Nghiên cứu Đặc Điểm kết cấu của các loại bơm nhớt

Hệ thống bôi trơn là bộ phận cực kỳ quan trọng trong bất kỳ loại máy móc, động cơ nào. Hệ thống bôi trơn giúp phân phối nhớt đến các chi tiết trong động cơ nhằm giảm lực ma sát, hạ nhiệt trong suốt quá trình hoạt động. Hệ thống bôi trơn còn đóng vai trò như một bộ phận lọc tạp chất chứa trong dầu nhờn sau quá trình tẩy rửa các mặt ma sát. Đồng thời bảo vệ tính lý – hóa của dầu nhờn bằng cách làm mát nó.

NGUYỄN MINH LỢINGUYỄN THANH TÂM

PHAN NGỌC QUANGNGUYỄN NGỌC SƠN

Đồng Nai, 14/4/2024

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC ThS NGUYỄN HOÀNG LUÂN

Đồng Nai, 14/4/2023

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Nguyễn Hoàng Luân, giảngviên Bộ môn Tính toán động cơ đốt trong - trường Đại Học Lạc Hồng người đã tận tình

hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm báo cáo.

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại Học Lạc Hồng nói chung, các thầy cô trong Khoa Cơ Điện – Điện Tử nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành bài báo cáo.

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một học viên, báo cáo này không thể tránh được những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để tôi có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này.

Đồng Nai, ngày 14 tháng 4 năm 2024 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Minh Lợi Nguyễn Thanh Tâm Phan Ngọc Quang Nguyễn Ngọc Sơn

Y

MỤC LỤC

YCHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH, ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CÁC LOẠI BƠMNHỚT (SƠ Đ

1.1 Hệ thống bôi trơn 1

1.2 Các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn 2

1.3 Các phương pháp bôi trơn động cơ thông thường 3

1.4 Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn 5

1.5 Bơm nhớt trong hệ thông bôi trơn 6

1.5.1 Bơm Piston 7

1.5.2 Bơm trục vít 15

1.5.3 Bơm màng 24

1.5.4 Bơm bánh răng 30

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CON ĐỘI THUỶ LỰC 37

2.1 Tổng quan về con đội thuỷ lực 37

2.2 Cấu tạo của con đội thuỷ lực 37

2.3 Nguyên lý hoạt động của con đội thuỷ lực 38

2.4 Các loại con đội thuỷ lực phổ biến 39

2.5 Ứng dụng của con đội thuỷ lực trong các lĩnh vực 40

2.6 Cách sử dụng con đội thuỷ lực đạt hiệu quả cao nhất 40

2.7 Ưu điểm 41

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN SỨC BỀN CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN 42

3.1 Yêu cầu trong tính toán của hệ thống bôi trơn 42

3.1.1 Nhiệt độ của dầu bôi trơn 42

3.1.2 Lưu lượng dầu bôi trơn 42

3.2 Xác định kích thước và công suất dẫn động bơm 45

3.2.1 Xác định kích thước bơm 45

3.2.2 Công suất dẫn động của bơm 45

Hình 1.1 Hệ thống bôi trơn 1

Hình 1.2 Bộ phận lọc dầu trong hệ thống bôi trơn 2

Hình 1.3 Hoạt động vung té được diễn ra khi trục khuỷu hoạt động 4

Hình 1.4 Phương pháp bôi trơn hỗn hợp 4

Hình 1.5 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức 5

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn 6

Hình 1.7 Đường bơm nhớt của xe 7

Hình 1.8 Bơm Piston dùng làm bơm tay 9

Hình 1.9 Bơm piston hướng tâm 10

Hình 1.10 Bơm piston hướng trục 11

Hình 1.11 Bơm thuỷ lực piston trục thẳng 12

Hình 1.12 Bơm piston trục cong 13

Hình 1.13 Nguyên lý hoạt động của bơm piston 14

Hình 1.14 Máy bơm trục vít 16

Hình 1.15 Cấu tạo bơm trục vít dạng xoắn 18

Hình 1.16 Cấu tạo bơm trục vít 2 trục 19

Hình 1.17 Cấu tạo bơm trục vít 3 trục 20

Hình 1.18 Nguyên lý bơm trục vít 2 trục 21

Hình 1.19 Nguyên lý bơm trục vít 3 trục 21

Hình 1.20 Phân loại máy bơm trục vít 22

Hình 1.21 Bên trong máy bơm trục vít 23

Hình 1.27 Nguyên lý hoạt động của bơm bánh răng 32

Hình 1.28 Bơm bánh răng ăn khớp trong 33

Hình 1.29 Chiều quay của bơm sẽ đi từ khoang hút đến khoang đẩy 34

Hình 1.30 Cấu tạo của bơm bánh răng ăn khớp ngoài 35

Hình 1.31 Hoạt động của bánh răng ăn khớp ngoài 36

Hình 2.1 Con đội thuỷ lực 37

Hình 2.2 Cấu tạo của con đội thuỷ lực 38

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của con đội thuỷ lực 39

Hình 2.4 Con đội thuỷ lực 40

Hình 3.1 Lõi lọc kim loại 46

Hình 3.2 Các dạng lỗ phun thường dùng trong bầu lọc ly tâm 49

DANH MỤC BẢNG BIỂ

Bảng 7.1 Tốc độ trung bình của dầu nhờn qua lọc 47Bảng 7.2 Kích thước lõi lọc 48Bảng 7.3 Hệ số  và 1 của các dạng lỗ phun 49

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH, ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CÁCLOẠI BƠM NHỚT (SƠ ĐỒ)

1.1 Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn là bộ phận cực kỳ quan trọng trong bất kỳ loại máy móc, động cơ nào Hệ thống bôi trơn giúp phân phối nhớt đến các chi tiết trong động cơ nhằm giảm lực ma sát, hạ nhiệt trong suốt quá trình hoạt động.

