Bơm thủy lực là một trong những thành phần quan trọng nhất trong một đơn vị năng lượng thủy lực. Nó chuyển đổi năng lượng cơ học từ động cơ thành lưu lượng thủy lực, cho phép các xilanh, động cơ thủy lực và các bộ truyền động khác hoạt động.
Việc lựa chọn một bơm không chỉ đơn giản là phù hợp với áp suất tối đa được hiển thị trong một danh mục. Bơm cũng phải cung cấp lưu lượng cần thiết, phù hợp với tốc độ động cơ, hoạt động hiệu quả dưới chu kỳ làm việc thực tế và vẫn tương thích với dầu thủy lực và môi trường làm việc.
Một bơm được chọn không đúng cách có thể gây ra chuyển động chậm, tiếng ồn quá mức, nhiệt độ dầu cao, quá tải động cơ, áp suất không ổn định, hoặc hỏng hóc các thành phần sớm.
Hướng dẫn này giải thích các yếu tố chính cần xem xét khi chọn một bơm thủy lực cho một đơn vị năng lượng.
Xác định yêu cầu về hệ thống thủy lực
Trước khi chọn loại bơm hoặc thể tích, hãy xác định cách mà hệ thống thủy lực sẽ hoạt động.
Thông tin chính bao gồm:
- Áp suất làm việc cần thiết
- Áp suất hệ thống tối đa
- Lưu lượng yêu cầu
- Tốc độ động cơ
- Loại và số lượng bộ truyền động
- Tốc độ cần thiết của silanh hoặc động cơ
- Chu kỳ làm việc
- Loại dầu thủy lực
- Nhiệt độ hoạt động
- Yêu cầu về độ ồn
- Không gian lắp đặt
Máy bơm nên được chọn theo chu kỳ hoạt động thực tế, không chỉ dựa trên yêu cầu lý thuyết tối đa.
Ví dụ, một máy ép thủy lực có thể cần áp suất cao nhưng lưu lượng tương đối thấp trong quá trình ép. Một nền tảng nâng có thể cần áp suất vừa phải và lưu lượng cao hơn trong quá trình nâng. Một hệ thống công nghiệp hoạt động liên tục thường yêu cầu một máy bơm hiệu quả và bền bỉ hơn so với một bộ cấp nguồn thủy lực mini hoạt động không liên tục.
Xác định lưu lượng bơm cần thiết
Lưu lượng máy bơm quyết định tốc độ mà silanh thủy lực hoặc động cơ thủy lực di chuyển.
Đối với một silanh thủy lực, lưu lượng cần thiết có thể được ước tính từ diện tích silanh và tốc độ mong muốn:
Lưu lượng = Diện tích silanh × Tốc độ silanh
Khi sử dụng các đơn vị hệ mét:
Q = A × v × 60
Nơi:
- Q = lưu lượng tính bằng L/phút
- A = diện tích hiệu quả của silanh tính bằng m²
- v = tốc độ silanh tính bằng m/s
Ví dụ, một silanh có đường kính 100 mm mở rộng với tốc độ 60 mm/s cần khoảng 28,3 L/phút lưu lượng lý thuyết.
Trong thực tế, máy bơm được chọn cũng nên tính đến tổn thất thể tích, rò rỉ bên trong, tổn thất van và sự thay đổi độ nhớt của dầu.
Nếu nhiều silanh hoạt động đồng thời, hãy tính toán tổng lưu lượng dựa trên chuỗi di chuyển thực tế.
Tính toán thể tích bơm cần thiết
Khi lưu lượng cần thiết đã được biết, có thể ước lượng thể tích bơm từ tốc độ động cơ:
Thể tích bơm = Lưu lượng cần thiết × 1.000 ÷ Tốc độ bơm ÷ Hiệu suất thể tích
Nơi:
- Thể tích bơm được đo bằng cc/rev
- Lưu lượng được đo bằng L/phút
- Tốc độ bơm được đo bằng vòng/phút
Giả sử một đơn vị nguồn thủy lực yêu cầu 30 L/phút, tốc độ động cơ là 1.450 vòng/phút và hiệu suất thể tích ước tính là 90%.
Thể tích cần thiết là:
30 × 1.000 ÷ 1.450 ÷ 0.90 ≈ khoảng 23 cc/rev
Bơm cuối cùng nên được chọn từ một thể tích tiêu chuẩn có sẵn và được kiểm tra với dữ liệu hiệu suất của nhà sản xuất.
Việc quá kích thước bơm không phải lúc nào cũng có lợi. Một bơm quá lớn có thể yêu cầu động cơ lớn hơn, tạo ra lưu lượng quá mức và sinh ra nhiệt không cần thiết.
