Bài giảng trang bị thủy lực trên ôtô máy kéo chương II đh kỹ thuật công nghiệp thái nguyên

1.1 Nguyên lý làm việc và phân loại máy thủy lực thể tích a Nguyên lý: -Việc trao đổi năng lượng với chất lỏng được thực hiện theo nguyên lý chèn ép chất lỏng trong một thể tích kín d

2 1 Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích 2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

2.3 Các loại động cơ thủy lực thể tích 2.4 Xilanh thủy lực

2.5 Lựa chọn máy thủy lực thể tích cho truyền động thủy lực trên ô tô – xe máy

Chương 2 TRUYỀN ĐỘNG THỦY TĨNH

2 1 Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích

2 1.1 Nguyên lý làm việc và phân loại máy thủy lực thể tích

a) Nguyên lý:

-Việc trao đổi năng lượng với chất lỏng được thực hiện theo

nguyên lý chèn ép chất lỏng trong một thể tích kín dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh

-Năng lượng chủ yếu mà dòng chất lỏng trao đổi với máy là

áp năng, còn thành phần động năng của dòng chất lỏng chuyển động qua máy thì thay đổi không đáng kể, do đó còn gọi là máy thủy tĩnh

2.1 Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích

b) Phân loại máy thủy lực thể tích

MÁY THUỶ LỰC THỂ TÍCH

Loại điều chỉnh được

Loại không điều chỉnh được

Pít tông Bánh răng Cánh gạt

Rô to hướng trục

Rô to hướng kính

Ăn khớp ngoài

Lệch trục

Pít tông Cánh gạt

Rô to hướng trục

Rô to hướng kính

Điều chỉnh trực tiếp

2.1 Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích

2.1.2 Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích

Lưu lượng lý thuyết Ql của máy thủy lực thể tích là lưu lượng chưa tính tới sự rò rỉ được xác định như sau:

q – lưu lượng riêng của máy

n- số chu kz làm việc của máy trong một đơn vị thời gian

Khác với máy thủy lực cánh dẫn, lưu lượng tức thời của máy thủy lực thể tích thay đổi theo thời gian kể cả khi máy làm việc ổn định

a Lưu lượng

Lưu lượng lý thuyết Ql >Qthực tế vì bao giờ cũng xảy

ra rò rỉ Ql là lưu lượng tính trong cả quá trình trong một đơn vị thời gian nên còn gọi là lưu lượng trung bình lý thuyết

2.1 Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích

2.1.2 Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích

b Áp suất

Cột áp của máy thủy lực thể tích được tạo nên chủ yếu bởi

sự thay đổi áp suất tĩnh của chất lỏng khi chuyển động qua máy, do

đó thường dùng áp suất để biểu thị khả năng tải của máy

Quan hệ giữa áp suất và cột áp: H p

2.1 Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích 2.1.2 Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích

2.1 Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích 2.1.2 Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích

c Hiệu suất và công suất

Đối với máy thủy lực thể tích tổn thất thủy lực tương đối nhỏ vì động năng của các phần tử chất lỏng nhỏ nên thường cho

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

2.2.1 Các loại bơm thủy lực thể tích

Các buồng làm việc của bơm

được hình thành bởi thân bơm

và biên dạng của răng Thể tích

của buồng hút và buồng nén

thay đổi nhờ các răng ra khớp và

vào khớp với nhau và do đó thực

hiện chu kz hút và nén chất lỏng

2.2.1 Các loại bơm thủy lực thể tích

a Bơm bánh răng:

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Thân bơm có hai cửa đối diện nhau

