Full bài dịch sách Power Hydraulics (171 trang) Michael J. Pinches and John G. Ashby

2.1.2 Bơm piston Máy bơm piston chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống có áp suất hoạt động là 140 bar trở lên. Đặc trưng của máy bơm piston là đạt hiệu suất cao ở áp suất cao. Điều này là tối quan trọng đối với dòng chảy tĩnh được yêu cầu, khồn phụ thuộc với các biến số áp suất. Có ba loại chính của đa piston thủy lực: bơm hướng trục, xuyên tâm và pit tông chảy dòng. Máy bơm piston hướng trục Chúng bao gồm một số píttông được gây ra để đáp ứng bởi vòng quay tương đối của một tấm nghiêng hoặc bằng cách đặt khối piston liên quan đến trục truyền động. Bằng cách sử dụng các van phù hợp hoặc lắp ráp tấm van, píttông có thể được chế tạo để bơm chất lỏng từ cổng hút đến cổng đẩy. Hình 2.6 minh họa các yếu tố làm việc của bơm piston hướng trục với tấm van có rãnh để chuyển chất lỏng. Tấm cam nghiêng làm cho píttông chuyển động không quay và được gọi là tấm gạt. Trong một số cấu trúc, khối trụ đứng yên và tấm cam quay với trục truyền động; trong trường hợp như vậy thường được mô tả như một tấm lắc lư. Nếu độ nghiêng của tấm gạt bị thay đổi, khoảng cách di chuyển của piston sẽ thay đổi và lượng chất lỏng được bơm cũng vậy. Đây là nguyên tắc của một bơm piston hướng trục biến dịch chuyển. Đưa tấm gạt qua góc gạt bằng không (nghĩa là quá mức giới hạn) đảo ngược hướng của dòng chảy mặc dù hướng quay của trục truyền động vẫn không thay đổi. Bơm piston hướng trục có van tựa có khả năng hoạt động ở áp suất cao hơn so với những máy sử dụng tấm cổng nhưng không thể đảo ngược. Các mô hình hiện có phù hợp với áp suất lên tới 700 bar và các mô hình khác cho tốc độ dòng chảy 640 lphút. Các mô hình sử dụng các tấm cổng có lưu lượng lên tới 1400 1phút hoặc áp suất lên tới 350 bar. Hình 2.7 cho thấy nguyên lý của bơm trục uốn cong cố định trong đó sự chuyển động của píttông là kết quả của khối xy lanh được đặt ở một góc với trục truyền động. Việc truyền động tới các píttông và khối xilanh thông qua một bánh răng côn nhưng các thiết kế khác sử dụng các thanh nối. Dòng chảy vào và ra khỏi buồng bơm thông qua một tấm cổng van. Một lần nữa máy bơm trục uốn cong sử dụng các tấm cổng thay vì van tựa có áp suất hoạt động tối đa thấp hơn (thường là tối đa khoảng 350 bar) nhưng có xu hướng hoạt động êm hơn. Bơm trục uốn cong có sẵn với tốc độ dòng chảy lên tới 3500 lphút. Máy bơm trong hình 2.7 cũng sẽ hoạt động như một động cơ. Trong một số thiết kế nhất định có thể thay đổi góc giữa các trục; điều này làm thay đổi khoảng cách di chuyển của píttông và do đó lượng chất lỏng được bơm trong mỗi vòng quay. Bơm dịch chuyển biến đổi cơ bản có thể có một số thiết bị điều khiển cho phép các đặc tính bơm khác nhau. Những điều này sẽ được thảo luận sau trong Mục 2.1.3. Máy bơm piston hướng tâm Máy bơm trong hình 2.8 có các píttông được gắn hoàn toàn trong vỏ chính và được nạp lò xo vào ổ trục lệch tâm trên trục truyền động. Chất lỏng được đưa đến và đi từ các píttông thông qua các van không quay trở lại và trong thiết kế đặc biệt này, đầu ra từ các píttông riêng lẻ có thể được sử dụng riêng. Một hình thức khác của bơm piston hướng tâm có píttông nằm trong một khối quay trong vòng lệch tâm. Chất lỏng được chuyển qua trục trung tâm hoặc pintle và phân phối biến đổi có thể đạt được bằng cách thay đổi độ lệch tâm của vòng. Bơm Píttông xuyên tâm áp suất kép bao gồm các píttông áp suất thấp lớn và các píttông áp suất cao nhỏ được ráp lại bởi cùng một độ lệch tâm. Chúng đã được phát triển đặc biệt cho tác dụng nhấn để cung cấp một tiến bộ áp suất thấp tốc độ cao, sau đó là một hoạt động áp suất cao tốc độ chậm. Loại mạch này được xem xét chi tiết trong Mục 2.2.3. Máy bơm pít tông Píttông được bố trí thẳng hàng phía trên một trục cam đặc biệt bao gồm một trục mang một số vòng bi lăn lệch tâm (Hình 2.9). Chất lỏng được đưa đến và thải ra từ các xi lanh thông qua các van lò xo. Đầu ra của bơm pít tông không thể đảo ngược và cố định là phổ biến nhất. Chúng có hiệu suất thể tích cao và một số sẽ chống lại áp lực vượt quá 1000 bar. Tốc độ dòng chảy lên tới 600 lphút. 2.1.3 Hệ thống điều khiển bơm biến thiên Việc cung cấp một máy bơm biến đổi được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ dịch chuyển của bơm. Điều này được thực hiện trong các bơm piston hướng tâm và hướng tâm bằng cách thay đổi độ lệch tâm giữa roto và stato. Bơm piston hướng trục được thay đổi bằng cách uốn cong trục của thùng xi lanh ra khỏi đường thẳng đối với trục truyền động (bơm trục uốn cong) hoặc bằng cách điều chỉnh góc của tấm (bơm tấm gạt). Chỉ điều khiển máy bơm píttông hướng trục dạng tấm sẽ được xem xét, nhưng các phương pháp điều khiển tương tự có thể được áp dụng cho các loại bơm lưu lượng biến đổi khác. Đề cập đến máy bơm trong Hình 2.6, độ dịch chuyển của píttông phụ thuộc vào góc của tấm α và hành trình píttông x =dpc tan α trong đó dpc = đường kính của píttông và α = góc nghiêng hoặc góc gạt. Độ dịch chuyển lý thuyết của bơm trên mỗi vòng quay = nAdpc tan α trong đó n = số píttông và A là diện tích của một píttông. Đưa tấm gạt qua góc gạt bằng không (nghĩa là quá mức) đảo ngược hướng của dòng chảy. Do áp suất mà máy bơm vận hành, nên cần một lực tương đối cao để điều chỉnh góc của tấm phiến và hệ thống servo thường được sử dụng. Điều khiển servo thủ công Trong hệ điều khiển như trong Hình 2.10, áp suất định hướng liên tục được áp dụng cho cổng A. Khi cần điều khiển thủ công được di chuyển sang bên phải, nó xoay trên píttông lấy ống van ở bên phải. Điều này cung cấp áp suất thí điểm servo đến cổng xi lanh B buộc piston sang trái. Píttông làm cho cần điều khiển bằng tay di chuyển sang trái, đặt lại ống chỉ về trạng thái đóng. Do đó, chuyển động của tấm gạt tỷ lệ thuận với chuyển động của cần điều khiển. Nếu cần gạt được di chuyển sang trái, ống chỉ mở cổng xi lanh B đến đường bể. Áp suất chất lỏng tác dụng ;ên cổng A của xi lanh buộc píttông sang phải, mang đòn bẩy điều khiển với nó, đặt lại ống chỉ van về điều kiện trung tính. Phanh vật lý được kết hợp vào hệ để hạn chế góc tấm gạt tối đa. Phương pháp điều khiển này có thể được sử dụng cho máy bơm dòng chảy ngược hoặc máy bơm không đảo ngược. Đặc điểm của servo thủ công là lưu lượng tỷ lệ thuận với điều khiển chuyển động của đòn bẩy (Hình 2.11). Với một bơm chuyển đổi không đảo ngược, thông thường sẽ có một dòng chảy tối thiểu để cung cấp dầu bôi trơn và làm mát (nghĩa là góc của tấm gạt không bao giờ bằng 0). Bơm lưu lượng có thể đảo ngược tạo thành một phần của truyền thủy tĩnh vòng kín có bơm bù hoặc bơm tăng áp riêng biệt để cung cấp dòng chảy bôi trơn và làm mát ngay cả khi bơm chính ở góc không. Điều khiển bù áp Góc tấm gạt được điều chỉnh tự động để đặt điều khiến bơm duy trì áp suất cài đặt. Một bơm bù áp suất được hiển thị sơ đồ tượng trưng trong Hình 2.12. Khi áp suất hệ thống đạt đến cài đặt lò xo của van điều khiển, nó sẽ mở ra, cấp chất lỏng áp suất đến đầu khoan đầy của xi lanh. Do sự khác biệt trong các khoan đầy và các khu vực áp suất, xi lanh mở rộng làm giảm góc tấm swash. Nếu áp suất không ổn định, ống van được di chuyển sang bên trái bởi lò xo điều khiển, kết nối với bể chứa đầu khoan đầy đủ của xi lanh mà bây giờ rút lại làm tăng góc tấm swash. Một bộ giới hạn hành trình được trang bị cho một số máy bơm để tạo ra một góc tấm trao đổi tối đa có thể điều chỉnh và do đó cung cấp máy bơm tối đa có thể điều chỉnh ở một tốc độ quay nhất định. Vì có một số độ trễ giữa áp suất phân phối của bơm đạt đến cài đặt tối đa và giảm góc nghiêng, nên sử dụng van xả tác động nhanh ở áp suất cao hơn khoảng 20% so với cài đặt bù của bơm ngay sau khi bơm, để ngăn chặn sự gia tăng áp lực có thể xảy ra khi máy bơm bị chết máy. Trong một số thiết kế của bơm, góc tấm swash không bao giờ trở thành số không, để cung cấp một dòng dầu bôi trơn trong vỏ. Ở đây nó là điều cần thiết để có một van cứu trợ. Hình 2.13 cho thấy các đường cong đặc trưng cho bơm bù áp. Góc tấm swash và lưu lượng bơm được điều chỉnh tự động theo cách sao cho áp suất hệ thống không đổi ở giá trị được đặt bởi lò xo bù. Nếu áp suất giảm xuống dưới giá trị cài đặt, góc tấm swash tăng và do đó bơm dịch chuyển. Điều khiển bù áp suất chỉ có thể được sử dụng trên máy bơm không đảo ngược.   Trang 2833 Hình 2.13 cho thấy đường cong đặc tính của bơm bù áp suất. Góc nghiêng của đĩa điều chỉnh và lưu lượng đầu ra được hiệu chỉnh một cách tự động dẫn đến hệ thống áp suất duy trì là hằng số tại giá trị cài đặt bởi thiết bị lò xo . Nếu như áp suất giảm dưới giá trị được cài đặt, góc đĩa nghiêng sẽ tăng và hậu quả giảm lưu lượng đầu ra. Hệ thống bù áp suất có thể chỉ được dùng trong bơm không đảo chiều. Hệ điều khiển công suất không đổi: Đây là giới hạn tối đa công suất đầu vào lớn nhất cho bơm. Khi áp suất đầu ra của bơm tăng, góc nghiêng của đĩa giảm do đó tích số của lưu lượng và áp suất là hằng số. Hệ thống điều khiển biểu diễn bằng biểu đồ và kí hiệu như hình 2.14. Khi áp suất hệ thống tăng thì xilanh được mở rộng chống lại lò xo. Cung cấp động lực chính hoạt động ở tốc độ công suất là hằng số, công suất đầu ra của nó sẽ không đổi trong giới hạn đó, có thể xem ở hình 2.15. Với hệ điều khiển công suất không đổi, khi áp suất tăng thì lưu lượng giảm đến áp suất cài đặt van an toàn, tại đó áp suất ứng với mọi lưu lượng không vượt qua giá trị của van an toàn. Tại điểm này năng lượng thất thoát tại van an toàn là toàn bộ công suất đầu vào. Để tránh điều này, hệ thống điều khiển cân bằng áp suất có thể được sử dụng kết hợp với hệ thống điều khiển công suất không đổi, được ký hiệu như hình 2.16 cùng với đường cong đặc tính. Lưu lượng bơm giảm mạnh khi áp suất hệ thống tăng đến áp suất cân bằng được cài đặt của hệ thống bù áp suất. Khi đạt được áp suất này, thiết bị bù tự động giảm lưu lượng đầu ra đột ngột duy trì áp suất đó. Không có lưu lượng đi qua van an toàn. Hệ kiểm soát lưu lượng không đổi: Điều này cho phép lưu lượng đầu ra bơm là hằng số được duy trì độc lập với những thay đổi của thể tích hiệu dụng và tốc độ dẫn động của bơm. Phương pháp điều khiển này được sử dụng trong bơm động cơ đốt trong dẫn động và duy trì lưu lượng đầu ra không đổi khi tốc độ động cơ thay đổi. Nó được thể hiện ký hiệu trong hình 2.17 cùng với đường cong đặc tính của nó. Hệ thống lỗ trong bơm đường xả gây ra sự giảm áp suất thứ là một hàm của lưu lượng nhưng độc lập với hệ thống áp suất. Áp suất hai bên của lỗ được cung cấp ở phía đối diện của hệ điều khiển van lò xo tải. Van ống có thể bật lên bất kỳ giữa vị trí mở hoàn toàn đến thùng tank và áp suất. Khi lưu lượng vượt quá cài đặt yêu cầu, P1 lớn hơn P2??? 