KHÁI QUÁT Về TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC.

PhÇn I
Kh¸i qu¸t vÒ
truyÒn ®éng thuû lùc.


Chơng - mở đầu.
Thủy lực là ngành khoa học về truyền lực và truyền chuyển động trong môI trờng chất lỏng giới hạn.Đây chỉ là một phạm vi hẹp trong thuỷ lực , bởi vì thuỷ lực
bao quát mọi nghiên cứu và ứng dụng chuyển động của chất lỏng từ hệ thống tới tiêu
đến các hệ thống thuỷ lực trong công nghiệp. Thuỷ lực đã đợc con ngời ứng dụng từ
thời Hy Lạp cổ đại. Tên gọi hydrau-lics xuất phát từ tiếng Hy Lạp (hydrau có nghĩa
là nớc).
Trớc công nguyên nhà khoa học archimedes đã phát minh ra thiết bị dùng để
bơm nớc.Guồng nớc archimedes gồm ống và vít xoắn quay để tảI nớc , ngày nay vẫn
đợc sử dụng trong hệ thôngs thoát nớc ở Châu âu. Gàn với thừi kì của archimedes
,các chiến binh của thành Alexandra cũng chế tạ ra tua bin để khai thác nguồn năng
lợng của chất lỏng chuyển động . Tuy nhiên , bánh xe nớc hình thức của tua bin sơ
khai có lã đã có từ 5000 năm trớc ở Trung Hoa và Ai Cập.
Vào thời kì phục hng Leonảdo Da Vince đã có những sáng chế qun trọng về các
máy móc hoạt động dựa trên dòng chảy , mặc dầu ông cha có kháI niệm về áp
suất .Hơn 1 năm sau, Evange Lýta Toricelli đã quan sát nguyên lí của khí áp kế thủy
ngân và liên hệ với trọng lợng khí quyển. Dựa vào những khám phá của Toricelli,
nhà khoa học ngời Pháp Blaise Pascal đã tìm ra nguyên lý đòn bẩy thuỷ lực, ngày
nay đợc gọi là định luật Pascal. Từ định luật này ngành khoa học thuỷ lực đã phát
triển trong vàI trăm năm..ứng dụng công nghiệp đầu tiên của thuỷ lực vào năm
1975,khi Toseph Bramah phát mimh ra máy ép thủy lực đầu tiên ,sử dụng nớc làm
môI chất thuỷ lực và áp dụng định luật Pascal để đạt đợc lực cơ học lớn.,đợc khuếch
đạI nhiều lần.
Ngày nay có hàng triệu các máy móc hoạt động bằng áp lực và với những thiết
bị trớc đây thuỷ lực đợc cia làm 2 loạI :
Thuỷ lực động học và thủy lực tĩnh học..Thuỷ lực động học có thể gọi là khoa
học của chấy lỏng chuyển động , thuỷ tĩnh học là khoa học dới tác dụng của áp

suất .Bánh xe nớc hay tua bin (Hình 1) là thiết bị thuỷ động .Năng lợng đợc truyền
đI nhừ tác động va đập của chất lỏng chuyển động vào các cách quạt làm quay
bánh xe. Nói cách khác chúng ta sử dụng động năng kay năng lợng chuyển động
của chất lỏng để chuyển đổi thành năng lợng cơ học.Trong thiết bị thuỷ tĩnh năng lợng đợc truyền đI bằng cách tác dụng lực lên chất lỏng giới hạn (Hình 2) .Chất lỏng
phảI dịch chuyển và lu động để tạo ra sự chuyển động ,nhng sự chuyển động chỉ là
thứ yếu với lực ở đầu ra. Sự chuyển đổi năng lợng đợc thực hiện do thể tích chất
lỏng chịu tác động của áp suất .


Hầu hết các máy móc thuỷ lực sử dụng ngày nay đều hoạt đọng bằng thuỷ tĩnh,
tức là thông qua áp suất.Sụ nghiên cứu chúng về kỹ thuật chuyên môn quan tâm về
thuỷ tĩnh học và thuỷ lực học về áp suất.

