BƠM THỦY LỰC
Bơm thủy lực là thiết bị giá trị nhất trong toàn bộ hệ thống thủy lực, là thiết bị tạo ra toàn bộ năng lượng cho hệ thống hoạt động. Với vai trò như vậy, bơm thủy lực được coi là “ trái tim” của hệ thống và nó đúng theo cả nghĩa đen và nghĩa bóng. Hiện nay trên trên thị trường có rất nhiều loại như bơm thủy lực Rexroth, bơm thủy lực Paker, bơm thủy lực Yuken, bơm thủy lực Hitachi… song không phải ai cũng biết ưu nhược điểm của bơm thủy lực và cách chọn bơm thủy lực.
1. Bơm thủy lực là gì
Kiến thức về hệ thống thủy lực nói chung vô cùng nhiều, song để có thể thiết kế được một hệ thống thủy lực đơn giản thì các bạn chỉ cần tìm hiểu một số các phần tử cơ bản. Bơm thủy lực là thiết bị quan trọng nhất trong số đó. Vậy bơm thủy lực là gì?
Bơm thủy lực là thiết bị chuyển hóa năng lượng từ trục động cơ thành năng lượng cung cấp cho dòng môi chất, thường là dầu thủy lực và sau đó nhờ cơ cấu chấp hành là xi lanh thủy lực hay động cơ thủy lực thành lực hay momen.
Thông thường, bơm thủy lực được nối đồng trục với động cơ điện. Động cơ điện quay làm trục của bơm thủy lực quay, rồi từ đó, phục thuộc vào các loại bơm thủy lực hoạt động với nguyên lí khác nhau mà dầu thủy lực nhận năng lượng. Có một điều thú vị ở đây là nếu coi hệ thống thủy lực là cơ thể người thì bơm thủy lực chính là “ trái tim” của hệ thống. “ Trái tim” này bơm dầu đi khắp cơ thể chính là hệ thống tới các cơ cấu chấp hành ( tay chân) sinh lực và momen.
Bơm thủy lực truyền năng lượng cho dầu thủy lực bằng nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào nguyên lí hoạt động. Và cũng từ đó, người ta phân loại bơm thủy lực. Có các loại bơm thủy lực piston, bơm thủy lực bánh răng và bơm thủy lực cánh gạt trên thị trường và rất phổ biến. Khái niệm bơm thủy lực chỉ áp dụng cho loại bơm hoạt động theo loại biến đổi năng lượng dựa trên biến đổi thể tích chứ không áp dụng cho bơm thủy lực hoạt động biến đổi năng lượng theo cơ chế lực tương tác từ cánh quạt cho dòng môi chất như máy bơm nước thông thường. Vì vậy, khi nhắc đến “ bơm thủy lực” , chúng ta sẽ mặc định là bơm thể tích.
2. Bơm thủy lực piston
Khái niệm piston đã quá quen thuộc với chúng ta. Có các hai loại bơm thủy lực piston là bơm thủy lực piston hướng kính và bơm thủy lực piston hướng trục.
Bơm piston thủy lực hướng kính gồm nhiều xi lanh thủy lực nhỏ nằm hướng kính, dẫn động nhờ cam lệch tâm. Trục cam quay lệch tâm sẽ làm piston di chuyển tịnh tiến dọc theo ống xi lanh. Khi piston dịch chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, thể tích buồng xi lanh tăng lên. Theo phương trình trạng thái khí lí tưởng: PV = const thì thể tích tăng làm áp suất giảm. Lúc này áp suất buồng xi lanh nhỏ hơn áp suất bên ngoài, vì vậy van mở ra và dầu tự động được hút vào bên trong.
Tiếp theo khi piston chuyển động từ điểm chết dưới lên điểm chết trên thì thể tích buồng xi lanh giảm dần. Quá trình này ngược lại với quá trình piston đi xuống và áp suất buồng xi lanh tăng dần truyền năng lượng cho dầu thủy lực. Hai quá trình chuyển động lên xuống của piston trong bơm thủy lực piston hướng kính tương tự như trong động cơ đốt trong mà ta hay gặp ở xe máy hay oto. Trong một vòng quay của cam, các xi lanh sẽ thực hiện được một chu trình khép kín trên, cung cấp dầu thủy lực có năng lượng một cách đều đặn.
