Bài giảng trang bị thủy lực trên ôtô máy kéo chương II đh kỹ thuật công nghiệp thái nguyên

Chương 2
TRUYỀN ĐỘNG THỦY TĨNH
2. 1. Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích
2.2. Các loại bơm thủy lực thể tích
2.3. Các loại động cơ thủy lực thể tích

2.4. Xilanh thủy lực
2.5. Lựa chọn máy thủy lực thể tích cho truyền động thủy lực
trên ô tô – xe máy


2. 1. Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích
2. 1.1 Nguyên lý làm việc và phân loại máy thủy lực thể tích

a) Nguyên lý:
-Việc trao đổi năng lượng với chất lỏng được thực hiện theo
nguyên lý chèn ép chất lỏng trong một thể tích kín dưới tác
dụng của áp suất thủy tĩnh.

-Năng lượng chủ yếu mà dòng chất lỏng trao đổi với máy là
áp năng, còn thành phần động năng của dòng chất lỏng
chuyển động qua máy thì thay đổi không đáng kể, do đó còn
gọi là máy thủy tĩnh.


2.1. Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích
b). Phân loại máy thủy lực thể tích
MÁY THUỶ LỰC THỂ TÍCH

Loại không điều chỉnh được

Bánh răng

Ăn khớp
trong

Cánh gạt

Ăn khớp
ngoài

Loại điều chỉnh được

Pít tông

Rô to
hướng kính

Rô to
hướng trục

Lệch trục

Cánh gạt

Điều chỉnh
trực tiếp

Pít tông

Rô to

hướng kính

Điều chỉnh theo
hành trình

Rô to
hướng trục

Lệch trục


2.1. Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích
2.1.2. Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích
a. Lưu lượng

Lưu lượng lý thuyết Ql của máy thủy lực thể tích là lưu
lượng chưa tính tới sự rò rỉ được xác định như sau:
Ql=q.n
(2.1)
q – lưu lượng riêng của máy
n- số chu kz làm việc của máy trong một đơn vị thời gian
Lưu lượng lý thuyết Ql >Qthực tế vì bao giờ cũng xảy
ra rò rỉ. Ql là lưu lượng tính trong cả quá trình trong một
đơn vị thời gian nên còn gọi là lưu lượng trung bình lý
thuyết.
Khác với máy thủy lực cánh dẫn, lưu lượng tức thời của máy thủy
lực thể tích thay đổi theo thời gian kể cả khi máy làm việc ổn định.


2.1. Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích

2.1.2. Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích
b. Áp suất
Cột áp của máy thủy lực thể tích được tạo nên chủ yếu bởi
sự thay đổi áp suất tĩnh của chất lỏng khi chuyển động qua máy, do
đó thường dùng áp suất để biểu thị khả năng tải của máy.

Quan hệ giữa áp suất và cột áp: H  p



- Đối với máy thủy lực chuyển động tịnh tiến (xilanh lực). Áp suất
làm việc tác dụng lên đỉnh pittông tạo thành áp lực P:

P  p
- Đối với máy thủy lực có chuyển động quay. Áp suất làm việc tác
dụng lên roto tạo thành mômen:

M  p.kM


2.1. Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích
2.1.2. Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích
b. Áp suất
Xác định hệ số mômen kM

- Từ quan hệ xác định công suất Nl

Nl   .Ql .H   Ql
- Mặt khác :

- Nên ta có:

p



 Ql p

Nl  M 

p.Ql  M   p.k M 
Q

q
 kM  
 2


2.1. Những vấn đề chung về máy thuỷ lực thể tích
2.1.2. Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích
c. Hiệu suất và công suất

Đối với máy thủy lực thể tích tổn thất thủy lực tương đối
nhỏ vì động năng của các phần tử chất lỏng nhỏ nên thường cho
ηH=1

  Q .cH  Q .c

Công suất làm việc của động cơ thường được xác định bằng các
thông số cơ khí:

- Đối với máy thủy lực chuyển động tịnh tiến (xilanh lực).

N  Pv
- Đối với máy thủy lực có chuyển động quay.

N  M


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

2.2.1. Các loại bơm thủy lực thể tích
a. Bơm bánh răng:
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Nguyên lý làm việc:
Các buồng làm việc của bơm
được hình thành bởi thân bơm
và biên dạng của răng. Thể tích
của buồng hút và buồng nén
thay đổi nhờ các răng ra khớp và
vào khớp với nhau và do đó thực
hiện chu kz hút và nén chất lỏng.

