TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO TIỂU LUẬN Môn học BẢO TRÌ VÀ BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP BƠM THỦY LỰC BÁNH RĂNG SVTH NGUYỄN TẤN DŨNG 20145474 NGUYỄN HOÀNG T[.]
Khái quát Bơm thủy lực
Bơm thủy lực là thiết bị thiết yếu trong hệ thống vận hành bằng dầu và các chất thủy lực, đóng vai trò như trái tim của toàn bộ hệ thống Sự hỏng hóc của bơm có thể gây ra sự cố cho hệ thống, ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất công việc Thiết bị này hoạt động bằng cách sử dụng chuyển động quay từ động cơ hoặc motor điện để hút dầu thủy lực từ bồn chứa và đẩy chúng qua mạch thủy lực với áp suất cao.
Bơm thủy lực hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi năng lượng, chuyển đổi cơ năng của cơ cấu dẫn động thành năng lượng của dòng thủy lực.
Máy bơm thủy lực có chức năng bơm chất lỏng từ thùng chứa vào hệ thống thông qua các ống dẫn và van phân phối, van điều khiển, đến các cơ cấu chấp hành như xy lanh và motor thủy lực Khi được kết nối với động cơ và nguồn điện phù hợp, quá trình bơm sẽ được khởi động.
Hình 1.1 Các loại bơm thủy lực
Tại cửa dầu vào của bơm, lực cơ học tạo ra một vùng chân không, và chính áp suất của khí trong bơm giúp hình thành hiện tượng này.
1 lực để hút dầu, nhớt, hóa chất và các chất lỏng thủy lực khác từ bể chứa
Chất lỏng được tạo ra sẽ được dẫn đến đường vào của bơm nhờ vào lực cơ học xác định, tạo ra một lực đẩy lớn để đưa chất lỏng vào hệ thống.
Dòng chảy trong ống gặp cản trở sẽ tạo ra áp suất trong hệ thống, phản ánh mức độ cản trở Áp suất cao hay thấp cho thấy sự hiện diện của các cản trở, bao gồm cả cản trở trong và bên ngoài hệ thống.
Cản trở bên trong do ma sát giữa chất lỏng và thiết bị như đường ống, van gây ra tổn thất lưu lượng Cản trở bên ngoài xuất phát từ tải trọng, ma sát cơ khí, tải trọng tĩnh và gia tốc Do đó, bơm chỉ tạo ra lưu lượng, trong khi áp suất được sinh ra bởi các cản trở này.
Phân loại bơm thủy lực
Trong hệ thống thủy lực, bơm thay đổi thể tích là loại bơm chủ yếu được sử dụng Loại bơm này hoạt động bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc Khi thể tích buồng làm việc tăng, bơm sẽ hút dầu và thực hiện chu trình hút Ngược lại, khi thể tích buồng dầu giảm, bơm sẽ đẩy dầu ra và thực hiện chu trình nén.
Tùy thuộc vào lượng dầu bơm đẩy ra trong 1 chu trình làm việc ta có thể phân loại:
- Bơm có lưu lượng cố định.
- Bơm có lưu lượng thay đổi được.
Có 3 loại bơm thủy lực được sử dụng nhiều nhất hiện nay: bơm bánh răng, bơm cánh gạt và bơm piston Tùy vào các điều kiện vận hành khác nhau, yêu cầu lắp đặt, công suất, lưu lượng để có thể lắp đặt cho bộ nguồn, hệ thống một cách hiệu quả nhất.
Bơm thủy lực piston là loại bơm áp suất cao, chuyên thực hiện các công việc nặng nhọc với áp suất và lưu lượng lớn Do đó, giá thành của bơm này thường cao hơn so với các loại bơm khác Nguyên tắc hoạt động của bơm dựa trên sự thay đổi thể tích, trong đó piston đóng vai trò quan trọng khi chuyển động tịnh tiến qua lại để hút và đẩy chất lỏng.
Bơm piston có hai loại: Bơm piston hướng tâm, bơm piston hướng trục.
Hình 1.2 Phân loại bơm thủy lực
Hình 1.3 Bơm thủy lực piston hướng trục (trái) và bơm thủy lực piston hướng kính (phải)
Bơm hướng kính có nhược điểm về kích cỡ lớn và quy trình chế tạo phức tạp, trong khi bơm hướng trục chỉ phù hợp với các động cơ có momen thay đổi nhỏ và vận tốc lớn.
Bơm thủy lực bánh răng, còn được gọi là bơm nhông, là lựa chọn lý tưởng cho khách hàng cần bơm hút đẩy dầu hoặc nhớt với áp suất làm việc và lưu lượng không lớn.
