tài liệu giảng dạy chuyên ngành công nghệ gia công áp lực máy ép thủy lực

Học viện kỹ thuật quân sự
Bộ môn Gia công áp lực - Khoa Cơ khí

Đinh Bá Trụ - Nguyễn trờng an

Máy ép thuỷ lực
Tài liệu giảng dạy Đại học chuyên ngành Công nghệ gia công áp lực
và Công nghệ chế tạo đạn

H nội - 2005


Mục lục
Mục lục .................................................................................................................. 3
Mở đầu ................................................................................................................... 5
Chơng 1. Các khái niệm cơ bản
1.1. Nguyên lý hoạt động và phân loại............................................................. 7
1.2. Truyền dẫn thuỷ lực và thiết bị thuỷ lực của máy ép .............................. 11
1.3. Chất lỏng công tác và áp suất sử dụng .................................................... 13
1.4. Chu trình công tác ................................................................................... 14
Chơng 2. máy ép thủy lực dẫn động kiểu bơm không có
bình tích áp
2.1. Chức năng và hoạt động của các cụm chi tiết ......................................... 17
2.2. Các loại bơm .......................................................................................... 18
2.3. Công suất của bơm và động cơ của máy ép thủy lực .............................. 27
2.4. Các loại thiết bị thủy lực làm việc với dầu khoáng ................................. 33
2.5. Bố trí các thiết bị thuỷ lực của máy ép dẫn động bằng bơm dầu ............ 38
Chơng 3. máy ép thuỷ lực dẫn động kiểu bơm có bình tích
áp
3.1. Thành phần của máy và công dụng......................................................... 42
3.2. Phân loại và kết cấu bình tích áp............................................................. 43

3.3. Tính toán thể tích công tác của bình tích áp và lu lợng của bơm........ 48
3.4. Tính toán động lực học máy ép dẫn động bằng bơm có bình tích áp ..... 54
3.5. Kết cấu và tính toán các chi tiết của hệ thống nạp.................................. 62
Chơng 4. máy ép thuỷ lực dẫn động tăng ¸p vμ hiƯu st
cđa hƯ thèng thủ lùc m¸y Ðp
4.1. Các loại thiết bị máy ép thuỷ lực............................................................. 65
4.2. Các bộ tăng áp thuỷ lực........................................................................... 68
4.3. Biến dạng đàn hồi trong hƯ thèng m¸y Ðp thủ lùc................................. 69
4.4. HiƯu st của các trạm máy ép thuỷ lực ................................................. 73
4.5. Các loại dẫn động khác ........................................................................... 76
4.6. Thiết kế hệ thống thủ lùc cho m¸y Ðp 500T.......................................... 77

3


Chơng 5. Các van, bộ phân phối v đờng ống trạm máyép
thuỷ lực
5.1. Các van.................................................................................................... 87
5.2. Các bộ phân phối..................................................................................... 90
5.3. Va đập thuỷ lực ở các đờng ống............................................................ 92
5.4. §−êng èng vµ phơ tïng ........................................................................... 95
5.5. TÝnh chän van cho máy ép 500T ............................................................. 96
Chơng 6. Các chi tiết cơ khí chính của máy ép thuỷ lực
6.1. Xi lanh và pittông.................................................................................. 108
6.2. Đệm kín các xi lanh và các phơng pháp thử nghiệm .......................... 111
6.3. Đệm kín các mối liên kết cố định ......................................................... 114
6.4. Thân máy............................................................................................... 115
6.5. Dầm ngang ............................................................................................ 118
6.6. Các cột và đai ốc ................................................................................... 121
6.7. Các bàn di động và cơ cấu đẩy.............................................................. 123

6.8. Tính toán thiết kế cụm pittông - xi lanh máy 500T .............................. 124
6.9. Tính toán đàn hồi khung thân máy 500T .............................................. 130
Chơng 7. kết cấu của một số dạng máy Ðp thủ lùc
7.1. M¸y Ðp rÌn ........................................................................................... 139
7.2. M¸y Ðp dập nóng................................................................................... 142
7.3. Máy ép ống và máy ép thanh ................................................................ 143
7.4. M¸y Ðp thủ lùc dËp tÊm....................................................................... 145
7.5. M¸y ép gia công chất dẻo ..................................................................... 145
7.6. Triển vọng phát triển của nghành chế tạo máy ép ................................ 147
Phụ lục ............................................................................................................... 148
Tài liệu tham khảo............................................................................................ 162

4


Mở đầu
Thiết bị gia công áp lực là một môn học có nhiệm vụ hình thành và hoàn
thiện kiến thức chuyên ngành gia công áp lực cho học viên chuyên ngành gia
công áplực kim loại. Nhằm trang bị các hiểu biết cơ bản về các dạng thiết bị sử
dụng thực hiện các công nghệ cơ bản của chuyên ngành. Máy ép thuỷ lực là một
trong những dạng thiết bị gia công áp lực đợc ứng dụng rất rộng rÃi trong ngành
chế tạo máy. Có rất nhiều dạng kiểu máy ép thuỷ lực đợc cung cấp nhằm thực
hiện các dạng công nghƯ kh¸c nhau nh− rÌn tù do, dËp thĨ tÝch, ép chảy, ép đùn,
uốn nắn kim loại
Có nhiều dạng máy đợc tiêu chuẩn hoá và cũng có nhiều máy phi tiêu
chuẩn, đợc thiết kế theo công dụng chuyên biệt. Các u điểm cơ bản của máy ép
thuỷ lực là:
- Máy ép thuỷ lực làm việc êm, không gây tiếng ồn. Cho áp lực cực đại
theo lực danh nghĩa và có thể duy trì áp lực đó trong suốt quá trình công nghệ,
không nh máy ép trục khuỷu.

- Tác động riêng biệt hoặc đa tác động. Máy ép thuỷ lực có thể thiết kế tuỳ
theo yêu cầu, máy đơn tác ®éng dïng cho mét ®éng t¸c Ðp, m¸y ®a t¸c động dùng
cho nhiều động tác khác nhau nh ép biên - ép sâu; ép theo chơng trình, tăng áp
theo hàm hoặc theo từng bớc biến dạng. Sự điều khiển lực ép rất mềm dẻo tuỳ
theo yêu cầu công nghệ với kết cấu khuôn tơng ứng.
- Máy ép thuỷ lực có kết cấu đơn giản, sử dụng các bộ phận đợc tiêu
chuẩn hóa cao nh bơm bánh răng, bơm cao áp pittông, các van, các đờng
ống...Chính vì vậy giá thành sản phẩm hạ.
- Máy ép thuỷ lực không bị áp lực ép hạn chế. Có thể thiết kế cho lực ép
lên trên, lực ép xuống dới, lực ép ngang và có thể theo hớng nào đó theo yêu
cầu công nghệ và khuôn. Lực ép có thể nhỏ, cũng có thể tạo lùc Ðp cùc lín.
- M¸y Ðp thủ lùc thiÕt kÕ có cơ cấu an toàn. Chính vì vậy lực ép không
bao giờ vợt quá giới hạn cho phép, bảo đảm công nghệ ổn định và độ bền của
máy cao.
- Máy ép thuỷ lực đợc lắp nhiều dạng điều khiển khác nhau ; điều khiển
thủ công, điều khiển PLC và điều khiển CNC. Nhờ đó, các thông số công nghệ
đợc kiểm soát và điều khiển chính xác, đảm bảo hiệu suất máy cao và tận dụng
hết đợc công suất máy.
- Kết cấu máy có thể theo kiểu đứng, kiểu nằm, đồng thời kết cấu gọn nhẹ
hơn so với kết cấu các máy cơ khí.