I.Máy thuỷ lực.

Máy thủ lực là các máy làm việc bằng trao đổi năng lợng với chất lỏng theo các
nguyên lý thuỷ lực học nói riêng và cơ học chất lỏng nói chung. Nh ta đã biết trong
bất kỳ một dòng chất lỏng chuyển động nào cũng tiềm tàng một năng lợng nhất
định. Tác dụng của máy thủy lực là trao đổi , nhận hay truyền năng lợng với dòng
chảy chuyển động qua nó để kéo cáo máy làm việc hoặc vận chuyển chất lỏng.Ta có
thể phân loại máy thuỷ lực nh sau.
Theo tính chất trao đổi năng lợng với chất lỏng máy thủy lực đợc chia thành 2
loại:
- Động cơ thủy lực:Là loại máy thuỷ lực tiếp thu năng lợng của dòng chất lỏng
để kép các máy làm việc khác nh (tua bin nớc , xi lanh lực.....)
- Bơm: là loại máy thuỷ lực truyền cơ năng cho chất lỏng để tạo nên áp suất
hoặc vận chuyển chất lỏng.
Trong kỹ thuật có những máy làm việc thuận nghịch : vừa là động cơ vừa là bơm
Theo nguyên lý tác dụng của máy thuỷ lực với dòng chất lỏng trong quá trình
làm việc , ngời ta chia máy thuỷ lực thành nhiều loại khác nhau nhng chủ yếu có 2

loại:
-Máy thuỷ lực cánh dẫn: Loại này việc trao đổi năng lợng giữa máy với chất
lỏng đợc thực hiện bằng năng lợng thuỷ động của dòng chất lỏng chuyển động qua
máy. Bộ phận chủ yếu của máy là bánh răng hoặc các bánh công tác, trên đó có gắn
nhiều cánh dẫn để dẫn dòng. Năng lợng của dòng chất lỏng trao đổi với máy gồm 2
phần : động năng và áp năng .Hai thành phần này do năng lợng thuỷ động của dòng
chả qua máy tạo nên , chúng có liên quan mật thiết với nhau. Máy cánh dẫn có tính
năng kỹ thuật cao, phạm vi sử dụng rộng rãi.
-Máy thuỷ lực thể tích : Thực hiện sự trao đổi năng lợng với chất lỏng theo
nguyên lý nén chất lỏng trong một thể tích kín dới áp suất thuỷ tĩnh. Nh vậy năng lợng trao đổi chủ yếu là áp năng còn động năng thờng nhỏ có thể bỏ qua . Loại này
có áp suất làm việc cao kích thớc nhỏ gọn , đợc dùng nhiều trong các hệ thống
truyền động.
Ngoài ra còn có nhiều lọai máy thuỷ lực khác, làm việc theo những nguyên lý
khác nhau nh bơm phun tia , bơm nớc.

II.Truyền động thuỷ lực.

1) Khái niệm và phân loại.
Để hình dung tổng quát sự phân loại các máy thuỷ lực ta có thể lập sơ đồ phân
loại các máy thuỷ lực nh hình vẽ 3:


Hình 3: Sơ đồ phân loại các máy thuỷ lực.
Truyền động thuỷ lực là phơng pháp truyền chuyển động cho các máy công tác
nhờ vào hệ thống tổ hợp các máy thuỷ lực hay còn gọi là hệ thống truyền động thuỷ
lực
Truyền động thủy lực ngày càng đợc phát triển và ứng dụng rộng rãi trong hầu
fết các ngành kỹ thuật, nó đợc dùng phổ biến trong cả sản xuất cũng nh sinh hoạt.
Trong kỹ thuật hiện đại , truyền động thuỷ lực ngày càng ứng dụng nhiều vào
các máy móc tinh vi , có thể chia làm 2 loạI :

