عالی. با کمال میل به بررسی جامع و تخصصی روتاری گروپ (Rotary Group) پمپ هیدرولیک اصلی بیل مکانیکی کاترپیلار مدل E320D می‌پردازیم. این مدل یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین بیل‌های مکانیکی در سراسر جهان است و شناخت دقیق پمپ آن برای اپراتورها و مکانیک‌ها بسیار مهم است.

مقدمه: شناخت پمپ هیدرولیک کاترپیلار E320D

بیل مکانیکی کاترپilar E320D، همانند نسل قبلی خود (E320C)، از یک سیستم هیدرولیک پیشرفته و قدرتمند بهره می‌برد. قلب تپنده این سیستم، پمپ هیدرولیک اصلی است که معمولاً یک پمپ دوبل پیستونی محوری با صفحه زاویه‌گیر (Tandem Axial Piston Pump with Swashplate) می‌باشد. این طراحی به معنای وجود دو واحد پمپ مجزا است که در یک پوسته مشترک قرار گرفته و توسط یک شافت واحد از موتور دیزل نیرو می‌گیرند.

روتاری گروپ (Rotary Group)، که در بازار به آن کیت داخلی پمپ، لوازم پمپ یا مغزی پمپ نیز می‌گویند، به مجموعه قطعات متحرک و حیاتی داخل هر یک از این واحدهای پمپ اطلاق می‌شود. این مجموعه مسئول مستقیم فرآیند مکش و پمپاژ روغن هیدرولیک است و سلامت آن تعیین‌کننده قدرت، سرعت و دقت عملکرد دستگاه است.

اجزای اصلی روتاری گروپ پمپ E320D (با جزئیات فنی)

روتاری گروپ از مجموعه‌ای قطعات بسیار دقیق تشکیل شده که با تلرانس‌های بسیار پایین ماشین‌کاری شده‌اند. این قطعات عبارتند از:

1. سیلندر بلاک (Cylinder Block / Barrel)

• شرح: این قطعه، هسته اصلی و چرخان روتاری گروپ است. ظاهری شبیه به خشاب یک اسلحه رولور دارد و دارای حفره‌های متعددی (معمولاً 9 حفره در هر پمپ) برای قرارگیری پیستون‌هاست.
• وظیفه: نگهداری پیستون‌ها و چرخیدن همراه با شافت اصلی پمپ. این چرخش باعث حرکت رفت و برگشتی پیستون‌ها و در نتیجه پمپاژ روغن می‌شود.
• نکات کلیدی: سطح زیرین سیلندر بلاک که با “پلیت سوپاپ” در تماس است، باید کاملاً صاف، صیقلی و بدون هرگونه خط و خش باشد. این سطح، یک آب‌بند حیاتی در پمپ است و خرابی آن منجر به نشتی داخلی شدید (Bypass) و افت فشار می‌گردد. جنس آن از فولاد آلیاژی بسیار مقاوم است.

2. پیستون و کفشک (Piston with Shoe Assembly)

• شرح: این مجموعه از دو بخش تشکیل شده: پیستون (Piston) که یک قطعه استوانه‌ای است و کفشک (Shoe) که قطعه‌ای قارچی شکل است و به انتهای پیستون متصل می‌شود.
• وظیفه:
• پیستون: حرکت خطی رفت و برگشتی در داخل حفره‌های سیلندر بلاک را انجام می‌دهد تا فرآیند مکش و تراکم روغن صورت گیرد.
• کفشک: روی سطح شیب‌دار “سواش پلیت” می‌لغزد. این لغزش، حرکت چرخشی سیلندر بلاک را به حرکت خطی پیستون‌ها تبدیل می‌کند. سطح کفشک‌ها معمولاً با آلیاژ برنج یا مواد کامپوزیتی ضد سایش پوشانده می‌شود تا اصطکاک را به حداقل برساند.
• نکات کلیدی: یک لایه بسیار نازک روغن (فیلم روغن) بین سطح کفشک و سواش پلیت، روانکاری هیدرودینامیکی را ایجاد می‌کند. از بین رفتن این فیلم روغن به دلیل آلودگی یا افت کیفیت روغن، باعث سایش فلز با فلز و تخریب سریع کفشک‌ها می‌شود که خود را با وجود براده‌های برنجی در فیلتر نشان می‌دهد.

3. پلیت سوپاپ (Valve Plate)

• شرح: یک صفحه فلزی ثابت که در انتهای پمپ قرار دارد و سطح چرخان سیلندر بلاک روی آن می‌لغزد. این پلیت دارای دو شیار لوبیایی شکل (Kidney-shaped Ports) است.
• وظیفه: مدیریت جریان روغن ورودی و خروجی.
• شیار ورودی (Suction Port): به بخش کم‌فشار سیستم متصل است.
• شیار خروجی (Pressure Port): به بخش پرفشار سیستم متصل است.

با چرخش سیلندر بلاک، هر حفره پیستون به نوبت در مقابل شیار ورودی (برای پر شدن) و سپس شیار خروجی (برای تخلیه تحت فشار) قرار می‌گیرد.

• نکات کلیدی: این قطعه به همراه سطح سیلندر بلاک، حیاتی‌ترین بخش آب‌بندی داخلی پمپ را تشکیل می‌دهند. سایش یا تاب برداشتن این پلیت، یکی از دلایل اصلی افت قدرت بیل مکانیکی است.

4. پلیت نگهدارنده (Retainer Plate / Shoe Plate)

• شرح: صفحه‌ای که کفشک‌ها را در جای خود و در تماس دائمی با سواش پلیت نگه می‌دارد.
• وظیفه: جلوگیری از جدا شدن مجموعه پیستون-کفشک از سواش پلیت، به‌خصوص در لحظه راه‌اندازی و قبل از اینکه فشار هیدرولیک به حد کافی برای چسباندن آن‌ها برسد.