2.2.4 Lựa chọn bơm: Các thành phần chính ảnh hưởng đến sự lựa chọn đặc biệt các loại bơm: Áp suất hoạt động tối đa Lưu lượng đầu ra tối đa Loại hệ điều khiển Tốc độ dẫn động của bơm Loại chất lưu Độ bẩn của bơm Tiếng ồn bơm Kích thước và trọng lượng bơm Hiệu suất bơm Giá Có sẵn và thay thế Bảo trì và dự phòng Áp suất hoạt động tối đa: Điều này được xác định bởi công suất yêu cầu của mạch áp dụng cụ thể cho các chi tiết có sẵn, loại chất lưu và mở rộng hơn nữa, môi trường và tay nghề của công nhân trong cả sử dụng và duy trì thiết bị. Nhìn chung thì áp suất hoạt động cao thì giá các chi tiết sẽ cao hơn và có ít sự lựa chọn hơn các chi tiết. Thuận lợi chính của áp suất làm việc cao là giảm lưu lượng dòng chảy cung cấp cho hệ thống, kết quả là bơm sẽ nhỏ hơn đường kính ống và kích thước các chi tiết sẽ nhỏ hơn. Bất lợi của áp suất làm việc cao đó là tính nén của chất lưu được sử dụng có thể được cân nhắc ảnh hưởng xấu đến sự chính xác của hệ thống. Xu hướng chung là tăng áp suất hoạt động. Áp suất tối đa điển hình cho nhiều loại chi tiết cụ thể được cho ở bảng 2.1. Áp suất hoạt động của bơm phụ thuộc vào sự dãn nở của chất lưu được sử dụng, chất lưu chống cháy, không bôi trơn tốt như dầu khoáng. Cần cho vòng đời hợp lý mong đợi của bơm khi dùng lưu chất chống cháy, áp suất hoạt động tối đa phải được giảm và tham khảo lời khuyên của nhà sản xuất. Áp suất hoạt động tối đa và khoảng lưu lượng cho mỗi loại khác nhau cho các bơm thủy lực có sẵn hiện tại được cho trên bảng 2.2. Hình cho toàn bộ khoảng kích thước. Giá trị lưu lượng tối đa và áp suất sẽ không áp dụng cho một bơm. Ví dụ cho bơm nhiều giai đoạn có thể có lưu lượng 740lphút. Mặt khác có khả năng bơm hoạt động tại 300 bar, nhưng 740lphút tại 300 bar thì có được từ catalog. Lưu lượng đầu ra tối đa: Hệ thống bơm được chọn phải có sức chứa của lưu lượng đầu ra tối đa được yêu cầu bởi mạch. Nếu nhu cầu của đoạn mạch là không đổi một cách hợp lý thì chọn bơm thể tích không đổi. Khi nhu cầu là loạt cấp độ được hiệu chỉnh, một hệ thống đa bơm có thể được sử dụng. Cho nhiều nhu cầu, thứ mà khác nhau trọng phạm vi hẹp tương đối, dùng bơm thay đổi thể tích. Nếu biến rộng rãi với nhu cầu của hệ thống, mạch tích chứa có thể làm hài lòng nhất yêu cầu. Các loại khác nhau của bơm được mô tả chi tiết sau mục 2.2. Sức chứa của bơm được nêu ra bởi nhà chế tạo chất lưu có độ nhớt tương ứng với nhiệt độ và áp suất làm việc. Sự gia tăng nhiệt độ, từ đó giảm độ nhớt hoặc tăng áp suất làm việc sẽ gây ra nhiều rò rỉ hơn trong bơm và hậu quả là giảm lưu lượng đầu ra. Khi bơm bị mài mòn, rò rỉ sẽ tăng. Khi xác định lưu lượng đầu ra yêu cầu cho ứng dụng đặc biệt. Điểm trước phải được cân nhắc. Thường chọn bơm với sức chứa cao hơn 10% yêu cầu làm cho phép cho sự giảm thể tích hiệu dụng do mài mòn. Bơm có sẵn với dòng chảy từ tỉ lệ lphút đến 1000lphút và hơn nữa. Loại điều khiển: Nhiều loại điều khiển bơm sẵn sang được đem thảo luận, sự lựa chọn hệ điều khiển phụ thuộc vào yêu cầu của mạch, Loại điều khiển: Nhiều loại điều khiển của bơm đã được thảo luận, lựa chọn hệ thống điều khiển phụ thuộc vào yêu cầu của mạch. Tốc độ bơm: Đa số bơm được dẫn động trực tiếp từ trục chính của mô tơ điện hoặc động cơ đốt trong vì thế tốc độ quay sẽ biết được. Lưu lượng đầu ra tỉ lệ với tốc độ quay. Mỗi thiết kế có giá trị tốc độ quay tối thiểu và tối đa; Loại chất lưu: Bơm được thiết kế để hoạt động trong khoảng đặc biệt của độ nhớt chất lưu. Điều chỉnh độ nhớt của dầu khoáng sẽ làm việc phù hợp với lượng dầu cung cấp cho bơm phải làm sạch. Hoạt động với chất lỏng tổng hợp hoặc nước làm giảm tuổi thọ làm việc của bơm. Cái mà dựa vào chất lỏng thủy lực để bôi trơn và truyền động chi tiết. Khi sử dụng các chất lỏng khác thì nên tìm kiếm lời khuyên từ nhà sản xuất bơm. Chất lỏng bẩn: Một vài loại chất lỏng bẩn khiến bơm bị phá hủy. Những bơm chính xác cao phải cực kì sạch và dễ bị hư hỏng hơn. Nếu chất lưu bẩn có trong bơm, phải làm sạch định kì, phải đặc biệt chú í đến chi phí phải trả để lựa chọn bơm. Những bơm bánh răng không chính xác, lá bơm và gerotor bơm là bẩn nhất. Bất cứ loại nào được sử dụng bộ lọc phải được trang bị trong dòng hút. Trường hợp bơm chính xác, lời khuyên của nhà sản suất là phải theo dõi rộng rãi hơn tuổi thọ của bơm sẽ giảm mạnh và bảo hành. Tiếng ồn của bơm: Tiếng ồn trở nên càng quan trọng trong môi trường. Mức hoạt động khác nhau cân nhắc giữa các bơm có cùng loại nhưng khác makes và các nhà chế tạo làm việc trên khía cạnh đó, thứ mà ảnh hưởng đến thiết kế của cửa thải, ổ bi, áp suất kiểm soát, vật liệu và phương pháp lắp đặt. Nói chung âm ồn được tạo ra tăng lên với tốc độ và áp suất. Tuy nhiên sự truyền giảm xuống mức ồn, đặc biệt với bánh rang ăn khớp trong.Nhiều giai đoan của bơm bánh răng trong được quảng cáo bởi một nhà sản xuất có tên là Q pum Kích thước và khối lượng của bơm: Nhìn chung, kích thước và trọng lượng của hệ thống thủy lực chỉ quan trọng trong hệ di động. Kích thước và khối lượng bơm là các chi tiết của toàn bộ hệ thống, những thứ rất quan trọng. Trong hệ thống thủy lực di động xu hướng là giảm khối lượng của hệ thống bằng: a, Tăng áp suất hoạt động b, Giảm kích thước của bể chứa và dùng dầu lạnh hơn. Công suất tốt nhất: Tỉ số khối lượng có thể thường đạt được trong khoẳng 200300 bar áp suất hoạt động. Kích thước và khối lượng của bơm dựa trên thiết kế đặc biệt của nhà sản xuất. các yếu tố gọn nhẹ được phát triển và dùng trong công nghiệp do đó có xu hướng cực kì đắt. Ảnh hưởng Máy bơm piston có xu hướng có hiệu suất cao hơn so với máy bơm quay. Hiệu suất thực tế phụ thuộc vào thiết kế, áp suất vận hành, tốc độ và độ nhớt của bơm được Bảng 2.3 đưa ra một dấu hiệu về hiệu suất của các loại bơm khác nhau. Bảng 2.3 đưa ra phạm vi hiệu quả của các loại máy bơm Chi phí Chi phí ban đầu của một Máy bơm thường có tầm quan trọng thứ cấp đối với chi phí vận hành và bảo trì ngoại trừ các nhà sản xuất thiết bị tham gia vào sản phẩm số lượng Đơn vị chi phí thấp hơn là máy bơm cánh và cánh, các loại piston thân thiện hơn, với máy bơm pít tông có van ngồi trong có thể đắt nhất Tính khả dụng và khả năng thay thế Một số nhà sản xuất máy bơm bánh răng sản xuất các đơn vị theo tiêu chuẩn CETOP và SAE cho đến nay vì các kích thước bên ngoài có liên quan. tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế khác nhau cho phép một mức độ thay đổi lẫn nhau Bảo trì và phụ tùng Trong mọi loại máy bơm, các thành phần liên quan đến bơm sẽ mòn sau một thời gian và cần thay thế. Trong máy bơm bánh răng, nó là bình thường để thay thế toàn bộ máy bơm. Với một số loại máy bơm cánh quạt, tất cả các bộ phận mòn được nhóm lại với nhau thành một hộp mực có thể dễ dàng được thay thế mà không cần tháo dỡ ổ đĩa máy bơm. Trong trường hợp máy bơm piston, có thể được khuyến khích để đảm bảo rằng các nhà sản xuất cung cấp một dịch vụ sửa chữa nhanh chóng, và cho các ứng dụng quan trọng để mang theo một máy bơm dự phòng trong kho 2.2 MÔ HÌNH BƠM Có một số mạch bơm cơ bản tạo thành trái tim của hầu hết các hệ thống thủy lực. Bơm đơn chuyển vị cố định Bơm tăng áp cố định đơn với máy tích lũy Hệ thống vòng hở Đa bơm Bơm biến áp thủy tĩnh Hệ thống vòng lặp kín Truyền tĩnh mạch Trong hệ thống vòng hở, bơm lấy từ bể chứa hoặc bơm, sử dụng để lái các thiết bị truyền động và sau đó quay trở lại bể. Mạch chuyên gia được tìm thấy trong truyền dẫn hydrostati sử dụng một nguyên tắc mà chất lỏng được trả về từ thiết bị truyền động (động cơ thủy lực) được cấp trực tiếp vào việc hút bơm tạo thành một hệ thống vòng kín. Phần 4.4 trong Chương 4 có giải thích chi tiết về loại mạch này. 2.2.1 Bơm dịch chuyển cố định Một phần lớn các mạch thủy lực đơn giản sử dụng một bơm chuyển cố định duy nhất được điều khiển ở tốc độ không đổi bởi một động cơ điện (Hình 2.18). Điều này tạo ra tốc độ dòng chảy gần như không đổi bất cứ khi nào động cơ đang chạy. Áp suất hệ thống được giới hạn trong cài đặt của van xả. Bất kỳ dòng chảy từ máy bơm vượt quá nhu cầu của mạch sẽ xả qua van xả ở áp suất toàn bộ hệ thống, tạo ra năng lượng nhiệt làm tăng nhiệt độ chất lỏng. Quá trình sinh nhiệt quá mức dẫn đến quá nóng và suy thoái chất lỏng.   Loại mạch trong Hình 2.18 được sử dụng tốt nhất ở đâu: các hệ thống Luôn cần dòng chảy đầy đủ. Đầu ra bơm có thể được dỡ xuống bể khi không cần thiết. Mất điện do tác động của van xả là nhỏ và nhiệt sinh ra dễ dàng bị tiêu tan. Có hoạt động ngắn và không thường xuyên với động cơ truyền động tắt khi không yêu cầu Một ứng dụng điển hình đáp ứng (ii) ở trên được thể hiện trong Hình 2.19 một mạch đơn giản nơi một xi lanh tác động kép được điều khiển bởi bốn cổng, van điều khiển định hướng bằng tay, ba vị trí, lò xo và trung tâm. Chuyển động của thiết bị truyền động được thực hiện bằng cách vận hành cần gạt tay. Khi cần nhả cần, thiết bị định tâm lò xo đảm bảo rằng đầu ra của máy bơm được chuyển hướng đến bể thông qua một dòng chảy dễ dàng. Khả năng chống dòng chảy thấp, sẽ có ít nhiệt tạo ra. 2.2.2 Bơm chuyển dịch cố định đơn với bộ tích lũy ắc quy Thủy lực là thiết bị lưu trữ năng lượng dưới dạng chất lỏng thủy lực dưới áp suất. Chúng có khả năng cung cấp tốc độ dòng chảy cao trong một khoảng thời gian ngắn. Chi tiết các loại ứng dụng của ắc quy được đưa ra trong Phần 6.4 Chương 6. Bộ tích lũy được sử dụng rộng rãi nhất bao gồm một chai thép giả mạo có chứa một túi linh hoạt được nạp với nitơ dưới áp suất. Máy bơm được sử dụng để bơm chất lỏng vào chai và khí được nén thêm. Giảm áp lực đầu vào làm cho khí mở rộng buộc chất lỏng chảy ra mạch. Trong mạch điển hình, Hình 2.20, dòng chảy từ máy bơm được sử dụng để sạc bộ tích lũy A. Khi đạt được áp suất được xác định trước, công tắc áp suất B vận hành và ngắt mạch điện đến van điện từ C trở lại trạng thái không hoạt động của nó. bơm lưu lượng vào bể. Chất lỏng được lưu trữ dưới áp suất bị khóa ở phần thượng lưu của mạch bằng van không quay D Mạch điều khiển điện trong Hình 2.20 được hiển thị là failsafe mức thấp của máy bơm được đổ khi van điện từ C không được cấp điện ( tức là khi mạch điều khiển bị hỏng). Mạch đặc biệt này được thể hiện một cách đơn giản và hy vọng dễ hiểu hơn Trong thực tế, việc bổ sung van làm việc được khuyến cáo để hỗ trợ cho việc vận hành và bảo trì của bể tích chứa áp suất và có khả năng nguy hiểm. Ở một số quốc gia việc sử dụng van an toàn cho bình áp suất là bắt buộc. Mạch tích trữ đặc biệt được sử dụng trong chu kỳ nghỉ của hệ thống truyền động, nơi mà áp suất cần được duy trì. VÍ DỤ 2.3 1 xilanh hoạt động với chu kỳ thời gian sau: có áp suất 25 bar trong 5 giây, lưu lượng 12 lítphút; sau đó duy trì áp suất 200 bar trong 25 giây, lưu lượng bằng 0; giảm xuống 35 bar trong 4 giây, lưu lượng 12 lítphút; còn lại có áp suất 200 bar trong 26 giây, lưu lượng bằng 0. Biểu đồ áp suất trên lưu lượng được co trong hình 2.21. Lưu lượng chỉ cung cấp cho 15% chu kỳ. Với bơm có thể tích riêng cố định (hình 2.22) đầu ra máy bơm 12 lítphút sẽ qua van xả ở 200 bar trong 85% thời gian chu kỳ Công suất đầu vào là Lưu lượng × áp suất = = 4000 Nms = 4 kW Phần lớn năng lượng sẽ tiêu hao qua van xả dưới dạng nhiệt. Xem xét đường cong lưu lượng ở hình 2.21, lưu lượng cần thiết trong chu kỳ 1 phút là: Để đẩy xilanh = 12×560 = 1 lít Để hút xilanh = 12×460 = 0,8 lít Tổng lượng dầu cần thiết trong 1 phút 1,8 lít Bằng cách lưu trữ dòng chảy từ máy bơm trong bộ tích lũy khi xilanh nằm yên (hình 2.20), máy bơm có tốc độ phân phối 1.8 lítph là đủ. Tuy nhiên, do áp suất tối thiểu 200 bar được yêu cầu trong thời gian còn lại của xilanh, cần phải vận hành trên áp suất này, nói 250 bar, và các biến thể trong áp suất mạch (hình 2.23) có thể bất lợi. Đầu ra bơm liên tục sạc bộ tích lũy xã ra ở trạng thái nghỉ để đảm bảo mạch và điều khiển lưu lượng được đưa vào để hạn chế tốc độ xả. Rất khó để làm cho nguồn cung cấp bơm trung bình phù hợp với nhu cầu mạch trung bình thời gian nên một bơm lớn hơn sẽ được chọn với lưu lượng dư thừa trên đầu ra van xả. Nếu đầu ra bơm vượt hơn rất nhiều so với nhu cầu của mạch sao cho bộ tích lũy vẫn ở mức áp suất tối đa cho một tỉ lệ lớn của chu trình vận hành, thì phải kết hợp hệ thống bơm dỡ (van giảm áp dỡ tải được mô tả trong phần 3.1 chương 3) Các yêu cầu về năng lượng lí thuyết giả định một bơm phân phối 2 lph với lưu lượng dư thừa trên van xả ở 250 bar là: 210325010510360=0.83 kW Ví dụ chi tiết về tính toán tích lũy được bao gồm trong mục 6.4 và 6.6 của chương 6 2.2.3 Nhiều bơm Khi nhu cầu của hệ thống là đối với một số tốc độ dòng chảy riêng biệt và áp suất tốt nhất có thể được đáp ứng bằng cách kết hợp hai hay nhiều máy bơm được bật hoặc tắt tải theo yêu cầu. Ví dụ 2.4 Một băng tải được thúc đẩy bởi một động cơ thủy lực, bằng cách sử dụng ba máy bơm của chuyển vị thể tích khác nhau, bảy tốc độ bước có thể đạt được, bắt đầu từ 0. Sự sắp xếp hai bơm tiêu chuẩn, được sử dụng nhiều được trình bày trong Hình 2.25, nơi đầu ra của máy bơm được tự động chuyển vào và ra khỏi mạch theo áp lực của hệ thống. Bơm A hoạt động dựa trên van xả C, đặt áp suất mạch tối đa. Bơm B thường có tốc độ dòng chảy cao hơn bơm A và sẽ xả ra bể với ít sức đề kháng chảy nếu áp suất mạch vượt quá cài đặt của van D. Bất cứ khi nào áp suất nhu cầu mạch dưới thiết lập của van D, cả hai máy bơm đều nạp hệ thống. Van kiểm tra E ngăn cản đầu ra của bơm A xả qua van D. Đôi khi nó được gọi là mạch HiLo đề cập đến hai đặc điểm thông thường mà nó có thể cung cấp âm lượng cao ở áp suất thấp hoặc thể tích thấp ở áp suất cao. Mạch sẽ hoạt động như nhau đối với các máy bơm có sự dịch chuyển bằng nhau hoặc với máy bơm cao áp có độ dịch chuyển lớn hơn so với máy bơm áp suất thấp. Tuy nhiên, điều quan trọng là áp suất vận hành là đủ khác nhau để vận hành chính xác van xả. (Van tháo dỡ được mô tả chi tiết trong Phần 3.1 của Chương 3.) Các đặc tính áp suất và lưu lượng điển hình cho một hệ thống bơm kép được thể hiện trong Hình 2.25 Một ứng dụng điển hình của mạch kép hoặc đa bơm là một máy ép thủy lực dài, kết hợp các đầu ra của bơm áp suất thấp khối lượng cao và bơm áp suất cao khối lượng thấp được sử dụng để nhanh chóng đóng các công cụ báo chí lên mảnh làm việc. Tại thời điểm này tải sức đề kháng đột ngột tăng và sự gia tăng hậu quả trong áp lực mạch hoạt động van dỡ mà đổ dòng chảy từ các máy bơm khối lượng cao. Nhưng khi áp suất tăng thì van giảm áp hoặt động. Cả hai van được dùng để mở khi tôc độ cao và khi áp suất thấp. Hệ thống này sẽ cung cấp áp suất ổn định hơn hệ thống ác quy và tiết kiệm năng lượng đáng kể hơn so với hệ thống bơm cố định thể tích .Bằng sự lựa chọn các loại máy bơm thich hợp , và áp suất vận hành có thể được sắp xếp sao cho cùng năng lượng đòi hỏi để điều khiển các may bơm khi tình trạng áp suất cao và thấp.   