5


Do các u điểm kể trên, trong công nghệ chế tạo đạn, máy ép thuỷ lực
đợc sử dụng rất rộng rÃi:
+ Các máy gia công: công dụng thực hiện các nguyên công công nghệ chế
tạo các chi tiết cơ khí; chế tạo vỏ liều và thân đầu đạn.
+ Máy ép thuỷ lực dùng tạo lực nh kích thuỷ lực, máy nắn, máy uốn.
+ Máy ép thuỷ lực sử dụng đùn ép thuốc phóng,

+ Làm các cơ cấu chấp hành trong rôbot,
+ Hệ thống thuỷ lực còn có thể lắp tạo nên máy đúc áp lực, ép bán lỏng
các hợp kim màu, nhờ đó nâng cao chất lợng sản phẩm.
Trong giai đoạn công nghiệp hoá hiện đại hoá hiện nay, cùng với sự phát
triển chung của ngành cơ khí chế tạo, ngành gia công áp lực đang đợc phát triển.
Các thiết bị gia công áp lực lớn đợc nhập và đợc chế tạo phục vụ cho sản xuất
ôtô và đóng tàu. Nhiều máy ép thuỷ lực cỡ lớn đợc nhập nh : máy dập tấm với
lực ép 1000~1200 tấn dùng để dập vỏ xe, và chỏm cầu các bình chứa. Máy dập
nóng để dập các đầu đạn với áp lực 1500 tấn. Máy ép đùn hợp kim nhôm 1600
tấn. Nhờ công suất lớn, tạo ra sức mạnh của ngành gia công áp lực tại Việt Nam.
Vì vậy, một trong các yêu cầu học tập là nắm đợc nguyên lý kết cấu và
nguyên lý hoạt động của máy ép, làm cơ sở để khai thác hết tính năng tác dụng
của chúng và cã thĨ tù thiÕt kÕ chÕ t¹o chóng phơc vơ cho các yêu cầu công nghệ
sau này. Do vậy, tài liệu máy ép thuỷ lực trình bày tập trung vào các nội dung
sau:
- Giới thiệu kết cấu, nguyên lý hoạt động của thiết bị và các cụm thiết bị,
- Phơng pháp tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản,
- Cách vận hành và thao tác.
Tài liệu đợc dùng làm giáo trình cho học viên đại học chuyên ngành Công
nghệ gia công áp lực và Công nghệ chế tạo đạn, đồng thời làm tài liệu tham khảo
cho các cán bộ kỹ thuật.
Trong quá trình biên soạn, các tác giả đà đợc các đồng nghiệp góp ý và
chỉnh sửa những sai sót. Nhng chắc chắn còn nhiều vấn đề cần đợc xem xét,
kính mong các đồng nghiệp và độc giả góp ý kiến để lần xuất bản sau tài liệu
đợc hoàn thiện hơn.
Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Bộ môn Gia công áp lực - Khoa Cơ khí Học
viện KTQS 100 Đờng Hoàng Quốc Việt.
Các tác giả

6

Chơng 1
Các khái niệm cơ bản
1.1. Nguyên lý hoạt động v phân loại
Máy ép thuỷ lực là một máy công cơ sư dơng ngn lùc lµ hƯ thèng thủ
lùc, dùa trên nguyên lý định luật Pascal. Nếu ta có 2 xilanh-pittông đợc nối với
nhau bằng ống dẫn, nh hình 1-1a, bên trong chứa đầy chất lỏng. Dới tác dụng
của ngoại lực lên pittong 1, P1 , sẽ tạo ra một ¸p st trong chÊt láng p, gäi lµ ¸p
st thủ tĩnh. Theo định luật Pascal, áp lực p đợc truyền cho toµn bé khèi chÊt
láng n»m trong 2 xilanh vµ luôn có hớng vuông góc với mọi thành ống. áp suất
chất lỏng đợc tạo ra có giá trị p =

P1
. Nh vậy, do áp suất chất lỏng luôn có
f1

chiều vuông góc với pittông lớn 2, nên chúng tạo ra áp lực tác dụng lên pittông 2
có giá trị P2 = p.f2. Chính lực này sẽ tạo ra công năng để biến dạng vật liệu 3.
Từ đó, ta có:

P2 = P1

f2
f1

(1.1)
Có nghĩa là, lực P2 luôn bằng tích của lực P1 với tỷ số giữa diện tích f2 của
pittông 2 trên diƯn tÝch f1 cđa pitt«ng 1. Nh− vËy, tû sè f2/f1 càng lớn, áp lực dùng
để gia công vật liệu càng lớn.

Hình 1-1. Máy ép thuỷ lực
a. nguyên lý hoạt động; b. sơ đồ kết cấu; c. sơ đồ máy ép có dầm di động

7


Theo hình 1.1.b, kết cấu máy ép thuỷ lực gồm các cụm chính sau:
Thân khung máy;
Hệ thống thuỷ lực;
Hệ thống điều khiển.
Nguyên lý hoạt động của máy ép: Xi lanh công tác 4 đợc cố định trên dầm
ngang trên 6 và liên kết với dầm ngang cố định dới 9 qua các trụ dẫn hớng 7,
tạo thành thân khung máy. Pittông 5 chuyển động trong xi lanh 4, đợc gắn với
dầm di động 8, đợc trợt theo trụ dẫn hớng. Trên dầm di động có bàn máy trên
với các rÃnh lắp bulông để lắp khuôn trên. Dầm di động đợc chuyển động đi
xuống nhờ pittông công tác và chuyển động đi lên nhờ pittông trở về 11. Trên
dầm cố định dới có lắp bàn máy (dới) dùng để lắp khuôn dới. Do sử dụng
nguồn chất lỏng áp suất cao, nên giữa xi lanh và pittông thờng dùng các loại
đệm kín (gioăng) để tránh rò rỉ làm giảm áp lực chất lỏng.
Các thông số cơ bản của máy ép thuỷ lực:
Lực ép định mức dới tác động của áp suất tối ®a cđa chÊt láng gäi lµ lùc Ðp
danh nghÜa PH, đợc xác định bằng tích số giữa áp suất danh nghÜa cđa khèi chÊt
láng p víi diƯn tÝch tiÕt diƯn ngang của pittông công tác f.
Chiều cao kín của máy H - khoảng cách giữa hai bàn máy.
Khoảng làm việc S quÃng đờng dầm di động có khả năng trợt tự do.
Tốc độ dầm di động đi xuống là tốc độ không tải, thờng sử dụng tốc độ
nhanh.
Tốc độ ép là tốc độ khi ép tạo hình biến dạng kim loại, thờng chậm.
Tốc độ trở về của bàn máy là tốc độ không tải, phụ thuộc xilanh-pittông đi

