Nguyên lý cơ bản của bơm thủy lực và phân loại máy bơm

Nguyên lý hoạt động cơ bản bơm thủy lực

Một máy bơm thủy lực là một thiết bị cơ khí chuyển năng lượng cơ học thành năng lượng thủy lực. Nó tạo ra dòng chảy với sức mạnh đủ để vượt qua áp lực gây ra bởi tải.

Khi bơm hoạt động, nó thực hiện hai chức năng. Thứ nhất, tác động cơ học của nó tạo ra chân không ở đầu vào bơm cho phép áp suất khí tạolực đưa chất lỏng từ thùng dầu vào để bơm. Thứ hai, tác động cơ học của nó mang chất lỏng này vào đường vào bơm và tạo lực vào hệ thống thủy lực.

Bơm thủy lực tạo ra dòng chảy hoặc dòng chảy của chất lỏng: nó không tạo(gây) ra áp lực. Nó tạo ra các dòng chảy cần thiết cho sự phát triển của áp suất và là một chức năng chống lại lưu lượng chất lỏng trong hệ thống. Ví dụ, áp suất của chất lỏng tại đầu ra của bơm là 0 cho một máy bơm không kết nối với một hệ thống (tải). Hơn nữa, đối với máy bơm đưa vào hệ thống, áp suất sẽ tăng lên đến mức cần thiết để vượt qua trở kháng của tải.

Phân loại máy bơm thủy lực

Tất cả các máy bơm có thể được phân loại như bơm định lượng và không định lương . Hầu hết các máy bơm được sử dụng trong các hệ thống thủy lực đều có định lượng.

Một bơm không định  tạo ra dòng chảy liên tục. Tuy nhiên, bởi vì nó không cung cấp một dấu hiệu tích cực bên trong độ chống trượt, lưu lượng của nó thay đổi đáng kể với áp lực khác nhau. Máy bơm ly tâm và bơm cánh quạt là những ví dụ về bơm không định lượng.

Nếu cổng đầu ra của một bơm không định lượng đã bị chặn, áp suất sẽ tăng, và sản lượng sẽ giảm xuống còn 0. Mặc dù các bộ phận bơm sẽ tiếp tục di chuyển, dòng chảy sẽ dừng lại vì trượt bên trong bơm.

Trong một máy bơm định định lượng, độ trượt trượt không đáng kể so với lưu lượng đầu ra của dung tích bơm. Nếu cổng đầu ra đã được bít, áp suất sẽ tăng ngay lập tức đến mức bộ phận bơm của bơm hoặc vỏ của nó sẽ không thành công (có thể là nổ, nếu trục truyền động không bị vỡ trước) hoặc động cơ chính của bơm sẽ ngừng chạy.

Bơm thủy lực định lượng là một bơm thay thế (cung cấp) lượng chất lỏng tương tự cho mỗi vòng quay của bộ phận bơm. Sự phân phối đều đặn trong mỗi chu kỳ có thể xảy ra do sự phù hợp gần nhau giữa các bộ phận bơm và vỏ bơm. Nghĩa là, lượng chất lỏng trượt qua  bộ phận bơm trong một bơm  định lượng là tối thiểu và không đáng kể so với sự phân bố lý thuyết tối đa có thể. Việc phân phối cho mỗi chu kỳ vẫn hầu như không đổi, bất kể sự thay đổi áp suất mà bơm hoạt động. Lưu ý rằng nếu trượt chất lỏng là đáng kể, bơm không hoạt động đúng và cần được sửa chữa hoặc thay thế ngay.

Bơm định lượng có thể được chuyển động hoặc cố định. Lưu lượng của một bơm cố định vẫn không đổi trong mỗi chu trình bơm và với tốc độ bơm nhất định. Đầu ra của một bơm đa dạng có thể thay đổi bằng cách thay đổi hình dạng của khoang.