*Truyền động thuỷ động: Là tổ hợp các máy cánh dẫn (bơm , tua bin) . Việc
truyền cơ năng giữa các bộ phận máy chủ yếu đợc
thực hiện bằng động năng của dòng chất Truyền
động thuỷ động có 2 loạI: Khớp nối và biến tốc thuỷ
lực, thờng đợc dùng trong các ngành động lực,giao
thông vận tải và thuỷ lợi.
*Truyền động thuỷ tĩnh: Là tổ hợp các máy thể tích và các cơ cấu đIều
khiển .Việc truyền cơ năng đơc thực hiện chủ yếu
bằng áp năng của dòng chất lỏng. Loại này thờng đợc dùng trong các ngành chế tạo máy.
Nếu xét về chức năng làm việc của các hệ thống truyền động thuỷ lực thì hiện
nay có 2 loại hệ thống truyền động thuỷ lực đang đợc sử dụng là :
*Hệ thống truyền động thuỷ lực dùng tren các cơ cấu phụ nh: Hệ thống
phanh, trợ lực tay lái, nâng hạ ben, hệ thống điều khiển hộp số thuỷ cơ, hệ thống
điều khiển máycắt kim loại, hệ thống dẫn động xích, quay bệ ,nâng cần , quay gàu.
*Hệ thống truyền động thuỷ lực thay cho truyền lực cơ khí nh: Dùng bơm,
động cơ và hệ thống đIều khiển để thay thế cho hộp số , các đăng , cầu sau ,truyền
lực cuối cùng.
2) Các thành phần cơ bản của hệ thống thuỷ lực.
a) Bơm:
Bơm là thiết bị có nhiệm vụ tạo ra áp suất để đa dầu thuỷ lực vào hệ thống .Lu lợng đI vào hệ thống thay đổi theo tốc độ truyền động cho bơm , nhng với tốc độ
truyền động bơm không thay đổi cũng có thể thay đổi lu lợng bằng các kiểu đIều
khiển khác.
b) Bộ phận tác động :
Bộ phận ác động là bộ phận ngõ ra của hệ thống, chuyển năng lợng áp năng
thành cơ năng .
Ví dụ: Piston trong kích thuỷ lực là bộ phận tác động tuyến tính tạo ra lực tác
động theo đờng thẳng. Động cơ là bộ phận tác động quay tạo ra mô men quay.
c) Hệ thống van
Các loại van đợc sử dụng phổ biến trong hệ thống thuỷ lực là:

+Van định hớng
+Van điều khiển áp suất
+Van điều khiển lu lợng.
d) Đờng ống:
Các đờng ống nối giữa các bộ phận để dẫn lu chất trong hệ thống. Các đờng ống
thờng đợc phân loại theo chức năng của chúng gồm:
+Đờng ống làm việc: đờn ống nạp, đờng ống áp lực, đờng ống hồi tiếp.
+Đờng ống không làm việc :đờng ống xả, đờng ống tín hiệu.
3) Ưu nhợc đIểm của truyền động thuỷ lực .
So với những phơng pháp truyền động khác ,truyền động thuỷ lực có những u đIểm sau :

Thiết kế đơn giản.

Có tính linh hoạt cao :Các bọ phận trong hệ thống thuỷ lực có thể bố trí
ở nhiều vị trí nên rất linh hoạt trong việc định vị .

Truyền động êm , ít gây rung động.

Tốc độ và lu lợng có thể đIều khiển đợc trong khoảng rộng .

Hiệu suất cao do tổn thất công suất bởi ma sát nhỏ .
Tuy nhiên hệ thống truyền động thuỷ lực cũng có những nhợc đIúm nh:

Tính chính xác phụ thuộc vào chất lợng của môI chất , khí hậu, môI trờng , phụ thuộc vào độ chính xác của các thiết bị thuỷ lực.

