Pertukaran Teknis Dibalik Laju Aliran, Tekanan, dan Kebisingan

Aliran, tekanan dan kebisingan adalah tiga pandangan dari satu trade-off dan bukan tiga fitur independen. Pada pompa mikro perpindahan positif, angka aliran mengasumsikan kecepatan, angka tekanan mengasumsikan beban, dan angka kebisingan mengasumsikan jarak dan bobot. Pindahkan salah satu dari mereka dan dua lainnya berubah.

Apa yang dicakup oleh analisis ini

Membaca angka yang dipublikasikan untuk SC2201RPW dan SC2301CPW sebagai kondisi, bukan janji, dengan unit dan pengujian di balik masing-masing angka tersebut.

Memberi nomor pada dua hal yang tidak disertakan dalam lembar data singkat: daya masukan pada varian tegangan, dan keluaran hidraulik pada titik tugas yang dipublikasikan.

Menormalkan dua angka kebisingan yang memiliki label 60 dB yang sama namun diukur pada jarak yang berbeda.

Menetapkan isi tes umur, dan rutinitas bangku empat instrumen yang mereproduksi setiap kurva.

Lompat ke- 1 Mulailah dengan titik tugas|2 Aliran dan tekanan dipublikasikan secara terpisah|3 Bentuk kurva|4 Tegangan adalah sumbu ketiga|5 Kemana perginya watt|6 Kebisingan: satu angka, tiga kondisi hilang|7 Nilai arus bukan arus awal

Lompat ke (lanjutan)- 8 Suhu menggerakkan seluruh kurva|9 Apa isi angka umur|10 Peta trade-off|11 Verifikasi bangku|12 Pertanyaan lapangan|Referensi cepat

1. Mulailah Dengan Poin Tugas, Bukan Angka

Titik kerja adalah kombinasi aliran, tekanan, tegangan, dan siklus kerja di mana pompa diminta bekerja. Setiap peringkat yang dipublikasikan menggambarkan satu titik atau satu pita, sehingga angka yang dikutip tanpa ketentuannya tidak dapat dibandingkan dengan angka lainnya - termasuk angka lain untuk pompa yang sama.

Tabel 1. Angka yang dipublikasikan untuk dua kelompok pompa, dan asumsi kondisi masing-masing pompa

Tidak ada kurva di mana pun dalam daftar itu. Setiap baris adalah sebuah titik, pita atau langit-langit, dan kolom terakhir adalah satu-satunya hal yang membuat sebuah baris dapat digunakan. Parameter kinerja pompa mikro tanpa kolom tersebut adalah nomor pemasaran: ia bertahan dalam kuotasi dan gagal dalam perbandingan.

Catatan lapangan - ketika pemasok mengutip suatu aliran atau angka kebisingan, tanyakan tiga kondisi di baliknya: beban, jarak, dan suhu fluida. Sosok yang datang dengan syarat terlampir dapat diperiksa di bangku; yang tidak tidak dapat diperiksa sama sekali.

2. Aliran dan Tekanan Diterbitkan Secara Terpisah

Aliran dan tekanan diukur pada ujung yang berlawanan pada kurva yang sama, sehingga lembar data yang mencantumkan keduanya menjelaskan dua rig pengujian. Gambar aliran berasal dari debit terbuka atau berbeban ringan; angka tekanan berasal dari garis terbatas dimana aliran telah turun.

Gambar 1. Dua pita yang diterbitkan pada sepasang sumbu. Bayangannya adalah apa yang dinyatakan dalam lembar data; jarak antar pita tidak dipublikasikan sebagai kurva terukur.

Baca Gambar 1 sebagai peta klaim, bukan peta kinerja. Pita tersebut adalah pernyataan yang dipublikasikan: pada atau di atas 100 mL/menit dengan tekanan kerja di dalam 40-150 kPa untuk model 24 V, dan 20-50 mL/menit dengan setidaknya 6 psi untuk varian tegangan rendah. Perulangan yang memerlukan 100 mL/menit versus 120 kPa meminta satu pompa untuk ditempatkan di bagian atas kedua pita secara bersamaan.