Hệ thống bôi trơn còn đóng vai trò như một bộ phận lọc tạp chất chứa trong dầu nhờn sau quá trình tẩy rửa các mặt ma sát Đồng thời bảo vệ tính lý – hóa của dầu nhờn bằng cách làm mát nó.

Nhờ có hệ thống bôi trơn đưa dầu nhờn đến các chi tiết mà máy móc đỡ bị hoen gỉ, các kẽ hở giữa pittông và xilanh được bao kín, giúp động cơ hoạt động trơn tru, êm ái hơn.

Có rất nhiều loại dầu nhờn được sử dụng cho hệ thống bôi trơn và tùy thuộc vào cường độ hóa của động cơ cũng như mức độ phụ tải ổ trục, tính năng tốc độ Người vận hành nên kiểm tra và lựa chọn dầu nhờn phù hợp để bảo vệ và tăng tuổi thọ động cơ, giảm tiêu hao năng lượng, đem lại hiệu quả làm việc tốt hơn.

Hình 1.1 Hệ thống bôi trơn

1.2 Các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn gồm 4 bộ phận chính đó là bơm dầu, lọc dầu, thông gió hộp trục khuỷu, két làm mát dầu Mỗi bộ phận đều đem lại công dụng riêng trong quá trình hoạt động của hệ thống, cùng tìm hiểu cụ thể về chúng trong nội dung tiếp theo nhé!

Bơm dầu

Bộ phận này có tác dụng trong việc cung cấp dầu nhờn áp lực cao đến các bề mặt thường xuyên bị ma sát liên tục để bôi trơn và làm mát, tránh hư hỏng trong suốt quá trình làm việc.

Có rất nhiều loại bơm dầu được sử dụng hiện nay như pittông, trục vít, phiến trượt, tuy nhiên loại bánh răng là phổ biến nhất.

Bộ phận lọc dầu

Bộ phận lọc dầu trong hệ thống bôi trơn đóng vai trò cực kỳ quan trọng, giúp giữ lại toàn bộ cặn bẩn khi dầu đi qua các chi tiết máy Giúp dầu luôn đạt độ sạch nhất định, hạn chế tình trạng ổ trục bị mài mòn, kẹt, hư hỏng do tạp chất gây ra Các tạp chất thường thấy trong màng lọc dầu sau một thời gian sử dụng đó là muội than, cát, bụi, tạp chất trong không khí, mạt kim loại,…

Hiện nay, người ta thường ứng dụng khá nhiều loại bầu lọc dầu, có thể kể đến như: lọc hóa chất, từ tính, ly tâm, thấm, cơ khí,…

Hình 1.2 Bộ phận lọc dầu trong hệ thống bôi trơn

Thông gió hộp trục khuỷu

Bộ phận thông gió hộp trục khuỷu có công dụng lớn trong việc hạ nhiệt, làm mát động cơ để tránh làm ảnh hưởng đến tính chất lý – hóa của dầu nhờn Thông gió hộp trục khuỷu cũng góp phần bảo vệ dầu nhờn khỏi tình trạng ô nhiễm, phân hủy khi tạp chất cháy trong quá trình hoạt động.

Hiện nay có 2 phương pháp thông gió hộp trục khuỷu phổ biến nhất đó là thông gió kín (cưỡng bức) và hở (gió tự nhiên).

Két làm mát dầu

Các bộ phận trong hệ thống bôi trơn đều hoạt động bổ trợ cho nhau, giúp quá trình hoạt động luôn trơn tru, êm ái Vì vậy, két làm mát dầu có nhiệm vụ bảo đảm nhiệt độ của dầu nhờn luôn ở mức ổn định, không để xảy ra tình trạng quá nóng làm hư hỏng, gián đoạn quá trình hoạt động.

Có hai cách thường được ứng dụng trong két làm mát dầu đó là dùng không khí hoặc nước.

1.3 Các phương pháp bôi trơn động cơ thông thường

Hệ thống bôi trơn thường được thiết kế với 4 phương pháp phổ biến nhất.

Phương pháp bôi trơn bằng vung té dầu

Phương pháp này được hiểu là các chi tiết như các-te, xilanh sẽ nhận được dầu từ quá trình vung té dầu khi bánh răng, thanh truyền, trục khuỷu hoạt động Ngoài ra, kết cấu hứng dầu của các chi tiết cần bôi trơn khác trong động cơ cũng sẽ nhận được nhờ vung té dầu dạng phun sương rơi vào.

Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn bằng vung té dầu khá đơn giản nhưng lại khó tính toán và đảm bảo lượng dầu đủ dùng cho các cổ trục Vì vậy, phương pháp này chỉ được dùng cho các loại động cơ có công suất nhỏ như máy bơm, thuyền máy và thường không ứng dụng trong xe ô tô, xe tải.

Hình 1.3 Hoạt động vung té được diễn ra khi trục khuỷu hoạt động

Phương pháp bôi trơn hỗn hợp

Đây là phương pháp kết hợp giữa vung té dầu và cưỡng bức để bôi trơn động cơ Trong khi phương pháp bôi trơn vung té dầu dùng cho các chi tiết như ống dẫn hướng, thân xupap, con đội, mặt gương xilanh và pittông thì phương pháp bôi trơn cưỡng bức sẽ sử dụng cho các chi tiết phải chịu tải trọng lớn như bạc đòn mở của cấu trúc phân phối khí, bạc đầu to thanh truyền, bạc cổ trục chính.

Hình 1.4 Phương pháp bôi trơn hỗn hợp

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức

Phương pháp này thường có cấu tạo phức tạp và chỉ ứng dụng cho các động cơ đặc biệt, dầu được chứa ở thùng thay vì các-te.

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức sẽ đưa dầu đến các bề mặt thường xuyên bị ma sát để làm sạch, hạ nhiệt, đem đến hiệu suất hoạt động tốt nhất Dầu bôi trơn trong hệ thống luôn được lưu động tuần hoàn và đảm bảo duy trì ở mức áp suất ổn định.

Hình 1.5 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức

Bôi trơn bằng dầu pha vào nhiên liệu

Hệ thống bôi trơn ứng dụng phương pháp này được thiết kế cho động cơ xăng 2 kỳ có 3 cửa nạp – xả – thổi trên xilanh và các-te chứa hòa khí.

Theo đó, hỗn hợp dầu bôi trơn và nhiên liệu theo tỷ lệ 1/20 – 1/25 sẽ được pha theo 3 cách như sau:

Cách 1: Dầu sẽ được phun trực tiếp vào vị trí bướm ga hoặc ống khuếch tán.

Cách 2: Chứa dầu và nhiên liệu trong 2 bình riêng biệt, khi hoạt động sẽ được hòa trộn song song, theo định lượng đã quy định.

Cách 3: Hòa trộn dầu và nhiên liệu theo tỷ lệ đã quy định trước khi cho vào hệ thống bôi trơn.

Nguyên lý hoạt động của phương pháp bôi trơn này khá đơn giản nhưng lại được đánh giá là kém an toàn vì khó kiểm soát lượng dầu cần thiết Muội than bị đốt cháy trong quá trình hoạt động sẽ bám lên pittông, làm giảm khả năng thoát nhiệt, gây nên hiện tượng bugi đoản mạch do động cơ quá nóng Ngoài ra, nếu lượng dầu và nhiên liệu pha ít hơn sẽ làm giảm khả năng bôi trơn, dẫn đến pittông bị kẹt trong xilanh.

1.4 Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn

Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn là sự lưu thông tuần hoàn của dầu bôi trơn trong hệ thống, động cơ hoạt động dầu ở đáy các te được hút thông qua phao dầu đến các

bầu lọc thô, bầu lọc tinh rồi đi đến các ống lỗ dẫn dầu Từ đó bôi trơn cho cổ trục cam trục đòn mở và bạc cổ trục chính qua các ống dẫn dầu nhánh Dầu từ trong trục khuỷu rỗng sẽ chảy đến bạc đầu to thanh truyền và các cổ trục khác của trục khuỷu Bên cạnh đó dầu di chuyển qua các lỗ và rãnh nhỏ trên thanh truyền bôi trơn cho chốt pitton

Ngoài ra có một số động cơ có các lỗ khaon phun dầu trong đầu to của thành truyền và được đặt nghiêng so với đường tâm của thanh truyền một góc 40-45 độ Dầu sẽ được phun hoặc văng té để bôi trơn cho thành xi lanh, cam và con đội khi mà lỗ phun dầu thông hoặc trùng với lỗ dầu ở cổ biên Kết thúc quá trình bôi trơn dầu sẽ chảy về đáy các te để tiếp tục chu trình bôi trơn tiếp theo.

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn

1.5 Bơm nhớt trong hệ thông bôi trơn

Bơm nhớt trong hệ thống bôi trơn là một thiết bị cung cấp chất bôi trơn (như dầu hoặc mỡ) đến các bộ phận chuyển động trong máy móc, giúp giảm ma sát và độ mòn, tăng tuổi thọ và hiệu suất của hệ thống.

Bơm nhớt trong hệ thống bôi trơn có chức năng cung cấp chất bôi trơn đến các bộ phận chuyển động theo một chu kỳ nhất định Nó thường được lắp đặt trong hệ thống bôi trơn bao gồm ống dẫn, ống hút, van điều khiển, bộ lọc, bình chứa, cảm biến áp suất và

các thiết bị khác Bơm nhớt có thể được điều khiển bằng cơ hoặc bằng điện, tùy thuộc vào yêu cầu.

