Durata de viață a pompei de apă pentru imprimantă 3D și ghid de reducere a zgomotului

O cifră a duratei de viață a pompei de apă a unei imprimante 3D nu înseamnă nimic fără modelul său de funcționare: 300.000 de cicluri înseamnă aproximativ 667 de ore la modelul de 5 secunde pornit și 3 secunde de oprire utilizat în testul publicat, dar 2.500 de ore la 10 secunde pornit și 20 de secunde oprit. Zgomotul depinde de montaj și de setările de antrenare la fel de mult ca și de pompă.

1. Ce măsoară de fapt durata de viață a pompei

O cifră a duratei de viață publicată este semnificativă doar cu trei lucruri atașate: modelul de funcționare la care a fost testat, fluidul cu care a fost testat și definiția sfârșitului de viață.

Testele publicate în această familie folosesc modele diferite. Cinci secunde pornit și trei secunde oprite reprezintă 62,5 la sută de funcționare și 450 de cicluri pe oră; zece secunde pornit și douăzeci de secunde oprit reprezintă 33,3% de funcționare și 120 de cicluri pe oră. Același rating de 300.000 de cicluri descrie, prin urmare, aproximativ 667 de ore de funcționare sub primul model și aproximativ 2.500 de ore de serviciu calendaristic sub al doilea - aproape un factor de patru, numai din condițiile de testare.

Tabelul 1. Cifrele de viață publicate pentru aceeași familie de pompe și modelul de funcționare din spatele fiecăreia.

Surse: pagina produsului producătorului, articolul aplicației și rezumatul specificațiilor; cifrele publicate.

Figura 1. Anii de serviciu implicați de fiecare evaluare de ciclu publicată, față de evenimentele de reumplere pe zi.

Sursa: aritmetica autorului - evaluarea împărțită la evenimentele zilnice ori 365. Nu se aplică derating: nu este publicat niciuna.

Este realistă o durată de viață de 480.000 de cicluri pentru o pompă peristaltică?

Cifra este publicată, dar nu se împacă cu pagina de produs a producătorului, care precizează mai mult de 300.000 de cicluri la același model de 5 secunde pornit, 3 secunde oprit și raportează un test separat efectuat la 600.000 de cicluri de livrare. Trei numere pentru un model înseamnă că cel puțin două măsoară lucruri diferite sau unul este greșit. Tratați evaluarea ca pe o descriere a testului: întrebați ce s-a încheiat testul și planificați înlocuirea tubului pe ore, nu pe titlul unui ciclu.

Citește în continuare:Pagina produsului SC2201RPW.

2. Piesele care decid cât durează o pompă

Durata de viață este stabilită de o piesă de uzură per familie: tubul de pe o pompă peristaltică și angrenajele, rulmenții și periile de motor ale unei pompe cu angrenaje.

Pe o pompă peristaltică fluidul nu părăsește niciodată tubul, iar tubul eșuează prin luarea unui set de compresie permanent, comportament acoperit de testarea standard cu set de compresie. Debitul scade înainte ca pompa să se oprească și un tub nou reînnoiește calea fluidului. Îndrumările publicate pentru taxa de reumplere a imprimantei este de la câteva luni până la un an de viață a tubului.

Pe o pompă cu angrenaje, fluidul este și lubrifiant. Specificația publicată interzice funcționarea uscată peste 20 de secunde, deoarece angrenajele se uzează pe carcasă fără fluid și libere în permanență, reducând debitul și presiunea pe tot restul vieții pompei. Pompele cu angrenaje de aici nu sunt autoamorsante, iar o ieșire blocată nu oprește pompa: crește scurgerile interne, căldura și uzura.

Tabel 2. Piese de uzură, mecanism de defecțiune și simptomul care apare primul.

Surse: pagina produsului producător, articol de reîncărcare cu rășină și rezumatul specificațiilor; comportare la compresie conform ASTM D395.

Citește în continuare:Pompa peristaltică vs.

3. Zgomot: ce face și ce nu vă spune o cifră dB

O cifră de zgomot este comparabilă numai atunci când sunt însoțite de patru condiții: distanță, montare, ponderare în frecvență și nivel de fundal. Nicio cifră publicată aici nu le afirmă pe toate patru.

Pagina pompei de 3 V este mai transparentă: sub 60 dB la 30 cm, măsurată la 5 V DC cu pompa pe un burete de 5 cm pentru a absorbi zgomotul de vibrație. Aceasta este o măsurare pe banc izolată de vibrații, nu ceea ce obțineți cu pompa fixată pe un cadru rigid. Pompa de 24 V este publicată la 60 dB măsurată la 50 cm distanță, fără nicio condiție de montare menționată.