Có nhiều vấn đề khó giả quyết nh chống ăn mòn, chống sự xuống cấp
của dầu, chống ô nhiễm môI trờng.
Với đề tàI này Thiết kế máy uốn tay láI xe đạp với yêu cầu sử dụng Hệ
thống truyền động dầu ép .Vì vậy trong đồ án nàychỉ trình bày về các cơ cấu chính

của hệ thống truyền động bằng dầu ép.


Chơng II: Cơ cấu biến đổi năng lợng
Cơ cấu biến đổi năng lợng trong hệ thống truyền động dầu ép là những bộ phận
dùng để thay đổi năng lợng từ dạng này sang dạng khác , nhằm thực hiện 1 công có
ích. Tuỳ thuộc vào dạng năng lợng cần biến đổi , cơ cáu biến đổi năng lợng có thể là
bơm dầu , động cơ dầu , xi lanh truyền lực.
Về mặt kết cấu bơm dầu và động cơ dầu giống nhau và có thể thay thế chức
năng của nhau. Sự khác biệt chủ yếu giữa chúng là sự chenh lệch về kích thớc khi
chúng có cùng 1 yêu cầu nh nhau.Cơ cấu biến đổi năng lợng có rất nhiều kiểu khác
nhau , nhng nguyên tắc làm việc của chúng thì không khác nhau, do đó chúng ta sẽ
lần lợt xét đến 1 số kết cấu chính của các cơ cấu biến đổi năng lợng trong hệ thống
truyền động dầu ép.

A-Bơm dầu.
Bơm dầu là một loại cơ cấu biến đổi năng lợng , dùng để biến cơ năng thành
động năng và áp năng của dầu.Trong hệ thống dầu ép chỉ dùng loại bơm thể tích, tức
là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lợng bằng cách thay đổi thể tích các buồng
làm việc: Khi thể tích của buồng làm việc tăng, bơm hút dầu. Khi thể tích của buồng
giảm thì bơm đẩy dầu, thực hiện chu kỳ nén . Nếu trên đờng dầu bị đẩy ra ta đặt một
vật cản, dầu bị chặn sẽ tạo nên một áp suất nhất định phụ thuộc vào độ lớn của sức
cản và kết cấu của bơm.Tuỳ thuộc vào lợng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kì làm
việc ta có thể phân biệt đợc 2 loại bơm thể tích:
*Bơm có lu lợng cố định gọi tắt là bơm cố định.
*Bơm có lu lợng có thể điều chỉnh đợc gọi tắt là bơm điều chỉ
Bơm cố định dùng rất rộng rãi trong ngành chế tạo máy vì kết cấu của nó đơn
giản hơn bơm điêù chỉnh nên dễ chế tạo, sửa chữa do đó nó cũng rẻ hơn.Ngoài ra
bơm cố định cũng có thể bảo đảm đợc mô men và công suất truyền cố định . Tuy
nhiên bơm điều chỉnh ngày càng đợc sử dụng nhiều vì với sự phát triển của công

nghệ chế tạo máy, việc đảm bảo các yêu cầu về chế tạo bơm điều chỉnh không thành
vấn đề lớn, mặt khác công suất truyền động của máy tăng, đòi hỏi những cơ cấu ít bị
tổn thất năng lợng nhất. Bơm điều chỉnh chỉ đa vào hệ thống dầu ép lợng dầu cần
thiết để truyền chuyển động không có lợng dầu thừa , nên hạn chế đợc nguồn tản
nhiệt.
Xét về mặt kết cấu , ta có thể chia bơm thể tích thành các loại sau:
*Bơm bánh răng.


*Bơm cánh gạt.
*Bơm Piston
Ta lần lợt xét một số loại trong các kiểu trên.

I-Bơm bánh răng .