Bơm nhớt hoạt động bằng cách tạo áp lực và chuyển động chất bôi trơn từ bình chứa đến các bộ phận chuyển động của máy móc Áp lực và lưu lượng của chất bôi trơn được kiểm soát bằng cách sử dụng van điều khiển và các thiết bị điềm

Các loại bơm nhớt thông dụng trong hệ thống bôi trơn bao gồm bơm piston, bơm trục vít, bơm màng và bơm gear Mỗi loại bơm nhớt có ưu điểm và hạn chế riêng.

Các loại bơm nhớt trong hệ thống bôi trơn được thiết kế để cung cấp chất bôi trơn đến các bộ phận chuyển động để giảm ma sát và độ mòn, tăng tuổi thọ và hiệu suất của hệ thống

Hình 1.7 Đường bơm nhớt của xe

1.5.1 Bơm Piston

Bơm piston sử dụng một hoặc nhiều piston di chuyển đẩy chất lỏng qua ống hút và ống đẩy Các piston này được điều khiển bởi một bộ phận cơ khí hoặc điện tử Bơm piston thường được sử dụng trong các hệ thống bôi trơn có áp suất và lưu lượng cao Nó cũng thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu mức độ chính xác cao.

Bơm piston trong hệ thống bôi trơn được sử dụng để cung cấp chất bôi trơn, như dầu hoặc mỡ, đến các bộ phận chuyển động trong máy móc Bơm piston hoạt động bằng cách sử dụng các piston (pít tông) để tạo ra áp lực và di chuyển chất bôi trơn từ bình chứa đến các bộ phận chuyển động.

Đây là loại bơm có piston chuyển động tịnh tiến trong xilanh để hút và đẩy chất lỏng Nếu bơm piston được kéo bởi một động cơ, thì chuyển động quay của trục động cơ được biến đổi thành chuyển động tịnh tiến của piston trong xilanh.

Trong hệ thống bôi trơn, bơm piston thường được sử dụng để cung cấp dầu hoặc mỡ đến các vòng bi, bạc đạn, van, piston và các bộ phận khác cần đựng mỡ hoặc dầu

Bơm piston có thể được điều khiển bằng tay hoặc bằng cơ cấu điều khiển tự động, như một bộ điều khiển đơn giản hoặc một hệ thống điều khiển thông minh, tùy thuộc vào yêu cầu.

Để bôi trơn các xi lanh công tác của động cơ có số vòng quay trung bình cần phải sử dụng bơm nhiều piston (có thể đến 16 piston) các bơm này có thể tạo được áp suất 6+10 Mpa Số điểm cấp đến xilanh động cơ có thể 4+10 điểm Khi cấp thì một lượng dầu nhất định được đưa đến phần gương của xilanh vào một thởi điểm nhất định khi áp suất dư nhỏ 0,3+0,5 Mpa.

Các đặc tính của bơm piston bao gồm khả năng tạo ra áp lực cao và lưu lượng lớn, độ bền và độ tin cậy cao, và dễ bảo trì Tuy nhiên, nó có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với một số loại bơm khác và có thể có tiếng ồn lớn hơn Để tăng cường hiệu suất của hệ thống bôi trơn, các loại bơm khác như bơm gear và bơm vít cũng có thể được sử dụng kế hoạch.

Hình 1.8 Bơm Piston dùng làm bơm tay

1.Trục dẫn động ngang; 2 Ống dẫn dầu công tác; 3 Ống dẫn dầu kiểm tra; 4 Bộ phân phối ; 5 Piston; 6 và 7 Đệm định dạng của cơ cấu dẫn động của bộ phân phối và các piston tương ứng; 8.

Van hút; 9 Trục dẫn động ác đĩa đệm piston và các bộ phân phối; 10 Bánh xe trục vít.

Trong trường hợp nhiều bơm cùng làm việc trong một hệ thống,biên độ dao động của áp suất trong hệ thống có thể tăng lên rất lớn vì cộng hưởng Ngoài ra dao động của áp suất và lưu lượng của bơm còn ảnh hưởng xấu đến chất lượng làm việc của hệ thống thuỷ lực Vì nhược điểm cơ bản này mà bơm piston có hệ số không đều về lưu lượng lớn, không liên tục,do đó nó không được sử dụng trong các hệ thống truyền động thuỷ lực hoặc hệ thống điều khiển đòi hỏi độ chính xác cao.

Phân loại bơm piston

Người ta sẽ phân bơm piston thủy lực thành 2 loại chính đó là: bơm piston hướng kính và hướng trục.

- Bơm piston hướng kính (Hướng tâm)

Bơm piston hướng kính hay còn gọi là bơm hướng tâm là một thiết bị cũng được sử dụng phổ biến tại Việt Nam Đặc điểm của nó là các piston trong bơm đều chuyển động hướng tâm với trục quay của rotor.