Pentru o sursă mică în câmp liber, presiunea sonoră scade cu aproximativ 6 dB de fiecare dată când distanța se dublează, astfel încât 60 dB la 30 cm corespunde la aproximativ 54 dB la 60 cm și 48 dB la 120 cm (Figura 2). O cifră citată la 50 cm este, prin urmare, un punct de măsurare mai lager decât unul la 30 cm și nici nu se compară cu o citire terță parte decât dacă ponderarea se potrivește: nivelurile ponderate A sunt convenția, instrumentele care le produc sunt specificate în IEC 61672-1 și o valoare a puterii sonore determinată oficial urmează ISO 3744.

Pentru context, limitele ocupaționale din SUA sunt de 85 dBA ca nivel de acțiune de 8 ore și 90 dBA ca limită de expunere admisibilă, astfel încât o pompă măsurată sub 60 dB este bine în ambele; întrebarea utilă nu este siguranța, ci dacă este suficient de liniștit pentru a sta lângă.

Figura 2. Cele două revendicări publicate sunt reprezentate în funcție de distanță, folosind regula de 6 dB per dublare pentru o sursă mică în câmp liber.

Sursa: calculul autorului din afirmațiile publicate (sub 60 dB la 30 cm; 60 dB la 50 cm). O incintă reală reflectă sunetul, așa că citiți curbele ca o tendință, nu o predicție.

Citește în continuare:Soluție de zgomot pompe micro DC.

4. Acționare pompe peristaltice: setări PWM care schimbă zgomotul și durata de viață

O unitate PWM stabilește viteza prin ciclul său de funcționare și stabilește sunetul unității prin frecvența sa. Îndrumarea producătorului este de a începe de la 20 kHz și de a utiliza 20 până la 25 kHz pentru serviciu silențios; vârful său de eficiență de 60 până la 80 la sută este publicat pentru pompele cu diafragmă, așa că re-măsurați-l pe o pompă peristaltică sau cu roți dintate.

PWM pornește și oprește tensiunea de alimentare la o frecvență fixă ​​și variază timpul de pornire; motorul face o medie a impulsurilor, astfel încât tensiunea și puterea efectivă cresc odată cu sarcina. La o sarcină de 50 la sută, tensiunea efectivă este de aproximativ jumătate din alimentare, sarcina și viteza sunt aproximativ proporționale, iar debitul urmează vitezei, deoarece o pompă peristaltică este cu deplasare pozitivă. Sub un prag de sarcină pompa nu va porni - o zonă moartă ușor confundată cu o defecțiune.

Frecvența decide ce auzi. Prea scăzut, iar sistemul de acţionare zguduie, pulsa şi oferă un cuplu neuniform; prea mare, iar pierderile de comutare încălzesc driverul și miezul motorului peste aproximativ 30 până la 40 kHz. Pierderea de cupru este pătratul curent înmulțit cu rezistența, iar rezistența crește cu aproximativ 0,4% pe grad C, așa că o pompă mai lentă nu este automat una mai rece.

Partea electrică contează la fel de mult ca și partea de control într-o soluție de control al fluidului de imprimare 3D. O imprimantă MCU surse aproximativ 25 până la 40 mA per pin, în timp ce pompele mici absorb 100 până la 500 mA, deci o etapă MOSFET nu este opțională. Deoarece un motor al pompei este un inductor, treapta are nevoie și de o diodă flyback, o siguranță de ramură și un design dimensionat pentru pornire. PWM controlează puterea medie, nu curentul de vârf și nu limitează un motor blocat.

Controlul vitezei PWM funcționează în același mod la pompele peristaltice și cu roți cu viteze?

Principiul este identic: ambele familii sunt cu deplasare pozitivă, deci debitul este proporțional cu viteza arborelui, iar ciclul de lucru vă oferă un punct de referință al debitului. Sarcina diferă. Curentul unei pompe cu angrenaje crește brusc odată cu presiunea și vâscozitatea, iar scurgerea sa internă crește pe măsură ce fluidul se subțiază; sarcina unei pompe peristaltice este stabilită de presiunea împotriva căreia tubul se blochează, care crește pe măsură ce tubul primește o compresie. Niciunul nu ar trebui să funcționeze la funcționare completă în mod implicit: vârful de eficiență se află sub viteza maximă.

Tabelul 3. Simptomele unității PWM, cauzele și setarea care le rezolvă pe fiecare.

Surse: ghidul de aplicare a producătorului PWM și ghidul de potrivire a tensiunii și curentului de pe placa de bază a imprimantei.

Citește în continuare:Cum afectează PWM micropompele.

5. Reducerea zgomotului pompei cu angrenaje

Zgomotul transmisiei este tonal și crește odată cu viteza și presiunea, așa că reducerea zgomotului pompei cu angrenaje începe cu încetinirea pompei și eliminarea condițiilor hidraulice care o amplifica, nu cu spumă. Pompele cu angrenaje deplasează fluidul prin angrenarea angrenajelor într-o cavitate strânsă, iar literatura de specialitate notează că unitățile împinse la presiuni și viteze mai mari tind să fie zgomotoase și necesită precauții speciale.

