Chương 3 máy thủy lực thể tích

Bơm piston là loại bơm thực hiện quá trình hút đẩy chất lỏng do sựthay đổi thể tích công tác trong bơm, được thực hiện nhờ piston chuyểnđộng tịnh tiến qua lại trong xi lanh.. Giả sử pist

Chương 3 MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH

Máy thủy lực thể tích là danh từ chung chỉ các thiết bị máy móc traođổi năng lượng với chất lỏng theo nguyên lý nén chất lỏng trong các thể tíchkín Máy thuỷ lực thể tích bao gồm các loại bơm và động cơ thuỷ lực thểtích

 Bơm thuỷ lực thể tích hút và đẩy chất lỏng qua bơm là do sựthay đổi thể tích trong quá trình công tác của bơm

 Động cơ thuỷ lực thể tích là máy thuỷ lực biến áp năng của dòngchất lỏng thành cơ năng

 Về nguyên tắc, bất kỳ máy thuỷ lực nào cũng có thể làm đượchai chức năng là bơm và động cơ

3.1 BƠM PISTON 3.1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Bơm piston ra đời trước bơm ly tâm rất lâu Năm 1640 nhà vật lýhọc người Đức Ôttô Henrich đã chế tạo thành công bơm piston đầu tiên đểbơm nước và nén khí trong công nghiệp

Bơm piston là loại bơm thực hiện quá trình hút đẩy chất lỏng do sựthay đổi thể tích công tác trong bơm, được thực hiện nhờ piston chuyểnđộng tịnh tiến qua lại trong xi lanh

Loại bơm piston chuyển động tịnh tiến trong xi lanh để hút và đẩychất lỏng qua hai van là loại máy thuỷ lực thể tích đơn giản nhất và ra đờiđầu tiên

3.1.2 CẤU TẠO BƠM PISTON

Cấu tạo của bơm piston được thể hiện trên (Hình 3.1) Piston (9)chuyển động tịnh tiến trong xy lanh (11) nhờ tay biên (2) nối liền với trụckhuỷu (10) Trục khuỷu nối với trục động cơ lai bơm Giả sử piston đi sangtrái thì thể tích làm việc bên phải tăng lên, áp suất trong xi lanh khoang bênphải giảm xuống đến giá trị nhỏ hơn áp suất cửa hút của bơm làm cho vanhút (7) bên phải nâng lên, van đẩy 6 phải đóng lại Chất lỏng được điền vàotrong xy lanh khoang bên phải Khoang bên trái của xy lanh do piston đisang trái lên thể tích khoang này nhỏ lại, áp suất tăng lên, van hút (7) bêntrái đóng lại và van đẩy (6) bên trái được nâng lên Chất lỏng trong khoang

xy lanh bên trái được đẩy ra ngoài qua van đẩy (6) bên trái Khi pistonchuyển động sang phải thì thể tích công tác của khoang bên trái tăng lên và

70

thể tích công tác của xy lanh khoang bên phải nhỏ lại Khoang bên trái chấtlỏng được điền vào qua van hút (7) trái còn chất lỏng trong khoang công táccủa xy lanh phía bên phải thì được đẩy qua van đẩy (6) bên phải vào đườngống đẩy Quá trình hoạt động đó cứ tiếp diễn tạo nên các hành trình hút đẩyliên tục của bơm, bơm luôn hút và đẩy chất lỏng qua bơm.

Hình 3.1 Cấu tạo bơm piston

1 Vỏ bơm, 2 Tay biên, 3 Bàn trượt, 4 Cán piston,

5 Cửa xả, 6 Van đẩy, 7 Van hút, 8 Cửa hút, 9 Piston, 10 trục

khuỷu, 11 Xy lanh

3.1.3 PHÂN LOẠI BƠM PISTON

Bơm piston có nhiều loại khác nhau, thường phân loại theo các cáchnhư sau:

Theo số lần làm việc trong một chu kỳ của bơm

Bơm tác dụng đơn

Bơm tác dụng kép

Theo áp suất mà bơm piston tạo ra

Bơm áp suất thấp P < 5 bar.

Bơm áp suất trung bình P = 5 - 50 bar.

 Bơm áp suất cao P > 50 bar.

Theo lưu lượng bơm piston được chia thành

Bơm có lưu lượng nhỏ Q < 20 m3/h

Bơm có lưu lượng trung bình Q = 20  60 m3/h

Bơm có lưu lượng lớn Q > 60 m3/h

11 10

Theo số vòng quay của động cơ điện lai

Bơm thấp tốc n <80 v/ph.

Bơm trung tốc n = 80 150 v/ph.

Bơm cao tốc n = 150  350 v/ph.

Bơm đặc biệt cao tốc n = 350  750 v/ph.

Theo loại chất lỏng được bơm

Bơm nước

Bơm dầu nhờn

Bơm sản phẩm dầu hoả

Bơm không khí

Theo đặc điểm kết cấu của bơm được chia ra

Bơm piston dạng đĩa: piston có dạng hình đĩa

Bơm piston hình trụ: piston có dạng hình trụ

Theo phương thức lai truyền từ động cơ lai

Các bơm truyền động gián tiếp là các bơm piston mà sự dẫn động

từ động cơ lai tới piston bơm thông qua cơ cấu biên khuỷu

Các bơm truyền động trực tiếp là những bơm piston mà sự dẫnđộng tới piston bơm được trực tiếp truyền từ piston của máy hơi nước quacán piston

Theo loại năng lượng dùng cho các động cơ lai bơm

Bơm lai bởi động cơ điện

Bơm lai bởi động cơ hơi nước

Bơm lai bởi động cơ đốt trong

Bơm truyền động bằng tua bin thuỷ lực

3.1.4 LƯU LƯỢNG TỨC THỜI VÀ LƯU LƯỢNG TRUNG BÌNH.

a Lưu lượng trung bình Q trung bình

Lưu lượng trung bình lý thuyết của bơm bằng tổng thể tích làm việccủa bơm trong một đơn vị thơì gian

Lưu lượng trung bình của bơm được tính theo công thức sau:

n S D n

S F

4

.

D- Đường kính của xy lanh (m)

S - Hành trình của piston (m).

n- Vòng quay của trục khuỷu (vòng/phút)

Vậy lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm piston tác dụng đơn là:

60

60

.n F S n q

Q tungbình 

Với i là số hiệu lực của bơm (số xy lanh của bơm)

z Số lần làm việc trong một chu kỳ của piston Bơm piston tác dụng đơn (z=1), bơm piston tác dụng kép (z=2).

Do có sự rò lọt chất lỏng trong quá trình làm việc nên có tổn thất lưulượng, vì vậy lưu lượng thực tế của bơm piston là:

Q =  Q Q lt

Q- là hiệu suất của bơm

b Lưu lượng tức thời

Lưu lượng tức thời phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của piston,

mà vận tốc này thay đổi theo thời gian nên lưu lượng tức thời của bơm cũngthay đổi theo thời gian, ngay cả khi chế độ làm việc của bơm ổn định Đây

là điểm khác nhau cơ bản giữa bơm piston và bơm ly tâm

Chúng ta hãy tìm qui luật biến đổi lưu lượng và trị số của nó:

Xét một bơm piston tác dụng đơn, lưu lượng Q của bơm được tính theo công thức Q = F.c.