Lưu lượng của bơm này sẽ phụ thuộc vào số lượng piston

Có một điều mà chúng tôi muốn lưu ý với khách hàng đó là bơm thủy lực piston hướng kính cấu trúc phức tạp nên chế tạo khó khăn, kích thước lớn nên khi di chuyển khá cồng kềnh.

Cấu tạo của loại bơm này gồm các bộ phận như: Phanh hãm phớt làm kín, piston, rotor, stator, buli khớp nối, vòng bi vành nổi, vành nổi, vòng bi đỡ trục, bệ trượt, vành trượt điều khiển vành nổi, vỏ bơm, nắp bơm, trục bơm, đường dẫn dầu, đường xả dầu, trục phân phối dầu, phớt làm kín cổ trục bơm, cần điều khiển độ lệch tâm.

Hình 1.9 Bơm piston hướng tâm

Do cấu tạo bơm có vành nổi và rotor bị lệch 1 khoảng nhất định nên khi rotor quay sẽ kéo theo piston vừa chuyển động tịnh tiến trong xi lanh vừa quay theo rotor.

+ Quá trình hút: Các piston sẽ dịch chuyển hướng ra khỏi tâm rotor ở vị trí cung phía trên Lúc này, thể tích xi lanh tăng nhưng áp suất lại giảm Dầu sẽ được hút đi qua trục phân phối ở tâm rotor đến các lỗ dẫn dầu và đi vào bên trong xi lanh.

+ Quá trình đẩy: Các piston sẽ dịch chuyển về cung phía dưới thì bị các vành nổi ép piston chuyển động hướng tâm Lúc này, trên trục phân phối sẽ có đường dầu nên dầu sẽ được đẩy vào đó rồi dẫn ra ngoài thông qua ống phân phối.

- Bơm piston hướng trục

Đặc điểm của loại bơm thủy lực piston hướng trục đó là: Các piston sẽ được bố trí đặt song song với trục quay của bơm Chúng được truyền động thông qua đĩa nghiêng

hoặc khớp Các piston sẽ tỳ sát vào đĩa nghiêng nên chúng sẽ đồng thời vừa chuyển động quay của rotor vừa chuyển động tịnh tiến piston.

Cấu tạo bơm piston hướng trục gồm có các bộ phận như: Lò xo, piston, rotor, vỏ bơm, nắp cố định, đĩa nghiêng, gờ ngăn, đĩa phân phối có 2 khoang chứa dầu thiết kế hình bán nguyệt.

Hình 1.10 Bơm piston hướng trục

Nếu so với bơm piston hướng kính thì bơm hướng trục có kích thước nhỏ hơn khoảng 2 lần dù có cùng thông số áp hay lưu lượng Trong thiết kế bơm, khoang đẩy và khoang hút dạng hình bán nguyệt được bố trí riêng biệt nhau trên đĩa van Người ta có thể chế tạo van với kích thước lớn hơn để nâng cao số vòng quay cũng tăng lưu lượng mà không làm tăng kích thước chung của bơm.

Bên cạnh đó, nó còn mang tại sự tin cậy cao khi làm việc Vì thế mà bơm thường được dùng cho những công việc yêu cầu thay đổi momen nhỏ, số vòng quay trên 1 đơn vị thời gian lớn.

- Bơm piston trục thẳng (Axial piston pump)

Loại bơm thủy lực piston trục thẳng là bơm các có các piston dịch chuyển tịnh tiến cùng phương với trục của bơm Lưu lượng của bơm sẽ được thay đổi dễ dàng nhờ vào

việc điều chỉnh đĩa nghiêng nên trong 1 số trường hợp người ta gọi là bơm piston đĩa nghiêng trục thẳng.

Hình 1.11 Bơm thuỷ lực piston trục thẳng

- Bơm piston trục cong (Bent axis piston pump)

Bơm thủy lực piston cong là loại mà các piston bên trong sẽ chuyển động tịnh tiến lệch so với phương của trục bơm 1 góc xác định là Anpha (α) Đặc điểm của bơm này đó) Đặc điểm của bơm này đó là:

+ Trọng lượng: 5kg – 88kg.

+ Áp suất làm việc tối đa: 400 bar hoặc cao hơn tùy loại + Lưu lượng làm việc: Dao động từ 11.6 CC/V -160 CC/V + Tốc độ: 1900 rpm – 6000 rpm.

Hình 1.12 Bơm piston trục cong

Nguyên lý hoạt động

Bơm piston hoạt động dựa trên nguyên lý: Thay đổi thể tích Tức nghĩa là, quá trình hút chất lỏng thủy lực hay đẩy lưu chất đều phụ thuộc vào sự thay đổi thể tích công tác trong bơm Nó được thực hiện nhờ vào các piston chuyển động tịnh tiến qua lại ở bên trong xi lanh.

Động cơ sẽ được kết nối với trục của bơm Trong khoang bơm sẽ có các piston Đầu của piston sẽ tỳ trên đĩa nghiêng Khi động cơ quay thì trục bơm sẽ quay và kéo theo các piston quay Lúc này đĩa nghiêng sẽ nghiêng 1 góc cố định làm piston tịnh tiến trong khoang bơm.