Mengapa angka alirannya minimum

Kedua bentuk aliran tersebut berbentuk pita karena aliran ditentukan oleh perpindahan per lintasan dan kecepatan. Minimum berarti pompa tidak akan turun dibawahnya pada tegangan yang dinyatakan terhadap beban ringan; ini tidak berarti pompa menahan aliran tersebut setelah resistansi loop meningkat.

Mengapa angka tekanannya berbentuk pita

Angka 40-150 kPa menggambarkan rentang kerja, bukan puncak. Aliran turun ketika beban naik di antara kedua ujungnya. Untuk varian tegangan rendah, "setidaknya 6 psi" adalah nilai dasar, bukan pita, dan harus dibaca sebagai klaim yang lebih lemah.

Satu-satunya nomor yang menghubungkan mereka

Aliran dan tekanan hanya menjadi satu kurva ketika ada angka ketiga yang menyertainya: slip. Aliran pada kecepatan tertentu adalah perpindahan dikurangi jumlah kebocoran yang melewati elemen penyekat. Slipnya kecil sementara elemen penyekatnya menahan dan tumbuh dengan cepat setelah tidak, dan lutut itulah yang mengakhiri jangkauan yang dapat digunakan. Ini juga merupakan angka yang paling sering hilang dari lembar data pendek.

3. Bentuk Kurva pada Pompa Perpindahan Positif

Pompa mikro perpindahan positif menahan aliran hampir rata saat tekanan meningkat, kemudian kehilangan aliran dengan cepat setelah slip melampaui perpindahan. Lutut, bukan titik akhir, menentukan apakah loop printer berfungsi, dan posisi lutut bergantung sepenuhnya pada elemen penyegelan.

Tabel 2. Dari mana asal lutut di setiap keluarga pompa

Konsekuensi praktisnya adalah satu deskripsi kurva mencakup dua umur layanan yang berbeda. Kurva kinerja pompa peristaltik stabil hingga tabung menua, kemudian berubah bentuk dengan cepat dan dapat diatur ulang dengan bahan habis pakai. Kurva pompa roda gigi bergerak mengikuti suhu dan keausan, dan bagian yang aus adalah pompa itu sendiri.

Perilaku slip pada tingkat komponen tercakup dalamProfil pengiriman pompa roda gigi SC2301CPW, dan sisi tabung dari trade-off yang sama di kamiKontrol pompa peristaltik SC2201RPWmemandu.

4. Tegangan Merupakan Sumbu Ketiga dari Kurva yang Sama

Tegangan tidak menambah kemampuan pompa tetap; itu menggerakkan seluruh kurva dan arus yang menyertainya. Pada varian SC2201RPW, arus pengenal meningkat dari di bawah 100 mA pada 3 V menjadi di bawah 160 mA pada 8 V, sehingga varian tegangan tertinggi juga merupakan varian yang memasukkan paling banyak panas ke dalam casing.

Tabel 3. Nilai arus pada varian tegangan yang dipublikasikan, dan daya input yang tersirat

Kolom ketiga adalah tegangan dikalikan dengan arus pengenal, sehingga merupakan batas atas, bukan penarikan terukur. Ini masih menunjukkan bentuk trade-off: dari 3 V ke 8 V tegangan naik 2,7 kali lipat sementara daya input naik 4,3 dan arus hanya naik 1,6. Pertumbuhan arus yang lebih lambat daripada tegangan adalah gambaran belitan yang dibatasi oleh suhunya sendiri, dan itulah sebabnya varian 8 V bekerja lebih hangat daripada varian 3 V sementara keduanya menggerakkan tabung yang sama.

Gambar 2. Nilai arus untuk setiap varian tegangan yang dipublikasikan, dengan daya input yang tersirat. Nilai dihitung dari angka tegangan dan arus yang dipublikasikan, bukan diukur.

