Bơm và động cơ dầu

1. Nguyên lý chuyển đổi năng lượng

Bơm và động cơ dầu là hai thiết bị có chức năng khác nhau. Bơm là phần tử tạo ra năng lượng, còn động cơ dầu là thiết bị tiêu thụ năng lượng này. Tuy thế kết cấu và phương pháp tính toán của bơm và động cơ dầu cùng loại giống nhau.

Bơm dầu là một cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để biến cơ năng thành năng lượng của dầu (dòng chất lỏng). Trong hệ thống dầu ép thường chỉ dùng bơm thể tích, tức là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc: khi thể tích của buồng làm việc tăng, bơm rút dầu, thực hiện chu kỳ hút, và khi thể tích của buồng giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén. Tùy thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu lỳ làm việc, ta có thể phân ra hai loại bơm thể tích:

  • Bơm có lưu lượng cố định, gọi tắt là bơm cố định.
  • Bơm có lưu lượng có thể điều chỉnh, gọi tắt là bơm điều chỉnh.

Những thông số cơ bản của bơm là lưu lượng và áp suất.

Động cơ dầu là thiết bị dùng để biến năng lượng của dòng chất lỏng thành động năng quay trên trục động cơ. Quá trình biến đổi năng lượng là dầu có áp suất được đưa vào buồng công tác của động cơ. Dưới tác dụng của áp suất, các phần tử của động cơ quay.

Những thông số cơ bản của động cơ dầu là lưu lượng của 1 vòng quay và hiệu áp suất ở đường vào và đường ra.

2. Các đại lượng đặc trưng

a) Thể tích dầu tải đi trong 1 vòng (hành trình) (hình 1)

Nếu ta gọi:

  V – thể tích dầu tải đi trong 1 vòng (hành trình);

  A – diện tích mặt cắt ngang;

  h – hành trình pittông;

  VZL – thể tích khoảng hở giữa hai răng;

  Z – số răng của bánh răng.

Hình 1. Bơm thể tích

Ở hình 1, ta có thể tích dầu tải đi trong 1 vòng (hành trình):

V = A.h                      1 hành trình

V » VZL.Z.2                1 vòng

b) Áp suất làm việc

Áp suất làm việc được biểu diễn trên hình 2. Trong đó:

  • Áp suất ổn định p1;
  • Áp suất cao p2;
  • Áp suất đỉnh p3: áp suất qua van tràn.

Hình 2: Sự thay đổi áp suất làm việc theo thời gian

c) Áp suất buồng hút

Ở buồng hút áp suất phải đạt một mức chân không tối thiểu. Hình 3 biểu diễn áp suất tuyệt đối (1), áp suất tương đối (2) vứi mức chân không tối thiểu ở buồng hút.

Hình 3. Áp suất ở phía buồng hút.

d) Hiệu suất

Hiệu suất của bơm hay động cơ dầu phụ thuộc các yếu tố sau:

  • Hiệu suất thể tích ηv
  • Hiệu suất cơ và thủy lực ηhm

Như vậy hiệu suất toàn phần: ηt = ηv. ηhm

Ở hình 4, ta có:

  • Công suất động cơ điện: PE = MEE
  • Công suất của bơm: P = p.qv

Như vậy ta có công thức sau:

  • Công suất của động cơ dầu: PA = MAA

Hay:

       PA = ηtMotor . p . qv

  • Công suất của xilanh: PA = F.v

Hay:

       PA = ηtxilanh. p.qv

Hình 4. Ảnh hưởng các hệ số tổn thất đến hiệu suất.

Trong đó:

PE, ME, ω – công suất, mômen và vận tốc góc trên trục động cơ nối với bơm;

PA, MA, ωA – công suất, mômen và vận tốc góc trên động cơ tải;

PA, F, v – công suất, lực và vận tốc pittông;

P, p, qv  – công suất, áp suất và lưu lượng dòng chảy;

ηtxilanh – hiệu suất của xilanh;

ηtMotor – hiệu suất của động cơ dầu;

ηtb – hiệu suất của bơm dầu.

e) Sự phụ thuộc giữa hiệu suất, áp suất và số vòng quay

Hình 5 là ví dụ biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất vào áp suất với số vòng quay 1500 vòng/ phút và sự phụ thuộc của hiệu suất vào số vòng quay với áp suất 200 bar.

Hình 5. Sự phụ thuộc giữa hiệu suất, áp suất và số vòng quay

3. Công thức tính toán bơm và động cơ dầu

a) Lưu lượng qv, số vòng quay n và thể tích dầu trong một vòng quay V (hình 6)

Hình 6. Lưu lượng, số vòng quay, thể tích

a) Bơm, b) Động cơ dầu

Ta có: qv = n.V

Lưu lượng bơm: qv = n.V.ηv.10-3

Động cơ dầu:

Trong đó:

qv – lưu lượng                 [lít/phút]

n – số vòng quay           [vg/phút]

V – thể tích dầu/ vòng  [cm3/vòng]

ηv  – hiệu suất                 [%]

b) Áp suất, mômen xoắn, thể tích dầu trong một vòng quay V (hình 7)

Theo định luật Pascal, ta có:

Áp suất của bơm: Áp suất động cơ dầu:

Hình 7. Áp suất, thể tích và mômen xoắn

Bơm, b) Động cơ dầu

Trong đó:

P          [bar];

M         [N.m];

V          [cm3/ vòng];

      [%].

 

c) Công suất, áp suất, lưu lượng (hình 8)

Công suất bơm tính theo công thức tổng quát: P = p . qv

Công suất để truyền động bơm:

Công suất truyền động động cơ dầu:

Trong đó:                                                     

P                      [kW],

p                      [bar],

qv                    [lít/phút],

ηt                     [%],

Hình 8. Công suất, áp suất và lưu lượng

Công thức chung tính công suất cho các dạng năng lượng được trình bày ở bảng 1.

Bảng 1

    Lưu lượng của bơm về lý thuyết không phụ thuộc vào áp suất (trừ bơm ly tâm), mà chỉ phụ thuộc vào kích thước hình học và vận tốc quay của nó. Nhưng trong thực tế do sự rò rỉ qua khe hở giữa các khoang hút và khoang đẩy, nên lưu lượng thực tế nhỏ hơn lưu lượng lý thuyết và giảm dần khi áp suất tăng.

     Một yếu tố gây mất mát năng lượng nữa là hiện tượng hổng. Hiện tượng này thường xuất hiện, khi ống hút quá nhỏ hoặc dầu có độ nhớt cao.

     Khi bộ lọc đặt trên đường hút bị bẩn, cùng với sự tăng sức cản của dòng chảy, lưu lượng của bơm giảm dần, bơm làm việc ngày một ồn và cuối cùng tắc hẳn. Bởi vậy cần phải lưu ý trong lúc lắp ráp làm sao để ống hút to, ngắn và thẳng.

Nguồn: Internet.

HỖ TRỢ TRỰC TUYẾN

Hotline:0976.022.804

Email: info@nangsuatxanh.vn

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO

VIDEO

Share on email
Email
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on google
Google+
Share on linkedin
LinkedIn
Share on skype
Skype