Bơm thủy lực bánh răng là loại bơm phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thủy lực từ quy mô nhỏ đến lớn Loại bơm này có mặt trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến thủ công nghiệp, cũng như trong các máy móc phục vụ đời sống hàng ngày.
Bơm thủy lực cánh gạt, còn được gọi là bơm lá, là một thiết bị quan trọng trong hệ thống thủy lực Cấu tạo của bơm này bao gồm các bộ phận chính như vỏ bơm, stato, đường dầu cấp vào, đường dầu đẩy ra, cánh gạt, trục và rotor Những thành phần này phối hợp chặt chẽ để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu của bơm.
Hình 1.4 Bơm thủy lực cánh gạt
Bơm thường có từ 8-12 cánh gạt (bàn phẳng) và được ưa chuộng nhờ hiệu suất làm việc ổn định, vận hành êm ái, cùng với khả năng tháo lắp dễ dàng để bảo trì Lưu lượng bơm luôn đều, tuy nhiên, khi cần bơm các chất đặc hoặc nhớt, bơm không phải là lựa chọn tối ưu.
Hiện nay, thị trường có hai loại bơm chính: bơm cánh gạt kép và bơm cánh gạt đơn Tương tự như bơm thủy lực bánh răng, bơm thủy lực cánh gạt thích hợp cho các hệ thống yêu cầu áp suất và lưu lượng trung bình.
Các thông số kỹ thuật cơ bản của bơm thủy lực bánh răng
Việc xác định thông số kỹ thuật của bơm thủy lực bánh răng bao gồm các yếu tố quan trọng như lưu lượng, áp suất, công suất, hiệu suất, tốc độ quay và kích thước của bơm.
Các thông số cần thiết để tính toán bao gồm:
Lưu lượng là khối lượng chất lỏng được bơm qua bơm trong một đơn vị thời gian Để tính toán lưu lượng của bơm thủy lực bánh răng, cần biết đường kính bánh răng, khoảng cách giữa hai bánh răng và tốc độ quay của bơm Khi tính lưu lượng chất lỏng, thể tích chất lỏng được đẩy ra khỏi rãnh bánh răng được coi là tương đương với thể tích của răng, không tính đến khe hở chân răng và giả định hai bánh răng có kích thước như nhau.
Đặt các ký hiệu sau: m là module của bánh răng (cm), d là đường kính chia bánh răng (cm), b là bề rộng của bánh răng (cm), và n là số vòng quay trong một phút (vòng/phút).
Z là số bánh răng (hai bánh răng có số răng bằng nhau)
Khi đó công thức tính lượng dầu do hai bánh răng chuyển đi khi nó quay một vòng tức là hoàn thành 1 chu trình là:
Qv= 2.π.d.m.b [cm3/vòng] hoặc [lít/phút]
Nếu Z là số răng, khi tính đến hiệu suất của bơm là ηt và số vòng quay n, lưu lượng của bơm thủy lực bánh răng sẽ được xác định.
Qb= 2.π.Z.m2.d.m.b.ηtt [cm3/vòng] hoặc [lít/phút]
Trong đó ηtt = 0.76 ÷ 0.88 là hiệu suất của bơm thủy lực bánh răng.
Áp suất là lực tác động lên một đơn vị diện tích, và trong bơm thủy lực bánh răng, áp suất phụ thuộc vào kích thước bơm, lưu lượng và độ nhớt của chất lỏng.
Công suất của bơm thủy lực bánh răng là yếu tố quan trọng để bơm chất lỏng từ điểm xuất phát đến điểm đến Công suất này được tính toán dựa trên một công thức cụ thể, giúp xác định hiệu suất hoạt động của bơm.
Công suất = Lưu lượng x Áp suất / Hiệu suất [W]
Hiệu suất của bơm thủy lực bánh răng được xác định bằng tỷ lệ giữa công suất đầu ra và công suất đầu vào Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất này, bao gồm kích thước bơm, độ nhớt của chất lỏng, tốc độ quay và thiết kế của bơm.
Tốc độ quay của bơm thủy lực bánh răng được xác định bởi công suất của động cơ, đường kính bánh răng và khoảng cách giữa hai bánh răng.
Kích thước của bơm thủy lực bánh răng được xác định bởi nhiều yếu tố quan trọng, bao gồm lưu lượng, áp suất, công suất, hiệu suất, tốc độ quay và thiết kế của bơm.
- Độ ồn: Được đo bằng đơn vị độ âm, thường là dB.
- Nhiệt độ làm việc: Phụ thuộc vào chất lỏng được sử dụng và môi trường làm việc, thông thường từ -30°C đến 80°C.