Các tên khác để mô tả các máy bơm này là thủy tĩnh cho bơm định lượng và bơm thủy động cho không định lượng. Thủy tĩnh có nghĩa là máy bơm chuyển đổi năng lượng cơ học sang năng lượng thủy lực với số lượng và vận tốc của chất lỏng tương đối nhỏ. Trong một động cơ thuỷ động lực, vận tốc và chuyển động của chất lỏng rất lớn; Áp suất ra thực sự phụ thuộc vào vận tốc mà chất lỏng được tạo ra để chảy.

Bơm chìm (bơm thủy lực chìm) – Bơm đặt sâu trong nước

Nguyên tắc chuyển vị tích cực được minh họa rõ ràng trong bơm loại bơm tuần hoàn, bơm cơ bản chuyển vị cơ bản nhất, Hình 1. Khi piston mở rộng, chân không một phần được tạo ra trong buồng bơm thu hút chất lỏng từ bể chứa thông qua van một chiều đầu vào vào buồng. Một phần chân không  giúp ổn định đầu ra van một chiều. Khối lượng chất lỏng rút ra vào buồng được biết vì hình học của trường hợp bơm, trong ví dụ này, một xi lanh.

Khi piston quay trở lại, van một chiều đầu vào sẽ đóng lại, đóng van và lực của piston không hồi ngược về van một chiều, buộc chất lỏng ra khỏi bơm và vào hệ thống. Cùng một lượng chất lỏng bị đẩy ra khỏi máy bơm trong mỗi chu kỳ quay trở lại.

Tất cả các máy bơm định lượng có thể truyền tải cùng một thể tích chất lỏng mỗi chu kỳ. Đây là một đặc tính vật lý của bơm và không phụ thuộc vào tốc độ vòng quay. Tuy nhiên, bơm càng nhanh càng tốt thì tổng lượng chất lỏng sẽ cung cấp càng hiệu quả.

Bơm quay tua – Rotary pump

Trong một máy bơm kiểu quay tua, chuyển động quay mang chất lỏng từ miệng bơm đến đầu ra của bơm. Các máy bơm quay thường được phân loại theo loại bộ phận truyền chất lỏng, chúng còn có tên gọi khác là máy bơm quay tua, bơm  bánh răng, bơm cánh quạt, hoặc bơm piston.
  Bơm bánh răng ngoài. Có thể chia thành hai loại bánh răng ngoài và bơm bánh răng trong. Một máy bơm bánh răng điển hình được thể hiện trong hình 2. Các máy bơm này cấu tạo gồm một bánh răng xoắn thẳng, xoắn, hoặc xương cá. Giãn bánh răng thẳng là cách dễ nhất để cắt và được sử dụng rộng rãi nhất. Thiết bị xoắn ốc và xương cá chạy hiệu quả hơn, nhưng chi phí cao hơn.
 
Một bơm bánh răng sản sinh  ra dòng chảy bằng cách vận chuyển chất lỏng giữa các rảnh răng của hai bánh răng. Một bánh răng được duy chuyển  bởi trục truyền động và quay theo quán tính. Các buồng được hình thành giữa các bánh răng liền kề được bao bọc bởi vỏ bơm và các đĩa đệm phía sau (còn gọi là đĩa đệm áp lực).
 
Máy bơm lá (Lobe Pump) là một máy bơm quay, bơm bánh răng ngoài, Hình 3. Nó khác với bơm bánh răng thông thường trong cách "bánh răng" được điều khiển. Trong một bơm bánh răng, một bánh răng này dịch chuyển kéo theo bánh răng khác, Trong Lobe bơm cả hai đều được điều khiển thông qua bộ truyền động bánh răng bên ngoài buồng bơm.

Bơm trục vít là một bơm bánh răng dòng chảy hướng trục, tương tự như vậy trong hoạt động với một máy nén trục vít. Ba loại bơm trục vít là loại vít đơn, trục vít đôi  và trục vít ba. Trong máy bơm trục vít đơn, một cánh quạt xoắn xoay quay lệch tâm trong một bộ ổn định bên trong. Máy bơm trục vít đôi bao gồm hai rô tơ  tương tác song song quay trong một khung có dung sai chính xác. Máy bơm ba trục vít bao gồm một rotor duy chuyển trung tâm với hai trục quay theo quán tính. Các cánh quạt quay bên trong khung thì có dung sai chính xác.

