Các thông số

C- Bơm bánh răng điều chỉnh

3- Các thông số

a) Lưu lượng

) Lưu lượng trung bình

Khi bơm làm việc, các rãnh răng khi ra khớp được chứa đầy chất lỏng, lúc chuyển đến vùng ăn khớp thì bị răng của bánh răng kia chiếm chỗ, dồn ép chất lỏng vào ống đẩy. Giả sử số răng z của hai bánh răng là như nhau và thể tích của một rãnh răng bằng thể tích của một răng, thì lượng chất lỏng mà bơm chuyển được trong một vòng quay của bánh răng bằng tổng thể tích các răng.

65

Lưu lượng lý thuyết của bơm ứng với tốc độ quay n là: Ql 2z.n.a2 D.m.b.n

Trong đó: z - số răng của bánh răng; a - thể tích của một răng; D - đường kính vòng tròn lăn;

b - chiều dài răng hay chiều rộng bánh răng; m – môđun của răng.

Nếu số răng của hai bánh răng không như nhau thì lấy số răng của bánh răng z1 của bánh răng chủ động để tính.

Đối với các bánh răng có số răng nhỏ [z = (612)], thì thể tích của rãnh răng lớn hơn thể tích của răng, khi đó thay số  bằng hệ số 3,5 và ta có Ql 7D.m.b.n.

Mà mD z, do đó bn z D Ql 7 . . 2  .

Do có hiện tượng rò rỉ nên lưu lượng thực tế của bơm nhỏ hơn giá trị tính toán theo lý thuyết b n z D Q Q Q. l 7 Q . . 2    

Trong đó Q - hiệu suất lưu lượng. Nó phụ thuộc vào độ lớn của khe hở trong bơm, cấp chính xác gia công, độ cứng vững của răng, kết cấu của bơm, …

Thông thường, Q = (0,800,90).

Ngoài các công thức tính lưu lượng trên, còn có nhiều công thức thực nghiệm khác được giới thiệu trong các tài liệu kỹ thuật chuyên ngành hẹp để tính với độ chính xác cao hơn.

) Lưu lượng tức thời

Mômen quay của bơm được xác định theo công thức: M p.b.(2R.mm2l2)

Trong đó:  p - hiệu số áp suất giữa khoang đẩy và khoang hút; l - khoảng cách từ điểm ăn khớp A đến tâm ăn khớp P; R - bán kính vòng tròn chia (lăn) của bánh răng;

Vì l thay đổi trong quá trình bơm làm việc nên mômen quay cũng dao động theo đó. Sự dao động của mmomen quay ảnh hưởng xấu đến sức bền và điều kiện làm việc của bơm. Ta biết mômen quay liên quan đến công suất của bơm, mà công suất lại ảnh hưởng đến áp suất và lưu lượng bơm, nên sự dao động của mômen quay cũng gây nên sự dao động lưu lượng và áp suất của bơm

Ta có: N M..Q H p.Q Do đó: p M Q   . Hay Q(2R.mm2 l2).b

Từ công thức này, ta nhận thấy:

+ Khi l0 thì QQmax (2R.mm2).b

66

Như vậy lưu lượng tức thời của bơm bánh răng thay đổi có chu kỳ từ Qmin đến Qmax. Biên độ dao động lưu lượng của bơm bánh răng phụ thuộc vào khoảng cách l và do đó phụ thuộc vào số răng và hệ số trùng khớp của cặp bánh răng.

Hệ số dao động lưu lượng được xác định theo biểu thức

tb Q Q Qmax  min  

Với bơm bánh răng trụ,  được xác định theo công thức gần đúng:

z

  1,25 cos2

Trong đó:  - góc ăn khớp.

So với các loại bơm pittông và pittông – rôto thì bơm bánh răng có hệ số dao động lưu lượng nhỏ hơn nhiều.

Để khắc phục sự dao động lưu lượng, người ta dùng:

- Bánh răng có số răng z lớn (như vậy cần tăng kích thước bánh răng, làm cho kết cấu cồng kềnh).

- Dùng bánh răng nghiêng.

- Dùng bánh răng chữ V. {Nó có ưu điểm là khử được lực chiều trục và làm việc với áp suất cao [p = (2040) kG/cm2]}.

b) Công suất

Công suất của bơm bánh răng được tính theo công thức: m d p Q N  . 75 . 

Trong đó: pd - áp suất đẩy, kG/cm2;

m - hiệu suất cơ khí, phụ thuộc vào chất lượng chế tạo và kết cấu của bơm,

)95 95 , 0 80 , 0 (   m  ;

 - hệ số công suất, phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng được bơm.

c) Hiệu suất

Hiệu suất của bơm có dạng b Q.H.m

Q tồn tại do chất lỏng rò rỉ [qua mặt đầu vỏ bơm chiếm (7580)%] do chất lỏng không điền đầy các rãnh răng.