Điện áp và tần số của nguồn điện rất quan trọng, thường dao động từ 12V đến 220V và tần số từ 50Hz đến 60Hz, tùy thuộc vào yêu cầu của hệ thống điện.
Việc tính toán thông số kỹ thuật của bơm thủy lực bánh răng là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động và tuổi thọ của bơm Thiết kế bơm với các thông số không phù hợp hoặc tính toán sai có thể dẫn đến sự cố hư hỏng, giảm năng suất, tốn nhiên liệu và ảnh hưởng đến an toàn của hệ thống.
Thông số kỹ thuật của bơm thủy lực bánh răng phải được xác định dựa trên yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm đặc tính chất lỏng, lưu lượng, áp suất hoạt động và thời gian hoạt động Việc tính toán thông số kỹ thuật cần được thực hiện bởi các kỹ sư và chuyên gia có kinh nghiệm Các yếu tố quan trọng cần xem xét bao gồm lưu lượng, áp suất, công suất, hiệu suất, tốc độ quay và kích thước bơm Một bơm thủy lực bánh răng với thông số kỹ thuật phù hợp sẽ hoạt động hiệu quả, đáng tin cậy và đáp ứng yêu cầu của ứng dụng.
Khe hở cạnh (răng) và sử dụng
Khe hở cạnh là khoảng cách giữa hai răng trong bơm, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động Khe hở này có thể thay đổi tùy thuộc vào trạng thái, giúp hạn chế sự đảo chiều quá nhanh của bơm bánh răng Điều này cho phép bôi trơn hiệu quả, ngăn ngừa hiện tượng kẹt và giật, đồng thời tránh tình trạng giãn nở do nhiệt độ tăng.
Hình 1.5 Khe hở cạnh răng
1.4.1 Ưu điểm khe hở giữa bánh răng
- Tránh hư hỏng do dãn nở nhiệt.
- Không cần đến một cấu trúc bơm có độ chính xác cao.
- Không cần phải mồi khi khởi động (tự mồi).
- Ít xảy ra hiện tượng xâm thực.
- Làm việc đối với chất lỏng có độ nhớt cao.
1.4.2 Nhược điểm khe hở giữa bánh răng
- Có thể xảy ra hiện tượng xâm thực và làm mòn bơm.
- Không làm việc được khi chất lỏng có các hạt lớn.
- Làm việc không tốt đối với nước và chất lỏng có độ nhớt thấp.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và hoạt động của bơm bánh răng
- Độ nhớt của chất lỏng: Nếu độ nhớt của chất lỏng được bơm quá cao, bơm sẽ hoạt động khó khăn và hiệu suất sẽ giảm.
Nhiệt độ của chất lỏng có tác động đáng kể đến hiệu suất và tuổi thọ của bơm Nhiệt độ quá cao có thể làm thay đổi tính chất của dầu bôi trơn và ảnh hưởng đến cấu trúc của bơm.
- Áp suất đầu vào và đầu ra: Nếu áp suất quá cao, bơm có thể gặp vấn đề về độ bền và tuổi thọ của nó sẽ giảm.
- Sự cố: Sự cố như giảm độ nhớt chất lỏng, tắc nghẽn đường ống, vật cản trong hệ thống cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt động của bơm.
Ưu và nhược điểm của bơm thủy lực bánh răng
- Thiết kế và cấu tạo nhỏ gọn của bơm rất dễ di chuyển, lắp đặt mới hay tháo sửa chữa, bảo trì và bảo dưỡng.
- Bơm thủy lực bánh răng là lựa chọn lý tưởng khi cần bơm các chất lỏng thủy lực có độ nhớt cao
- Bơm cho dòng lưu chất ổn định, độ chính xác cao Bơm có khả năng chịu được quá tải trong thời gian ngắn
- Độ bền cao, ít xảy ra các sự cố hoặc hư hỏng.
Bơm bánh răng ngoài và trong không thích hợp cho việc bơm các chất có tính ăn mòn cao hoặc chứa vật thể rắn lơ lửng trong dòng lưu chất.
Sau một thời gian sử dụng, bơm sẽ bị hao mòn đáng kể, dẫn đến giảm tuổi thọ và hiệu suất hoạt động Do đó, việc thay thế hoặc bảo dưỡng bơm đúng định kỳ là rất cần thiết.
- Người dùng không thể điều chỉnh được lưu lượng cũng như áp suất bơm khi số vòng quay bơm đã bị cố định.
Bơm có khả năng hoạt động trong hệ thống áp suất cao, nhưng độ bền không cao Do đó, bơm bánh răng thường được khuyến cáo là lựa chọn hiệu quả nhất cho các hệ thống có áp suất thấp và trung bình.
