BÁO CÁO THỰC HÀNH THỦY LỰC KHÍ NÉNPHẦN 1: TÌM HIỂU VỀ BƠM THUỶ LỰC VÀ MÁY NÉN KHÍ 1.1.Bơm thuỷ lực : Bơm thuỷ lực hydraulic pump là một phần tử hết sức quan trọng, thường được ví như tr
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG
BÁO CÁO THỰC HÀNH THUỶ LỰC KHÍ NÉN
NHÓM 7
GVHD : NGUYỄN HỮU HÙNG
SINH VIÊN : PHẠM THANH CHƯƠNG
LÊ ANH HÀO
LÊ ĐỨC NAM
AN MẠNH QUÂN LỚP : 69DCMX21
HÀ NỘI - NĂM 2022
Trang 2BÁO CÁO THỰC HÀNH THỦY LỰC KHÍ NÉN
PHẦN 1: TÌM HIỂU VỀ BƠM THUỶ LỰC VÀ MÁY NÉN KHÍ
1.1.Bơm thuỷ lực :
Bơm thuỷ lực (hydraulic pump) là một phần tử hết sức quan trọng, thường được ví như trái tim trong hệ thống thuỷ lực, được dùng rất phổ biến trong các loại xe, máy công trình hiện nay, và nhiều loại máy khác được gọi chung là “ Máy thuỷ lực”
1.1.1.Nguyên lý hoạt động:
Một máy bơm thủy lực là thiết bị cơ khí, chuyển năng lượng cơ học thành năng lượng thủy lực Từ đó tạo ra dòng chảy với sức mạnh đủ để vượt qua áp lực gây ra bởi tải Trong quá trình hoạt động, bơm thực hiện hai chức năng:
– Thứ nhất: Tác động cơ học tạo ra chân không ở đầu vào bơm cho phép
áp suất tạo lực đưa ra chất lỏng từ thùng dần vào để bơm
– Thứ hai: Tác động cơ học của bơm thủy lực mang chất lỏng vào đường bơm và tạo áp lực lên hệ thống thủy lực
Bơm thủy lực được sử dụng trong các hệ thống truyền động thủy lực và chia làm hai loại đó là bơm thủy tĩnh và bơm thủy động
Bơm thủy lực giúp chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng thủy lực (tức là dòng chảy, áp suất) Nó tạo ra dòng chảy với áp suất đủ lớn để vượt qua áp lực gây ra ở đầu ra của bơm Khi một máy bơm thủy lực hoạt động, nó tạo ra một khoảng trống ở đầu vào của bơm, nó đẩy chất lỏng từ bể chứa vào đường ống sau đó vào máy bơm và bằng sự chuyển động cơ học đưa chất lỏng
từ đầu vào đến đầu ra của bơm và đưa nó vào hệ thống chấp hành thủy lực Máy bơm hoạt động theo một số cơ chế (thường là chuyển động tịnh tiến hoặc quay)
và tiêu thụ năng lượng để thực hiện công việc cơ học di chuyển chất lỏng Máy bơm hoạt động thông qua nhiều nguồn năng lượng, bao gồm vận hành thủ
công, điện, động cơ hoặc năng lượng gió, v.v… Tất cả các loại bơm đều hoạt
động theo nguyên tắc định luật Pascal.