Bagi pembuat printer, ini adalah argumen yang lebih mengutamakan kontrol arus daripada kontrol tegangan: menjalankan varian 8 V pada siklus kerja 60% secara kasar memberikan aliran pengaturan tengah dengan input rata-rata mendekati angka 5 V, dan motor serta tabung bekerja lebih dingin. Waktu siklus dan tugas minimum adalah nilai firmware, dan keduanya didokumentasikan untuk keluaran sakelar Klipper. Apakah keluaran mainboard dapat membawa transien daripada rata-rata, sudah ditentukan di kamitegangan pompa mainboard dan pencocokan arusmemandu.

5. Kemana Perginya Watt

Keluaran hidraulik merupakan sebagian kecil dari daya masukan pada pompa mikro. Pada titik tugas yang dipublikasikan 24 V, 100 mL/mnt versus 150 kPa, fluida menerima sekitar 0,25 W dari masukan hingga 4,80 W, sehingga kasus terbaik adalah sekitar 5% masukan listrik dan sisanya menjadi panas, kebisingan, dan kebocoran internal.

Tabel 4. Output hidrolik terhadap input listrik, dihitung dari angka yang dipublikasikan

Dua kesimpulan menyusul. Pompa mikro adalah sumber panas dan juga penggerak fluida, itulah sebabnya suhu penutup merupakan parameter kinerja dan bukan detail lingkungan. Dan pengendalian kebisingan dan pengendalian termal merupakan salah satu masalah, karena energi yang tidak pernah mencapai fluida harus pergi ke suatu tempat.

Aritmatika adalah suatu batasan dan bukan suatu pengukuran. Kedua angka aliran tersebut adalah minimum, sehingga pembagian hidrolik sebenarnya lebih rendah, dan jauh lebih rendah pada loop yang berjalan jauh di bawah tekanan terukur.

6. Kebisingan: Satu Angka, Tiga Kondisi Hilang

Angka kebisingan tidak ada artinya tanpa jarak, bobot frekuensi, dan bebannya. Kedua pompa dalam seri ini menghasilkan langit-langit 60 dB, namun satu diukur pada 30 cm dan yang lainnya pada 50 cm, yang menjadikan angka 50 cm sebagai pengukuran yang lebih senyap dari keduanya.

Gambar 3. Dua batas kebisingan yang dipublikasikan diambil pada dua jarak pengukuran, dengan angka 30 cm mengacu pada 50 cm sebagai perbandingan.

Tekanan suara turun sekitar 6 dB setiap kali jaraknya berlipat ganda, jadi mengkonversi antara dua jarak berarti menerapkan rasio 20 log daripada mengurangi dua angka mentah. Disebut 50 cm, angka 30 cm menjadi sekitar 55,6 dB; disebut 30 cm, angka 50 cm menjadi sekitar 64,4 dB. Label yang diterbitkan identik dan ukurannya tidak.

Dua kondisi lebih lanjut hilang dari angka dB apa pun. Bobot penting, karena dB(A) menyaring spektrum agar sesuai dengan pendengaran sementara angka dB mentah juga menghitung energi frekuensi rendah yang diserap oleh casing printer secara berbeda; spesifikasi meteran di balik filter tersebut adalah IEC 61672-1. Beban juga penting, karena kebisingan meningkat seiring dengan kecepatan, dan panduan pabrikan menempatkan pompa peristaltik mikro dengan beban ringan di wilayah 30-50 dB.

Kontrol kebisingan pompa roda gigi: empat jalur menuju keluhan yang sama

Tabel 5. Mekanisme kebisingan dalam loop cairan printer dan jawabannya masing-masing

Baca tabel mundur dari gejalanya: nada yang menunjukkan kecepatan bersifat mekanis atau elektrik, desisan yang mengikuti aliran bersifat hidrolik, dan puncak yang muncul hanya setelah pompa dipasang bersifat struktural.