Van dỡ Đến Hệ thống Van xã nhưng áp suất lên đến thiết lập van xả. Cả hai máy bơm đều được sử dụng để mở khuôn dập ở tốc độ cao và áp suất thấp. Mạch này sẽ cung cấp một áp suất không đổi nhiều hơn so với một mạch tích lũy và đạt được hệ thống bơm chuyển dịch tiết kiệm năng lượng đáng kể so với một hệ thống bơm đơn cố đinhchuyển dịch. Bằng cách lựa chọn dung tích bơm thích hợp và áp suất vận hành, nó có thể được bố trí với cùng công suất cần thiết để bơm các máy bơm cho cả hai điều kiện áp suất cao. Ví dụ 2.5 Một máy ép đòi hỏi tốc độ dòng chảy là 200 lphút mở với tốc độ cao và đóng các khuôn ở mức áp suất tối đa là 30 bar. Máy nén làm việc cần áp suất tối đa 400 Bar nhưng tốc độ dòng chảy trong khoảng từ 12 đến 20 l phút sẽ được chấp nhận. Năng lượng lý thuyết cần thiết để mở hoặc đóng là Để sử dụng năng lượng này cho quá trình đẩy: Nếu Q là mức thấp có sẵn ở 400 bar, sau đó: And q=15 lphút Việc phân phối bơm yêu cầu là: Bơm áp suất cao, thể tích thấp= 15 l phút Bơm thể tích cao, áp suất thấp= (20015) =185 1 phút Một thiết bị bơm đơn cố đinhchuyển dịch có tốc độ dòng chảy 200 1 phút và làm việc ở áp suất 400 bar yêu cầu công suất đầu vào lý thuyết là 133,3 kW 2.2.4 Bơm phân phối biến Một số máy bơm dịch chuyển biến đổi được mô tả trong Phần 2.1. Nó là hầu hết chắc chắn phức tạp hơn và đắt tiền hơn so với các đơn vị chuyển cố định, nhưng việc sử dụng chúng thường tạo điều kiện cho vòng tuần hoàn bơm hiệu quả nhất. Theo phương pháp điều khiển được thông qua, dòng chảy và áp lực có thể được thay đổi để phù hợp với nhu cầu hệ thống 2.3 DRUMES BƠM Máy bơm có thể được điều khiển bởi động cơ điện, động cơ đốt trong như động cơ diesel, động cơ khí nén hoặc thậm chí bằng động cơ thủy lực. Các mômen xoắn lái xe có sẵn ở tốc độ thấp từ động cơ điện và động cơ diesel là rất thấp. Do đó, nên dỡ máy bơm khi nó đang được khởi động; điều này có thể đạt được bằng cách thông hơi van xả (Hình 2.26). (Nguyên lý của ventimg một van xả hai giai đoạn được giải thích trong Phần 3.1 của Chương 3.) Trong Hình 2.26, van thông hơi điện từ có thể được kết nối với một tiếp điểm delta phụ trên bộ khởi động stardelta của động cơ điện. Trong trường hợp ổ đĩa động cơ diesel, có thể sử dụng van dỡ tải riêng biệt hoặc van xả hơi. Một phương pháp khác để giảm các yêu cầu năng lượng trong khi bắt đầu chống lại một Hình 2.26 Bơm không tải bằng cách thông hơi van xả. Hình 2.27 Mạch bơm có van xả khí. mạch bị chặn là sử dụng van airbleed hoặc startup (Hình 2.27). Điều này không chỉ tạo điều kiện cho mồi bơm và làm sạch không khí khỏi hệ thống, mà còn cho phép bơm t tăng tốc ở mức tải thấp; bơm trực tiếp vào bể trước khi nó đóng và thiết lập áp suất tâm thu. Ban đầu, có một đường dẫn dòng chảy dễ dàng đến bể qua van, sau đó bị chậm lại do áp lực tích tụ do lực dòng chảy gây ra. Khi một động cơ không khí được sử dụng làm ổ đĩa (Hình 2.28), không cần dỡ tải vì động cơ Eir có mômen xoắn khởi động tương đối cao. Động cơ không khí cũng sẽ ngừng hoạt động và sto khi mômen xoắn tải quá lớn. Do đó bằng cách điều chỉnh áp suất cung cấp không khí cho động cơ, máy bơm có thể bị ngưng trệ khi đạt đến áp suất hệ thống định trước. Cài đặt của van xả phải cao hơn khoảng 15% so với áp suất tâm thu mà tại đó động cơ không khí bị kẹt. Ổ đĩa động cơ không khí có xu hướng bị giới hạn trong các ứng dụng năng lượng thấp do các ràng buộc áp đặt bởi công suất động cơ. Trong số các ứng dụng của máy bơm điều khiển không khí là các đơn vị bơm nước ở áp suất thấp nhưng tốc độ nổi cao và ở một thái cực khác, máy bơm hoạt động tới 700 bar nhưng ở tốc độ dòng chảy rất thấp Ưu điểm chính của máy bơm điều khiển không khí là áp suất không khí có thể được điều chỉnh để đặt áp suất của chất lỏng thủy lực mà tại đó bơm đứng. Điều này có nghĩa là một mạch có thể được giữ áp suất với động cơ không khí bị đình trệ trong thời gian dài mà không mất năng lượng và do đó không tạo ra nhiệt trong chất lỏng. 2.4 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH BƠM Để chọn loại mạch bơm cho một yêu cầu phải được phân tích. Trong thực tế, giải pháp thích hợp nhất có thể rõ ràng từ dữ liệu; hoặc ít nhất một số khả năng có thể được loại bỏ mà không cần tính toán sâu. Tuy nhiên, trong nghiên cứu thiết kế sau đây Ví dụ 2.6, vì mục đích hoàn chỉnh, một số mạch bơm cơ bản sẽ được xem xét cho thấy hiệu quả tương đối của các giải pháp. VÍ DỤ 2.6 Dữ liệu thiết kế Hệ thống thủy lực được cung cấp bởi máy bơm có đặc tính nhu cầu mạch đối với lưu lượng và áp suất như trong hình 2.29. Thời gian chu trình hoàn thành là 30 giây. Hệ thống yêu cầu luid chỉ bằng một nửa thời gian chu kỳ của nó nhưng đòi hỏi phải được điều áp trong hai phần ba chu kỳ. Điều khiển lưu lượng có thể phải được sử dụng để đặt tốc độ chất lỏng thành các giá trị cần thiết. Chất lỏng được sử dụng là dầu khoáng, và không có yêu cầu đặc biệt nào khác. Bốn thiết kế thay thế sẽ được xem xét: 1. Sử dụng một bơm dịch chuyển cố định duy nhất 2. Sử dụng hai bơm chuyển cố định 3. Sử dụng hệ thống tích lũy 4. Sử dụng bơm bù áp. 1. Sử dụng một bơm dịch chuyển cố định duy nhất Xem xét mạch bơm dịch chuyển cố định như trong hình 2.19. Phân phối bơm lý thuyết 25 lphút (cho phép thêm khoảng 10%) Do đó, phân phối bơm cần 27,5 lphút Áp suất hệ thống tối đa = 150 bar. (Đặt van xả ở mức 10% trên áp suất tâm thu.) Do đó, cài đặt van xả = 165 bar. Các tốc độ dòng chảy và áp suất này nằm trong phạm vi có sẵn cho bơm bánh răng (xem Bảng 2.4 để biết chi tiết về các đơn vị bánh răng Dowty đơn). Giả sử ổ đĩa trực tiếp từ động cơ 1440 vòng phút. Tính toán phân phối bơm tương đương một vòng quay IS00 phút. Do đó, yêu cầu giao bơm với tốc độ 1500 vòngphút là 27,5x15501440=28,7 lphut Từ Bảng 2.4, các bơm bánh răng tiêu chuẩn gần nhất là: (a) 1 PL 060 với tốc độ phân phối danh nghĩa là 28,1 1 phút với tốc độ 1440 vòng phút ở tốc độ 1500 vòng phút (tương đương 27,0 1 phút). Áp suất làm việc tối đa =250 bar. Máy bơm này chỉ là trong đặc điểm kỹ thuật hệ thống. (b) 1 PL 072 với tốc độ phân phối danh nghĩa là 33,6 lít phút với tốc độ 1500 vòng phút (tương đương 33,2 lít phút với tốc độ 1440 vòng phút). Áp suất làm việc tối đa 210 bar. (c) 2 PL 090 với phân phối danh nghĩa là 41,5 1 phút với tốc độ 1500 vòng phút (tương đương 960 vòng phút). Điều này gần như chính xác là sarme thay thế (a) nhưng sẽ đắt hơn do sử dụng máy bơm lớn hơn và động cơ điện tốc độ 960 vòng phút. Ưu điểm duy nhất là nếu sử dụng chất lỏng chống cháy, nhưng trong trường hợp này, dầu khoáng được chỉ định. năng lượng thủy lực mà hệ thống yêu cầu 10 giây sau khi bắt đầu chu kỳ là (25 x 150)600 kW= 6,25 kW Năng lượng thủy lực mà hệ thống yêu cầu 30 giây sau khi bắt đầu chu kỳ (tức là ở cuối chu kỳ) là (20 x 100)600 kW = 3,3 kW Công suất thủy lực lý thuyết được cung cấp bằng cách sử dụng bơm thực tế, bơm (a) hoặc bơm (C) là (27 x 165)600=7,4kW Vùng nở chéo trong Hình 2.30 biểu thị năng lượng tiêu tán dưới dạng nhiệt trong hệ thống. Tổng năng lượng lý thuyết được cung cấp cho hệ thống bởi động cơ điện là 7,4 kW cho 20 giây trong chu kỳ 30 giây. Do đó Tổng năng lượng tiêu thụ hữu ích trong mỗi chu kỳ là 7,4x20 kW(junx103)=140kJ Tổng năng lượng lý thuyết được cung cấp (6,25x52)+(3,3x102)kJ=32,12kJ Tổng năng lượng được sử dụng một cách hữu ích Hiệu suất tổng thể của hệ thống dựa trên năng lượng được sử dụng hữu ích trong hệ thống chia cho năng lượng được cung cấp là (32,12x100)148=21,7% Bảng 2.4 Dòng máy bơm động cơ của Dowty Powerline. Tốc độ tại áp suất Pl Bài dịch từ trang 4651 2. Sử dụng hai bơm dung tích không đổi. Khi sử dụng hai bơm dung tích không đổi ( sơ đồ được biểu diễn trong hình 2.13), cả hai bơm dược sử dụng cùng lúc với một bơm cho tốc độ nhanh và một bơm tốc độ chậm. Do đó, lưu lượng đẩy ra của bơm theo lý thuyết là 20 lítphút và 5 lítphút. Như đã dề cập trước, cho phép cung cấp thêm 10% theo đầu ra bơm lý thuyết nên nó sẽ có lưu lượng là 22 lítphút và 5.5 lítphút. Bơm song song hoặc bơm kép có sẵn từ vài hãng sản xuất bơm bánh răng nhưng ta sử dụng giới hạn trong một vùng nhỏ. Bảng 2.5 đưa ra một vài lựa chọn của loại này mà có thể lấy được từ bất kỳ sự kết hợp của hai bơm. Hệ thống là bộ đếm thời gian và do đó bộ điều khiển thời gian có thể dùng như công tắc bật tắc tải của bơm. Thực ra lưu lượng ra của bơm lấy từ bảng dữ liệu 2.5 là 22.9 lítphút và 5.7 lph cho cỡ 16 và 14, tương ứng tại 1440 vòngphút và 175 bar; lưu lượng đẩy ra sẽ gần giống tại mức 165 bar. ( Sự giảm trong áp suất hệ thống cải thiện lưu lượng ra của bơm bởi giảm sự rò rỉ.) Hình 2.31 Sơ đồ bơm kép Bảng 2.5 Với các bình lọc trong các vị trí được thể hiện trong hình 2.31, sẽ có một dòng chảy liên tục qua từng bình lọc bất kể hệ thống đang mở hay đóng tải và tất cả dầu sẽ được bơm vào bình lọc. Nếu có một bình lọc duy nhất được đặt ở vị trí thay thế chỉ có dầu được sử dụng bởi hệ thống sẽ được lọc, và các bộ phận của bình lọc sẽ phải chịu để dòng chảy tăng lên khi công tắc điện (a) và (b) được cấp điện. Lưu lượng đến mạch được điều khiển bởi các van điện a và b, được kích hoạt từ 1 timer. ( Van điện được mô tả trong chương 3). Khi không có điện, lưu lượng từ cả hai máy bơm được đưa trở lại bể dưới áp suất thấp và do đó ít lãng phí năng lượng. Khi van điện được cấp điện, đường dầu đến bể chứa bị khóa bơm cho mạch. Hình 2.32 Hình 2.32a cho thấy lượng dầu được cung cấp bởi máy bơm( khi các van điện liên quan được cấp hay ngắt điện) và dầu phải đưa vào hệ thống, tất cả nằm trong một chu kì. Đường gạch chéo biểu thị khi bơm dư lưu lượng sẽ đưa qua van xả. Giả sử van điều khiển lưu lượng được sử dụng trong mạch điều chỉnh tốc độ. Công suất được cung cấp bởi 22.9 lph từ bơm đến hệ thống tại 165 bar là: 22.9 x 165 x 1600kW = 6.3 kW Tương tự, công suất cung cấp đến hệ thống bởi lưu lượng 5.7 lph từ bơm tại 165bar là: 5.7 x 165 x1600kW =1.6kW Đồ thị hình 2.32b cho thấy công suất được dùng bởi hệ thống và năng lượng cung cấp bởi bơm không theo chu kì. Đường gạch chéo cho thấy chuyển đổi năng lượng để nhiệt biến mất trong hệ thống. Tổng năng lượng cung cấp đến hệ thống là (1.6 + 6.3) x 5 + (1.6 x 5) (6.3 x 10) = 110.5kJ Như trên, tổng năng lượng được dùng bởi hệ thống là 32.12kJ. Hiệu suất hệ thống dựa trên năng lượng sử dụng trong hệ thống chia cho năng lượng cung cấp bởi bơm là (32.12110.5) x 100 = 29.1% 3. Sử dụng hệ thống tích áp. Trong hệ thống tích áp, lưu chất được cung cấp từ bơm lưu trữ dưới dạng áp suất trong bình tích áp cho đến khi hệ thống cần sử dụng. Tính toán kích cỡ của bình tích áp theo những điều đã biết, giả định hoặc xác định: a. Lưu lượng tối đa cần thiết từ bình tích áp b. Áp suất làm việc tối đa c. Áp suất vận hành hệ thống tối thiểu d. Áp suất nạp vào bình tích áp Để tính lưu lượng tối đa từ bình tích áp theo lưu lượng thời gian trung bình từ bơm và lưu lượng trong hệ thống được biểu diễn bằng sơ đồ hình 2.29 Lưu lượng đến hệ thống = 25 lph trong 5 giây + 20 lph trong 10 giây = (2560 x 5) + (2060 x 10) =5.42 lítchu kì Tốc độ trung bình của dòng chảy là lưu lượng trong 1 chu kì chia thời gian của chu kì = 5.420.5 lph =10.84 lph = 0.18 lgiây Lưu lượng của lưu chất trong hoặc ngoài bình tích áp có thể được tính bằng nhiều lưu lượng bởi thời gian lưu lượng i. Giữa 0 và 5 giây có lưu lượng là: Lưu lương bơm = 0.18 ls Hệ thống yêu cầu = 0 Lưu lượng trong bình tích áp là 0.18 ls Dầu trong bình tích áp giữa 0 và 5 giây là 0.18 x 5 lít = 0.9 lít ii. Tương tự, giữa 10 và 20 giây bơm vào bình tích áp là: Dầu trong bình tích áp giữa 10 và 20 