Khí nén và thủy lực trần thế san, trần thị kim lang

Nêu yẻu cáu tốc độ tầ n g /g ia m theo các giá trị xác định, động cơ xoay chiều AC dần động kích vít có lẽ là sự lựa chọn hợp lý.. K hông có giới hạn tai thực t ế theo ti sô tru y ền giừ

T H Ư V I Ệ N

HỌC Sư PHẠM KỸ THUẬT TP Hồ CHÍ MINH

NÉN

KHÍ NÉN VÀ THỦY Lực

TRẦN THẾ SAN - TRẦN THỊ KIM LANG

C h ịu t r á c h n h iệ m x u ấ t b ả n : TS.PHẠM V Ă N DIỄN

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

70 TRẦN HƯNG ĐẠO - HÀ NỘI

In 1000 cu ố n khổ ( lố X 24 Cm) tợ i xưởng c ty c ổ p h â n văn h ó a V ợ n Xuân.

NXBKHKT c â p n g à y 13-4-2009 In xong n ộ p lưu chiểu quí 2 năm 2009

/ j / ' / s ư ' /

Đi ru khiến tự d ộ n g các may móc ca qua trình sán Xíiât công nghiệp ngay nay đã trơ than h một bộ phận k h ổ n g t h ế thiêu trong hệ thống sán x u ở t , nghiên cứu k h ổ n g gian, quản sự, và cả trong cuộc sống h à n g ngay May nioc k h ổ n g thờ vận hanh một cách bán tự d ộ n g vờ tự đ ộ n g ÌÌCU k h ô n g co họ thông diếu khiên.

Diều khiến tự d ộng bao quát lĩnh vực rất rộng Hơn 50 n ă m qua, hệ thong diều k h i ể n chu yế u bao gồm điểu khiến k h í nén, đ iể u k h i ể n thúy lực, diều k h i ế n d iệ n - điện tủ, điều khiển lập trình với m á y tính, Các

hệ th ô n g nà y có t h ế hoạt động dộc lập, n hưng thường tích hợp với nhau Mỗi hệ thống d ề u co các ưu, nhược dicììi va p h ạ m VI ứng d ụ n g riêng, khi tích hợp chúng sà p h á t huy cúc thế m ạ n h dặc thù, cho p h e p tăng độ chinh xác, dô tin cậy, tính vận hành, hiệu suàt, vờ g i ả m giá thành Khi nán va t h ủ y lực là các hệ thòng được sứ d ụ n g rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, v è nguyên tấc dây là các quá trình chuyên dối

n ang lượng, chuy ên dộng quay thành chuyến d ộ n g tịnh tiên và ngược lại, thông qua lưu chát (chất công tác) lóng hoặc khí Nguồn n ă n g lượng chính là m á y bơm thủy lực vờ máy nen khí, kế t hợp với hệ th ống dường

ô n g ( C I C valve, các bộ cam biên, va các bộ tác dộng.

Khỉ nen va tỉiuy lực dang được ứng d ụ n g rộng rãi (ý nước ta Các trương dụi học kỹ thuật, trường dạy nghè, d ẻ u co chương trình đào tạo

vê lĩnh vực này, n h ư n g dào tạo chuyên n g à n h về th ủ y lực và k h í nén hiện nay chỉ có ớ vài trường S ự quan tám của các nhà quán ly công nghiệp, kỹ sư, công nhân về hệ thông k h í nén và th ú y lực ngày càng

cao Đó là n hu cầu thực tế Mong ràng cuốn sách T h ủ y L ự c v à K h í

N é n c ỏ t i g N g h i ệ p sẽ cung cấp du thông tin cơ ban vả hữu ich vẻ th ú y

lực và kh í nen cho tát cá nhữ ng người quan tâ m đèn lĩnh vực này.

NGUYÊN LÝ cd BẢN

Cũ CÁU TRUYỀN NĂNG LƯỢNG CÔNG NGHIỆP

H ầu h ế t các quá tr ìn h công nghiệp đòi hỏi nh ữ n g v ậ t th ể hoặc thực th ể chuyên dịch từ vị trí này sang vị trí khác, hoặc tá c dụng lực để n ắm giữ, tao h ìn h hoặc nén ép m ột sản phẩm nào đó N h ữ n g h o ạ t động này được thực h iệ n nhờ cơ cấu tru y ền năng lượng, máy móc tru y ền động tro n g sản

x u ất công nghiệp

T ro n g n h iều trường hợp, cơ cấu truyền động thư ờng sử dụng điện nầng C huyển động quay do các động cơ điện tạo ra C huyển động tịn h tiến được chuyến đối từ chuyền động quay th ô n g qua các cơ cấu, ch ẳn g

h ạn cơ cấu tay quay - con trượt, bánh răn g - th a n h răng Đôi khi có th ể

sử d ụ n g cuộn dây solenoid để tạo ra lực hoặc chuyển động th ẳ n g tr ê n

k h o á n g cách ngần

Tuy n h iê n , tlìiêt bị diện không phai là phương tiện duy n h ấ t cung cấp

n ă n g lượng tru y ền động Lưu chất trong hệ th ố n g kín (gồm cả c h ấ t lỏng

và c h ấ t khí) cùng được dùng đè truyền năng lượng từ vị trí này đến vị trí khác, do đó có Ihế tạo ra chuyển động quay, tịn h tiến , hoặc tác dụng lực

N h ữ n g hệ th ố n g dựa t r ê n cơ sở lưu chất dùng c h ấ t lỏng làm môi c h ấ t

tru y ề n động được gọi là hệ thống thủy lực (b ắt nguồn từ tiế n g Hy Lạp

h yd r a là nước và aulos là ống; hydraulic) N hững hệ th ố n g dựa tr ê n cơ sở

c h ấ t k h í được gọi là hệ thống khí nén (từ tiế n g Hy Lạp p n e u m n , pneumatics) H ầu h ế t khí thường dùng đơn giản chỉ là k h ô n g khí nén.

Sự k h ác b iộ t cơ b ản giữa hệ thnpg khí n é n và th ù v lưc là o h ât khí (trọ n g lượng riê n g th ấ p ) có thê nén được, và c h ấ t lỏng (trọ n g lượng riên g tương đối cao) không th ể nén được

Ví dụ, hệ th ố n g khí n én có khuynh hướng h o ạ t động “linh h o ạ t h ơ n ”,

hộ th ố n g thủy lực thường gây ra tiếng ồn, mài mòn, và va đập bên trong ống dẫn Tuy n h iên , hệ th ố n g thủy lực trê n cơ sở c h ấ t lỏng có th ể v ận

h à n h với áp s u ấ t cao hơn nhiều so với hệ th ố n g k h í n é n , vì th ế, có th ể áp dụng để tạo ra lực r ấ t lớn

SO SÁNH CÁC HỆ THONG TRUYỀN Lực

Điều cần xem x ét là phương pháp n ân g một v ậ t n ặ n g lên k h o ả n g cách

500 mm Đây là loại h o ạ t động phố biến tro n g s ả n xu ất công nghiệp

7

Việc lựa chọn động cơ phụ thuộc p h ầ n lớn vào yêu cầu điều k h iể n tốc

độ Động cơ m ộ t chiều DC lắp với tốc k ế và được d ẫn động b ằ n g m ạch điều k h iên th y ris to r có thê cung cấp sự điều k h iển tốc độ tu y ệ t vời, nhưng yêu cầu bảo dường cao đối với chổi điện và v àn h góp

LS2 Công tắc giới hạn dưới

D ộng cơ xoay chiều AC háu n hư không cần bảo dưỡng, như ng cần

th iè t bị th a y đòi tốc độ cò định (với tốc độ được xác đ ịn h b án g sô cực và tần sô nguồn) Tốc độ có thế được điều chinh b ằ n g bộ điều k h iể n th a y đổi

tần số (m ạch b iến tầ n ), nhưng phải t r á n h quá n h iệ t, dù p h ần lớn các

động cơ được làm m á t b ằn g quạt b ên tro n g g ắn t r ê n trụ c động cơ Nêu yẻu cáu tốc độ tầ n g /g ia m theo các giá trị xác định, động cơ xoay chiều AC dần động kích vít có lẽ là sự lựa chọn hợp lý

K hông loại động cơ nào dược phép ngừng quay khi tiế n đến cừ chặn

h à n h tr ìn h , (điều n ày cũng không hoàn toàn đúng; động cơ m ột chiều DC được t h i ế t k ế dặc biệt, có thổ điều chính dòng điện ốn đ ịn h với bộ điều

k h iể n th y ris to r cùng với quạt làm m á t bên ngoài, có th ê được p h ép ngừng quay), vì th ê ở cuối giới h ạn h àn h trìn h cần phải dừng tru y ền động

Hệ th ố n g được tr ìn h bày trên H ìn h 1-1 gồm t h iế t bị n â n g cơ khí được dán đọng b ân g động cơ xoay chiều AC, động cơ này được điều k h iế n b ằng

bộ khơi động đảo T h iế t bị phụ gồm hai công tắc giới h ạ n và m ạch bảo vệ quá tai động cơ K hông có giới hạn tai thực t ế theo ti sô tru y ền giừa hộp số/trục vít, kích thước động cơ và công su ấ t công tắc tơ được tín h toán chính xác