Pembacaan kebisingan, arus, dan tekanan hanya berarti jika berasal dari rig yang sama, dengan fluida yang sama, dan jarak yang sama. Jika pompa dipilih berdasarkan pita dan bukan titik, kirimkan gambar loop, fluida, dan pola tugas melalui kamipermintaan penawaran instandan kami akan mengkonfirmasi titik operasi yang sebenarnya diminta untuk ditahan.

7. Nilai Saat Ini Bukan Mulai Saat Ini

Nilai arus yang dipublikasikan untuk pompa air printer 3D menggambarkan pengoperasian yang stabil di bawah beban yang ditentukan. Motor DC yang disikat menarik tegangan beberapa kali lipat pada saat pertama setelah dinyalakan, dan lebih lagi jika rotor ditahan, sehingga pasokan yang sesuai dengan ratingnya saja akan melorot pada saat start-up dan muncul sebagai gangguan fluida.

Tabel 6. Penerapan setiap gambar listrik

Untuk seri ini, angka yang dipublikasikan adalah batas atas arus stabil: di bawah 100 mA, 120 mA, dan 160 mA untuk tiga varian tegangan rendah, dan 200 mA atau kurang pada 24 V, yang dinyatakan oleh pabrikan sebagai di bawah 5 W. Tak satu pun dari angka-angka tersebut menggambarkan transien start-up, dan tidak ada yang merupakan peringkat driver.

Tes praktik adalah awal yang dingin. Lapisi loop dengan cairan pada suhu yang akan dilihat mesin pada pagi musim dingin dan perhatikan rel suplai saat pompa berakselerasi. Rel yang menukik cukup jauh untuk menyetel ulang pengontrol berarti penggerak diukur berdasarkan rating, bukan transien, dan gejala berikutnya - pompa yang tidak dapat prima - merupakan bagian dari sistem kelistrikan, bukan sistem fluida.

8. Suhu Memindahkan Seluruh Kurva

Viskositas adalah variabel yang menggeser kurva pompa antara dua hari pencetakan. Air turun dari sekitar 1,00 mPa*s pada 20 C menjadi sekitar 0,55 mPa*s pada 50 C, sehingga pompa yang sama lebih tergelincir pada putaran hangat dan lebih banyak mengalami kegagalan pada putaran dingin - dua gangguan berlawanan dengan dua perbaikan berbeda.

Tabel 7. Viskositas air pada rentang operasi yang dipublikasikan, dan perubahannya

Dua perilaku mengikuti dari tabel yang sama. Di sisi roda gigi, cairan yang lebih tipis mengurangi efek penyegelan pada jarak bebas, sehingga efisiensi volumetrik turun pada saat loop paling sulit untuk didorong, itulah sebabnya volume yang dikirim termasuk dalam log di samping suhu dan bukan di samping waktu yang telah berlalu. Di sisi peristaltik, oklusi menentukan perpindahan, sehingga viskositas hampir tidak menggerakkan angka aliran tetapi meningkatkan torsi yang harus disuplai motor, dan tabung membawa beban tersebut sebagai panas dan mulur.

Efek kedua berada di ujung hisap. Tekanan uap meningkat tajam seiring suhu - kira-kira 2,3 kPa pada suhu 20 C dibandingkan sekitar 12 kPa pada suhu 50 C - sehingga saluran hisap tetap memiliki margin yang lebih kecil di bagian atas kisaran dibandingkan di bagian bawah, dan loop yang prima saat dingin dapat berongga saat panas tanpa ada yang berubah.

9. Berapa Isi Angka Umur

Jumlah siklus adalah laporan pengujian, bukan prediksi. 600.000 siklus yang dipublikasikan untuk varian tegangan rendah berasal dari pola 5 detik hidup, 3 detik mati yang memompa air di dalam jendela 0-50 C, yaitu waktu pengoperasian sekitar 1.300 jam - dan pola tersebut tidak dapat dipisahkan dari angka tersebut.

