Vodnik za življenjsko dobo vodne črpalke 3D-tiskalnika in zmanjšanje hrupa

Podatek o življenjski dobi vodne črpalke 3D-tiskalnika ne pomeni nič brez vzorca delovanja: 300.000 ciklov je približno 667 ur pri vzorcu 5 sekund vklopa in 3 sekunde izklopa, uporabljenem v objavljenem testu, vendar 2500 ur pri 10 sekundah vklopljenosti in 20 sekundah izključenosti. Hrup je odvisen tako od namestitve in nastavitev pogona kot od črpalke.

1. Kaj dejansko meri ocena življenjske dobe črpalke

Objavljena številka življenjske dobe je smiselna samo s tremi priloženimi stvarmi: delovnim vzorcem, pri katerem je bil testiran, tekočino, s katero je bil testiran, in definicijo konca življenjske dobe.

Objavljeni testi v tej družini uporabljajo različne vzorce. Pet sekund vklopljenega in tri sekunde izključenega je 62,5-odstotna delovna obremenitev in 450 ciklov na uro; deset sekund vklopljenega in dvajset sekund izključenega je 33,3-odstotna delovna obremenitev in 120 ciklov na uro. Ista ocena 300.000 ciklov torej opisuje približno 667 ur delovanja po prvem vzorcu in približno 2500 ur koledarskega delovanja po drugem – skoraj faktor štiri, samo glede na preskusne pogoje.

Tabela 1. Objavljene vrednosti življenjske dobe za isto družino črpalk in vzorec delovanja za vsako od njih.

Viri: stran izdelka proizvajalca, članek o aplikaciji in povzetek specifikacij; objavljene številke.

Slika 1. Leta storitve, ki jih nakazuje vsaka objavljena ocena cikla, glede na dogodke polnjenja na dan.

Vir: avtorjeva aritmetika - ocena deljena z dnevnimi dogodki krat 365. Znižanja ni uporabljena: nobena ni objavljena.

Ali je življenjska doba 480.000 ciklov realna za peristaltično črpalko?

Številka je objavljena, vendar se ne ujema s proizvajalčevo lastno stranjo izdelka, ki navaja več kot 300.000 ciklov pri istem vzorcu 5-sekundnega vklopa in 3-sekundnega izklopa in poroča o ločenem testu, opravljenem na 600.000 ciklih dostave. Tri številke za en vzorec pomenijo vsaj dve meritvi različnih stvari ali pa je ena napačna. Oceno obravnavajte kot opis testa: vprašajte, kaj je končalo test, in načrtujte zamenjavo cevke ob urah, ne kot naslov cikla.

Preberi naslednje:Stran z izdelkom SC2201RPW.

2. Deli, ki odločajo o trajanju črpalke

Življenjsko dobo določa en obrabni del na družino: cev na peristaltični črpalki ter zobniki, ležaji in krtače motorja na zobniški črpalki.

Pri peristaltični črpalki tekočina nikoli ne zapusti cevke, cev pa odpove s stalnim stiskanjem, kar je zajeto s standardnim preskusom stiskanja. Pretok upade, preden se črpalka ustavi, nova cev pa obnovi pot tekočine. Objavljene smernice za ponovno polnjenje tiskalnika so življenjska doba cevi od nekaj mesecev do enega leta.

Pri zobniški črpalki je tekočina tudi mazivo. Objavljena specifikacija prepoveduje suhi tek, daljši od 20 sekund, ker se zobniki trajno obrabijo ob ohišje brez tekočine in odprtih zračnosti, kar zmanjšuje pretok in tlak do konca življenjske dobe črpalke. Zobniške črpalke tukaj niso samosesalne in zamašen izhod ne ustavi črpalke: poveča notranje puščanje, toploto in obrabo.

Tabela 2. Obrabljeni deli, mehanizem okvare in simptom, ki se pojavi prvi.