lên.
Kích thớc bàn của dầm ngang dùng lắp bàn máy.
Kích thớc bàn máy dới, dùng để lắp khuôn.
Máy ép thuỷ lực rất đa dạng. Với một cụm tạo lực bơm - pittông- xi lanh có
thể lắp thành nhiều dạng máy khác nhau, phục vụ các dạng công nghệ khác nhau.
Tuỳ theo chức năng công nghệ, máy ép thuỷ lực đợc phân thành máy ép
gia công vật liệu kim loại (hình 1-2.a), máy ép gia công vật liệu phi kim loại
(hình 1-.2.b) và các máy công dụng khác. Trong tài liệu này chủ yếu giới thiệu
máy ép kim loại. Máy ép kim loại đợc chia thành 5 nhóm: máy ép rèn tự do
dập thể tích, máy ép chảy kim loại, máy ép dập tấm, máy ép dùng trong lắp ráp
và máy ép ép kim loại phế thải. Cùng với sự phát triển của công nghệ gia công áp
lực, các dạng máy mới dần xuất hiện nhằm đáp ứng yêu cầu của từng công nghệ
riêng biệt.

8


ép chảy nguội

Thanh định hình

Thanh - ống

Chuốt

Đột

Dập nổi - Dập tinh

Cắt bavia

Dập

Bẻ nguội

Máy cắt phôi

Rèn

Máy rèn và dập thể tích

Máy ép chảy

Máy ép thuỷ lực gia công kim loại

ép bột kim loại

Đóng gói

Máy xử lý phế
liệu kim loại

Đóng bánh

Chồn

ép lắp ráp

Nắn sửa, tinh chỉnh

Uốn và gấp mép tấm dày

Máy nắn sửa và lắp
ráp

Dập tấm dày

Kéo và dập dÃn

Uốn và gấp mép

Dập bằng cao su

Dập tấm tác dụng đơn, kép

Máy cắt vật liệu tấm

Máy dập tấm

Máy ép thuỷ lực dùng để gia công vật liệu phi kim loại

Máy gia
công các
bột phi
kim loại

Máy gia
công chất
dẻo

Máy ép
các tấm
phi kim
loại

Máy tự
động gia
công nóng
chất dẻo

Máy gia
công bằng
pp dùng điện
cực

Máy đóng
viên và
đóng bánh

Hình 1-2. Phân loại máy ép theo chức năng công nghệ
a. máy gia công kim loại; b. máy gia công phi kim loại

9


ã Máy ép nhóm thứ nhất là máy ép dùng để rèn tự do và dập thể tích. Máy
dùng để rèn tự do và rèn trong khuôn đơn giản có lùc Ðp danh nghÜa PH = 5 ÷ 120
MN (500 ữ 12000 T). Máy ép dập thể tích dùng để dập nóng các chi tiết làm từ
thép hoặc hợp kim nhôm và hợp kim magiê, PH = 10 ữ 700 MN (1000 ữ 70000 T).
Máy ép đột lỗ, dùng để đột lỗ sâu phôi thép ở trạng thái nóng trong khuôn kín, PH

= 1,5 ữ 30 MN (150 ữ 3000 T). Máy ép để chuốt kéo các phôi rèn bằng thép, PH
= 0,75 ữ 15 MN (75 ữ 1500 T).
ã Nhóm thứ hai gồm các máy ép dùng để ép chảy hay ép đùn các sản phẩm
dạng ống - thanh định hình từ hợp kim màu và thép, có áp lực PH = 0,4 ữ 120 MN.
ã Nhóm thứ 3 bao gồm: máy ép dập tấm tác động đơn, chỉ có xilanh công
tác ép với PH = 0,5 ữ 10 MN (50 - 1000 T). Máy ép vuốt sâu các chi tiết hình trụ,
với tác động kép có xilanh công tác tạo lực ép và xilanh tạo lực ép biên,
PH = 0,3 ữ 40 MN (30 - 4000 T). Máy Ðp cao su PH = 10 ÷ 200 MN (1000 - 20000
T). Máy ép gấp mép, tạo mặt bích, uốn và dập các vật liệu dạng tấm dày, PH = 3
ữ 45 MN (300 - 4500 T). Máy ép lốc, để uốn lốc các các vật liệu dạng tấm dày ở
trạng thái nóng, PH = 3 ữ 200 MN (300 - 20000 T).
ã Nhóm thứ 5 thuộc các loại máy ép đóng gói và đóng bánh, dùng để ép phế
liệu dạng nh phoi kim loại và các phế liệu kim loại, PH = 1 ữ 6 MN (100 - 600
T). Máy ép vật liệu phi kim loại bao gồm: máy ép vật liệu bột, máy ép chất dẻo
và máy ép để ép các dạng tấm, phiến.
Ngày nay nhiều dạng máy mới xuất hiện: máy ép vật liệu bán lỏng kiểu
đứng, có hệ thống kẹp chặt khuôn bằng cơ khí, nhng xilanh ép vật liệu bán lỏng
đợc thiết kế ép 2 đến 3 cấp áp lực. Các máy ép chảy chi tiết dạng cốc dài có bàn
máy di động, máy ép uốn các profin dùng uốn vỏ tàu thuỷ...
Tính công nghệ cđa m¸y Ðp thđy lùc phơ thc kÕt cÊu cđa thân máy (kiểu
cột, kiểu hai trụ, kiểu một trụ và kiểu chuyên dùng) và kiểu dạng và số lợng xi
lanh (pittông, pittông nhiều bậc...). Máy bốn trụ cố định đợc sử dụng rộng rÃi,
các dầm động di chuyển theo phơng thẳng đứng (hình 1-b). Đôi khi khung máy
đợc làm theo kiểu chuyển động (hình 1-c). Các máy ép đùn các chi tiÕt d¹ng
thanh th−êng cã kÕt cÊu d¹ng n»m ngang để giảm chiều cao nhà xởng.
Trên hình 1-3 trình bày các dạng xi lanh của máy ép, xi lanh kiểu trụ, kiểu
pittông trụ nhiều bậc là loại xi lanh tác dụng đơn. Xi lanh công tác kiểu pittông
nhiều bậc đợc sử dụng trong trờng hợp khi phần dới pittông đi qua xi lanh
công tác (ví dụ: máy ép thanh - èng).