A và B Giả sử bánh răng quay theo

chiều mũi tên như hình vẽ thì tại cửa

A diễn ra sự ra khớp của các răng,

thể tích tăng, áp suất giảm dầu từ

thùng chứa tràn vào cửa A choán lấy

các rãnh răng và theo các răng vận

chuyển sang cửa B

Tại cửa B diễn ra sự vào khớp của

bánh răng, thể tích giảm áp suất tăng

lên dầu được đẩy ra ngoài Cửa A –

hút, cửa B- đẩy

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

-Để tránh hiện tượng kẹt dầu sử dụng các rãnh thoát dầu ở chân răng và mặt bên

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Bơm bánh răng ăn khớp trong:

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Bơm bánh răng ăn khớp trong:

Bơm bánh răng ăn

khớp trong

- Bánh răng (1) quay bánh răng ăn khớp trong (2) làm bánh răng ăn khớp trong chuyển động trong thân bơm (3) Buồng vào A ngăn cách với buồng ra B bằng vành chắn (4) hình lưỡi liềm Khi các răng ra khớp, chất lỏng ở buồng A choán chỗ toàn bộ thể tích các rãnh (5) của bánh răng

ăn khớp ngoài và ăn khớp trong

Bánh răng tiếp tục quay, tải dầu ngang qua vành chắn (4) và đưa vào buồng B đẩy ra ngoài

Ưu điểm: kích thước và tổn thất thể tích nhỏ hơn bơm br ăn khớp ngoài khi có cùng lưu lượng và dung sai chế tạo

Hoạt động:

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Bơm trục vít:

-Bơm trục vít là một dạng của bơm

bánh răng

- Cấu tạo: gồm 2 trục vít có ren phải

hoặc trái ăn khớp với nhau

và bề mặt tz sát vào thành bơm

-Các chu kz hút và đẩy giống như bơm bánh răng: khi ren ra

khớp tạo nên một khoảng chân không dầu tràn vào đó và đến chỗ ren vào khớp dầu sẽ bị đẩy ra

- Dầu được chuyển từ buồng hút A sang buồng nén B theo chiều trục và không có hiện tượng chèn dầu ở chân răng

Nhược điểm của bơm trục vít là chế tạo trục vít phức tạp, hiệu suất thể tích thấp Ưu điểm của nó là làm việc êm, độ nhấp nhô lưu lượng bé và có thể thực hiện được áp suất cao

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Lưu lượng của bơm bánh răng

Có thể tính gần đúng Q của bơm bánh răng theo công thức:

Z- số răng

Q bơm trục vít:

3 ( / ) 10

dhbn

Q   l ph d- đường kính trung bình của ren ở trục chủ động *cm+

h – chiều cao của ren *cm+

b – chiều rộng của ren ở đường kính trung bình [cm]

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Ứng dụng của bơm bánh răng:

- Ứng dung rộng rãi nhất trên ôtô vì kết cấu đơn giản dễ chế tạo, kết cấu gọn nhẹ (nhất là loại ăn khớp trong)

-Tuy nhiên hiệu suất thấp 0,8-0,9 và áp suất tạo ra không lớn 100-180kG/cm2

-Chủ yếu sử dụng trong hệ thống truyền lực thể tích có

công suất nhỏ: hệ thống nâng hạ, hệ thống bôi trơn, hệ

thống điều khiển hộp số …

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Bơm bánh răng ăn khớp trong

Bơm trục vít

b Bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt kép Bơm

cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên ngoài

Bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên trong

2.2.2 Bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên ngoài:

1- roto; 2-stato; 3-cánh gạt; 4- rãnh mặt bên; 5-con lăn

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Hoạt động của bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên ngoài:

Rôto (1) được đặt trên Stato (2) với độ lệch tâm e Trên thân rôto có các rãnh để các cánh gạt (3) có thể di chuyển hướng kính Để giảm lực tiếp xúc giữa các đầu cánh gạt (3) và thành stato (2) do tác dụng của lực ly tâm người

ta cho cánh gạt chuyển động cưỡng bức trong rãnh (4) có tâm O và làm trên mặt bên Khi roto quay các con lăn 5 (hoặc con trượt) lắp ở hai bên cánh gạt (3) di động của rôto, của bơm, trong rãnh 4 các thể tích được tạo nên giữa hai cánh gạt và bề mặt stato luôn thay đổi Nếu roto quay theo chiều mũi tên như hình vẽ thì thể tích buồng A sẽ lớn dần thực hiện quá trình hút Trong lúc