Bơm bánh răng là loại bơm dùng rộng rãi nhất, vì nó có kết cấu đơn giản, dễ
chế tạo. Phạm vi sử dụng của bơm bánh răng chủ yếu ở những hệ thống có áp suất
nhỏ trên các máy khoan, doa, tổ hợp, bào, tiện, phay....Trong những năm gần đây, hệ
thống dầu ép có áp suất cao đợc sử dụng rộng rãi, nó đòi hỏi những loại bơm có áp
suất cao. Để tận dụng tính đơn giản của bơm bánh răng ngời ta đã tìm ra nhiều cách
giải quyết về kết cấu nhằm nâng cao áp suất và hiệu quả của loại bơm này. Hiện nay
hiệu suất của bơm bánh răng có thể đạt đợc từ 80 - 95 % với trớc đây 35-50% và áp
suất có thể đạt từ 160-200 bar so với 10-16 bar trớc đây. Do đó phạm vỉ dụng của
bơm bánh răng hiện nay có thể từ 16-200 bar
Bơm bánh răng có thể là loại bánh răng ăn khớp ngoài hay ăn khớp trong ,có
thể là răng thẳng hay răng nghiêng hoặc răng chữ V. Loại bơm bánh răng ăn khớp
ngoài đợc dùng rộng rãi hơn vì chế tạo đơn giản hơn, nhngg bơm bánh răng ăn khớp
trong thì có kích thớc gọn nhẹ hơn. Dới đây ta xét một số kiểu kết cấu của bơm bánh
răng.
a)Bơm bánh răng ăn khớp ngoài ( Hình I-1).

Hình (I-1) là sơ đồ kết cấu của bơm bánh răng ăn khớp ngoài.Các buồng làm
việc của bơm dợc tạo nên bằng thành thân bơm và các biên dạng của răng thể tích
của buồng hút và buồng nén đợc thay đổi do các răng ra khớp và vào khớp vơí nhau
do đó quá trình hút và nén chất lỏng đợc thực hiện.Thân bơm có 2 lỗ đối nhau bởi vì
: nếu bánh răng quay theo chiều mũi tên nh trên hình vẽ thì lỗ A hút dầu vào và lỗ B
đẩy dầu ra .Lỗ hút dầu vào đợc đặt ở phía ra khớp của răng. Dầu ở đây sẽ choán lấy
các rãnh răng và các rãnh răng đa dần sang buồng nén đặt ở phía các răng vào
khớp. Khi các răng vào khớp , 1/10 thể tích dầu còn đọng lại ở chân răng bị nén lại,
áp suất ở đây tăng đột ngột tạo thành một lực hớng kính tác dụng va đập vào bánh
răngvà ổ trục. Nhợc điểm khác của bơm bánh răng là sự chênh lệch áp suất giữa hai
buồng vào và ra tạo nên một tải trọng không tơng xứng làm chóng mòn bánh răng,
thành thân bơm cũng nh các ổ trục. Lu lợng dầu bị thay đổi theo thời gian tạo thành
độ nhấp nhô của lu lợng dầu và độ nhấp nhô này phụ thuộc vào số răng , mô đun và
hệ số ăn khớp của bánh răng.
b)Bơm bánh răng ăn khớp trong (Hình I-2)
Nguyên tắc làm việc:Bánh răng (1) quay làm bánh răng ăn khớp trong (2) quay
trong thân bơm (3). Buồng vào A ngăn cách với buồng ra B bằng vành chắn (4) hình
lỡi liềm. Khi các răng ra khớp chất lỏng ở buồng A choán toàn bộ thể tích các rãnh
răng (5) của bánh răng ăn khớp ngoài và bánh răng ăn khớp trong bánh răng tiếp
tục quay, tải dầu đi ngang qua vành chắn (4) và đa vào buồng B đẩy ra ngoài.