Hệ thống thủy lực

Giải p h á p th ủ y lực được trìn h bày tr ê n H ìn h 1-2 Bộ tác động th ủ y lực tuvên tín h phù hợp với ứng dụng nàv là piston trụ trượt, được tr ìn h bày dưới d ạ n g sơ đồ tr ê n H ìn h l-2a, gồm m ột piston di trư ợt nối trực tiế p với trục đầu ra Nếu lưu c h ấ t được bơm vào ông A, piston sẽ di chuyền lên và trục sẽ đi lên; nếu lưu c h â t được bơm vào ống B, trục sẽ lùi lại T ấ t nhiên phai phôi hợp vài phương pháp thu chất long về từ phía k h ô n g có áp suất của piston

Lực tối đa từ bộ piston - cylinder tùy thuộc vào á p s u ấ t lưu c h ấ t và diộn tích bề m ặ t piston Ví dụ, áp su ất c h ấ t lỏng 150 b a r sè tạo ra áp lực

n â n g 150 kg/cm 2 diện tích piston Vì t h ế đường k ín h bề m ặ t piston 4.2

cm co thé n à n g tai đ ến 2000 kg

Hộ th o n g thuy lực được trìn h bày trê n H ình l-2b Hệ th ô n g này cần dòng c h ấ t long đê vận h à n h , đắt tiề n và dề bị bụi bám , vì th ê đường ống phái h o ạt động theo vòng kín, ch ất lỏng đi từ th ù n g chứa đèn m ột phía cua piston và trơ về th u n g chứa từ phía khác của piston C h ấ t lóng được bơm r a khỏi th ù n g chứa b ằn g bơm thủy lực, với lưu lượng theo yêu cầu áp suất 150 bar Nếu bơm liên tục, áp su ất sè tă n g cao đ ến mức phá hủy hệ

th ố n g đường ống, do đó cần có th iế t bị điều áp và đưa lưu c h ấ t trở về

th ù n g chứa theo kiêu vòng kín

H oạt động của cylinder được điều k h iển b ằ n g valve chuyền đổi ba vị trí Đế kéo dài cylinder, cổng A được nối với đường áp s u ấ t và cổng B nối với th ù n g chứa Đế đáo ngược chuyên động, cổng B được nối với đường áp

s u ấ t và cống A nối với th ù n g chứa, ơ vị trí giữa, valve n g ăn k h ô n g cho dòng c h ấ t lỏng vào cylinder (do đó giừ nguyên vị trí đó) và đóng đường

9

Có vài v ấn đề cần xem xét Thứ n h ấ t, điều k h iể n tốc độ được thực

h iện b ằ n g cách điều ch ỉn h lưu lượng th ể tích c h ấ t lỏng đ ế n cylinder Điều k h iể n ch ín h xác ở k h o ả n g tốc độ th ấ p là m ộ t tro n g n h ữ n g ưu điếm chính của hệ th ố n g thủy lực

T hứ hai, giới h ạ n h à n h tr ìn h được xác đ ịn h b ằ n g h à n h t r ì n h cylinder,

và nói chung, cylinder thường dừng lại ở cuối h ạ n h trìn h , vì t h ế k h ô n g cần sự bảo vệ vượt quá h à n h trìn h

T hứ ba, bơm quay b ằn g nguồn n ă n g lượng b ên ngoài, thư ờng sử dụng

đ ộng cơ cam ứng xoay chiều AC, bộ khới động động cơ và m ạch bảo vệ quá tải

T hứ tư, c h ấ t lóng cần phải r ấ t sạch, do đó bộ lọc được d ù n g đế loại bỏ

tạ p c h ấ t (H ìn h l-2b) khi chất lỏng đi từ th ù n g chứa đ ế n bơm

Điều đ á n g quan tâ m cuối cùng là c h ấ t lỏng rò rỉ ra khỏi hệ th ố n g sẽ

d ầ n đôn ỏ n hiẻm , trơn trượt (do đó gây nguy hiếm ) và ả n h hưởng xấu

đ ế n môi trường

Khi mới quan sát, H ìn h l-2b dường n h ư quá phức tạ p so với hệ th ố n g

đ iệ n (H ình 1-1), nhưng nên nhớ rằ n g t ấ t cả n h ữ n g chi t i ế t được đóng

k h u n g bèn tro n g đường n é t đứt ớ H ìn h 1-2 là b ìn h thư ờ ng đối với t h i ế t bị

th ủ y lực công nghiệp, và r ấ t th ô n g dụng tro n g n h iề u hệ th ố n g tru y ề n lực

Hệ thông khí nén

H ìn h 1-3 m in h họa các bộ phận của hệ th ố n g k h í nén Bộ d ẫ n động cơ

b an vẩn là cylinder, với lực cực đại tr ê n trục được xác đ ịn h b ằ n g á p su ấ t khí và diện tích bề m ặ t piston Áp su ấ t vận h à n h tro n g hệ th ố n g kh í n é n

t h ấ p hơn nh iều so với áp suất tro n g hệ th ố n g th ủ y lực, th ô n g thư ờng là

10 bar, có áp lực n â n g 10 kg/cm2 diện tích piston, vì th ê cần dùng piston đường k ín h 16 cm đế n â n g 2000 kg tải trọng Do đó, hệ th ố n g k h í n é n yêu cầu bộ d ẩ n động lớn hơn hệ th ố n g th ủ y lực với cùng tả i trọ n g Valve p h â n phối khí đến cylinder vận h à n h tương tự hệ th ố n g thủy lực Sự k h ác b iệ t ch ín h là không khí k h ô n g p h ải mua, k h ô n g kh í trở về đơn giản là xả ra xung quanh

K hông khí được h ú t từ khí quyến qua bộ lọc khí và n é n đ ến á p su ấ t yêu cầu b ằ n g ináy n é n khí (thường được d ẫ n động b ằ n g động cơ xoay chiều AC) N h iệ t độ kh í sau khi n én sẽ tă n g đ á n g kể K h ô n g k h í luôn luôn chứa m ộ t lượng hơi nước đ á n g kể Trước khi sử dụng, k h ô n g khí

11

phải được làm nguội và k ế t quả là tạo ra nước ngưng tụ Vì th ế , máy n én khí p h ải kèm theo bộ làm nguội và xử lý k h ô n g khí.

Do tín h n én được của kh ô n g khí nên cần tích tr ừ m ộ t lượng khí n én trong bình chứa đê đưa vào tải Nếu không có b ìn h chứa này, sự tă n g áp

su ấ t theo h à m số mũ làm cho cylinder chuyền đ ộ n g k h ô n g ổn định Do dó

bộ xứ lý khí được đi k èm theo bình chứa khí

Hệ th ố n g thủy lực cần có bộ điều chỉnh áp s u ấ t để đưa c h ấ t lỏng dư trở về th ù n g chứa, n h ư n g bộ điều kh iển áp s u ấ t tro n g hệ th ố n g khí n én thường đơn g iả n hơn nhiều Công tắc áp su ất lắ p ở b ìn h chứa k h í sẽ khởi động động cơ m áy n é n khi áp s u ấ t giảm xuống và d ừ n g động cơ khi áp

su ấ t đ ạ t mức yêu cầu

N hiều n h à m áy s ả n xuất khí n én ở m ột tr ạ m tru n g tâ m và p h ân phối

b ằn g đường ống đ ến các bộ p h ậ n sử dụng, tương tự hệ th ố n g điện, nước, khí đốt

Phạm vi tốc độ rộng Khó điều khiển tốc

Cylinder Lực trung bình.

Điều khiển

lực

Cuộn dây solenoid, động cơ DC Yéu cầu làm nguội

Dễ điều khiển lực cao

Dễ điều khiển lực trung bình

cháy nổ.

Nguy hiểm và dơ bẩn vì rò rĩ Dễ bắt cháy.

ỏ n

THUẬT NGỮ KỸ THUẬT

Nói chung, h iệ n nay chưa có hộ thống tiêu chuẩn hóa đơn vị đo tro n g còng n g h iệp Hệ th ố n g th ủ y lực và khí nén sử dụng n h iề u đơn vị đo k h ác nhau cho cùng m ột đại lượng, ví dụ bar, Pascal và psi

Tô chức tiêu chuẩn hóa quốc tê (ISO) đã đưa ra hệ đơn vị quôc tê (SI), tuy dược sứ dụng rộng rãi nhưng vẫn chưa hoàn ch in h và chưa được áp dụng n h iề u ớ một số quốc gia (Anh, Canada, Hoa Kỳ, )

Mọi hệ th ố n g đo lường đều yêu cầu địn h n g h ĩa sáu đại lượng chính, bao gồm:

Hộ đơn vị đo lường Anh dùng đơn vị foot, pound và giây (được gọi là

hẹ fps) Hộ m é t cũ dùng centim ét, gram và giây (được gọi là hệ cgs) và mét, k ilo g ram và giây (hệ mks) Hệ mks p h á t tr iể n t h à n h hệ S I với các

định n g h ĩa hợp lý hơn về lực và áp suất B ản g 1-2 cung cấp hệ số chuyền đổi giữa các đơn vị cơ bản

Bảng 1-2 Những đơn vị cơ học cơ bản

1 lit = 0.2200 gallon (Anh) = 0.2642 gallon (US)

1 gallon (Anh) = 4.546 lit = 1.2011 gallon (US) = 0.161 ft khối

l gallon (US) = 3.785 lit = 0.8326 gallon (Anh)

1 m é t khối = 220 gallon (Anh) = 35.315 feet khối

I inch khôi = 16.387 centim et khối

13

Khối lượng và lực

Hệ th ô n g th u y lực và khí n é n thư ờng dựa vào áp s u ấ t lưu chất Trước khi địn h n g h ĩa á p su ất, cần phải hiểu rõ các đ ịn h n g h ĩa về trọ n g lượng, khối lượng và lực

Đ ịnh n g h ĩa phố th ô n g về tr ọ n g lượng cho b iế t đây là lực p h á t sin h từ lực h ấ p d ẫ n giữa khối lượng v ậ t th ể và tr á i đất Ví dụ, trọ n g lượng của

người lớn là 75 kg, có th ế hiểu là có 75 kg lực giữa người đó và m ặ t đất.

