ViÖc lµm kÝn gi÷a hai khoang khÝ vµ chÊt láng lµ v« cïng quan träng, ®Æc biÖt lµ ®èi víi lo¹i b×nh lµm viÖc ë ¸p suÊt cao vµ nhiÖt ®é thÊp. §èi víi b×nh trÝch chøa thñy khÝ cã ng¨n chia[r]
(1)Ch−ơng 2: cấu biến đổi l−ợng hệ thống xử lý dầu
2.1 bơm động dầu (mô tơ thủy lực)
2.1.1 Nguyên lý chuyển đổi l−ợng
Bơm động dầu hai thiết bị có chức khác Bơm thiết bị tạo l−ợng, động dầu thiết bị tiêu thụ l−ợng Tuy kết cấu ph−ơng pháp tính tốn bơm động dầu loại giống
a Bơm dầu: là cấu biến đổi l−ợng, dùng để biến thành l−ợng dầu (dòng chất lỏng) Trong hệ thống dầu ép th−ờng dùng bơm thể tích, tức loại bơm thực việc biến đổi l−ợng 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 k nộn
Tuỳ thuộc vào lợng dầu bơm ®Èy mét chu kú lµm viƯc, ta cã thể phân hai loại bơm thể tích:
+/ Bơm có l−u l−ợng cố định, gọi tắt bơm c nh
+/ Bơm có lu lợng điều chỉnh, gọi tắt bơm điều chỉnh Những thông số bơm lu lợng áp suÊt
b Đông dầu: là thiết bị dùng để biến l−ợng dòng chất lỏng thành động quay trục động Quá trình biến đổi l−ợng dầu có áp suất đ−ợc đ−a vào buồng công tác động D−ới tác dụng áp suất, phần tử động quay
Những thông số động dầu l−u l−ợng vòng quay hiệu áp suất đ−ờng vào đ−ờng
2.1.2 Các đại lng c trng
a Thể tích dầu tải vòng (hành trình)
Hình 2.1 B¬m thĨ tÝch
NÕu ta gäi:
(2)A- Diện tích mặt cắt ngang; h- Hành trình pittông;
VZL- Thể tích khoảng hở hai răng;
Z- Số bánh
ở hình 2.1, ta tích dầu tải vòng (hành trình):
V = A.h hành trình (2.1) V VZL.Z.2 vòng (2.2)
b áp suất làm việc
t = 6s
áp suất làm việc đ−ợc biểu diễn hình 2.2 Trong đó:
p
+/ áp suất ổn định p1;
p3
+/ ¸p suÊt cao p2; p p
2 +/ áp suất đỉnh p3 (áp suất qua van tràn) p1
t
Hình 2.2 Sự thay đổi áp suất làm việc theo thời gian
c HiÖu suÊt
Hiệu suất bơm hay động dầu phụ thuộc vào yếu tố sau: +/ Hiệu suất thể tích v
+/ Hiệu suất thủy lực hm
Nh hiệu suất toàn phần: t = v ηhm (2.3)
ë h×nh 2.3, ta cã:
+/ Công suất động điện: NE = ME ΩE (2.4)
+/ Công suất bơm: N = p.Qv (2.5)
Nh− vËy ta cã c«ng thøc sau:
tb v tb E Q p N N η = η
= (2.6) +/ Công suất động dầu:
NA = MA ΩA hay NA = ηtMotor.p.Qv (2.7) p ⎩ ⎨ ⎧ E E E n M
N Qv
ηv ηh A A A N n M ⎭ ⎬ ⎫ ηv ηv ηh A N v F ⎭ ⎬ ⎫ ηh
+/ C«ng st cđa xilanh:
NA = F.v hay NA = txilanh.p.Qv (2.8) Hình 2.3 ảnh hởng hệ sè tæn thÊt
đến hiệu suất
Trong đó:
NE, ME, ΩE- cơng suất, mơmen vận tốc góc trục động nối với bơm;
NA, MA, ΩA - công suất, mômen vận tốc góc động tải;
NA, F, v - công suất, lực vận tốc pittông;
N, p, Qv - công suất, áp suất lu lợng dòng chảy;
txilanh- hiệu suất xilanh;
(3)tb- hiệu suất bơm dầu
2.1.3 Cơng thức tính tốn bơm động dầu
a Lu lợng Qv, số vòng quay n thể tích dầu vòng quay V Ta cã: Qv= n.V (2.9)
n V
QV QV
V n
+/ L−u l−ỵng bơm: Qv = n.V v.10-3 (2.10)
+/ Động dầu: Qv =
3 v 10 V n −
η (2.11)
Trong đó: Hình 2.4 L−u l−ợng, số vịng quay, thể tích
Qv- lu lợng [lít/phút];
n- số vòng quay [vòng/phút]; V- thể tích dầu/vòng [cm3/vòng];
v- hiệu suất [%]
b áp suất, mômen xoắn, thể tích dầu mét vßng quay V
Theo định luật Pascal, ta có:
V M
p = x (2.12)
¸p st cđa b¬m: 10 V
M
p = x ηhm (2.13)
áp suất động dầu: 10 V M p hm x η
= (2.14)
p
Mx V
p
V
H×nh 2.5 áp suất, thể tích, mômen xoắn
Mx
Trong đó: p [bar]; Mx [N.m];
V [cm3/vßng];
hm [%]
c Công suất, áp suất, lu lợng
Công suất bơm tính theo công thức tổng quát là: N = p.Qv (2.15)
+/ Công suất để truyền động bơm:
2 t v 10 Q p N − η
= (2.16)
+/ Công suất truyền động động dầu:
2 t v 10 Q p
N = η − (2.17)
Trong đó:
N [W], [kW]; p [bar], [N/m2];
Qv [lÝt/phót], [m3/s];
