 540 รอบต่อนาที หรือ 1,000 รอบต่อนาที สำหรับรถแทรกเตอร์เพื่อการเกษตรภายใต้มาตรฐาน ISO 500 และ ASAE S203 — เชื่อมต่อโดยตรงกับเพลาอินพุตของปั๊มผ่านการเชื่อมต่อแบบร่องหรืออะแดปเตอร์กระปุกเกียร์

ต่างจากหน่วยกำลังไฮดรอลิกที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าหรือปั๊มติดเครื่องยนต์ที่มีสายพานหรือเกียร์โดยตรง ปั๊ม PTO มีลักษณะการทำงานที่สำคัญ: มันจะสร้างการไหลของไฮดรอลิกก็ต่อเมื่อมี PTO ทำงานและเครื่องยนต์ทำงานอยู่เหนือรอบเดินเบาเท่านั้น เอาท์พุตการไหลจะปรับขนาดโดยตรงกับความเร็วเพลา PTO หากปีกผีเสื้อของเครื่องยนต์ลดลง เอาท์พุตของปั๊มก็จะไหลตามไปด้วย และความเร็วของแอคชูเอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยระบบไฮดรอลิกด้วย

สัญลักษณ์ปั๊มไฮดรอลิกที่ใช้ในแผนผังระบบขับเคลื่อนด้วย PTO จะแสดงวงกลมปั๊มมาตรฐานพร้อมแนวเพลา แต่โดยทั่วไปแล้วตัวขับเคลื่อนหลักที่เชื่อมต่อกับเพลานั้นมักจะแสดงเป็นสัญลักษณ์เครื่องยนต์หรือติดป้ายกำกับว่า "PTO" แทนที่จะเป็นวงกลมมอเตอร์ไฟฟ้ามาตรฐาน ในบางแผนผัง สัญลักษณ์กระปุกเกียร์จะปรากฏขึ้นระหว่างเพลา PTO และปั๊มเพื่อระบุอัตราส่วนการขับเคลื่อนที่เพิ่มความเร็วหรือลดความเร็ว

ประเภทของปั๊ม PTO และการใช้งานที่เหมาะสม

เทคโนโลยีปั๊มหลักสามเทคโนโลยีที่ใช้ในการใช้งาน PTO ต่างก็มีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกันในเรื่องความสามารถของแรงดัน ความสม่ำเสมอในการไหล ประสิทธิภาพ และต้นทุน:

ปั๊มเกียร์ (ใช้กันทั่วไปสำหรับการใช้ PTO)

ปั๊มเกียร์ภายนอกมีอิทธิพลเหนือการใช้งานระบบไฮดรอลิก PTO เนื่องจากความเรียบง่าย ความทนทาน และความทนทานต่อของเหลวที่ปนเปื้อน ซึ่งมีความสำคัญในสภาพแวดล้อมทางการเกษตรและการก่อสร้าง ปั๊มเกียร์ PTO ทั่วไปทำงานที่ 150–250 บาร์ (2,175–3,625 PSI) แรงดันต่อเนื่องโดยมีอัตราการไหลจาก 11 ถึง 114 ลิตรต่อนาที ที่ความเร็ว PTO 540 หรือ 1,000 รอบต่อนาที มีการเคลื่อนที่คงที่ — การไหลเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของเพลาและไม่สามารถปรับได้อย่างอิสระ

ปั๊มลูกสูบ (แรงดันสูง ไหลแปรผัน)

ปั๊มลูกสูบตามแนวแกนให้แรงดันต่อเนื่องที่สูงขึ้น — สูงสุดถึง 350–420 บาร์ (5,000–6,000 PSI) — และในการกำหนดค่าการเคลื่อนที่แบบแปรผัน อนุญาตให้ปรับการไหลโดยไม่ขึ้นกับความเร็วของเครื่องยนต์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งาน PTO ที่มีความต้องการสูง เช่น เครนติดรถบรรทุก (บูมข้อนิ้ว) ระบบขอเกี่ยว และเครื่องมือไฮดรอลิกแรงดันสูง ข้อเสียที่ต้องแลกคือต้นทุนที่สูงกว่าและความไวต่อการปนเปื้อนของของเหลวที่มากกว่า — โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องมีความสะอาดตามมาตรฐาน ISO 4406 คลาส 16/14/11 หรือดีกว่า