F- diện tích mặt cắt ngang của piston và được tính theo công thức

c- Vận tốc chuyển động của piston trong xy lanh (m/giây).

Vận tốc tức thời (c) của piston được tính theo công thức sau

S = r - r.cos = r(1-cos)= r(1-cost)

Hình 3.2.Sơ đồ làm việc của bơm pistonVận tốc chuyển động tức thời của piston khi trục khuỷu quay được

một góc () là:

1 cos r.1 cost  r. sint rsin

dt

d r

dt

d dt

dS

 - Tốc độ góc quay của trục khuỷu và =t.

Lưu lượng tức thời của bơm được xác định theo công thức sau:

Q=F.c= D r  D r. sint

4

sin 4

2 2



Q=k.sint

Vận tốc chuyển động của piston thay đổi theo dạng hình sin và phụthuộc vào góc quay của trục khuỷu, lấy điểm chết dưới của piston (điểm màtại đó piston bắt đầu thay đổi chiều chuyển động đi lên) là điểm xuất phát đểtính toán

Trên đồ thị (Hình 3.3) ta thấy vận tốc cực đại của piston đạt được tại

t=/2 và 3/2, c=r., cho nên Q cũng đạt giá trị cực đại tại t=/2 và 3/

2 Ngược lại Q đạt giá trị bằng không tại t= và 2 Thực tế nếu tính lưu

lượng qua cửa đẩy của bơm thì bơm chỉ có một nửa chu kỳ đẩy là có sảnlượng, nửa chu kỳ còn lại là bơm hút chất lỏng (nửa dưới của đồ thị) Chính

vì vậy mà tại ống hút hoặc ống đẩy của bơm sản lượng không đồng đều Từ

đó ta rút ra kết luận là bơm piston có sản lượng không đều

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn qui luật biến đổi lưu lượng

của bơm piston theo thời gian

d Hệ số không đồng đều của bơm piston tác dụng đơn

Sự không đồng đều về sản lượng của bơm piston được đánh giá

thông qua hệ số không đồng đều () là tỷ số giữa lưu lượng tức thời cực đại (q max ) và lưu lượng trung bình q trung bình cho cả chu kỳ của bơm, hoặc tỷ số

giữa vận tốc tức thời cực đại của piston c max và vận tốc trung bình của piston

c trung bình

trungbình

c q

qmax max







Ta đi tính hệ số không đồng đều của một số loại bơm piston

a Bơm piston một hiệu lực tác dụng đơn

Hình 3.4 thể hiện đồ thị biến thiên sản lượng tức thời của bơm pistontác dụng đơn một hiệu lực

Vận tốc tức thời cực đại của piston c max

Hình 3.4 Đồ thị biến thiên sản lượng tức thời của bơm piston tác dụng đơn một hiệu lực

Hệ số không đồng đều của bơm một hiệu lực tác dụng đơn là:

14.3

v q

q

trungbình trungbình

b Bơm piston một hiệu lực tác dụng kép

Hình 3.5 thể hiện đồ thị biến thiên sản lượng tức thời của bơm pistontác dụng kép một hiệu lực

Hình 3.5 Đồ thị biến thiên sản lượng tức thời của bơm piston tác dụng kép một hiệu lựcLưu lượng tức thời cực đại của bơm được xác định như sau:

2 4 2 4



Hệ số không đồng đều của bơm piston một hiệu lực tác dụng kép là:

57,12

14,322 4

.42

r D q

q

trungbình

c Bơm piston hai hiệu lực tác dụng kép

(Hình 3.6, 3.7) thể hiện đồ thị biến thiên sản lượng tức thời của bơmpiston tác dụng kép hai hiệu lực

q max

* Hai má khuỷu đặt lệch nhau một góc 180 0.

Hình 3.6 Đồ thị biến thiên sản lượng tức thời của bơm piston tác dụng kép hai hiệu lực khi hai má khuỷu đặt lệch

nhau một góc 1800.Lưu lượng tức thời cực đại của bơm được xác định như sau:

D n

S D

4 2

2 4 2 2 4 2 2

2 2

14,324 4

.4

2

2

2 max

r D q

q

trungbình

*Hai má khuỷu đặt lệch nhau một góc là 90 0

Hình 3.7 Đồ thị biến thiên sản lượng tức thời của bơm piston tác dụng kép hai hiệu lực khi hai má khuỷu đặt lệch

nhau một góc 900.Lưu lượng tức thời cực đại của bơm được xác định như sau:





r D

D n

S D

4 2

2 4 2 2 4 2



Hệ số không đồng đều của bơm piston là:

785.04

14,344 4

.42

r D q

3.1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐỀU SẢN LƯỢNG CỦA BƠM

PISTON

Do có sự không đồng đều về sản lượng (lưu lượng) đối với bơmpiston dẫn tới dao động về áp suất, làm tăng tốn thất thuỷ lực, gây chấnđộng cho bơm và nếu bơm làm việc trong hệ thống ống dài có thể xuất hiện

va đập thuỷ lực, làm hỏng các bộ phận của bơm và hệ thống

Trong trường hợp nhiều bơm cùng làm việc trong một hệ thống thìbiên độ dao động áp suất trong hệ thống có thể lớn vì cộng hưởng

Ngoài ra sự dao động áp suất và lưu lượng của bơm còn ảnh hưởngxấu đến chất lượng làm việc của hệ thống thuỷ lực

Vì nhược điểm cơ bản này mà bơm piston có hệ số không đều về lưulượng lớn sẽ không được sử dụng trong các hệ thống thuỷ lực, hoặc các hệthống đòi hỏi độ chính xác cao Do đó phải có biện pháp hạn chế sự khôngđều sản lượng đối với bơm piston Các biện pháp làm đếu sản lượng chobơm piston như sau:

a. Dùng bơm vi sai

Bơm vi sai đường ống đẩy

Hình 3.8 Bơm vi sai đường ống đẩyKhi piston (6) chuyển động qua lại, từ ống hút (1), chất lỏng qua vanhút (2), vào khoang công tác (3) của xi lanh Khi piston đi qua trái, chấtlỏng qua van (4), một phần theo đường ống (5) vào khoang bên phải (7) của

xi lanh, phần chất lỏng còn lại đúng bằng thể tích chiếm chỗ của cán pistontrong khoang (7) được đẩy vào đường ống đẩy Khi piston chuyển động

78

6

8

54

sang phải thì phần chất lỏng ở khoang (7) của xi lanh sẽ bị đẩy vào đườngống đẩy, còn thể tích công tác ở khoang (3) sẽ được nạp chất lỏng vào (Hình3.8) Như vậy loại bơm này cung cấp chất lỏng vào đường ống đẩy trong cảhai quá trình của piston.

