Продължителност на живота на водната помпа на 3D принтер и ръководство за намаляване на шума

Цифрата за продължителността на живота на водната помпа на 3D принтер не означава нищо без неговия режим на работа: 300 000 цикъла са около 667 часа при модела 5 секунди включване, 3 секунди изключване, използван в публикувания тест, но 2500 часа при 10 секунди включено и 20 секунди изключено. Шумът зависи както от монтажа и настройките на задвижването, така и от помпата.

1. Какъв всъщност измерва рейтингът на живота на помпата

Публикуваната стойност за продължителността на живота е значима само с три прикачени неща: режимът на работа, при който е тестван, течността, с която е тестван, и дефиницията за край на живота.

Публикуваните тестове в това семейство използват различни модели. Пет секунди включено и три секунди изключено е 62,5 процента работа и 450 цикъла на час; десет секунди включено и двадесет секунди изключено е 33,3 процента работа и 120 цикъла на час. Следователно същият рейтинг от 300 000 цикъла описва около 667 часа работа при първия модел и около 2500 часа календарно обслужване при втория - почти фактор четири, само от условията на теста.

Таблица 1. Публикувани данни за експлоатационния живот на една и съща фамилия помпи и схемата на работа зад всяка от тях.

Източници: продуктова страница на производителя, статия за приложението и резюме на спецификацията; цифри, както са публикувани.

Фигура 1. Години на служба, подразбиращи се от всяка публикувана оценка на цикъла, спрямо събития за презареждане на ден.

Източник: аритметика на автора - оценка, разделена на ежедневните събития, умножени по 365. Не се прилага намаление: не се публикува.

Реалистичен ли е живот от 480 000 цикъла за перисталтична помпа?

Цифрата е публикувана, но не съвпада със собствената продуктова страница на производителя, която посочва повече от 300 000 цикъла при един и същ модел на 5 секунди включване, 3 секунди изключване и докладва отделен тест, извършен за 600 000 цикъла на доставка. Три числа за един модел означават, че поне две измерват различни неща или едното е грешно. Отнасяйте се към оценката като към описание на теста: попитайте какво е завършило теста и планирайте смяната на тръбата в часове, а не като заглавие на цикъла.

Прочетете следното:SC2201RPW продуктова страница.

2. Частите, които определят колко дълго ще издържи една помпа

Животът се определя от една износваща се част на семейство: тръбата на перисталтичната помпа и зъбните колела, лагерите и четките на двигателя на зъбната помпа.

При перисталтична помпа течността никога не напуска тръбата и тръбата се проваля, като поеме постоянна компресия, поведението се покрива от стандартното тестване за компресия. Потокът спада преди помпата да спре и нова тръба подновява пътя на течността. Публикуваните насоки за презареждане на принтера са няколко месеца до една година живот на тръбата.

При зъбната помпа течността е и смазка. Публикуваната спецификация забранява работа на сухо над 20 секунди, тъй като зъбните колела се износват срещу корпуса без течност и отворени хлабини за постоянно, намалявайки потока и налягането до края на живота на помпата. Зъбните помпи тук не са самозасмукващи и блокиран изход не спира помпата: повишава вътрешните течове, топлина и износване.

Таблица 2. Износващи се части, механизъм на повреда и симптом, който се появява първи.

Източници: продуктова страница на производителя, статия за зареждане със смола и резюме на спецификацията; поведение при компресия според ASTM D395.

Прочетете следното:Перисталтична срещу зъбна помпа.

3. Шум: какво прави и какво не ви казва стойността на dB

Коефициентът на шум е сравним само когато идват с четири условия: разстояние, монтаж, честотно претегляне и фоново ниво. Нито една от публикуваните цифри тук не посочва и четирите.

Страницата на 3 V помпата е по-прозрачна: под 60 dB на 30 cm, измерено при 5 V DC с помпата върху 5 cm гъба за абсорбиране на шум от вибрации. Това е изолирано от вибрации стендово измерване, а не това, което получавате с помпата, завинтена към твърда рамка. Помпата от 24 V е публикувана при 60 dB, измерена на разстояние 50 cm, без посочени условия за монтаж.