Viri: stran izdelka proizvajalca, članek o ponovnem polnjenju smole in povzetek specifikacij; obnašanje pri nastavljeni kompresiji po ASTM D395.

Preberi naslednje:Peristaltična proti zobniški črpalki.

3. Hrup: kaj vam vrednost v dB pove in česa ne

Številka hrupa je primerljiva le, če so priloženi štirje pogoji: razdalja, namestitev, frekvenčna utež in raven ozadja. Nobena objavljena številka tukaj ne navaja vseh štirih.

Stran 3 V črpalke je bolj pregledna: pod 60 dB na 30 cm, merjeno pri 5 V DC s črpalko na 5 cm gobi za absorbiranje hrupa vibracij. To je namizna meritev, izolirana od tresljajev, ne tisto, kar dobite s črpalko, privito na togi okvir. 24 V črpalka je objavljena pri 60 dB, merjeno 50 cm stran, brez navedenih pogojev vgradnje.

Pri majhnem viru v prostem polju zvočni tlak pade za približno 6 dB vsakič, ko se razdalja podvoji, tako da 60 dB na 30 cm ustreza približno 54 dB na 60 cm in 48 dB na 120 cm (slika 2). Številka, navedena pri 50 cm, je torej ohlapnejša merilna točka kot tista pri 30 cm in nobena ni primerljiva z odčitki tretje osebe, razen če se ponderiranje ujema: A-utežene ravni so po dogovoru, instrumenti, ki jih proizvajajo, so določeni v IEC 61672-1, formalno določena vrednost zvočne moči pa namesto tega sledi ISO 3744.

Za kontekst so poklicne meje v ZDA 85 dBA kot 8-urna stopnja ukrepanja in 90 dBA kot dovoljena meja izpostavljenosti, tako da črpalka, izmerjena pod 60 dB, dobro ustreza obema; uporabno vprašanje ni varnost, ampak ali je dovolj tiho, da sedi zraven.

Slika 2. Dve objavljeni trditvi, prikazani glede na razdaljo, z uporabo pravila 6 dB na podvojitev za majhen vir v prostem polju.

Vir: izračun avtorja iz objavljenih trditev (pod 60 dB na 30 cm; 60 dB na 50 cm). Pravo ohišje odseva zvok, zato krivulje berite kot trend in ne kot napoved.

Preberi naslednje:Rešitev hrupa mikro enosmerne črpalke.

4. Pogon peristaltične črpalke: nastavitve PWM, ki spremenijo hrup in življenjsko dobo

Pogon PWM nastavi hitrost skozi svoj delovni cikel in nastavi zvok pogona s svojo frekvenco. Smernice proizvajalca so, da začnete pri 20 kHz in uporabite 20 do 25 kHz za tiho delovanje; njegov vrh učinkovitosti od 60 do 80 odstotkov je objavljen za membranske črpalke, zato ga ponovno izmerite na peristaltični ali zobniški črpalki.

PWM vklaplja in izklaplja napajalno napetost pri fiksni frekvenci in spreminja čas vklopa; motor izračuna povprečje impulzov, tako da efektivna napetost in moč naraščata z delovanjem. Pri 50-odstotni obremenitvi je dejanska napetost približno polovica napajalne, obremenitev in hitrost sta približno sorazmerni, pretok pa sledi hitrosti, ker ima peristaltična črpalka pozitiven premik. Pod pragom delovanja se črpalka ne bo zagnala – mrtvo območje, ki ga je zlahka zamenjati za napako.

Frekvenca odloča o tem, kaj slišite. Prenizko, pogon cvili, utripa in zagotavlja neenakomeren navor; previsoka, preklopne izgube pa segrevajo gonilnik in jedro motorja nad približno 30 do 40 kHz. Izguba bakra je tok na kvadrat pomnožen z uporom, upor pa naraste za približno 0,4 odstotka na stopinjo C, zato počasnejša črpalka ni samodejno hladnejša.