giây là 0.18 x 10 = 1.8 lít iii. Từ 5 đến 10 giây Lưu lượng bơm =0.18 ls Yêu cầu của mạch = 25 lph = 0.417 ls Lưu lượng từ bình tích áp =0.417 – 0.18 = 0.237 ls Dầu trong bình tích áp giữa 5 và 10 giây là 0.237 x 5 lít = 1.185 lít iv. Từ 20 đến 30 giây: Lưu lượng bơm =0.18 ls Yêu cầu của mạch = 20 lph = 0.333 ls Lưu lượng từ bình tích áp =0.333 – 0.18 = 0.153 ls Dầu trong bình tích áp giữa 20 và 30 giây là 0.153 x 10 lít = 1.53 lít Lưu lượng của dầu đến và từ bình tích áp được biểu diễn trong hình 2.33. Thể tích của dầu lưu trữ trong bình tích áp là biên độ lớn nhất của hình 2.33 tức là 1.53 + 0.285 = 1.815 lít Áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống là ấp suất làm việc an toàn lớn nhất trong hệ thống của các bộ phận kém nhất. Trong trường hợp này bơm bánh răng đã được chọn với áp suất làm việc liên tục và tối đa là 207bar. Áp suất tối thiểu được đặt theo tiêu chí thiết kế, tức là 150bar. Khí nạp vào áp suất trong bình tích áp thường bằng 90% áp suất hệ thống tối thiểu, tức là 0.9 x 150 = 135 bar Để tính toán kích thước thực tế của bình tích áp, các điều kiện khác nhau của khí trong bình tích áp được xem xét. Nó được biểu thị trong hình 2.34. Nên chú ý giá trị của áp suất và nhiệt độ phải đặt trong giá trị tuyệt đối khi tính toán cho tất cả khí. Áp suất cung cấp P1= 135 bar gauge = 136bar absolute Áp suất hệ thống lớn nhất P2= 207 bar gauge = 208bar absolute Áp suất hệ thống nhỏ nhất P3= 150 bar gauge = 151bar absolute Thể tích tối thiểu của dầu được lưu trữ trong bình tích áp là V3V1=1.815 lít.Giả sử nén đẳng nhiệt giữa các điều kiện (a) và (b); thời gian nạp của bình tích áp, do đó P1V1= P2V2 V1V2=P2P1=208136=1.529 Giả sử đẳng nhiệt giữa (b) và (c) do đó Một bình tích áp có dung tích nhỏ nhất 10.8lit được nạp đến 135bar là bắt buộc với áp suất làm việc lớn nhất 207 bar. Từ bảng dữ liệu bình tích áp của nhà sản xuất, có thể lựa chọn giữa thể tích danh nghĩa 10 hoặc 20 lít. Nếu sử dụng bình tích áp 10lit, nó sẽ cho ta chu kì dài hơn một chút. Việc này có thể được thay thế bằng một máy bơm lưu lượng lớn hơn. Nếu sử dụng bình tích áp 20lit, áp suất làm việc lớn nhất có thể giảm dẫn đến hiệu suất hệ thống cao hơn. Bơm cung cấp lưu lượng 10.84litphut ở áp suất lớn nhất là 207bar. Từ bảng dữ liệu bơm (bảng 2.4), OPL 025 có lưu lượng 11.73 litphut tại 1500vph và áp suất làm việc lớn nhất là 225bar. IPL 028 có bơm lưu lượng lý thuyết là 13.72litph và 1500vph và áp suất làm việc lớn nhất 250bar. Vì áp suất làm việc cao hơn nên chọn bơm IPL 028 cung cấp lưu lượng 13.17litph và tốc độ 1440vph. Sơ đồ nhu cầu hệ thống và bình tích áp sử dụng bơm lưu lượng 13.17litphut tức là 0.219litgiay. Hình 2.35   Van cân bằng Một nhược điểm của van đối trọng là làm giảm lực có sẵn. Hãy xem xét mạch ép trong phần (a) của Hình 3.13 trong đó van được sử dụng để chống lại trọng lượng của các dụng cụ ép trong khi chúng đang đóng. Trong quá trình vận hành hình thành, một phần của lực nhấn có thể sẽ bị mất trong việc khắc phục áp suất ngược được thiết lập bởi van cân bằng. Hình 3.13 VD 3.2 Xem xét lực nhấn 100kN ở khuôn ép có trong lượng 5kN: Đường kính lỗ xylanh = 80mm Đường kính ti = 60 mm Diện tính lỗ = 0,005 m2 Diện tích vành khăn = 0,0028 m2 Áp suất để cân bằng khuôn: 17,8 bar Cài đặt áp suất đề nghị 23 bar Áp suất tại buồng xylanh để vượt qua áp suất cân bằng 13 bar Áp suất để đạt đến 100kN lực nhấn 213 bar Bất lợi của van cân bằng có thể là vượt quá bởi sử dụng hoạt động điều khiển từ xa như miêu tả trong hình 3.13(b). Van cân bằng điều chỉnh từ xa này chỉ ra trong sơ đồ hình 3.14 nó cũng được biết như 1 van hãm hoặc van phanh. Áp suất tương đối thấp trong phần điều chỉnh sẽ chuyển đổi van mở, loại bỏ áp suất cản từ khoan. Khi piston cố để thoát ra, áp suất điều chỉnh bị mất và và phần cân bằng chuyển trở lại trong mạch. Trong khi hình thành phần của áp lực hoạt động, van được điều khiển mở loại bỏ áp suất cản và tất cả áp suất trong khoan có thể dùng cho ép. VD 3.3 Xem lại ứng dụng trong vd 3.2 nhưng sử dụng van hãm với tỉ lệ đầu vào điều chỉnh 2:1, cài đặt ở 23 bar để cân bằng công cụ, thay cho van cân bằng. Áp suất điều chỉnh cần thiết để mở van là 232 = 11.2 bar, tức là áp suất trong khoan để điều khiển công cụ đi xuống là 11.55 bar. Áp suất yêu cầu để đạt đến 100kN lực nhấn là 190 bar Nó tốt hơn 11.5 bar áp suất cần để mở van hãm. Vì vậy, sẽ không có áp suất cản cài đặt trong khoan của piston trong khi hoạt động ép. Nó được cho thấy trong VD 3.2 sử dụng van cân bằng thông thường áp suất 213 bar là cần thiết để đặt đến lực nhấn tương tự. Van hãm cũng có chức năng như van phanh giảm tải khi van điều khiển hướng được di chuyển đến tâm của nó. Van hãm được dùng thường xuyên trong mạch động cơ (truyền động thủy lực) như van phanh. Trong hình 3.15, mạch chỉ ra một tay quay đơn giản bởi động cơ thủy lực; van hãm sẽ: Giữ tải ở vị trí giữa Ngăn quá tải khi đang hạ Nhẹ nhàng phanh động cơ để tạm dừng chuyển từ hạ xuống sang giữa. Tỉ lệ giữa áp suất điều chỉnh và áp suất trực tiếp cần thiết để mở van nói chuung là từ 2:1 đến 10:1 tùy theo ứng dụng. Gấp đôi đơn vị để điều khiển động cơ trong cả 2 hướng của sự quay là có thể. Kết hợp chuổi sự biến đổi đặt biệt của van kiểm tra và được biết như “điều khiển chuyển động và khóa van”. Nó có cổng để bù dầu vào cho truyền động mạch kín và trong trường hợp động cơ bị đình trệ, nó có chức năng như một van xả ngang. Ứng dụng của nó trong mạch truyền động thủy lực được cho thấy trong hình 4.38 trong phần 4.4.2 của chương 4. 3.1.3 Van tuần tự Van tuần tự cảm nhận sự thay đổi áp suất trong hệ thống và truyền tính hiệu thủy lực khi áp suất cài đặt đặt đến. van có thể thường mở hoặc thường đóng, thay đổi trnag thái khi hệ thống đạt đến áp suất cài đặt. Nó có thể được dùng để đảm bảo ưu tiên áp suất thủy lực trong 1 hệ thống trước khi các hệ thống khác hoạt động. Đặt trưng quang trong nhất của van tuần tự là kết nối cống riêng từ buồng lò xo. Đó là lý do, khác biệt van xả thông thường, áp suất cao có thể xảy ra trong cổng ra trong quá trình hoạt động bình thường. Nên là cống bên trong, bất kì áp suất áp suất công trong nào sẽ bị phản lại buồng lò xo làm trục trặc. Thực tế van tuần tự có thể được sử dụng như van xả trong bất kì mạch nào ở đó áp suất cản quá lớn bị mất cân bằng trong đường trở lại. Điều khiển cổng không phụ thuộc làm van tuần tự không nhạy với áp lực ngược. Van tuần tự thường đóng với van kiểm tra ngược dòng bên trong được cho thấy trong hình 3.16 cùng với thiết lập ứng dụng cái là để cảm nhận rằng một thành phần đã được kẹp trước khi bắt đầu trạng thái tiếp theo trong sự tuần tự của hoạt động. khi thành phần không bị che chắn, áp suất tuột và van tuần tự đóng. Van kiểm tra ngăn chặn tính hiệu bị kẹt và cho phép nó để phân rã trở lại chốt van tuần tự. Van tuần tự 2 giai đoạn phù hợp cho lưu lượng lớn có thể và hình thức chuyên ngành biết như “ngặt mạch” hoặc đạp xuống van tuần tự cho thấy trong hình 3.17. van thường đóng cho đến khi đạt đến áp suất cài đặt của phần điều khiển, khi con trượt chính mở hoàn toàn với lực cản dòng rất nhỏ. Nó vẫn còn mở cho đến điều kiện trong dòng hạ lưu mạch làm áp suất mạch giảm xuống dưới áp suất cài đặt. Chức năng của van giống như van xả 2 giai đoạn trong hình 3.6, ngoại trừ 1 điều con trượt chính đưa lên, “đạp xuống” dòng kết nối cổng ra. Trong điều kiện đó, áp suất đầu vào cần thiết để giữ van mở hoàn toàn có thể chỉ để vượt qua lực cản làm bởi áp suất mạch thứ 2 và lò xo nhẹ nằm phía sau con trượt chính. Nó tiếp tục mở cho đến khi áp suất trong mạch thứ 2 thấp hơn áp suất van cài đặt chỉ cài lại khi giá trị quá thấp. Van tuần tự trực tiếp được sử dụng trong ứng dụng dòng thấp như để cung cấp tính hiệu cho hoạt động van điều khiển hướng hoặc để tích cực giải phóng phanh trước khi máy có chức năng. ở đó, dòng ra được dung để lái xylanh, van 2 giai đoạn thường xứng đáng hơn. Như tên ngụ ý, trình tự của sự di chuyển xy lanh là 1 ứng dụng phổ biến. trong hình 3.18 khi van điều khiển hướng bị chuyển điều kiện, xy lanh A sẽ mở rộng theo xy lanh B. Dòng để xy lanh B xuyên qua van cân bằng S1 cái sẽ mở khi áp suất ở điểm cuối khoan của xy lanh A có đạt được giá trị nhất định, chắc do nó đã dừng bới 1 vài đối tượng bên ngoài. 3.1.4 Van giảm áp Van giảm áp được sử dụng để giới hạn một phần áp suất trong mạch đến giá trị thấp hơn yêu cầu trong suốt mạch. Van giảm áp thường là thường mở, nó tiết lưu hoặc đóng để duy trì áp suất hằng số ở đường điều hòa. Van giảm áp hoạt động trực tiếp có thể cho dòng chảy thấp đến khoảng 45lm và áp suất dưới 210 bar, nó có thể được lắp đặt hoặc không để đảo chiều dòng chảy van một chiều. Van giảm áp có thể Không van an toàn: nó không giới hạn bắt kỳ áp suất tăng dưới của lực bên ngoài cài đặt Van an toàn: dưới hạn áp suất dưới của van ngay khi nó tăng bởi lực bên ngoài Hình 3.19 cho thấy van áp suất hoạt động trực tiếp. Van phụ thuộc vào độ mở của lò xo. Áp suất có chiều dẫn ra cổng ra và cho tới cuối ống tải lò xo. Khi áp suất ở mạch thứ cấp tăng, van có xu hướng đóng lại để chống lại áp suất lò xo. Dòng chảy đi qua lỗ xả nhỏ trong ống tới buồng lò xo và ống dẫn ngăn van hoàn đóng hoàn toàn, sau đó đẩy áp suất đến phía dưới mạch Van điều hành giảm áp được sử dụng cho tốc độ dòng chảy cao nói chung tốt cho áp lực dòng chảy Hoạt động của van giảm áp luôn tạo ra nhiệt bởi vì ảnh hưởng của tiết lưu. Sự sinh nhiệt phải được tính đến khi xem xét đến ứng dụng của chúng. Nơi áp suất phân đôi được yêu cầu tiếp tục trong mạch, hệ thống 2 máy bơm có thể cung cấp giải pháp tốt hơn khi sử dụng một cái sử dụng van giảm áp. Nó phụ thuộc vào lưu lượng dòng chảy và áp suất yêu cầu. Ví dụ: Mạch sơ cấp hoạt động ở áp suất 180 bar. Mạch thứ cấp cung được cung cấp từ mạch sơ cấp qua van giảm áp suất yêu cầu lưu lượng dòng chảy ổn định 30lm ở 100bar. Công suất hao phí qua van giảm áp sẽ là Điều này có thể tốt hơn so với việc làm mát tự nhiên. Trong thực tế, chi phí lắp đặt hệ thống trao đổi nhiệt và vận hành có thê đắc hơn so với mạch thay thế như hệ thống hai máy bơm. 3.2 Van điều khiển lưu lượng Nó được dùng để điều tiết tốc độ lưu chất đến cơ cấu chấp hành và điều khiển tốc độ. Điều này chủ yếu đạt được bởi thay đổi diện tích lỗ và đặc điểm của dòng chảy qua lỗ đóng vai trò chính trong thiết kế thiết bị điều khiển thủy lực. Hình 3.20 .Dòng chảy qua lỗ điều khiển Dòng chảy qua lỗ điều khiển thường là dòng chảy rối và số lượng lưu chất chảy qua có thể được tính bằng công thức: q = Kx(P)12, trong đó q là lượng dòng chảy, x là diện tích lỗ, P là sự tụt áp qua lỗ, và K là hằng số bao gồm những chức năng như là đặc tính lỗ, độ nhớt lưu chất và số Reynolds. Một lỗ bất ngờ ngăn dòng chảy và có thể được cố định nhưng nói chung có thể biến đổi. Trong điều kiện lý tưởng, nó có không có độ dài và có cạnh sắc (do nó sẽ k bị ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong dòng lưu chất). Dòng chảy xuyên qua lỗ được thể hiện ở hình 3.20 đucợ tính bằng căn bậc 2 của độ giảm áp suất và bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi độ nhớt. Loại lỗ này có thể được dung để điều khiển lưu lượng nếu áp suất giảm và nhiệt độ lưu chất không đổi và sự biển đổi nhỏ trong lưu lượng chấp nhận được. Khi tốc độ điều khiển chính xác được yêu cầu dưới điều kiện tải thay đổi thì cần phải giữ cho độ tụt áp qua lỗ không đổi. Mối quan hệ giữa dòng chảy và vị trí của thiết bị điều chỉnh có thể là đồ thị tuyến tính, logarithm hoặc đường cong. Đặc tính của van kim đơn giản được thể hiện ở hình 3.21. Nói chung, van một chiều điều chỉnh dòng chảy ở một hướng và cho chảy tự do ở hướng còn lại. Hình 3.21. Đặc tính của van kim đơn giản Ba hình thức chuyên dụng của van tiết lưu được xem xét là : 1. Van giảm tốc 2.Van nhớ hoặc van bù nhiệt 3. Van bù áp suất Van giảm tốc Có rất nhiều van tiết lưu trong đó van tiết lưu mở đợc điều khiển bởi con lăn hoặc con lăn bậc. Van có thể thường mở hoặc đóng để mà dòng chảy tăng tốc hoặc giảm tốc có thể được điều khiển. Van kiểm tra và van tiết lưu thứ hai có thể phù hợp. Trước đây dòng chảy ngược tự do; sau đó cung cấp dòng điều chỉnh thấp khi van tiết lưu chính đóng lại. Một phần mặt cắt của van giảm tốc được biểu diễn trên hình 3.22. Trong sơ đồ hình 3.23 van giảm tốc đợc sử dụng làm hãnh xy lanh về cuối hành trình. Trong