Bơm vi sai đường ống hút

Hình 3.9 Bơm vi sai đường ống hút

Về nguyên lý làm đều sản lượng trên đường ống hút tương tự nhưnguyên lý làm đều sản lượng trên đường ống đẩy

b Bơm piston tác dụng kép

Hình 3.10 Bơm piston tác dụng képPiston (9) chuyển động tịnh tiến trong xy lanh nhờ tay biên (2) nốivới trục khuỷu Trục khuỷu nối với trục động cơ lai bơm (Hình 3.10) Giả

sử piston chuyển động sang trái làm cho thể tích công tác khoang bên phảităng lên, áp suất trong khoang bên phải giảm xuống, van hút (7) bên phảinâng lên, van đẩy (6) bên phải đóng lại Chất lỏng được điền vào trongkhoang bên phải Thể tích khoang bên trái của xy lanh giảm xuống dopiston chuyển động sang trái, áp suất tăng lên, van hút (7) bên trái đóng lại

và van đẩy (6) bên trái được nâng lên Chất lỏng trong khoang xy lanh bêntrái được đẩy ra ngoài qua van đẩy bên trái Khi piston chuyển động sang

567

phải thì thể tích công tác của xy lanh khoang bên trái tăng lên và thể tíchcông tác của xy lanh khoang bên phải giảm xuống Khoang bên trái chấtlỏng được điền vào qua van hút (7) trái còn chất lỏng trong khoang công táccủa xy lanh phía bên phải thì được đẩy qua van đẩy (6) bên phải vào đườngống đẩy Do cả hai phía của xy lanh đều có tác dụng hút đẩy nên cả một chu

kỳ công tác của bơm đều có sản lượng (Hình 3.9), sản lượng của bơm sẽđều hơn

b. Dùng bơm nhiều hiệu lực

Trên (Hình 3.11) thể hiện một bơm piston tác dụng đơn ba hiệu lực

Do bơm có ba xy lanh và các cổ biên bố trí lệch nhau 1200 nên nếu xi lanhthứ nhất cấp chất lỏng vào đường ống đẩy thì sau 1200 lại đến xi lanh thứ haicấp chất lỏng vào đường ống đẩy, sau 1200 tiếp theo lại xi lanh thứ ba cấpchất lỏng vào đường ống đẩy nên sản lượng sẽ đều và áp suất của bơm ítdao động

Hình 3.11 Bơm piston ba hiệu lực

Hình 3.12 Dùng bình điều hòa trên đường ống hútCách làm việc của bình điều hoà lắp trên đường ống hút gọi tắt làbình điều hoà hút của bơm (Hình 3.12).Trên đường ống hút của bơm đặtbình điều hoà hút, nó chia đường ống hút ra làm hai phần:

Phần thứ nhất là đoạn ống từ mặt thoáng của chất lỏng trong bểhút đến bình điều hoà

Phần thứ hai là đoạn ống ngắn từ bình điều hoà hút đến xilanh củabơm

Vì bình điều hoà có kích thước lớn hơn nhiều so với thể tích công táccủa xilanh bơm, nên sự dao động của mức chất lỏng trong bình nhỏ và ápsuất trong đoạn ống hút ít dao động Trong thực tế nếu đoạn ống hút dài thìmới làm bình điều hòa trên đường ống hút, còn nếu ống ngắn thì không cầnthiết

Bình điều hoà bằng không khí trên đường ống đẩy:

Cách làm việc của bình điều hoà lắp trên đường ống đẩy gọi tắt làbình điều hoà đẩy của bơm (Hình 3.13).Trên đường ống đẩy của bơm đặtbình điều hoà

Bình điều hoà đẩy lắp trên đường ống đẩy để:

 Làm đều lưu lượng trên đường ống đẩy

 Làm giảm sự dao động cột áp trên đỉnh pitton trong quá trình đẩy

Hình 3.13 Dùng bình điều hòa trên đường ống đẩyNhờ có bình điều hoà trên đường ống đẩy mà khắc phục được sựkhông đồng đều về sản lượng đối với bơm piston Khi piston (4) chuyểnđộng sang trái, thể tích công tác (3) nhỏ lại làm cho áp suất trong khoangcông tác tăng lên, van hút (8) đóng lại, van đẩy (9) mở ra, chất lỏng đượcđẩy vào khoang đẩy Do tại cửa đẩy có lắp bình điều hòa không khí nên khi

áp suất tại cửa đẩy tăng sẽ nén không khí trong bình lại và điền chất lỏngvào trong bình Do chất khí có độ đàn hồi tốt nên khi chất lỏng vào chiếmchỗ trong bình thì áp suất trong bình cũng tăng không đáng kể Khi pistoncủa bơm chuyển động sang phải thì thể tích công tác (3) sẽ tăng lên, áp suấttrong khoang giảm, van hút (7) mở ra còn van đẩy (9) đóng lại, chất lỏngđiền vào khoang công tác Mặt khác khi van đẩy đóng lại, chất lỏng khôngđược điền vào đường ống đẩy nên áp suất trên đường ống đẩy giảm xuống,không khí trong bình dãn nở và đẩy chất lỏng từ trong bình điều hòa vàođường ống đẩy, tuy nhiên áp suất trong bình giảm không đàng kể do khôngkhí có hệ số dãn nở lớn Như vậy cả hai hành trình hút đẩy của bơm thì trênđường ống đẩy đều có sản lượng và dao động áp suất nhỏ

3.1.6 XÁC ĐỊNH CỘT ÁP CỦA BƠM

a Xác định cột áp đẩy của bơm

Khi bơm làm việc trong hệ thống đường ống để đẩy chất lỏng tới bểđẩy, đỉnh piston chịu một áp lực do áp suất của chất lỏng ở cửa đẩy pđ tácdụng lên Để piston chuyển động và đẩy chất lỏng ra thì nó phải được tácđộng một lực ngược với lực do áp suất của chất lỏng tác động lên Đó chính

là cột áp đẩy của bơm Để tính cột áp đẩy của bơm ta xét sơ đồ (Hình 3.14)

Viết phương trình Berllouli cho dòng chảy từ mặt cắt đỉnh pistonđến mặt thoáng bể đẩy là

tt đ o o đ

g

v p x g

v p

2 2

v đ là vận tốc dòng chảy tại đỉnh piston và chính bằng vận tốc chuyểnđộng tức thời của piston tại điểm x.

x là quãng đường mà piston dịch chuyển trong xy lanh từ điểm chết

dưới

P a là áp suất tại mặt thoáng của bể đẩy

v đ là vận tốc dòng chảy tại mặt thoáng của bể đẩy

h đ là chiều cao hình học từ mặt chuẩn đến mặt thoáng bể đẩy

h tt là tổng tổn thất thủy lực trên đường ống đẩy

Hình 3.14 Sơ đồ tính cột áp đẩy của bơm

Trong phương trình trên h đ = const, p o = const và nếu két đủ lớn thì

v o =const Các thông số v đ , h tt phụ thuộc vào quãng đường (x) tại thời điểm

tức thời Ta có thể viết sang dạng tổng quát:

 x f

p đ





Trong đó (x) phụ thuộc vào vòng quay của động cơ

Cột áp đẩy của bơm là:

Khi bơm trong hành trình hút sẽ tồn tại một đường dòng chất lỏng từmặt cắt bể hút tới đỉnh piston (Hình 3.15) Viết phương trình Berllouli chođoạn ống hút của bơm, tính từ mặt thoáng bể hút tới đỉnh piston ta có:

 h  tt h

h o

g

v p g

v p

2 2





P h Áp suất tại đỉnh piston trong hành trình hút

v h Vận tốc dòng chảy tại đỉnh piston

h h Chiều cao hình học từ mặt chuẩn đến DCT của piston.

h tt Tổn thấtthủy lực trên đường ống hút.

o

g

v v x h p p

Hình 3.15 Sơ đồ tính cột áp hút của bơm

Giá trị cột áp hút biến thiên theo thời gian (t), tốc độ quay của động

cơ (n) và phụ thuộc vào quãng đường (x) mà piston đã dịch chuyển.

3.1.7 TÍNH CÔNG TIÊU THỤ CỦA BƠM

Để tính công tiêu thụ của bơm ta có thể dùng công thức sau:





x

Fdx L

x là quãng đường dịch chuyển của piston

F là lực tác dụng lên piston để piston dịch chuyển được quãng đường (x).

F=F đ +F h

4

2

D p

F đ  đ 

4 D2

p

F h  h 

4 D2

p p

F  đ  h 

dx D p

p dx F L

h đ

4

r

h đ

 2

0

k là hệ số tính toán

Như vậy công tiêu thụ trong quá trình công tác của bơm biến thiêntheo áp suất hút, áp suất đẩy và theo thời gian tại quãng đường tức thờipiston chuyển động trong xy lanh

3.1.8 CHỌN VÒNG QUAY CHO BƠM

Trong quá trình chế tạo và khai thác bơm piston, người ta phải hạnchế tốc độ quay của bơm vì:

Tốc độ quay của bơm quá cao thì trong bơm sẽ xảy ra hiện tượngxâm thực vì tốc độ quay của bơm liên quan đến áp suất công tác của nó Khibơm quay tới một tốc độ mà áp suất hút của nó nhỏ hơn áp suất hơi bão hòaứng với nhiệt độ công tác của chất lỏng gây ra hiện tượng xâm thực chobơm Để tránh hiện tượng xâm thực trong bơm thì tốc độ quay của nó phảinhỏ hơn số vòng quay mà tại đó áp suất hút của bơm đạt tới áp suất hơi bãohòa ở nhiệt độ công tác của chất lỏng, tức là

n B n bh.

Trong đó (P h ) là áp suất hút của bơm, (P bh ) là áp suất hơi bão hòa của

chất lỏng ứng với nhiệt độ công tác của nó

Do chất lỏng có độ nhớt và không chịu nén nên khi vòng quay quálớn thì chất lỏng sẽ không điền đầy xi lanh trong hành trình hút, còn hànhtrình đẩy thì chất lỏng không thoát kịp ra khỏi xi lanh dẫn đến hiện tượng vađập thủy lực và gây nên hiện tượng thủy kích làm phá hủy các chi tiết củabơm piston Điều này cực kỳ nguy hiểm cho bơm piston nên ta phải hạn chếvòng quay cho bơm Theo các tài liệu hướng dẫn sử dụng bơm thì vòngquay của bơm không vượt quá 450 vòng/phút (tương đương với tốc độchuyển động tức thời của piston không vượt quá 16m/giây)

3.1.9 ĐẶC TÍNH CỦA BƠM PISTON

Đặc tính của bơm piston là đường đặc tính biểu thị mối quan hệ giữa

các thông số của bơm như: H=f(Q), N=f(Q), =f(Q).

Hình 3.16 Đặc tính cột áp của bơm piston

a Lý tưởng, b Thực tế

Trong trường hợp lý tưởng, không có rò lọt chất lỏng trong bơm nên

đường đặc H=f(Q) của bơm piston là các đường (a) song song với trục tung Trong thực tế do có sự rò lọt chất lỏng trong bơm (Q) nên đường đặc tính H=f(Q) là các đường (b) có dạng cong về phía trục tung Nếu áp suất công tác của bơm càng lớn thì lượng rò lọt (Q) càng nhiều, tổn thất do rò lọt

càng lớn, hiệu suất của bơm càng nhỏ (Hình 3.16) Nếu tình trạng kỹ thuậtcủa bơm càng kém thì độ cong càng lớn

Khi áp suất làn việc của bơm không đổi H=const nếu số vòng quay (n) tăng lên thì lưu lượng (Q), công suất (N) và hiệu suất lưu lưọng ( Q )

cũng sẽ tăng theo

86

n 3 n 2 n 1 H

Q

Q

ab

n=const n

1 n

2 n

3

Hình 3.17 Các đặc tính cơ bản của bơm piston

Hình 3.17 biểu diễn các đường cong đặc tính = f(H); Q=f(H); N=f(H) khi n=const.

Cột áp và lưu lượng càng lớn thì công suất càng lớn Hiệu suất đạtgiá trị cực đại trong phạm vi cột áp nhất định Khi cột áp cao quá thì hiệusuất giảm do tổn thất lưu lượng lớn Nếu áp suất hút thấp quá thì khả năngđiền công chất vào bơm kém dẫn đến hiệu suất thấp

3.1.10 ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA BƠM PISTON VÀ CÁC THÔNG SỐ

CÔNG TÁC CỦA BƠM.

Hình 3.18 Điểm làm việc của bơm piston với hệ thống

Từ đồ thị (Hình 3.18) có thể xác định được điểm làm việc của bơm với hệ

thống là điểm (A) với sản lượng (Q A ) và cột áp (H A ), công suất (N A’) và hiệusuất (A” ) là các thông số công tác của bơm.

3.13.11 ĐIỀU CHỈNH SẢN LƯỢNG CỦA BƠM PISTON.

