Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 2: Bơm - Lê Thể Truyền
CENNITEC
Bơm
Le The Truyen
GIỚI THIỆU VỀ BƠM THỂ TÍCH
1
2
3
Bơm cánh dẫn
Bơm thể tích
Bơm lý tưởng
4
5
Bơm thực tế
Các lọai bơm quay
CENNITEC
Bơm cánh dẫn
Lưu luợng
Ngõ ra
Bánh công tác
o
Áp suất cực đại
Hì nh 2.1 Bơm ly tâm-nguyên lý và đặc tính
Dạng bơm cá nh dẫn phổ biến là bơm ly tâ m. Đối với bơm dạng này, lưu
lượng được cung cấp bởi bơm giảm dần khi á p suất làm việc của bơm tăng
lên. Sơ đồ nguyên lý và đường đặc tí nh lưu lượng-á p suất của bơm ly tâ m
được trì nh bày trong hì nh 2.1. Lưu chất được hút vào và đẩy ra nhờ lực ly
tâ m được tạo ra ở cá nh dẫn.
CENNITEC
Bơm thể tích
Đường đẩy
np
Van một chiều
L
Đường hút
Van một chiều
Hì nh 2.2 Bơm thể tích
Nguyên lý làm việc của bơm thể tích có thể tóm tắt như sau:
1 Trong lúc tăng thể tích làm việc của mình, các buồng hoạt động của bơm được kết nối với
đường hút. Sự gia tăng thể tích của các buồng làm việc kéo theo sự giảm áp suất bên trong
nó, dẫn đến chất lỏng bị hút vào bên trong.
2. Khi thể tích các buồng làm việc đạt tới giá trị lớn nhất, các buồng làm việc được cách ly với
đường hút.
3. Trong giai đoạn giảm thể tích, các buồng làm việc được kết nối với đường đẩy. Lưu chất khi
đó được đẩy đến ngõ ra của bơm và được nén tới áp suất cần thiết để thắng lực cản tồn tại
trong ống dẫn.
4. Giai đoạn đẩy dầu kết thúc khi buồng làm việc giảm đến thể tích nhỏ nhất. Sau đó, buồng
làm việc được tách khỏi đường đẩy.
CENNITEC
Bơm lý tưởng
Thể tích riêng của bơm là thể tích chất lỏng được cung cấp bởi bơm sau 1 vòng
quay với giả thiết không có sự rò rỉ bên trong bơm và bỏ qua độ nén của chất lỏng.
Nó phụ thuộc vào giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất có thể có được của các buồng
làm việc, số lượng các buồng làm việc, và số lần hút và đẩy trong một vòng quay
của trục bơm.
Thể tí ch này phục thuộc vào hì nh dá ng hì nh học của bơm nên nó cò n được gọi
là là thể tí ch hì nh học, Dp (geometric volume). Nó được xá c định theo cô ng thức
sau:
Dp = (Vp_max – Vp_min)zi
Trong đó,
i = số lần hút và đẩy trong một chu kỳ quay,
z = số lượng buồng làm việc,
Vp_max = thể tí ch lớn nhất của buồng làm việc (m3),
Vp_min= thể tí ch nhỏ nhất của buồng làm việc,
Dp = thể tí ch riêng của bơm (m3/rev).
CENNITEC
Bơm lý tưởng
Giả thiết rằng khô ng có sự rò rỉ bên trong bơm, khô ng ma sá t, khô ng có sự mất á p,
lưu lượng của bơm lý tưởng là (xem hì nh 2.3):
Pi
Pp
Qt
HỆ THỐNG
ωT
Hì nh 2.3 Minh họa bơm lý tưởng
Lưu lượng lý thuyết Qt = Dpnp
Qt = lưu lượng lý thuyết của bơm, m3/s
np = vận tốc quay của trục bơm, rev/s
CENNITEC
Bơm lý tưởng
Với cá c giả thiết như trên của bơm lý tưởng, năng lượng cơ khí cung cấp sẽ bằng
năng lượng thủy lực tạo ra trong hệ thống thủy lực, và mối quan hệ đó được trì nh
bày theo cô ng thức sau:
2πnpTp = Qt (Pp - Pi)= Dp np ΔP
Hoặc
Tp = (Dp /2π) ΔP
Trong đó, Tp = mô -men ké o tại trục bơm (N.m), ΔP = Sự gia tăng á p suất do bơm (Pa).
Pi
Pp
Qt
HỆ THỐNG
ωT
CENNITEC
Bơm lý tưởng
Sự biến đổi năng lượng trong hệ thống thủy lực
F
Pi
P = 0
Pp
Dp
v
Pp , Q
Ap
n, T
e, i
Pp = F/Ap
T = DpPp/2π
e
T
Pp
BƠM
Q
F
F, v
HỆ THỐNG ĐIỆN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN
XY LANH
v
TẢI
2πn
i
v = Qt / Ap
Qt= Dpnp
Hì nh 2.4 Minh họa sự biến đổi năng lượng trong hệ thống thủy lực
CENNITEC
Bơm thực tế
Công suất thủy lực cung cấp bởi bơm thực tế nhỏ hơn so với năng lượng cơ khí mà
nó nhận được. Nguyên nhân là do hiệu suất thể tích, ma sát, và mất mát năng
lượng thủy lực.