Máy bơm piston hướng trục

Chúng bao gồm một số pít-tông được gây ra để đáp ứng bởi vòng quay tương đối của mộttấm nghiêng hoặc bằng cách đặt khối piston liên quan đến trục truyền động

Bằng cách sử dụng các van phù hợp hoặc lắp ráp tấm van, pít-tông có thể được chế tạo đểbơm chất lỏng từ cổng hút đến cổng đẩy

Hình 2.6 minh họa các yếu tố làm việc của bơm piston hướng trục với tấm van córãnh để chuyển chất lỏng Tấm cam nghiêng làm cho pít-tông chuyển động không quay

và được gọi là tấm gạt Trong một số cấu trúc, khối trụ đứng yên và tấm cam quay vớitrục truyền động; trong trường hợp như vậy thường được mô tả như một tấm lắc lư

Nếu độ nghiêng của tấm gạt bị thay đổi, khoảng cách di chuyển của piston sẽ thayđổi và lượng chất lỏng được bơm cũng vậy Đây là nguyên tắc của một bơm piston hướngtrục biến dịch chuyển Đưa tấm gạt qua góc gạt bằng không (nghĩa là quá mức giới hạn)đảo ngược hướng của dòng chảy mặc dù hướng quay của trục truyền động vẫn khôngthay đổi

Bơm piston hướng trục có van tựa có khả năng hoạt động ở áp suất cao hơn so vớinhững máy sử dụng tấm cổng nhưng không thể đảo ngược Các mô hình hiện có phù hợpvới áp suất lên tới 700 bar và các mô hình khác cho tốc độ dòng chảy 640 l/phút Các mô

hình sử dụng các tấm cổng có lưu lượng lên tới 1400 1/phút hoặc áp suất lên tới 350 bar.Hình 2.7 cho thấy nguyên lý của bơm trục uốn cong cố định trong đó sự chuyển động củapít-tông là kết quả của khối xy lanh được đặt ở một góc với trục truyền động Việc truyềnđộng tới các pít-tông và khối xi-lanh thông qua một bánh răng côn nhưng các thiết kếkhác sử dụng các thanh nối Dòng chảy vào và ra khỏi buồng bơm thông qua một tấmcổng van Một lần nữa máy bơm trục uốn cong sử dụng các tấm cổng thay vì van tựa có

áp suất hoạt động tối đa thấp hơn (thường là tối đa khoảng 350 bar) nhưng có xu hướnghoạt động êm hơn Bơm trục uốn cong có sẵn với tốc độ dòng chảy lên tới 3500 l/phút.Máy bơm trong hình 2.7 cũng sẽ hoạt động như một động cơ

Trong một số thiết kế nhất định có thể thay đổi góc giữa các trục; điều này làmthay đổi khoảng cách di chuyển của pít-tông và do đó lượng chất lỏng được bơm trongmỗi vòng quay Bơm dịch chuyển biến đổi cơ bản có thể có một số thiết bị điều khiển cho

phép các đặc tính bơm khác nhau Những điều này sẽ được thảo luận sau trong Mục2.1.3.

Máy bơm piston hướng tâm

Máy bơm trong hình 2.8 có các pít-tông được gắn hoàn toàn trong vỏ chính và được nạp

lò xo vào ổ trục lệch tâm trên trục truyền động Chất lỏng được đưa đến và đi từ các tông thông qua các van không quay trở lại và trong thiết kế đặc biệt này, đầu ra từ các pít-tông riêng lẻ có thể được sử dụng riêng

pít-Một hình thức khác của bơm piston hướng tâm có pít-tông nằm trong một khốiquay trong vòng lệch tâm Chất lỏng được chuyển qua trục trung tâm hoặc pintle và phânphối biến đổi có thể đạt được bằng cách thay đổi độ lệch tâm của vòng

Bơm Pít-tông xuyên tâm áp suất kép bao gồm các pít-tông áp suất thấp lớn và cácpít-tông áp suất cao nhỏ được ráp lại bởi cùng một độ lệch tâm Chúng đã được phát triểnđặc biệt cho tác dụng nhấn để cung cấp một tiến bộ áp suất thấp tốc độ cao, sau đó là mộthoạt động áp suất cao tốc độ chậm Loại mạch này được xem xét chi tiết trong Mục 2.2.3

Máy bơm pít tông

Pít-tông được bố trí thẳng hàng phía trên một trục cam đặc biệt bao gồm một trục mangmột số vòng bi lăn lệch tâm (Hình 2.9) Chất lỏng được đưa đến và thải ra từ các xi lanhthông qua các van lò xo Đầu ra của bơm pít tông không thể đảo ngược và cố định là phổbiến nhất Chúng có hiệu suất thể tích cao và một số sẽ chống lại áp lực vượt quá 1000bar Tốc độ dòng chảy lên tới 600 l/phút

2.1.3 Hệ thống điều khiển bơm biến thiên

Việc cung cấp một máy bơm biến đổi được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ dịch chuyểncủa bơm Điều này được thực hiện trong các bơm piston hướng tâm và hướng tâm bằngcách thay đổi độ lệch tâm giữa roto và stato Bơm piston hướng trục được thay đổi bằngcách uốn cong trục của thùng xi lanh ra khỏi đường thẳng đối với trục truyền động (bơmtrục uốn cong) hoặc bằng cách điều chỉnh góc của tấm (bơm tấm gạt)

Chỉ điều khiển máy bơm pít-tông hướng trục dạng tấm sẽ được xem xét, nhưngcác phương pháp điều khiển tương tự có thể được áp dụng cho các loại bơm lưu lượngbiến đổi khác

Đề cập đến máy bơm trong Hình 2.6, độ dịch chuyển của pít-tông phụ thuộc vào

góc của tấm α và hành trình pít-tông x =dpc tan α trong đó dpc = đường kính của pít-tông

và α = góc nghiêng hoặc góc gạt.

Độ dịch chuyển lý thuyết của bơm trên mỗi vòng quay = nAdpc tan α trong đó n =

số pít-tông và A là diện tích của một pít-tông

Đưa tấm gạt qua góc gạt bằng không (nghĩa là quá mức) đảo ngược hướng của dòngchảy Do áp suất mà máy bơm vận hành, nên cần một lực tương đối cao để điều chỉnh góccủa tấm phiến và hệ thống servo thường được sử dụng

Điều khiển servo thủ công

Trong hệ điều khiển như trong Hình 2.10, áp suất định hướng liên tục được áp dụng chocổng A Khi cần điều khiển thủ công được di chuyển sang bên phải, nó xoay trên pít-tônglấy ống van ở bên phải Điều này cung cấp áp suất thí điểm servo đến cổng xi lanh Bbuộc piston sang trái Pít-tông làm cho cần điều khiển bằng tay di chuyển sang trái, đặtlại ống chỉ về trạng thái đóng Do đó, chuyển động của tấm gạt tỷ lệ thuận với chuyểnđộng của cần điều khiển

Nếu cần gạt được di chuyển sang trái, ống chỉ mở cổng xi lanh B đến đường bể.