đó thể tích buồng B sẽ nhỏ dần thực hiện quá trình nén

Q   en BD  bd l ph

Lưu lượng của bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên ngoài:

D -đường kính của Stato, B-chiều rộng của cánh gạt; d, b – đường

kính và chiều cao con lăn cánh gạt

Nhận xét: Điều chỉnh e sẽ điều chỉnh được Q

Để buồng hút luôn luôn được ngăn cách với buồng nén góc 2

Bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên trong:

1- rãnh dầu; 2 stato; e – độ lệch tâm;

3- chi tiết tăng độ kín khít tiếp xúc của cánh gạt và

thành stato

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Đặc điểm của bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên trong:

- trục rôto là trục rỗng có kết cấu đặc biệt để tạo nên cửa hút A và cửa nén B Các cửa này được nối với những rãnh dầu 1 trên rôto Khi rôtô quay theo chiều mũi tên như trên hình vẽ các buồng dầu giữa các cánh gạt ở phía cửa hút tăng dần, qua trình hút dầu từ cửa A qua rãnh 1 được thưc hiện Trong khi đó, thể tích giữa các cánh gạt ở phía cửa B giảm dần, bơm thực hiện quá trình nén, dầu theo các rãnh hướng kính chảy vào cửa B đi ra ngoài

- Để giảm ma sát giữa các cánh gạt và stato 2, stato được lắp trên hai ổ bi và

nó cùng với hai mặt bên của bơm sẽ quay cùng chiều với roto nên chuyển động tương đối giữa hai chi tiết sẽ nhỏ

- Ở bơm cánh gạt đơn rôto đặt lệch so với stato nên mặt tiếp xúc giữa hai đầu cánh gạt và thành stato không đươc khít Để chắn khít tốt hơn người ta dùng chi tiết 3 lắp trên đầu cánh gạt

.

2 3  S- chiều dày cánh gạt

- Lưu lượng bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên trong

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Bơm cánh gạt kép

1- roto; 2- cánh gạt; 3- rãnh dầu phía dưới cánh gạt; 4- biên dạng của stato;

a,,b,c,d – các buồng làm việc; ε- góc nghiêng của cánh gạt với đường kính roto

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Đặc điểm cấu tạo của bơm cánh gạt kép

-Các cánh gạt 2 chuyển động tự do trong các rãnh hướng kính của roto 1 Khi rôto quay , dưới tác dụng của lực ly tâm và của áp suất buồng nén dẫn vào các rãnh 3 ở phía dưới các cánh gạt làm cho các cánh gạt luôn tz sát vào biên dạng của rôto Biên dạng của rôto có thể là đường elíp, acsimét hoặc tổ hợp các cung tròn Nếu rôto quay theo chiều kim đồng hồ thì buồng a và buồng b

ở đối diện có thể tích tăng và thực hiện hút dầu Trong khi đó buồng c và d có thể tích giảm dần, thực hiện quá trình nén

- Hai buồng hút và hai buồng nén đặt cách nhau 180 0 do đó các lực được cân bằng thực hiện việc giảm tải cho ổ trục

Để ngăn cách buồng hút A và buồng nén B góc α tương ứng với đoạn

ngăn cách giữa hai buồng cũng phải thỏa mãn điều kiện:

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Biện pháp giảm mòn của bơm cánh gạt kép

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Biện pháp giảm mòn của bơm cánh gạt kép

-Để giảm bớt lực ép cánh gạt vào stato và giảm sự chênh lệch tải trọng giữa mặt trước và mặt sau của cánh gạt người ta dùng loại cánh gạt có hai phần trượt lên nhau