- Khả năng cung cấp chất lỏng đối với hệ thống thủy lực xa hoặc với tốc độ dòng chảy dầu yêu cầu cao có thể bị giới hạn.
Bơm thủy lực bánh răng ăn khớp trong
Máy bơm bánh răng ăn khớp trong hoạt động bằng cách bao bọc một thể tích cố định của chất lỏng trong các bánh răng lồng vào nhau, tạo ra dòng chảy liên tục mà không có xung nhịp Loại máy bơm này rất linh hoạt, có khả năng hoạt động hiệu quả trên nhiều độ nhớt và nhiệt độ khác nhau Chúng thường được ưa chuộng trong các ứng dụng xử lý chất lỏng có độ nhớt cao, nhiệt độ cao và chứa các chất rắn.
Dải độ nhớt tối ưu cho bơm thủy lực bánh răng khớp dao động từ 1 CP đến 1 triệu CP, với hiệu quả cao nhất khi bơm các chất lỏng có độ nhớt lên đến 60.000 CST Các ứng dụng điển hình bao gồm bơm hóa chất, dung dịch đặc như mật rỉ đường, sô cô la, keo và các chất kết dính.
Bơm bánh răng khớp trong có dải nhiệt động hoạt động rộng, với nhiệt độ tối đa lên đến 400 độ C, cho phép bơm các chất khó như lưu huỳnh nóng chảy và nhựa đường Ngược lại, bơm thủy lực bánh răng khớp ngoài thích hợp cho các chất lỏng loãng, có độ nhớt từ thấp đến trung bình, như nước, sơn nước, dầu loãng, polymer và chất phụ gia công nghiệp, với độ nhớt tối đa khoảng 1.500 CST Trong bơm bánh răng ăn khớp trong, các bánh răng chủ động và bị động được đặt lệch tâm, khi trục bơm quay, bánh răng chủ động kéo bánh răng bị động quay cùng chiều trong Stator, giúp dầu di chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy qua các rãnh bánh răng.
2.1.1 Cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp trong
Hình 2.2 Bơm thủy lực bánh răng ăn khớp trong
Máy bơm dầu bánh răng ăn khớp trong có cấu tạo đơn giản với các bộ phận cơ bản như sau:
Hình 2.3 Các chi tiết của bơm thủy lực bánh răng ăn khớp trong
Ngoài ra, bơm dầu bánh răng ăn khớp trong còn có các chi tiết nhỏ hơn như đường rãnh bơm dẫn dầu bơm.
Thân bơm bánh răng được chế tạo từ nhiều loại vật liệu như inox, gang đúc và thép không gỉ, đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực cao Thiết kế tỉ mỉ của thân bơm tạo ra khoang chứa chất lỏng hiệu quả, tối ưu hóa môi trường làm việc của bơm.
- Bánh răng chủ động là bánh răng lớn sử dụng vật liệu thép hoặc inox tùy vào từng model bơm
Bánh răng bị động là loại bánh răng nhỏ hơn, có số răng ít hơn so với bánh răng chủ động, và được làm từ vật liệu tương tự như vật liệu của bơm bánh răng chủ động.
- Bơm dầu bánh răng ăn khớp trong có 1 trục bơm nằm lệch tâm với hai bánh răng dưới dạng trục xoay
- Lưỡi liềm có tác dụng tạo khoang bơm chứa chất lỏng và dẫn chất lỏng từ buồng hút sang buồng đẩy
- Phớt bơm sử dụng cho bơm dầu bánh răng ăn khớp trong là phớt cơ khí với hiệu quả làm kín cao hơn, an toàn hơn và bền hơn
- Van bơm giúp bảo vệ máy bơm trong trường hợp bơm quá tải
Khi chọn máy bơm, khách hàng cần chú ý đến vật liệu của trục bơm, thân bơm và bộ phận lưỡi liềm, đảm bảo chúng phù hợp với khả năng ăn mòn của chất lỏng để đạt hiệu quả sử dụng tối ưu.
2.1.2 Nguyên lý hoạt động của bơm thủy lực bánh răng ăn khớp trong
Có ba giai đoạn trong chu trình làm việc của máy bơm bánh răng bên trong: làm đầy, chuyển và phân phối.