Áp suất chất lỏng tác dụng ;ên cổng A của xi lanh buộc pít-tông sang phải, mang đòn bẩyđiều khiển với nó, đặt lại ống chỉ van về điều kiện trung tính

Phanh vật lý được kết hợp vào hệ để hạn chế góc tấm gạt tối đa Phương pháp điềukhiển này có thể được sử dụng cho máy bơm dòng chảy ngược hoặc máy bơm không đảongược Đặc điểm của servo thủ công là lưu lượng tỷ lệ thuận với điều khiển chuyển động

Với một bơm chuyển đổi không đảo ngược, thông thường sẽ có một dòng chảy tốithiểu để cung cấp dầu bôi trơn và làm mát (nghĩa là góc của tấm gạt không bao giờ bằng0) Bơm lưu lượng có thể đảo ngược tạo thành một phần của truyền thủy tĩnh vòng kín cóbơm bù hoặc bơm tăng áp riêng biệt để cung cấp dòng chảy bôi trơn và làm mát ngay cảkhi bơm chính ở góc không

Điều khiển bù áp

Góc tấm gạt được điều chỉnh tự động để đặt điều khiến bơm duy trì áp suất cài đặt Mộtbơm bù áp suất được hiển thị sơ đồ tượng trưng trong Hình 2.12.

Khi áp suất hệ thống đạt đến cài đặt lò xo của van điều khiển, nó sẽ mở ra, cấpchất lỏng áp suất đến đầu khoan đầy của xi lanh Do sự khác biệt trong các khoan đầy vàcác khu vực áp suất, xi lanh mở rộng làm giảm góc tấm swash Nếu áp suất không ổnđịnh, ống van được di chuyển sang bên trái bởi lò xo điều khiển, kết nối với bể chứa đầukhoan đầy đủ của xi lanh mà bây giờ rút lại làm tăng góc tấm swash Một bộ giới hạnhành trình được trang bị cho một số máy bơm để tạo ra một góc tấm trao đổi tối đa có thểđiều chỉnh và do đó cung cấp máy bơm tối đa có thể điều chỉnh ở một tốc độ quay nhấtđịnh

Vì có một số độ trễ giữa áp suất phân phối của bơm đạt đến cài đặt tối đa và giảmgóc nghiêng, nên sử dụng van xả tác động nhanh ở áp suất cao hơn khoảng 20% so vớicài đặt bù của bơm ngay sau khi bơm, để ngăn chặn sự gia tăng áp lực có thể xảy ra khimáy bơm bị 'chết máy' Trong một số thiết kế của bơm, góc tấm swash không bao giờ trởthành số không, để cung cấp một dòng dầu bôi trơn trong vỏ Ở đây nó là điều cần thiết

để có một van cứu trợ Hình 2.13 cho thấy các đường cong đặc trưng cho bơm bù áp

Góc tấm swash và lưu lượng bơm được điều chỉnh tự động theo cách sao cho ápsuất hệ thống không đổi ở giá trị được đặt bởi lò xo bù Nếu áp suất giảm xuống dưới giátrị cài đặt, góc tấm swash tăng và do đó bơm dịch chuyển.

Điều khiển bù áp suất chỉ có thể được sử dụng trên máy bơm không đảo ngược

Trang 28-33

Hình 2.13 cho thấy đường cong đặc tính của bơm bù áp suất

Góc nghiêng của đĩa điều chỉnh và lưu lượng đầu ra được hiệu chỉnh một cách tự độngdẫn đến hệ thống áp suất duy trì là hằng số tại giá trị cài đặt bởi thiết bị lò xo Nếu như

áp suất giảm dưới giá trị được cài đặt, góc đĩa nghiêng sẽ tăng và hậu quả giảm lưu lượngđầu ra Hệ thống bù áp suất có thể chỉ được dùng trong bơm không đảo chiều

Hệ điều khiển công suất không đổi:

Đây là giới hạn tối đa công suất đầu vào lớn nhất cho bơm Khi áp suất đầu ra của bơmtăng, góc nghiêng của đĩa giảm do đó tích số của lưu lượng và áp suất là hằng số Hệthống điều khiển biểu diễn bằng biểu đồ và kí hiệu như hình 2.14 Khi áp suất hệ thốngtăng thì xilanh được mở rộng chống lại lò xo Cung cấp động lực chính hoạt động ở tốc

độ công suất là hằng số, công suất đầu ra của nó sẽ không đổi trong giới hạn đó, có thểxem ở hình 2.15

Với hệ điều khiển công suất không đổi, khi áp suất tăng thì lưu lượng giảm đến áp suấtcài đặt van an toàn, tại đó áp suất ứng với mọi lưu lượng không vượt qua giá trị của van

an toàn Tại điểm này năng lượng thất thoát tại van an toàn là toàn bộ công suất đầu vào

Để tránh điều này, hệ thống điều khiển cân bằng áp suất có thể được sử dụng kết hợp với

hệ thống điều khiển công suất không đổi, được ký hiệu như hình 2.16 cùng với đườngcong đặc tính

Lưu lượng bơm giảm mạnh khi áp suất hệ thống tăng đến áp suất cân bằng được cài đặtcủa hệ thống bù áp suất Khi đạt được áp suất này, thiết bị bù tự động giảm lưu lượng đầu

ra đột ngột duy trì áp suất đó Không có lưu lượng đi qua van an toàn

Hệ kiểm soát lưu lượng không đổi:

Điều này cho phép lưu lượng đầu ra bơm là hằng số được duy trì độc lập với những thayđổi của thể tích hiệu dụng và tốc độ dẫn động của bơm Phương pháp điều khiển nàyđược sử dụng trong bơm động cơ đốt trong dẫn động và duy trì lưu lượng đầu ra khôngđổi khi tốc độ động cơ thay đổi Nó được thể hiện ký hiệu trong hình 2.17 cùng vớiđường cong đặc tính của nó Hệ thống lỗ trong bơm đường xả gây ra sự giảm áp suất thứ

là một hàm của lưu lượng nhưng độc lập với hệ thống áp suất Áp suất hai bên của lỗđược cung cấp ở phía đối diện của hệ điều khiển van lò xo tải Van ống có thể bật lên bất

kỳ giữa vị trí mở hoàn toàn đến thùng tank và áp suất

Khi lưu lượng vượt quá cài đặt yêu cầu, P1 lớn hơn P2???

2.2.4 Lựa chọn bơm:

Các thành phần chính ảnh hưởng đến sự lựa chọn đặc biệt các loại bơm:

- Áp suất hoạt động tối đa

- Lưu lượng đầu ra tối đa

- Loại hệ điều khiển

- Tốc độ dẫn động của bơm

- Loại chất lưu

- Độ bẩn của bơm

- Tiếng ồn bơm

- Kích thước và trọng lượng bơm

- Hiệu suất bơm

- Giá

- Có sẵn và thay thế

- Bảo trì và dự phòng

Áp suất hoạt động tối đa:

Điều này được xác định bởi công suất yêu cầu của mạch áp dụng cụ thể cho các chi tiết

có sẵn, loại chất lưu và mở rộng hơn nữa, môi trường và tay nghề của công nhân trong cả

sử dụng và duy trì thiết bị

Nhìn chung thì áp suất hoạt động cao thì giá các chi tiết sẽ cao hơn và có ít sự lựa chọnhơn các chi tiết Thuận lợi chính của áp suất làm việc cao là giảm lưu lượng dòng chảycung cấp cho hệ thống, kết quả là bơm sẽ nhỏ hơn đường kính ống và kích thước các chitiết sẽ nhỏ hơn

Bất lợi của áp suất làm việc cao đó là tính nén của chất lưu được sử dụng có thể được cânnhắc ảnh hưởng xấu đến sự chính xác của hệ thống

Xu hướng chung là tăng áp suất hoạt động Áp suất tối đa điển hình cho nhiều loại chi tiết

cụ thể được cho ở bảng 2.1 Áp suất hoạt động của bơm phụ thuộc vào sự dãn nở của chấtlưu được sử dụng, chất lưu chống cháy, không bôi trơn tốt như dầu khoáng Cần cho vòngđời hợp lý mong đợi của bơm khi dùng lưu chất chống cháy, áp suất hoạt động tối đa phảiđược giảm và tham khảo lời khuyên của nhà sản xuất

Áp suất hoạt động tối đa và khoảng lưu lượng cho mỗi loại khác nhau cho các bơm thủylực có sẵn hiện tại được cho trên bảng 2.2 Hình cho toàn bộ khoảng kích thước Giá trịlưu lượng tối đa và áp suất sẽ không áp dụng cho một bơm Ví dụ cho bơm nhiều giaiđoạn có thể có lưu lượng 740l/phút Mặt khác có khả năng bơm hoạt động tại 300 bar,nhưng 740l/phút tại 300 bar thì có được từ catalog

Lưu lượng đầu ra tối đa:

Hệ thống bơm được chọn phải có sức chứa của lưu lượng đầu ra tối đa được yêu cầu bởimạch Nếu nhu cầu của đoạn mạch là không đổi một cách hợp lý thì chọn bơm thể tíchkhông đổi Khi nhu cầu là loạt cấp độ được hiệu chỉnh, một hệ thống đa bơm có thể được

sử dụng Cho nhiều nhu cầu, thứ mà khác nhau trọng phạm vi hẹp tương đối, dùng bơmthay đổi thể tích Nếu biến rộng rãi với nhu cầu của hệ thống, mạch tích chứa có thể làmhài lòng nhất yêu cầu

Các loại khác nhau của bơm được mô tả chi tiết sau mục 2.2 Sức chứa của bơm đượcnêu ra bởi nhà chế tạo chất lưu có độ nhớt tương ứng với nhiệt độ và áp suất làm việc Sựgia tăng nhiệt độ, từ đó giảm độ nhớt hoặc tăng áp suất làm việc sẽ gây ra nhiều rò rỉ hơntrong bơm và hậu quả là giảm lưu lượng đầu ra Khi bơm bị mài mòn, rò rỉ sẽ tăng Khixác định lưu lượng đầu ra yêu cầu cho ứng dụng đặc biệt Điểm trước phải được cânnhắc Thường chọn bơm với sức chứa cao hơn 10% yêu cầu làm cho phép cho sự giảmthể tích hiệu dụng do mài mòn Bơm có sẵn với dòng chảy từ tỉ lệ l/phút đến 1000l/phút

và hơn nữa

Loại điều khiển: Nhiều loại điều khiển bơm sẵn sang được đem thảo luận, sự lựa chọn hệđiều khiển phụ thuộc vào yêu cầu của mạch,

Loại điều khiển:

Nhiều loại điều khiển của bơm đã được thảo luận, lựa chọn hệ thống điều khiển phụthuộc vào yêu cầu của mạch

Tốc độ bơm:

Đa số bơm được dẫn động trực tiếp từ trục chính của mô tơ điện hoặc động cơ đốt

trong-vì thế tốc độ quay sẽ biết được Lưu lượng đầu ra tỉ lệ với tốc độ quay Mỗi thiết kế có giátrị tốc độ quay tối thiểu và tối đa;

Loại chất lưu:

Bơm được thiết kế để hoạt động trong khoảng đặc biệt của độ nhớt chất lưu Điều chỉnh

độ nhớt của dầu khoáng sẽ làm việc phù hợp với lượng dầu cung cấp cho bơm phải làmsạch

Hoạt động với chất lỏng tổng hợp hoặc nước làm giảm tuổi thọ làm việc của bơm Cái màdựa vào chất lỏng thủy lực để bôi trơn và truyền động chi tiết Khi sử dụng các chất lỏngkhác thì nên tìm kiếm lời khuyên từ nhà sản xuất bơm

Chất lỏng bẩn:

Một vài loại chất lỏng bẩn khiến bơm bị phá hủy Những bơm chính xác cao phải cực kìsạch và dễ bị hư hỏng hơn Nếu chất lưu bẩn có trong bơm, phải làm sạch định kì, phảiđặc biệt chú í đến chi phí phải trả để lựa chọn bơm

Những bơm bánh răng không chính xác, lá bơm và gerotor bơm là bẩn nhất Bất cứ loạinào được sử dụng bộ lọc phải được trang bị trong dòng hút

Trường hợp bơm chính xác, lời khuyên của nhà sản suất là phải theo dõi rộng rãi hơntuổi thọ của bơm sẽ giảm mạnh và bảo hành

Tiếng ồn của bơm:

Tiếng ồn trở nên càng quan trọng trong môi trường Mức hoạt động khác nhau cân nhắcgiữa các bơm có cùng loại nhưng khác makes và các nhà chế tạo làm việc trên khía cạnh

đó, thứ mà ảnh hưởng đến thiết kế của cửa thải, ổ bi, áp suất kiểm soát, vật liệu vàphương pháp lắp đặt Nói chung âm ồn được tạo ra tăng lên với tốc độ và áp suất Tuynhiên sự truyền giảm xuống mức ồn, đặc biệt với bánh rang ăn khớp trong.Nhiều giaiđoan của bơm bánh răng trong được quảng cáo bởi một nhà sản xuất có tên là Q pum

Kích thước và khối lượng của bơm:

Nhìn chung, kích thước và trọng lượng của hệ thống thủy lực chỉ quan trọng trong hệ diđộng Kích thước và khối lượng bơm là các chi tiết của toàn bộ hệ thống, những thứ rấtquan trọng Trong hệ thống thủy lực di động xu hướng là giảm khối lượng của hệ thốngbằng:

a, Tăng áp suất hoạt động

b, Giảm kích thước của bể chứa và dùng dầu lạnh hơn

Công suất tốt nhất: Tỉ số khối lượng có thể thường đạt được trong khoẳng 200-300 bar ápsuất hoạt động

Kích thước và khối lượng của bơm dựa trên thiết kế đặc biệt của nhà sản xuất các yếu tốgọn nhẹ được phát triển và dùng trong công nghiệp do đó có xu hướng cực kì đắt

Ảnh hưởng

Máy bơm piston có xu hướng có hiệu suất cao hơn so với máy bơm quay Hiệusuất thực tế phụ thuộc vào thiết kế, áp suất vận hành, tốc độ và độ nhớt của bơm đượcBảng 2.3 đưa ra một dấu hiệu về hiệu suất của các loại bơm khác nhau