Lưu lượng thực tế bơm cung cấp nhỏ hơn so với lưu lượng lý thuyết là do các
nguyên nhâ n chí nh sau:
1. Rò rỉ bên trong bơm
2. Bơm bị xâm thực và hiện tượng tạo bọt khí
3. Dầu bị nén
Q
Lưu lượng lý thuyết
Qt =Dpnp
Qp = Qt - QL
Lưu lượng thực tế
QL = P / RL
Qp = Qt - QL
Lưu lượng rò rỉ
QL = P/RL
Pmax
P
Hì nh 2.6 Đường đặc tính của bơm thể tích
Lực cản tạo ra bởi khe hở, RL, tỉ lệ thuận với độ nhớt của dầu, và tỉ lệ nghịch với
thể tích của nó
CENNITEC
Bơm thực tế
❖Hiệu suất thể tích
Q
Lưu lượng lý thuyết
Qt =Dpnp
Qp = Qt - QL
Lưu lượng thực tế
Lưu lượng rò rỉ
Pmax
QL = P/RL
P
Hiệu suất thể tí ch của bơm thường nằm trong khoảng từ 0.8 đến 0.99. Bơm
piston có hiệu suất thể tí ch cao nhất, trong khi bơm bá nh răng và bơm cá nh gạt,
nhì n chung, có hiệu suất thể tí ch thấp hơn.
CENNITEC
Bơm thực tế
Hiệu suất cơ khí
Ma sát là nguyên nhân thứ hai làm mất năng lượng của hệ thống thủy lực. Ma sát nhớt và ma
sát cơ khí giữa các thành phần của bơm làm triệt tiêu năng lượng. Một phần mô-men kéo cấp
cho bơm bị mất do các lực ma sát sinh ra trong quá trình bơm vận hành.
Nó phụ thuộc vào vận tốc của bơm, á p suất làm việc, và độ nhớt của dầu. Để đánh giá sự
mất năng lượng do ma sá t, ta dùng thô ng số hiệu suất cơ khí , pηt, được xá c định như sau:
CENNITEC
Hiệu suất tổng của bơm
Hiệu suất tổng
Hiệu suất tổng của bơm pηo là tỉ lệ giữa công suất nhận được và công suất cung
cấp, được xác định như sau:
Công thức trên có thể biến đổi thành
Hiệu suất tổng bằng tích của hiệu suất thể tích và hiệu suất cơ khí
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
Ví dụ 2.1
Một bơm có thể tích riêng là 14 cm3/rev được kéo bởi một động cơ điện có vận tốc
quay là 1440 rev/min và làm việc ở áp suất 150 bar. Hiệu suất thể tích của bơm là
0.9 và hiệu suất tổng là 0.8. Tính:
1. Lưu lượng của bơm cung cấp trong 1 phút (l/min)
2. Công suất cần cung cấp tại trục bơm (kW)
3. Mô -men tại trục bơm
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
❖Công suất thủy lực
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
❖1) Lưu lượng thực tế của bơm = Hiệu suất thể
tích x Thể tích riêng x Vận tốc quay
= 0.9 x (14 x 10-3) x 1440 (cm3)x (l/cm3) x
(rev/min)) = 18.14 (l/min)
❖2) Công suất cần cung cấp tại trục bơm =
Công suất thủy lực / Hiệu suất tổng
Công suất thủy lực tại đầu ra của bơm = Lưu
lượng thực tế x Áp suất
Qp Pp
NHydraulic
=
(kW)
600
18.14
600
(
)
150
=
= 4.535(kW)
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
Công suất cung cấp
= 4.535 / 0.8 = 5.67 (kW)
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
❖3) Hiệu suất cơ khí = Hiệu suất tổng /
Hiệu suất thể tích
Mặt khác
Do vậy, mô-men tại trục bơm là
−6
5
( ) ( ) ( )( )
14 10 150 10
3
2
( )
Tp =
(m x N/m ) = 37.6 Nm
2 3.14 0.89
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
❖Bơm thể tích khác với bơm cánh dẫn ở
điểm, về lý thuyết bơm sẽ cung cấp một
lưu luợng cố định sau 1 vòng quay.
❖Nếu ngõ ra của bơm thể tích vì lý do nào
đó bị khóa lại, thì áp suất sẽ tăng cao rất
nhanh cho đến giá trị mà bơm sẽ bị hư
hỏng do gãy, vỡ.
❖Ví dụ sau đây minh họa cho điều vừa trình
bày.
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
❖Một bơm thể tích có lưu lượng là 1 l/min
đẩy dầu vào một ống dẫn có thể tích là 1
lít. Nếu đầu kia của ống đột ngột bị khóa
kín, tính áp suất trong ống dẫn sau 1 giây,
tính từ thời điểm ống bị khóa.
❖(Bulk modulus của dầu là 2000 MPa
(20000 bar) bỏ qua sự giãn nở của ống
dẫn)
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
❖Hệ số bulk modulus của dầu được tính theo
công thức sau
P
V
V
B =
Trong đó, ΔP là độ thay đổi áp suất, ΔV là độ
thay đổi thể tích, và V là thể tích ban đầu.
❖Trước khi ống bị khóa ở đầu kia thì thể tích chất
lỏng trong ống là 1 lít (bằng thể tích ống dẫn).
Tính từ thời điểm ống bị khóa sau đó 1s thì thể
tích dầu trong ống tăng lên một lượng đúng
bằng thể tích dầu mà bơm cấp trong 1s.
CENNITEC
Tải về để xem bản đầy đủ
104 trang
20500
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 2: Bơm - Lê Thể Truyền", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_truyen_dong_thuy_luc_va_khi_nen_chuong_2_bom_le_th.ppt