За малък източник в свободно поле звуковото налягане пада с около 6 dB всеки път, когато разстоянието се удвои, така че 60 dB на 30 cm съответства на приблизително 54 dB на 60 cm и 48 dB на 120 cm (Фигура 2). Цифрата, цитирана на 50 см, следователно е по-слаба точка на измерване от тази на 30 см и нито една не се сравнява с показания на трета страна, освен ако теглото не съвпада: А-претеглените нива са конвенцията, инструментите, които ги произвеждат, са посочени в IEC 61672-1, а официално определената стойност на звуковата мощност следва вместо това ISO 3744.

За контекст, професионалните ограничения в САЩ са 85 dBA като 8-часово ниво на действие и 90 dBA като допустима граница на експозиция, така че помпа, измерена под 60 dB, е добре в двете граници; полезният въпрос не е безопасността, а дали е достатъчно тих, за да седи до него.

Фигура 2. Двете публикувани твърдения са нанесени спрямо разстоянието, като се използва правилото за 6 dB на удвояване за малък източник в свободно поле.

Източник: изчисление на автора от публикуваните твърдения (под 60 dB на 30 cm; 60 dB на 50 cm). Истинското заграждение отразява звука, така че четете кривите като тенденция, а не като прогноза.

Прочетете следното:Решение за шум на микро помпи с постоянен ток.

4. Перисталтично задвижване на помпата: PWM настройки, които променят шума и живота

PWM задвижването задава скорост през неговия работен цикъл и задава звука на задвижването чрез неговата честота. Указанията на производителя са да започнете от 20 kHz и да използвате 20 до 25 kHz за безшумен режим; неговият пик на ефективност от 60 до 80 процента е публикуван за диафрагмени помпи, така че го измерете отново на перисталтична или зъбна помпа.

PWM включва и изключва захранващото напрежение при фиксирана честота и променя времето за включване; моторът усреднява импулсите, така че ефективното напрежение и мощност нарастват с натоварване. При 50 процента натоварване ефективното напрежение е около половината от захранването, натоварването и скоростта са приблизително пропорционални и потокът следва скоростта, тъй като перисталтичната помпа е обемна. Под прагов режим помпата няма да стартира - мъртва зона, която лесно се бърка с повреда.

Честотата определя какво чувате. Твърде ниско и задвижването хленчи, пулсира и доставя неравномерен въртящ момент; твърде високи и загубите при превключване загряват драйвера и сърцевината на двигателя над приблизително 30 до 40 kHz. Загубата на мед е токът на квадрат по съпротивлението и съпротивлението нараства с около 0,4 процента на градус C, така че по-бавната помпа не е автоматично по-хладна.

Електрическата страна има толкова голямо значение, колкото и контролната страна в решението за контрол на течност за 3D печат. MCU на принтер генерира приблизително 25 до 40 mA на щифт, докато малките помпи черпят 100 до 500 mA, така че степента на MOSFET не е задължителна. Тъй като двигателят на помпата е индуктор, етапът също така се нуждае от диод за обратно движение, разклонителен предпазител и дизайн, оразмерен за пусков удар. PWM контролира средната мощност, а не пиковия ток, и не ограничава спрял двигател.

PWM управлението на скоростта работи ли по същия начин при перисталтичните и зъбните помпи?

Принципът е идентичен: и двете семейства са с положителен обем, така че потокът е пропорционален на скоростта на вала, а работният цикъл ви дава зададена точка на потока. Натоварването е различно. Токът на зъбната помпа се покачва рязко с налягането и вискозитета, а вътрешният й теч се увеличава с разреждането на течността; Натоварването на перисталтичната помпа се определя от налягането, срещу което е запушена тръбата, което се повишава, когато тръбата поеме набор от компресия. Нито един от тях не трябва да работи при пълна мощност по подразбиране: пикът на ефективност е под максималната скорост.

Таблица 3. Симптоми на ШИМ задвижване, причини и настройка, която коригира всеки от тях.

Източници: Ръководство за прилагане на PWM на производителя и Ръководство за съответствие на напрежението и тока на дънната платка на принтера.

Прочетете следното:Как PWM влияе на микро помпите.

5. Намаляване на шума на зъбната помпа

Шумът от предавката е тонален и се повишава със скоростта и налягането, така че намаляването на шума от зъбната помпа започва със забавяне на помпата и премахване на хидравличните условия, които го усилват, а не с пяна. Зъбните помпи изместват течност чрез зацепване на зъбни колела в тясна кухина и в литературата се отбелязва, че единиците, изтласкани до по-високи налягания и скорости, обикновено са шумни и се нуждаят от специални предпазни мерки.