Bảng 2.3 đưa ra phạm vi hiệu quả của các loại máy bơm

Chi phí

Chi phí ban đầu của một Máy bơm thường có tầm quan trọng thứ cấp đối với chiphí vận hành và bảo trì ngoại trừ các nhà sản xuất thiết bị tham gia vào sản phẩm sốlượng Đơn vị chi phí thấp hơn là máy bơm cánh và cánh, các loại piston thân thiện hơn,với máy bơm pít tông có van ngồi trong có thể đắt nhất

Tính khả dụng và khả năng thay thế

Một số nhà sản xuất máy bơm bánh răng sản xuất các đơn vị theo tiêu chuẩnCETOP và SAE cho đến nay vì các kích thước bên ngoài có liên quan tuân thủ các tiêuchuẩn quốc tế khác nhau cho phép một mức độ thay đổi lẫn nhau

Bảo trì và phụ tùng

Trong mọi loại máy bơm, các thành phần liên quan đến bơm sẽ mòn sau một thờigian và cần thay thế Trong máy bơm bánh răng, nó là bình thường để thay thế toàn bộmáy bơm Với một số loại máy bơm cánh quạt, tất cả các bộ phận mòn được nhóm lại vớinhau thành một hộp mực có thể dễ dàng được thay thế mà không cần tháo dỡ ổ đĩa máybơm

Trong trường hợp máy bơm piston, có thể được khuyến khích để đảm bảo rằng cácnhà sản xuất cung cấp một dịch vụ sửa chữa nhanh chóng, và cho các ứng dụng quantrọng để mang theo một máy bơm dự phòng trong kho

2.2 MÔ HÌNH BƠM

Có một số mạch bơm cơ bản tạo thành trái tim của hầu hết các hệ thống thủy lực

Bơm đơn chuyển vị cố định

Bơm tăng áp cố định đơn với máy tích lũy Hệ thống vòng hở

Đa bơm

Bơm biến áp thủy tĩnh Hệ thống vòng lặp kín

Truyền tĩnh mạch

Trong hệ thống vòng hở, bơm lấy từ bể chứa hoặc bơm, sử dụng để lái các thiết bịtruyền động và sau đó quay trở lại bể Mạch chuyên gia được tìm thấy trong truyền dẫnhydrostati sử dụng một nguyên tắc mà chất lỏng được trả về từ thiết bị truyền động (động

cơ thủy lực) được cấp trực tiếp vào việc hút bơm tạo thành một hệ thống vòng kín Phần4.4 trong Chương 4 có giải thích chi tiết về loại mạch này

Loại mạch trong Hình 2.18 được sử dụng tốt nhất ở đâu: các hệ thống

(i) Luôn cần dòng chảy đầy đủ

(ii) Đầu ra bơm có thể được dỡ xuống bể khi không cần thiết

(iii) Mất điện do tác động của van xả là nhỏ và nhiệt sinh ra dễ dàng bị tiêu tan.

(iv) Có hoạt động ngắn và không thường xuyên với động cơ truyền động tắt khi

không yêu cầu Một ứng dụng điển hình đáp ứng (ii) ở trên được thể hiện trong Hình 2.19 - một mạch đơn giản nơi một xi lanh tác động kép được điều khiển bởi bốn cổng, van điều khiển định hướng bằng tay, ba vị trí, lò xo và trung tâm Chuyển động của thiết bị truyền động được thực hiện bằng cách vận hành cần gạt tay Khi cần nhả cần, thiết bị định tâm lò xo đảm bảo rằng đầu

ra của máy bơm được chuyển hướng đến bể thông qua một dòng chảy dễ dàng Khả năng chống dòng chảy thấp, sẽ có ít nhiệt tạo ra.

2.2.2 Bơm chuyển dịch cố định đơn với bộ tích lũy ắc quy

Thủy lực là thiết bị lưu trữ năng lượng dưới dạng chất lỏng thủy lực dưới áp

suất Chúng có khả năng cung cấp tốc độ dòng chảy cao trong một khoảng thời

Chi tiết các loại ứng dụng của ắc quy được đưa ra trong Phần 6.4 Chương 6 Bộ

tích lũy được sử dụng rộng rãi nhất bao gồm một chai thép giả mạo có chứa một

túi linh hoạt được nạp với nitơ dưới áp suất Máy bơm được sử dụng để bơm

chất lỏng vào chai và khí được nén thêm Giảm áp lực đầu vào làm cho khí mở

Trong mạch điển hình, Hình 2.20, dòng chảy từ máy bơm được sử dụng để sạc

bộ tích lũy A Khi đạt được áp suất được xác định trước, công tắc áp suất B vận

hành và ngắt mạch điện đến van điện từ C trở lại trạng thái không hoạt động

của nó bơm lưu lượng vào bể Chất lỏng được lưu trữ dưới áp suất bị khóa ở

phần thượng lưu của mạch bằng van không quay D

Mạch điều khiển điện trong Hình 2.20 được hiển thị là 'failsafe' - mức thấp của

máy bơm được đổ khi van điện từ C không được cấp điện ( tức là khi mạch điều

Mạch đặc biệt này được thể hiện một cách đơn giản và hy vọng dễ hiểu hơn

Trong thực tế, việc bổ sung van làm việc được khuyến cáo để hỗ trợ cho việc vậnhành và bảo trì của bể tích chứa áp suất và có khả năng nguy hiểm Ở một số quốc giaviệc sử dụng van an toàn cho bình áp suất là bắt buộc

Mạch tích trữ đặc biệt được sử dụng trong chu kỳ nghỉ của hệ thống truyền động,nơi mà áp suất cần được duy trì.

VÍ DỤ 2.3

1 xilanh hoạt động với chu kỳ thời gian sau: có áp suất 25 bar trong 5 giây, lưulượng 12 lít/phút; sau đó duy trì áp suất 200 bar trong 25 giây, lưu lượng bằng 0; giảmxuống 35 bar trong 4 giây, lưu lượng 12 lít/phút; còn lại có áp suất 200 bar trong 26 giây,lưu lượng bằng 0

Biểu đồ áp suất trên lưu lượng được co trong hình 2.21 Lưu lượng chỉ cung cấp cho15% chu kỳ Với bơm có thể tích riêng cố định (hình 2.22) đầu ra máy bơm 12 lít/phút sẽqua van xả ở 200 bar trong 85% thời gian chu kỳ

Công suất đầu vào là

Lưu lượng × áp suất =

= 4000 Nm/s

= 4 kW

Phần lớn năng lượng sẽ tiêu hao qua van xả dưới dạng nhiệt

Xem xét đường cong lưu lượng ở hình 2.21, lưu lượng cần thiết trong chu kỳ 1 phút là:

Để đẩy xilanh = 12×5/60 = 1 lít

Để hút xilanh = 12×4/60 = 0,8 lít

Tổng lượng dầu cần thiết trong 1 phút 1,8 lít

Bằng cách lưu trữ dòng chảy từ máy bơm trong bộ tích lũy khi xilanh nằm yên (hình2.20), máy bơm có tốc độ phân phối 1.8 lít/ph là đủ Tuy nhiên, do áp suất tối thiểu 200bar được yêu cầu trong thời gian còn lại của xilanh, cần phải vận hành trên áp suất này,nói 250 bar, và các biến thể trong áp suất mạch (hình 2.23) có thể bất lợi Đầu ra bơm liêntục sạc bộ tích lũy xã ra ở trạng thái nghỉ để đảm bảo mạch và điều khiển lưu lượng đượcđưa vào để hạn chế tốc độ xả

Rất khó để làm cho nguồn cung cấp bơm trung bình phù hợp với nhu cầu mạch trungbình thời gian nên một bơm lớn hơn sẽ được chọn với lưu lượng dư thừa trên đầu ra vanxả

Nếu đầu ra bơm vượt hơn rất nhiều so với nhu cầu của mạch sao cho bộ tích lũy vẫn ởmức áp suất tối đa cho một tỉ lệ lớn của chu trình vận hành, thì phải kết hợp hệ thốngbơm dỡ (van giảm áp/ dỡ tải được mô tả trong phần 3.1 chương 3)

Các yêu cầu về năng lượng lí thuyết giả định một bơm phân phối 2 l/ph với lưu lượng dưthừa trên van xả ở 250 bar là:

2*10-3*250*105*10-3/60=0.83 kW

Ví dụ chi tiết về tính toán tích lũy được bao gồm trong mục 6.4 và 6.6 của chương 6

2.2.3 Nhiều bơm

Khi nhu cầu của hệ thống là đối với một số tốc độ dòng chảy riêng biệt và áp suấttốt nhất có thể được đáp ứng bằng cách kết hợp hai hay nhiều máy bơm được bật hoặc tắttải theo yêu cầu

Ví dụ 2.4

Một băng tải được thúc đẩy bởi một động cơ thủy lực, bằng cách sử dụng ba máy bơmcủa chuyển vị thể tích khác nhau, bảy tốc độ bước có thể đạt được, bắt đầu từ 0

Sự sắp xếp hai bơm tiêu chuẩn, được sử dụng nhiều được trình bày trong Hình2.25, nơi đầu ra của máy bơm được tự động chuyển vào và ra khỏi mạch theo áp lực của

hệ thống Bơm A hoạt động dựa trên van xả C, đặt áp suất mạch tối đa Bơm B thường cótốc độ dòng chảy cao hơn bơm A và sẽ xả ra bể với ít sức đề kháng chảy nếu áp suấtmạch vượt quá cài đặt của van D Bất cứ khi nào áp suất nhu cầu mạch dưới thiết lập củavan D, cả hai máy bơm đều nạp hệ thống Van kiểm tra E ngăn cản đầu ra của bơm A xảqua van D

Đôi khi nó được gọi là mạch Hi-Lo đề cập đến hai đặc điểm thông thường mà nó

có thể cung cấp âm lượng cao ở áp suất thấp hoặc thể tích thấp ở áp suất cao

Mạch sẽ hoạt động như nhau đối với các máy bơm có sự dịch chuyển bằng nhauhoặc với máy bơm cao áp có độ dịch chuyển lớn hơn so với máy bơm áp suất thấp Tuynhiên, điều quan trọng là áp suất vận hành là đủ khác nhau để vận hành chính xác van xả.(Van tháo dỡ được mô tả chi tiết trong Phần 3.1 của Chương 3.) Các đặc tính áp suất vàlưu lượng điển hình cho một hệ thống bơm kép được thể hiện trong Hình 2.25

Một ứng dụng điển hình của mạch kép hoặc đa bơm là một máy ép thủy lực dài,kết hợp các đầu ra của bơm áp suất thấp khối lượng cao và bơm áp suất cao khối lượng

thấp được sử dụng để nhanh chóng đóng các công cụ báo chí lên mảnh làm việc Tại thờiđiểm này tải sức đề kháng đột ngột tăng và sự gia tăng hậu quả trong áp lực mạch hoạtđộng van dỡ mà đổ dòng chảy từ các máy bơm khối lượng cao.

Nhưng khi áp suất tăng thì van giảm áp hoặt động Cả hai van được dùng để mởkhi tôc độ cao và khi áp suất thấp

Hệ thống này sẽ cung cấp áp suất ổn định hơn hệ thống ác quy và tiết kiệm nănglượng đáng kể hơn so với hệ thống bơm cố định thể tích Bằng sự lựa chọn các loại máybơm thich hợp , và áp suất vận hành có thể được sắp xếp sao cho cùng năng lượng đòi hỏi

để điều khiển các may bơm khi tình trạng áp suất cao và thấp

Ví dụ 2.5 Một máy ép đòi hỏi tốc độ dòng chảy là 200 l/phút mở với tốc độ cao và đóngcác khuôn ở mức áp suất tối đa là 30 bar Máy nén làm việc cần áp suất tối đa 400 Barnhưng tốc độ dòng chảy trong khoảng từ 12 đến 20 l/ phút sẽ được chấp nhận

Năng lượng lý thuyết cần thiết để mở hoặc đóng là

Để sử dụng năng lượng này cho quá trình đẩy: Nếu Q là mức thấp có sẵn ở 400 bar, sauđó:

And q=15 l/phút

Việc phân phối bơm yêu cầu là:

Bơm áp suất cao, thể tích thấp= 15 l / phút

Bơm thể tích cao, áp suất thấp= (200-15) =185 1/ phút

Một thiết bị bơm đơn cố đinh-chuyển dịch có tốc độ dòng chảy 200 1 / phút và làm việc ở

áp suất 400 bar yêu cầu công suất đầu vào lý thuyết là 133,3 kW

2.2.4 Bơm phân phối biến

Một số máy bơm dịch chuyển biến đổi được mô tả trong Phần 2.1 Nó là hầu hết chắcchắn phức tạp hơn và đắt tiền hơn so với các đơn vị chuyển cố định, nhưng việc sử dụngchúng thường tạo điều kiện cho vòng tuần hoàn bơm hiệu quả nhất Theo phương phápđiều khiển được thông qua, dòng chảy và áp lực có thể được thay đổi để phù hợp với nhucầu hệ thống

Trong Hình 2.26, van thông hơi điện từ có thể được kết nối với một tiếp điểm 'delta' phụtrên bộ khởi động 'star-delta' của động cơ điện Trong trường hợp ổ đĩa động cơ diesel,

có thể sử dụng van dỡ tải riêng biệt hoặc van xả hơi

Một phương pháp khác để giảm các yêu cầu năng lượng trong khi bắt đầu chống lại một

Hình 2.26 Bơm không tải bằng cách thông hơi van xả.