Ở nửa vòng quay đầu, các piston sẽ dịch chuyển để tạo nên những khoảng trống làm giảm áp suất và hút dòng chất đi vào Nửa vòng còn lại, piston chuyển động làm thể tích bơm giảm đi, dầu thủy lực sẽ được ép ra ngoài.

Nếu người dùng muốn thay đổi lưu lượng của bơm thì chỉ cần điều chỉnh góc nghiêng của đĩa nghiêng, rất đơn giản.

Hình 1.13 Nguyên lý hoạt động của bơm piston

Ưu và nhược điểm của bơm piston

Bơm piston cũng có những điểm ưu việt và những nhược điểm nhỏ tương tự như bơm nhông hay bơm lá mà chúng tôi đã giới thiệu trước đây.

Ưu điểm của bơm piston

Đầu tiên, bơm piston đảm bảo hiệu suất cao, tổn thất lưu lượng không đáng kể nên có thể tiết kiệm được chi phí cho người dùng và hiệu quả vận hành cho hệ thống.

Bơm có khả năng tự hút khá tốt Chính áp lực cao của các xi lanh trong bơm sẽ giúp dòng lưu chất được di chuyển linh hoạt, nhanh hơn so với các thiết bị khác.

Điểm đổi bật của loại piston bơm cao áp đó là có thể điều chỉnh được lưu lượng làm việc của bơm theo yêu cầu của từng giai đoạn khác nhau

Vỏ bơm được làm từ các vật liệu tốt nhất như: thép, inox sẽ giúp thiết bị chống chịu được lực va đập cũng như sự ăn mòn

Bên cạnh đó, bơm còn có thể làm giảm tối đa những rung động trong máythủy lực khi làm việc với mức áp suất cao.

Bơm có nhiều loại như: Bơm piston đơn, kép, bơm trục cong, bơm trục thẳng, bơm hướng kính để khách hàng có thể lựa chọn dễ dàng.

Tuổi thọ của bơm khá tốt tuy nhiên người dùng cần phải chú ý để bơm không làm việc quá tải, dầu thủy lực phải sạch và sắp xếp vệ sinh bảo dưỡng bơm định kỳ để tăng độ bền.

Nhược điểm của bơm piston

Tất nhiên, những bơm piston thủy lực cũng sẽ có nhược điểm mà các kỹ sư, hãng sản xuất đang tìm kiếm giải pháp để khắc phục như:

+ Cấu trúc của bơm phức tạp với nhiều chi tiết, bộ phận Tổng thể thì bơm có kích thước lớn, trọng lượng nặng hơn nếu so với các loại bơm khác.

+ Tuy có hiệu quả làm việc tốt nhưng giá thành cao là một điều khiến nhiều người cân nhắc.

+ Bên trong các xi lanh của bơm sẽ thường xảy ra hiện tượng lưu lượng dòng chất di chuyển không đồng bộ, áp suất không ổn định.

1.5.2 Bơm trục vít

Bơm trục vít là một loại bơm công nghiệp mà tên tiếng Anh của nó là Screw pump Một số nơi người ta gọi là bơm ruột gà hay bơm đuôi chuột bởi vì trong cấu tạo của nó có 1 trục vít xoắn Đối với loại trục xoắn thì nó còn có tên gọi tiếng Anh khác là Progressive cavity pump.

Bơm trục vít trong hệ thống bôi trơn là một loại bơm được sử dụng để cung cấp dầu hoặc chất bôi trơn cho các bộ phận chuyển động trong các thiết bị cơ khí, như động cơ, hộp số, trục và vòng bi.

Loại bơm này sẽ không giống với các loại bơm như: piston, bơm nhông, bơm lá Nó hoạt động mô phỏng lại sự vặn xoắn của 1 con ốc vít.

Máy bơm này được trang bị các vít chủ động, vít bị động nối với nhau và quay trong 1 ống lót hoặc 1 khoang hình trụ Dầu sẽ đi vào từ cửa hút của bơm và dịch chuyển

tuyến tính theo dọc trục vít đến cửa xả của bơm Do kết cấu của nó kín, khe hở giữa ống lót và trục vít nhỏ nên chất lỏng sẽ tăng áp lực khi di chuyển qua máy bơm.

Mỗi hệ thống khác nhau thì việc chọn model bơm cũng sẽ không giống nhau về công suất, lưu lượng cũng như kích thước.

Hình 1.14 Máy bơm trục vít

Đặc điểm kết cấu của bơm trục vít là có khả năng cung cấp dầu hoặc chất bôi trơn với lưu lượng lớn và áp suất cao, đồng thời giảm thiểu sự cố và tiết kiệm năng lượng Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và máy móc có nhu cầu bôi trơn liên tục và đáng tin cậy.

Mômen quán tính nhỏ nhất so với tất cả các loại máy thuỷ lực thể tích khác có cùng công suất Do đó máy làm việc có độ nhạy cao Bộ phận làm việc chủ yếu của máy thuỷ lực trục vít gồm có 2 hoặc 3 trục vít ăn khớp với nhau đặt trong vỏ máy cố định có lõi dẫn chất lỗng vảo và ra Khe hở giữa các trục vít và vỏ máy rất nhỏ Trục vít thường có một hoặc hai mối ren và biên dạng ren thưởng có ba loại : Ren hình chữ nhật,hình thang và xiclôit.

