Chương 3: Máy thủy lực thể tích

Máy thủy lực thể tích là danh từ chung chỉ các thiết bị máy móc trao đổi năng lượng với chất lỏng theo nguyên lý nén chất lỏng trong các thể tích kín. Máy thủy lực thể tích bao gồm các loại bơm và động cơ thủy lực thể tích.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 3: Máy thủy lực thể tích Chương 3 MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH Máy thủy lực thể tích là danh từ chung chỉ các thiết bị máy móctrao đổi năng lượng với chất lỏng theo nguyên lý nén chất lỏng trong cácthể tích kín. Máy thuỷ lực thể tích bao gồm các loại bơm và động cơ thuỷlực thể tích. • Bơm thuỷ lực thể tích hút và đẩy chất lỏng qua bơm là do sự thay đổi thể tích trong quá trình công tác của bơm. • Động cơ thuỷ lực thể tích là máy thuỷ lực biến áp năng của dòng chất lỏng thành cơ năng. • Về nguyên tắc, bất kỳ máy thuỷ lực nào cũng có thể làm được hai chức năng là bơm và động cơ. 3.1. BƠM PISTON3.1.1. KHÁI NIỆM CHUNG Bơm piston ra đời trước bơm ly tâm rất lâu. Năm 1640 nhà vật lýhọc người Đức Ôttô Henrich đã chế tạo thành công bơm piston đầu tiênđể bơm nước và nén khí trong công nghiệp. Bơm piston là loại bơm thực hiện quá trình hút đẩy chất lỏng dosự thay đổi thể tích công tác trong bơm, được thực hiện nhờ pistonchuyển động tịnh tiến qua lại trong xi lanh. Loại bơm piston chuyển động tịnh tiến trong xi lanh để hút và đẩychất lỏng qua hai van là loại máy thuỷ lực thể tích đơn giản nhất và rađời đầu tiên.3.1.2. CẤU TẠO BƠM PISTON Cấu tạo của bơm piston được thể hiện trên (Hình 3.1). Piston (9)chuyển động tịnh tiến trong xy lanh (11) nhờ tay biên (2) nối liền với trụckhuỷu (10). Trục khuỷu nối với trục động cơ lai bơm. Giả sử piston đisang trái thì thể tích làm việc bên phải tăng lên, áp suất trong xi lanhkhoang bên phải giảm xuống đến giá trị nhỏ hơn áp suất cửa hút củabơm làm cho van hút (7) bên phải nâng lên, van đẩy 6 phải đóng lại. Chấtlỏng được điền vào trong xy lanh khoang bên phải. Khoang bên trái củaxy lanh do piston đi sang trái lên thể tích khoang này nhỏ lại, áp suất tănglên, van hút (7) bên trái đóng lại và van đẩy (6) bên trái được nâng lên.Chất lỏng trong khoang xy lanh bên trái được đẩy ra ngoài qua van đẩy 70(6) bên trái. Khi piston chuyển động sang phải thì thể tích công tác củakhoang bên trái tăng lên và thể tích công tác của xy lanh khoang bên phảinhỏ lại. Khoang bên trái chất lỏng được điền vào qua van hút (7) trái cònchất lỏng trong khoang công tác của xy lanh phía bên phải thì được đẩyqua van đẩy (6) bên phải vào đường ống đẩy. Quá trình hoạt động đó cứtiếp diễn tạo nên các hành trình hút đẩy liên tục của bơm, bơm luôn hútvà đẩy chất lỏng qua bơm. 10 11 Hình 3.1. Cấu tạo bơm piston 1. Vỏ bơm, 2. Tay biên, 3. Bàn trượt, 4. Cán piston, 5. Cửa xả, 6. Van đẩy, 7. Van hút, 8. Cửa hút, 9. Piston, 10 trục khuỷu, 11. Xy lanh3.1.3. PHÂN LOẠI BƠM PISTON Bơm piston có nhiều loại khác nhau, thường phân loại theo cáccách như sau: Theo số lần làm việc trong một chu kỳ của bơm ♦Bơm tác dụng đơn. ♦Bơm tác dụng kép. Theo áp suất mà bơm piston tạo ra ♦Bơm áp suất thấp P < 5 bar. ♦Bơm áp suất trung bình P = 5 - 50 bar. ♦ Bơm áp suất cao P > 50 bar. Theo lưu lượng bơm piston được chia thành71 ♦Bơm có lưu lượng nhỏ Q < 20 m3/h ♦Bơm có lưu lượng trung bình Q = 20 ÷ 60 m3/h ♦Bơm có lưu lượng lớn Q > 60 m3/h Theo số vòng quay của động cơ điện lai ♦Bơm thấp tốc n Lưu lượng trung bình lý thuyết của bơm bằng tổng thể tích làmviệc của bơm trong một đơn vị thơì gian. Lưu lượng trung bình của bơm được tính theo công thức sau: π .D 2 Qtrungbình = F .S .n = S .n 4 π .D 2 Trong đó : F = diện tích mặt cắt ngang của piston. 4 D- Đường kính của xy lanh (m) S - Hành trình của piston (m). n- Vòng quay của trục khuỷu (vòng/phút) Vậy lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm piston tác dụng đơnlà: q.n F .S .n Ql = 60 = 60 (m3/giờ) Với bơm piston tác dụng kép (tác dụng hai phía của piston) nhiềuhiệu lực thì lưu lượng trung bình được tính theo công thức: F .S .i.z.n Qtungbình = 60 Với i là số hiệu lực của bơm (số xy lanh của bơm) z. Số lần làm việc trong một chu kỳ của piston. Bơm piston tácdụng đơn (z=1), bơm piston tác dụng kép (z=2). Do có sự rò lọt chất lỏng trong quá trình làm việc nên có tổn thấtlưu lượng, vì vậy lưu lượng thực tế của bơm piston là: Q = η Q.Qlt ηQ- là hiệu suất của bơm b. Lưu lượng tức thời Lưu lượng tức thời phụ thuộc vào vận tốc chuyển động củapiston, mà vận tốc này thay đổi theo thời gian nên lưu lượng tức thời củabơm cũng thay đổi theo thời gian, ngay cả khi chế độ làm việc của bơmổn định. Đây là điểm khác nhau cơ bản giữa bơm piston và bơm ly tâm. Chúng ta hãy tìm qui luật biến đổi lưu lượng và trị số của nó:73 Xét một bơm piston tác dụng đơn, lưu lượng Q của bơm đượctính theo công thức Q = F.c. F- diện tích mặt cắt ngang của piston và được tính theo công thức πD 2 F= ...