Montajul este a doua pârghie: cifra de zgomot publicată pentru pompa de 3 V a fost luată cu pompa pe un burete de 5 cm pentru a absorbi zgomotul de vibrație. Dacă un burete schimbă numărul, paranteza decide ce aude operatorul. Montarea rigidă metal pe metal transformă pompa într-un difuzor antrenat de cadru; plăcuțele din elastomer, un suport plutitor și o buclă flexibilă de tuburi rup această cale.

Lista de defecțiuni a producătorului este scurtă și practică, iar Tabelul 4 împerechează fiecare cauză cu contramăsura sa. Trei dintre cele cinci sunt mai degrabă probleme de întreținere decât defecțiuni de proiectare, iar toleranța rotorului și a arborelui este numită cea mai mare sursă unică.

Tabelul 4. Cauzele zgomotului publicate și contramăsura pentru fiecare.

Surse: nota de depanare a zgomotului producătorului și analiza pompei imprimantei; comportamentul pompei cu angrenaje conform referințelor generale ale pompei cu angrenaje.

Citește în continuare:Saboți, bule și scurgeri.

6. Întreținere care prelungește durata de viață a pompei de apă a imprimantei 3D

Un calendar bate un răspuns de eșec. Îndrumările publicate sunt săptămânale, lunare și trimestriale, consumabilele fiind schimbate la aproximativ 500 de ore sau două treimi din durata de viață calculată, oricare dintre acestea survine mai întâi; Tabelul 5 prezintă fiecare interval și eșecul pe care îl înlătură.

Mediul în primul rând: intervalul ambiental publicat este de 5 până la 45 de grade C, iar funcționarea continuă crește temperatura motorului și poate scurta durata de viață a periei, așa că planificați fluxul de aer în jurul motorului. Orientare: capacul motorului ține periile, placa de circuite și conexiunile, așa că direcționați tubulatura cu o buclă de picurare și poziționați pompa astfel încât un fiting de plâns să nu se scurgă în ea.

Apoi instrumentați bucla. Înregistrarea debitului, a presiunii și a ciclului de funcționare per construcție transformă întreținerea într-o tendință: scăderea debitului la serviciu constant este un set de compresie a tubului sau o sită de înfundare, iar creșterea curentului la debit constant este o problemă la rulment sau perie.

Tabelul 5. Un calendar de întreținere pentru pompele imprimantei și defecțiunea înlăturată de fiecare interval.

Sursa: ghidul de întreținere a sistemului de fluide al producătorului, extins cu intervalul ambiental, note pentru capac și recomandare de înregistrare.

Citește în continuare:Gama pompei peristaltice.

7. Ce trebuie verificat înainte de a specifica

Cinci revendicări publicate în această familie nu se împacă. Fiecare ar trebui rezolvată în scris înainte ca o pompă să treacă pe o listă de materiale.

Familia de pompe.Aceleași numere de model sunt descrise ca pompe cu angrenaje pe unele pagini și pompe peristaltice pe altele. O pompă peristaltică nu are angrenaje umede și nicio etanșare a arborelui, așa că ambele nu pot fi corecte. Detaliul tehnic - un corp de 190 mm, angrenaje interne, un capac de capăt periat, scurgeri la oprire și fără autoamorsare - se potrivește cu descrierea angrenajului.

Număr de cicluri.Același model de pornire de 5 secunde și oprire de 3 secunde este citat ca fiind mai mult de 300.000 de cicluri, ca o durată de viață testată de 480.000 de cicluri și ca un test efectuat până la 600.000 de cicluri de livrare. Întrebați care este evaluarea, care este plafonul de testare și ce a încheiat fiecare test.

Setat tensiune.O pagină listează 3 V, 5 V și 8 V; un altul listează 3 V, 6 V și 12 V pentru același model. Un driver de numai 5 V nu poate servi o pompă de 6 V, iar diferența modifică convertorul și bugetul șinei.

Starea consumabilelor.O pagină afirmă că nu există un consumabil de tuburi de înlocuit; pagina produsului descrie calea fluidului ca tuburi de silicon cu o lungime specificată. Intervalul de înlocuire a tubului este un cost de întreținere, astfel încât acesta modifică costul de proprietate.

Presiune.Aceeași pompă este cotată la mai mult de 30 kPa și la nu mai puțin de 6 psi, adică aproximativ 41 kPa. Fixați o unitate și un număr în specificație.

Citește în continuare:Potrivirea tensiunii și curentului de pe placa de bază.

