Bơm thủy lực và phân loại

Giới thiệu bơm thủy lực

Trong bài viết này tôi sẽ giới thiệu cho bạn đọc một trong những thiết bị hỗ trợ rất lớn trong ngành cơ khí nói riêng và các ngành công nghiệp nói chung. Để bắt đầu tìm hiểu xem thiết bị đó là gì thì tôi sẽ mời các bạn xem hình bên dưới, các bạn có thể nhìn hình và nhận ra được đây là thiết bị gì không?

Chắc một trong số bạn đọc đang xem bài viết này đã đoán ra được rồi phải không, còn những bạn không nhận ra được thì ở đây tôi sẽ bật mí thiết bị này là gì, đó chính là bơm thủy lực. Như các bạn đã biết bơm thủy lực là một trong những thiết bị hỗ trợ rất lớn trong ngành công nghiệp hiện nay, đơn giản tôi sẽ lấy một số ví dụ điển hình như là trong sản xuất kim loại tấm cụ thể hơn là trong quá trình dập hoặc chấn tấm kim loại thì chúng ta sẽ sử dụng các xy lanh thủy lực để tạo ra sản phẩm, ngoài ra một thiết bị mà bạn sẽ ít nhiều đã thấy một lần đó chính là các máy móc công trình (máy xúc, máy ủi, v.v…) vẫn sử dụng các xy lanh thủy lực để điều khiển các thanh cần cẩu, v.v…

Vậy bơm thủy lực là gì và có mấy loại bơm thủy lực? Chính ta sẽ cùng tìm hiểu ngay sau đây.

Bơm thủy lực là gì? Phân loại bơm thủy lực

Bơm thủy lực được sử dụng trong các hệ thống truyền động thủy lực và chia làm hai loại đó là bơm thủy tĩnh và bơm thủy động.

Bơm thủy lực giúp chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng thủy lực (tức là dòng chảy, áp suất). Nó tạo ra dòng chảy với áp suất đủ lớn để vượt qua áp lực gây ra ở đầu ra của bơm. Khi một máy bơm thủy lực hoạt động, nó tạo ra một khoảng trống ở đầu vào của bơm, nó đẩy chất lỏng từ bể chứa vào đường ống sau đó vào máy bơm và bằng sự chuyển động cơ học đưa chất lỏng từ đầu vào đến đầu ra của bơm và đưa nó vào hệ thống chấp hành thủy lực. Máy bơm hoạt động theo một số cơ chế (thường là chuyển động tịnh tiến hoặc quay) và tiêu thụ năng lượng để thực hiện công việc cơ học di chuyển chất lỏng. Máy bơm hoạt động thông qua nhiều nguồn năng lượng, bao gồm vận hành thủ công, điện, động cơ hoặc năng lượng gió, v.v… Tất cả các loại bơm đều hoạt động theo nguyên tắc định luật Pascal.

Bơm cơ học có thể chìm trong chất lỏng mà chúng đang bơm hoặc được đặt bên ngoài chất lỏng, thông thường các loại bơm mà chúng ta thường quan sát thấy là bơm được đặt bên ngoài chất lỏng.

Các loại bơm thủy lực

Bơm bánh răng

Loại bơm này sử dụng hai bánh răng ăn khớp với nhau khi 1 bánh răng chuyển động sẽ kéo theo bánh răng còn lại chuyển động, bơm bánh răng được chia ra làm 2 loại đó là bơm bánh răng ăn khớp trong và bơm bánh răng ăn khớp ngoài. Mỗi loại bơm sinh ra đều có những ưu điểm và nhược điểm của nó và phù hợp với nhu cầu sử dụng cũng như yêu cầu công việc khác nhau.

Ưu điểm của bơm bánh răng ăn khớp trong:

• Bơm có kích thước nhỏ gọn từ đó việc di chuyển và lắp đặt một cách dễ dàng một ví dụ điển hình đó là bơm bánh răng ăn khớp trong được áp dụng trong việc bơm nhớt trong hệ thống động cơ xe máy mà chúng ta sử dụng ngày nay.
• Cấu tạo bơm chặt chẽ giúp hoạt động đều đặn giúp quá trình bơm diễn ra liên tục
• Máy có tuổi thọ cao.
• Bơm có thể hoạt động trong thời gian dài mà không cần phải bảo dưỡng hay sửa chữa.
• Do bơm bánh răng ăn khớp trong có tốc độ quay chậm phù hợp.
• Một ưu điểm đặc biệt của bơm bánh răng ăn khớp trong đó là có thể sủ dụng để bơm các loại chất lỏng siêu đặc hoặc siêu nhớt như keo, mật ong, chocolate, kể cả cao su hoặc thủy tinh nóng chảy, v.v…

Nhược điểm của bơm bánh răng ăn khớp trong:

Tuy có nhiều ưu điểm nhưng bơm bánh răng ăn khớp trong vẫn tồn tại một số nhược điểm:

• Khó theo dõi hoạt động của máy
• Do máy được thiết kế kín vì thế khó phát hiện khi có hư hỏng và khó tháo lắp để bảo trì.

Những nhược điểm tồn tại của bơm bánh răng ăn khớp trong lại được bơm bánh răng ăn khớp ngoài khắc phục triệt để.