Vì t h ế trọ n g lượng tùy thuộc vào lực tr ọ n g trường T rê n m ặ t tră n g , lực h ú t b ằ n g m ộ t p h ầ n sáu t r ê n m ặ t đ ất, trọ n g lượng 75 kg tr ê n m ặ t đ ấ t chi còn k h o ả n g 12.5 kg Khi rơi tự do, trọ n g lượng sè b ằ n g khỏng, nhưng

tro n g mọi trư ờ n g hợp, kh ối lượng luôn luôn k h ô n g đổi.

Hệ đơn vị đo lường A nh f p s và hệ m é t cũ liê n k ế t khối lượng và trọ n g

lượng (lực) b ằ n g cách xác đ ịn h đơn vị lực là lực h ấ p d ẫ n khối lượng đơn vị tại bề m ặ t t r á i đ ất Vì t h ế chúng ta có khối lượng được định n g h ĩa b ằ n g pound và lực xác đ ịn h b ằ n g pound lực (lbsf) ở hệ th ố n g fps, và khối lượng

b ằ n g kilo g ram và lực b ằ n g kg lực (kgf) tro n g hệ mks

Nếu lực tá c d ụ n g vào khối lượng, làm t ă n g tốc (hoặc giảm tốc) sẽ có

k ế t quả theo công thức Newton:

P h ả i cẩn t h ậ n với các đơn vị khi lực F được xác định b ằ n g lb sf hoặc kgf và khối lượng được đ ịn h n g h ĩa b ằ n g lbs hoặc kg, bởi vì gia tốc cho k ế t quá là b ằ n g đơn vị g, gia tốc trọ n g trường M ột lực 25 k g f tác d ụ n g vào khối lượng 75 kg sè tạo ra gia tốc 0.333 g

Theo hệ đơn vị SI, lực là new ton (N), k h ô n g xác đ ịn h từ lực h ú t của trá i đ ấ t, được t ín h m ộ t cách trực tiế p từ biếu thức 1.1 M ột n ew to n được đinh n g h ĩa là lực tạo r a gia tốc 1 m /s2 khi tác d ụ n g vào khối lượng 1 kg.Một k g f tạo ra gia tốc 1 g (9.81 m /s2) k h i tác d ụng vào khối lượng 1 kg

M ột n ew to n tạ o ra gia tốc 1 m /s2 kh i tá c dụng vào khối lượng 1 kg Do đó:

1 k g f = 9.81 N

H ầu h ế t các dụ n g cụ đo tro n g hệ th ố n g công n g h iệp với độ chính xác

2% có th ể á p d ụ n g ¿ông thức:

l k g f = 10 Ncho n h ữ n g ứng dụng thực tế

B ả n g 1-3 cung cấp hệ số chuyển đổi giữa các đơn vị lực k h á c nhau

Bảng 1-3 Đơn vị lực

1 new ton (N) = 0.2248 pound lực (lb f) = 0.1019 kilogram lực (kgf)

1 lbf = 4.448 N = 0.4534 kgf

1 k g f = 9.81 N = 2.205 lb

Các đơn vị k h ác bao gồm:

dyn es (Cgs unit); 1 N = 10 ’ dynes

ponds (gram lực); 1 N = 102 ponds

Mặc dù biểu thức 1.2 r ấ t đơn giản, nhưng có n h iều đơn vị áp su ấ t

th ô n g dụng Ví dụ, trong hệ đo lường Anh fps, F tín h b ằ n g lb sf và A tín h theo inch vuông, áp su ất được đo bằng pound lực t r ê n inch vuông (psi).Trong hệ m ét, F thường được tính bằng kgf và A b ằn g cen tim ét vuông,

do đó đơn vị áp su ấ t sẽ là kilogram lực trên c e n tim é t vuông (kgfcm'2)

Hệ ST dịnh n g h ía áp suất th°o đơn 'ậ ne\vton trô n m é t vuông (Nrr/2) Đơn vị áp s u ấ t tro n g hệ SI là Pascal (với 1 Pa = 1 Nm 2) Tuy n h iên , Pascal là áp s u ấ t r ấ t th ấ p đế dùng trong thực tế, vì t h ế thường dùng kiloPascal (1 k P a = 103 Pa) hoặc megaPascal (1 M Pa = 106 Pa)

Ap su ấ t cũng có thề p h á t sinh trong lưu c h ấ t do khối lượng của lưu chất Điều này thường được gọi là áp lực cột lưu c h ấ t và tùy thuộc vào chiều cao của cột lưu chất H ình 1-5 minh họa áp su ấ t tại đáy của cột lưu

c h ấ t tỉ lệ th u ậ n với chiều cao h

Trong hệ m é t và hệ đo lường Anh, áp lực cột lưu c h ấ t được tín h theo công thức:

Trong đó p là trọ n g lượng riêng và h là chiều cao (cả hai với đơn vị

ch ín h xác) cho p b ằn g psi hoặc kgcm 2

15

Hình 1-5 Ap lực cột

nước trong lưu chất.

Áp suất lưu chất tại đáy bình:

áp lực cột nước tương đương Đơn vị thường dùng là m ilim é t thủy n g ân

và cen tim et, inch, feet hoặc m é t nước

C húng ta sống tại đáy của khối k h ô n g khí, vì t h ế phải chịu á p lực

đ án g kê từ trọ n g lượng khối k hông khí bên tr ê n chúng ta Ap s u ấ t này,

15 psi, 1.05 kgfcm 2 hoặc 101 kPa, được gọi là áp suất khí quyến và cũng được dùng làm đơn vị đo áp suất

T rong thực tế, 100 k P a được coi là m ột atm o sp h ere, đây là đơn vị

th u ậ n tiệ n cho nhiều ứng dụng 100 k P a (10;) P a hoặc 0.1 M Pa) dược gọi

là bar Với độ chính xác của các th iế t bị đo công nghiệp, 1 b ar tương đương 1 atm osphere

Nói chung, có ba phương p h áp đo áp s u ấ t th ô n g dụng (H ìn h 1-6) H ầu

h ế t các bộ chuyển đổi áp su ấ t đều đo sự chênh lệch áp su ấ t giữa hai cổng vào Áp su ấ t này được gọi là hiệu á p , P] - P-2, (Hình l-6a)

(a) Chênh áp p, - p ? (b) Áp suất đo

Áp kế

(c) Áp suất tuyệt đối

Hình 1-6 Các dạng

đo chênh áp

T r ê n H ìn h l-6b, áp suất th ấ p ở cổng n ạ p được mở th ô n g với khí quyến, vì th ế , áp kế biểu thị áp suất cao hơn áp s u ấ t khí quyển Áp su ấ t

này được gọi là áp suất đo, còn được gọi là áp s u ấ t tương đối Giá tr ị áp

s u ấ t đo được dùng trong hầu h ế t các hệ th ố n g th ủ y lực và k h í nén

H ình l-6c trìn h bày áp k ế đo áp su ất quy chiếu theo ch â n không,

được gọi là áp suất tuyệt dối và quan trọ n g khi xem x ét quy t r ìn h n é n

khí Mối liên hệ giừa á p suất đo và áp su ất tu y ệ t đối được m in h họa trê n

H ình 1-7 B án g 1-4 so s á n h các đơn vị áp suất Hệ th ố n g thủy lực thường

có á p s u ấ t k h o ản g 150 bar, còn hệ th ố n g khí n é n thư ờ ng có áp su ấ t

k h o a n g 10 bar

Hình 1-7 Quan hệ

giữa áp suất đo vả

ap suất tuyệt đối

u

Áp suất tuyệt đối

Áp suất đo (áp suất tương đối)

Các đơn vi th ô n g dụng là b ar và psi. _

•2

17

Công, năng lượng và cồng suất

Công được sin h ra (hoặc n ă n g lượng được tru y ền ) kh i v ậ t th ể di chuyển dưới tác d ụng cua lực, và được đ ịn h nghĩa:

Công = Lực X k h o ản g cách di chuyển (1.5)

T rong hệ A nh fps, biểu thức 1.5 được tín h th eo đơn vị ftlbf Với hệ

m ét, dơn vị là cmkgf T ro n g hệ SI, đơn vị công íà joule, 1 J = 1 N m (= 1

n r k g s ") Bang 1-5 so s á n h các dơn vị công

Bảng 1-5 Đơn vị công (năng lượng)

_ = 1 m 2k g s 2 Công su ấ t là công thực h iệ n tro n g m ộ t đơn vị thờ i gian:

ị

T rong hệ SI, đơn vị công su ấ t là w att, tương ứng 1 J s ' Đ ây là n h ữ n g đơn vị thư ờ ng d ùng của công suất, cũng được d ù n g phổ b iến để đo công

su ấ t điện

Hệ A nh d ù n g m ã lực (Hp), tro n g lịch sử được d ù n g đế xác đ ịn h công

su ấ t động cơ M ột m.ã lực tương đương 550 ftlbfs \ B ả n g 1-6 so s á n h các đơn vị công suất