Khi các bánh răng thoát ra khỏi lưới ở đầu vào máy bơm, chúng tạo ra một thể tích mở rộng, cho phép chất lỏng chảy vào các khoang và bị giữ lại bởi các răng bánh răng Khi các bánh răng tiếp tục quay, chất lỏng bị mắc kẹt được di chuyển từ đầu vào đến ống xả qua vỏ máy bơm Tại phía xả, khi các răng bánh răng ăn khớp, thể tích giảm và chất lỏng bị ép ra ngoài dưới áp suất Dung sai gần nhau giữa các bánh răng và vỏ giúp máy bơm tạo ra lực hút ở đầu vào và ngăn chất lỏng rò rỉ trở lại từ phía xả, mặc dù khả năng rò rỉ cao hơn với chất lỏng có độ nhớt thấp.
Hình 2.4 Nguyên lý bơm bánh răng ăn khớp trong
2.1.3 Ưu điểm của bơm thủy lực bánh răng ăn khớp trong
Loại bơm thủy lực bánh răng ăn khớp trong có rất nhiều ưu điểm nổi bật, đó là:
- Bơm có kích thước nhỏ bé nên việc di chuyển và lắp đặt trong những không gian chật hẹp, các dây chuyền máy móc được thuận tiện.
Bơm bánh răng ăn khớp trong là lựa chọn hàng đầu cho việc bơm và hút các chất lỏng siêu đặc và siêu nhớt, bao gồm thủy tinh nóng chảy, socola và cao su.
Máy bơm này có độ bền cao và ít bị hao mòn theo thời gian, giúp khách hàng tiết kiệm chi phí bảo trì và bảo dưỡng trong quá trình sử dụng.
- Khi vận hành, bơm ít tạo ra tiếng ồn, rung lắc.
- Tốc độ quay chậm, hiệu suất thể tích cao.
- Bơm được lắp cùng với van giảm áp để bảo vệ bơm cùng hệ thống.
- Nhiều bơm có thể ghép với nhau (bơm kép) và cũng như ghép với các loại máy bơm khác…
Ổ biến tốc độ và điều khiển động cơ kéo bơm bằng biến tần là giải pháp hiệu quả để điều chỉnh lưu lượng bơm.
2.1.4 Nhược điểm của bơm thủy lực bánh răng ăn khớp trong
Hình 2.5 Bơm bánh răng ăn khớp trong khi hoạt động
Do cấu tạo kín và phức tạp, việc tháo lắp, vệ sinh, lau chùi, cũng như tra dầu bảo dưỡng và bảo trì theo thời gian quy định gặp nhiều khó khăn.
- Bên cạnh đó, khó theo dõi vận hành của máy cùng với đó là khó phát hiện sự cố hoặc hỏng hóc trong bơm.
- Giá thành của bơm ăn khớp trong cao nên khách hàng cần lưu ý khi mua bơm bánh răng.
- Đường thoát dầu ra nhỏ.
- Khó theo dõi hoạt động của máy.
Bơm thủy lực bánh răng ăn khớp ngoài
2.2.1 Cấu tạo bơm thủy lực bánh răng ăn khớp ngoài
Bánh răng của bơm bao gồm hai loại: bánh chủ động và bánh bị động, cả hai đều có kích thước bằng nhau Thiết kế của chúng có thể là răng thẳng đứng, dạng xoắn ốc hoặc dạng chữ V, tùy thuộc vào từng hãng sản xuất.
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài có khả năng chịu áp lực cao và chống ăn mòn tốt Để tăng lưu lượng bơm, người ta thường lựa chọn các loại bơm với nhiều bánh răng ăn khớp hơn.
Trục bơm là bộ phận kết nối với động cơ để xoay các bánh răng, thường được chế tạo từ thép không gỉ hoặc vật liệu cứng cao Hai trục bơm hoạt động song song, với trục bơm chủ động dành cho bánh răng chủ động và trục bơm bị động tương ứng với bánh răng bị động.
Vỏ máy bơm thủy lực bánh răng được làm từ vật liệu cao cấp, có khả năng chịu mài mòn và chịu lực tốt, giúp bảo vệ các bộ phận bên trong máy bơm trong quá trình hoạt động Nó cũng có khả năng chịu áp suất nén cao, ngăn ngừa rò rỉ và thất thoát chất lỏng ra bên ngoài.
Cổng hút và cổng xả của máy bơm được bố trí đối xứng ở hai đầu, giúp tăng áp lực và hiệu quả hoạt động Van an toàn tại cổng xả giúp giảm áp lực khi lưu lượng quá lớn hoặc khi máy bơm quá tải, đồng thời có thể được thiết kế để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng bằng cách mở hoặc đóng.
Hình 2.7 Bánh răng của bơm thủy lực bánh răng ăn khớp ngoài
Phớt cơ khí, hay còn gọi là phớt tết, có vai trò quan trọng trong việc làm kín bơm, đặc biệt là khi bơm các chất độc hại hoặc có mùi khó chịu như dầu.