Монтажът е вторият лост: публикуваната стойност на шума за 3 V помпата е взета с помпата върху 5 cm гъба за абсорбиране на шума от вибрации. Ако гъба промени номера, скобата решава какво чува операторът. Твърдият монтаж метал към метал превръща помпата в високоговорител, задвижван от рамката; еластомерни подложки, плаваща скоба и гъвкава верига от тръби прекъсват този път.

Списъкът на грешките на производителя е кратък и практичен, а таблица 4 съчетава всяка причина с нейното противодействие. Три от петте са по-скоро проблеми с поддръжката, отколкото грешки в дизайна, а толерансът на ротора и вала е посочен като най-големия единичен източник.

Таблица 4. Публикувани причини за шум и контрамярка за всяка.

Източници: бележка от производителя за отстраняване на неизправности и анализ на помпата на принтера; поведение на зъбната помпа според общата справка за зъбната помпа.

Прочетете следното:Запушвания, мехурчета и течове.

6. Поддръжка, която удължава живота на водната помпа на 3D принтера

Календарът превъзхожда реакцията на отказ. Публикуваните насоки се изпълняват седмично, месечно и тримесечно, като консумативът се сменя на приблизително 500 часа или две трети от изчисления живот, което от двете настъпи първо; Таблица 5 дава всеки интервал и грешката, която премахва.

Околната среда на първо място: публикуваният обхват на околната среда е от 5 до 45 градуса C, а непрекъснатият режим повишава температурата на двигателя и може да съкрати живота на четката, така че планирайте въздушния поток около двигателя. Ориентация: крайната капачка на двигателя държи четките, печатната платка и връзките, така че прокарайте тръбите с капков контур и позиционирайте помпата така, че фитингът да не може да се отцеди в нея.

След това инструментирайте цикъла. Регистрирането на потока, налягането и работния цикъл за всяка конструкция превръща поддръжката в тенденция: спадането на потока при постоянна работа е компресия на тръбата или запушена цедка, а нарастващият ток при постоянен поток е проблем с лагера или четката.

Таблица 5. Календар на поддръжката на помпите на принтера и повредата, която всеки интервал премахва.

Източник: ръководство за поддръжка на флуидна система от производителя, разширено с обхвата на околната среда, бележки в края на капачката и препоръка за регистриране.

Прочетете следното:Обхват на перисталтичната помпа.

7. Какво да проверите, преди да посочите

Пет публикувани твърдения в това семейство не се съгласуват. Всеки трябва да бъде решен в писмена форма, преди помпата да влезе в списъка с материали.

Семейство помпи.Същите номера на моделите са описани като зъбни помпи на някои страници и перисталтични помпи на други. Перисталтичната помпа няма намокрени зъбни колела и уплътнение на вала, така че и двете не могат да бъдат правилни. Техническите детайли - 190 mm тяло, вътрешни зъбни колела, четкана крайна капачка, теч при спиране и липса на самозасмукване - отговарят на описанието на зъбните колела.

Брой цикли.Същият модел от 5 секунди включване, 3 секунди изключване се цитира като повече от 300 000 цикъла, като тестван живот от 480 000 цикъла и като тест, проведен до 600 000 цикъла на доставка. Попитайте кой е рейтингът, кой е таванът на теста и какво завършва всеки тест.

Комплект напрежение.Една страница изброява 3 V, 5 V и 8 V; друг изброява 3 V, 6 V и 12 V за същия модел. Драйвер само с 5 V не може да обслужва помпа с 6 V и разликата променя преобразувателя и бюджета на релсата.

Състояние на консуматива.На една страница се посочва, че няма тръбен консуматив за подмяна; продуктовата страница описва пътя на течността като силиконова тръба с посочена дължина. Интервалът за смяна на тръбите е разход за поддръжка, така че това променя разходите за собственост.

налягане.Същата помпа се цитира при повече от 30 kPa и при не по-малко от 6 psi, което е около 41 kPa. Фиксирайте една единица и едно число в спецификацията.

Прочетете следното:Съгласуване на напрежението и тока на дънната платка.