Bảng 1-6 Đơn vị công suất

T rong hệ Anh, đơn vị là lbf ft; tro n g hệ m ét, đơn vị là kgf m hoặc

kgf cm; và tro n g hệ SI, đơn vị lă Nm

H

I I

ĐỊNH LUẬT PASCAL

Áp s u ấ t tro n g c h ấ t lỏng kín có th ể được xem là đồng n h ấ t tro n g to à n bộ

hệ th ố n g thực tế Có sự chênh lệch nhỏ do áp lực cột nước ở n h ữ n g độ cao

k h ác n h au , như ng thư ờng kh ô n g đ án g kế so với áp s u ấ t v ậ n h à n h hệ

thống Áp s u ấ t b ằ n g n h au này được gọi là đ ị n h luật Pascal (H ình 1-9), ở

đó lực 5 k g f tác d ụ n g vào piston diện tích 2 cm 2 Lực n ày tạo á p s u ấ t 2.5

k g f cm '2 tạ i mọi đ iểm tro n g ch ấ t lỏng và tác dụng lực b ằ n g n h au lên

k h ắ p d iệ n tích v ách hệ thống

G iá sứ đáy b ìn h b ê n tr á i là 0.1 X 0.1 m có d iện tích tồ n g cộng là 100

cm2 T ổ n g lực tá c d ụ n g lên đáy b ìn h sẽ là 250 kgf N ếu đ ỉn h của b ìn h bên

p h ai là 1 m X 1.5 m, lực hướng lên r ấ t lớn, đ ến 37.500 kgf Chú ý, kích cỡ

ống nối h ầ u n h ư k h ô n g ả n h hưởng đến lực tác dụng N guyên tắc cơ b ả n

nòy cri^i fJ-mçVl lý çio çr\ +1>Ố Ì£>rp Hp chai pư^c b 4 n g cápb t^c m ột

lực nhỏ vào n ú t chai (H ình l-9b)

Lực tá c dụng tạo ra áp suất, được tín h theo biểu thức:

aLực t r ê n m ặ t đ áy là:

từ đó có th ể chuyển th à n h :

aBiểu thứ c 1.10 cho th ấ y có th ế dùng dòng c h ấ t lỏng k ín đế khuếch đại

lực T r ê n H ìn h 1-10, tả i 2000 kg d ặ t t r ê n p isto n d iệ n tích 500 cm 2 (bán

19

kính k h o ả n g 12 cm) P istó n nhỏ có diện tích 2 cm 2 Lực f được tín h n h ư

(a) Lực và áp suất trong bình kín

(b) Áp suất trong chai

Hình 1-9 Áp suất trong chất lỏng kín.

f = 8 kgf

2000 kgf

Hình 1-10 Lợi về cồng

/////S /A

’ZZZZ2Z2ỊZZZZZZ2Z22jQ 3ịỊZn£L

(a) Đòn bẩy

ou

K y

n

F

(b) Ròng rọc

Hình 1-11 Độ lợi công cơ học, lực f nhỏ ở đầu vào tạo ra lực F lớn ở đầu ra.

Tuy n h iê n , n ă n g lượng luôn luôn bảo to àn Để m in h h ọ a điều này, giả

sử piston bên tr á i di chuyến xuống 100 cm (1 m) Do c h ấ t lỏng k h ô n g n én được, th ề tích c h ấ t rỏng 200 cm3 được chuyển từ cylinder b ên t r á i qua cylinder bên p h ải, tả i được n ân g lên 4 cm Vì th ế , m ặc dù lực được khuếch đại lên 250 lần, k hoảng cách di chuyển sẽ g iảm với cùng hệ số Bởi vì công là tích của lực và khoảng cách dịch chuyển, lực được k huếch đại và k h o á n g cách dịch chuyến giảm xuống'với cùng hệ số, ch ín h là sự bao to àn n ă n g lượng Do đó hoạt động tr ê n H ìn h l-io tương tự hệ th ố n g

cơ trô n H ìn h 1-11, cũng biểu thị độ lợi về công

Nguyên tắc cơ b ả n (H ình 1-10) được ứng dụng rộ n g rã i khi có yêu cầu lực lớn với k h o ả n g di chuyển nhỏ Ví dụ gá kẹp, m áy ép, kích th ủ y lực,

th ắ n g xe ôtỏ, cơ cấu vận h à n b ly hợp

C ần lưu ý, áp s u ấ t b ên trong cylinder chỉ được xác đ ịn h b ằ n g tả i và diện tích piston ở tìn h t r ạ n g ổn định và k h ô n g phụ thuộc vào v ận tốc của pistcn khi đ ạ t được tốc độ không đổi Quan hệ giữa lực, áp suất, lưu lượng

và tốc độ được m in h họa tr ê n H ình 1-12

T rê n H ìn h l-1 2 a , c h ấ t lỏng được phân phối vào cylinder với lưu tốc

Q c m V 1 Khi valve n ạ p mở ra trước, đỉnh áp su ấ t có th ể quan s á t khi tải

tă n g tốc, nhưng á p su ấ t d ần dần ổn định đ ến giá trị xác đ ịn h p = F/A

kg f cm 2 với A là d iệ n tích piston tín h theo cm 2 và F được đo b ằ n g kgf Tải tă n g lên với v ậ n tốc V = Q/A cm s*1 và có th ể điều k h iể n vận tốc b ằ n g cách điều k h iể n lưu tốc Q

T rê n H ìn h l-1 2 b , valve nạp đóng và valve xả mở, cho p h ép R cm 3 s 1 lưu c h ấ t chảy ra khỏi cylinder ớ đây cũng x u ất h iệ n đ ỉn h áp s u ấ t (âm) khi tai gia tốc hướng xuống, nhưng áp su ất trở lại t r ạ n g th á i p = F/A khi

đ ạ t được tốc độ ổn định V = R/A cm s*1

Cuối cùng, t r ê n H ìn h l-12c, cả hai valve đều mở Lưu lượng thực là (Q-R) cho v ận tốc cylinder là (Q-R)/A có th ể dương (tăng) hoặc â m (giảm)

21

V (néu Q > R)

Valve nap Valve xà

P O

(d) So do âp suât

H in h 1-12 Moi lien hê giüa lue, âp suât, li/u lUçfng và toc dô

tùy thuôc vào lifu luong nào lôn hon Tuy n h iê n , t r a n g th â i â p su â t on dinh van k h ô n g doi, P = F/A

BO ÂP SUÂT

H oat dông cüa lifu c h a t th u ô n g cô th é duoc suy lu â n tùr k e t qua do lUu luçrng hoac â p suât Bô chuyên doi lifu luong p h âi duoc d à t vào ong d an lifu chat D ung eu tim sai hông co b an tro n g câ h ai h ê th o n g th ü y lue và khi n én th ô n g dung là âp kê, dây là dông hô don g iâ n thucmg cô th e gàn vào nhüfng bô p h â n k h âc n h au cüa hê th o n g qua k h ô p nôi lin h hoat.Câc dông hô kiem tr a âp su â t thucmg do âp s u â t tuong doi b â n g âp ke Bourdon (H in h 1-13) Âp ke Bourdon cô ong chûf C p h â n g duoc cô dinh

m ot dâu (H in h l-13a) Khi âp su â t tac dung vào ong, dàu tu do cô khuynh huông di lê n và vê p h ia phài T rong k h o ân g â p s u â t th â p , cô th e dung ong xoàn ôc de tà n g dô nhay

Su di chuyên n ày duoc bien doi t h à n h chuyên dông quay cüa kim

dông hô b â n g c a câu gôc p h â n tu và b â n h rang N êu càn cô tin hiêu diên

ô ngô ra, cô th ê th a y kim dông hô b â n g chiêt âp (H in h l-13b)

Hê th ô n g th ü y lue và k h i n é n cô k h u y n h hu ô n g biêu th i dô ch ê n h âp rông khi tâi tà n g toc hoac giàm toc (H in h l-12c) Cô th ê tà n g dô n hay

cüa câm b ie n âp s u â t b â n g each làp t h ê m bô g ià m chân (H in h l-13c).

Nhüfng bô chuyên doi dua theo âp k ê Bourdon th u ô n g tuong doi

m a n h , nhUng cô dô chinh xâc th â p (k h o ân g 2%) Giôi h a n p h â n giài thi giâc cüa vi tr i kim dông hô cüng k h ô n g hon ± 2%

Hình 1-13 Đ ồ n g

h5 áp s u ấ t

Bourdon

Quay thuận chiều kim

(a) Gấu tạo áp kế ống Bourdon

Vì lực cuộn dây cân b ằ n g luôn luôn cân b ằ n g c h ín h xác với lực p h á t sinh do c h ê n h lệch áp su ấ t giữa LP và HP, dòng đ iệ n đi qua bộ chuyển đối tỉ lệ th u ậ n với độ ch ên h lệch áp suất.