Xác nhận chỉ số áp suất của bơm
Bơm phải phù hợp với cả áp suất làm việc bình thường và áp suất tối đa của hệ thống.
Các thông số này cần được phân biệt rõ ràng:
- Áp suất danh nghĩa: phù hợp cho hoạt động liên tục bình thường
- Áp suất tối đa: được phép cho các khoảng thời gian vận hành giới hạn
- Áp suất đỉnh: áp suất tạm thời do sốc hoặc chuyển đổi van gây ra
Một bơm không nên hoạt động liên tục ở áp suất đỉnh theo danh mục của nó.
Áp suất được chọn cũng cần tính toán các tổn thất qua các van, bộ lọc, ống, bộ chia và bộ làm mát.
Nếu một bộ truyền động yêu cầu 180 bar tại cổng xi lanh, bơm có thể cần cung cấp áp suất cao hơn một chút để bù đắp cho những tổn thất này.
Cài đặt van xả phải nằm trong phạm vi cho phép của bơm và các thành phần hệ thống khác.
Chọn loại bơm thủy lực phù hợp
Ba loại bơm phổ biến nhất được sử dụng trong các bộ nguồn thủy lực là bơm bánh răng, bơm cánh và bơm piston.
Bơm bánh răng
Bơm bánh răng được sử dụng rộng rãi trong các bộ nguồn thủy lực mini và các đơn vị thủy lực công nghiệp tiêu chuẩn.
Các ưu điểm của chúng bao gồm:
- Cấu trúc đơn giản
- Kích thước nhỏ gọn
- Chi phí tương đối thấp
- Độ tin cậy tốt
- Dễ bảo trì
- Phù hợp cho các hệ thống có lực đẩy cố định
Chúng thường được sử dụng trong xe tải rác, mức dốc, thiết bị nâng, máy móc nông nghiệp và hệ thống xử lý vật liệu.
Tuy nhiên, máy bơm bánh răng thường sản xuất nhiều tiếng ồn và dao động áp suất hơn so với bơm cánh quạt hoặc bơm pít tông.
Bơm cánh quạt
Máy bơm cánh quạt thường được chọn khi tiếng ồn thấp hơn và dòng chảy mượt mà là quan trọng.
Các ưu điểm của chúng bao gồm:
- Đầu ra dòng chảy mượt mà
- Tiếng ồn vận hành thấp hơn
- Hiệu suất tốt ở áp suất trung bình
- Phù hợp cho máy móc công nghiệp
Chúng thường được sử dụng trong dụng cụ máy, thiết bị nhà máy, máy ép thủy lực và hệ thống trong nhà.
Máy bơm cánh quạt thường yêu cầu dầu sạch hơn và nhạy cảm hơn với độ nhớt không phù hợp so với máy bơm bánh răng cơ bản.
Bơm pittông
Máy bơm pít tông thường được sử dụng trong các hệ thống áp suất cao, hiệu suất cao hoặc hoạt động liên tục.
Các ưu điểm của chúng bao gồm:
- Khả năng chịu áp suất cao
- Hiệu suất cao
- Lựa chọn thay đổi lực đẩy
- Điều khiển dòng chảy và áp suất chính xác
- Phù hợp cho các hệ thống cảm biến tải
Chúng được sử dụng rộng rãi trong các máy ép thủy lực lớn, máy móc hạng nặng, bàn thử nghiệm và các hệ thống công nghiệp tiên tiến.
Nhược điểm của chúng bao gồm chi phí cao hơn, độ phức tạp lớn hơn và yêu cầu lọc nghiêm ngặt hơn.
Bơm có thể tích cố định so với bơm có thể tích biến thiên
Một máy bơm có lực đẩy cố định cung cấp gần như cùng một thể tích dầu cho mỗi vòng xoay.
Nó phù hợp khi:
- Lưu lượng yêu cầu tương đối ổn định
- Hệ thống rất đơn giản
- Kiểm soát chi phí là quan trọng
- Hoạt động theo điểm ngắt quãng
Bơm có thể điều chỉnh lưu lượng thay đổi theo nhu cầu của hệ thống.
Nó phù hợp khi:
- Lưu lượng yêu cầu thay đổi trong chu kỳ máy
- Hệ thống hoạt động liên tục
- Hiệu quả năng lượng là quan trọng
- Cần bù áp suất hoặc cảm biến tải
- Phải giảm thiểu việc sinh nhiệt
Đối với các hệ thống có nhu cầu lưu lượng thay đổi, một bơm biến thiên có thể giảm thiểu năng lượng lãng phí qua các van giảm áp hoặc van an toàn.
Tuy nhiên, chi phí cao hơn và kiểm soát phức tạp hơn có thể không cần thiết cho một ứng dụng nâng đơn giản hoặc có chu kỳ không liên tục.