Bơm piston thủy lực hướng trục gồm có bơm piston thủy lực đĩa nghiêng và thủy lực piston trục nghiêng. Loại bơm piston thủy lực đĩa nghiêng hay trục nghiêng có chung nguyên lí hoạt động như sau:
Các piston được xếp thành khối block gọi là block xi lanh đặt dọc trục quay của bơm. Một đầu tì vào đĩa nghiêng, đầu còn lại tựa vào đĩa có khe đuôi chuột. Trong một vòng quay, các piston sẽ lần lượt chuyển động từ phải qua trái. Khi piston chuyển động dần qua trái, thể tích buồng xi lanh tăng làm áp suất giảm, dầu từ cửa hút vào bên trong. Khi đĩa nghiêng quay được nửa vòng thì piston sẽ tới điểm trái cực đại, lúc này thể tích buồng là lớn nhất, dầu thủy lực được hút đầy nhất. Cũng tại điểm này, piston sẽ đổi chiều chuyển động, thể tích buồng xi lanh sẽ giảm dần, áp suất cũng vì thế mà tăng dần lên. Dầu thủy lực nhận năng lượng từ áp suất tăng đó và chuyển động ra cửa đẩy với vận tốc lơn phụ thuộc vào tốc độ quay của trục động cơ và đĩa nghiêng.
Bơm piston thủy lực đĩa nghiêng thì đĩa được làm nghiêng đi một đoạn để tạo sự chênh lệch khoảng cách chính là hành trình của xi lanh. Trong một hành trình, các piston sẽ lần lượt thực hiện đầy đủ một hành trình hút và một hành trình đẩy, cung cấp dầu áp suất cao cho cho bơm thủy lực.
Loại bơm thủy lực này thì thường thay đổi công suất( lưu lượng và áp suất) dựa trên dựa thay đổi số vòng quay của động cơ hoặc cũng có thể thay đổi công suất dựa vào sự thay đổi góc nghiêng của đĩa. Khi góc nghiêng giữa pháp tuyến của trục bơm và đĩa càng lớn, hành trình xi lanh càng lớn, công suất bơm tăng cao. Khi góc nghiêng giữa pháp tuyến của trục bơm và đĩa nhỏ, công suất cảu bơm thủy lực piston đĩa nghiêng giảm dần. Và khi góc nghiêng = 0 thì công suất bơm cũng bằng 0.
Bơm piston thủy lực trục nghiêng cũng có cấu tạo và nguyên lí giống hệt bơm piston thủy lực đĩa nghiêng, song thay vì đĩa nghiêng, loại bơm thủy lực piston hướng trục trục nghiêng được thiết kế với trục nghiêng đi một góc.
Ưu điểm của bơm piston hướng kính và bơm piston hướng trục là tạo ra áp suất cao nhất trong tất cả các loại bơm, cao hơn bơm piston bánh răng hay bơm cánh gạt. Áp suất mà bơm piston hướng trục tạo ra lên tới hơn cả nghìn bar, đáp ứng được mọi ứng dụng trong các máy công trường hay máy công nghiệp hạng nặng. Làm việc dưới áp suất cao đòi hỏi vật liệu và độ kín khít của loại bơm thủy lực này rất cao. Chính vì thế mà giá thành của mỗi chiếc bơm piston này có giá rất cao, vài nghìn thậm chí tới vài chục nghìn đô la. Tuy vậy lưu lượng mà bơm piston mang lại không cao. Đây chính là điểm trừ của loại bơm thường được dùng để chế tạo bơm siêu áp này.
3. Bơm thủy lực bánh răng
Bơm bánh răng cũng thuộc loại bơm thể tích và thông dụng hơn rất nhiều so với bơm thủy piston hướng trục. Nguyên lí của bơm bánh răng như sau:
Bơm bánh răng có nguyên lí hoạt động hoàn toàn khác. Một cặp bánh răng ăn khớp trong đó, một bánh răng được nối đồng chục với động cơ điện gọi là bánh răng chủ động. Bánh răng còn lại quay theo gọi là bánh răng bị động.