Električna stran je pri rešitvi za nadzor tekočine za 3D-tiskanje pomembna enako kot krmilna. MCU tiskalnika oddaja približno 25 do 40 mA na zatič, medtem ko majhne črpalke črpajo 100 do 500 mA, tako da stopnja MOSFET ni neobvezna. Ker je motor črpalke induktor, stopnja potrebuje tudi povratno preletno diodo, odcepno varovalko in obliko, prilagojeno za vklop. PWM nadzoruje povprečno moč, ne koničnega toka, in ne omejuje zastalega motorja.

Ali krmiljenje hitrosti PWM deluje enako na peristaltičnih in zobniških črpalkah?

Načelo je enako: obe družini imata pozitiven pretok, zato je pretok sorazmeren s hitrostjo gredi, delovni cikel pa vam daje nastavljeno točko pretoka. Obremenitev se razlikuje. Tok zobniške črpalke močno naraste s tlakom in viskoznostjo, njeno notranje puščanje pa se poveča, ko se tekočina redči; obremenitev peristaltične črpalke je določena s tlakom, proti kateremu je cev zamašena in ki se poveča, ko cev sprejme kompresijsko stanje. Nobeden ne bi smel privzeto delovati pri polni moči: vrh učinkovitosti je pod največjo hitrostjo.

Tabela 3. Simptomi pogona PWM, vzroki in nastavitev, ki odpravi vsakega od njih.

Viri: vodnik za uporabo PWM proizvajalca in vodnik za ujemanje napetosti in toka matične plošče tiskalnika.

Preberi naslednje:Kako PWM vpliva na mikro črpalke.

5. Zmanjšanje hrupa zobniške črpalke

Hrup zobnikov je tonalen in narašča s hitrostjo in pritiskom, zato se zmanjšanje hrupa zobniške črpalke začne z upočasnitvijo črpalke in odstranitvijo hidravličnih pogojev, ki ga krepijo, ne s peno. Zobniške črpalke izpodrivajo tekočino s pomočjo zobnikov v tesni votlini, literatura pa ugotavlja, da so enote, ki so potisnjene na višje tlake in hitrosti, običajno hrupne in potrebujejo posebne previdnostne ukrepe.

Montaža je drugi vzvod: objavljena vrednost hrupa za 3 V črpalko je bila posneta s črpalko na 5 cm veliki gobi za absorbiranje hrupa vibracij. Če goba spremeni številko, nosilec odloči, kaj operater sliši. Trdna pritrditev kovina na kovino spremeni črpalko v zvočnik, ki ga poganja okvir; elastomerne blazinice, lebdeči nosilec in prožna zanka iz cevi prekinejo to pot.

Proizvajalčev seznam napak je kratek in praktičen, tabela 4 pa povezuje vsak vzrok z njegovim protiukrepom. Tri od petih so težave pri vzdrževanju in ne konstrukcijske napake, toleranca rotorja in gredi pa je navedena kot največji posamezni vir.

Tabela 4. Objavljeni vzroki hrupa in protiukrep za vsakega.

Viri: obvestilo proizvajalca o odpravljanju težav s hrupom in analiza črpalke tiskalnika; obnašanje zobniške črpalke glede na splošno referenco zobniške črpalke.

Preberi naslednje:Zamašitve, mehurčki in puščanje.

6. Vzdrževanje, ki podaljša življenjsko dobo vodne črpalke 3D tiskalnika

Koledar premaga odgovor na napako. Objavljene smernice se izvajajo tedensko, mesečno in četrtletno, pri čemer se potrošni material zamenja po približno 500 urah ali dveh tretjinah izračunane življenjske dobe, kar nastopi prej; Tabela 5 prikazuje vsak interval in napako, ki jo odpravi.