Ưu điểm: Có kích thớc bé hơn và tổn thất thể tích nhỏ hơn bơm bánh răng ăn
khớp ngoài khi có cùng lu lợng và dung sai chế tạo, nhng tạo loại bơm này phức tạp
hơn.
c)Bơm trục vít(HìnhI-3).
Bơm trục ví là sự biến dạng của bơm bánh răng. Nếu bánh răng nghiêng có số
răng nhỏ ,bề dày và góc nghiêng của răng lớn thì bánh răng sẽ thành trục vít. Bơm
trục vít thờng có 2 trục vít ăn khớp với nhau(có khi dùng 3 hay 5 trục vít) và thờng
đợc chế tạo thành 3 cỡ:

-Loại áp suất thấp: P=10-15 bar.
-Loại áp suất trung bình: P=30-60 bar.
-Loại áp suất cao:P=60-200 bar.
Bơm trục vít có khả năng cho giới hạn lu lợng lớn: Q = 3-5x103 (l/p). Hình (I3) là sơ đồ nguyên ký của bơm có 2 trục vít ăn khớp với nhau và bề mặt tì sát vào
thành bơm. Các chu kỳ hút và đẩy dầu căn bản giống nh bơm bánh răng , ở chỗ ren
ra khớp tạo nên một khoảng chân không dầu tràn vào đó và đến chỗ ren vào khớp thì
dầu sẽ bị đẩy ra.
Sự khác biệt giữa chúng là ở bơm trục vít dầu đợc chuyển từ buồng hút A sang
buồng nén B theo chiều trục và không có hiện tợng chèn ở chân ren.
Nhợc điểm: Là chế tạo trục vít khá phức tạp đòi hỏi những máy cắt đặc biệt,
kích thớc lớn , hiệu suất thể tích thấp. Nhng u điểm căn bản của nó là chạy êm, độ
nhấp nhô lu lợng thấp và có thể thực hiện đợc áp suất cao.
d) Bơm bánh răng điều chỉnh (Hình I-4).
Sơ đồ cấu tạo bơm bánh răng điều chỉnh đợc nh hình vẽ (I-4)
Lu lợng của bơm đợc thay đổi với sự thay đổi chiều rộng a là chiều rộng ăn khớp
nhau của hai bánh răng (1) và (2). Chiều rộng (a) đợc thay đổi nhờ bánh răng (3) di
động thanh răng mang bánh răng (2)theo chiều trục. Hiệu suất của loại bơm này rất
thấp , chủ yếu dùng ở hệ thống có áp suất thấp.
e) Lu lợng của bơm bánh răng .
Khi tính lu lợng dầu ta co thể tích dầu đợc đẩy ra khỏi rãnh răng bằng với thể
tích của răng tức là không tính đến khe hở chân răng và lấy 2 bánh răng có kích thớc nh nhau (Hình I-5).
Nếu ta đặt: m- mô đun của bánh răng [cm].
d-đờng kính bánh răng[cm].
b-chiều rộng vành răng[cm].
n- số vòng quay trong vòng 1 phút [v/p].
thì lợng dầu do 2 bánh răng chuyển đi khi nó quay 1 vòng là:
Q= . d . 2 . m . b [cm3/vòng].
Nếu gọi z là số răng và tính đến hiệu suất thể tích t của bơm thì lu lợng của
2

bơm bánh răng sẽ là:

Q=

2 ì ì m ì z ì b ì n
3

10



t

[l/p].


Hiệu suất của bơm bánh răng phụ thuộc vào lu lọng và áp suất, thờng thì
t =0.75-0.9.

II- Bơm cánh gạt.

Là loạI bơm đợc dùng rộng rãi sau bơm bánh răng và chủ yếu dùng ở hệ thống
có áp suất thấp và trung bình. So với bơm bánh răng, bơm cánh gạt đảm bảo một lu
lợng đầy hơn, hiệu suất thể tích cao hơn do đó nó rất thích hợp trong hệ thống dầu
ép của máy công cụ nh thực hiện lợng chạy dao ở máy tổ hợp, máy doa ,máy tiện,
máy phay, thực hiệ chuyển động của bàn máyvà các cơ cấu khác của máy mài, của
các băng chuyền , của cơ cấu kẹp chặt , cấp phôi trên máy tự động và đờng dây tự
động. Kết cấu của bơm cánh gạt có nhiều loại khác nhau nhng có thể chia làm 2 loại
chính :
-Bơm cánh gạt tác dụng đơn , gọi tắt là bơm cánh gạt đơn.