10


Các xi lanh kiểu pittông đợc sử
dụng rộng rÃi khi dùng dầu nhờn làm
chất lỏng công tác. Trong trờng hợp
này, chi tiết bịt kín cho pittông thờng
dùng dạng vòng găng (xécmăng).
Xilanh kiểu pittông là xilanh tác dụng
hai chiều, có thể tạo lực nén gia công
khi áp suất chất lỏng tác dụng ở mặt
trên, và có thể trở về khi áp suất chất
lỏng tác đụng phía dới pittông. Trong
máy ép có xilanh công tác đặt phía
dới khung máy, có thể không có
xilanh đẩy về, trong trờng hợp này,
xilanh chuyển động trở về nhờ trọng
lợng của phần chuyển động của máy
ép. Xilanh công tác đợc nối với thùng
chứa chất lỏng qua các ống dẫn.

Hình 1-3. Các dạng xilanh của máy ép
thuỷ lực
a. kiểu Pludơ; b. kiểu nhiều bậc
c. kiểu pittông

1.2. truyền dẫn thuỷ lực v thiết bị thuỷ lực của máy ép
Các thành phần của hệ thống máy ép thuỷ lực bao gồm: máy ép, bộ phận
truyền dẫn, phần thu hồi chất lỏng, các thùng chứa, các bộ phận điều khiển - bộ
phân phối, các van, các đờng ống nối, cút nối để liên kết tất cả các phần tử kể

trên thành một hệ thống thống nhất, hệ thống điện và bộ ®iỊu khiĨn.
Ngn cung cÊp chÊt láng ¸p st cao cho máy ép quyết định dạng dẫn
động của máy ép. Hệ thống cung cấp chất lỏng quyết định sơ đồ thuỷ lực và tác
động của máy ép (hình 1-4).
Có 2 dạng chất lỏng sử dụng trong máy ép thuỷ lực là dầu khoáng và nhũ
tơng.
Các dạng dẫn động gồm dẫn động kiểu dùng bơm và dẫn động kiểu dùng bộ
tăng áp. Trong dạng dẫn động dùng bơm đợc phân làm 2 loại, có dùng bình tích
áp và không dùng bình tích áp. Khi dùng loại dẫn động không có bình tích ¸p,
nguån cÊp chÊt láng ¸p suÊt cao cho m¸y Ðp chỉ thực hiện từ các bơm.
Hệ thống dẫn động có bình tích áp là hệ thống chất lỏng công tác đợc cấp
đồng thời từ bình tích áp và từ bơm ở hành trình công tác.

11


Đối với các hệ thống dẫn động kiểu tăng áp, chất lỏng đợc cấp cho máy ép
trong hành trình công tác nhờ bộ tăng áp, chất lỏng công tác đợc cấp theo từng
lợng nhất định. Bộ tăng áp là bơm xilanh áp suất cao.

Hình 1-4. Phân loại trạm ép thuỷ lực
Chất lỏng công tác cũng là một đặc trng của máy ép thuỷ lực, chúng quyết
định đặc điểm kết cấu của máy ép. Dầu khoáng là dạng chất lỏng công tác dùng
trong máy ép thuỷ lực có áp lực không lín. Chóng cã nhiỊu −u ®iĨm nh− ®é nhít
cao, hƯ số biến dạng thể tích nhỏ, không gây ăn mòn chi tiết. Nhng dầu khoáng
đắt. Ngợc lại, dùng nhũ tơng làm chất lỏng công tác có giá thành hạ thờng
dùng cho c¸c m¸y Ðp thủ lùc cã lùc danh nghÜa lín, l−ỵng chÊt láng lín, tÝnh
kinh tÕ tèt.
Khi sư dơng kiểu dẫn động kiểu bơm có bình tích áp, bình tích áp có nhiệm
vụ tích trữ năng lợng trong toàn bộ chu trình công tác của máy ép để thực hiện

hành trình công tác. Nhờ đó, làm đều tải cho bơm và động cơ điện. Nhợc điểm
của dẫn động kiểu bơm có bình tích áp là năng lợng tiêu hao phụ thuộc vào trở
lực biến dạng của phôi và dung lợng của bình tích áp.
Đối với loại dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp, thì công suất định
mức của động cơ và bơm đợc xác định thông qua công suất lớn nhất do máy ép
tạo ra. Bộ dẫn động sẽ tiêu thụ năng lợng tạo ra công có Ých cđa m¸y Ðp.

12


Sự dẫn động từ bộ tăng áp dùng cho hơi hoặc khí nén, năng lợng tiêu thụ
cũng không phụ thuộc vào trở lực biến dạng của phôi. Nó có thể đảm bảo thực
hiện đợc một số lớn các hành trình ngắn và lặp lại. Dẫn động từ bộ tăng áp cơ
khí sẽ đảm bảo tiêu thụ năng lợng không phụ thuộc vào công thực hiện, nó cũng
đảm bảo số lợng lớn các hành trình lặp lại và lợng biến dạng đồng đều của đầu
búa vào phôi kim loại.
1.3. Chất lỏng công tác v áp suất sử dụng
Trong các máy ép thuỷ lực, chất lỏng công tác thờng dùng là nhũ tơng
hoặc dầu khoáng. Để tránh gỉ cho các chi tiết nh xilanh, pittông, các chi tiết điều
khiển và đờng ống, nớc đợc cho thêm 2 ữ 3 % chất nhũ tơng. Thành phần
của chất nhũ tơng bao gồm: 83 ữ 87% dầu khoáng, 12 ữ 14% axit oleic và 2,5%
xút nồng độ 40%. Dầu khoáng thờng đợc dùng là dầu máy, dầu công nghiệp,
dầu tuabin...
Bảng 1-1
Quan hệ đặc tính các bộ phận của máy ép thuỷ lực và chất lỏng
Đặc tính của các bộ phận phụ thuộc vào chất lỏng
Bộ phận máy ép thuỷ
công tác
lực
Nớc - Nhũ tơng

Dầu khoáng
Đệm kín các pittông
Vòng bít kín hoặc xéc Khe hở đờng kính giữa
đờng kính từ 60-70
măng
pittông và xilanh là nhỏ
mm khi áp suất cao
Bộ phân phối chất
Kiểu van trợt, có thể sử
Kiểu van
lỏng áp suất cao
dụng các van loại khác
Bơm

Tốc độ chậm có kích Tốc độ nhanh và kích thớc
thớc tơng đối lớn
nhỏ
Đệm kín của thiết bị
Rà kín bề mặt hoặc dùng
Kiểu mềm
thuỷ lực
vòng xécmăng
Kiểu pittông với xi lanh
Xi lanh
Kiểu pittông
đờng kính lớn
Không có các phần tử
Chỉ có các phần tử phân
ngăn cách và có các
Bình tích áp

cách giữa dầu và hơi
phần tử này
Các tính chất cơ bản của chất lỏng công tác là tính chịu nén và độ nhớt. Hệ
số nén thể tích đối với nớc (nhũ tơng) 5.10-6 cm2/N, với dầu khoáng
là 6.10-6cm2/N, tơng ứng với vùng áp suất làm việc của các máy ép. áp suất chất
lỏng càng lớn, thì hệ số nén thể tích càng giảm.