600.000 siklus pada masing-masing 8 detik adalah sekitar 1.333 jam. Dengan waktu pemompaan empat jam sehari, yaitu 1.800 siklus sehari dan sekitar 330 hari pencetakan; delapan jam sehari, sekitar 165 hari. Jumlahnya tidak berubah, tugasnya tetap, itulah sebabnya pengujian umur pompa mikro harus dikutip dengan polanya.

Tabel 8. Angka ketahanan untuk platform pompa yang sama, dan kondisi yang melekat pada masing-masing platform

Baris ketiga adalah baris yang berguna karena merupakan satu-satunya baris yang sengaja dibuat samar-samar. Di seluruh rentang pompa, motor yang sama dapat bertahan beberapa ratus jam dalam kondisi panas dan abrasif, dan beberapa ribu jam dalam kondisi bersih dan sejuk, sehingga satu angka jam yang dikutip hampir tidak memberikan informasi apa pun. Hitungan siklus dengan pola tugas dan nama fluida adalah pengukuran; umur dalam beberapa tahun adalah tebakan dengan koma desimal.

10. Peta Trade-off

Setiap penyesuaian yang meningkatkan satu angka yang dipublikasikan akan menghabiskan angka lainnya. Kecepatan membeli aliran dan menghabiskan arus, panas, kebisingan, dan umur tabung; garis yang lebih sempit membeli resolusi pengukuran dan menghabiskan margin tekanan; pola tugas yang lebih lembut membeli kehidupan dan menghabiskan hasil.

Tabel 9. Tuas mana yang menggerakkan angka mana, dan berapa biayanya

Tidak ada pengaturan tunggal yang dapat meningkatkan aliran, tekanan, kebisingan, dan masa pakai secara bersamaan, dan spesifikasi yang tampaknya menawarkan keempatnya adalah membandingkan empat kondisi pengujian yang berbeda, bukan satu pompa. Pertanyaan yang berguna bukanlah pompa mana yang terbaik secara abstrak tetapi di mana pompa tertentu ditempatkan pada tabel ini untuk putaran tertentu, dan itu adalah pengukuran bangku.

11. Verifikasi Bangku: Empat Instrumen, Empat Angka

Reproduksi kurva dengan empat instrumen: silinder ukur atau skala 0,1 g, pengukur tekanan inline pada titik penggunaan, pengukur penjepit dengan rentang DC, dan pengukur tingkat suara. Baca keempatnya dengan perintah, cairan dan suhu yang sama, lalu catat semuanya.

Tabel 10. Posisi masing-masing instrumen, dan perangkap di sampingnya

Rutinitasnya singkat. Catat empat pembacaan pada putaran hangat dan sekali lagi pada putaran dingin, dan kedua set tersebut menjadi dua titik pada satu kurva - yang merupakan satu-satunya cara untuk membuat kurva dari lembar data yang menerbitkan titik akhir. Kemudian ulangi dengan saluran pelepasan yang lebih panjang atau lebih sempit: jika aliran turun lebih jauh dari batas tekanan yang diperbolehkan, loop meminta lebih dari dukungan pita yang dipublikasikan, dan perbaikannya adalah tata letak daripada pompa yang lebih besar.

Kesalahan yang muncul selama pengukuran yang sama adalah masalah kamiPanduan pemeliharaan sistem cairan printer 3D, dan disiplin pengukurannya cocok dengan kitainspeksi dan verifikasi aliran rutin.

Catatan lapangan - panduan pengujian pabrikan untuk pompa air DC adalah dengan mengayunkan panjang dan diameter saluran pembuangan dan memastikan pembacaan tetap berada di dalam pita yang dipublikasikan. Pembacaan yang hanya dapat dilakukan pada satu selang panjang merupakan hasil rig dan bukan hasil pompa.

12. Pertanyaan Lapangan

Berapa laju aliran yang dapat saya harapkan dari pompa air printer 3D pada tekanan kerja?

Angka yang dipublikasikan menjelaskan kondisi terpisah: 20-50 mL/menit untuk varian tegangan rendah dan 100 mL/menit atau lebih untuk model 24 V, dengan tekanan yang diberikan terhadap beban. Harapkan nilai kerja berada di antara pernyataan tersebut, bukan di kedua ujungnya, dan konfirmasikan pada loop Anda sendiri pada suhu pengoperasian mesin.