-Bơm cánh gạt tác dụng kép, gọi tắt là bơm cánh gạt kép.
-Ngoài ra trên 1 số máy còn sử dụng bơm cánh gạt có nhiều lần tác dụng.
1) Bơm cánh gạt đơn.
Là loại bơm mà khi trục quay một vòng nó thực hiện một chu kì làm việc bao
gồm một lần hút và một lần nén.
Bơm cánh gạt đơn đợc chế tạo với lu lợng cố định hay lu lợng điều chỉnh đợc.
Dựa trên nguyên tắc dẫn dầu của bơm ta có thể phân biệt đợc loại bơm cánh gạt đơn
dẫn dẫn từ ngoài và bơm cánh gạt đơn dẫn dẫn từ trong.
1.1)Bơm cánh gạt đơn dẫn dẫn từ ngoài.
Đây là loại bơm có lu lợng điều chỉnh đợc hay dùng rộng rãi là kiểu bơm
Enor(Tây Đức) và Racine (Mỹ).
Hình (I-6) là sơ đồ kết cấu của bơm Enor . Nguyên lý làm việ của nó nh sau:
Rotor (1) đợc đặt trong stator (2) với độ lệch tâm e. Trên thân rotor có các rãnh để
các cánh gạt (3) có thể di động theo hớng kính. Để giảm bớt lực tiếp xúc giữa đầu
cánh gạt và thành stator do tác dụng của lực li tâm ngời ta cho cánh gạt chuyển
động cỡng bức trong rãnh (4) có tâm là O và làm trên mặt bên. Khi rotor quay các
con lăn (5) lắp ở 2 bên cánh gạt (3) của rotor di động trong rãnh (4) các thể tích đ ợc
tạo nên giữa 2 cánh gạt và các bề mặt stator luôn thay đổi. Nếu rotor quay theo
chiều mũi tên nh hình vẽ thì thể tích buồng A sẽ lớn dần , thực hiện quá trình hút.
Trong lúc đó thể tích buồng B nhỏ dần thực hiện quá trình nén.
Để buồng hút luôn đợc ngăn cách với buồng nén, Góc cần phảI lớn hơn góc
chắn giữa 2 cánh gạt kế tiếp nhau tức là:
; =

2ì
z: số lợng cánh gạt.
z

Lu lợng của bơm có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi độ lệch tâm e (xê dịch
stator trong 2 thân bơm). Nếu đờng tâm O1 trùng với đờcg tâm O , tức e=0 thì thể

tích các buồng giữa các cánh gạt sẽ cố định khi rotor quay và khi đó l u lợng của
bơm sẽ bằng 0. Nếu đờng tâm O1 vợt quá đờng tâm O về bên phải các buồng hút và
nén của bơm sẽ ngợc lại.


Tính Q của bơm cánh gạt là xác định thể tích giữa các cánh gạt bằng cách lấy
tích số của bề mặt đẩy đầu của cánh gạt và vận tốc vòng của nó.
Nếu dặt D là đờng kính stator , B chiều rộng cánh gạt , : bán kính chạy của
cánh gạt , n số vòng quay trong 1 phút của rotor thì ta có vận tốc cánh gạt là:
V=2 . . n .
Vi phân thể tích chất lỏng trên bề mặt đẩy dầu B.d của cánh gạt (Hình I-7).
dQ= 2 . . n . . Bd
Và lu lợng của bơm:

Q = 12 ì ì n ì B ì
1

D
+e
2

2

2

D
D ] = 2ì ì eì nì Bì D

d

=

ì
n
ì
B
ì
[

(
+
e
)
(
e)