- Giữa phần 1 và 2 của cánh gạt có rãnh để dẫn dầu từ buồng 3 đến buồng 4 Vì tiết diện của đầu cánh gạt ở đầu buồng 3 lớn hơn

ở buồng 4 nên vẫn đảm bảo lực đẩy cánh gạt vào thành stato, nhưng nhỏ hơn kiểu cánh gạt thông thường

- Kiểu giảm tải cánh gạt này được dùng ở bơm cao áp có áp suất cao đến 125 bar

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Lưu lượng của bơm cánh gạt kép

R, r – bán kính lớn và bán kính nhỏ của stato S- bề dày cánh gạt

-Sử dụng rất rộng rãi chỉ sau bơm bánh răng

So với bơm bánh răng bơm cánh gạt có hiệu suất cao hơn, có lưu lượng đều hơn,Kích thước tương đối nhỏ và không yêu cầu cao về việc lọc sạch dầu

-Nhược điểm: các chi tiết trượt (cánh gạt, đĩa dẫn dầu) chóng mòn, kết cấu tương đối phức tạp, yêu cầu cao về chế tạo và lắp ráp

-Phạm vi áp suất của bơm cánh gạt:

+ đối với bơm cánh gạt đơn p=20-30kG/cm2

bơm cánh gạt kép

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

điều

chỉnh

được

Lưu lượng không điều chỉnh được

Lưu lượng điều chỉnh được

Lưu lượng không điều chỉnh được

A Bơm pittông hướng kính

Bơm pittông hướng kính đơn lệch tâm

Lưu lượng của bơm pittông hướng kính

Bơm pittông hướng kính nhiều lần tác dụng

a – loại kép; b – loại 4 lần tác dụng

A Bơm pittông hướng kính

Đặc điểm của bơm pittông hướng kính

3 Để điều chỉnh lưu lượng ta điều chỉnh độ lệch tâm e của bơm

4 Kết cấu của bơm pittông đơn và bơm pittông nhiều lần tác

dụng gần giống nhau chỉ khác nhau ở kết cấu vòng trượt và trục dẫn dầu

5 Để nâng cao lưu lượng của bơm người ta lắp nhiều dãy pittông trên toàn bộ chiều rộng của rôto

1 Là loại bơm có nhiều pittông đặt hướng kính của rôto

6 Lực tác dụng lên trục bơm pittông hướng trục không cân bằng

A Bơm pittông hướng kính

2 Có áp suất làm việc cao 200-350kG/cm2; hiệu suất làm việc

cao: ηQ=0,96-0,98; ηC=0,8-0,95

7 Kết cấu phức tạp, cồng kềnh nên ít được sử dụng trên hệ

thống thủy lực của ôtô

Bơm pittông hướng trục loại mặt tựa nghiêng

B Bơm pittông hướng trục

B Bơm pittông hướng trục

Kết cấu thực của bơm pittông hướng trục loại mặt

tựa nghiêng

B Bơm pittông hướng trục

Bơm pittông hướng trục loại block xilanh nghiêng

B Bơm pittông hướng trục

Kết cấu thực của bơm pittông hướng trục loại block xilanh nghiêng

B Bơm pittông hướng trục

Đặc điểm của bơm pittông hướng trục:

1 Là loại bơm có pittông đặt song song với trục của rôto

2 Có kích thước nhỏ gọn hơn so với bơm pittông hướng kính khi có cùng một công suất

3 Do pittông đặt dọc trục nên rôto có kích thước bé, mômen quán tính nhỏ thích hợp khi sử dụng làm động cơ dầu

4 Để điều chỉnh lưu lượng ta thay đổi góc nghiêng của đĩa tựa hoặc của block xilanh