Trong thực tế khai thác thì sản lượng (lưu lượng) của bơm luôn thayđổi cho phù hợp với nhu cầu sử dụng lưu lượng trong hệ thống, cho nên cầnphải thường xuyên điều chỉnh sản lượng của bơm piston cho phù hợp Lưulượng của bơm piston được điều chỉnh bằng các cách sau:

fH

H

N Q

H A

Q A N

A’



”

a Thay đổi số vòng quay của động cơ lai Phương pháp này thườngdùng cho động cơ hơi nước, bằng cách đóng mở van hơi cấp vào động cơ.Đối với động cơ lai là động cơ điện mà dùng phương pháp điều chỉnh nàythì rất khó thực hiện được vì điều chỉnh rất phức tạp, khó chế tạo, giá thànhcao.

b Điều chỉnh bằng van tắt để tháo bớt chất lỏng từ đường ống đẩy

về đường ống hút của bơm Phương pháp này không kinh tế nhưng dễ điềuchỉnh và có thể điều chỉnh đa cấp Có thể duy trì áp suất đẩy bằng cách dùngvan điều chỉnh áp lực đặt trên đường ống nối tắt Phương pháp này hayđược ứng dụng để điều chỉnh sản lượng cho bơm piston

c Thay đổi chiều dài hành trình của piston bằng cách thay đổi vị tríđiểm tựa của thanh truyền (đối với loại bơm có thanh truyền chuyển độngkiểu đòn bẩy) trong quá trình làm việc bằng cơ cấu đặc biệt

d Điều chỉnh sản lượng bằng van đường ống nhánh (đường trích).Phương pháp này là xả bớt một phần chất lỏng trong đường ống đẩy rangoài để giảm lưu lượng trong đường ống đẩy Phương pháp này ít sử dụng

vì không kinh tế

3.1.12 CẤU TẠO BƠM PISTON

Hình 3.19 Mặt cắt dọc bơm piston tác dụng kép

1 Vỏ bơm, 2 Tay biên, 3 Bàn trượt, 4 Cán piston, 5 Cửa xả, 6 Van đẩy,

7 Van hút, 8 Cửa hút, 9 Piston, 10 trục khuỷu, 11 Xi lanh

Cấu tạo bơm piston về cơ bản cũng giống như máy nén khí, máy nénlạnh Chúng đều có piston, xi lanh, trục khuỷu, tay biên, các van hút, vanđẩy Tuy nhiên do đặc điểm công tác của bơm piston là bơm chất lỏng có độnhớt và không chịu nén nên kết cấu của bơm piston có khác đôi chút so vớikết cấu máy nén Về cơ bản bơm piston được cấu tạo bởi các chi tiết bao

88

gồm piston, xi lanh, các cụm van, bộ làm kín đầu trục (Hình 3.19) Bây giờ

ta lần lượt đi nghiên cứu đặc điểm kết cấu của các chi tiết cơ bản trên

a Piston

Piston là chi tiết kết hợp với xy lanh và các hộp van tạo thanhkhoang công tác của bơm piston Do piston chuyển động trong xy lanh tạonên quá trình hút đẩy của bơm nên giữa piston và xy lanh cần có độ kín khít

mà không ảnh hưởng đến sự chuyển động của piston, nên trên piston cóphay các rãnh để đặt các xéc măng làm kín Tùy vào loại chất lỏng công tác,điều kiện công tác, áp suất chất lỏng công tác mà piston chế tạo với vật liệu

và kiểu cách cho phù hợp (Hình 3.20)

Hình 3.20 Kết cấu các loại piston

a Piston dạng đĩa với xéc măng bằng da, b piston dạng đĩa

với xéc măng bằng gỗ phíp, c Piston dạng đĩa với xéc măng

bằng cao su d Piston hình trụ với xéc măng bằng thép

1 Piston, 2 Đĩa piston, 3 Xéc măng làm kín, 4 Cán piston,

5 Ê cu hãm piston vào cán piston

Về cơ bản piston có hai loại cơ bản là piston hình trụ và piston hìnhđĩa Piston hình trụ làm việc ở áp suất trung bình và cao còn piston dạng đĩalàm việc ở áp suất thấp Thông thường piston được chế tạo liền hoặc đúc rờisau đó ghép lại với nhau và chúng được nối với cán piston để truyền động

54

33

dc

Về vật liệu chế tạo piston thường bằng thép, gang, đồng hoặc bằngthép không rỉ Tùy theo loại công chất công tác mà người ta sử dụng cácdạng xéc măng cho phù hợp Về cơ bản xéc măng có 4 loại là xéc măngbằng da, xéc măng băng cao su, xéc măng bằng gỗ phíp và xéc măng bằngkim loại Xéc măng bằng kim loại thường dùng cho loại chất lỏng không ănmòn như dầu, dầu nhờn v.v, ba loại còn lại thường dung để bơm chất lỏng

có khả năng ăn mòn kim loại như nước biển

b Xi lanh

Có dạng hình trụ được làm bóng bề mặt công tác Kích thước xi lanhphụ thuộc vào áp suất công tác và tốc độ làm việc của bơm Xi lanh có thểchế tạo rời và lắp ghép vào vỏ bơm, hoặc có thể được đúc liền và làm nhẵnbóng bề mặt công tác Vật liệu chế tạo xi lanh là từ gang, thép, hợp kimhoặc bằng đồng (Hình 3.21) thể hiện kết cấu của một xi lanh chế tạo rời

Hình 3.21 Kết cấu xi lanh rời

c Hộp van

Hộp van và van là một tổ hợp các chi tiết được lắp ghép lại với nhau

và ghép nối với xi lanh tạo thành khoang công tác của bơm Hộp van chophép chất lỏng chuyển động theo một chiều nhất định (Hình 3.22)

90

Gờ lắp ghépMặt làm việc

1 1

Hình 3.22 Kết cấu một số loại van

a Loại van lá, b Loại van tấm, c loại van nấm,

d Loại van bi cầu

1 Tấm đỡ lò xo, 2 Lò xo, 3 Van, 4 Đế van

Để bơm hoạt động có độ tin cậy cao thì hộp van đỏi hỏi phải có cácyêu cầu sau:

Chắc chắn và tin cậy

Có kích thước nhỏ gọn

Có quán tính nâng hạ van nhỏ

Tổn thất thủy lực qua van là nhỏ nhất

Tiện lợi cho việc tháo lắp

Chịu mài mòn và không bị phá hủy trong môi trường của chất lỏng.Tuổi thọ cao

Chính vì các yêu cầu trên mà cấu tạo của van thường là các dạnghình nấm, bi cầu, cánh cửa Chúng được chế tạo bằng các loại vật liệu khácnhau như kim loại, bọc da, cao su, vải và chất dẻo Dưới đây là một số loạivan cụ thể (Hình 3.20)

e Bộ làm kín cán piston

Để ngăn ngừa rò lọt công chất từ khoang công tác của bơm ra ngoàiqua cán piston hoặc không khí xâm nhập vào trong khoang công tác củabơm thì tại vị trí giữa cán piston với vỏ người ta bố trí thiết bị làm kín Cácthiết bị làm kín thông dụng được chế tạo từ vải, sợi bông, sợi amiăng ở dạngdây hoặc dạng vòng, được tẩm mỡ graphít Có một số trường hợp chế tạo từ

da, cao su Để tăng độ kín khít thì các bộ làm kín có thể lắp thêm lò xo(Hình 3.23).