Phù hợp bơm thủy lực với động cơ
Bơm và động cơ phải được chọn cùng nhau.
Công suất thủy lực có thể được ước tính như sau:
Công suất thủy lực = Áp suất × Lưu lượng ÷ 600
Nơi:
- Áp suất được đo bằng bar
- Lưu lượng được đo bằng L/phút
- Công suất được đo bằng kW
Ví dụ, một hệ thống hoạt động ở 180 bar và 30 L/min yêu cầu:
180 × 30 ÷ 600 = 9 kW
Vì bơm, động cơ và khớp nối không đạt hiệu suất 100%, xếp hạng động cơ thực tế phải cao hơn công suất thủy lực lý thuyết.
Việc chọn động cơ cũng nên xem xét:
- Khởi động dưới tải
- Áp suất tối đa
- Điện áp và tần số
- Chu kỳ làm việc
- Nhiệt độ môi trường
- Hệ số phục vụ của động cơ
Một động cơ quá nhỏ có thể bị quá nhiệt, ngắt điện bảo vệ hoặc không đạt được áp suất yêu cầu.
Kiểm tra độ nhớt dầu, điều kiện hút và tình trạng sạch sẽ
Độ nhớt dầu thủy lực ảnh hưởng đến hiệu suất bơm, bôi trơn, hiệu suất hút và rò rỉ nội bộ.
Dầu quá đặc có thể làm tăng sức cản hút và gây ra hiện tượng sủi bọt trong quá trình khởi động. Dầu quá loãng có thể làm tăng rò rỉ nội bộ và giảm bôi trơn.
Đường hút nên ngắn, có kích thước phù hợp và không có những khúc ngoặt không cần thiết. Một ống hút bị hạn chế có thể gây ra tiếng ồn, lưu lượng không ổn định và hỏng bơm sớm.
Sự sạch sẽ của dầu cũng rất quan trọng. Bơm lái thường chịu đựng ô nhiễm tốt hơn so với bơm piston chính xác, nhưng tất cả các bơm đều yêu cầu lọc phù hợp và điều kiện lắp ráp sạch sẽ.
Những sai lầm phổ biến khi chọn bơm thủy lực
Những sai lầm phổ biến bao gồm:
- Chọn bơm chỉ dựa vào áp suất tối đa
- Làm quá kích thước thể tích
- Bỏ qua chu kỳ làm việc
- Sử dụng áp suất đỉnh làm áp suất liên tục
- Bỏ qua điều kiện hút
- Chọn bơm riêng biệt với động cơ
- Không xem xét nhiệt độ và độ nhớt của dầu
Bơm, động cơ, bình chứa, van, hệ thống lọc và hệ thống làm mát luôn cần được thiết kế như một đơn vị nguồn thủy lực hoàn chỉnh.
Thông tin cần cung cấp cho nhà cung cấp HPU của bạn
Để nhận được khuyến nghị chính xác, vui lòng cung cấp:
- Ứng dụng máy
- Áp suất làm việc và tối đa
- Lưu lượng yêu cầu
- Điện áp, tần số và tốc độ động cơ
- Thông số kỹ thuật của xi lanh hoặc động cơ thủy lực
- Tốc độ tác động yêu cầu
- Chu kỳ làm việc
- Loại dầu
- Nhiệt độ hoạt động
- Không gian lắp đặt
- Phương pháp điều khiển
- Yêu cầu về tiếng ồn hoặc lọc
Dữ liệu ứng dụng hoàn chỉnh giúp ngăn ngừa việc bơm bị quá lớn, quá nhỏ hoặc không phù hợp với máy.
Kết luận
Chọn bơm thủy lực cho một đơn vị nguồn cần nhiều hơn là chỉ chọn một xếp hạng áp suất từ một danh mục.
Bơm đúng phải cung cấp lưu lượng yêu cầu ở tốc độ động cơ có sẵn, hoạt động an toàn ở áp suất làm việc, phù hợp với chu kỳ làm việc và vẫn tương thích với dầu, hệ thống lọc, thiết kế hút và môi trường hoạt động.
Bơm răng thường phù hợp cho các hệ thống nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí. Bơm cánh quạt hữu ích khi cần hoạt động êm ái và mượt mà hơn. Bơm piston thường được chọn cho thiết bị có áp suất cao, hiệu suất cao hoặc hoạt động liên tục.
AiSoar thiết kế và sản xuất các đơn vị nguồn thủy lực tùy chỉnh dựa trên yêu cầu về áp suất, lưu lượng, động cơ, bình chứa, van, điều khiển và lắp đặt của khách hàng. Cung cấp dữ liệu vận hành đầy đủ trong giai đoạn báo giá giúp đảm bảo rằng bơm và toàn bộ hệ thống thủy lực được ghép nối chính xác với máy.