Khi cặp bánh răng hoạt động sẽ tạo ra hai vùng rõ rệt trong bơm bánh răng. Một vùng ra khớp và một vùng vào khớp. Tại vùng ra khớp, thể tích sẽ tăng lên làm giảm áp suất khoang xuống, dầu thủy lực được hút vào một cách tự nhiên. Tại vùng ăn khớp, thể tích có xu hướng giảm xuống gây nên sự tăng áp suất. Dầu thủy lực lúc này bị chèn ép, nhận năng lượng dưới dạng áp năng. Đó là nguyên lí hoạt động của bơm bánh răng.
Bên cạnh bơm bánh răng ăn khớp ngoài mà chúng ta thấy thường xuyên thì còn có bơm bánh răng ăn khớp trong nữa.
Một chút thêm cho mọi người nữa là, bánh răng trong bơm bánh răng về hình dáng hơi giống bánh răng cơ khí bình thường, song về thiết kế và vật liệu thì hoàn toàn khác do môi trường cũng như điều kiện làm việc khác. Ngoài việc ăn khớp tạo áp lực, các cặp bánh răng này còn phải đảm bảo hiệu suất cao nên rất khác so với bánh răng cơ khí, chúng ta không nên nhầm lẫn trong việc quy chúng lại làm một.
Về ưu điểm thì bơm bánh răng không tạo được áp suất cao như bơm piston song cũng thuộc dạng trung bình. Bơm bánh răng thường tạo áp suất lên tới hàng trăm bar song bù lại, lưu lượng mà bơm bánh răng tạo ra lớn hơn. Chính vì lưu lượng và áp suất trung bình nên bơm bánh răng có giá thành rẻ hơn nhiều so với bơm piston, được ứng dụng rộng rãi hơn, nhất là trong các trạm nguồn thủy lực.
4. Bơm thủy lực cánh gạt
Bơm thủy lực cánh gạt có ưu điểm là tạo ra lưu lượng cao hơn hai loại bơm thủy lực bên trên, song áp suất tạo ra lại nhỏ hơn.
Bơm gồm các lá cánh xếp hướng kính. Hai vòng tròn đặt lệch tâm tạo ra hành trình cho cánh gạt. Chu trình hoạt động của cánh gạt tương tự như bơm piston hướng kính.
Bằng việc thay đổi độ lệch tâm e giữa trục cam và vành bơm, chúng ta có thể thay đổi lưu lượng của bơm thủy lực cánh gạt ngoài việc thay đổi số vòng quay của động cơ kéo bơm.
Trên đây là 3 loại bơm thủy lực hay gặp nhất trong tất cả các ứng dụng trong hệ thống thủy lực. Còn có các loại bơm như bơm thủy lực dạng piston, bơm thủy lực cánh dẫn, song rất ít gặp. Dưới đây sẽ là một số ứng dụng.
5. Bơm thủy lực mini
Bơm thủy lực thông thường có kích thước rất nhỏ gọn, chỉ khoảng vài cân tới chục cân hoặc cả trăm cân. Song trong một số ứng dụng yêu cầu đòi hỏi kích thước nhỏ, nên người ta cũng chế tạo ra các bơm thủy lực có kích nhỏ bằng lòng bàn tay để đáp ứng yêu cầu. Bơm thủy lực mini chế tạo khó hơn rất nhiều so với các dòng bơm thủy lực thông thường trong công nghiệp.
Bơm thủy lực mini thường được chế tạo trong quân sự, trên các tên lửa, máy bay hàng không cũ trụ. Với cùng một công suất thì động cơ điện có kích thước khá cồng kềnh so với động cơ thủy lực nên các thiết bị tạo công suất lớn thì thiết bị thủy lực luôn được ưu tiên.