6 Được sử dụng rất phổ biến ở trên các máy xây dựng công trình

5 Có áp suất cao p=240-450kG/cm2; hiệu suất cao ηQ0,98 có khả năng làm việc với số vòng quay cao n=1000-6500v/p

B Bơm pittông hướng trục

Xác định lưu lượng của bơm pittông hướng trục:

c Bơm pittông dãy

c Bơm pittông dãy

2.3 Các loại động cơ thủy lực thể tích

Nguyên l{ làm việc:

Dầu có áp suất p tác dụng vào

dưới pittông cùng với ly tâm của

pittông (hoặc lực nén của lò xo)

tạo nên trên điểm tiếp xúc A của

pittông với stato 1 phản lực P

P  P  P

Px tạo nên mômen xoắn quay

rôto của động cơ

Đặc điểm của động cơ thủy lực pittông hướng kính:

1 Mômen xoắn thay đổi theo chu kz theo sự thay đổi vị trí của

pittông trong buồng nén

2 Đối với động cơ thủy lực pittông hướng kính nhiều lần tác dụng

mômen xoắn tỷ lệ với số lần tác dụng, nếu số lần tác dụng là k thì mômen xoắn tăng lên k lần còn tốc độ giảm đi k lần

3 Để nâng cao mômen xoắn có thể sử dụng nhiều dãy pittông, số

lượng pittông có thể nâng đến 50-60 mômen xoắn có thể đạt

50000Nm và số vòng quay ổn định có thể đạt 1-2v/p

4 Để thay đổi mômen xoắn có thể điều chỉnh độ lệch tâm e

2.3 Các loại động cơ thủy lực thể tích

2.3.1 Động cơ thủy lực pittông hướng kính

Kết cấu động cơ dầu pittông hướng kính

2.3 Các loại động cơ thủy lực thể tích

2.3.1 Động cơ thủy lực pittông hướng kính

1- bánh xe chủ động 2-xilanh; 6- pittông; 5- thanh truyền; 4-bánh cam lệch

tâm; 3- trục ; 7 ống dẫn; 8- bộ phân phối

2.3 Các loại động cơ thủy lực thể tích

2.3.1 Động cơ thủy lực pittông hướng kính

2.3 Các loại động cơ thủy lực thể tích 2.3.2 Động cơ thủy lực pittông hướng trục

2.3 Các loại động cơ thủy lực thể tích

2.3.2 Động cơ thủy lực pittông hướng trục

Từ đĩa dẫn dầu (1), dầu có áp suất p được đưa vào phía dưới của pittông (2) tạo thành lực P trên điểm tiếp xúc với mặt đĩa nghiêng (3) Nếu như ta chỉ tính đến lực

do áp suất dầu tạo nên thì phân bố lực có thể thể hiện như hình vẽ: phân lực Py theo chiều trục của pittông sẽ tác dụng lên các ổ trục của động cơ, phân lực Px sẽ tạo thành mômen xoắn quay rôto (4) lắp trên trục (5)

 

2 sin 1

r- bán kính vòng chia của dãy pittông

2.3 Các loại động cơ thủy lực thể tích

2.3.2 Động cơ thủy lực pittông hướng trục

Đặc điểm của động cơ thủy lực pittông hướng trục :

1 Mômen xoắn thay đổi theo chu kz theo sự thay đổi vị trí của

pittông trong buồng nén

2 Có kích thước nhỏ gọn hơn loại pittông hướng kính cùng một

điều kiện như nhau nó có kích thước khoảng ½ lần, mômen quán tính của các chi tiết quay cũng nhỏ hơn nhiều nên thường dùng ở điều kiện vận tốc lớn mômen xoắn nhỏ

3 Mômen xoắn có thể đạt 5000Nm và số vòng quay ổn định có thể

đạt 5 v/p

4 Để thay đổi mômen xoắn ta điều chỉnh độ góc nghiêng α

2.3 Các loại động cơ thủy lực thể tích

2.3.2 Động cơ thủy lực pittông hướng trục