Nhiệt độ công tác của chất lỏng

Áp suất công tác của chất lỏng

Loại chất lỏng được bơm

Tốc độ chuyển động tịnh tiến của piston

Điều kiện bôi trơn

Đối với chất lỏng công tác ở nhiệt độ và áp suất cao thì thông thường

bộ làm kín kiểu trết Đối với loại bơm các te kín bôi trơn băng dầu thì bộlàm kín thường là bằng cao su, vì bộ làm kín kiểu này có khả năng làm kíntuyệt đối Tuy nhiên làm kín kiểu này không làm việc được với chất lỏng cónhiệt độ cao và áp suất lớn

3.1.13 BƠM PISTON TRUYỀN ĐỘNG TRỰC TIẾP

92

42

41

2

3

13

ba

c

Hình 3.24 Bơm piston truyền động trực tiếp loại Simplex.1.Xi lanh động cơ hơi, 2 Cán piston của động cơ hơi nước , 3 Xi lanh bơmchất lỏng, 4 Sơ mi xi lanh của bơm, 5 Cán piston bơm, 6 Piston bơm, 7.Thiết bị làm kín cán piston bơm, 8 a.Van hút, b Van đẩy, 9 Bình điều hoàkhông khí, 10 Cán van phân phối hơi, 11 Ốc điều chỉnh hành trình, 12 Vanhơi, 13 b Lỗ vào xi lanh hơi, b Lỗ xả của xi lanh hơi, 14 Lỗ xả của hộp

hơi, 15 Piston của động cơ hơi nước, 16 Cần điều khiển

Bơm piston truyền động trực tiếp là loại bơm lai trực tiếp từ động cơhơi nước kiểu piston hơi Loại bơm này thường được lắp đặt trên các tàudầu, tàu hóa chấtv.v (Hình 3.24) thể hiện kết cấu một bơm piston truyềnđộng trực tiếp loại simplex Bơm do động cơ hơi nước lai và dùng tín hiệucủa cần đẩy piston để điều khiển cơ cấu phân phối hơi

16

Khi van hơi (12) đang ở vị trí cấp hơi vào xi lanh (1) phía trên củapiston (15), còn khoang xi lanh phía dưới của piston được thông với phầnthấp áp Do chênh áp làm piston chuyển động xuống dưới, cán piston (2)cũng chuyển động xuống dưới Do nguyên lý đòn bẩy nên khi cán piston (2)chuyển động xuống dưới thì cần điều khiển (16) xoay ngược chiều kimđồng hồ cho đến khi tỳ vào ốc điều chỉnh (11) của cán van phân phối hơi(10) thì sẽ đẩy van (12) đi lên Van (12) đi lên sẽ đổi chiều cấp hơi vào xilanh (1) làm piston chuyển hướng chuyển động Khi piston (15) chuyểnđộng, thông qua cán piston (2) làm piston bơm (6) cũng chuyển động trong

xi lanh (4) tạo nên quá trình hút đẩy của bơm

Loại bơm này hoạt động độc lập trong thực tế người ta chế tạo loạibơm hoạt động theo cặp lắp trên cùng một giá đỡ, trong đó tín hiệu dịchchuyển của bơm này sẽ điều khiển cơ cấu phân phối của bơm kia và ngượclại Loại bơm này gọi là bơm Dublex

3.1.14 NHỮNG ĐIỀU CHÚ Ý KHI KHAI THÁC BƠM PISTON

Khai thác bơm pitton cần thực hiên theo các yêu cầu và hướng dẫn

sử dụng của nhà chế tạo Để khai thác bơm có hiệu quả nhất ta cần phải cónhững lưu ý sau:

a. Trước khi khởi động bơm

Xem xét bên ngoài bơm có vật gì cản trở hay không

Quay bơm một đến hai vòng xem bơm có bị kẹt hay không

Bôi trơn các bề mặt làm việc

Định kỳ kiểm tra van an toàn, tránh kẹt van

Sau khi tiến hành các công việc trên, cho bơm hoạt động Khi khởiđộng tuyệt đối không được đóng van xả của bơm Để giảm tải cho bơm khikhởi động ta có thể nới hết van an toàn để bơm khởi động nhỏ tải nhất

b Trong thời gian bơm làm việc cần theo dõi

Các dụng cụ đo và kiểm tra áp suất, dòng tải v.v

Sự cấp dầu đến các bề mặt làm việc

Sự làm việc của các bình điều hoà

Kiểm tra sự rò rỉ từ bộ phận làm kín của bơm

Khi xuất hiện những dấu hiệu làm việc bất thường của bơm thì phảitìm nguyên nhân và khắc phục ngay

3.1.15 MỘT SỐ TRỤC TRẶC KHI KHAI THÁC BƠM PISTON

a Bơm không hút được chất lỏng hoặc sản lượng bơm bị giảm

94

Các van hút chưa mở.

Có vật cản trong phần nối ghép của ống dẫn

Lưới lọc hút và phin lọc quá bẩn

Rò lọt không khí qua các bộ phận nối ghép của đường ống hút

Rò van an toàn

Rò chất lỏng qua bộ làm kín

Do xéc măng của bơm bị mòn

Hỏng van hút hoặc van đẩy, do kênh van hút hoặc van đẩy

b Bơm có tiếng gõ

Vận tốc của piston quá lớn làm chất lỏng va đập với đỉnh piston.Thừa không khí trong bình điều hoà hút và thiếu không khí trongbình điều hoà đẩy, do đó xảy ra va đập thuỷ lực

Có khe hở ở các ê cu lắp ghép và các ốc lắp ghép các van của bơm

c Nóng gối đỡ và đầu thanh truyền:

Không có dầu bôi trơn, hoặc bôi trơn không đúng

Vặn quá căng các bu lông ở ổ trục

3.2 BƠM VÀ ĐỘNG CƠ PISTON ROTOR HƯỚNG KÍNH

Nguyên lý làm việc của loại bơm này cũng giống nguyên lý làm việccủa bơm piston nhiều hiệu lực Bộ phận công tác chủ yếu của bơm gồmnhiều piston hình trụ đặt trong các xi lanh Các xi lanh này được bố trí trongrotor theo chiều hướng kính Khi rotor quay làm cho piston đặt trong xi lanhvừa tham gia chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, vừa tham gia chuyểnđộng quay cùng rotor nên gọi là bơm piston rotor hướng kính

Bơm và động cơ piston rotor hướng kính đều có kết cấu giống nhau(trừ những trường hợp đặc biệt) Trong thực tế bơm piston rotor hướng kínhnào cũng có thể làm việc như một động cơ nếu dẫn vào nó một dòng chấtlỏng có áp suất đủ lớn

3.2.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM PISTON ROTOR HƯỚNG KÍNH

