Bài CƠ CẤU BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ DẦU 1.Bơm động dầu (mô tơ thủy lực) 1.1 Nguyên lý chuyển đổi lượng Bơm động dầu hai thiết bị có chức khác Bơm thiết bị tạo lượng, động dầu thiết bị tiêu thụ lượng Tuy kết cấu phương pháp tính tốn bơm động dầu loại giống 1.1.1 Bơm dầu: cấu biến đổi lượng, dùng để biến thành lượng dầu (dòng chất lỏng) Trong hệ thống dầu ép thường chỉdùng bơm thể tích, tức loại bơm thực việc biến đổi lượng cách thay đổi thể tích buồng làm việc, thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực chu kỳ hút thể tích buồng giảm, bơm đẩy dầu thực chu kỳ nén Tuỳ thuộc vào lượng dầu bơm đẩy chu kỳ làm việc, ta phân hai loại bơm thể tích: +/ Bơm có lưu lượng cố định, gọi tắt bơm cố định +/ Bơm có lưu lượng điều chỉnh, gọi tắt bơm điều chỉnh Những thông số bơm lưu lượng áp suất 1.1.2 Động dầu: thiết bị dùng để biến lượng dòng chất lỏng thành động quay trục động Q trình biến đổi lượng dầu có áp suất đưa vào buồng công tác động Dưới tác dụng áp suất, phần tử động quay.Những thông số động dầu lưu lượng vòng quay hiệu áp suất đường vào đường 1.2 Các đại lượng đặc trưng 1.2.1 Thể tích dầu tải vịng (hành trình) Nếu ta gọi: V- Thể tích dầu tải vịng (hành trình); A- Diện tích mặt cắt ngang; h- Hành trình pittơng; VZL- Thể tích khoảng hở hai răng; Z- Số bánh ở hình trên, ta tích dầu tải vịng (hành trình): V = A.h hành trình V ≈ VZL.Z.2 vịng 1.2.2 Áp suất làm việc Áp suất làm việc đ ược biểu diễn hình +/ áp suất ổn định p1; +/ áp suất cao p2; +/ áp suất đỉnh p3 (áp suất qua van tràn) c Hiệu suất Hiệu suất bơm hay động dầu phụ thuộc vào yếu tố sau: +/ Hiệu suất thể tích ηv +/ Hiệu suất thủy lực ηhm Như hiệu suất tồn phần: ηt = ηv ηhm Theo hình vẽ: Ta có: +/ Cơng suất động điện: NE = ME ΩE +/ Công suất bơm: N = p.Qv Như ta có cơng thức sau: +/ Cơng suất động dầu: NA = MA ΩA hay NA = ηtMotor.p.Qv +/ Công suất xilanh: NA = F.v hay NA = ηtxilanh.p.Qv Trong đó: NE, ME, ΩE - cơng suất, mơmen vận tốc góc trục động nối với bơm; NA, MA, ΩA - công suất, mơmen vận tốc góc động tải; NA, F, v - công suất, lực vận tốc pittông; N, p, Qv - công suất, áp suất lưu lượng dòng chảy; ηtxilanh- hiệu suất xilanh; ηtMotor- hiệu suất động dầu; Cơng thức tính tốn bơm động dầu 2.1 Lưu lượng Qv, số vịng quay n thể tích dầu vịng quay V Ta có: Qv = n.V +/ Lưu lượng bơm: Qv = n.V ηv.10-3 +/ Động dầu: Trong đó: Qv- lưu lượng [lít/phút]; n- số vịng quay [vịng/phút]; V- thể tích dầu/vịng [cm3/vịng]; ηv- hiệu suất [%] 2.2 áp suất, mơmen xoắn, thể tích dầu vịng quay V Theo định luật Pascal, ta có: áp suất bơm: áp suất động dầu: Trong đó: p [bar]; Mx [N.m]; V [cm3/vịng]; 2.3 Cơng suất, áp suất, lưu lượng Cơng suất bơm tính theo công thức tổng quát là: N = p.Q v +/ Công suất để truyền động bơm: ηhm [%] +/ Công suất truyền động động dầu: Trong đó: N [W],[kW]; p [bar],[N/m2]; Qv [lít/phút],[m3/s]; ηt [%] Lưu lượng bơm lý thuyết khụng phụ thuộc áp suất (trừ bơm ly tâm), mà phụ thuộc vào kích thước hình học vận tốc quay Nhưng thực tế rò rỉ qua khe hở khoang hút khoang đẩy, nên lưu lượng thực tế nhỏ lưu lượng lý thuyết giảm dần áp suất tăng Một yếu tố gây mát lượng ]ợng hỏng Hiện tượng thường xuất hiện, ống hútt nhỏ dầu có độ nhớt cao Khi lọc đặt đường hút bị bẩn, với tăng sức cản dòng chảy, lư lượng bơm giảm dần, bơm làm việc ngày ồn cuối tắc hẳn Bởi cần phải lưu ý lúc lắp