Thông thường, b (0,600,85);

3- Ƣu nhƣợc điểm

a)- Ưu điểm

- Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, dễ chế tạo, chắc chắn. - Làm việc tin cậy, độ bền cao.

- Khối lượng trên một đơn vị công suất nhỏ.

- Có khả năng làm việc với tốc độ quay lớn hơn các loại bơm khác [n có thể đạt đến (10.00012.000) v/ph].

b)- Nhược điểm

- Không có khả năng hút khô.

- Không thể thực hiện được sự điều chỉnh lưu lượng và áp suất khi bơm làm việc với tốc độ quay không đổi nếu không dùng van xả.

67

Bơm bánh răng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, thường được dùng để bơm các chất lỏng nhớt.

5- Lƣu ý khi sử dụng bơm

- Không được vận hành bơm khi van đẩy đóng;

- Khi trong bơm không có chất lỏng, hao mòn sẽ tăng lớn; - Cần đảm bảo khe hở cho phép trong bơm.

4.2.2- Động cơ thủy lực kiểu bánh răng

Cấu tạo của động cơ thủy lực kiểu bánh răng giống như bơm bánh răng, nhưng nguyên lý làm việc của động cơ bánh răng thì ngược lại. Nghĩa là khi đưa dầu thủy lực có áp suất đủ lớn vào khoang nạp của động cơ thì áp năng của dòng dầu thủy lực biến thành cơ năng làm quay trục động cơ (dưới tác dụng của áp lực dầu buộc các bánh răng chuyển động theo hướng ở khoang nạp các răng ra khớp và do đó dầu thủy lực nằm trong các rãnh răng được mang vòng theo vỏ máy từ khoang nạp đến khoang xả).

Tuy kết cấu của động cơ thủy lực kiểu bánh răng đơn giản, nhưng nó ít được sử dụng vì hiệu suất thấp. Ngoài ra, ma sát ở ổ trục và mặt đầu bánh răng khá lớn làm cho dầu thủy lực bị nóng nhanh khi tốc độ quay động cơ lớn.

Trong ngành chế tạo máy, động cơ thủy lực kiểu bánh răng được dùng để thực hiện các chuyển động điều khiển như ở các băng chuyền, đồ gá cấp phôi hoặc dùng để quay trục vitme thực hiện lượng chạy dao trên máy tổ hợp khoan.

4.3- BƠM VÀ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC TRỤC VÍT 4.3.1- Bơm trục vít 4.3.1- Bơm trục vít

Bơm trục vít có bộ phận làm việc chủ yếu là 2, 3 hoặc 5 trục vít ăn khớp với nhau và được đặt trong thân cố định có lối dẫn chất lỏng vào và ra. Khe hở giữa các trục vít và thân bơm rất nhỏ. Ren vít thường là ren chữ nhật, ren hình thang, ren thân khai và ren xiclôit. Trục vít thường có một hoặc hai mối ren.

1- Cấu tạo và nguyên lý làm việc

a- Cấu tạo

Cấu tạo bơm trục vít được thể hiện trên hình 4.8. Trục vít chủ động 1 có ren chữ nhật, chiều ren phải, ăn khớp với trục vít bị động 2, có chiều ren trái. Ở phía cuối của hai trục vít có lắp hai bánh răng 3 ăn khớp với nahu. Các trục vít được lắp trong các ổ, đặt trong thân bơm 4. Thân bơm có khoang hút A và khoang đẩy B. Bộ truyền bánh răng 3 có tác dụng khắc phục hiện tượng tự hãm của trục vít.

68

Hình 4.8- Cấu tạo bơm 2 trục vít (ren chữ nhật)

a) Cấu tạo bơm trục vít

1. Trục vít chủ động; 2. Trục vít bị động; 3. Cặp bánh răng truyền động; 4. Thân bơm; A, B. Các khoang hút và đẩy

b) Nguyên lý đẩy chất lỏng

Bơm trục vít có thể nói là một biến thể của bơm bánh răng. Thật vậy, nếu bánh răng nghiêng có số răng nhỏ, bề dày và góc nghiêng của răng lớn thì bánh răng sẽ thành trục vít. Bơm trục vít thường được chế tạo thành 3 cỡ theo áp suất:

- Loại áp suất thấp, p = (1015) kG/cm2; - Loại áp suất trung bình, p = (3060) kG/cm2 ; - Loại áp suất cao, p = (60200) kG/cm2.

