(TIỂU LUẬN) báo cáo THỰC HÀNH THUỶ lực KHÍ nén PHẦN 1 tìm HIỂU về bơm THUỶ lực và máy nén KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GTVT KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG BÁO CÁO THỰC HÀNH THUỶ LỰC KHÍ NÉN NHĨM GVHD : SINH VIÊN : LỚP : NGUYỄN HỮU HÙNG PHẠM THANH CHƯƠNG LÊ ANH HÀO LÊ ĐỨC NAM AN MẠNH QUÂN 69DCMX21 HÀ NỘI - NĂM 2022 BÁO CÁO THỰC HÀNH THỦY LỰC KHÍ NÉN PHẦN 1: TÌM HIỂU VỀ BƠM THUỶ LỰC VÀ MÁY NÉN KHÍ 1.1.Bơm thuỷ lực : Bơm thuỷ lực (hydraulic pump) phần tử quan trọng, thường ví trái tim hệ thống thuỷ lực, dùng phổ biến loại xe, máy cơng trình nay, nhiều loại máy khác gọi chung “ Máy thuỷ lực” 1.1.1.Nguyên lý hoạt động: Một máy bơm thủy lực thiết bị khí, chuyển lượng học thành lượng thủy lực Từ tạo dịng chảy với sức mạnh đủ để vượt qua áp lực gây tải Trong trình hoạt động, bơm thực hai chức năng: – Thứ nhất: Tác động học tạo chân không đầu vào bơm cho phép áp suất tạo lực đưa chất lỏng từ thùng dần vào để bơm – Thứ hai: Tác động học bơm thủy lực mang chất lỏng vào đường bơm tạo áp lực lên hệ thống thủy lực Bơm thủy lực sử dụng hệ thống truyền động thủy lực chia làm hai loại bơm thủy tĩnh bơm thủy động Bơm thủy lực giúp chuyển đổi lượng học thành lượng thủy lực (tức dịng chảy, áp suất) Nó tạo dòng chảy với áp suất đủ lớn để vượt qua áp lực gây đầu bơm Khi máy bơm thủy lực hoạt động, tạo khoảng trống đầu vào bơm, đẩy chất lỏng từ bể chứa vào đường ống sau vào máy bơm chuyển động học đưa chất lỏng từ đầu vào đến đầu bơm đưa vào hệ thống chấp hành thủy lực Máy bơm hoạt động theo số chế (thường chuyển động tịnh tiến quay) tiêu thụ lượng để thực công việc học di chuyển chất lỏng Máy bơm hoạt động thông qua nhiều nguồn lượng, bao gồm vận hành thủ công, điện, động lượng gió, v.v… Tất loại bơm hoạt động theo nguyên tắc định luật Pascal Bơm học chìm chất lỏng mà chúng bơm đặt bên chất lỏng, thông thường loại bơm mà thường quan sát thấy bơm đặt bên chất lỏng 1.1.2.Phân loại: Dựa vào đặc điểm cấu tạo, nguyên lý bơm thủy lực,… người ta phân chia thành nhiều loại bơm thủy lực khác để thuận tiện cho việc lựa chọn Mỗi loại phù hợp với yêu cầu công việc khác nên cần việc chọn bơm thủy lực cần tính tốn cẩn thận Theo đó, bơm thủy lực phân loại sau : a) Phân loại theo kiểu tác động: Bơm thủy lực tác động đơn (1 chiều), bơm thủy lực tác động kép (2 chiều) b) Phân loại theo động cơ/kiểu tác động: Bơm tay/chân, bơm điện thủy lực (110V, 220V, 380V), bơm thủy lực chạy khí nén, bơm xăng c) Phân loại theo áp suất làm việc: 720bar, 1.000bar, 2.000 bar d) Phân loại theo dung tích dầu: 400cc, 900cc, 1.200cc, 1.500cc, 2.000cc, 3.000cc e) Phân loại theo kết cấu : * Bơm thuỷ lực piston (hướng trục,hướng tâm) : – Đây loại bơm thủy lực áp suất cao, dùng để công việc nặng nhọc, áp suất lớn Giá thành loại bơm cao so với loại bơm lại Bơm piston thủy lực có hai loại, bơm piston hướng tâm, bơm piston hướng trục