Životni vijek vodene pumpe 3D pisača i vodič za smanjenje buke

Životni vijek pumpe za vodu 3D pisača ne znači ništa bez obrasca rada: 300 000 ciklusa je oko 667 sati pri obrascu 5 sekundi uključenja i 3 sekunde isključenja korištenom u objavljenom testu, ali 2500 sati pri 10 sekundi uključenosti i 20 sekundi isključenosti. Buka ovisi o montaži i postavkama pogona koliko i o pumpi.

1. Što zapravo mjeri ocjena vijeka trajanja pumpe

Objavljeni podatak o životnom vijeku ima smisla samo uz tri priložene stvari: obrazac rada na kojem je testiran, tekućinu s kojom je testiran i definiciju kraja životnog vijeka.

Objavljeni testovi u ovoj obitelji koriste različite obrasce. Pet sekundi uključeno i tri sekunde isključeno je 62,5 posto rada i 450 ciklusa na sat; deset sekundi uključeno i dvadeset sekundi isključeno je 33,3 posto rada i 120 ciklusa na sat. Ista ocjena od 300.000 ciklusa stoga opisuje oko 667 sati rada prema prvom uzorku i oko 2.500 sati kalendarske usluge prema drugom - gotovo faktor četiri, samo iz uvjeta testiranja.

Tablica 1. Objavljeni podaci o životnom vijeku za istu obitelj crpki i radni uzorak svake od njih.

Izvori: stranica proizvoda proizvođača, članak o primjeni i sažetak specifikacije; brojke kako su objavljene.

Slika 1. Godine usluge implicirane svakom objavljenom ocjenom ciklusa, u odnosu na događaje punjenja po danu.

Izvor: autorova aritmetika - ocjena podijeljena s dnevnim događajima puta 365. Ne primjenjuje se deratizacija: ništa nije objavljeno.

Je li životni vijek od 480 000 ciklusa realan za peristaltičku pumpu?

Brojka je objavljena, ali se ne poklapa s vlastitom stranicom proizvoda proizvođača, koja navodi više od 300 000 ciklusa pri istom uzorku od 5 sekundi uključenja i 3 sekunde isključenja i izvješćuje o zasebnom testu provedenom na 600 000 ciklusa isporuke. Tri broja za jedan uzorak znače najmanje dva mjerenja različitih stvari ili je jedan pogrešan. Tretirajte ocjenu kao opis testa: pitajte što je završilo test i planirajte zamjenu cjevčice na sate, a ne naslov ciklusa.

Pročitaj sljedeće:Stranica proizvoda SC2201RPW.

2. Dijelovi koji odlučuju o trajanju pumpe

Životni vijek određuje jedan potrošni dio po obitelji: cijev na peristaltičkoj pumpi i zupčanici, ležajevi i četke motora na zupčanoj pumpi.

Na peristaltičkoj pumpi tekućina nikada ne napušta cijev, a cijev ne radi poduzimanjem trajne kompresije, što je ponašanje obuhvaćeno standardnim testiranjem kompresije. Protok pada prije nego što se pumpa zaustavi, a nova cijev obnavlja put tekućine. Objavljene smjernice za dužnost ponovnog punjenja pisača su nekoliko mjeseci do godinu dana vijeka trajanja cijevi.

Na zupčanoj pumpi tekućina je također i mazivo. Objavljena specifikacija zabranjuje rad na suho dulje od 20 sekundi, jer se zupčanici trajno troše na kućište bez tekućine i otvorenih zazora, smanjujući protok i tlak do kraja vijeka pumpe. Zupčaste pumpe ovdje nisu samousisne, a blokirani izlaz ne zaustavlja pumpu: povećava unutarnje curenje, zagrijavanje i trošenje.

Tablica 2. Potrošni dijelovi, mehanizam kvara i simptom koji se prvi pojavljuje.

Izvori: stranica proizvoda proizvođača, članak o smolama i sažetak specifikacija; ponašanje pri kompresiji prema ASTM D395.

Pročitaj sljedeće:Peristaltička vs zupčasta pumpa.

3. Buka: što dB brojka znači, a što ne govori

Brojka šuma je usporediva samo ako uz nju dolaze četiri uvjeta: udaljenost, montaža, ponderiranje frekvencije i razina pozadine. Niti jedna ovdje objavljena brojka ne navodi sve četiri.

Stranica pumpe od 3 V je transparentnija: ispod 60 dB na 30 cm, mjereno pri 5 V DC s pumpom na spužvi od 5 cm za apsorbiranje buke vibracija. To je mjerenje na stolu izoliranom od vibracija, a ne ono što dobijete s pumpom pričvršćenom vijcima na kruti okvir. Crpka od 24 V objavljena je na 60 dB mjereno na udaljenosti od 50 cm, bez navedenih uvjeta ugradnje.