Hình 2.27 Mạch bơm có van xả khí

mạch bị chặn là sử dụng van 'airbleed' hoặc 'start-up' (Hình 2.27) Điều này không chỉtạo điều kiện cho mồi bơm và làm sạch không khí khỏi hệ thống, mà còn cho phép bơm ttăng tốc ở mức tải thấp; bơm trực tiếp vào bể trước khi nó đóng và thiết lập áp suất tâmthu Ban đầu, có một đường dẫn dòng chảy dễ dàng đến bể qua van, sau đó bị chậm lại

do áp lực tích tụ do lực dòng chảy gây ra

Khi một động cơ không khí được sử dụng làm ổ đĩa (Hình 2.28), không cần dỡ tải vìđộng cơ Eir có mô-men xoắn khởi động tương đối cao Động cơ không khí cũng sẽngừng hoạt động và sto khi mô-men xoắn tải quá lớn Do đó bằng cách điều chỉnh ápsuất cung cấp không khí cho động cơ, máy bơm có thể bị ngưng trệ khi đạt đến áp suất hệthống định trước Cài đặt của van xả phải cao hơn khoảng 15% so với áp suất tâm thu màtại đó động cơ không khí bị kẹt

Ổ đĩa động cơ không khí có xu hướng bị giới hạn trong các ứng dụng năng lượng thấp docác ràng buộc áp đặt bởi công suất động cơ Trong số các ứng dụng của máy bơm điềukhiển không khí là các đơn vị bơm nước ở áp suất thấp nhưng tốc độ nổi cao và ở mộtthái cực khác, máy bơm hoạt động tới 700 bar nhưng ở tốc độ dòng chảy rất thấp

Ưu điểm chính của máy bơm điều khiển không khí là áp suất không khí có thể được điềuchỉnh để đặt áp suất của chất lỏng thủy lực mà tại đó bơm đứng Điều này có nghĩa làmột mạch có thể được giữ áp suất với động cơ không khí bị đình trệ trong thời gian dài

mà không mất năng lượng và do đó không tạo ra nhiệt trong chất lỏng

2.4 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH BƠM

Để chọn loại mạch bơm cho một yêu cầu phải được phân tích Trong thực tế, giải phápthích hợp nhất có thể rõ ràng từ dữ liệu; hoặc ít nhất một số khả năng có thể được loại bỏ

mà không cần tính toán sâu Tuy nhiên, trong nghiên cứu thiết kế sau đây Ví dụ 2.6, vìmục đích hoàn chỉnh, một số mạch bơm cơ bản sẽ được xem xét cho thấy hiệu quả tươngđối của các giải pháp

VÍ DỤ 2.6

Dữ liệu thiết kế Hệ thống thủy lực được cung cấp bởi máy bơm có đặc tính nhu cầu mạchđối với lưu lượng và áp suất như trong hình 2.29 Thời gian chu trình hoàn thành là 30giây Hệ thống yêu cầu luid chỉ bằng một nửa thời gian chu kỳ của nó nhưng đòi hỏi phảiđược điều áp trong hai phần ba chu kỳ Điều khiển lưu lượng có thể phải được sử dụng

để đặt tốc độ chất lỏng thành các giá trị cần thiết Chất lỏng được sử dụng là dầu khoáng,

và không có yêu cầu đặc biệt nào khác Bốn thiết kế thay thế

sẽ được xem xét:

1 Sử dụng một bơm dịch chuyển cố định duy nhất

2 Sử dụng hai bơm chuyển cố định

3 Sử dụng hệ thống tích lũy

4 Sử dụng bơm bù áp

1 Sử dụng một bơm dịch chuyển cố định duy nhất

Xem xét mạch bơm dịch chuyển cố định như trong hình 2.19

Phân phối bơm lý thuyết 25 l/phút (cho phép thêm khoảng 10%)

Do đó, phân phối bơm cần 27,5 l/phút

Áp suất hệ thống tối đa = 150 bar (Đặt van xả ở mức 10% trên áp suất tâm thu.)

Do đó, cài đặt van xả = 165 bar

Các tốc độ dòng chảy và áp suất này nằm trong phạm vi có sẵn cho bơm bánh răng (xemBảng 2.4 để biết chi tiết về các đơn vị bánh răng Dowty đơn)

Giả sử ổ đĩa trực tiếp từ động cơ 1440 vòng / phút Tính toán phân phối bơm tươngđương một vòng quay IS00 / phút Do đó, yêu cầu giao bơm với tốc độ 1500vòng/phút là

27,5x=28,7 l/phut

Từ Bảng 2.4, các bơm bánh răng tiêu chuẩn gần nhất là:

(a) 1 PL 060 với tốc độ phân phối danh nghĩa là 28,1 1 / phút với tốc độ 1440 vòng /phút ở tốc độ 1500 vòng / phút (tương đương 27,0 1 phút) Áp suất làm việc tối đa =250bar Máy bơm này chỉ là trong đặc điểm kỹ thuật hệ thống

(b) 1 PL 072 với tốc độ phân phối danh nghĩa là 33,6 lít / phút với tốc độ 1500 vòng /phút (tương đương 33,2 lít / phút với tốc độ 1440 vòng / phút) Áp suất làm việc tối đa

210 bar

(c) 2 PL 090 với phân phối danh nghĩa là 41,5 1 / phút với tốc độ 1500 vòng / phút (tươngđương 960 vòng / phút) Điều này gần như chính xác là sarme thay thế (a) nhưng sẽ đắthơn do sử dụng máy bơm lớn hơn và động cơ điện tốc độ 960 vòng / phút Ưu điểm duynhất là nếu sử dụng chất lỏng chống cháy, nhưng trong trường hợp này, dầu khoáng đượcchỉ định

năng lượng thủy lực mà hệ thống yêu cầu 10 giây sau khi bắt đầu chu kỳ là

(25 x 150)/600 kW= 6,25 kW

Năng lượng thủy lực mà hệ thống yêu cầu 30 giây sau khi bắt đầu chu kỳ (tức là ở cuốichu kỳ) là

(20 x 100)/600 kW = 3,3 kW

Công suất thủy lực lý thuyết được cung cấp bằng cách sử dụng bơm thực tế, bơm (a) hoặcbơm (C) là

(27 x 165)/600=7,4kW

Vùng nở chéo trong Hình 2.30 biểu thị năng lượng tiêu tán dưới dạng nhiệt trong hệthống Tổng năng lượng lý thuyết được cung cấp cho hệ thống bởi động cơ điện là 7,4

kW cho 20 giây trong chu kỳ 30 giây Do đó

Tổng năng lượng tiêu thụ hữu ích trong mỗi chu kỳ là

(32,12x100)/148=21,7%

Bảng 2.4 Dòng máy bơm / động cơ của Dowty Powerline

Tốc độ tại áp suất Pl

Bài dịch từ trang 46-51

2 Sử dụng hai bơm dung tích không đổi

Khi sử dụng hai bơm dung tích không đổi ( sơ đồ được biểu diễn trong hình 2.13), cảhai bơm dược sử dụng cùng lúc với một bơm cho tốc độ nhanh và một bơm tốc độ chậm

Do đó, lưu lượng đẩy ra của bơm theo lý thuyết là 20 lít/phút và 5 lít/phút Như đã dềcập trước, cho phép cung cấp thêm 10% theo đầu ra bơm lý thuyết nên nó sẽ có lưu lượng

là 22 lít/phút và 5.5 lít/phút

Bơm song song hoặc bơm kép có sẵn từ vài hãng sản xuất bơm bánh răng nhưng ta sửdụng giới hạn trong một vùng nhỏ Bảng 2.5 đưa ra một vài lựa chọn của loại này mà cóthể lấy được từ bất kỳ sự kết hợp của hai bơm

Hệ thống là bộ đếm thời gian và do đó bộ điều khiển thời gian có thể dùng như côngtắc bật tắc tải của bơm

Thực ra lưu lượng ra của bơm lấy từ bảng dữ liệu 2.5 là 22.9 lít/phút và 5.7 l/ph cho

cỡ 16 và 14, tương ứng tại 1440 vòng/phút và 175 bar; lưu lượng đẩy ra sẽ gần giống tạimức 165 bar ( Sự giảm trong áp suất hệ thống cải thiện lưu lượng ra của bơm bởi giảm

sự rò rỉ.)

Hình 2.31 Sơ đồ bơm kép

Bảng 2.5

Với các bình lọc trong các vị trí được thể hiện trong hình 2.31, sẽ có một dòng chảyliên tục qua từng bình lọc bất kể hệ thống đang mở hay đóng tải và tất cả dầu sẽ đượcbơm vào bình lọc Nếu có một bình lọc duy nhất được đặt ở vị trí thay thế chỉ có dầuđược sử dụng bởi hệ thống sẽ được lọc, và các bộ phận của bình lọc sẽ phải chịu để dòngchảy tăng lên khi công tắc điện (a) và (b) được cấp điện Lưu lượng đến mạch được điều

khiển bởi các van điện a và b, được kích hoạt từ 1 timer ( Van điện được mô tả trongchương 3) Khi không có điện, lưu lượng từ cả hai máy bơm được đưa trở lại bể dưới ápsuất thấp và do đó ít lãng phí năng lượng Khi van điện được cấp điện, đường dầu đến bểchứa bị khóa bơm cho mạch.

Hình 2.32

Hình 2.32a cho thấy lượng dầu được cung cấp bởi máy bơm( khi các van điện liênquan được cấp hay ngắt điện) và dầu phải đưa vào hệ thống, tất cả nằm trong một chu kì.Đường gạch chéo biểu thị khi bơm dư lưu lượng sẽ đưa qua van xả Giả sử van điềukhiển lưu lượng được sử dụng trong mạch điều chỉnh tốc độ

Công suất được cung cấp bởi 22.9 l/ph từ bơm đến hệ thống tại 165 bar là:

22.9 x 165 x 1/600kW = 6.3 kW

Tương tự, công suất cung cấp đến hệ thống bởi lưu lượng 5.7 l/ph từ bơm tại 165barlà:

5.7 x 165 x1/600kW =1.6kW

Đồ thị hình 2.32b cho thấy công suất được dùng bởi hệ thống và năng lượng cung cấpbởi bơm không theo chu kì Đường gạch chéo cho thấy chuyển đổi năng lượng để nhiệtbiến mất trong hệ thống Tổng năng lượng cung cấp đến hệ thống là

a Lưu lượng tối đa cần thiết từ bình tích áp

b Áp suất làm việc tối đa

c Áp suất vận hành hệ thống tối thiểu

= 5.42/0.5 l/ph =10.84 l/ph = 0.18 l/giây

Lưu lượng của lưu chất trong hoặc ngoài bình tích áp có thể được tính bằng nhiều lưulượng bởi thời gian lưu lượng

i Giữa 0 và 5 giây có lưu lượng là:

Lưu lương bơm = 0.18 l/s

Hệ thống yêu cầu = 0

Lưu lượng trong bình tích áp là 0.18 l/s

Dầu trong bình tích áp giữa 0 và 5 giây là 0.18 x 5 lít = 0.9 lít

ii Tương tự, giữa 10 và 20 giây bơm vào bình tích áp là:

Dầu trong bình tích áp giữa 10 và 20 giây là 0.18 x 10 = 1.8 lít

iii Từ 5 đến 10 giây

Lưu lượng bơm =0.18 l/s

Yêu cầu của mạch = 25 l/ph = 0.417 l/s

Lưu lượng từ bình tích áp =0.417 – 0.18 = 0.237 l/s

Dầu trong bình tích áp giữa 5 và 10 giây là 0.237 x 5 lít = 1.185 lít

iv Từ 20 đến 30 giây:

Lưu lượng bơm =0.18 l/s

Yêu cầu của mạch = 20 l/ph = 0.333 l/s

Lưu lượng từ bình tích áp =0.333 – 0.18 = 0.153 l/s

Dầu trong bình tích áp giữa 20 và 30 giây là 0.153 x 10 lít = 1.53 lít

Lưu lượng của dầu đến và từ bình tích áp được biểu diễn trong hình 2.33 Thể tích củadầu lưu trữ trong bình tích áp là biên độ lớn nhất của hình 2.33 tức là 1.53 + 0.285 =1.815 lít

Áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống là ấp suất làm việc an toàn lớn nhất trong hệthống của các bộ phận kém nhất Trong trường hợp này bơm bánh răng đã được chọn với

áp suất làm việc liên tục và tối đa là 207bar Áp suất tối thiểu được đặt theo tiêu chí thiết

kế, tức là 150bar Khí nạp vào áp suất trong bình tích áp thường bằng 90% áp suất hệthống tối thiểu, tức là 0.9 x 150 = 135 bar

Để tính toán kích thước thực tế của bình tích áp, các điều kiện khác nhau của khítrong bình tích áp được xem xét Nó được biểu thị trong hình 2.34 Nên chú ý giá trị của

áp suất và nhiệt độ phải đặt trong giá trị tuyệt đối khi tính toán cho tất cả khí

Áp suất cung cấp P1= 135 bar gauge = 136bar absolute

Áp suất hệ thống lớn nhất P2= 207 bar gauge = 208bar absolute

Áp suất hệ thống nhỏ nhất P3= 150 bar gauge = 151bar absolute

Thể tích tối thiểu của dầu được lưu trữ trong bình tích áp là V3-V1=1.815 lít.Giả sửnén đẳng nhiệt giữa các điều kiện (a) và (b); thời gian nạp của bình tích áp, do đó

P1V1= P2V2

V1/V2=P2/P1=208/136=1.529

Giả sử đẳng nhiệt giữa (b) và (c) do đó

Một bình tích áp có dung tích nhỏ nhất 10.8lit được nạp đến 135bar là bắt buộc với ápsuất làm việc lớn nhất 207 bar Từ bảng dữ liệu bình tích áp của nhà sản xuất, có thể lựachọn giữa thể tích danh nghĩa 10 hoặc 20 lít Nếu sử dụng bình tích áp 10lit, nó sẽ cho tachu kì dài hơn một chút Việc này có thể được thay thế bằng một máy bơm lưu lượng lớnhơn Nếu sử dụng bình tích áp 20lit, áp suất làm việc lớn nhất có thể giảm dẫn đến hiệusuất hệ thống cao hơn

Bơm cung cấp lưu lượng 10.84lit/phut ở áp suất lớn nhất là 207bar Từ bảng dữ liệubơm (bảng 2.4), OPL 025 có lưu lượng 11.73 lit/phut tại 1500v/ph và áp suất làm việc lớnnhất là 225bar IPL 028 có bơm lưu lượng lý thuyết là 13.72lit/ph và 1500v/ph và áp suấtlàm việc lớn nhất 250bar Vì áp suất làm việc cao hơn nên chọn bơm IPL 028 cung cấplưu lượng 13.17lit/ph và tốc độ 1440v/ph Sơ đồ nhu cầu hệ thống và bình tích áp sửdụng bơm lưu lượng 13.17lit/phut tức là 0.219lit/giay

Hình 2.35

Van cân bằng

 Một nhược điểm của van đối trọng là làm giảm lực có sẵn Hãy xem xét mạch éptrong phần (a) của Hình 3.13 trong đó van được sử dụng để chống lại trọng lượngcủa các dụng cụ ép trong khi chúng đang đóng Trong quá trình vận hành hìnhthành, một phần của lực nhấn có thể sẽ bị mất trong việc khắc phục áp suất ngượcđược thiết lập bởi van cân bằng

Áp suất để cân bằng khuôn: 17,8 bar

Cài đặt áp suất đề nghị 23 bar