5. گاید کروی و فنر مرکزی (Ball Guide & Coil Spring)

• شرح: مجموعه‌ای که در مرکز روتاری گروپ قرار دارد.
• وظیفه:
• Ball Guide: به حفظ هم‌مرکزی و پایداری پلیت نگهدارنده (Retainer Plate) کمک می‌کند.
• Coil Spring (فنر): یک نیروی فشاری اولیه ایجاد می‌کند تا تمام اجزای روتاری گروپ (سیلندر بلاک به پلیت سوپاپ، و کفشک‌ها به سواش پلیت) قبل از ایجاد فشار هیدرولیکی، کاملاً با هم در تماس باشند.

نحوه عملکرد روتاری گروپ در پمپ E320D

عملکرد این مجموعه یک فرآیند مکانیکی-هیدرولیکی دقیق است:

1. انتقال نیرو: موتور دیزل شافت پمپ را به گردش در می‌آورد.
2. چرخش روتاری گروپ: شافت، کل مجموعه سیلندر بلاک و پیستون‌ها را می‌چرخاند.
3. تبدیل حرکت دورانی به خطی: کفشک‌ها که روی سواش پلیت (Swashplate) زاویه‌دار قرار دارند، مجبور به حرکت رفت و برگشتی می‌شوند.
4. کورس مکش (Suction Stroke): در نیم دور اول چرخش، پیستون‌ها از سیلندر بلاک بیرون کشیده می‌شوند. این کار باعث ایجاد خلاء شده و روغن از طریق شیار ورودی پلیت سوپاپ به داخل سیلندر مکیده می‌شود.
5. کورس تراکم (Pressure Stroke): در نیم دور دوم چرخش، پیستون‌ها به داخل سیلندر فشرده می‌شوند. این عمل روغن را متراکم کرده و از طریق شیار خروجی پلیت سوپاپ با فشار بسیار بالا به سمت عملگرهای هیدرولیکی (جک‌ها، هیدروموتورها) هدایت می‌کند.

کنترل دبی: میزان جریان خروجی پمپ ($Q$) مستقیماً به دو عامل بستگی دارد: سرعت چرخش پمپ ($n$) و زاویه سواش پلیت ($\alpha$).

$$Q\propto n\times \tan (\alpha )$$

در بیل E320D، زاویه سواش پلیت توسط رگلاتورهای الکترونیکی-هیدرولیکی کنترل می‌شود. این رگلاتورها با دریافت سیگنال از کامپیوتر دستگاه (ECM)، زاویه را طوری تنظیم می‌کنند که پمپ دقیقاً به اندازه نیاز سیستم، دبی و فشار تولید کند. این کار باعث بهینه‌سازی مصرف سوخت و افزایش راندمان می‌شود.

عیب‌یابی و نشانه‌های خرابی روتاری گروپ در E320D

• افت محسوس قدرت و کندی عملکرد دستگاه: اولین و مهم‌ترین نشانه. دستگاه زیر بار کم می‌آورد.
• صدای زوزه یا ناله غیرعادی از پمپ: معمولاً به دلیل کاویتاسیون (کمبود روغن ورودی) یا سایش داخلی قطعات است.
• داغ شدن بیش از حد روغن و پوسته پمپ: نشتی داخلی شدید باعث تبدیل انرژی هیدرولیکی به گرما می‌شود.
• مشاهده براده‌های فلزی در فیلتر هیدرولیک:
• براده‌های برنجی یا زرد رنگ: نشانه قطعی خوردگی کفشک‌ها (Shoe) است.
• براده‌های فولادی یا نقره‌ای: نشانه خوردگی سیلندر بلاک، پیستون‌ها یا بلبرینگ‌هاست.
• عملکرد نامنظم و همراه با لرزش.

دلایل اصلی خرابی

1. آلودگی روغن: ورود گرد و غبار، آب یا ذرات فلزی به روغن، مانند سمباده عمل کرده و سطوح صیقلی را از بین می‌برد.
2. کاویتاسیون (Cavitation): گرفتگی در مسیر مکش (فیلتر، شلنگ) یا پایین بودن سطح روغن.
3. ته‌کشیدن روغن (Aeration): ورود هوا به سیستم هیدرولیک از طریق اتصالات شل یا آب‌بندهای خراب.
4. استهلاک طبیعی: پس از چندین هزار ساعت کارکرد، فرسودگی قطعات امری طبیعی است.

توصیه‌های کلیدی برای تعمیر

• تعویض کامل: هنگام تعمیر، معمولاً کل مجموعه روتاری گروپ به صورت یک کیت کامل تعویض می‌شود. تعویض تنها یک یا دو قطعه فرسوده توصیه نمی‌شود، زیرا قطعات جدید با قطعات فرسوده دیگر هماهنگ نخواهند بود.
• استفاده از برندهای معتبر: برای پمپ E320D، روتاری گروپ‌های ساخت کوماتسو (برای پمپ‌های کاوازاکی)، هندوک (Handok)، موتورک (Motorac) یا برندهای معتبر کره‌ای و اروپایی کیفیت مناسبی دارند. بهترین گزینه همیشه قطعه اصلی (Genuine) کاترپیلار است.
• شستشوی کامل سیستم: پس از تعویض روتاری گروپ، باید کل سیستم هیدرولیک (تانک، لوله‌ها، جک‌ها) کاملاً شستشو داده شود تا براده‌های ناشی از خرابی قبلی، پمپ جدید را خراب نکنند.

امیدوارم این راهنمای جامع برای شما مفید بوده باشد. در صورت داشتن هرگونه سوال مشخص‌تر، با کمال میل پاسخگو خواهم بود.