Za mali izvor u slobodnom polju, zvučni tlak pada za oko 6 dB svaki put kada se udaljenost udvostruči, tako da 60 dB na 30 cm odgovara otprilike 54 dB na 60 cm i 48 dB na 120 cm (Slika 2). Cifra navedena na 50 cm stoga je labavija mjerna točka od one na 30 cm i nijedna se ne uspoređuje s očitanjem treće strane osim ako se ponderiranje ne podudara: A-ponderirane razine su konvencija, instrumenti koji ih proizvode navedeni su u IEC 61672-1, a formalno određena vrijednost zvučne snage slijedi ISO 3744 umjesto toga.

Za kontekst, američka radna ograničenja su 85 dBA kao 8-satna razina djelovanja i 90 dBA kao dopuštena granica izloženosti, tako da je pumpa izmjerena ispod 60 dB unutar oba; korisno pitanje nije sigurnost nego je li dovoljno tih da se uz njega sjedi.

Slika 2. Dvije objavljene tvrdnje iscrtane u odnosu na udaljenost, koristeći pravilo od 6 dB po udvostručenju za mali izvor u slobodnom polju.

Izvor: izračun autora iz objavljenih tvrdnji (ispod 60 dB na 30 cm; 60 dB na 50 cm). Pravo kućište odražava zvuk, stoga čitajte krivulje kao trend, a ne predviđanje.

Pročitaj sljedeće:Rješenje za buku mikro istosmjerne pumpe.

4. Pogon peristaltičke pumpe: PWM postavke koje mijenjaju buku i život

PWM pogon postavlja brzinu kroz svoj radni ciklus i postavlja zvuk pogona kroz njegovu frekvenciju. Smjernice proizvođača su da počnete od 20 kHz i koristite 20 do 25 kHz za tihi rad; njegova vršna učinkovitost od 60 do 80 posto objavljena je za membranske pumpe, stoga je ponovno izmjerite na peristaltičkoj ili zupčanoj pumpi.

PWM uključuje i isključuje napon napajanja na fiksnoj frekvenciji i mijenja vrijeme uključivanja; motor uprosječuje impulse, tako da efektivni napon i snaga rastu s radom. Pri 50 posto rada efektivni napon je otprilike polovica napajanja, rad i brzina su otprilike proporcionalni, a protok prati brzinu jer peristaltička pumpa ima pozitivan pomak. Ispod radnog praga crpka se neće pokrenuti - mrtva zona koja se lako može zamijeniti s greškom.

Frekvencija odlučuje što ćete čuti. Prenisko, a pogon cvili, pulsira i isporučuje neravnomjeran okretni moment; previsok, a gubici preklapanja zagrijavaju pokretač i jezgru motora iznad otprilike 30 do 40 kHz. Gubitak bakra je struja na kvadrat puta otpora, a otpor raste oko 0,4 posto po stupnju C, tako da sporija pumpa nije automatski hladnija.

Električna strana je jednako važna kao i kontrolna strana u rješenju za kontrolu tekućine za 3D ispis. MCU pisača daje otprilike 25 do 40 mA po pinu, dok male pumpe crpe 100 do 500 mA, tako da MOSFET stupanj nije izboran. Budući da je motor pumpe induktor, stupanj također treba flyback diodu, osigurač za granu i dizajn dimenzioniran za udar. PWM kontrolira prosječnu snagu, a ne vršnu struju, i ne ograničava zaustavljeni motor.

Radi li PWM kontrola brzine na isti način na peristaltičkim i zupčanim pumpama?

Princip je identičan: obje obitelji imaju pozitivan pomak, tako da je protok proporcionalan brzini osovine, a radni ciklus vam daje zadanu vrijednost protoka. Opterećenje je različito. Struja zupčaste pumpe naglo raste s tlakom i viskoznošću, a njeno unutarnje propuštanje raste kako se tekućina razrjeđuje; opterećenje peristaltičke pumpe određeno je pritiskom protiv kojeg se cijev začepi, a koji raste kako cijev postaje kompresijska. Ni jedno ni drugo ne bi trebalo prema zadanim postavkama raditi pri punoj snazi: vrhunac učinkovitosti nalazi se ispod maksimalne brzine.

Tablica 3. Simptomi PWM pogona, uzroci i postavka koja popravlja svaki od njih.

Izvori: proizvođački vodič za primjenu PWM-a i vodič za usklađivanje napona i struje matične ploče pisača.

Pročitaj sljedeće:Kako PWM utječe na mikro pumpe.