ráp để ống hút to, ngắn thẳng Các loại bơm Bơm với lưu lượng cố định +/ Bơm bánh ăn khớp ngoài; +/ Bơm bánh ăn khớp trong; +/ Bơm pittông hướng trục; +/ Bơm trục vớt; +/ Bơm pittông đáy; +/ Bơm cánh gạt kép; +/ Bơm rôto Bơm với lưu lượng thay đổi +/ Bơm pittông hướng tâm; +/ Bơm pittông hướng trục (truyền đĩa nghiêng); +/ Bơm pittông hướng trục (truyền khớp cầu); +/ Bơm cánh gạt đơn 3.1 Bơm bánh 3.1.1 Nguyên lý làm việc Nguyên lý làm việc bơm bánh thay đổi thể tích: thể tích buồng hút A tăng, bơm hút dầu, thực chu kỳ hút; nén thể tích giảm, bơm đẩy dầu buồng B, thực chu kỳ nén Nếu đường dầu bị đẩy ta đặt vật cản (ví dụ van), dầu bị chặn tạo nên áp suất định phụ thuộc vào độ lớn sức cản kết cấu bơm 3.1.2 Phân loại : Bơm bánh loại bơm dùng rộng rãi có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Phạm vi sử dụng bơm bánh chủ yếu hệ thống có áp suất nhỏ máy khoan, doa, bào, phay, máy tổ hợp, Phạm vi áp suất sử dụng bơm bánh từ 10 đến 200bar (phụ thuộc vào độ xác chế tạo) Bơm bánh gồm có: loại bánh ăn khớp ngồi ăn khớp trong, thẳng, nghiêng chữ V.Loại bánh ăn khớp ngồi dùng rộng rãi chế tạo dễ bánh ăn khớp có kích thước gọn nhẹ a Bơm bánh ăn khớp ngoài; b Bơm bánh ăn khớp trong; c Ký hiệu bơm 3.1.3 Lưu lượng bơm bánh Khi tính lưu lượng dầu, ta coi thể tích dầu đẩy khỏi rãnh với thể tích răng, tức khơng tính đến khe hở chân lấy hai bánh có kích thước (Lưu lượng bơm phụ thuộc vào kết cấu) Nếu đặt: m- Modul bánh [cm]; d- Đường kính chia bánh [cm]; b- Bề rộng bánh [cm]; n- Số vòng quay phút [vòng/phút]; Z - Số (hai bánh có số nhau) Thì lượng dầu hai bánh chuyển quay vịng: Qv = 2.π.d.m.b [cm3/vịng] [l/ph] Nếu gọi Z số răng, tính đến hiệu suất thể tích ỗt bơm số vịng quay n, lưu lượng bơm bánh là: Qb = 2.π.Z.m2.b.n ηt [cm3/phút] [l/ph] ηt = 0,76 ÷ 0,88 hiệu suất bơm bánh 3.1.4 Kết cấu bơm bánh Kết cấu bơm bánh thể hình vẽ: 3.2 Bơm trục vít Bơm trục vít biến dạng bơm bánh Nếu bánh nghiêng có số nhỏ, chiều dày góc nghiêng lớn bánh thành trục vít Bơm trục vít thường có trục vít ăn khớp với Bơm trục vít thường sản xuất thành loại: +/ Loại áp suất thấp: p = 10 ÷15bar +/ Loại áp suất trung bình: p = 30 ÷ 60bar +/ Loại áp suất cao: p = 60 ÷ 200bar Bơm trục vít có đặc điểm dầu chuyển từ buồng hút sang buồng nén theo chiều trục khơng có tượng chèn dầu chân ren.Nhược điểm bơm trục vít chế tạo trục vít phức tạp Ưu điểm chạy êm, độ nhấp nhô lưu lượng nhỏ 3.3 Bơm cánh gạt Bơm cánh gạt loại bơm dùng rộng rãi sau bơm bánh chủ yếu dùng hệ thống có áp thấp trung bình So với bơm bánh răng, bơm cánh gạt bảo đảm lưu lượng hơn, hiệu suất thể tích cao Kết cấu Bơm cánh gạt có nhiều loại khác nhau, chia thành hai loại chính: +/ Bơm cánh gạt đơn +/ Bơm cánh gạt kép 3.4 Bơm pittông Bơm pittông loại bơm dựa nguyên tắc thay đổi thể tích cấu pittơng xilanh Vì bề mặt làm việc cấu mặt trụ, dễ dàng đạt độ xác gia cơng cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, có khả thực với áp suất làm việc lớn (áp suất lớn đạt p = 700bar) Bơm pittông thường dùng hệ thống dầu ép cần áp suất cao lưu lượng lớn; máy truốt, máy xúc, máy nén, Dựa cách bố trí pittơng, bơm phân thành hai loại: +/ Bơm pittông hướng tâm +/ Bơm pittông hướng trục Bơm pittơng chế tạo với lưu lượng cố định, lưu lượng điều chỉnh 4.Xilanh truyền động (cơ cấu chấp hành) 4.1 Nhiệm vụ Xilanh thủy lực cấu chấp hành dựng để biến đổi dầu