ปั๊มใบพัด (ไหลเรียบ แรงดันปานกลาง)

ปั๊มใบพัดให้การไหลที่มีการกระเพื่อมต่ำมาก ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานที่ขับเคลื่อนด้วย PTO ซึ่งคุณภาพการไหลมีความสำคัญ — ระบบสายพานลำเลียงบางระบบ การใช้งานแบบสเปรย์ และระบบช่วยบังคับเลี้ยวแบบไฮดรอลิก ความสามารถในการรับแรงดันอยู่ในระดับปานกลางที่ 140–175 บาร์ (2,000–2,500 PSI) และมีความไวต่อการสึกหรอกับของเหลวที่ปนเปื้อนมากกว่าปั๊มเกียร์ พบได้น้อยในการใช้ PTO ทางการเกษตร แต่พบได้ในการใช้งานยานยนต์อุตสาหกรรมบางประเภท

ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญสำหรับการเลือกปั๊มไฮดรอลิกขับเคลื่อนด้วย PTO

การจับคู่ปั๊มไฮดรอลิก PTO ให้เข้ากับการใช้งานจำเป็นต้องมีการประเมินข้อกำหนดจำเพาะที่พึ่งพาอาศัยกันหลายประการ การได้รับข้อผิดพลาดอย่างใดอย่างหนึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงหรือปั๊มทำงานล้มเหลวก่อนเวลาอันควร:

ข้อกำหนดทิศทางการหมุนสมควรได้รับการเน้นเป็นพิเศษ การใช้ปั๊มเกียร์ในทิศทางการหมุนที่ไม่ถูกต้องจะบังคับให้ของเหลวปะทะซีลภายในในทิศทางที่ไม่ถูกต้องทันที ทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อซีลและปั๊มถูกทำลายภายในไม่กี่นาที — ไม่ใช่ชั่วโมง ตรวจสอบทิศทางการหมุนบนแผ่นป้ายปั๊มเสมอ และเปรียบเทียบกับการหมุนเพลา PTO จริงก่อนสตาร์ท

การกำหนดค่าการติดตั้งปั๊ม PTO และการจัดเรียงไดรฟ์

ปั๊มไฮดรอลิก PTO เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานผ่านการจัดเตรียมทางกายภาพที่แตกต่างกันหลายแบบ ขึ้นอยู่กับประเภทของยานพาหนะ จุดติดตั้งที่มีอยู่ และตำแหน่งของปั๊มที่ต้องการ:

• แท่นยึด PTO ด้านหลังของรถแทรกเตอร์โดยตรง: ปั๊มจะยึดเข้ากับโครงยึดที่เพลา PTO ด้านหลังของรถแทรกเตอร์โดยตรงโดยใช้เพลาขับแบบข้อต่อสากล ทั่วไปสำหรับการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฮดรอลิกภายนอก — เครื่องแยกไม้ เครื่องตอกเสาเข็ม เครื่องหยอดเมล็ดไฮดรอลิก โดยทั่วไปปั๊มและอ่างเก็บน้ำจะติดตั้งอยู่บนโครงอุปกรณ์ ไม่ใช่รถแทรกเตอร์
• PTO แบบติดเกียร์ (รถบรรทุก): สำหรับรถบรรทุกเพื่อการพาณิชย์ พอร์ต PTO ของกระปุกเกียร์ (ขนาดมาตรฐาน SAE A ถึง F) จะยอมรับชุด PTO ที่จับคู่กันซึ่งจะขับเคลื่อนปั๊มผ่านตาข่ายเกียร์โดยตรง ปั๊มติดตั้งแบบหน้าแปลนกับกระปุกเกียร์ PTO นี่คือการจัดการมาตรฐานสำหรับรถดัมพ์ รถขนขยะ รถเกี่ยวยก และรถบรรทุกติดเครน
• กรณีโอน PTO: รถบรรทุกขับเคลื่อนสี่ล้อที่มีกล่องถ่ายโอนบางครั้งจะส่ง PTO ออกจากกล่องถ่ายโอน ช่วยให้ปั๊มทำงานในขณะที่รถอยู่กับที่โดยไม่ได้เชื่อมต่อระบบขับเคลื่อน ใช้ในอุปกรณ์ดับเพลิงและยานพาหนะตอบสนองฉุกเฉิน
• ล้อช่วยแรงของเครื่องยนต์ PTO: ปั๊มที่ติดตั้งโดยตรงกับโครงกระดิ่งของเครื่องยนต์ และขับเคลื่อนออกจากมู่เล่ผ่านชุดคลัตช์ ให้การทำงานของปั๊มต่อเนื่องโดยไม่ขึ้นอยู่กับกระปุกเกียร์ — ใช้ในเครื่องผสมคอนกรีต เครื่องเป่าหิมะ และเรือบรรทุกสุญญากาศ ซึ่งจำเป็นต้องใช้พลังงานไฮดรอลิกอย่างต่อเนื่องโดยไม่คำนึงถึงความเร็วของยานพาหนะ

การคำนวณปริมาตรและกำลังของปั๊ม PTO ที่ต้องการ

การกำหนดขนาดปั๊ม PTO อย่างเหมาะสมเริ่มต้นด้วยการกำหนดการไหลและแรงดันไฮดรอลิกที่ต้องการ จากนั้นจึงย้อนกลับไปตามข้อกำหนดด้านการเคลื่อนที่และกำลังไฟฟ้าเข้า การคำนวณตรงไปตรงมา:

ปริมาตรกระบอกสูบที่ต้องการ (ซีซี/รอบ):

การกระจัด = (การไหลที่ต้องการในหน่วยลิตร/นาที × 1,000) ÷ ความเร็ว PTO มีหน่วยเป็น RPM

ตัวอย่าง: ตัวแยกบันทึกต้องใช้ 30 ลิตร/นาทีที่ความเร็ว PTO 1,000 RPM การกระจัด = (30 × 1,000) ÷ 1,000 = 30 ซีซี/รอบ . เลือกปั๊มที่มีปริมาตรกระบอกสูบ 30–35 ซีซี/รอบ เพื่อให้สูญเสียประสิทธิภาพเชิงปริมาตร (โดยทั่วไปคือ 5–15% ในปั๊มเกียร์)

กำลังไฟฟ้าเข้าที่ต้องการ (kW):

กำลัง (kW) = (การไหลเป็นลิตร/นาที × ความดันเป็นบาร์) ۞ 600 ۞ ประสิทธิภาพโดยรวม

ตัวอย่าง: 30 ลิตร/นาทีที่ 200 บาร์ ประสิทธิภาพโดยรวม 0.85 กำลัง = (30 × 200) ۞ 600 ۞ 0.85 = 11.8 กิโลวัตต์ (ประมาณ 15.8 แรงม้า) . กำลังส่ง PTO ที่กำหนดของรถแทรกเตอร์จะต้องเกินตัวเลขนี้ - PTO ของรถแทรกเตอร์ขนาด 30 แรงม้าก็เพียงพอแล้ว ไม่ใช่รถแทรกเตอร์ขนาด 20 แรงม้า

เพิ่มก.เสมอ อัตราความปลอดภัย 20–25% กำลังที่สูงกว่าที่คำนวณได้เมื่อระบุขนาดรถแทรกเตอร์ เนื่องจากประสิทธิภาพของปั๊มลดลงตามการสึกหรอ และแรงดันของระบบชั่วคราวอาจเกินค่าสถานะคงที่ในระหว่างสภาวะแผงกั้นของแอคทูเอเตอร์