Bơm trục vít có thể được chế tạo với dải lưu lượng rộng Q = (35).103 l/ph. b- Nguyên lý làm việc

Giả sử có đai ốc 1 ăn khớp ren với trục vít (hình 4.5.b), nếu giữ cho đai ốc không quay thì nó sẽ chuyển động tịnh tiến dọc theo trục vít. Bây giờ ta hình dung xung quanh ren trục vít chứa đầy chất lỏng, tạo thành một “đai ốc” chất lỏng ăn khớp với ren trục vít. Nếu có một tấm chắn giữ cho “đai ốc lỏng” không quay khi trục vít qauy thì khối chất lỏng giữa các mặt ren sẽ chuyển động tịnh tiến dọc theo trục vít.

Sự vận chuyển chất lỏng trong bơm trục vít cũng theo nguyên tắc như vậy. Khi hai trục vít ăn khớp với nhau, rãnh ren của trục vít này ăn khớp với thân ren trên trục vít kia, có tác dụng như một tấm chắn không cho chất lỏng trong rãnh ren quay theo trục mà chỉ chuyển động tịnh tiến từ khoang hút đến khoang đẩy. Sau mỗi vòng quay của trục vít, chất lỏng dịch chuyển được một đoạn đúng bằng bước ren của mối ren ấy (xem các điểm a, a’, a’’ trên hình 4.5.a) [Khi bơm làm việc, vùng ren ra khớp tạo nên một áp thấp và chất lỏng được hút vào bơm, rồi khi ren vít vào khớp thì chất lỏng bị đẩy ra ống đẩy. Ở bơm trục vít, chất lỏng được chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy theo chiều trục và không có hiện tượng chèn dầu ở chân ren như bơm bánh răng].

Để khắc phục lực dọc trục tác dụng lên trục vít, người ta chế tạo bơm trục vít hai hướng ren (ngược chiều nhau).

69

2- Ƣu nhƣợc điểm

a- Ưu điểm

- Làm việc êm, lưu lượng tương đối đều, đều hơn cả bơm bánh răng nghiêng, cột áp cao.

- Hiệu suất tương đối cao ở vùng lưu lượng lớn [b (0,70,8) khi Q (0,910,995)].

- Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc tin cậy, không ồn. - Có thể làm việc với tốc độ quay lớn và áp suất cao. - Mômen quán tính nhỏ.

- Có khả năng hút khô. b- Nhược điểm

- Việc chế tạo khá phức tạp - Hiệu suất tương đối thấp.

- Nhạy cảm với độ sạch của chất lỏng được bơm. - Phạm vi sử dụng của bơm trục vít hẹp

3- Phạm vi sử dụng

Dải thông số làm việc của bơm Q(0,5250) m3/h; H (302000) m cột nước [(3200) kG/cm2];N(11500) kW; n(7508000) v/ph.

4.3.2- Động cơ thủy lực trục vít

Động cơ thủy lực trục vít có cấu tạo giống như bơm trục vít. Hay nói cách khác máy thủy lực thể tích kiểu trục vít có tính thuận nghịch, có thể làm việc như một bơm hoặc một động cơ thủy lực khi dẫn vào máy một dòng dầu thủy lực có áp suất đủ lớn.

4.4- BƠM VÀ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC CÁNH GẠT

Bơm cánh gạt cũng là loại bơm được dùng rộng rãi nhất sau bơm bánh răng, và cũng dùng chủ yếu ở hệ thống có áp suất thấp và trung bình. So với bơm bánh răng, bơm cánh gạt đảm bảo một lưu lượng đều, hiệu suất thể tích cao hơn. Do đó, nó dùng rất thích hợp trong các hệ thống thủy lực của các máy công cụ như thực hiện lượng chạy dao ở máy tổ hợp, máy doa, máy tiện, máy phay; thực hiện chuyển động của bàn máy và các cơ cấu khác của máy mài, của băng chuyền, của cơ cấu kẹp chặt, cấp phôi trên máy tự động và dây chuyền tự động, …

Kết cấu của bơm cánh gạt có nhiều kiểu khác nhau, nhưng có thể xếp thành hai kiểu chính:

- Bơm cánh gạt tác dụng đơn, gọi tắt là bơm cánh gạt đơn.

- Bơm cánh gạt tác dụng kép, gọi tắt là bơm cánh gạt kép (do có hai khoang hút và hai khoang đẩy được bố trí đối xứng nhau qua tâm nên giảm được tải trọng trên rôto rất nhiều).

Ngoài ra, còn có bơm cánh gạt có tác dụng nhiều lần (loại này có kết cấu phức tạp, nhiều khoang hút và khoang đẩy).

4.4.1- Bơm cánh gạt