Ưu điểm của bơm bánh răng ăn khớp ngoài

• Bơm bánh răng ăn khớp ngoài có tuổi thọ cao
• Dễ tháo lắp vì thế sẽ dễ dàng sửa chữa cũng như bảo trì
• Dễ phát hiện hư hỏng
• Giá thành rẻ hơn so với các loại bơm khác vì thế sẽ được sử dụng phổ biến hơn

Nhược điểm của bơm bánh răng ăn khớp ngoài

• Bơm có kích thước tương đối lớn vì thế khi di chuyển hay lắp ráp sẽ khó khăn hơn
• Khi hoạt động bơm phát ra tiếng ồn lớn hơn bơm bánh răng ăn khớp trong
• Hoạt động không ổn định bằng bánh răng ăn khớp ngoài
• Chỉ phù hợp với loại chất lỏng có độ nhớt vừa phải

Một nhược điểm chung của loại bơm ăn khớp bánh răng đó là thể tích dịch chuyển dung dịch thấp nhất trong ba loại bơm cơ bản (bơm bánh răng, bơm cánh gạt và bơm piston) khoảng từ 1 đến 200ml

Bơm cánh gạt

Loại bơm này hoạt động dựa trên sự chuyển động của các cánh gạt được gắn trên một trục xoay (Rotor), trục xoay này sẽ lệch tâm so với Stator từ đó dưới tác động ly tâm hoặc lực đẩy của lò xo sẽ đẩy các cánh gạt này bám sát thành của Stator, quá trình chuyển động này giúp hình thành sự hút ở đầu vào và đẩy ở đầu ra. Việc điều chỉnh độ lệch tâm giữa Rotor và Stator sẽ giúp thay đổi lưu lượng thể tích qua bơm. Bơm cánh gạt có hai loại là bơm cánh gạt đơn và kép

Bơm cánh gạt có hiệu suất cao hơn bơm bánh răng vì thế bơn cánh gạt có thể đạt đến áp suất 200bar (20.000 kPa). Tuy nhiên bơm hiện nay có thể đạt đến áp suất 300bar nếu hoạt động liên tục.

Những ưu điểm của bơm cánh gạt:

• Bơm làm việc ít tạo ra tiếng ồn
• Có thể điều chỉnh lưu lượng bơm bằng cách thay đổi tâm xoay của Rotor so với Stator
• Hiệu suất làm việc cao
• Dễ dàng tháo lắp để bảo dưỡng và sửa chữa

Nhược điểm của bơm cánh gạt:

• Không thích hợp để bơm các chất lỏng có độ đặc cao và áp suất cao
• Chi tiếc cánh gạt trong bơm dễ bị mài mòn nếu làm việc ở tốc độ cao
• Độ ổn định lưu lượng phụ thuộc lớn vào số lượng cánh gạt

Bơm trục vít

Bơm trục vít có cấu tạo đúng như tên gọi nó được cấu tạo chính từ trục vít và được đặt trong một vỏ bơm. Sẽ có 3 loại trục vít lần lược sẽ là bơm trục vít sử dụng 1 trục, 2 trục và 3 trục. Vậy cấu tạo của chúng khác nhau như thế nào mời các bạn quan sát ba hình bên dưới.

Tuy được phân chia thành nhiều loại nhưng bơm trục vít chỉ đáp ứng cho các công việc đòi hỏi áp suất tương đối thấp khoảng 100 bar. Dòng bơm trục vít được sử dụng trên tàu thủy, nơi mà hệ thống thủy lực cần một áp suất không đổi và di chuyển dài trong đường ống, đặc biệt để điều khiển van bi hỗ trợ cho hệ thống lái và các hệ thống khác. Ưu điểm của bơm trục vít là âm thanh phát ra thấp tuy nhiên như đã đề cập ở trên do áp suất tạo ra không cao nên hiệu quả đáp ứng cho các công việc nặng không phù hợp.

Một vấn đề nữa đó là bơm trục vít khi hoạt động lại tạo ra phản lực của dòng chảy khiến cho dòng chảy có xu hướng chảy ngược lại

Bơm piston

Bơm piston có nguyên lý hoạt động tương tự như bơm khí nén, khi piston chuyển động hút lúc này do sự chênh lệch áp suất giữa ngõ cấp dầu và bên trong xy lanh nên dầu di chuyển từ bể dầu (ngõ vào) vào trong xy lanh và đây là van 1 chiều. Sau quá trình hút, piston chuyển động nén dầu lúc này van 1 chiều khác mở ra cho dòng chất lỏng (dầu) chảy từ bên trong xy lanh đến ngõ ra tức là ngõ dầu vào của cơ cấu thủy lực. Bơm piston cũng là bơm tạo ra áp suất lớn nhất trong tất cả các loại bơm, bơm này có thể tạo ra áp suất lên tới hàng nghìn bar và loại bơm này đáp ứng được.

Bơm piston được chia làm hai loại là bơm piston hướng trục và bơm piston hướng tâm

Đầu tiên chúng ta sẽ tìm hiểu về bơm piston hướng trục. Về cấu tạo bơm piston hướng trục với cấu tạo chung gồm nhiều xy lanh và piston và piston sẽ được dẫn động bằng một dĩa nghiêng nếu là loại tâm trục xy lanh song song với tâm trục dẫn động dĩa nghiêng, còn nếu là loại dĩa bằng thì tâm trục xy lanh sẽ nghiêng so với tâm trục dẫn động dĩa, hai hình bên dưới sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn.

Vẫn sẽ là bơm piston nhưng lúc này do vị trí xy lanh được đặt hướng vào tâm xoay của trục dẫn động vì thế ta sẽ có bơm piston hướng tâm, cấu tạo của bơm này cũng được cấu tạo từ nhiều xy lanh và piston để tạo áp suất nhưng khác với bơm piston hướng trục sử dụng dĩa xoay đồng tâm thì trong bơm piston hướng tâm sẽ sử dụng dĩa xoay lệch tâm, các bạn có thể xem hình bên dưới để hiểu rõ hơn

Sau bài đọc này đã giúp bạn đọc hiểu thêm về một số loại bơm thủy lực thường được sử dụng trong ngành cơ khí nói riêng. Chúc các bạn thành công trong công việc!!!