(4)Lu lợng bơm lý thuyết không phụ thuộc áp suất (trừ bơm ly tâm), mà phụ thuộc vào kích thớc hình học vận tèc quay cña nã Nh−ng thùc tÕ sù rò rỉ qua khe hở khoang hút khoang đẩy, nên lu lợng thực tế nhỏ lu lợng lý thuyết giảm dần áp suất tăng
Một yếu tố gây mát l−ợng t−ợng hỏng Hiện t−ợng th−ờng xuất hiện, ống hút nhỏ dầu có độ nhớt cao
Khi lọc đặt đ−ờng hút bị bẩn, với tăng sức cản dòng chảy, l−u l−ợng bơm giảm dần, bơm làm việc ngày ồn cuối tắc hẳn Bởi cần phải l−u ý lúc lắp ráp để ng hỳt to, ngn v thng
2.1.4 Các loại b¬m
a Bơm với l−u l−ợng cố định
+/ Bơm bánh ăn khớp ngoài; +/ Bơm bánh ăn khớp trong; +/ Bơm pittông hớng trục; +/ Bơm trục vít;
+/ Bơm pittông dÃy; +/ Bơm cánh gạt kép; +/ Bơm rôto
b Bm vi lu lng thay i
+/ Bơm pittông hớng t©m;
+/ Bơm pittơng h−ớng trục (truyền đĩa nghiêng); +/ Bơm pittông h−ớng trục (truyền khớp cầu); +/ Bm cỏnh gt n
2.1.5 Bơm bánh răng Buồng đẩy B
a Nguyên lý làm việc
Bánh bị động Bánh chủ
ng nb
Thân bơm
Buồng hút A
Hình 2.6 Nguyên lý làm việc bơm bánh
(5)ra bung B, thực chu kỳ nén Nếu nh− đ−ờng dầu bị đẩy ta đặt vật cản (ví dụ nh− van), dầu bị chặn tạo nên áp suất định phụ thuộc vào độ lớn sức cn v kt cu ca bm
b 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 ữ 200bar (phụ thuộc vào chớnh xỏc ch to)
Bơm bánh gồm có: loại bánh ăn khớp ăn khớp trong, thẳng, nghiêng chử V
Loại bánh ăn khớp đợc dùng rộng rÃi chế tạo dễ hơn, nhng bánh ăn khớp có kích thớc gọn nhẹ
Vành khăn Buồng đẩy
a c b
Bng hót Bng hót Bng ®Èy
Hình 2.7 Bơm bánh
a Bơm bánh ăn khớp ngoài; b Bơm bánh ăn khớp trong; c Ký hiệu bơm.
c Lu lợng bơm bánh răng
Khi tớnh lu lng du, ta coi thể tích dầu đ−ợc đẩy khỏi rãnh với thể tích răng, tức khơng tính đến khe hở chân lấy hai bánh có kích th−ớc nh− (L−u l−ợng bơm phụ thuộc vào kết cấu)
Nếu ta đặt:
m- Modul bánh [cm]; d- Đờng kính chia bánh [cm]; b- Bề rộng bánh [cm];
n- Số vòng quay phút [vòng/phút]; Z - Số (hai bánh có số nhau)
Thì lợng dầu hai bánh chuyển quay vòng:
Qv = 2..d.m.b [cm3/vòng] [l/ph] 2.18)
Nếu gọi Z số răng, tính đến hiệu suất thể tích ηt bơm số vũng quay n, thỡ
lu lợng bơm bánh là:
(6)trớch cha lo xo áp suất thay đổi tỷ lệ tuyến tính, cịn bình trích chứa thủy khí áp suất chất lỏng thay đổi theo định luật thay đổi áp suất khí
Theo kÕt cÊu b×nh trÝch chøa thđy khí đợc chia thành hai loại chính:
+/ Loi khơng có ngăn: loại dùng thực tế (Có nh−ợc điểm: khí tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng, q trình làm việc khí xâm nhập vào chất lỏng gây làm việc không ổn định cho toàn hệ thống Cách khắc phục bình trích chứa phải có kết cấu hình trụ nhỏ dài để giảm bớt diện tích tiếp xúc khớ v cht lng)
+/ Loại có ngăn
Hình 2.32 Bình trích chứa thủy khí có ngăn
Bình trích chứa thủy khí có ngăn phân cách hai môi tr−ờng đ−ợc dùng rộng rãi hệ thủy lực di động Phụ thuộc vào kết cấu ngăn phân cách, bình loại đ−ợc phân thành nhiều kiểu: kiểu pittơng, kiểu màng,
CÊu t¹o cđa bình trích chứa có ngăn màng gồm: khoang bình trích chứa thủy khí, đợc nạp khí với áp suất nạp vào pn, chất lỏng làm
việc bình trích chứa
Nếu ta gọi pmin áp suất nhỏ chất lỏng làm việc bình trích chứa,
pn ≈ pmin áp suất pmax chất lỏng đạt đ−ợc thể tích chất lỏng bình có
đợc ứng với giá trị cho phép lớn áp suất khí khoang
Khí sử dụng bình trích chứa thờng khí nitơ không khí, chất lỏng làm việc dầu
Việc làm kín hai khoang khí chất lỏng vô quan trọng, đặc biệt loại bình làm việc áp suất cao nhiệt độ thấp Bình trích chứa loại làm việc áp suất chất lỏng 100kG/cm2
(7)Ngun tắc hoạt động bình trích chứa loại gồm có hai q trình q trỡnh np v quỏ trỡnh x
Hình 2.33 Quá trình nạp