Okolje na prvem mestu: objavljeno območje okolja je od 5 do 45 stopinj C, neprekinjeno delovanje pa zviša temperaturo motorja in lahko skrajša življenjsko dobo krtačk, zato načrtujte pretok zraka okoli motorja. Usmerjenost: končni pokrovček motorja drži krtače, tiskano vezje in priključke, zato napeljite cevje z zanko za odcejanje in postavite črpalko tako, da nastavek ne more odtekati vanjo.

Nato instrumentirajte zanko. Beleženje pretoka, tlaka in delovnega cikla na zgradbo spreminja vzdrževanje v trend: padajoči pretok pri konstantnem delovanju je kompresijski komplet cevi ali zamašitev sita, naraščajoči tok pri konstantnem pretoku pa je težava z ležajem ali krtačo.

Tabela 5. Koledar vzdrževanja za črpalke tiskalnika in napake, ki jih vsak interval odstrani.

Vir: proizvajalčeva navodila za vzdrževanje tekočinskega sistema, razširjena z razponom okolja, opombami na koncu in priporočilom za beleženje.

Preberi naslednje:Razpon peristaltične črpalke.

7. Kaj morate preveriti, preden določite

Pet objavljenih trditev v tej družini se ne ujema. Vsako je treba rešiti pisno, preden gre črpalka na seznam materiala.

Družina črpalk.Iste številke modela so na nekaterih straneh opisane kot zobniške črpalke in na drugih peristaltične črpalke. Peristaltična črpalka nima omočenih zobnikov in tesnila gredi, zato oboje ne more biti pravilno. Tehnične podrobnosti - 190 mm ohišje, notranji zobniki, brušen končni pokrov, puščanje pri izklopu in brez samosesanja - se ujemajo z opisom menjalnika.

Štetje ciklov.Isti vzorec 5-sekundnega vklopa in 3-sekundnega izklopa je naveden kot več kot 300.000 ciklov, kot preizkušena življenjska doba 480.000 ciklov in kot test opravljen do 600.000 ciklov dostave. Vprašajte, katera je ocena, katera zgornja meja testa in kaj je končalo vsak test.

Napetost nastavljena.Na eni strani so navedeni 3 V, 5 V in 8 V; drugi navaja 3 V, 6 V in 12 V za isti model. Voznik samo s 5 V ne more služiti 6 V črpalki, razlika pa spremeni pretvornik in proračun tirnice.

Stanje potrošnega materiala.Ena stran navaja, da ni potrošnega materiala cevi, ki bi ga bilo mogoče zamenjati; stran izdelka opisuje pot tekočine kot silikonsko cev z navedeno dolžino. Interval menjave cevi je strošek vzdrževanja, zato to spremeni stroške lastništva.

Pritisk.Ista črpalka je navedena pri več kot 30 kPa in pri najmanj 6 psi, kar je približno 41 kPa. Popravite eno enoto in eno številko v specifikaciji.

Preberi naslednje:Ujemanje napetosti in toka matične plošče.

8. Preskus, ki ga reši v desetih minutah

Večina negotovosti izgine v eni seji na klopi. Zaženite pri delovnem tlaku, ne pri prostem pretoku, in zabeležite tri številke, ki določajo delovno točko: pretok, tlak in obremenitev.

Pometite dolžnost.Izmerite pretok pri 40, 60, 80 in 100 odstotkih delovnega tlaka in zabeležite delovni tlak, pod katerim se črpalka ne zažene več zanesljivo: vaša mrtva cona.

Ko je vroče, ponovite.Tecite 30 minut in ponovite. Tok, ki pada pri stalnem obratovanju, je cev, ki sprejme kompresijsko napravo ali razredčeno tekočino.

Dvakrat izmerite hrup.Odčitajte na 30 cm in 1 m na nosilcu, ki ga nameravate poslati. Če se reža ne ujema s sliko 2, hrup oddaja okvir, ne črpalka.

Spremenite frekvenco.Zaženite 8 do 30 kHz pri fiksnem delovanju, poslušajte in preverite temperaturo gonilnika pri nastavitvi, ki jo izberete.