 
Bơm bánh răng trong, Hình 4, có bánh răng trong và bánh răng ngoài. Bởi vì những máy bơm này có ít hơn 1 hoặc 2 răng bên trong so với tốc độ bên ngoài, tốc độ tương đối của bánh răng bên trong và bên ngoài trong các thiết kế này thấp. Ví dụ, nếu số răng trong bánh răng bên trong và bên ngoài là 10 và 11 tương ứng, bánh răng bên trong có thể quay 11 vòng quay, trong khi bên ngoài biến thành 10. Tốc độ tương đối thấp này có nghĩa là tỷ lệ mài mòn thấp. Những máy bơm này nhỏ gọn.
 
Trong máy bơm cánh quạt, một số lá trượt trong khe trong bánh quay trong một đường rãnh hoặc vòng. Hình 5,trong một số thiết kế, Khung của bơm thiết kế lệch tâm, hoặc hình oval. 
      Bơm cân bằng và không cân bằng - Bơm được minh họa trong Hình 5 là không cân bằng, bởi vì tất cả các hoạc động của bơm xảy ra trong các buồng ở một bên của  rô tơ và cốt bơm. Thiết kế này áp đặt tải phụ trên trục rô tơ và trục truyền động. Máy bơm cánh quạt kiểu này có vỏ bên trong tròn. Máy bơm cánh quạt không cân bằng có thể có cố định hoặc điều chỉnh ( áp suất và lưu lượng). Một số máy bơm cánh quạt cung cấp một cấu trúc cân bằng, trong đó một kết cấu hình elip tạo thành hai khu vực bơm riêng biệt ở hai bên đối diện của rô tơ, do đó bên bị tải sẽ đẩy ra ngoài, Hình 6. Máy bơm cánh quạt cân bằng chỉ có trong thiết kế cố định.

Bơm pit tông

  Bơm pít tông là một bộ phận quay sử dụng nguyên lý bơm tuần hoàn để tạo ra dòng chảy chất lỏng. Thay vì sử dụng một piston, các máy bơm này có nhiều kết hợp pít tông xi lanh. Một phần của cơ chế bơm xoay quanh một trục duy chuyển để tạo ra các chuyển động nghịch, thu hút chất lỏng vào mỗi xi lanh và sau đó loại bỏ nó, tạo ra dòng chảy. Có hai loại cơ bản, bơm pít tông hướng trục và hướng tâm; Cả hai đều có loại có định và điều chỉnh ( Lưu lượng và áp suất). Chức năng thứ hai của bơm là có thể điều chỉnh và quay ngược.

Hầu hết các máy bơm pít tông hướng trục và hướng tâm đều cho phép thiết kế điều chỉnh  cũng như cố định. Bơm loại điều chỉnh có xu hướng lớn hơn và nặng hơn, bởi vì chúng đã được bổ sung các điều khiển bên trong , chẳng hạn như quay tay, động cơ điện, xi lanh thủy lực, servo và chuyển động cơ khí.

Cách đo hiệu suất bơm thủy lực

Khối lượng chất lỏng bơm trên mỗi vòng quay được tính từ hình học của các buồng chứa dầu. Một máy bơm không bao giờ hoàn toàn chính xác lưu lượng được tính, hoặc lý tính, số lượng chất lỏng. Làm thế nào để nó được gọi là hiệu năng. Hiệu suất thể tích được tìm thấy bằng cách so sánh việc phân phối tính toán với thực tế phân phối. Hiệu suất thể tích thay đổi theo tốc độ, áp suất, và cấu trúc của bơm.

Hiệu suất cơ học của bơm cũng hoàn toàn thấp hơn , bởi vì một số năng lượng đầu vào bị lãng phí do ma sát. Hiệu quả tổng thể của một máy bơm thủy lực là sản phẩm của các hiệu quả về thể tích và thể tích của nó. Bơm nói chung được đánh giá bởi khả năng áp suất hoạt động tối đa và sản lượng của chúng, theo ga-lon (gpm) hoặc lít (lpm), với tốc độ nhất định vòng ( rpm).