Động cơ, thường là động cơ điện hoặc động cơ đốt trong, được sử dụng để xoay các bánh răng, tạo ra áp suất nhằm đẩy chất lỏng ra khỏi bơm.
Các ổ đỡ và bộ chịu lực giữ cho các bánh răng bên trong bơm được lắp đặt chính xác và cố định, từ đó đảm bảo tính ổn định và hiệu suất hoạt động của bơm.
Hộp giảm tốc là thiết bị quan trọng giúp điều chỉnh tốc độ quay của trục động cơ, từ đó cung cấp tốc độ quay thích hợp cho các bánh răng bên trong.
Hình 2.8 Hình cắt bơm bánh răng ăn khớp trong
Trục bơm quay làm cho bánh răng chủ động quay, dẫn đến bánh răng bị động cũng quay theo Chất lỏng thủy lực được đưa vào các rãnh của bánh răng theo chiều quay, di chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy trong vỏ bơm Khoang hút và khoang đẩy được ngăn cách và đảm bảo kín.
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của bơm thủy lực bánh răng ăn khớp ngoài
Máy bơm thủy lực bánh răng hoạt động dựa trên nguyên lý dẫn nén chất lỏng, với quy trình hoạt động được chia thành hai giai đoạn chính: quá trình hút và quá trình đẩy.
Hình 2.9 Cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Hình 2.10 Hướng chảy của chất bơm
Quy trình hút chất bơm bắt đầu khi động cơ kết nối với trục bơm chủ động, làm cho bánh răng chủ động quay Sự quay này kéo theo bánh răng bị động và trục bị động cũng quay theo, tạo ra chuyển động ngược chiều giữa hai bánh răng và hai trục bơm Khi bánh răng bắt đầu ăn khớp vào nhau, áp lực bơm giảm mạnh, cho phép chất bơm được hút vào buồng bơm và sau đó di chuyển qua các kẽ răng sang buồng đẩy.
Quy trình đẩy chất bơm diễn ra khi chất bơm được chứa đầy trong buồng đẩy Hai bánh răng tác động lẫn nhau tạo ra áp lực lớn, giúp chất bơm được đẩy ra ngoài một cách nhanh chóng và sau đó quay lại quá trình hút.
Bánh răng chủ động và bị động được kết nối với trục quay của bơm Khi bơm được kết nối với động cơ và nguồn điện, trục quay sẽ làm cho bánh răng chủ động quay, từ đó kéo theo bánh răng bị động quay.
Dầu trong rãnh nón hay rãnh V sẽ được vận chuyển từ buồng hút đến buồng đẩy qua vòng tròn của vỏ bơm Tại khoang đẩy, sự chênh lệch áp suất tạo ra dòng lưu chất được đẩy ra ngoài vào đường ống dẫn, kết thúc chu kỳ của bơm Các chu trình tiếp theo sẽ tiếp tục cho đến khi bơm ngừng hoạt động Lưu lượng bơm của chất lỏng phụ thuộc vào kích thước buồng bơm, tốc độ vòng quay và dòng chảy ngược.
So sánh bơm bánh răng ăn khớp trong với khớp ngoài
2.4. Ứ ng dụng của bơm thủy lực bánh răng
Bơm thủy lực bánh răng còn được dùng nhiều trong các bộ nguồn thủy lực, máy ép, máy kéo, máy nghiền phục vụ cho các tàu thuyền đánh cá,…
- Bơm thủy lực bánh răng được dùng trong các thiết bị nâng hạ thủy lực, thang máy
Bơm thủy lực bánh răng là thiết bị quan trọng trong các hệ thống cấp nước và xử lý nước thải, giúp vận chuyển nước hiệu quả.
Hình 2.12 So sánh bơm bánh răng ăn khớp trong và ngoài
Hình 2.13 Bơm thủy lực bánh răng ứng dụng trong hệ thống cấp nước
Ứng dụng của bơm thủy lực bánh răng
2.4.1 Ứng dụng bơm bánh răng ăn khớp trong
Bơm bánh răng là thiết bị lý tưởng để chuyển giao các loại dầu như mỡ, sáp, dầu bôi trơn, dầu nhiên liệu và dầu Diesel Đặc biệt, khi cần vận chuyển các chất độc hại, bơm bánh răng là lựa chọn tối ưu nhờ vào giá thành hợp lý và hiệu suất ổn định, ngay cả khi bơm các chất như axit, soda, nhựa, men và chất kết dính.
Trong ngành công nghiệp sản xuất, bơm bánh răng ăn khớp trong được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt trong các dây chuyền sản xuất tại khu công nghiệp Các ứng dụng bao gồm bơm cao su, bơm mật mía, rỉ mật, nhựa đường, socola, silicat, và soda ăn da Đặc biệt, bơm này rất quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm, nơi cần bơm các chất có độ nhớt cao như tương.