Preberi naslednje:Specifikacija črpalke 24 V.

Ključni povzetki

Ocena cikla ne pomeni nič brez vzorca delovanja: 300.000 ciklov je 667 ur pri 5 s vklopljeno / 3 s izklopljeno, vendar 2500 ur pri 10 s vklopljeno / 20 s izklopljeno.

En obrabni del odloča o življenju v vsaki družini - cev na peristaltični črpalki, zobniki, ležaji in ščetke na zobniški črpalki.

Vrednost v dB zahteva razdaljo, namestitev, utež in raven ozadja.

Dolžnost PWM nastavi hitrost in pretok; Frekvenca PWM odloča, kaj slišite. Začnite pri 20 kHz, uporabite 20–25 kHz za tiho delovanje in pričakujte dejanske preklopne izgube nad 30–40 kHz.

Konice učinkovitosti pod največjo hitrostjo; polna dajatev kupi pretok, ki ga zanka morda ne bo uporabljala, in plača toploto, hrup in obrabo.

Vzdrževanje je koledar, ne reakcija: tedenski pregledi, mesečno preverjanje, četrtletna zamenjava cedila in menjava potrošnega materiala na približno 500 ur.

Preberi naslednje:SC2301CPW 24 V črpalka.

Pogosta vprašanja

Kako dolgo zdrži vodna črpalka 3D tiskalnika?

Odvisno je od delovnega vzorca in obrabnega dela, ne od ene same ocene. Peristaltična črpalka pri ponovnem polnjenju je omejena s svojo cevjo, objavljeno od nekaj mesecev do enega leta; zobniška črpalka je omejena z zobniki, ležaji in ščetkami. Pretvorite katero koli oceno cikla v ure z uporabo lastnega vzorca delovanja, preden primerjate črpalke.

Zakaj je črpalka mojega 3D tiskalnika tako glasna?

Najprej preverite poceni vzroke: proizvajalčev seznam postavlja delovanje brez tekočine, vodnega kamna, omejen vstop in neusklajeno elektroniko pred mehansko okvaro, kot največji vir pa navaja toleranco rotorja. Nato preverite pritrditev: objavljena slika je bila posneta na gobo, tako da lahko togi nosilec povzroči glasen zvok tihe črpalke.

Ali lahko peristaltično črpalko zaženete na suho?

Bolje kot zobniška črpalka, ker na poti tekočine ni nič kovinskega in je cev obrabni del. Zobniške črpalke v tem razredu prepovedujejo suhi tek, daljši od 20 sekund, ker se zobniki trajno obrabijo ob ohišje in odprte zračnosti. Kakor koli že, pred začetkom napolnite.

Ali nižji delovni cikel PWM podaljša življenjsko dobo črpalke?

Običajno da, do neke mere. Učinkovitost je najvišja pod največjo hitrostjo, polna obremenitev pa dodaja toploto, hrup in obrabo brez uporabnega pretoka, zato je nižja obremenitev pri enakem oddanem pretoku nežnejša nastavitev, razen pri zelo nizki obremenitvi, kjer je motor v svojem mrtvem območju in se slabo ohlaja.

Ali naj zamenjam cev ali celotno črpalko?

Na peristaltični črpalki zamenjajte cevko: je obrabni del, zamenjava traja nekaj minut in obnovi pot tekočine. Zobniška črpalka nima takega potrošnega materiala, zato sta pri tej zasnovi bolj pomembna vstopna filtracija in polnjenje.

Kakšna je najboljša frekvenca PWM za črpalko 3D tiskalnika?

Začnite pri 20 do 25 kHz, tik nad slišnim območjem, ki odstrani večino preklopnega cviljenja. Raje preverite kot domnevajte: preklopite od 8 do 30 kHz pri fiksnem delovanju, poslušajte in opazujte temperaturo gonilnika pri delovnem tlaku