Nguyên lý hoạt động của bơm piston rotor hướng kính như sau: Giả

sử bơm quay theo chiều kim đồng hồ, do sự bố trí lệch tâm giữa rotor (1) và

vành nổi (4) một khoảng là (e) (hay còn gọi là độ lệch tâm e) như trên (Hình

3.23) nên khi rotor (1) quay, các piston (3) cũng quay theo rotor và đồngthời chuyển động tịnh tiến trong các xi lanh Quá trình hút được thực hiệnkhi các piston chuyển động hướng ra khỏi tâm rotor tại cung phía trên, làmthể tích công tác của xi lanh tăng, áp suất trong xi lanh giảm Chất lỏngđược hút qua trục phân phối (15) đặt trong tâm của rotor, vào trong các xi

lanh nhờ có lỗ dẫn dầu (a) Khi piston bắt đầu chuyển động đến cung phía

dưới thì piston bị thành vành nổi ép chuyển động hướng về tâm, do đó chất

lỏng được đẩy vào khoang đẩy theo đường đướiâù (b) trên thân trục phân

phối (15) và được dẫn ra ngoài qua ống phân phối dầu (15) thực hiện quátrình đẩy của bơm

Nếu chiều quay vẫn không đổi, ta đẩy cần điều khiển (16) cho vànhtrượt (6) trượt trên bệ trượt (5) về giữa làm tâm vành trượt (6) trùng với tâmrotor (1), mặt khác vành nổi (4) được cố định với vành trượt (6) bởi ổ bi (7)nên vành nổi (4) cũng chuyển động về tâm Khi này tâm vành nổi (4) trùng

với tâm rotor (1) nên độ lệch tâm (e) bằng không và piston (3) chỉ tham gia

chuyển động quay, nên sản lượng của bơm bằng không

Nếu chiều quay vẫn không đổi nhưng ta đẩy cần điều khiển (16)sang phải thì vành nổi (4) cũng chuyển động sang phải, khi này độ lệch tâm

(e) của bơm khác không nên bơm lại có sản lượng nhưng khoang hút và

khoang đẩy đổi cho nhau

96

C C

78910

1214

ba

Hình 3.25 Sơ đồ cấu tạo bơm piston rotor hướng kính

1 Rotor, 2 Stator, 3 Piston, 4 Vành nổi, 5 Bệ trượt,

6 Vành trượt điều khiển vành nổi, 7 Vòng bi vành nổi, 8 Vòng bi đỡ trục,

9 Bu li khớp nối, 10 Trục bơm, 11 Phanh hãm phớt làm kín, 12 Phớt làmkín cổ trục bơm, 13 Vỏ bơm, 14 Nắp bơm, 15 Trục phân phối dầu,

16 Cần điều khiển độ lẹch tâm e, a,b Hai đường dẫn công chất.

Vành nổi (4) được cố định với vành trượt điều khiển (6) bởi vòng bivành nổi (7), khi piston quay theo rotor và tỳ lên vành nổi làm vành nổicũng quay theo nên đuôi piston không bị mòn

Nếu dẫn vào khoang phía trên hoặc khoang phía dưới một dòng chấtlỏng có áp suất đủ lớn, dưới tác dụng của áp suất tạo ra lực đẩy các pistonchuyển động và một đầu tỳ vào thành stator, đẩy rotor quay Sau khi truyền

áp năng cho piston chất lỏng sẽ bị đẩy ra ở khoang kia và khi này bơm trởthành một động cơ thủy lực

3.2.2 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA PISTON

Nguyên lý chuyển động của bơm piston rotor hướng kính cũnggiống nguyên lý chuyển động của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền trong bơmpiston, trong đó tay quay (l) cố định, còn xilanh thì quay tròn quanh tâm

(O 2 ) với vận tốc góc không đổi, điểm (A) của piston thì quay quanh tâm (O 1)

với bán kính r Trong bơm piston rotor hướng kính thì thanh truyền (r) được thay bằng một vành startor có tâm trùng với (O 1) Như vậy khi rotor quay

quanh tâm (O 2) thì đồng thời piston cũng thực hiện được chuyển động tịnh

tiến trong các xilanh Đoạn (O 1 O 2 ) gọi là độ lệch tâm (e) có ảnh hưởng trực

tiếp tới các thông số làm việc của bơm, vì thế người ta thay đổi giá trị độ

lệch tâm (e) để thực hiện sự điều chỉnh trong quá trình bơm làm việc (Hình

3.26)

Hình 3.26 Sơ đồ xác định phương trình chuyển động của piston

Thời điểm ban đầu piston ở vị trí (A) Khi rotor quay theo chiều kim đồng hồ thì piston chuyển động hướng vào tâm, sau thời gian (t), piston quay theo rotor được một góc đến vị trí (C) và khi đó piston đã chuyển động tịnh tiến tương đối với xilanh một đoạn (x).

2

sin 1

Khai triển cos theo nhị thức Niu-tơn và bỏ qua các số hạng bậc 3

1 1

r

e e r

r

e e

r e

Phương trình chuyển động của piston trong bơm piston hướng kính:

r e

* Vận tốc chuyển động tương đối của piston trong xilanh

r

e e

dt

dx v

rất nhỏ so với sin nên có thể bỏ qua.

Rút gọn ta được vận tốc chuyển động tương đối của piston trong xi lanh là:



 sin

e

v 

Vận tốc đạt giá trị lớn nhất khi  =90 0 , ta có v max =e.

* Vận tốc trung bình của piston chuyển động vào tâm là

.

sin

.

r

e e

r e

3.2.3 LƯU LƯỢNG CỦA BƠM PISTON ROTOR HƯỚNG KÍNH

Lưu lượng tức thời:

Lưu lượng tức thời do mỗi piston tạo nên thay đổi theo thời gian và

tỷ lệ thuận với vận tốc tương đối của piston trong xi lanh

e D v

D

Với số piston là Z

Số piston ở khoang đẩy là m

Góc giữa 2 piston liền nhau

Q  . sin sin   sin

4 2

a i e

D Q

0

2

.sin 4

Lưu lượng trung bình

Trong một vòng quay của rotor: q D e D .e

2

2 4



Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi số piston (z) lớn thì hệ số dao động

lưu lượng nhỏ

Hệ số dao động lưu lượng của bơm có số piston (z) lẻ bao giờ cũng

nhỏ hơn so với bơm có số piston chẵn

100

3.2.4 MÔ MEN QUAY

Áp suất công tác của chất lỏng sinh ra các lực tác dụng lên các bộphận của bơm Ta cần nghiên cứu các lực tác dụng để tính công suất yêu cầucủa bơm hoặc mô men tác dụng của động cơ, đồng thời thấy rõ nguyên nhângây ra hư hỏng các bộ phận làm việc chính để có biện pháp phòng ngừa và

sử dụng máy được tốt

Trên (Hình 3.27) khi rotor quay, vành stator tác dụng lên đầu piston

một lực (N) hướng tâm (O 1 ) nén chất lỏng trong xi lanh.

Hình 3.27 Sơ đồ xác định mô men quay

Nếu áp suất trong xi lanh là (p) thì áp lực tác dụng lên piston là (P)

(theo phương của đường trục piston)

Trong đó (D) là đường kính của piston.

Lực (P) như nhau đối với mọi piston trong buồng đẩy.