Trục vít chủ động I ăn khớp với trục vít bị động 2, thân bơm có hai lần vỏ để tản nhiệt được tốt hơn Các trục vít được định vị bằng các ổ trục đặt trong vỏ bơm vỏ bơm có họng hút a và bọng đẩy b.

Cấu tạo của bơm trục vít:- Bơm trục vít dạng xoắn

Loại bơm dạng xoắn có tên tiếng Anh là progressing cavity Nó được thiết kế tiêu chuẩn với các bộ phận và chi tiết sau:

Trục bơm

Bộ phận này hay còn gọi là rotor Nó là bộ phận cứng cáp nhất, cũng là bộ phận đặc biệt và có vai trò quan trọng Nó thường sẽ được làm bằng thép mạ, thép không gỉ và được sơn phun 1 lớp để chống oxy hóa Trục không trơn thẳng như các loại bơm khác mà sẽ ở dạng xoắn Trục và vít tải sẽ được kết nối với nhau 1 cách chặt chẽ, nhờ vậy mà bơm có thể hút đẩy được chất có thành phần rắn cao.

Thân bơm

Một số nơi gọi là buồng bơm, chính là lớp vỏ bên ngoài của bơm vít Để bơm có thể làm việc trong môi trường khắc nghiệt thì lớp vỏ cần có độ dày, cứng cáp được làm từ thép loại không rỉ hoặc thép mạ Thân bơm dạng hình ống trụ, dài nhưng vẫn đảm bảo nhỏ gọn, đơn giản.

Bộ phận này sẽ giúp giảm bớt các ma sát trong bơm Nếu so sánh với các chi tiết khác trong bơm thì nó khá quan trọng Người ta thường sử dụng vật liệu cao su PTFE để sản xuất nó có dạng xoắn Với các tính năng, mềm, dẻo, chịu ma sát cao sẽ giúp nó bền bỉ hơn.

Motor giảm tốc

Chức năng chính của bộ phận này đó là làm giảm tốc độ và giúp bơm có thể làm việc êm ái mà vẫn đảm bảo hiệu quả.

Nguồn điện bơm

Những bộ phận cung cấp nguồn điện ổn định, không ngắt quãng như: tủ điện, máy phát điện, motor bơm sẽ giúp duy trì bơm làm việc.

Quạt bơm

Bộ phận này được gắn ở phía đầu của động cơ và nằm trên thân của bơm Chất liệu sản xuất vật này thường là thép hay thép không rỉ Nhiệm vụ của nó là giải nhiệt dòng lưu chất trong bơm, làm mát động cơ và các thiết bị có liên quan trong quá trình hoạt động.

Một số bộ phận khác

Phụ kiện tuy bé nhỏ nhưng nếu thiếu nó thì sẽ ảnh hưởng rất nhiều: Cổng vào, van, cổng ra, gioăng phớt làm kín…

Hình 1.15 Cấu tạo bơm trục vít dạng xoắn

- Bơm trục vít 2 trục

Còn có tên gọi là máy bơm trục vít đôi Nó chính là loại bổ biến nhất trong các loại bơm trục vít Tiêu biểu ứng dụng của nó à bơm dầu trên đường ống dẫn Một vít của bơm sẽ được dẫn động bằng động cơ có nguồn điện Sau đó, nó kéo theo vít thứ 2 quay thông qua 1 bánh răng liên kết 2 trục với nhau.

Cấu tạo của nó gồm các bộ phận cơ bản như sau: Trục vít bị động, trục vít chủ động, đầu hút lưu chất vào, đầu xả lưu chất, cặp bánh răng kim loại ăn khớp ở hai đầu trục vít, thân bơm hay còn gọi là buồng bơm.

Hình 1.16 Cấu tạo bơm trục vít 2 trục

- Bơm trục vít 3 trục

Để dùng cho các ứng dụng nhỏ thì người ta sẽ sử dụng bơm trục vít 3 trục Loại thiết bị này thường dùng cho hệ thống bôi bơn, phun sơn… Một trong 3 trục vít sẽ được dẫn động bởi nguồn điện được cung cấp motor Hai trục vít còn lại sau đó được quay thì không cần phải sử dụng bánh răng.

Bộ phận của bơm này gồm có: Đầu vào lưu chất, đầu ra lưu chất, thân bơm, trục vít chủ động, trục vít bị động số 1, trục vít bị động số 2.

Hình 1.17 Cấu tạo bơm trục vít 3 trục

Nguyên lý làm việc bơm trục vít

Tất cả các máy bơm trục vít sẽ đều theo 1 nguyên lý đơn giản: Xoay trục vít của bơm.

Những chất lỏng đi vào bơm sẽ được định hướng di chuyển sao cho dọc theo ren trục vít, từ phía hút đi sang phía ả Do bên trong bơm có khe hở rất nhỏ nên hiệu suất thể tích bơm cao, cho dù là chất lỏng nhớt.