Bơm cơ học có thể chìm trong chất lỏng mà chúng đang bơm hoặc được
đặt bên ngoài chất lỏng, thông thường các loại bơm mà chúng ta thường quan sát thấy là bơm được đặt bên ngoài chất lỏng
1.1.2.Phân loại:
Dựa vào đặc điểm cấu tạo, nguyên lý bơm thủy lực,… người ta phân chia thành nhiều loại bơm thủy lực khác nhau để thuận tiện cho việc lựa chọn Mỗi
Trang 3loại sẽ phù hợp với từng yêu cầu công việc khác nhau nên cần việc chọn bơm thủy lực cần được tính toán cẩn thận
Theo đó, bơm thủy lực được phân loại như sau :
a) Phân loại theo kiểu tác động: Bơm thủy lực tác động đơn (1 chiều), bơm thủy lực tác động kép (2 chiều)
b) Phân loại theo động cơ/kiểu tác động: Bơm tay/chân, bơm điện thủy lực (110V, 220V, 380V), bơm thủy lực chạy bằng khí nén, bơm xăng
c) Phân loại theo áp suất làm việc: 720bar, 1.000bar, 2.000 bar
d) Phân loại theo dung tích dầu: 400cc, 900cc, 1.200cc, 1.500cc, 2.000cc, 3.000cc
e) Phân loại theo kết cấu :
* Bơm thuỷ lực piston (hướng trục,hướng tâm) :
– Đây là loại bơm thủy lực áp suất cao, được dùng để trong các công việc nặng nhọc, áp suất lớn Giá thành loại bơm này cũng cao hơn so với các loại bơm còn lại Bơm piston thủy lực có hai loại, đó là bơm piston hướng tâm, bơm piston hướng trục Bơm hướng kính có kích cỡ lớn, chế tạo phức tạp Bơm hướng trục chỉ dùng cho động cơ có momen thay đổi nhỏ, động cơ vận tốc lớn – Ưu điểm :
+ Với thiết kế và cấu tạo đơn giản, hiện đại, bơm thủy lực piston đặc biệt
“ghi điểm” vào khả năng tự hút tốt, tạo được áp cao Nhờ đó mà thúc đẩy cho quá trình vận chuyển chất lỏng được linh hoạt hơn, dễ dàng hơn so với các loại máy bơm khác
+ Không chỉ cho ra hiệu suất làm việc cao, thiết bị còn có thể thay đổi được dung lượng làm và có tổn thất lưu lượng chất lỏng nhỏ giúp tiết kiệm được một khoản chi phí đáng kể
+ Giảm tối thiểu dao động trong máy khi làm việc với áp suất cao
– Nhược điểm :
+ Do có thiết kế, cấu tạo phức tạp, và có khối lượng lớn nên khá cồng kềnh trong việc di chuyển cũng như lắp đặt
+ Áp suất bên trong xi lanh không đều, lưu lượng dịch chuyển không đồng
bộ Giá thành tương đối cao so với các loại máy bơm khác
– Bơm piston hướng trục với cấu tạo chung gồm nhiều xy lanh và piston và piston sẽ được dẫn động bằng một dĩa nghiêng nếu là loại tâm trục xy lanh song song với tâm trục dẫn động dĩa nghiêng, còn nếu là loại dĩa bằng thì tâm trục xy lanh sẽ nghiêng so với tâm trục dẫn động dĩa
Trang 4Hình 1.1: Bơm piston hướng trục
– Vẫn sẽ là bơm piston nhưng lúc này do vị trí xy lanh được đặt hướng vào tâm xoay của trục dẫn động vì thế ta sẽ có bơm piston hướng tâm, cấu tạo của bơm này cũng được cấu tạo từ nhiều xy lanh và piston để tạo áp suất nhưng khác với bơm piston hướng trục sử dụng dĩa xoay đồng tâm thì trong bơm piston hướng tâm sẽ sử dụng dĩa xoay lệch tâm
Hình 1.2: Bơm piston hướng tâm
– Nguyên lý hoạt động :