8. Стендов тест, който го решава за десет минути

Повечето несигурности изчезват в една сесия на пейка. Работете при работно налягане, а не при свободен поток, и запишете трите числа, които определят работната точка: поток, налягане и дебит.

Помете митото.Измерете дебита при 40, 60, 80 и 100 процента натоварване при работно налягане и отбележете натоварването, под което помпата вече не стартира надеждно: вашата мъртва зона.

Повторете, когато е горещо.Бягайте 30 минути и повторете. Потокът, който пада при постоянна работа, е тръба, приемаща комплект за компресия или разредена течност.

Измерете шума два пъти.Прочетете на 30 cm и на 1 m върху монтажа, който възнамерявате да изпратите. Ако празнината не съвпада с фигура 2, рамката излъчва шум, а не помпата.

Променете честотата.Пуснете 8 до 30 kHz при фиксиран режим, слушайте и проверете температурата на драйвера при избраната от вас настройка.

Прочетете следното:Спецификация на помпата 24 V.

Ключови изводи

Номиналният цикъл не означава нищо без режима на работа: 300 000 цикъла са 667 часа при 5 s включено / 3 s изключено, но 2500 часа при 10 s включено / 20 s изключено.

Една износваща се част определя живота във всяко семейство - тръбата на перисталтичната помпа, зъбните колела, лагерите и четките на зъбната помпа.

Цифрата в dB изисква разстояние, монтаж, тегло и фоново ниво.

Задължението на PWM задава скорост и поток; Честотата на ШИМ определя какво чувате. Започнете от 20 kHz, използвайте 20-25 kHz за безшумен режим и очаквайте реални загуби при превключване над 30-40 kHz.

Пикове на ефективност под максималната скорост; пълното мито купува поток, който веригата може да не използва и плаща в топлина, шум и износване.

Поддръжката е календар, а не реакция: седмични проверки, месечна проверка, тримесечна смяна на филтъра и смяна на консуматив на около 500 часа.

Прочетете следното:SC2301CPW 24 V помпа.

Често задавани въпроси

Колко дълго издържа водната помпа на 3D принтер?

Зависи от режима на работа и износващата се част, а не от един рейтинг. Перисталтичната помпа при презареждане е ограничена от тръбата си, публикувана на няколко месеца до една година; зъбната помпа е ограничена от зъбни колела, лагери и четки. Преобразувайте всеки номинален цикъл в часове, като използвате собствен модел на работа, преди да сравнявате помпите.

Защо помпата на моя 3D принтер е толкова шумна?

Първо проверете евтините причини: списъкът на производителя поставя работа без течност, котлен камък, ограничен вход и несъответстваща електроника пред механичната повреда и посочва толеранса на ротора като най-големия източник. След това проверете монтажа: публикуваната фигура е направена върху гъба, така че твърдата скоба може да направи звука на тихата помпа силен.

Можете ли да използвате перисталтична помпа на сухо?

По-добре от зъбна помпа, защото няма нищо метално в пътя на течността и тръбата е износващата се част. Зъбните помпи от този клас забраняват работа на сухо над 20 секунди, тъй като зъбните колела се износват постоянно срещу корпуса и отворените хлабини. Така или иначе, грундирайте преди началото.

По-ниският работен цикъл на ШИМ прави ли помпата по-дълготрайна?

Обикновено да, до определен момент. Ефективността достига пикове под максималната скорост, а пълното натоварване добавя топлина, шум и износване без полезен поток, така че по-ниското натоварване при същия доставен поток е по-нежната настройка, освен при много ниско натоварване, където моторът седи в мъртвата си зона и се охлажда лошо.

Трябва ли да сменя тръбата или цялата помпа?

При перисталтична помпа сменете тръбата: тя е износващата се част, смяната отнема минути и подновява пътя на течността. Зъбната помпа няма такъв консуматив, поради което входното филтриране и зареждането имат повече значение за този дизайн.

Коя е най-добрата честота на ШИМ за помпа за 3D принтер?

Започнете от 20 до 25 kHz, малко над звуковия диапазон, което премахва повечето превключващи хленчене. Проверете, вместо да предполагате: размахвайте от 8 до 30 kHz при фиксиран режим, слушайте и наблюдавайте температурата на драйвера при работно налягане