Bơm hướng kính có kích cỡ lớn, chế tạo phức tạp Bơm hướng trục dùng cho động có momen thay đổi nhỏ, động vận tốc lớn – Ưu điểm : + Với thiết kế cấu tạo đơn giản, đại, bơm thủy lực piston đặc biệt “ghi điểm” vào khả tự hút tốt, tạo áp cao Nhờ mà thúc đẩy cho trình vận chuyển chất lỏng linh hoạt hơn, dễ dàng so với loại máy bơm khác + Không cho hiệu suất làm việc cao, thiết bị cịn thay đổi dung lượng làm có tổn thất lưu lượng chất lỏng nhỏ giúp tiết kiệm khoản chi phí đáng kể + Giảm tối thiểu dao động máy làm việc với áp suất cao – Nhược điểm : + Do có thiết kế, cấu tạo phức tạp, có khối lượng lớn nên cồng kềnh việc di chuyển lắp đặt + Áp suất bên xi lanh không đều, lưu lượng dịch chuyển không đồng Giá thành tương đối cao so với loại máy bơm khác – Bơm piston hướng trục với cấu tạo chung gồm nhiều xy lanh piston piston dẫn động dĩa nghiêng loại tâm trục xy lanh song song với tâm trục dẫn động dĩa nghiêng, loại dĩa tâm trục xy lanh nghiêng so với tâm trục dẫn động dĩa Hình 1.1: Bơm piston hướng trục – Vẫn bơm piston lúc vị trí xy lanh đặt hướng vào tâm xoay trục dẫn động ta có bơm piston hướng tâm, cấu tạo bơm cấu tạo từ nhiều xy lanh piston để tạo áp suất khác với bơm piston hướng trục sử dụng dĩa xoay đồng tâm bơm piston hướng tâm sử dụng dĩa xoay lệch tâm Hình 1.2: Bơm piston hướng tâm – Nguyên lý hoạt động : + Bơm hoạt động hút đẩy chất lỏng dựa nguyên tắc thay đổi thể tích bơm Trong đó, piston đóng vai trị quan trọng chuyển động tịnh tiến qua lại + Trục bơm nối với động cơ/motor, piston bố trí khoang bơm Các đầu piston lắp tì vào đĩa nghiêng (cam lắc), motor quay làm trục bơm piston quay theo Đĩa nghiêng nghiêng góc làm piston chuyển động tịnh tiến khoang bơm + Trong nửa vòng quay đầu tiên, piston biến đổi khoảng cách để tạo khoảng trống bơm, làm giảm áp suất hút dầu/chất lỏng thủy lực Nửa vòng quay lại, piston chuyển động để thể tích bơm giảm, dầu chất lỏng bị ép với áp định + Do kết nối với motor nên motor quay vài nghìn vịng phút lượng dầu hút đẩy liên tục lớn Khi thay đổi góc nghiêng đĩa nghiêng lưu lượng vòng bơm thay đổi làm thay đổi lưu lượng bơm * Bơm thuỷ lực bánh : – Bơm thủy lực bánh (bơm nhông), dùng để bơm hút đẩy dầu, nhớt mà áp suất làm việc lưu lượng khơng lớn Bơm bánh có kết cấu đơn giản, chịu tải thời gian ngắn, điều chỉnh áp suất, lưu lượng Có thể bơm chất lỏng siêu đặc, siêu nhớt nên sử dụng hệ thống làm việc dầu, nhớt.Bơm bánh bao gồm loại : bơm absnh ăn khớp bơm bánh ăn khớp – Ưu điểm: + Kết cấu bơm đơn giản linh hoạt, có khả chống chịu tải thời gian ngắn tự điều chỉnh áp suất lưu lượng bơm Bơm đặc biệt bơm chất lỏng có tính siêu nhớt, siêu đặc keo, mật ong, cao su hay chí thủy tinh nóng chảy + Trọng lượng nhẹ kích thước tương đối nhỏ gọn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển lắp đặt + Cấu tạo chặt chẽ với chất liệu cao cấp, chất lượng giúp tạo độ bền cao, giúp cho hoạt động bơm