+ Bơm hoạt động hút và đẩy chất lỏng dựa trên nguyên tắc cơ bản là sự thay đổi thể tích trong bơm Trong đó, piston đóng vai trò quan trọng khi chuyển động tịnh tiến qua lại
Trang 5+ Trục của bơm sẽ nối với động cơ/motor, các piston được bố trí trong khoang bơm Các đầu piston lắp tì vào đĩa nghiêng (cam lắc), motor quay sẽ làm trục bơm và piston quay theo Đĩa nghiêng nghiêng 1 góc sẽ làm piston chuyển động tịnh tiến trong khoang bơm
+ Trong nửa vòng quay đầu tiên, các piston sẽ biến đổi khoảng cách để tạo khoảng trống trong bơm, làm giảm áp suất và hút dầu/chất lỏng thủy lực Nửa vòng quay còn lại, piston chuyển động để thể tích trong bơm giảm, dầu và chất lỏng bị ép ra ngoài với áp nhất định
+ Do kết nối với motor nên khi motor quay vài nghìn vòng 1 phút thì lượng dầu hút và đẩy ra liên tục là rất lớn Khi thay đổi góc nghiêng của đĩa nghiêng lưu lượng trên 1 vòng của bơm sẽ thay đổi và làm thay đổi lưu lượng bơm
* Bơm thuỷ lực bánh răng :
– Bơm thủy lực bánh răng (bơm nhông), dùng để bơm hút đẩy dầu, nhớt
mà áp suất làm việc và lưu lượng không lớn Bơm bánh răng có kết cấu đơn giản, chịu được quá tải trong thời gian ngắn, điều chỉnh áp suất, lưu lượng Có thể bơm được chất lỏng siêu đặc, siêu nhớt nên được sử dụng trong các hệ thống làm việc bằng dầu, nhớt.Bơm bánh răng bao gồm 2 loại : bơm absnh răng ăn khớp trong và bơm bánh răng ăn khớp ngoài
– Ưu điểm:
+ Kết cấu bơm đơn giản nhưng linh hoạt, có khả năng chống chịu được sự quá tải trong thời gian ngắn và có thể tự do điều chỉnh áp suất cũng như lưu lượng của bơm Bơm còn đặc biệt bơm được các chất lỏng có tính siêu nhớt, siêu đặc như keo, mật ong, cao su hay thậm chí là thủy tinh nóng chảy
+ Trọng lượng nhẹ và kích thước tương đối nhỏ gọn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển và lắp đặt
+ Cấu tạo chặt chẽ với chất liệu cao cấp, chất lượng giúp tạo độ bền cao, giúp cho hoạt động của bơm diễn ra đều đặn và liên tục
Trang 6+ Tuổi thọ trung bình cao và có thể hoạt động trong thời gian dài mà không phải lo lắng quá nhiều cho việc sửa chữa hay bảo trì, bảo dưỡng
+ Tốc độ quay chậm, phù hợp nhờ vào bơm bánh răng ăn khớp trong
– Nhược điểm:
+ Khó theo dõi toàn bộ quá trình hoạt động của máy
+ Khó phát hiện ra những hỏng hóc do máy được thiết kế kín
– Nguyên lý hoạt động :
+ Bơm bánh răng hoạt động theo nguyên lý dẫn nén chất lỏng, bao gồm quá trình đẩy và hút chất lỏng Bánh răng chủ động được kết nối với trục quay máy bơm quay, khi bánh răng chủ động quay thì bánh răng bị động cũng quay theo
+ Khi hai bánh răng quay sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất, chất bơm được hút vào khoang hút Men theo các rãnh răng, chất bơm sẽ được vận chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy theo vòng vỏ bơm
+ Tại khoang đẩy có sự chênh lệch áp suất, chất bơm được đẩy ra ngoài Kết thúc chu trình hút đẩy chất bơm, các chu trình tiếp theo tương tự cho đến khi máy bơm dừng hoạt động
Hình 1.3: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Trang 7Hình 1.4: Bơm bánh răng ăn khớp trong