N hữ ng bộ chuyển dổi chỉ báo từ xa thường được b ố tr í với nguồn điện

xa, bộ chi th ị và bộ ghi nối vào m ột dây (H ình 1-15) đê có hệ th ố n g hai dây K h o ản g tín hiệu 'thông dụng là 4 đ ến 20 mA, với mức zero là 4 mA, cung cấp dòng điện nguồn cho bộ khuếch đại servo của bộ chuyển đổi và biểu thị tín h liê n tục của m ạch (m ạch hở sẽ k h ô n g có dòng điện)

Bộ ghi đổ thị Àp kê khí quyển

LƯU LƯỢNG LƯU CHẮT

}

Hệ th ố n g k h í n é n và thủy lực đều liê n quan với d ò n g lưu c h á t ( c h ấ t lỏng hoặc c h ấ t khí) đi xuống ống Lưu lượng là th u ậ t ngữ chung th ư ờ n g có ba định nghĩa:

• L ư u lượng t h ể tích được dùng để đo th ế tích lưu c h ấ t đi qua m ột điểm

t r o n g m ộ t đơn vị thời gian Nếu lưu c h ấ t là c h ấ t khí có th ế n é n được,

n h n ệt độ va áp su â t phai được định rỏ hoặc lưu lượng được tiêu chuẩn

h ó a với n h iệ t độ và áp su ất chuẩn Lưu lượng th ể tích là số đo th ô n g

d ụ n g tro n g điều k h iể n quá trình

• L ư u lượng khối đo khối lượng lưu ch ất đi qua m ộ t điểm tro n g m ột đơn

vị th ờ i gian

• L ư u tốc (tốc độ lưu động) đo tốc độ th ă n g (ví dụ, m s '1) qua m ột điểm

đo Lưu tốc là đ ại lượng r ấ t quan trọ n g khi t h i ế t k ế hệ th ố n g thủy lực

và k h í nén

C á c d ạ n g lưu động của lưu ch ất được m in h h ọ a t r ê n H ìn h 1-16 Với vận tố c lưu động đủ th ấ p , dòng cháy êm và th ẳ n g với vận tốc th ấ p ở vách ống v à cao n h ấ t tạ i tâ m ống T rạ n g thái này được gọi là chảy t ầ n g

K-hi vạn tốc lưu động tă n g lèn, các cuộn xoáy b ắ t đầu h ìn h th à n h cho đến các v ận tốc cao sè xuất hiện các dòng chảy rối h o à n to àn (H ình l-16b) Lúc này, v ận tốc lưu động gần n h ư đồng n h ấ t qua m ặ t cắt ống,

tr ạ n g th á i nảy được gọi là chảy rối.

Chảy tầng

\ Biên dạng vận tốc, thấp ở vách, cao dần ở giữa

Biên dạng vận tốc hầu như đổng nhất

(a) Dòng chảy tầng (b) Dòng chảy rối

H ình 1-16 Các kiểu chảy của lưu chất.

B ả n c h ấ t của lưu động được xác định theo tiêu ch u ẩn Reynolds

(1.12)

R, = ^

'1Với V là vận tốc, d là đường kính ống, p là trọ n g lượng riê n g của lưu chất, v à q là độ nhớt Số Reynolds là một tỉ số, vì t h ế k h ô n g có th ứ nguyêm N êu R( < 2000, dòng là chảy tầng Nếu Rc > 10;) dòng là chảy rối

D òng chảy rối thường được dùng trong các t h i ế t bị điều k h iế n quá trìn h , do đơn g iá n hóa cách đo lưu lượng th ế tích (b ằn g lưu lượng k ế

ch ên h lệch á p suất) Tuy n h iê n , dòng chảy rối làm t ă n g tổ n t h ấ t n ă n g lượng do m a sát, và có th ế d ẫ n đến mòn sớm Sự sủi bọ t (h ìn h t h a n h và

p h â n h ủ y các bọt khí) xảy ra trong dòng chảy rối có t h ể ă n m òn bề m ặ t valve Vì th ế , dòng chảy t ầ n g được dùng tro n g hệ th ố n g k h í n é n và thủy lực, k ế t quả là v ận tôc dòng mong muốn k h o ản g 5 m s*2

N ă n g lượng tro n g m ộ t đơn vị khối lượng lưu c h ấ t có ba t h à n h p hần:

• D ộng n ăn g , được tín h theo v2/2, ở đó v là v ận tốc dòng chảy

• T h ế n ă n g do chiều cao của lưu chất

25

• N ă n g lượng p h á t sin h từ áp s u ấ t lưu ch ất, được tín h th e o p/p, p là áp

s u ấ t v à p là trọ n g lượng riêng

Lưu c h ấ t đi dọc qua ống được m in h họa t r ê n H ìn h 1-17 K h ô n g kể

n ă n g lượng bị m ấ t do ma sá t, n ă n g lượng tạ i đ iểm X, Y v à z là tương đương Tuy n h iê n , vận tốc dòng chảy tại điểm Y cao hơn tạ i đ iể m X vả z,

bơi vi đường k ín h ống nhỏ hơn T h ế n ă n g tạ i mỗi điểm là h ằ n g số bởi vì òng n ă m ngang Vì th ế, có th ề viết:

Lưu c h ấ t k h ô n g n é n được (ch ất lỏng), có n g h ĩa là trọ n g lượng riê n g p

k h ô n g th a y đổi tro n g quá tr ìn h lưu động Biểu thức 1.13 t r ở t h à n h phức

tạ p hơn V Ơ I c h ả t khí, vì trọ n g lượng riê n g biến th iê n th e o áp suất

K ết quả thực của biểu thức là áp su ấ t dòng g iảm kh i v ậ n tốc dòng

tă n g Mặc dù áp s u ấ t được hồi phục kh i vận tốc dòng g iả m tạ i điểm z.

Phương p h á p đo lưu tốc đơn g iả n n h ấ t (gọi là lưu lư ợng k ế t i ế t d iện

b iế n th iên ), sử dụng phao tro n g ống th ẳ n g bố trí n h ư t r ê n H ì n h 1-18 Sự cản trở của phao là m t ă n g Ịưu tốc cục bộ, gây r a s ụ t áp s ư ấ t n g a n g qua phao, k ế t quả là có m ộ t lực hướng lên T rọ n g lượng phao t ạ o ra lực hướng xuống Vì th ê phao nổi lên hay h ạ xuống tùy thuộc vào lực nào lớn hơn Tuy n h iê n , d iệ n tích xung q u anh phao càng tă n g , phao c à n g nổi do độ côn của ống Việc tă n g diện tích này làm giảm độ s ụ t áp s u ấ t qua phao và lực hướng lên Vì t h ế phao được bố trí ở vị trí t h ẳ n g đứng nơi trọ n g lượng cua phao và lực hướng lên do ch ê n h lệch áp s u ấ t tương h ợ p V Ớ I nhau Vì

t h ế tốc độ dòng có th ế được xác định theo vị trí phao

Lưu lượng k ế chi báo từ xa có th ế được xây dựng từ m ộ t ống lắp cá n h

q u ạ t (H ình 1-19) Dòng lưu c h ấ t làm quay cánh q u ạ t với tố c độ tỷ lệ với tốc độ dòng chảy Sự quay của cánh được đếm b ằng điện tử n h ờ bộ dò cảm

b iến bên ngoài cấp tín hiệu điện cho dụng cụ chỉ báo tốc độ (dòng từ xa

N ă n g lượng

Phương p h á p đo lưu lượng, áp dụng biểu thức 1.13, là tà n g lưu tốc cục

bộ theo nguyên lý t iế t lưu (H ình 1-20) T rê n đường ông có th ê đ ặ t m ộ t đoạn ống t i ế t lưu có t i ế t diện nhỏ Đ oạn t i ế t lưu n ày làm tă n g lưu tốc, do

đó áp s u ấ t giảm tương ứng với lưu lượng Độ giảm áp này tỷ lệ với b ìn h phương lưu tốc, do đó p h ải dùng m ạch đ iệ n tuyến tín h hóa đế có tín hiệu tuyến tín h Tuy phương p h á p đo lưu lượng theo nguyên lý t i ế t lưu được dùng rộ n g rãi để đo lưu tốc, nhưng kỹ t h u ậ t n ày ít được sử d ụ n g tro n g hệ thông thuy lực và khí nén

NHIỆT Độ

H oạt động của lưu c h ấ t luôn luôn phụ thuộc vào n h iệ t độ, do đó cần h iểu

rồ quan hệ giữa áp su ấ t và n h iệ t độ của c h ấ t khí „

Thang nhiệt dộ

T h an g n h iệ t độ được th iế t lập b ằn g cách chọn hai hiệu ứng v ậ t lý có th ể quan s á t được liên quan đ ến n h iệ t độ và g á n giá trị cho các hiệu ứng đó

T h an g n h i ệ t độ F a h r e n h e i t và Celsius (còn gọi là độ bách p h â n ) sử d ụ n g điểm đông và điểm sôi của nước là m hai điểm quy chiếu:

Đơn vị n h i ệ t độ SI là Kelvin, xác đ ịn h n h iệ t độ lý th u y ế t t h ấ p n h ấ t

(gọi là điếm k h ô n g tuyệt đối) là 0 độ K, và điểm ba của nước (0.01UC) là

273.16 K C ần chú ý th a n g đo n h iệ t độ Kelvin k h ô n g dùng ký hiệu độ (°) Quan hệ giữa độ K và độ C:

T h a n g n h i ệ t độ Celsius được d ù n g rộ n g rãi tro n g công n g h iệp , còn

th a n g n h i ệ t độ Kelvin r ấ t quan tr ọ n g khi xác đ ịn h các th a y đổi á p s u ấ t khí hoặc t h ể tích theo n h iệ t độ

Đo nhiệt độ

Có bốn phương p h á p cơ b ản để đo n h iệ t độ dựa vào n h ữ n g t ín h c h ấ t v ậ t

lý phụ thuộc n h i ệ t độ

B B

Cô đinh

nhiều hơn kim loại B

H ình 1-21 Dải lưỡng kim

Sự giãn nơ cúa m ộ t c h ấ t theo n h iệ t độ có th ế gây ra sự th a y đổi th ể tích, chiều dài hoặc áp suất Đây là nguyên lý đo n h i ệ t độ th ô n g dụng

n h ấ t, c h ẳ n g h ạ n n h i ệ t k ế thuy ngân hoặc n h iệ t k ế cồn Sự b iến d ạ n g của dai lường kim (H ình 1-21), hai miếng kim loại k h á c n h au có hệ số giãn

nơ k h ac n h au làm cho dai kim loại bị uốn cong theo n h i ệ t độ Kỹ t h u ậ t này là cơ sở của h ầu h ệ t các bộ điều n h iệ t tắ t/m ở được d ù n g để điều

k h iể n n h i ệ t độ hoặc cả n h báo

Đ iện trở th a y đổi theo n h iệ t độ Dây bạch k im (Pt) có đ iệ n trở 100

ohm ờ 0°c sè có đ iệ n trở 138.5 ohm ở 100°c C ảm b iế n n h i ệ t độ dựa vào nguyên lý n ày được gọi là RTD (bộ dò n h iệ t độ - đ iệ n trở) hoặc cảm biến PT1Ọ0 (PT là b ạch kim, và 100 là 100 ohm ở 0°C) Các lin h k iệ n b á n d ẫn (th e rm is to r) có quan hệ điện trở - n h iệ t độ phỉ tu y ến (H ìn h 1-22), do đó