thành năng, thực chuyển động thẳng 4.2 Phân loại Xilanh thủy lực chia làm hai loại: Xilanh lực xilanh quay (hay gọi xilanh mômen) + Trong xilanh lực, chuyểnđộng tương đối pittông với xilanh chuyển động tịnh tiến + Trong xilanh quay, chuyển động tương đối pittông với xilanh chuyển động quay (với góc quay thường nhỏ 3600) Pittông bắt đầu chuyển động lực tác động lên hai phía (lực thể lực áp suất, lực lị xo khí) lớn tổng lực cản có hướng ngược lại chiều chuyển động (lực ma sát, thủy động, phụ tải, lị xo, ) Ngồi ra, xilanh truyền động cũn phân theo: 4.2.1 Theo cấu tạo +/ Xilanh đơn: - Lùi nhờ ngoại lực: - Lùi nhờ lò xo: +/ Xilanh kép: - Lùi thuỷ lực: - Lùi thuỷ lực có giảm chấn: - Tác dụng hai phía: - Tác dụng quay: 4.2.2 Theo kiểu lắp ráp +/ Lắp chặt thân +/ Lắp chặt mặt bích +/ Lắp xoay +/ Lắp gá đầu xilanh Bể dầu Bể dầu có nhiệm vụ sau: +/ Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín (cấp nhận dầu chảy về) +/ Giải tỏa nhiệt sinh trình bơm dầu làm việc +/ Lắng đọng chất cạn bã trình làm việc +/ Tách nước Bộ lọc dầu 6.1 Nhiệm vụ Trong trình làm việc, dầu khơng tránh khỏi bị nhiễm bẩn chất bẩn từ bên vào, thân dầu tạo nên Những chất bẩn làm kẹt khe hở, tiết diện chảy có kích thước nhỏ cấu dầu ép, gây nên trở ngại, hư hỏng hoạt động hệ thống Do hệ thống dầu ép dùng lọc dầu để ngăn ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên cấu, phần tử dầu ép Bộ lọc dầu thường đặt ống hút bơm Trường hợp dầu cần hơn, đặt thêm cửa bơm ống xả hệ thống dầu ép Ký hiệu: 6.1 Cách lắp lọc hệ thống Tùy theo yêu cầu chất lượng dầu hệ thống điều khiển, mà ta lắp lọc dầu theo vị trí khác sau: a Lắp lọc đường hút b Lắp lọc đường nén c Lắp lọc đường xả 7.Đo áp suất lưu lượng 7.1 Đo áp suất 7.1.1 Đo áp suất áp kế lò xo Nguyên lý đo áp suất áp kế lò xo: tác dụng áp lực, lò xo bị biến dạng, qua cấu truyền hay đòn bẩy bánh răng, độ biến dạng lò xo chuyển đổi thành giá trị ghi mặt số 7.1.2 Nguyên lý hoạt động áp kế lò xo Dưới tác dụng áp suất, lò xo (1) bị biến dạng, qua trục đòn bẩy (2), chi tiết hình đáy quạt (3), chi tiết (4), kim (5), giá trị áp suất thể mặt số 7.2 Đo lưu lượng 7.2.1.Đo lưu lượng bánh hình ovan bánh Chất lỏng chảy qua ống làm quay bánh ôvan bánh răng, độ lớn lưu lượng xác định lượng chất lỏng chảy qua bánh ôvan bánh 7.2.2 Đo lưu lựơng tuabin cánh gạt Chất lỏng chảy qua ống làm quay cánh tuabin cánh gạt độ lớn lưu lượng xác định tốc độ quay cánh tuabin cánh gạt 7.2.3 Đo lưu lượng theo nguyên lý độ chênh áp Hai áp kế đặt hai đầu màng ngăn, độ lớn lưu lượng xác định độ chênh lệch áp suất (tổn thất áp suất) hai áp kế p1 p2 7.2.4 Đo lưu lượng lực căng lò xo Chất lỏng chảy qua ống tác động vào đầu đo, đầu đo có gắn lị xo, lưu chất chảy qua lưu lượng kế hay nhiều xác định qua kim ... (hành trình): V = A.h hành trình V ≈ VZL.Z .2 vịng 1 .2. 2 Áp suất làm việc Áp suất làm việc đ ược biểu diễn hình +/ áp suất ổn định p1; +/ áp suất cao p2; +/ áp suất đỉnh p3 (áp suất qua van tràn)... tuabin cánh gạt 7 .2. 3 Đo lưu lượng theo nguyên lý độ chênh áp Hai áp kế đặt hai đầu màng ngăn, độ lớn lưu lượng xác định độ chênh lệch áp suất (tổn thất áp suất) hai áp kế p1 p2 7 .2. 4 Đo lưu lượng... hai bánh chuyển quay vòng: Qv = 2. π.d.m.b [cm3/vòng] [l/ph] Nếu gọi Z số răng, tính đến hiệu suất thể tích ỗt bơm số vịng quay n, lưu lượng bơm bánh là: Qb = 2. π.Z.m2.b.n ηt [cm3/phút] [l/ph] ηt