* Bơm cánh gạt:
– Bơm thủy lực cánh gạt hay bơm lá, trung bình mỗi bơm sẽ có khoảng
8-12 cánh gạt (bàn phẳng) Được dùng phổ biến với hiệu suất làm việc đảm bảo, vận hành êm ái, dễ dàng tháo lắp, lưu lượng bơm đều Tuy nhiên, khi cần bơm các chất đặc hay nhớt thì bơm lá không phải là lựa chọn thích hợp
– Ưu điểm :
+ Bơm làm việc ít tạo ra tiếng ồn, không gây ảnh hưởng đến mọi người xung quanh
+ Có thể điều chỉnh lưu lượng bơm thông qua việc thay đổi tâm xoay của Rotor so với Stator
+ Không chỉ cho ra năng suất làm việc cao mà bơm thuỷ lực cánh gạt còn
dễ dàng tháo lắp để bảo dưỡng và sửa chữa
– Nhược điểm :
+ Không phù hợp trong việc bơm các loại chất lỏng có độ đặc và áp suất cao
+ Chi tiết cánh gạt dễ bị mài mòn nếu thường xuyên làm việc ở tốc độ cao + Độ ổn định lưu lượng phụ thuộc lớn vào số lượng cánh gạt
Trang 8– Nguyên lý hoạt động :
+ Khi được truyền lực từ động cơ, trục điều khiển của bơm bắt đầu quay và kéo theo roto quay Bơm cánh gạt đơn có tâm vỏ và tâm rotor sẽ lệch nhau 1 khoảng xác định Khi roto quay, các bàn phẳng sẽ trượt trong các rãnh và gạt dòng lưu chất di chuyển
+ Ở quá trình hút: Do các cánh gạt chuyển động theo chiều quay của rotor
và chuyển động tịnh tiến qua lại dọc theo rãnh bơm Khi đó, áp suất giảm thì thể tích bơm sẽ tăng
+ Ở quá trình đẩy: Áp suất bơm tăng nhờ vào sự chuyển động của cánh gạt, roto, thể tích lúc này giảm Trong 1 vòng quay, bơm sẽ thực hiện 1 lần hút – 1 lần đẩy, nên được gọi là bơm lá đơn
Hình 1.5: Bơm cánh gạt
Trang 9* Bơm thuỷ lực trục vít :
Bơm thủy lực trục vít là biến thể của bơm thủy lực bánh răng Khi góc nghiêng lớn kèm với số bánh răng ít hơn, người ta gọi đó là bơm trục vít Sự biến thể này sẽ giúp dầu/ chất lỏng thủy lực đi từ khoang hút sang khoang nén theo chiều của trục vít mà không bị chèn dầu tại các chân ren Bơm trục vít có nhược điểm là chế tạo bơm phức tạp, cấu trúc bơm không đơn giản
– Ưu điểm :
+ Với khả năng làm việc với số vòng quay lớn, bơm thuỷ lực trục vít cho ra
độ tin cậy cao
+ Kích cấu nhỏ gọn, đảm bảo chắc chắn với quá trình làm việc khá êm, tốc
độ dòng chảy đều và ổn định
+ Tuổi thọ trung bình của bơm cao
+ Hiệu suất, năng suất làm việc tốt
– Nhược điểm :
+ Quá trình chế tạo còn khá phức tạp vì đòi hỏi và yêu cầu cần có độ chính xác cao
+ Khó sửa chữa, phục hồi khi bị hỏng hóc, bị lỗi do cấu trúc bơm không đơn giản
– Nguyên lý hoạt động :
+ Máy bơm trục vít tạo áp suất bằng các truyền gia tốc vào chất lỏng bên trong các khe hở Không giống bơm bánh răng (1 bánh chủ động và 1 bánh bị động), cả 2 trục đều phải quay thông qua việc sử dụng bánh răng điều phối
+ Hai trục vít chuyển động với khe hở rất nhỏ Đẩy dần không khí đi đến cổng ra, tạo áp suất hút chất lỏng vào bên trong bơm ở cổng hút Lúc này trục quay và đẩy chất lỏng dần đi đến công ra (chất lỏng có áp suất) Chất lỏng nằm giữa 1 trục hoặc nhiều trục tùy vào thiết kế bơm