ít d ù n g đế đo n h iệ t độ, th ư ờ n g được sử dụng tro n g các m ạch điều k h iể n / cảnh báo

C ặp n h i ệ t đ iện (H ình 1-23) áp dụng sự c h ê n h lệch đ iệ n t h ế tiế p xúc giừa n h ữ n g m iến g kim loại khác nhau đê tạo ra đ iện t h ế tùy thuộc vào sự

ch c n h lộch n h i ệ t độ giữa điểm đo và điểm quy chiếu M ặc dù kỹ th u ậ t này được dù n g rộ n g rãi tro n g điều k hiển, n h ư n g ít được d ùng tro n g hệ

th ố n g th ù y lực và khí nén

Phương p h áp cuối cùng được gọi là p hép đo n h iệ t độ cao (hỏa nhiệt),

á p dụng sự thay đổi n ă n g lượng bức xạ theo n h iệ t độ Vì phương p h áp

29

T rong các biếu thức này, điều cần nhớ áp su ất là áp s u ấ t tu y ệ t đối,

k h ô n g phải áp s u ấ t đo (tương đối), n h iệ t độ được tín h th e o độ Kelvin,

k h ô n g p h ải độ C elsius Nếu nói m ột lít k h ô n g kh í ở áp su ấ t k h í quyển và

20()c được n é n đến áp su ấ t đọ 3 atm osphere, nghĩa là áp s u ấ t đầu là 1 atm o sp h ere, n h iệ t độ đầu là 293 K và áp s u ấ t cuối là 4 atmo»sphere tu y ệ t đối

Áp s u ấ t và th ê tích quan hệ theo đ ịn h lu ậ t Boyle (H ình 1-24), th ề tích

k h í V] ở á p s u ấ t Pi (hãy nhớ là đơn vị tu y ệ t đối) được n é n đ ế n th ế tích

Nhiệt kế p) Áp kế

H ình 1-25 Quan hệ giữa nhiệt độ và áp s u ấ t'

T ro n g thực tế, n é n c h ấ t khí luôn luôn k èm theo t ă n g n h iệ t độ, và giảm á p su ấ t sẽ là m n h i ệ t độ giảm xuống (nguyên lý là m lạnh) Khi áp dụng biểu thức 1.17, k h í này phải được đưa trở về n h i ệ t độ b a n đầu

N h iệ t độ cua th ê tích khí k h ô n g đổi được điều k h iể n b ằ n g bộ cấp

n h iệ t (H ìn h 1-25) T ă n g n h iệ t độ từ Tì đến T-2 sẽ là m áp su ấ t tă n g từ Pi đến P-> Do dó:

BƠM THỦY Lực VÀ BIỂU CHỈNH ÂP SUẤT

Bơm th ủ y lực (H ìn h 2-1) lấy d ầu từ th ù n g chứa và p h â n phối đ ến p h ầ n còn lại của m ạch th ủ y lực b ằ n g cách tă n g áp s u ấ t d ầu đ ến mức yêu cầu (H ình 2-la) T rê n sơ đồ m ạch thủy lực, bơm dược biểu d iễn b à n g ký hiệu

tr ê n H ìn h 2 -lb , với mũi tê n chi’.hướng lưu động

Bơm thủy lực th ư ờ n g được d ẫn động với tốc độ k h ô n g đối n h ờ động cơ cảm ứng xoay chiều AC ba pha, tốc độ 1500 v ò n g /p h ú t (nguồn 50Hz) và

1200 hoặc 1800 v ò n g /p h ú t (nguồn 60 Hz) Nói chung, bơm và động cơ được cung cấp th eo m ộ t cụm liên k ế t (H ình 2-lc)

Có hai loại bơm th ô n g d ụ n g (cho c h ấ t lỏng) hoặc m á y n é n (cho c h ấ t khí) (H ình 2-2) Loại th ứ n h ấ t là bơm li tâ m (H ình 2-2a) C h ấ t lỏng được

hút vào trục bơm, và đ ẩy r a chu vi nhờ lực li tâm D ò n g c h ấ t lỏng đi vào

tả i duy trì áp s u ấ t tạ i ngõ t h o á t của bơm Tuy n h iê n , nếu bơm ngừ ng sẽ

có m ột đường trực tiế p từ cổng ra đi ngược về phía cổng n ạp , và á p su ấ t

n h a n h chóng giarr^xuống Rò rĩ c h ấ t long cũng sẽ xảy r a qua các valve, vì

t h ế sự p h â n phối cua bơm sẽ thay đổi, tùy thuộc vào á p s u ấ t cổng ra Loại bơm đẩy lưu c h ấ t đi xa với á p su ấ t k h ô n g cao, c h ẳ n g h ạ n bơm ly tâ m , bơm b á n h răng, được gọi là bơm th ủ y động (H ìn h 2-2a)

(a) Sự vặn hành của bơm tòn chì hướng

dòng chảy

Hình 2-1 Bơm thủy lực

(a) Bơm thủy đông (b) Bơm thể tích

H ình 2-2 C ác loại bơm th ủ y lực

H ìn h 2-2b tr ìn h bày bơm piston đơn giản, được gọi là bơm th ể tích, thuộc nhóm bơm thủy tĩnh Khi piston đi xuống, valve n ạ p mở và th ể tích c h ấ t long (xác định bằng diện tích bề m ặ t p iston và k h o ả n g h à n h trìn h ) được h ú t vào cylinder Kê tiếp, piston đi lên, valve n ạ p đóng lại và valve xả mở ra, đưa th ế tích ch ất lỏng này r a cổng xa cua bơm

N ếu bơm ngừng, một trong hai valve sè luôn luôn đóng lại, vì t h ế

k h ô n g có đường cho ch ấ t lỏng trở về, áp suất cửa ra sẽ k h ô n g th a y đổi do

k h ô n g có đường hồi lưu

Tuy n h iê n , điều quan trọ n g là bơm p h ân phối th ể tích c h ấ t lòng cố

đ ịnh từ cổng n ạ p đến cổng xả ở mỗi chu kỳ, b ấ t kể á p s u ấ t ở cổng xả Khác với bơm thuy động, bơm piston không có á p s u ấ t cực đai đươc xác

đ ịnh do rò rĩ cua bơm; nếu không có đường trở về (có th ế xảy ra tro n g hệ

th ố n g th ú y lực nếu đóng t ấ t cá các valve) áp su ấ t tă n g liên tục qua từng

kỳ bơm cho đến khi cá ống dẫn và bơm đều bị hỏng

Bơm thuy lực hầu h ế t đều là thủy tĩnh, do đó cần vài phương p h áp điều k h iể n áp s u ấ t hệ th ố n g đê tr á n h hư h ỏ n g cho bơm hoặc ống

Bơm th ú y lực được chuyên biệt theo lưu lượng p h â n phối (thường được cho b ă n g lít/p h ú t hoặc galỗng/phut) và áp s u ấ t cực đại, th ư ờ n g được gọi

lả cỏng s u ấ t bơm (hoặc dung lượng bơm) và áp su ấ t d an h định

B ản g dữ liệu kỷ th u ậ t bơm phái ghi rõ tốc độ d ẫ n động (1200, 1500 hoặc 1800 vòng/phút, tương ứng với tốc độ của động cơ cảm ứng ba pha) Công s u ấ t bơm liê n quan trực tiếp với tốc độ d ẫ n động; khi giảm tôc độ, công s u ấ t bơm giảm , và hiệu su ất bơm giảm do rò rí c h ấ t lỏng tăn g M ặ t khác, k h ô n g th ể t ă n g công su ất bơm b ằn g cách t ă n g tốc độ d ẫn động, VI

n h ừ n g tác động của lực li tâm , lực ma sát, và sự tạ o bọt sè làm giảm tuổi thọ cua bơm

Cùng như mọi t h iế t bị n ăn g lượng khác, h iệu s u ấ t của bơm luôn luôn nho hơn 100% H iệu su ất cua bơm có th ề ghi rõ b ằ n g hai cách T hứ n h â t, hiệu s u ấ t th ể tích, có quan hệ với th ể tích thực được p h â n phối với th ế tích lý th u y ế t cực đại Ví dụ, bơm piston đơn g iả n (H ình 2-2b) có th ế tích

P H ình 2-3 Nguồn công suất bơm

lý th u y ế t là A X s được p h â n phối theo mỗi chu kỳ, n h ư n g thực tế, một

p hần chồng lên n h au khi cả hai valve n ạ p và xả đều đ ó n g sẽ g iả m thé tích

Thứ hai hiệu s u ấ t có th ế được xác đ ịn h theo công s u ấ t t h ủ y lực ngõ ra

và công s u ấ t cơ ngõ vào (tại trục d ẫn động) hoặc công s u ấ t đ iện (tại các cực động cơ)