-(T) có phương thẳng góc với trục piston gọi là lực vòng, tạo nên mô men cản trên trục rotor của bơm Đối với động cơ thì (T) sẽ tạo nên mô men

2

2 2

sin 1

sin sin

1

sin 1

1 cos

sin

r e r

e P

tg P

T

Nếu ta bỏ qua số hạng bé trong căn 2

2

sin

Ta có sin

r

e P

r

e P

r

e e

r e

2

1 cos

e P

Hình 3.28 Biến đổi mô men theo góc quay φ Nếu e =0 thì M=0, do đó có thể điều chỉnh được (M) trên trục rotor bằng cánh thay đổi trị số của độ lệch tâm (e) mà không cần phải thay đổi áp

suất làm việc trong bơm Đây cũng là phương pháp điều chỉnh chủ yếu củacác động cơ thuỷ lực kiểu piston rotor hướng kính

3.2.5 PHƯƠNG PHÁP GIẢM TẢI TRONG BƠM

Khi bơm làm việc bao giờ cũng tạo nên trênh lêch áp suất trên haiphía của rotor, áp suất chất lỏng trong các xi lanh về phía buồng đẩy củabơm (hoặc lối vào của động cơ) luôn lớn hơn nhiều so với áp suất ở phíabuồng hút, do đó gây ra tải trọng động không cần thiết, lệch về một phía củarotor

Trong các bơm làm việc với áp suất lớn thì tải trọng này khá lớn gây

ra hư hỏng các ổ trục của rotor và làm mòn các bộ phận làm kín của trụcphân phối

Để làm giảm bớt tải trọng tác động trên các bề mặt làm việc, nângcao tuổi thọ của bơm người ta có các phương pháp sau:

Làm thêm các rãnh hẹp trên trục phân phối thông từ phía có áp suấtcao (buồng đẩy) sang phía có áp suất thấp (buồng hút) Nhờ có các rãnh này

mà một phần đáng kể tải trọng hướng kính tác dụng từ một phía trong khe

hở giữa rotor và stator được cân bằng

Làm các rãnh giảm tải hình xuyến (vòng quanh trục phân phối)

3.2.6 ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA BƠM PISTON ROTOR

HƯỚNG KÍNH

Bơm thủy lực này vừa có thể là bơm, vừa có thể là động cơ

Do kết cấu đặc biệt chính xác nên bơm này chỉ thích hợp với bơmdầu nhớt sạch

Sản lượng của bơm đều, ít dao động

M



Có thể lai với động cơ có vận tốc lớn từ 2000-3000 vòng/phút.Tạo ra áp suất rất cao.

Bơm có thể điều chỉnh sản lượng bằng phương pháp thay đổi độ lệch

tâm (e), do đó mà có thể thay đổi được sản lượng từ bằng không đến sản

lượng cực đại và có thể thay đổi chiều cấp chất lỏng mà không cần thay đổichiều quay của động cơ Bơm này có thể sử dụng trong truyền động thủylực thể tích như máy lái, tời cẩu v.v

3.2.7 ĐỘNG CƠ PISTON ROTOR HƯỚNG KÍNH

Về nguyên lý thì động cơ piston rotor hướng kính cũng giống bơmpiston rotor hướng kính (Hình 3.29) thể hiện kết cấu của một động cơpiston rotor hướng kính Nguyên lý hoạt động của động cơ như sau: Khi cấpdầu có áp lực cao vào một cửa của van phân phối (8) (cửa trên), cửa còn lạicủa van nối với phần thấp áp (cửa dưới) Dầu được van phân phối đưa tới xilanh phía trên, còn xi lanh phía dưới thì dầu được dẫn ra và đưa về phầnthấp áp Piston (1) của xi lanh phía trên chịu áp lực cao nên chuyển động ra

xa tâm Đuôi của piston này tỳ vào đĩa cam và đẩy đĩa cam (4) quay, làmcho thân rotor (5) cũng quay theo (Thân rotor (5) được cố định với vànhcam 4) Piston của các xi lanh phía dưới bị vành cam (4) đẩy nên chuyểnđộng vào tâm và đẩy dầu ra khỏi xi lanh về phần thấp áp Để chốt (3) chỉchuyển động tịnh tiến thì trên tấm dẫn hướng (tấm này cố định cùng vớikhối xi lanh) có xẻ các rãnh theo hướng kính Khi thân động cơ quay thì nhờ

có khớp nối chữ thập (2) mà van phân phối (8) cũng quay theo để phân phốidầu vào các xi lanh tiếp theo Do vậy mà động cơ quay liên tục cho đến khingừng cấp dầu vào động cơ

104

Hình 3.29 Động cơ piston rotor hướng kính

1 Piston, 2 Khớp nối, 3 Chốt, 4 Vành cam, 5 Thân rotor, 6 Khối xy lanh,

7 Nắp, 8 Van phân phối, 9 Tấm dẫn hướng, 10 Bệ đỡ vòng bi, 11 Vòng

bi, 12 Bu lông cố định nắp bộ làm kín

3.2.8 ĐỘNG CƠ THUỶ LỰC HÌNH SAO

Hình 3.30 Động cơ thuỷ lực hình saoĐộng cơ thuỷ lực hình sao có kết cấu như (Hình 3.30) Đặc điểm kếtcấu của động cơ hình sao là các xi lanh được đúc liền với thân của động cơ.Piston chỉ tham gia chuyển động tịnh tiến trong xi lanh Piston được nối vớitrục thông qua tay biên Đầu to biên là một cung bán nguyệt trượt trên cổbiên và được cố định với trục bằng hai vành thép đặt ở hai bên mép của đầu

to biên Đầu nhỏ biên có dạng hình cầu và được cố định vào piston bằngmột phanh giữ Trong tâm tay biên có khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn từ trên đỉnhpiston xuống cổ biên Cổ biên có dạng hình trụ tròn nhưng đặt lệch tâm sovới tâm trục động cơ và có đường kính to hơn cổ trục động cơ Van phânphối được lai với trục động cơ qua khớp nối chữ thập Khi trục quay thì vanphân phối cũng quay theo Trong thân van phân phối có hai khoang chứadầu, một khoang nối với đường dầu cao áp, một khoang được nối với đườngdầu thấp áp Các khoang này cũng lần lượt được nối thông với các xi lanh

Nguyên lý hoạt động của động cơ là: Khi ta cấp dầu có áp lực cao

vào cửa (A) của van phân phối, dầu được đưa vào xi lanh bên dưới, còn xi lanh phía trên của động cơ được nối thông với cửa (B) của van phân phối và cửa (B) được nối với phần thấp áp Xi lanh phía dưới chứa dầu có áp lực cao

nên đẩy piston chuyển động vào tâm Piston được nối với trục qua cơ cấutrục khuỷu thanh truyền nên khi piston chuyển động vào tâm thì đầu to biêntác động lên trục một lực làm trục quay Khi này các xi lanh phía trên dầu sẽđược đẩy ra ngoài và piston của các xi lanh này sẽ chuyển động ra xa tâm