ปัญหาปั๊ม PTO ทั่วไปและวิธีการวินิจฉัย

ความล้มเหลวของปั๊มไฮดรอลิก PTO ส่วนใหญ่เป็นไปตามรูปแบบที่จดจำได้ซึ่งสามารถวินิจฉัยได้ก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวโดยสิ้นเชิง:

• Cavitation (เสียงหอนหรือเสียงกรีดร้องเมื่อเริ่มต้น): เกิดจากการจ่ายน้ำมันไปยังทางเข้าปั๊มไม่เพียงพอ โดยทั่วไปมาจากตัวกรองการดูดอุดตัน ท่อดูดยุบ หรือระดับของเหลวในอ่างเก็บน้ำต่ำเกินไป โพรงอากาศกัดกร่อนภายในปั๊มภายในไม่กี่ชั่วโมงของการทำงานต่อเนื่อง ตรวจสอบสุญญากาศของท่อดูดด้วยเกจสุญญากาศ — มากกว่า 0.3 บาร์ (9 นิ้วปรอท) ที่ทางเข้าปั๊มบ่งชี้ถึงข้อจำกัดในการดูด
• การไหลต่ำและการเคลื่อนตัวของแอคชูเอเตอร์ช้า: ในปั๊มเกียร์ สิ่งนี้บ่งบอกถึงการสึกหรอภายใน — ระยะห่างระหว่างเกียร์ถึงตัวเรือนเพิ่มขึ้นเกินข้อกำหนด ทำให้สามารถบายพาสภายในได้ เปรียบเทียบเอาท์พุตการไหลจริง (วัดด้วยมิเตอร์วัดการไหล) กับอัตราการไหลที่กำหนดที่ความเร็วการทำงาน การลดลงมากกว่า 15% จากอัตราการไหลในปั๊มเกียร์บ่งชี้ว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่
• น้ำมันไฮดรอลิกร้อนเกินไป: สาเหตุได้แก่ ปั๊มทำงานที่แรงดันอย่างต่อเนื่องเหนือระดับต่อเนื่อง วาล์วระบายของระบบตั้งไว้สูงเกินไป หรือปริมาตรถังกักเก็บไม่เพียงพอ อุณหภูมิของของเหลวไฮดรอลิกที่สูงกว่า 80°C (176°F) จะเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของน้ำมันและการเสื่อมสภาพของซีล — ระบบที่มีขนาดเหมาะสมควรรักษาของเหลวให้มีอุณหภูมิต่ำกว่า 60–65°C ภายใต้การทำงานต่อเนื่อง
• การรั่วไหลของซีลเพลา: การรั่วไหลของน้ำมันภายนอกที่เพลาปั๊มบ่งชี้ว่าซีลเพลาล้มเหลว ซึ่งมักเกิดจากแรงดันท่อระบายเคสมากเกินไป (แรงดันย้อนกลับบนช่องระบายท่อปั๊ม) ของเหลวที่ปนเปื้อน สึกหรอ หรือการวางแนวเพลาไม่ตรง สำหรับปั๊มเกียร์ แรงดันท่อระบายเคสไม่ควรเกิน 3–5 บาร์ (44–73 PSI) อย่างต่อเนื่อง
• การไหลที่ผิดปกติหรือเป็นจังหวะ: ในปั๊มเกียร์ สิ่งนี้บ่งชี้ถึงการสูดอากาศผ่านข้อต่อดูดที่รั่วหรือระดับของเหลวต่ำ ส่งผลให้ปั๊มดึงอากาศเป็นระยะๆ ตรวจสอบข้อต่อท่อดูดและช่องระบายอากาศของถังพักทั้งหมดว่ามีการอุดตันหรือไม่