Hình 2.14 Bơm nhớt trên ô tô sử dụng bơm bánh răng ăn khớp trong
Máy bơm bánh răng ăn khớp trong có ứng dụng đặc biệt trong việc phun dầu nhiên liệu ở áp suất cao cho các lò đốt và lò hơi tại các nhà máy.
Hình 2.15 Bơm bánh răng ăn khớp trong được ứng dụng trong nhà máy
2.4.2 Ứng dụng bơm thủy lực bánh răng ăn khớp ngoài Ứng dụng bơm bánh răng ăn khớp ngoài tương tự như ứng dụng bơm bánh răng ăn khớp trong, tuy nhiên ứng dụng bơm bánh răng ăn khớp ngoài không đa dạng như bơm bánh răng ăn khớp trong Các loại chất đặc hay các loại chất lỏng có độ nhớt cao chỉ có thể sử dụng bơm bánh răng ăn khớp trong để bơm truyền ví dụ: dầu DO, dầu FO, mật mía, nhựa đường, cao su, silicat,…
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài rất phù hợp cho việc bơm các loại hóa chất ăn mòn và hóa chất có tính mài mòn Việc sử dụng bơm này không chỉ hiệu quả mà còn tiết kiệm hơn so với bơm bánh răng ăn khớp trong.
- Bơm hầu hết các loại dầu như dầu Diesel, dầu nhiên liệu, dầu biến thế, dầu bôi trơn, dầu thầu dầu, mỡ, sáp, v.v…
Bơm có khả năng vận chuyển nhiều loại chất lỏng khác nhau, bao gồm soda ăn da, nhựa, men, chất kết dính, axit béo, sơn và các loại sơn khác, bột, nước trái cây, si rô, rượu, kerosene, và nhiều chất lỏng khác.
Một số nguyên nhân thường gặp gây hỏng máy bơm bánh răng
Có ứng dụng của máy bơm nhiên liệu trong hệ thống truyền dẫn dầu, giúp điều áp phân phối và phun trong hệ thống cung cấp nhiên liệu, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Hệ thống bơm bánh răng ăn khớp ngoài sử dụng trong công nghiệp
2.5 Một số nguyên nhân thường gặp gây hỏng máy bơm bánh răng
2.5.1 Mài mòn do chất lỏng bị bẩn
Dầu bẩn là nguyên nhân chính gây hư hỏng bơm bánh răng, dẫn đến giảm công suất và tốc độ làm việc của hệ thống thủy lực Hư hỏng do dầu bẩn ảnh hưởng đến toàn bộ chi tiết của bơm, đặc biệt là bạc số 8, buồng bơm, các ổ bi-bạc, bề mặt răng và cổ trục.
Các hạt bẩn có thể tồn tại trong thùng dầu hoặc xâm nhập vào hệ thống qua phớt đầu trục bị mòn hoặc hỏng, đặc biệt khi bơm hoạt động trong môi trường nhiều bụi bẩn.
2.5.2 Mài mòn do các hạt kim loại
Các hạt kim loại trong dầu thường xuất phát từ các chi tiết hư hỏng và không được súc rửa hết trong hệ thống Hư hỏng do hạt kim loại gây ra có thể làm bơm nhanh chóng hư hỏng, tùy thuộc vào số lượng và kích cỡ của chúng Dấu hiệu nhận biết hư hỏng này là các vết trầy xước sâu xoáy tròn trên bề mặt bạc số 8 Nếu bơm hoạt động liên tục mà không phát hiện hư hỏng, bề mặt bạc số 8 sẽ bị cày xước hoàn toàn, trở nên ráp và sắc Đối với bạc cổ trục và bề mặt làm việc của trục, sẽ có nhiều vết xước trên bề mặt làm việc, tùy thuộc vào tình trạng hoạt động của hệ thống.
- Mức độ nhiễm bẩn của hệ thống thủy lực.
Tải trọng làm việc trên trục bơm ảnh hưởng lớn đến bơm nhiều tầng, dẫn đến việc một số tầng bị hư hỏng nhiều hơn do sự khác biệt về tải trọng trên trục Điều này phụ thuộc vào chiều dày răng Bề mặt cạnh cặp bánh răng ăn khớp, hay còn gọi là mặt đầu, sẽ bị cày xước thành các vành nhấp nhô không phẳng do các hạt bẩn kim loại mài mòn, vốn có sẵn trong hệ thống và do đĩa bạc số 8 bị mài mòn trước đó.