Hiệu s u ấ t bơm thư ờng tro n g k h o ả n g 90% (với bơm b á n h ră n g ) đến 98% với bơm piston c h ấ t lượng cao c ầ n xác đ ịn h k h o ả n g d u n g sai hiệu

su ấ t bơm khi chọn công su ấ t bơm hoặc động cơ d ẫ n động

Công s u ấ t động cơ cần th iế t đề d ẫn động bơm được x:ác đ ịn h theo công su ấ t bơm và á p su ất làm việc Từ biểu thức 1.6:

Công suất = công _ lực X k h o ản g cách

T rê n H ìn h 2-3, bơm đẩy ch ấ t lỏng dọc th eo ống có t iế t d iệ n A nhờ áp

su ấ t p, m a n g c h ấ t lỏng đi được k h o ản g cách d tro n g thời g ia n T Lực là

PA, th ay vào biếu thức 2.1:

P x A x d

T

N hưng A X d/T là lưu lượng, do đó:

Công su ấ t = á p s u ấ t X lưu lượng (2.2)Biểu thức 2.2 được chuyên b iệ t theo các đơn vị SI tươrug đối khó áp dụng (áp s u ấ t đo b ằ n g pascal, thời gian đo b ằ n g giây, dòng đo b ằ n g m é t khối), do đó cần sửa lại biểu thức n ày để áp d ụ n g các đơn vị có tín h thực

tê hơn (áp s u ấ t đo b ằ n g bar, lưu lượng đo b ằ n g lít/phút) b à n g biểu thứcsau:

600Với hệ đo lường Anh (áp su ất là psig, lưu lượng là g allô n g /p h ú t), biểu thức trở th à n h :

Áp su ất X lưu lương , ,

1915

Với n h ữ n g hộ th ố n g hoàn to à n theo hệ đo lường A nh, cống s u ấ t động

cơ là m ã lực có th ê xác định theo:

Mà lực = 0.75 X cồng su ấ t (Kw) (2.5)

C ác bơm th ủ y lực kiểu như bơm trê n H ìn h 2-1 k h ô n g cần m ồi, dòng

c h ấ t lóng đi vào cổng n ạp của bơm do lực h ú t trọ n g trường, được gọi là bơm tự mồi

Bơm tr ê n H ìn h 2-4 nằm phía trê n lưu c h ấ t tro n g th ù n g chứa Bơm tạo m ộ t áp s u ấ t ảm (th ấ p hơn áp su ấ t khí quyển) ở cổng n ạp , c h ấ t lỏng bị dày vao ong h ú t dưới tác dụng của áp su ấ t khí quyển H iện tượng n à y tạo

ra chiều cao cộ t áp m à thường không được mô tả ch ín h xác khi tă n g sự

h ú t của bơm Thực t ế c h ấ t lỏng bị đẩy vào bơm '

Áp suát Chiều cao

C hiều cao cột áp cực đại được xác đ ịn h b ằ n g áp s u ấ t k h ô n g k h í và được tín h th e o các biếu thức 1.3 và 1.4 Theo lý th u y ế t, cột áp k h o ản g 8 m

là k h ả th i, n h ư n g tro n g thực tế thường kèm theo các hiệu ứng phụ, ch ẳ n g

h ạ n sự tạo b ọ t (h in n th à n h và pha vơ bọt khí do m ọt p h ầ n c h ấ t long bốc hơn C ột áp n è n càng nhó càng tố t và k h o a n g 1 m là giới h ạ n thực tế

s u ấ t Pị và đều chỉ cùng giá trị áp s u ấ t F/A K hi valve Vi đ óng và v 2

mở, tả i h ạ xuống với c h ấ t long được đưa trở về b ìn h chứa K hi tả i h ạ xuống, đồng hồ p2 vẫn chỉ áp su ất F/A, nhưng tạ i Pị bơm bị tắc, do đó áp

s u ấ t tầ n g liê n tục khi bơm p h ân phối c h ấ t lỏng vào ống

C ần có phương p h áp để giừ Pi ở mức an to àn Đế đ ạ t được điều này, cần sử dụng valve điều chinh áp su ấ t V;i Valve n ày thư ờ ng đóng (k hông nối giừa p và T) khi áp su ấ t dưới đ ịn h mức (áp s u ấ t an toàn) Khi đ ạ t đến

35

(b) Sự ghi áp suất

H ìn h 2-5 Hoạt động điều chỉnh áp suất

mức áp su ấ t an to à n , valve v ;ỉ b ắ t đầu mớ, đưa c h ấ t lỏng trở về th ù n g chứa Khi á p su ấ t tă n g , valve v 3 mở rộng d ần cho đến khi áp s u ấ t đ ạ t

đ ến giá trị ngường, valve mở h o àn to àn Với valve Vi đóng, to à n bộ c h ấ t lỏng từ bơm trở về th ù n g chứa qua valve điều ch ỉn h áp su ấ t và P] giảm xuống điểm nào đó giữa mức áp su ấ t an to à n và mức áp su ấ t ngưỡng

Áp s u ấ t a n to à n của valve an to à n p h ả i cao hơn áp su ấ t là m việc của

hệ th ố n g , d ẫ n đ ến áp su ấ t hệ th ố n g giảm k hi valve V] mở và công việc bên ngoài được thực h iệ n Các vị trí valve và số đo áp su ấ t tương ứng được tr ìn h bày tr ê n H ình 2-5b

D ạng đơn g iả n n h ấ t của valve điều ch in h áp su ấ t (valve điều áp) là lò

xo - bi (H ìn h 2-6a) Áp s u ấ t hệ th ố n g tro n g ống tác dụng lực P X a vào viên bi Khi lực này lớn hơn lực n én cua lò xo, valve sè mở rộ n g đê c h ấ t lóng đi qua valve trở về th ù n g chứa Áp s u ấ t ống càng cao, valve cà n g mở lớn Áp s u ấ t an to à n được xác địn h theo độ n é n của lò xo, và tro n g thực tê

có th ê điều c h in h đê phù hợp với từ n g ứng dụng

Sự c h ê n h lệch giữa áp su ấ t an to à n và áp su ấ t ngưỡng được gọi là

k h ố n g c h ế á p su ất Áp su ấ t hệ th ố n g ổn đ ịn h (không làm việc) sẽ tro n g

k h o an g k h ô n g c h ế áp su ất, với giá trị thực được xác đ ịn h theo kích thước ống và đặc tín h của valve điều áp

N ếu p h ả i xác đ ịn h ch ín h xác áp s u ấ t tin h , cần sử dụng áp s u ấ t k h ố n g chê nhỏ Áp s u ấ t n ày phụ thuộc vào sức căn g lò xo tro n g valve a n to à n đơn giản V alve an to à n pisto n cân b ằ n g (H ìn h 2-6b) được sử d ụ n g khi cần có áp s u ấ t k h ố n g ch ế nhỏ và ch ín h xác

(a) Độ điều áp đơn giản (b) Van an toàn piston cân bằng

H ình 2-6 Điều chỉnh áp suất

P isto n tro n g valve này chuyên động tự do, như ng thư ờng được giừ ở vị trí th ấ p n h ấ t b ằn g lò xo, chặn dòng chay trở về th ù n g chứa Lưu c h ấ t được p h ép đi qua kho an g trê n qua m ột lỗ nho tro n g piston K hoang này được làm kín b ằ n g valve lò xo điều chinh T rong tr ạ n g th á i áp s u ấ t đủ

th ấ p , lưu c h ấ t kh ô n g đi qua valve này, do áp su ấ t cân b ằn g ở cá hai bên piston và áp s u ấ t lò xo giừ cho valve đóng

Khi áp s u ấ t lưu c h ấ t tă n g , valve lò xo lùi lại, lưu c h ấ t đi từ k h oang trê n trở về th ù n g chứa qua lồ ớ tâm piston Sự lưu động này tạo ra ch ẽn h

áp qua piston, tá c động lên lò xo Toàn bộ piston d â n g lên, giãi ph ó n g lưu

c h ấ t bao quan h th â n valve cho đến khi khỏi phục điều kiện cân bằng.Valve an to à n piston cân bằn g còn được dùng làm valve giảm tải

C hốt X la nối k ế t th ô n g hơi, nếu th á o chôt này, lưu c h ấ t sè đi từ đường chính đ ến xung quanh piston Điều này làm cho piston d ân g lên và lưu

c h ấ t trớ về th ù n g chứa Có thê điều k h iê n tá i/g iả m tả i b ằn g cách dùng valve vị trí giới h ạn nối với phần nối k ế t th ò n g hơi

Khi k h ô n g thực h iện công hữu ích, to à n bộ lưu c h á t từ bơm bị n én đên

ap su â t cao sau đó được dưa trơ về th ù n g chứa (áp s u ấ t khí quyển) qua valve điều áp Đ iều này đòi hỏi xác định công s u ấ t động cơ theo biểu thức 2.3 và 2.4, biểu thị sự lãn g phí cồng su ất N ăn g lượng đưa vào lưu ch ất,

m ột p h ần sẽ chuyến th à n h n h iệ t làm tă n g n h iệ t độ lưu ch ất C ông su ấ t động cơ th ư ờ n g cao hơn khi không thực h iệ n công do áp su ấ t an to à n cao hơn áp su ấ t là m việc