13


Độ nhớt của dầu khoáng dùng trong các máy ép thuỷ lực vào
khoảng 1,5 60E (BY), ở nhiệt độ khoảng 500C và áp suất khí quyển. Trong khi
độ nhớt của nhũ tơng không chịu ảnh hởng của áp suất, thì độ nhớt của dầu
thay đổi đột ngột khi áp suất dầu tăng. Khi áp suất của dầu tăng đến gần 30MPa,
độ nhớt của dầu tăng lên gấp đôi. Nh vậy, cần phải tính đến quan hệ giữa áp suất
chất lỏng và độ nhớt trong các kết cấu có thể tích chất lỏng lớn và chuyển động
với áp suất cao, nh trong máy ép rèn. Nhiệt độ bốc cháy của hơi dầu dao động
trong khoảng từ 160 ữ 2100 C, vì vậy, cần phải chú ý khi rèn ép các phôi nóng.
Các loại dầu có độ nhớt nhỏ, thì nhiệt độ tự bốc cháy cũng thấp.
Nh vậy, chất lỏng công tác sử dụng trong hệ thống thuỷ lực đóng vai trò
quan trọng có tính quyết định đối với các đặc ®iĨm kÕt cÊu cđa c¬ cÊu dÉn ®éng,
hƯ thèng ®iỊu khiển và của cả máy ép (bảng 1-1).
áp suất danh nghĩa của chất lỏng công tác trong máy thuỷ lực đợc tiêu
chuẩn hoá theo OCT 356 - 80. Các áp suất thông thờng là 20, 30 và 40 MPa.
1.4. Chu trình công tác
Chu trình công tác là thời gian các bớc trong quá trình gia công biến dạng.
Thời gian của chu trình của máy ép ở dạng tổng quát có thĨ biĨu diƠn nh− sau:
(1.2)
Tcht = t T + t Kt + t Ta + t gct + t c + tga + t kh + t ch
trong ®ã:

tT - thời gian dầm ngang treo, là thời gian tiến hành cấp phôi hoặc lắp dụng
cụ,
tKt - thời gian chạy không tải, là thời gian dầm động dịch chuyển xuống đến
lúc dụng cụ tiếp xúc với phôi,
tTa - thời gian tăng ¸p suÊt ë c¸c xi lanh c«ng t¸c,
tgct - thêi gian hành trình công tác, là thời gian tiến hành gia công theo công
nghệ cần thiết,
tc - thời gian nén ép chi tiết dới áp lực,
tga - thời gian giảm ¸p suÊt ë c¸c xi lanh c«ng t¸c,
tkh - thêi gian hành trình trở về của dầm ngang,
tch - thời gian chuyển vị trí của cơ cấu điều khiển.
Các máy ép có các công dụng khác nhau, thời gian chu trình có thể khác
nhau, do đó số lợng thành phần và giá trị của các thành phần đó cũng khác nhau.
Thí dụ, nh khi là phôi trên máy ép rèn, không có các thành phần tT
và tgtc.

14


Giá trị của từng chu kỳ riêng biệt do dạng dẫn động quyết định. Thí dụ, nếu
Tcht vợt quá tc rất nhiều, nên sử dụng kiểu dẫn động bằng bơm có bình tích áp,
cho nên ta có:
S
S
t Kt = Kt ; t ct = ct ;
v Kt
v ct

S
tKh = Kh

vKh

trong đó:
SKt, Sct, SKh - hành trình không tải, hành trình công tác, và hành trình trở về,
vKt, vct, vKh - tốc độ trung bình của hành trình không tải, của hành trình công
tác và của hành tình trở về.
Tốc độ chuyển động của dầm ngang của các máy ép hiện đại đợc trình bày
ở bảng 1-2.
Bảng 1-2
Đặc tính tốc độ của máy ép thuỷ lực (mm/s)
Lực ép (MN)
>5
<5
<20
Bộ dẫn động có
Dạng hành trình
dầu
Với bộ dẫn động bơm bơm
không có bình
nớc- có bình tích áp
tích áp
Tốc độ hành trình công tác
30 - 200
30 200
5 - 100
Hành trình không tải và khứ hồi
100 - 300
<500
50 - 500
Thao tác treo dầm ngang nh− sau: më van ®Ĩ chÊt láng trong thïng chøa nối

thông với các xi lanh công tác, trong khi đó, đóng các van thông với xi lanh đẩy
về và các xi lanh đẩy về đợc nối thông với nguồn chất lỏng áp suất cao nhờ cách
chặn đờng thoát của chất lỏng từ các xi lanh công tác và đóng đờng cấp chất
lỏng tới xi lanh công tác khi xi lanh này ở phía dới.
ã Các phơng pháp thao tác hành trình không tải:
+ Xi lanh công tác và xi lanh khứ hồi đợc nối riêng biệt với thùng chứa,
+ Xi lanh công tác và xi lanh khứ hồi đợc nối víi nhau vµ nèi víi thïng
chøa,
+ Cung cÊp chÊt láng có áp suất cao vào xi lanh công tác khi chúng ở vị trí
dới.
ã Các biện pháp thao tác hành trình công tác:

15


+ Các xi lanh công tác đợc nối với thùng chất lỏng áp suất cao, còn xi lanh
đẩy về đợc nối với thùng chứa,
+ Các xi lanh công tác và xi lanh khứ hồi đợc nối với nhau và với nguồn
chất lỏng áp suất cao,
+ Các xi lanh công tác đợc nối với nguồn chất lỏng áp suất cao, còn các xi
lanh đẩy về đợc nối với bình tích áp.
ã Các biện pháp thao tác hành trình đẩy về:
+ Các xi lanh công tác đợc nối với thùng chứa, còn các xi lanh đẩy về đợc
nối với nguồn chất lỏng áp suất cao,
+ Khi xi lanh công tác đợc nối với thùng chứa, các phần chuyển động đi
xuống đợc thực hiện dới tác động của chính trọng lợng của nó. Trong trờng
hợp này nên bố trí các xi lanh trở về trên máy ép và hành trình đi xuống thực hiện
dới tác động của chất lỏng áp suất cao.

16

Chơng 2
máy ép thủy lực dẫn động kiểu bơm không
có bình tích áp

2.1. Chức năng v hoạt động của các cụm chi tiết
Hình 2-1 biểu diễn sơ đồ máy ép dẫn động bằng nhũ tơng nớc kiểu bơm
không có bình tích áp. Nguyên lý hoạt động nh sau:
Dầm 1 gắn với pittông dùng để
tạo lực ép khi gia công kim loại.
Van 2 mở để cấp chất lỏng công tác
áp suất thấp, lu lợng lớn, cho máy
ép khi hành trình không tải, bảo đảm
tốc độ chuyển dịch của dầm ngang
nhanh. Khi hành trình công tác, van
2 ngăn cách bình chứa với đờng
chất lỏng áp suất cao.
Động cơ thủy lực chấp hành 3 tự
động nâng van cấp 2 và đảm bảo
cho chất lỏng từ xilanh công tác trở
về thùng chứa, khi dầm ngang ở
hành trình đẩy về. Thùng chứa 4
cung cấp chất lỏng cho máy ép, khi
ở hành trình không tải, áp suất
không khí trong bình thờng bằng
0,4 ữ 0,8 MPa (4 - 8 kG/cm2). Bộ
van tự động 5, bộ triệt tải, sẽ chuyển
Hình 2-1. Sơ đồ máy ép dẫn động bằng
bơm sang làm việc ở chế độ không

bơm nớc không có bình tích áp
tải sau khi đạt áp suất đà định.
Van tuần hoàn 6, van 1 chiều 7, bơm pittông 8 dùng để cấp chất lỏng công
tác áp suất cao trong hành trình công tác. Bộ phân phối 9 có chức năng điều khiển
máy ép. Van một chiều 10 của các xilanh đẩy về dùng để cấp và xả chất lỏng
công tác ra khỏi xilanh. Van 11 là van cấp, còn van 12 là van xả của xilanh công
tác.