Berapa arus yang diambil pompa air printer 24 V?

Model 24 V diterbitkan pada 200 mA atau kurang, yang dinyatakan oleh pabrikan sebagai di bawah 5 W. Itu adalah angka yang stabil pada tegangan pengenal saat memompa air. Transien start-up dan stall menarik lebih banyak, sehingga driver, konektor dan sekering harus diukur berdasarkan transien daripada ratingnya.

Mengapa dua pompa dengan nilai 60 dB terdengar berbeda pada mesin yang sama?

Karena jarak pengukurannya berbeda. Angka yang diambil pada jarak 30 cm yang mengacu pada 50 cm menjadi sekitar 55,6 dB, sedangkan angka yang diambil pada jarak 50 cm yang mengacu pada 30 cm menjadi sekitar 64,4 dB, sehingga kedua label menjelaskan pengukuran dengan jarak kira-kira 9 dB.

Apakah tegangan yang lebih tinggi selalu berarti lebih banyak aliran?

Dalam satu kelompok, lebih banyak tegangan meningkatkan kecepatan dan aliran serta meningkatkan arus dan panas: varian yang dipublikasikan berpindah dari di bawah 100 mA pada 3 V menjadi di bawah 160 mA pada 8 V, dan daya input meningkat lebih cepat daripada tegangan. Di seluruh keluarga, hal ini tidak dapat dibandingkan, karena model 24 V memiliki desain hidraulik yang berbeda.

Berapa jam 600.000 siklus?

Sekitar 1.333 jam, karena satu siklus dengan 5 detik hidup dan 3 detik mati berlangsung selama 8 detik. Dalam kalender, itu kira-kira 330 hari dengan empat jam waktu pemompaan sehari dan sekitar 165 hari dengan delapan jam sehari.

Bisakah saya memilih antara pompa roda gigi dan pompa peristaltik hanya berdasarkan noise figure?

Bukan pada sosoknya saja. Normalisasikan jarak dan bobot terlebih dahulu, lalu bandingkan pada kecepatan dan beban yang sama, lalu tanyakan apakah mekanismenya penting: pulsa oklusi roller dan nada mesh roda gigi menempati bagian spektrum yang berbeda dan merespons perbaikan yang berbeda.

Referensi Singkat: Membaca Lembar Data Pompa Mikro

Perlakukan setiap angka yang dipublikasikan sebagai titik tugas, dan sebutkan beban, jarak, dan suhu yang menyertainya atau tidak sama sekali.

Aliran dan tekanan diukur pada ujung berlawanan dari satu kurva, jadi perkirakan nilai kerja di antara keduanya.

Arus terukur menyiratkan daya input 0,30 W hingga 1,28 W pada varian 3 V, 5 V, dan 8 V; model 24 V diterbitkan di bawah 5 W.

Keluaran hidraulik hanya sekitar 5% dari daya masukan pada titik tugas yang dipublikasikan, jadi rencanakan panas dan alirannya.

Normalisasikan angka kebisingan ke satu jarak terlebih dahulu: rasio jarak 20 log, bukan pengurangan.

Nilai arus adalah kondisi stabil; ukur driver, sekering dan rel untuk transien start-up.

Viskositas menggerakkan kurva: sekitar 1,00 mPa*s pada 20 C dan 0,55 mPa*s pada 50 C untuk air, dengan efek berlawanan pada slip dan torsi.

Ubah jumlah siklus menjadi jam sebelum membandingkannya: 8 detik per siklus dengan 5 detik aktif dan 3 detik nonaktif.

Jika tata letak loop, fluida, dan pola tugas sudah diselesaikan, kirimkan melalui kamipermintaan penawaran instandan kami akan memastikan angka aliran, tekanan, dan arus yang sebenarnya diminta untuk ditahan oleh pompa, pada suhu saat pompa bekerja.