Bơm bánh răng ăn
khớp ngoài


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
2.2.1. Các loại bơm thủy lực thể tích
a. Bơm bánh răng:

Thân bơm có hai cửa đối diện nhau
A và B. Giả sử bánh răng quay theo
chiều mũi tên như hình vẽ thì tại cửa
A diễn ra sự ra khớp của các răng,
thể tích tăng, áp suất giảm dầu từ
thùng chứa tràn vào cửa A choán lấy
các rãnh răng và theo các răng vận
chuyển sang cửa B.
Tại cửa B diễn ra sự vào khớp của
bánh răng, thể tích giảm áp suất tăng
lên dầu được đẩy ra ngoài. Cửa A –
hút, cửa B- đẩy.

Bơm bánh răng ăn
khớp ngoài


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Nhược điểm:
Chênh lệch áp suất giữa hai buồng hút và đẩy tạo ra tải trọng tác
dụng lên bánh răng, thân bơm, ổ trục
- Khi các răng vào khớp khoảng 1/10 thể tích dầu còn lại đặt ở
chân răng bị nén lại, áp suất ở đáy chân răng tăng đột ngột tạo
thành một lực hướng kính tác động va đập vào bánh răng và ổ
trục.
BP khắc phục:
-Để tránh tải trọng t/d 1 phía: sử dụng các rãnh giảm tải trong
thân bơm

-Để tránh hiện tượng kẹt dầu sử dụng các rãnh thoát dầu ở chân
răng và mặt bên.


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

rãnh giảm tải

chất lỏng bị kẹt


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
Bơm bánh răng ăn khớp trong:


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
Bơm bánh răng ăn khớp trong:
Hoạt động:
- Bánh răng (1) quay bánh răng ăn
khớp trong (2) làm bánh răng ăn
khớp trong chuyển động trong thân
bơm (3). Buồng vào A ngăn cách với
buồng ra B bằng vành chắn (4) hình
lưỡi liềm. Khi các răng ra khớp, chất
lỏng ở buồng A choán chỗ toàn bộ
thể tích các rãnh (5) của bánh răng
ăn khớp ngoài và ăn khớp trong.
Bơm bánh răng ăn
Bánh răng tiếp tục quay, tải dầu
khớp trong

ngang qua vành chắn (4) và đưa vào
buồng B đẩy ra ngoài.
Ưu điểm: kích thước và tổn thất thể tích nhỏ hơn bơm br ăn
khớp ngoài khi có cùng lưu lượng và dung sai chế tạo


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
Bơm trục vít:
-Bơm trục vít là một dạng của bơm
bánh răng.
- Cấu tạo: gồm 2 trục vít có ren phải
hoặc trái ăn khớp với nhau
và bề mặt tz sát vào thành bơm.
-Các chu kz hút và đẩy giống như bơm bánh răng: khi ren ra
khớp tạo nên một khoảng chân không dầu tràn vào đó và đến
chỗ ren vào khớp dầu sẽ bị đẩy ra.
- Dầu được chuyển từ buồng hút A sang buồng nén B theo chiều
trục và không có hiện tượng chèn dầu ở chân răng.
Nhược điểm của bơm trục vít là chế tạo trục vít phức tạp, hiệu
suất thể tích thấp. Ưu điểm của nó là làm việc êm, độ nhấp nhô
lưu lượng bé và có thể thực hiện được áp suất cao.


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
Lưu lượng của bơm bánh răng
Có thể tính gần đúng Q của bơm bánh răng theo công thức:

2 m zbn
Q
t l / ph

3
10
2

Q bơm trục vít:

Q

 dhbn
3

10

(l / ph)

m – môdul của bánh răng *cm+
b – chiều rộng của răng *cm+
n – số vòng quay trong vòng một
phút [vg/ph]
Z- số răng
d- đường kính trung bình của ren ở
trục chủ động *cm+
h – chiều cao của ren *cm+
b – chiều rộng của ren ở đường
kính trung bình [cm]


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích

Ứng dụng của bơm bánh răng:

- Ứng dung rộng rãi nhất trên ôtô vì kết cấu đơn giản dễ
chế tạo, kết cấu gọn nhẹ (nhất là loại ăn khớp trong)
-Tuy nhiên hiệu suất thấp 0,8-0,9 và áp suất tạo ra không
lớn 100-180kG/cm2
- Chủ yếu sử dụng trong hệ thống truyền lực thể tích có
công suất nhỏ: hệ thống nâng hạ, hệ thống bôi trơn, hệ
thống điều khiển hộp số …


Bơm bánh răng ăn khớp ngoài


Bơm bánh răng ăn khớp trong


Bơm trục vít


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
b. Bơm cánh gạt
Bơm cánh gạt đơn: là

loại bơm mà khi trục
quay một vòng nó thực
hiện một chu kz làm
việc bao gồm một lần
hút và một lần nén
Bơm cánh gạt kép: khi
trục bơm quay một

vòng thể tích giữa các
cánh gạt có hai lần tăng
và hai lần giảm tức là
thực hiện hai lần hút và
hai lần nén.

Bơm cánh gạt
Bơm cánh gạt
đơn

Bơm
cánh gạt
đơn dẫn
dầu từ
bên
ngoài

Bơm
cánh gạt
đơn dẫn
dầu từ
bên
trong

Bơm
cánh
gạt
kép

2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
2.2.2. Bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên ngoài:

1- roto; 2-stato; 3-cánh gạt; 4- rãnh mặt bên; 5-con lăn



2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
Hoạt động của bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên ngoài:
Rôto (1) được đặt trên Stato (2) với độ lệch tâm e. Trên thân rôto có các
rãnh để các cánh gạt (3) có thể di chuyển hướng kính. Để giảm lực tiếp xúc
giữa các đầu cánh gạt (3) và thành stato (2) do tác dụng của lực ly tâm người
ta cho cánh gạt chuyển động cưỡng bức trong rãnh (4) có tâm O và làm trên
mặt bên. Khi roto quay các con lăn 5 (hoặc con trượt) lắp ở hai bên cánh gạt
(3) di động của rôto, của bơm, trong rãnh 4 các thể tích được tạo nên giữa
hai cánh gạt và bề mặt stato luôn thay đổi. Nếu roto quay theo chiều mũi tên
như hình vẽ thì thể tích buồng A sẽ lớn dần thực hiện quá trình hút. Trong lúc
đó thể tích buồng B sẽ nhỏ dần thực hiện quá trình nén.

Lưu lượng của bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên ngoài:

Q  2 en( BD  4bd ) l / ph

D -đường kính của Stato, B-chiều rộng của cánh gạt; d, b – đường
kính và chiều cao con lăn cánh gạt .
Nhận xét: Điều chỉnh e sẽ điều chỉnh được Q
2
Để buồng hút luôn luôn được ngăn cách với buồng nén góc    

z


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
Bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên trong:

1- rãnh dầu; 2 stato; e – độ lệch tâm;
3- chi tiết tăng độ kín khít tiếp xúc của cánh gạt và
thành stato


2.2 Các loại bơm thủy lực thể tích
Đặc điểm của bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên trong:
- trục rôto là trục rỗng có kết cấu đặc biệt để tạo nên cửa hút A và cửa nén B.
Các cửa này được nối với những rãnh dầu 1 trên rôto. Khi rôtô quay theo
chiều mũi tên như trên hình vẽ các buồng dầu giữa các cánh gạt ở phía cửa
hút tăng dần, qua trình hút dầu từ cửa A qua rãnh 1 được thưc hiện. Trong
khi đó, thể tích giữa các cánh gạt ở phía cửa B giảm dần, bơm thực hiện quá
trình nén, dầu theo các rãnh hướng kính chảy vào cửa B đi ra ngoài.
- Để giảm ma sát giữa các cánh gạt và stato 2, stato được lắp trên hai ổ bi và
nó cùng với hai mặt bên của bơm sẽ quay cùng chiều với roto nên chuyển
động tương đối giữa hai chi tiết sẽ nhỏ.
- Ở bơm cánh gạt đơn rôto đặt lệch so với stato nên mặt tiếp xúc giữa hai
đầu cánh gạt và thành stato không đươc khít. Để chắn khít tốt hơn người ta
dùng chi tiết 3 lắp trên đầu cánh gạt.

- Lưu lượng bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ bên trong

Q  2.103 en BD  4bd   Bsz 

S- chiều dày cánh gạt