17


ở phía dới bên trái hình 2-1, trình bầy biểu đồ pha đóng mở các van của
bộ phân phối. Trên trục đứng biểu thị hành trình của van trên đế van, trên trục
ngang biểu thị góc quay của cần điều khiển của bộ phân phối.
Dòng chất lỏng công tác tơng ứng với các vị trí các van trong bộ điều
khiển:
- ở vị trí III ("Dừng") các van 11 và 12 đợc mở, còn van 10 đóng. Chất
lỏng từ bơm qua bộ van tự động triệt tải 5 đến bộ phân phối, qua van 11 và van 12
đến đờng dẫn (đờng hút) để về bơm. Nh vậy, dầm của máy ép, không chịu áp
lực của chất lỏng nên giữ nguyên vị trí do van 10 đóng.
- ở vị trí II (hành trình không tải) các van 10 và 12 mở. Chất lỏng từ thùng
chứa qua van cấp 2 tự động nâng lên, chảy tới xilanh công tác, dầm ngang đi
xuống. Dới tác dụng của trọng lợng các phần chuyển động và áp suất chất lỏng
từ thùng chứa lên pittông công tác, chất lỏng từ xilanh đẩy về đợc nén và chảy
qua van 10 về thùng chứa và xilanh công tác.
- ở vị trí I (hành trình công tác) các van 10 và 11 mở. Chất lỏng từ bơm qua
van 11 và phần trên của vỏ van 2 để tới xilanh công tác. Từ xilanh đẩy về, chất
lỏng đợc nén qua các van 10 và 11 đang mở để tới xilanh công tác của máy ép.
Van điền đầy đợc đóng bằng áp suất chất lỏng cấp từ bơm tới và lực của bổ trợ
dầu 3 không đủ để mở van. Khi áp suất trên đờng công tác đạt trị số đà đặt trớc

ở bộ tự động triệt tải thì van tuần hoàn sẽ nâng lên và bơm sẽ bắt đầu làm việc
không tải. Máy ép thực hiện việc ép phôi rèn.
- ở vị trí IV (hành trình đẩy về) van 12 mở, chất lỏng dới áp suất từ bơm sẽ
mở van 10 và điền đầy xilanh đẩy về, còn từ xilanh công tác chất lỏng đợc đẩy
qua van 12 có tiết diện nhỏ để tới thùng chứa. áp suất trong xilanh công tác giảm
xuống, bộ trở dẫn 3 nâng van cấp lên và chất lỏng từ xilanh công tác qua van cấp
sẽ đợc nén tự do để trở về thùng chứa, dầm ngang động đợc nâng lên.
Khi thiết kế bộ phân phối của máy ép có dẫn động kiểu bơm không có bình
tích áp, cần chú ý ở bất kỳ vị trí nào của cần điều khiển thì tất cả các van không
đợc đóng đồng thời. Nếu đóng đồng thời, có thể dẫn tới va đập thủy lực ở trên
đờng ống và làm cho bộ tự động chịu tải làm việc đột ngột và gây hỏng hóc.
2.2. Các loại bơm
Trong hệ thống truyền động của máy ép thủy lực, bơm tác dụng tĩnh đợc
sử dụng rộng rÃi nhất. Các bơm này, theo loại chất lỏng sử dụng, đợc chia ra loại
bơm nhũ tơng và bơm nớc.

18


Trong các loại bơm nớc (bơm nhũ tơng nớc) để dẫn động máy ép thủy
lực, ngời ta thờng sử dụng bơm kiểu pittông có trục khuỷu, bố trí nằm ngang,
có công suất tới 1500kW.
áp suất chất lỏng công tác
thờng dùng là 20 hoặc
32MPa (200 hoặc 320
kG/cm2). Các bơm có tác
động đơn và tác dộng kép.
Sơ đồ của bơm 1 pittông
tác dụng đơn đợc trình
bầy trên hình 2-2.

Ký hiệu f là diện
Hình 2-2. Sơ đồ bơm một pittông tác dụng đơn
giản
tích của pittông, v là vận
1. trục khuỷu; 2. tay biên; 3. con trợt;
tốc, q là lợng cấp của một
4. pittông; 5. đệm kín; 6. van đẩy; 7. thùng chứa;
pittông, r là bán kính
8. đờng ống áp suất cao; 9. van hút; 10. vỏ bơm
khuỷu, là góc quay của
trục khuỷu và là vận tốc góc quay của trục khuỷu.
Để đơn giản hóa cho các tính toán, ta coi chiều dài thanh truyền bằng vô
cùng. Khi đó:
q = f .v vµ v = rω sin α , vËy ta cã q = fr sin

Hình 2-3. Biểu đồ lu lợng của bơm
a. Một pittông; b. Hai pittông; c. Ba pittông

19


Có nghĩa là, lu lợng chất lỏng công tác là mét hµm Sin cđa gãc quay cđa
trơc khủu. Nh− vËy, trong trờng hợp bơm 1 xilanh, lu lợng chất lỏng không
đồng đều theo thời gian. Điều đó ảnh hởng đến quá trình nén ép kim loại biến
dạng.
Trên hình 2-3 trình bày biểu đồ lu lợng của bơm phụ thuộc vào số
pittông, lu lợng cực đại đợc coi bằng một đơn vị. Bơm ba pittông tác dụng
đơn, trên trục có ba khuỷu đợc bố trí lệch nhau 1200, cho lu lợng và áp suất
chất lỏng tơng đối đều theo thời gian.
Bơm 5 pittông không đợc sử dụng, vì khi đó kết cấu bơm phức tạp, chiều

rộng bơm tăng, sự đồng đều của lu lợng ít đợc cải thiện.
Các van tự động dùng để phân phối chất lỏng trong hệ thống thuỷ lực. Khi
trục khuỷu đạt một giá trị vòng quay nhất định, đợc gọi là số vòng quay tới hạn,
van làm viƯc kÌm theo tiÕng gâ khi van ®ãng më, l−u lợng chất lỏng trở nên
không đều do sự đóng và mở của van không tơng ứng với hành trình pittông.
Tốc độ trung bình vc của pittông, theo các số liệu vận hành của bơm, thờng
lấy bằng 0,5 ữ 1,5 m/s, nhng không quá 3m/s, vì, nếu không sẽ xảy ra sự mài
mòn nhanh các đệm kín của pittông và xuất hiện tiếng gõ của van.
vC =