Trang 10Hình 1.6: Bơm thuỷ lực trục vít
1.1.3.Phạm vi ứng dụng :
Phạm vi sử dụng: Bơm thủy lực được ứng dụng trong các thiết bị xây dựng như xe nâng hàng, máy lu, máy đào, trong hệ thống xe ô tô, các loại máy ép gỗ,
ép giấy, ép nhựa,
1.2.Máy nén khí:
Máy nén khí là thiết bị bao gồm các hệ thống cơ học và máy móc có chức năng làm tăng áp suất và nhiệt độ của dòng khí bằng cách giảm thể tích của nó Dòng khí bị nén là một loại năng lượng tạo ra áp lực và được sử dụng cho các hoạt động của con người
Máy nén khí làm việc theo 2 hoạt động: nén và phát Có 3 kiểu nén không khí thường gặp đó là sử dụng piston, trục vít quay và dùng phương pháp ly tâm, đây cũng là cơ sở để phân loại các dòng máy nén khí hiện nay
Trang 111.2.1.Nguyên lý hoạt động :
Khí Nén được tạo ra từ máy nén khí, ở đó năng lượng cơ học của động
cơ điện hoặc của động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng Máy nén khí được hoạt động theo hai nguyên lý :
+ Nguyên lý thay đổi thể tích : Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở
đó thể tích của buồng chứa sẽ nhỏ lại Như vậy theo định luật Boyle-Matiotte
Áp suất trong buồng chứa sẽ tăng lên Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như kiểu máy nén khí piston, bánh răng, cánh gạt
+ Nguyên lý động năng : không khí được dẫn trong buồng chứa và đượ gia tốc bởi một bộ phận quay với tốc độ cao, ở đó Áp suất khí nén dược tạo ra nhờ sự chênh lệch vận tốc, nguyên tắc này tạo ra lưu lượng và công suất rất lớn Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như máy nén khí ly tâm
1.2.2.Phân loại :
a) Dựa theo nguyên lý biến đổi thể tích thì ta phần thành các dòng như máy nén khí pittong, cánh gạt, bánh răng… Các loại máy nén khí này hoạt động theo cơ chế không khí được dẫn vô buồng chứa và tại đấy thể tích của buồng chứa sẽ thu nhỏ lại, như vậy theo định luật Boy-Mariotte, áp suất trong buồng chứa sẽ gia tăng lên
* Máy nén khí piston
Hình 2.1: Máy nén khí piston
Trang 12– Loại máy nén khí piston hoạt động dựa vào sự tác động qua lại của 1 hoặc nhiều piston với mục đích nén khí bên trong 1 hoặc nhiều xi lanh và xả phần khí nén qua van nạp vào các bình nhận áp suất cao
– Ưu điểm :
+ Giá thành phù hợp với nhu cầu sử dụng rộng rãi
+ Kết cấu gọn, trọng lượng máy nhỏ, chiếm diện tích lắp đặt không lớn + Tiện lợi khi tháo lắp các cụm chi tiết
+ Có thể tạo ra áp suất lớn từ 2-1000 kg/cm2 và có thể lớn hơn nữa – Nhược điểm :
+ Do có các khối lượng tịnh tiến qua lại nên máy nén khí piston hoạt động không cân bằng, làm việc còn khá ồn và rung động
+ Khí nén cung cấp không được liên tục, do đó phải có bình chứa khí nén đi kèm, độ ổn định và độ bền của máy không cao như dòng máy nén khí trục vít
* Máy nén khí trục vít :
Hình 2.2: Máy nén khí trục vít
– Nếu như máy nén khí piston có nguyên lý vận hành dựa trên sự chuyển động tịnh tiến của piston làm thay đổi thể tích, thì máy nén khí trục vít hoạt động theo nguyên lý ăn khớp giữa các trục vít với nhau hoặc qua một hoặc một vài cặp bánh răng ăn khớp