Hình 2.17 Hư hỏng do chất lỏng bị bẩn
Hình 2.18 Hư hỏng do mài mòn các hạt kim loại
2.5.3 Hư hỏng do lắp ráp
Giá ráp bơm không đúng có thể dẫn đến nhiều hư hỏng khác nhau, phổ biến nhất là trục bơm lắp quá sát với trục động cơ hoặc khớp nối Tình trạng này làm tăng tải trọng lên trục bơm, ảnh hưởng trực tiếp đến ổ bạc, đặc biệt là bạc số 8 ở phía đuôi, gây ra hư hỏng.
Hình 2.19 Hư hỏng bơm do lắp ráp
Lắp ráp sai các chi tiết của bơm sau khi tháo kiểm tra là nguyên nhân chính gây hư hỏng Những chi tiết thường bị lắp sai bao gồm:
- Lắp ngược bạc số 8 hoặc buồng bơm (cửa hút/đẩy).
- Các gioăng phớt và vành làm kín không đúng.
- Lực siết bu lông không đều.
2.5.4 Hư hỏng do thiếu dầu bôi trơn
Dầu bôi trơn là yếu tố quan trọng để duy trì áp suất thủy động giữa bạc trục và cổ trục Nếu lớp màng dầu không được duy trì, trục bơm sẽ bị quá nhiệt và có nguy cơ cháy hỏng.
Hiện tượng mất dầu bôi trơn thường xảy ra khi:
- Thiếu dầu cấp hoặc bơm bị quay ngược chiều trong một khoảng thời gian.
- Không khí có lẫn bên trong đường dầu hút của bơm.
Bạc trục bơm thường hư hỏng trước, dẫn đến việc phá hủy buồng bơm ở cửa hút Nguyên nhân chính là do cặp bánh răng bị ép xuống và cọ xát vào bề mặt cùng bạc số 8.
Hình 2.20 Hư hỏng do thiếu dầu bôi trơn
2.5.5 Hư hỏng do quá nhiệt và áp suất quá cao
Bơm hoạt động quá nhiệt có thể gây ra các vết đen trên bề mặt cạnh cặp bánh răng và bạc số 8, đồng thời làm cháy và cứng các vòng gioăng làm kín.
Thông thường có hai nguyên nhân gây ra hiện tượng quá áp:
- Không có valve áp suất hoặc nó không mở khi đến giá trị cần bảo vệ hoặc van áp suất đặt quá cao.
Các hư hỏng thường gặp sẽ là:
- Trục bơm hoặc các bánh răng bị gãy, mẻ.
- Vỏ bơm bị nứt/ vỡ.
Bảo trì vào bảo dưỡng bơm bánh răng
Bảo trì và bảo dưỡng bơm thủy lực bánh răng là rất quan trọng để duy trì hiệu suất và độ bền của thiết bị Các bước cần thực hiện bao gồm kiểm tra định kỳ, thay dầu nhớt, và làm sạch các bộ phận để đảm bảo hoạt động ổn định.
- Thay dầu bôi trơn định kỳ để đảm bảo độ nhớt của dầu đạt yêu cầu.
Hình 2.21 Thay dầu bôi trơn cho bơmHÌnh 2.21 Thay dầu bôi trơn cho bơm
- Kiểm tra và thay thế các phụ tùng hao mòn như bạc đạn, phớt chèn, bánh răng, trục…
Hình 2.22 Kiểm tra các chi tiết của bơm để phát hiện hư hỏng
- Xử lý sự cố kịp thời để tránh gây hư hỏng cho bơm.
- Vệ sinh bề mặt bên ngoài của bơm để đảm bảo an toàn và tránh rỉ sét.
Một số điểm cần lưu ý khi sử dụng bơm thủy lực bánh răng
Bơm thủy lực bánh răng cần được bảo trì và vệ sinh định kỳ để duy trì hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ của máy Việc đảm bảo áp suất dầu đúng yêu cầu của hệ thống thủy lực là rất quan trọng để bơm hoạt động hiệu quả.
● Tránh sử dụng bơm thủy lực bánh răng với dầu chất lượng kém hoặc dầu có cặn bẩn để tránh tình trạng kẹt bánh răng hoặc bị hỏng.
Sử dụng bơm thủy lực bánh răng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thích hợp là rất quan trọng Cần tránh việc sử dụng bơm quá tải hoặc vượt quá mức áp suất quy định để bảo vệ bơm khỏi hư hỏng.
Để đảm bảo bơm thủy lực bánh răng hoạt động hiệu quả, việc lựa chọn kích thước và loại bơm phù hợp với nhu cầu của hệ thống thủy lực là rất quan trọng.