8. Un test pe banc care se stabilește în zece minute

Cea mai mare parte a incertitudinii dispare într-o sesiune de bancă. Rulați la presiunea de lucru, nu la curgere liberă și înregistrați cele trei numere care definesc punctul de funcționare: debit, presiune și sarcină.

Mătura datoria.Măsurați debitul la 40, 60, 80 și 100 procente de funcționare la presiunea de lucru și notați sarcina sub care pompa nu mai pornește fiabil: zona dumneavoastră moartă.

Repetați când este fierbinte.Alergați 30 de minute și repetați. Debitul care scade la serviciu constant este un tub care ia un set de compresie sau un fluid diluat.

Măsurați zgomotul de două ori.Citiți la 30 cm și la 1 m pe suportul pe care intenționați să îl expediați. Dacă decalajul nu se potrivește cu figura 2, cadrul radiază zgomot, nu pompa.

Măturați frecvența.Rulați 8 până la 30 kHz la serviciu fix, ascultați și verificați temperatura driverului la setarea pe care o alegeți.

Citește în continuare:Specificații pompe de 24 V.

Recomandări cheie

Un ciclu de evaluare nu înseamnă nimic fără modelul său de funcționare: 300.000 de cicluri înseamnă 667 de ore la 5 s pornit / 3 s oprit, dar 2.500 de ore la 10 s pornit / 20 s oprit.

O piesă de uzură decide viața în fiecare familie - tubul de pe o pompă peristaltică, roți dințate, rulmenți și perii de pe o pompă cu angrenaje.

O cifră dB necesită distanță, montare, ponderare și nivel de fundal.

Funcția PWM stabilește viteza și debitul; Frecvența PWM decide ceea ce auziți. Începeți de la 20 kHz, utilizați 20-25 kHz pentru funcționare silențioasă și așteptați-vă la pierderi reale de comutare peste 30-40 kHz.

Eficiența atinge vârfuri sub viteza maximă; taxă completă cumpără fluxul de buclă nu poate folosi și plătește în căldură, zgomot și uzură.

Întreținerea este un calendar, nu o reacție: verificări săptămânale, verificări lunare, înlocuire trimestrială a filtrului și schimbarea consumabilelor la aproximativ 500 de ore.

Citește în continuare:Pompa SC2301CPW 24 V.

Întrebări frecvente

Cât durează o pompă de apă pentru imprimantă 3D?

Depinde de modelul de funcționare și de piesa de uzură, nu de o singură evaluare. O pompă peristaltică în regim de reumplere este limitată de tubul său, publicat la câteva luni până la un an; o pompă cu angrenaje este limitată de roți dințate, rulmenți și perii. Convertiți orice evaluare a ciclului în ore folosind propriul model de funcționare înainte de a compara pompele.

De ce pompa imprimantei mele 3D este atât de tare?

Verificați mai întâi cauzele ieftine: lista producătorului pune funcționarea fără lichid, scară, o admisie restricționată și electronice nepotrivite înaintea defecțiunii mecanice și numește toleranța rotorului drept cea mai mare sursă. Apoi verificați montarea: figura publicată a fost luată pe un burete, astfel încât un suport rigid poate face ca o pompă liniștită să sune tare.

Poți folosi o pompă peristaltică uscată?

Mai bine decât o pompă cu angrenaje, pentru că nimic metalic nu se află pe calea fluidului, iar tubul este piesa de uzură. Pompele cu angrenaje din această clasă interzic funcționarea uscată mai mult de 20 de secunde, deoarece angrenajele se uzează pe carcasă și deschid în permanență spațiul liber. Oricum, amorsați înainte de a începe.

Un ciclu de lucru PWM mai mic face ca o pompă să dureze mai mult?

De obicei da, până la un punct. Eficiența atinge vârfuri sub viteza maximă, iar funcționarea completă adaugă căldură, zgomot și uzură fără debit util, astfel încât o sarcină mai mică la același debit livrat este o setare mai blândă, cu excepția unei sarcini foarte scăzute, unde motorul se află în zona moartă și se răcește prost.

Ar trebui să înlocuiesc tubul sau toată pompa?

Pe o pompă peristaltică, înlocuiți tubul: este piesa de uzură, înlocuirea durează câteva minute și reînnoiește calea fluidului. O pompă cu angrenaje nu are un astfel de consumabil, motiv pentru care filtrarea de admisie și amorsarea contează mai mult pe acel design.

Care este cea mai bună frecvență PWM pentru o pompă de imprimantă 3D?

Începeți de la 20 până la 25 kHz, chiar deasupra intervalului audibil, ceea ce elimină cea mai mare parte a scânteierilor de comutare. Verificați în loc să presupuneți: măturați de la 8 la 30 kHz la serviciu fix, ascultați și urmăriți temperatura șoferului la presiunea de lucru