S.n
30

(2.1)

trong đó:
S - hành trình của pittông (m);
n - số vòng quay của trục khuỷu trong mét phót, giíi h¹n do tiÕng gâ
cđa van, th−êng lấy n = 125 ữ 180 v/ph.
Lu lợng thực tế, hoặc có ích của bơm, m3/s
Qe =

1
fszn 0
6

(2.2)

trong đó:
f - diện tích đỉnh pittông, m2,

z - số pittông,
n số vßng quay cđa trơc khủu, v/ph;
η0 - hƯ sè tỉn hao thể tích của bơm.
Công suất trên trục khuỷu của bơm đợc xác định theo công thức:
N =

1000 pQ e
0M

trong ®ã:
ηM - hƯ sè tỉn hao c¬ khÝ cđa b¬m, khoảng 0,80 ữ 0,85,

20

(2.3)


p - áp suất của chất lỏng do bơm tạo ra, MPa.
Tốc độ trung bình của chất lỏng trên đờng ống hút không đợc quá 0,3m/s.
Mức nớc cao nhất của nớc trong thùng chứa phải cao hơn trục của pittông
khoảng 4 - 5m. Tốc độ trung bình của nớc tại các van hút thờng không quá
3m/s và ở các van đẩy không quá 6m/s.
Các chi tiết chính của bơm (hình 2-4) là thân vỏ có ổ đỡ trục khuỷu và bệ
dẫn hớng, trục khuỷu, thanh truyền, con trợt, pittông, thân van và các van.
Thân vỏ bơm 1 đợc đúc bằng gang, có khối lợng lớn để giảm rung cho
bơm do tác động của các khối lợng chuyển động tịnh tiến. Thân vỏ đợc tính
toán khả năng chịu kéo và chịu uốn dới tác dụng của hợp lực của tất cả các
pittông. Đối với bơm ba pittông, hợp lực của các pittông thờng lấy là bằng 2.f.p
(f- diện tích đỉnh pittông, p - áp suất định mức của bơm).
ứng suất tổng hợp cho phép do uốn và kéo khi tính toán thờng lấy

bằng [] = 7 ữ 8 MPa.

Hình 2-4. Bơm kiểu ngang ba pittông
Trục khuỷu 2 đợc chế tạo bằng thép 45 và qua công nghệ rèn. ổ đỡ của trục
khuỷu thờng làm theo kiểu ổ trợt hoặc ổ lăn. Trục khuỷu thờng bố trí hai hoặc
bốn ổ đỡ. Độ bền của trục khuỷu và áp suất ở ổ đỡ đợc tính toán theo hai phơng
pháp trình bầy trong phần máy ép trục khuỷu.
Thanh truyền 3 và con trợt 4 đợc chế tạo bằng công nghệ rèn hoặc đúc.
Chiều dài thanh trun th−êng lÊy L ≥ 5r (r b¸n kÝnh khuỷu). Bệ đỡ hớng con
trợt có dạng hình trụ hoặc phẳng. ở các bệ đỡ dẫn hớng hình trụ, nếu bị mòn
có thể thay các ống lót bằng gang. Đối với các bệ dẫn hớng kiểu phẳng thì vị trí
của con trợt đợc điều chỉnh bằng các đệm. áp lực đơn vị cho phép trên bệ dẫn

21


hớng thờng lấy là 0,2 ữ 0,3 MPa. Đối với chốt của con trợt, áp lực đơn vị cho
phép 9MPa, còn đối với má khuỷu cho phép áp lực đơn vị 6 ữ7 MPa.
Pittông 5 của bơm đợc chế tạo bằng thép có độ bền cao và tính chống gỉ tốt
20X13 và 3X13. Bề mặt pittông đợc tôi và gia công mài bóng. Liên kết của
pitông với con trợt thờng là theo kiểu tự do.
Để bịt kín pittông ngời ta dùng vòng đệm trên nền vải cao su. Để đảm bảo
thấm ớt bằng nớc hoặc nhũ tơng cho đệm, chiều cao của đệm phải nhỏ hơn
hành trình của pittông.
Thân van 6 đợc rèn từ thép 25 hoặc 35.
Các van hút và van đẩy đợc bố trí cạnh nhau hoặc xếp thành dÃy theo chiều
đứng. Các van, đế van, lò xo và chi tiết liên kết đợc chế tạo từ thép không gỉ
hoặc brônz (đồng thanh) chất lợng cao. Van 7 thờng đợc chế tạo có đế 8 dạng
côn hớng theo phần hình trụ của tiết diện lu thông.

Hình 2-5. Bơm pittông kiểu hớng kính
Khi xác định tiết diện lu thông của các van, thờng xuất phát từ trị số độ
nâng của van (4 - 5mm). Các bơm nớc có thể sử dụng để bơm dầu, nhng không
hợp lý vì tính chÊt cđa dÇu cho phÐp thùc hiƯn kÕt cÊu cđa bơm dầu đơn giản hơn
và gọn hơn.
Các bơm pittông làm việc với dầu khoáng, đợc phân làm 2 loại: bơm
pittông kiểu hớng kính và kiểu chiều trục.
Sơ đồ bơm có các pittông bố trí kiểu hớng kính đợc trình bầy ở hình 25.a, kết cấu của bơm đợc trình bày ở hình 2-5.b. Rôto 1 của bơm quay quanh
trục phân phối cố định 3. Các pittông 2 đợc bố trí kiĨu h−íng kÝnh vµ chun

22


động tịnh tiến. Các pittông đợc tỳ trên con lăn 5 và lăn theo vòng nằm trong bloc
di động 6. Trục phân phối có các van 4 để hút và đẩy dầu. ở vị trí đợc trình bầy
trên hình 2.5.a, hút dầu đợc thực hiện qua nửa phía trên của trục phân phối, còn
việc đẩy dầu - qua nửa phía dới. Khi dịch chuyển bloc di động, có thể thay đổi
lu lợng và hớng của dầu. Các khe hở giữa pittông và các lỗ tơng ứng không
đợc quá 40m (đối với pittông đờng kính tới 40mm).
áp suất của các bơm pittông kiểu hớng kính đợc chế tạo đạt tới 20MPa.
Sự rò rỉ giữa trục phân phối và rôto, sự uốn trục do tải trọng tác động làm hạn chế
việc tăng áp suất. Đồng thời cơ cấu phân phối còn hạn chế số vòng quay của rôto
bơm pittông kiểu hớng kính, không đợc vợt quá 1000v/ph. Thông thờng để
tăng lu lợng, ngời ta sử dụng bơm nhiều xilanh.
Thể tích dầu do pittông đẩy ra sau 1 vòng quay của rôto là (m3/ph):
q=

d 2
hz
4

trong đó:
d - đờng kính pittông, (m),
h - hành trình pittông, (m),
z - số pittông, thờng là số lẻ.
Từ hình 2-5.a ta thấy, hành trình của pittông bằng 2e, vậy lu lợng lý
thuyết của bơm trong 1 phút là (m3/s):
Q = q.n =

π 2
d ezn
120

(2.4)

trong ®ã: e - ®é lệch tâm của trục khuỷu (m).
Lu lợng thực tế hay có ích là:
Q e = 0Q

trong đó : 0 - hƯ sè tỉn hao thĨ tÝch cđa b¬m, lÊy bằng 0,8 ữ 0,95.
Công suất trên trục rôto của bơm (kW):
N=

1000pQ e
M
0

(2.5)

trong đó:

p - áp suất, (MPa),
M - hệ sè tỉn hao c¬ khÝ cđa b¬m, th−êng lÊy b»ng 0,94 ữ 0,96.
Các bơm thờng đợc chế tạo theo tiêu chuẩn lu lợng nhỏ hơn 1000
lít/ph. Kết cấu của bơm pittông kiểu hớng kính có pittông dịch chuyển tự do
đợc trình bầy ở hình 2-5.b.