Trang 13– Ưu điểm :
+ Vì được cấu tạo theo nguyên lý ăn khớp giữa các trục vít với nhau cho nên máy có hiệu suất làm việc cao, số vòng quay có thể lên tới 3000
vòng/phút
+ Sản phẩm không có van hút, không có van xả và vòng xéc măng vì thế
sẽ đảm bảo cho tuổi thọ của máy được cao hơn
+ Các khe hở giữa hai trục vít và xi lanh rất nhỏ cho nên không tạo được
sự ma sát khi làm việc, vì thế quá trình ăn mòn giữa các chi tiết sẽ không diễn ra
+ Quá trình bảo trì đơn giản, chi phí vận hành thấp và máy có thể làm việc ở chế độ hoàn toàn tự động
+ Máy nén khí trục vít này được thiết kế với cấu tạo nhỏ gọn, thuận tiện trong quá trình di chuyển, vận hành êm ái, tiếng ồn nhỏ và không bị dao động trong quá trình thoát khí
– Nhược điểm :
+ So với những dòng máy nén khí khác thì máy nén khí trục vít này có giá thành tương đối cao, chi phí đầu tư ban đầu khá lớn
+ Các trục vít của máy cần phải có độ chính xác cao vì thế sẽ khó chế tạo và sửa chữa Đòi hỏi thợ sửa chữa phải có tay nghề cao, giàu kinh nghiệm
để xử lý các sự cố về kỹ thuật xảy ra
* Máy nén khí ly tâm :
Hình 2.3: Máy nén khí ly tâm
Trang 14– Được biết đến là loại máy nén khí hoạt động dựa vào sự hoạt động của các cánh quạt với mục đích truyền vận tốc cho khí nhằm tạo ra sự gia tăng áp suất
– Cách làm tăng vận tốc máy nén khí ly tâm cũng gần giống như máy bơm Đó là ném nó ra bên ngoài nhờ tác động của bánh công tắc quay
– Lúc này chất khí sẽ nở ra trong một thể tích vỏ, và cũng tại đó vận tốc của nó chậm lại và áp suất tăng lên
– Máy nén khí ly tâm với ưu thế xử lý được lượng khí lớn nên thường được sử dụng nhiều tại các đơn vị làm lạnh thương mại và các nhà máy chế biến lớn
– Ưu điểm :
+ Hiệu suất lớn : với cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng biệt nên hiệu suất đạt được của máy là rất lớn, có thể lên tới 100% hiệu suất Bởi vậy mà chiếc máy này có thể đáp ứng mọi nhu cầu cung cấp khí nén lớn, cho hiệu quả công việc cao
+ Công suất cao : Đây là dòng máy nén khí có công suất và lưu lượng cực lớn, ít hãng có thể sản xuất.Nếu như một máy nén khí trục vít thường có công suất từ 15kW đến 220 kW và lưu lượng tối đa đạt 42m3/phút thì máy nén khí ly tâm lại công suất và lưu lượng khí nén lớn hơn rất nhiều lần, thông thường là từ 50m3/phút trở lên Thậm chí một số thương hiệu máy nén khí nổi tiếng như máy nén khí Fusheng, Puma thì lưu lượng có thể đạt tới 350m3/phút
và công suất lên tới hàng nghìn Kw
+ Tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, thay mới linh kiện: Các linh kiện máy nén khí ly tâm đều được cấu thành từ những chất liệu cực bền, lắp ráp chắc chắn và ít xảy ra sự cố hay hỏng hóc.Bởi vậy người dùng sẽ không tốn nhiều chi phí thay mới linh kiện như máy nén trục vít hay piston Trung bình khoảng
2 – 4 năm mới phải thay linh kiện một lần và chi phí thay linh kiện cũng không nhiều
– Nhược điểm :