Sự lã n g phi n ă n g lượng này là r ấ t lớn, có th ế d ẫ n đ ến yêu cầu sử dụng bộ trao đối n h iệ t tro n g th ù n g chứa đế loại bỏ p h ần n h iệ t dư Sê

k in h tè hơn khi sứ dụng các valve ta i/g ia m tá i

37

K hi các r ă n g b ắ t đầu ă n khớp ở tâ m , xuất h iệ n m ộ t p h ầ n c h â n k h ô n g

h ú t c h ấ t lỏng vào buồng n ạp C h ấ t lỏng được giữ giữa các r ă n g ở p h ía ngoài và vỏ bơm, tạ o ra sự tru y ề n c h ấ t lỏng liê n tục từ buồng n ạ p đến buồng xả và đẩy vào hệ thông

D ung lượng bơm được xác đ ịnh b ằ n g th ê tích của c h ấ t lóng giữa từ n g cặp ră n g , sô ră n g , và tốc độ quay Chú ý, bơm chỉ p h â n phối th ế tích c h ấ t lỏng cố đ ịn h từ cổng n ạ p đ ến cổng xả tro n g từ n g vòng quay; áp s u ấ t cổng

xả chỉ được xác đ ịn h do th iế t kê p h ầ n còn lạ i của hệ thống

H iệu s u ấ t của bơm bị giới h ạ n do rò rỉ và k h ả n ă n g của bơm chịu áp

su ấ t c h ê n h lệch giữa cổng n ạ p và cổng xả Bơm b á n h ră n g yêu cầu các

ră n g ă n k h ớ p c h ặ t chẽ, độ hở tối th iể u giữa các ră n g và vỏ, giữa bề m ặ t

ră n g và các tấ m b iên Các tấ m b iên được th iế t k ế dưới d ạ n g tấ m chịu

m ài m òn và dễ th a y th ế Sự m ài m òn tro n g bơm b á n h ră n g chủ yếu do các h ạ t tạ p c h ấ t tro n g lưu ch ấ t, do đó độ sạch và lọc là các yếu tố r ấ t quan trọ n g

Cửa ra

Cửa ra

Cửa ra

Tâm quay của đĩa răng trong Tâm quay của vành răng ngoài

(b) Bơm bánh răng lêch tâm

H ỉnh 2-9 C ác dạng bơm bánh răng

39

Sự ch ê n h lệch áp su ấ t gây ra tả i biên tá c d ụ n g vào trục b án h răn g theo góc 45° đối với đường tâ m Nói chung, bơm b á n h ră n g được dùng ở

áp su ấ t đến k h o ả n g 150 b a r và công su ấ t k h o ả n g 150 g allo n /p h ú t (575 lít/phút) H iệu su ấ t th ề tích của bơm b á n h ră n g k h o ản g 90%, th ấ p n h ấ t tro n g ba loại bơm

Có vài b iến th ế từ bơm b á n h ră n g cơ b ản H ìn h 2-8 m inh họa bơm rotor, b á n h ră n g được th a y th ế b ằ n g b á n h ba th ù y

H ình 2-9a m in h họa bơm b án h ră n g tro n g , b á n h ră n g dẫn động bên ngoài ăn khớp với b á n h ră n g bên tro n g nhỏ hơn, sự chia tách dòng ch ấ t lỏng khi các b á n h ră n g k h ô n g ăn khớp được thự c h iệ n theo v à n h h ìn h lười liềm B iến th ế th ứ ba (H ìn h 2-9b) là bơm đĩa ră n g quay, còn gọi là bơm b án h ră n g lệch tám , đĩa ră n g tro n g có số ră n g nhỏ hơn v à n h ră n g ngoài m ột răn g C ông su ấ t và áp su ấ t của bơm b á n h ră n g trong tương đối

th ấ p

Bơm cánh gạt

Nguồn rò ri c h ín h ở bơm b á n h ră n g là các k h e hở nhỏ của b á n h răn g ,

k h o ản g hở giừa các ră n g và vỏ bơm Bơm c á n h g ạ t giảm rò rỉ n à y b ằn g cách đ ặ t các cá n h có tả i lò xo (hoặc th ủ y lực) với các rã n h lên ro to r được dản động (H ìn h 2-10)

Với bơm tr ê n H ình 2-10a, rotor được đ ặ t lệch tro n g vỏ bơm, các cánh

g ạ t bị giới h ạ n tro n g v à n h cam khi ch ú n g đi n g a n g qua cửa vào và cửa ra

Do đ ỉn h c á n h g ạ t tựa vào vỏ bơm, rò rỉ tương đối nhỏ, các cánh n ày sẽ bù cho mức độ m ài m òn lớn ở các đ ỉn h c á n h và vỏ bơm Tuy n h iên , v ẫ n có rò

ri giửa bề m ặ t ro to r và p h ần th â n C ông su ấ t bơm được xác đ ịn h b ăn g

k h o ản g xô dịch của cán h g ạt, d iện tích bề m ặ t c á n h g ạt, và tốc độ quay

Sự ch ê n h lệch áp s u ấ t giữa cửa vào và cửa ra tạ o ra tả i lớn tr ê n cánh

g ạ t và tả i b iên lớn tr ê n trụ c ro to r có th ể làm h ỏ n g ổ bi Do đó, bơm trê n

H ình 2-10a được gọi là bơm cánh g ạ t k h ô n g cân b ằn g (bơm lệch tâm )

H ìn h 2-10b tr ìn h bày bơm c á n h g ạ t cân bằng Bơm n ày có v à n h cam ellip cùng với hai cửa vào và h ai cửa ra T ải á p s u ấ t vẫn xảy ra tr ê n các cán h g ạt, n h ư n g hai nửa bơm đồng n h ấ t tạ o các lực ngược chiều n h au cân

b ằ n g tr ê n rotor, đưa đến hợp lực b ằ n g k h ô n g tr ê n trụ c và ổ bi Bơm cán h

g ạ t cân b ằ n g có tuổi thọ cao hơn bơm cán h g ạ t k h ô n g cân bằng

C ông s u ấ t và á p s u ấ t d a n h đ ịn h của bơm c á n h g ạ t thường th â p hơn bơm b á n h ră n g , như ng ít rò rỉ, do đó có hiệu s u ấ t th ể tích k h o ản g 95%

T rong các điều k iệ n lý tưởng, công su ấ t của bơm p h ái tương ứng

ch ín h xác với tả i yêu cầu Biểu thức 2.2 trìn h bày n ă n g lượng cung cấp tỷ

lệ với áp s u ấ t hệ th ố n g và tốc độ lưu lượng th ể tích Bơm vói công su ấ t quá lớn sẽ lã n g phí n ă n g lượng (dẫn đ ến tă n g n h iệ t độ dòng c h ấ t lỏng) khi lượng c h ấ t lỏng dư đi qua valve xả an to àn

Bơm thư ờ ng được b án với công s u ấ t d an h đ ịn h và người d ù n g phải chọn kích cỡ lớn n h ấ t k ế tiế p H ìn h 2-11 tr ìn h bày bơm cánh g ạ t với công su ấ t có th ề điều ch in h , xác lập th eo quan hệ vị trí giữa rotor và m ặ t

vo bên tro n g , vị tr í m ặ t vỏ bên tro n g được điều c h ỉn h b ằ n g v ít bên ngoài

cử a vào Cửa ra

Vành cam

lực hoặc lò xo giữ các cánh tựa vào vành cam

(a) Bơm cánh gạt lệch tâm

4 l

Bơm piston

Bơm piston co d á n g ve bên ngoải tương tự động cơ ô tô với m ột cylinder đơn gian (M ình 2-2b) Tuy n h iê n , loại bơm đơn g ian này p h â n phôi m ột xung lưu c h ấ t tro n g từ ng vòng quay, tạo ra các xung áp s u ấ t quá lớn vào

hệ thống Vì th ế bơm piston thực tế sử d ụ n g n h iề u cy lin d er và pisto n đẽ làm êm dịu sự p h â n phối lưu c h ấ t, và th iế t k ế bơm n h iề u cylinder gọn nhẹ với th ề tích đu nhỏ

H ình 2-12 tr ìn h bày bơm p iston hướng k ín h Bơm gồm n h iều piston rỗng bên tro n g block cylinder đứng yên Mỗi p isto n đều có các valve lò xo

xà và nạp Khi cam bên tro n g quay, c h ấ t lỏng được v ậ n chuyển k h á êm

từ cua vào đ ến cứa ra

H ìn h 2-12 Bơm piston hướng kính

Bơm trê n H ìn h 2-13 có cùng nguyên lý, n h ư n g sử dụng cam đứng yên

và block cy lin d er quay Việc bô tr í này k h ô n g yêu cầu n h iề u valve n ạp và valve^xả, do đó đơn g iản , hợp lý và rẻ tiề n hơn H ầu h ế t các bơm piston hướng k ín h đều có k ế t cấu này

Biến th ế k h ác của bơm piston có th iế t k ế hướng trụ c (H ìn h 2-14),

n h iều piston được sắ p xếp tro n g block cy lin d er quay P isto n chạy lê n xuống nhờ m ột đìa n g h iê n g được gọi là đĩa lắc rung Mỗi p iston có th ể được giừ tiế p xúc với đĩa lắc rung b àn g lò xo hoặc b ằn g đĩa guốc quay liê n

k ế t với đĩa lắc rung

Công su ấ t bơm được điều k h iể n b ằ n g cách th a y đổi góc n g h iê n g của đĩa lắc rung; góc càng lớn, công su ấ t cà n g lớn Với đ ĩa lắc rung th ẳ n g đứng, công s u ấ t b ằ n g zero, và dòng có th ể được đảo chiều Góc đ ĩa lắc rung (và cồng s u ấ t bơm) có th ể dễ d àn g điều k h iể n từ xa b ằ n g cách bồ sung m ột cy lin d er th ủ y lực riêng