5. Smanjenje buke pumpe zupčanika

Buka zupčanika je tonska i raste s brzinom i pritiskom, tako da smanjenje buke pumpe zupčanika počinje usporavanjem pumpe i uklanjanjem hidrauličkih uvjeta koji je pojačavaju, a ne pjenom. Zupčaste pumpe istiskuju tekućinu spajanjem zupčanika unutar tijesne šupljine, a literatura bilježi da su jedinice koje se guraju na veće tlakove i brzine obično bučne i trebaju posebne mjere opreza.

Montaža je druga poluga: objavljeni broj buke za pumpu od 3 V snimljen je s pumpom na spužvi od 5 cm za apsorbiranje buke vibracija. Ako spužva promijeni broj, nosač odlučuje što operater čuje. Čvrsta montaža metal na metal pretvara pumpu u zvučnik kojeg pokreće okvir; elastomerni jastučići, plutajući nosač i fleksibilna petlja od cijevi prekidaju taj put.

Popis grešaka proizvođača je kratak i praktičan, a Tablica 4 povezuje svaki uzrok s njegovom protumjerom. Tri od pet su problemi s održavanjem, a ne greške u dizajnu, a tolerancija rotora i osovine navedena je kao najveći pojedinačni izvor.

Tablica 4. Objavljeni uzroci buke i protumjere za svaki.

Izvori: bilješka proizvođača o rješavanju problema s bukom i analiza pumpe pisača; ponašanje zupčaste pumpe prema općoj referenci zupčaste pumpe.

Pročitaj sljedeće:Začepljenja, mjehurići i curenje.

6. Održavanje koje produljuje vijek trajanja vodene pumpe 3D pisača

Kalendar je bolji od odgovora na neuspjeh. Objavljene smjernice objavljuju se tjedno, mjesečno i tromjesečno, s promjenom potrošnog materijala nakon otprilike 500 sati ili dvije trećine izračunatog životnog vijeka, što god nastupi prije; Tablica 5 daje svaki interval i kvar koji uklanja.

Okoliš na prvom mjestu: objavljeni raspon okoline je od 5 do 45 stupnjeva C, a stalni rad podiže temperaturu motora i može skratiti vijek trajanja četkica, stoga planirajte protok zraka oko motora. Orijentacija: završna kapica motora drži četke, tiskanu ploču i priključke, stoga usmjerite cijev s petljom za kapanje i namjestite crpku tako da fiting za curenje ne može iscuriti u nju.

Zatim instrumentirajte petlju. Bilježenje protoka, tlaka i radnog ciklusa po konstrukciji pretvara održavanje u trend: pad protoka pri konstantnom radu je kompresijski set cijevi ili začepljeni filter, a rastuća struja pri konstantnom protoku je problem ležaja ili četke.

Tablica 5. Kalendar održavanja za pumpe pisača i kvar koji svaki interval uklanja.

Izvor: smjernice proizvođača za održavanje tekućinskog sustava, proširene s rasponom okoline, napomenama na kraju i preporukom za bilježenje.

Pročitaj sljedeće:Raspon peristaltičke pumpe.

7. Što provjeriti prije nego što odredite

Pet objavljenih tvrdnji u ovoj obitelji se ne pomiruju. Svaki treba riješiti u pisanom obliku prije nego što pumpa ode na popis materijala.

Obitelj pumpi.Isti brojevi modela opisani su kao zupčaste pumpe na nekim stranicama i peristaltičke pumpe na drugima. Peristaltička pumpa nema mokre zupčanike niti brtvu vratila, tako da oboje ne mogu biti ispravni. Tehnički detalji - kućište od 190 mm, unutarnji zupčanici, četkana završna kapa, curenje pri zatvaranju i bez samousisavanja - idu uz opis zupčanika.

Broj ciklusa.Isti obrazac od 5 sekundi uključenja, 3 sekunde isključenja navodi se kao više od 300 000 ciklusa, kao testirani životni vijek od 480 000 ciklusa, a kao test proveden do 600 000 ciklusa isporuke. Pitajte koja je ocjena, koja je gornja granica testa i što je završilo svaki test.

Napon postavljen.Jedna stranica navodi 3 V, 5 V i 8 V; drugi navodi 3 V, 6 V i 12 V za isti model. Vozač samo od 5 V ne može poslužiti pumpu od 6 V, a razlika mijenja pretvarač i proračun željeznice.

Status potrošnog materijala.Jedna stranica navodi da nema potrošnog materijala za zamjenu cijevi; stranica proizvoda opisuje put tekućine kao silikonsku cijev s navedenom duljinom. Interval zamjene cijevi je trošak održavanja, pa to mijenja trošak vlasništva.

Pritisak.Ista se pumpa navodi na više od 30 kPa i na ne manje od 6 psi, što je oko 41 kPa. Fiksirajte jednu jedinicu i jedan broj u specifikaciji.

Pročitaj sljedeće:Usklađivanje napona i struje matične ploče.