23


Có thể thay đổi lu lợng của bơm pittông kiểu hớng kính bằng cách thay
đổi vị trí của bloc bơm so với roto nhờ cơ cấu trục vít.
Các bơm có điều chỉnh tự động lu lợng theo đờng cong áp suất công tác
cũng đợc sử dụng rộng rÃi (hình 2-6). Dới tác dụng của lò xo 2, bloc di động
của bơm 1 sẽ dịch chuyển trong rÃnh dẫn hớng 4 tới vít chặn 5, vít dùng điều
chỉnh lu lợng cực đại của bơm.
Khi áp suất trong đờng ra 7 tăng, một phần chất lỏng đi về tác động lên
pittông 6, làm dịch chuyển bloc bơm sang phải. Lu lợng của bơm sẽ giữ không
đổi, khi áp suất nhỏ hơn pH, tơng ứng với lực giữ của lò xo do vít 3 điều chỉnh.
Khi áp suất nhỏ hơn PH, công suất của bơm sẽ tăng tỷ lệ thuận với áp suất trong
đờng công tác. Khi áp suất lớn hơn pH, lu lợng của bơm bắt đầu giảm theo qui
luật tuyến tính, do độ cứng của lò xo quyết định.
Việc sử dụng nhiều lò xo lắp nối tiếp sẽ cho phép nhận đợc các quy luật
phụ thuộc khác nhau giữa lu lợng và áp suất chất lỏng.
Cơ cấu đợc trình bầy trên hình 2-6 đảm bảo giữ áp suất đà định trớc ở chế
độ lu lợng nhỏ nhất và hệ thống làm việc không có va đập khi có thay đổi tải
đột ngột ở cuối hành trình công tác.

Hình 2-6. Bơm có điều chỉnh tự động lu lợng theo áp suất
Để giữ cho công suất của bơm luôn ổn định, cần phải thay đổi lu lợng
phù hợp với áp suất p theo quy luật:

Q =

N 1
.
K p

(2.6)

trong đó:
N - công suất của bơm,
K - hằng số phụ thuộc vào thứ nguyên của p vµ Q.

24


Quan hệ giữa lu lợng và áp suất của bơm có thể xác định nhờ điều khiển
lực lò xo kết hợp với cơ cấu cam. Các thông số của bơm đảm bảo theo điều kiện
của biểu thức (2.6) đợc gọi là bơm công suất ổn định.
Bơm công suất ổn định sẽ giữ nguyên trị số công suất tiêu thụ, bắt đầu từ áp
suất đà định, cho tới áp suất giới hạn lớn nhất.
Bơm pittông kiểu chiều trục gồm có đĩa phân phối di động 1 (hình 2-7.a),
bloc xilanh quay 2, các pittông 3, cán pittông 4, đĩa nghiêng 6 liên kết với các cán
4 theo kiểu bản lề.
ở đĩa phân phối 1 có các cửa hình vòng cung 7, dầu đợc pittông hút và đẩy
đi qua các cửa này. Bloc xilanh 2 và đĩa nghiêng 6 quay đợc là nhờ trục 5.
Lợng dầu đợc một pittông cấp sau 1 vòng quay của đĩa nghiêng là:
V =

d 2
h

4

trong đó:
d - đờng kính đỉnh pittông,
h - hành trình pittông.
Nếu số lợng pittông là z, sau một vòng quay của bloc xilianh, thể tích dầu
đợc cấp là:
V =

d 2
hz
4

Lu lợng lý thuyết trung bình
Q =

d 2
hzn
4

(2.7)

trong đó:
n- số vòng quay trong một phút,
h = Dsin.
Khi đó
d 2
znD sin
(2.8)
4

Các bơm kiểu chiều trục có 2 loại: dạng lu lợng cố định và và dạng lu
lợng thay đổi, hệ số hữu ích của chúng cao hơn so với bơm pittông kiểu hớng
kính. Do rò rỉ ít hơn ở các cơ cấu phân phối, vì khi chất lỏng phân bố ở phía đầu
mút thì khe hở giữa đĩa phân phối và bloc xilanh sẽ thờng xuyên đợc tự động
loại bỏ. Các bơm kiểu chiều trục đợc chế tạo với áp suất công tác là 20 - 35MPa.
Các bơm pittông kiểu van để bơm dầu, đợc chế tạo pittông bố trí theo kiểu
hớng kính và kiểu một hàng. Nhờ có độ kín khít cao của bộ phËn phèi kiÓu van,
Q =

25


các bơm kiểu này đợc dùng trong trờng hợp cần dầu áp suất cao trên 30MPa,
40MPa và cao hơn. Các bơm này đợc chế tạo dạng có công suất không đổi,
nhng cũng có kết cấu bơm với công suất có thể điều chỉnh. Tốc độ quay trục
lệch tâm thờng là 1500v/ph.
Bơm có các kết cấu cơ bản khác nhau về ®é lƯch t©m cđa trơc khủu - thanh
trun, cã con trợt ở dạng pittông và bộ dẫn hớng ở dạng xilanh.

Hình 2-7. Sơ đồ bơm
Trên hình 2-7.b trình bầy một ngăn của bơm kiểu van lệch tâm có pittông bố
trí một hàng. Bánh lệch tâm 3 tác dụng lên pittông 2 qua ổ đỡ kiểu lăn và đẩy
pittông lên, khi đó chất lỏng đợc nén qua van đẩy 5 và đi ra.
Dới tác dụng của lò xo 6 Pittông hạ xuống, đồng thời việc hút chất lỏng
qua van 1 vào buồng chứa. Trục lệch tâm và các pittông đợc bố trí trong thân
van 4.
Lu lợng có ích của bơm là: (m3/ph)
d 2
ezn
(2.8)

2
d - đờng kính pittông (m),
e - độ lệch tâm (m),
n - số vòng quay của trục lệch tâm (v/ph),
η0 - hƯ sè tỉn hao thĨ tÝch, víi ¸p suÊt 30MPa η0 = 0,9.
Q e = η0

trong ®ã:

26