Bơm này không tạo ra áp lực, nó chỉ tạo ra chuyển động dòng lưu chất Tuy nhiên, khi ứng dụng thực tế, nó sẽ tạo ra các áp suất ngược do hiện tượng mất ma sát xuất hiện.

- Bơm trục vít dạng xoắn

Loại bơm này sẽ dựa trên nguyên lý chuyển động đai ốc để làm việc Khi trục vít quay quanh trục và tạo với mặt trong của bơm thành 1 khoang chứa lưu chất, có thể là dầu, nhớt… Các chất lỏng này sẽ như 1 đai ốc dẻo sẽ được đẩy dần từ phía đầu hút di đến đầu xả.

- Bơm trục vít hai trục

Bơm này sẽ hoạt động theo nguyên lý sau: Khi trục vít chủ động của nó quay thì sẽ kéo theo trục vít bị động quay Lúc này nhờ vào bánh răng được lắp ở hai đầu trục vít và việc quay ổn định Lúc 2 trục vít cùng quay thì nó sẽ làm kín và làm cho dòng chất được đẩy từ đầu hút đến đầu xả.

Loại này hay còn gọi là trục vít đôi, có dòng chảy kép và khả năng tự mồi Máy có bốn cấu hình trục chính, bơm sẽ được cân bằng theo trục và lắp hướng tâm Việc này sẽ giúp trục không phụ thuộc vào ổ đỡ lực, tăng tuổi thọ Dòng dầu khi đi vào trong vỏ bơm thì sẽ được chuyển đến các bên của trục chính dòng chảy đôi và sau đó được điều áp để xả chung.

Bên cạnh đó, mô men xoắn của trục truyền động thông qua các bánh răng mà sẽ truyền tới trục dẫn động Nhờ vậy mà trong suốt quá trình hoạt động, nó không có sự tiếp xúc giữa vỏ, trục chính Bơm có thể hút đẩy cả những chất có độ nhớt từ 0,4 cSt đến hơn 10.000 cSt và đảm bảo tốc độ 5.000 m³/h Chưa hết, nó đặc biệt hơn khi có thể chạy khô

Hình 1.18 Nguyên lý bơm trục vít 2 trục

- Bơm trục vít ba trục

Các bơm trục vít 3 trục có nguyên lý tương đối giống với loại 2 trục tuy nhiên vẫn có những điểm khác biệt: Khi con người cấp nguồn điện thì các trục vít chủ động của bơm sẽ liên kết với mô tơ dầu nên quay Do trục chủ động quay nên các bánh răng ngoài quay và cuối cùng là kéo theo 2 trục bị động quay Do cấu tạo của nó có 3 trục vít nên khả năng làm kín khít của bơm sẽ tốt hơn so với 2 loại còn lại.

Thông thường các bơm 3 trục vít được xem là máy bơm dịch chuyển dòng chất với 3 trục chính, có 1 nguồn cấp điện áp và có khả năng tự mồi khí có dải áp thấp Bơm này được dùng cho những ứng dụng cần vận chuyển chất lỏng bôi trơn không ăn mòn.

Hình 1.19 Nguyên lý bơm trục vít 3 trục

Phân loại máy bơm trục vít- Theo thân bơm

Nếu dựa trên thân bơm thì sẽ phân chia thành các loại:

Loại 4 trục và loại 5 trục thường ít phổ biến hơn so với các loại còn lại.

Hình 1.20 Phân loại máy bơm trục vít

- Theo cách lắp

Nếu dựa trên cách lắp thì có bơm trục vít đứng, bơm trục vít ngang.

Việc phân chia bơm trục vít còn thành nhiều loại khác như: Bơm mini, bơm công suất thấp, bơm công suất cao, dạng trục vít ngang, dạng trục vít dọc…

Công thức tính máy bơm trục vít- Loại hai trục vít

Trước tiên là tìm lưu lượng của máy bơm trục vít thông qua công thức: Qlt = n × qlt

qlt: Chính là lưu lượng riêng lý thuyết Nó được xác định thông qua phương pháp tính toán với công thức có sẵn: qlt = [π×( D2- d2)/4] × t.π×( D2- d2)/4] × t.

t là bước của trục vít, d là đường kính chân ren của trục, D là đường kính đỉnh ren của trục.

n: Số vòng quay của trục vít, có đơn vị là vòng/ phút.

Khi làm việc thực tế thì việc xác định lưu lượng lại khác đi với công thức: Qtt = ηQ × QltQ × Qlt

Và ηQ × QltQ chính là hiệu suất lưu lượng, ηQ × QltQ = 0.75÷ 0.85.

Hình 1.21 Bên trong máy bơm trục vít

- Loại ba trục vít

Lưu lượng lý thuyết của bơm thì người mua có thể tính theo công thức: Qlt = n × qlt hoặc Qlt = (d3× n)/14.5

Với qlt: Là lưu lượng riêng lý thuyết, được tính bằng qlt = [π×( D2- d2)/4] × t.π×( D2- d2)/4] × t n là số vòng quay của trục vít theo đơn vị vòng/phút.

t là bước của trục vít.

D là đường kính đỉnh ren của trục và d là đường kính chân ren.

Ưu, nhược điểm Screw pump