diễn đặn liên tục + Tuổi thọ trung bình cao hoạt động thời gian dài mà lo lắng nhiều cho việc sửa chữa hay bảo trì, bảo dưỡng + Tốc độ quay chậm, phù hợp nhờ vào bơm bánh ăn khớp – Nhược điểm: + Khó theo dõi tồn q trình hoạt động máy + Khó phát hỏng hóc máy thiết kế kín – Nguyên lý hoạt động : + Bơm bánh hoạt động theo nguyên lý dẫn nén chất lỏng, bao gồm trình đẩy hút chất lỏng Bánh chủ động kết nối với trục quay máy bơm quay, bánh chủ động quay bánh bị động quay theo + Khi hai bánh quay tạo chênh lệch áp suất, chất bơm hút vào khoang hút Men theo rãnh răng, chất bơm vận chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy theo vòng vỏ bơm + Tại khoang đẩy có chênh lệch áp suất, chất bơm đẩy ngồi Kết thúc chu trình hút đẩy chất bơm, chu trình tương tự máy bơm dừng hoạt động Hình 1.3: Bơm bánh ăn khớp ngồi Hình 1.4: Bơm bánh ăn khớp * Bơm cánh gạt: – Bơm thủy lực cánh gạt hay bơm lá, trung bình bơm có khoảng 812 cánh gạt (bàn phẳng) Được dùng phổ biến với hiệu suất làm việc đảm bảo, vận hành êm ái, dễ dàng tháo lắp, lưu lượng bơm Tuy nhiên, cần bơm chất đặc hay nhớt bơm khơng phải lựa chọn thích hợp – Ưu điểm : + Bơm làm việc tạo tiếng ồn, không gây ảnh hưởng đến người xung quanh + Có thể điều chỉnh lưu lượng bơm thông qua việc thay đổi tâm xoay Rotor so với Stator + Không cho suất làm việc cao mà bơm thuỷ lực cánh gạt dễ dàng tháo lắp để bảo dưỡng sửa chữa – Nhược điểm : + Không phù hợp việc bơm loại chất lỏng có độ đặc áp suất cao + Chi tiết cánh gạt dễ bị mài mòn thường xuyên làm việc tốc độ cao + Độ ổn định lưu lượng phụ thuộc lớn vào số lượng cánh gạt – Nguyên lý hoạt động : + Khi truyền lực từ động cơ, trục điều khiển bơm bắt đầu quay kéo theo roto quay Bơm cánh gạt đơn có tâm vỏ tâm rotor lệch khoảng xác định Khi roto quay, bàn phẳng trượt rãnh gạt dịng lưu chất di chuyển + Ở q trình hút: Do cánh gạt chuyển động theo chiều quay rotor chuyển động tịnh tiến qua lại dọc theo rãnh bơm Khi đó, áp suất giảm thể tích bơm tăng + Ở q trình đẩy: Áp suất bơm tăng nhờ vào chuyển động cánh gạt, roto, thể tích lúc giảm Trong vịng quay, bơm thực lần hút – lần đẩy, nên gọi bơm đơn Hình 1.5: Bơm cánh gạt * Bơm thuỷ lực trục vít : Bơm thủy lực trục vít biến thể bơm thủy lực bánh Khi góc nghiêng lớn kèm với số bánh hơn, người ta gọi bơm trục vít Sự biến thể giúp dầu/ chất lỏng thủy lực từ khoang hút sang khoang nén theo chiều trục vít mà khơng bị chèn dầu chân ren Bơm trục vít có nhược điểm chế tạo bơm phức tạp, cấu trúc bơm không đơn giản – Ưu điểm : + Với khả làm việc với số vòng quay lớn, bơm thuỷ lực trục vít cho độ tin cậy cao + Kích cấu nhỏ gọn, đảm bảo chắn với q trình làm việc êm, tốc độ dịng chảy ổn định + Tuổi thọ trung bình bơm cao + Hiệu suất, suất làm việc tốt – Nhược điểm : + Quá trình chế tạo cịn phức tạp địi hỏi u cầu cần có độ xác cao + Khó sửa chữa, phục hồi bị hỏng hóc, bị lỗi cấu trúc bơm không đơn giản – Nguyên lý hoạt động : + Máy bơm trục vít tạo áp suất truyền gia tốc vào chất lỏng bên khe hở Không giống bơm bánh (1 bánh chủ động bánh bị động), trục phải quay thông qua việc sử dụng bánh điều phối + Hai trục vít chuyển động với khe hở nhỏ Đẩy dần khơng khí đến cổng ra, tạo áp suất hút chất lỏng vào bên bơm cổng hút Lúc trục quay đẩy chất lỏng dần đến cơng (chất lỏng có áp suất) Chất lỏng nằm trục nhiều trục tùy vào thiết kế bơm Hình 1.6: Bơm thuỷ lực trục vít 1.1.3.Phạm vi ứng dụng : Phạm vi sử dụng: Bơm thủy lực ứng dụng thiết bị xây dựng xe nâng hàng, máy lu, máy đào, hệ thống xe ô tô, loại máy ép gỗ, ép giấy, ép nhựa, 1.2.Máy nén khí: Máy nén khí thiết bị bao gồm hệ thống học máy móc có chức làm tăng áp suất nhiệt độ dịng khí cách giảm thể tích Dịng khí bị nén loại lượng tạo áp lực sử dụng cho hoạt động người Máy nén khí làm việc theo hoạt động: nén phát Có kiểu nén khơng khí thường gặp sử dụng piston, trục vít quay dùng phương pháp ly tâm, sở để phân loại dịng máy nén khí 10 1.2.1.Nguyên lý hoạt động : Khí Nén tạo từ máy nén khí, lượng học động điện động đốt chuyển đổi thành lượng khí nén nhiệt Máy nén khí hoạt động theo hai nguyên lý : + Nguyên lý thay đổi thể tích : Khơng khí dẫn vào buồng chứa, thể tích buồng chứa nhỏ lại Như theo định luật Boyle-Matiotte Áp suất buồng chứa tăng lên Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý kiểu máy nén khí piston, bánh răng, cánh gạt + Ngun lý động : khơng khí dẫn buồng chứa đượ gia tốc phận quay với tốc độ cao, Áp suất khí nén dược tạo nhờ chênh lệch vận tốc, nguyên tắc tạo lưu lượng công suất lớn Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý máy nén khí ly tâm 1.2.2.Phân loại : a) Dựa theo nguyên lý biến đổi thể tích ta phần thành dịng máy nén khí pittong, cánh gạt, bánh răng… Các loại máy nén khí hoạt động theo chế khơng khí dẫn vơ buồng chứa thể tích buồng chứa thu nhỏ lại, theo định luật Boy-Mariotte, áp suất buồng chứa gia tăng lên * Máy nén khí piston Hình 2.1: Máy nén khí piston 11 – Loại máy nén khí piston hoạt động dựa vào tác động qua lại nhiều piston với mục đích nén khí bên nhiều xi lanh xả phần khí nén qua van nạp vào bình nhận áp suất cao – Ưu điểm : + Giá thành phù hợp với nhu cầu sử dụng rộng rãi + Kết cấu gọn, trọng lượng máy nhỏ, chiếm diện tích lắp đặt khơng lớn + Tiện lợi tháo lắp cụm chi tiết + Có thể tạo áp suất lớn từ 2-1000 kg/cm2 lớn – Nhược điểm : + Do có khối lượng tịnh tiến qua lại nên máy nén khí piston hoạt động khơng cân bằng, làm việc ồn rung động + Khí nén cung cấp khơng liên tục, phải có bình chứa khí nén kèm, độ ổn định độ bền máy khơng cao dịng máy nén khí trục vít * Máy nén khí trục vít : Hình 2.2: Máy nén khí trục vít – Nếu máy nén khí piston có ngun lý vận hành dựa chuyển động tịnh tiến piston làm thay đổi thể tích, máy nén khí trục vít hoạt động theo nguyên lý ăn khớp trục vít với qua một vài cặp bánh ăn khớp 12 – Ưu điểm : + Vì cấu tạo theo nguyên lý ăn khớp trục vít với máy có hiệu suất làm việc cao, số vịng quay lên tới 3000 vịng/phút + Sản phẩm khơng có van hút, khơng có van xả vịng xéc măng đảm bảo cho tuổi thọ máy cao + Các khe hở hai trục vít xi lanh nhỏ không tạo ma sát làm việc, trình ăn mịn chi tiết khơng diễn + Q trình bảo trì đơn giản, chi phí vận hành thấp máy làm việc chế độ hồn tồn tự động + Máy nén khí trục vít thiết kế với cấu tạo nhỏ gọn, thuận tiện trình di chuyển, vận hành êm ái, tiếng ồn nhỏ không bị dao động q trình khí – Nhược điểm : + So với dịng máy nén khí khác máy nén khí trục vít có giá thành tương đối cao, chi phí đầu tư ban đầu lớn + Các trục vít máy cần phải có độ xác cao khó chế tạo sửa chữa Địi hỏi thợ sửa chữa phải có tay nghề cao, giàu kinh nghiệm để xử lý cố kỹ thuật xảy * Máy nén khí ly tâm : Hình 2.3: Máy nén khí ly tâm 13 – Được biết đến loại máy nén khí hoạt động dựa vào hoạt động cánh quạt với mục đích truyền vận tốc cho khí nhằm tạo gia tăng áp suất – Cách làm tăng vận tốc máy nén khí ly tâm gần giống máy bơm Đó ném bên ngồi nhờ tác động bánh công tắc quay – Lúc chất khí nở thể tích vỏ, vận tốc chậm lại áp suất tăng lên – Máy nén khí ly tâm với ưu xử lý lượng khí lớn nên thường sử dụng nhiều đơn vị làm lạnh thương mại nhà máy chế biến lớn – Ưu điểm : + Hiệu suất lớn : với cấu tạo nguyên lý hoạt động riêng biệt nên hiệu suất đạt máy lớn, lên tới 100% hiệu suất Bởi mà máy đáp ứng nhu cầu cung cấp khí nén lớn, cho hiệu cơng việc cao + Cơng suất cao : Đây dịng máy nén khí có cơng suất lưu lượng cực lớn, hãng sản xuất.Nếu máy nén khí trục vít thường có cơng suất từ 15kW đến 220 kW lưu lượng tối đa đạt 42m3/phút máy nén khí ly tâm lại cơng suất lưu lượng khí nén lớn nhiều lần, thơng thường từ 50m3/phút trở lên Thậm chí số thương hiệu máy nén khí tiếng máy nén khí Fusheng, Puma lưu lượng đạt tới 350m3/phút cơng suất lên tới hàng nghìn Kw + Tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, thay linh kiện: Các linh kiện máy nén khí ly tâm cấu thành từ chất liệu cực bền, lắp ráp chắn xảy cố hay hỏng hóc.Bởi người dùng khơng tốn nhiều chi phí thay linh kiện máy nén trục vít hay piston Trung bình khoảng – năm phải thay linh kiện lần chi phí thay linh kiện không nhiều – Nhược điểm : 14 + So với máy bơm khí nén piston hay trục vít kích thước máy bơm khí nén ly tâm lớn nên cần vị trí lắp đặt lớn + Máy nén khí ly tâm lắp đặt cố định, đó, với nhu cầu di chuyển làm việc lưu động chưa phải lựa chọn phù hợp + Chi phí đầu tư cao so với máy nén khí trục vít hay piston + Việc chế tạo máy sửa chữa xảy phức tạp cấu tạo máy phức tạp, nhiều chi tiết b) Theo ngun lý động ta có máy nén khí đối lưu, ly tâm, dịng hỗn hợp… vận động theo chế khơng khí dẫn vơ buồng chứa, áp suất khí nén tạo thành động bánh dẫn, quy tắc vận động tạo công suất lưu lượng lớn c) Máy nén khí phân chia dựa vào cơng suất hoạt động : – Máy nén khí áp suất thấp: p≤15bar – Máy nén khí áp suất cao: ≥ 15bar – Máy nén khí áp suất lớn : p ≥300 bar 1.2.3.Phạm vi ứng dụng : – Dùng nhóm ngành chế tạo: Thiết bị nâng khí nén dùng để cầu hàng, áp lực tác động lên súng phun sơn, điều khiển thiết bị tự động hóa, sản xuất bao bì chân khơng để kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm, để vệ sinh làm bụi.Máy nén khí cịn dùng vào cơng việc cắt hàn, khí nén dùng thao tác bơm thiết bị in, khí nén dùng để nấu chảy kim loại, cán nóng, cán nguội, dùng khí nén để đóng gói dây – Dùng ngành xây dụng trang trí: Vận chuyển phun bê tơng, dùng cho việc thơng gió, máy nén khí dùng kết hợp với công cụ máy khoan để khoan lỗ, khoan tường – Bảo vệ môi trường lượng: Khí nén dùng để kiểm sốt dịng chảy nước thải, q trình oxy hóa bể nước thải, làm tăng hàm lượng oxy tuần hoàn nước, làm thay đổi chất lượng nước, tạo nguồn 15 lượng, ứng dụng trình chế tạo máy phát điện, nhà máy điện lượng gió, thúc đẩy q trình đốt cháy lò đốt – Dùng ngành y tế: Ít ngờ máy nén khí vơ quan trọng nghề y khí nén dùng để khử trùng, nhiều thiết bị y tế cần đến máy nén khí để hoạt động – Dùng ngành cơng nghiệp khai khống: Có thể thấy thơng gió, khí nén có động lực mạnh làm hoạt động thiết bị dùng khí, dùng để thăm dò độ sâu PHẦN 2: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ BIỂU THỊ VÀ MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM AUTOMATION STUDIO MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ DẪN ĐỘNG XYLANH,MOTOR THUỶ LỰC CÓ KHẢ NĂNG ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC CƠ CẤU CHẤP HÀNH Phương án : Sử dụng van phân phối đảo chiều điều khiển điện thủy lực 4/3 Xy lanh trước hết hành trình motor quay 16 * Kí hiệu : Bơm thuỷ lưc Thùng dầu Đồng hồ đo áp 17 Van phân phối 4/3 Motor thuỷ lực Xylanh Van chiều có định áp Van chiều * Nguyên lý hoạt động : Khi bơm hoạt động hút dầu từ thùng chứa tạo dầu có áp suất cao tới cửa hút van phân phối 4/3 chờ Khi có tín hiệu cho van 4/3 hoạt động,dầu điều khiển đẩy khoang bên trái qua,dầu theo chiều mũi tên lên chia hai đường,đường thứ vào khoang bên trái xy lanh,làm piston dịch chuyển sang bên phải,sau xy lanh hết hành trình,dầu áp cao theo đường thứ hai qua van chiều có định áp làm cho motor quay,dầu áp thấp thùng 18 19 ...BÁO CÁO THỰC HÀNH THỦY LỰC KHÍ NÉN PHẦN 1: TÌM HIỂU VỀ BƠM THUỶ LỰC VÀ MÁY NÉN KHÍ 1. 1 .Bơm thuỷ lực : Bơm thuỷ lực (hydraulic pump) phần tử quan trọng, thường ví trái tim hệ thống thuỷ lực, ... + Khí nén cung cấp khơng liên tục, phải có bình chứa khí nén kèm, độ ổn định độ bền máy khơng cao dịng máy nén khí trục vít * Máy nén khí trục vít : Hình 2.2: Máy nén khí trục vít – Nếu máy nén. .. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý máy nén khí ly tâm 1. 2.2.Phân loại : a) Dựa theo ngun lý biến đổi thể tích ta phần thành dịng máy nén khí pittong, cánh gạt, bánh răng… Các loại máy nén khí