8. Test na stolu koji rješava za deset minuta

Većina neizvjesnosti nestaje u jednoj sesiji na klupi. Pustite radni tlak, a ne slobodni protok, i zabilježite tri broja koji definiraju radnu točku: protok, tlak i rad.

Pomesti dužnost.Izmjerite protok pri radnom tlaku od 40, 60, 80 i 100 posto i zabilježite radni tlak ispod kojeg se crpka više ne pokreće pouzdano: vaša mrtva zona.

Ponovite kada je vruće.Trčite 30 minuta i ponovite. Protok koji pada pri konstantnom radu je cijev koja uzima kompresijski set ili razrijeđenu tekućinu.

Dvaput izmjerite buku.Očitajte na 30 cm i na 1 m na nosaču koji namjeravate poslati. Ako razmak ne odgovara slici 2, okvir zrači buku, a ne pumpa.

Brisanje frekvencije.Uključite 8 do 30 kHz pri fiksnom radu, slušajte i provjerite temperaturu pogona na postavci koju odaberete.

Pročitaj sljedeće:Specifikacija pumpe od 24 V.

Ključni podaci za van

Oznaka ciklusa ne znači ništa bez obrasca rada: 300 000 ciklusa je 667 sati pri 5 s uključeno / 3 s isključeno, ali 2500 sati pri 10 s uključeno / 20 s isključeno.

Jedan potrošni dio odlučuje o životu u svakoj obitelji - cijev na peristaltičkoj pumpi, zupčanici, ležajevi i četke na zupčanoj pumpi.

Brojka u dB zahtijeva udaljenost, montažu, težinu i razinu pozadine.

PWM dužnost postavlja brzinu i protok; PWM frekvencija odlučuje što ćete čuti. Počnite od 20 kHz, koristite 20-25 kHz za tihi rad i očekujte stvarne gubitke pri prebacivanju iznad 30-40 kHz.

Vrhovi učinkovitosti ispod maksimalne brzine; puna dužnost kupuje protok koji petlja možda neće koristiti i plaća toplinom, bukom i trošenjem.

Održavanje je kalendar, a ne reakcija: tjedne provjere, mjesečna provjera, tromjesečna zamjena cjedila i izmjena potrošnog materijala nakon otprilike 500 sati.

Pročitaj sljedeće:SC2301CPW 24 V pumpa.

Često postavljana pitanja

Koliko dugo traje vodena pumpa za 3D printer?

Ovisi o obrascu rada i habajućem dijelu, a ne o jednoj ocjeni. Peristaltička pumpa u funkciji ponovnog punjenja ograničena je svojom cijevi, objavljenom na nekoliko mjeseci do godinu dana; zupčasta pumpa ograničena je zupčanicima, ležajevima i četkama. Pretvorite bilo koju ocjenu ciklusa u sate koristeći vlastiti obrazac rada prije usporedbe crpki.

Zašto je moja pumpa 3D pisača tako glasna?

Najprije provjerite jeftine uzroke: proizvođačev popis stavlja rad bez tekućine, kamenac, ograničen ulaz i neusklađenu elektroniku ispred mehaničkog kvara, a navodi toleranciju rotora kao najveći izvor. Zatim provjerite montažu: objavljena slika je snimljena na spužvi, tako da kruti nosač može učiniti tihi zvuk pumpe glasnim.

Možete li peristaltičku pumpu pokrenuti na suho?

Bolje od zupčaste pumpe, jer ništa metalno nema na putu tekućine, a cijev je dio koji se troši. Zupčaste pumpe u ovoj klasi zabranjuju rad na suho dulje od 20 sekundi, jer se zupčanici trajno troše uz kućište i otvorene zazore. U svakom slučaju, pripremite prije početka.

Da li manji radni ciklus PWM čini pumpu duljom?

Obično da, do određene točke. Učinkovitost je vrhunska ispod maksimalne brzine, a puni rad dodaje toplinu, buku i trošenje bez korisnog protoka, tako da je niži rad pri istom isporučenom protoku nježnija postavka, osim kod vrlo niskog rada, gdje motor stoji u mrtvoj zoni i slabo se hladi.

Trebam li zamijeniti cijev ili cijelu pumpu?

Na peristaltičkoj pumpi zamijenite cijev: to je trošni dio, zamjena traje nekoliko minuta i obnavlja put tekućine. Zupčasta pumpa nema takav potrošni materijal, zbog čega su ulazna filtracija i punjenje važniji za tu konstrukciju.

Koja je najbolja PWM frekvencija za pumpu 3D pisača?

Počnite od 20 do 25 kHz, malo iznad čujnog raspona, što uklanja većinu zavijanja pri prebacivanju. Provjerite radije nego pretpostavite: pomaknite se od 8 do 30 kHz pri fiksnom radu, slušajte i promatrajte temperaturu pogona pri radnom tlaku