6. Bơm thủy lực trong máy xúc Komatsu
Bơm thủy lực trong máy xúc Komatsu có công suất tương đối lớn. Áp suất mà loại bơm này tạo ra thông thường vài trăm bar. Loại bơm này có độ bền tương đối cao, rất ít khi hỏng. Khi bảo dưỡng cần chú ý là không được để bất cứ một hạt cát nào rơi vào vì thiết bị thủy lực nói chung và bơm thủy lực trong máy xúc Komatsu nói riêng rất kỵ với chất bẩn. Chúng khiến các thiết bị của chúng ta mài mòn gây hư hỏng năng.
7. Sửa bơm thủy lực cũ
Bơm thủy lực cũ sau khi hoạt động một thời gian sẽ xuất hiện các hiện tượng lạ như kêu to hay không tạo ra đủ áp suất, lúc này cần tiến hành bảo dưỡng. Mỗi chiếc bơm có giá hàng nghìn đô la, thậm chí hàng trăm nghìn đô la nên việc mua mới không phải cũng được thực hiện. Nói chung, tất cả các thiết bị thủy lực được chế tạo rất bền, chỉ sau thời gian dài hoạt động bình thường mới cần phải bảo dưỡng.
Các bơm thủy lực cũ khi bảo dưỡng chủ yếu là vệ sinh và thay các doăng phớt. Các doăng phớt khi hoạt động trong môi trường khắc nghiệt như dầu nóng áp suất cao lâu ngày sẽ không còn đảm bảo cần được thay thế. Một lưu ý cho mọi người là chúng ta cần phải thay thế đúng mã sản phẩm cho bơm thủy lực cũ. Các loại doăng phớt có kích thước giống nhau nhưng cần lưu ý rằng, chất lượng của mỗi hãng là khác nhau hoàn toàn. Việc dùng doăng phớt không đúng hãng sẽ gây nên sử hỏng hóc liên tục về sau.
Các chi tiết trong bơm thủy lực cũ khi hỏng đều phải được thay thế mà không có bất kì sự sửa chữa nào. Vì sao lại như vậy? đó là vì tất cả các thiết bị thủy lực khi lắp ghép đều có độ kín khít rất tốt hay nói cách khác, dung sai kích thước cỡ micro. Hơn nữa, áp suất làm việc của các chi tiết rất cao nên sau quá trình mài mòn và hư hỏng, việc sửa chữa sẽ không đáp ứng được sự kín khít. Nếu cố tình sửa chữa sẽ làm giảm hiệu suất của bơm thủy lực.
Trên đây là các kiến thức cơ bản về bơm thủy lực. Tất cả những gì đã giới thiệu là nguyên lí hoạt động cũng như ưu nhược điểm của từng loại bơm thủy lực. Còn gì thắc mắc các bạn cứ google hay youtube nhé.
THỦY KHÍ HÙNG ANH là công ty chuyên cung cấp các mặt hàng thủy lực và khí nén chính hãng Rexroth, Parker, Yuken, Festo hay SMC đảm bảo chất lượng, bảo hành 1 năm cho tất cả các sản phẩm. Tư vấn lựa chọn, thiết kế cũng như lắp đặt hệ thống thủy lực chắc chắn sẽ mang lại cho nhà máy của các bạn. Bên cạnh đó, chúng tôi còn tư vấn miễn phí cũng như cung cấp các phần tử thủy lực, kiểm tra, bảo dưỡng định kì hàng năm.
Hy vọng qua bài này, các bạn đã hiểu về bơm thủy lực và nếu có thắc mắc gì thì hãy liên hệ với THỦY KHÍ HÙNG ANH. Còn chần chừ gì nữa mà không gọi ngay cho chúng tôi để có được sự hài lòng nhất. Với đội ngũ tiến sĩ kỹ sư trẻ năng động trong và ngoài nước trên 5 năm kinh nghiệm hy vọng sẽ mang lại sự lựa chọn tốt nhất cho khách hàng.
Sự cố của các bạn là trách nhiệm của chúng tôi! Gọi ngay đi!
SĐT 01649428463
Website chính thức: https://thuykhihunganh.com/