2
2

D
e
2

Vì cánh gạt chuyển động cỡng bức trong rãnh (4) (Hình I-6) với hai con lăn có
đờng kính d và chiều cao b nên khi cánh gạt quay qua cung ab con lăn đẩy thêm
một lợng dầu q1 và khi qua cung cd làm giảm đi một lợng dầu q2. Do đó hiệu thể
tích q= q1- q2 sẽ là lu lợng dầu phụ do con lăn tạo nên và phân lợng của nó là:
dq = 2 . b . d . dv

vmãaxã

q = 2 ì b ì d ì dv = 2 ì b ì d ì (vmaxã vminã)
vminã
Vì: Vmax- Vmin = 2n(max- min) = 4. . n. e

q = 8. . e. n. b. d

Vậy lu lợng toàn phần của bơm là:
Q = Q1 + q = 2en(BD-4bd)
Nếu các kích thớc có đơn vị là (cm) thì:
Q = Q1 + q = 2en(BD-4bd).103 [l/p]
Loại bơm này có nhợc điểm là tải trọng không cân bằng dễ sinh rung động nên
chỉ thích hợp cho hệ thống có áp suất thấp và trung bình . Số cánh gạt thờng dùng là
3-11cánh.


1.2) Bơm cánh gạt đơn dẫn dầu từ trong.
Điển hình của loại bơm này là bơm Tây Đức có kết cấu nh hình (I-8)
Đặc điểm của loại bơm dẫn dầu từ trong là trục roto không phải là trục then hoa
thông thờng nh kiểu bơm dẫn dầu từ ngoài, mà nó là trục rỗng có kết cấu đặc biệt để
tạo nên cửa hút A và cửa nén B. Các cửa này đợc nối liền với các rãnh dầu (1) trên
roto. Khi roto quaytheo chiều mũi tên nh trên hình vẽ các buồng dầu giữa các cánh
gạt ở cửa hút A tăng dần, quá trình hút dầu từ cửa A qua các rãnh (1) đợc thực hiện.
Trong khi đó , thể tích giữa các cánh gạt ở phía cửa B giảm, bơm thực hiện quá
trình nén dầu theo các rãnh hớng kính chảy vào cửa B đi ra ngoài.
Để giảm ma sát giữa cánh gạt và stator (2), stator đợc lắp trên 2 ổ bi và nó cùng
với 2 mặt bên của bơm sẽ quay cùng chiều với roto nên chuyển động tơng đối giữa 2
chi tiết sẽ nhỏ.
ở bơm cánh gạt đơn, roto đặt lệch tâm với stator nên mặt tiếp xúc giữa đầu cánh
gạt và thành stator không đợc khít . Để chắn khít tốt hơn ở bơm Enor cũng nh bơm
Sturon, ngơì ta dùng thanh trợt đặc biệt (3) lắp trên đầu cánh gạt. Lu lọng của bơm

Sturon cũng đợc tính nh bơm Enor nhng phảI trừ bớt đi lợng dầu bằng thể tích cánh
gạt là q.
q=

2. . e. n. B. s

Do đó lu lợng của bơm :
Q= 2en[(BD-4bd)-Bsz].10-3 [l/p]
ở đây B: chiều rộng cánh gạt, các kích thớc có đơn vị đo (cm)
2) Bơm cánh gạt kép.
Là loại bơm mà khi trục nó quay một vòng , thể tích giữa các cánh gạt có 2 lần
tăng và 2 lần giảm, tức là nó thực hiện 2 lần hút và 2 lần nén.
Kết cấu của bơm đối xứng nên lực tác dụng lên trục cân bằng, có thể dùng ở hệ
thống có áp suất cao.
Sơ đồ của bơm cánh gạt kép nh hình (I-9)


Đặc đIểm của loạI này là các cánh gạt (2) chuyển động tự do trong các rãnh hớng kính của roto (1) . Khi rotor quay, dới tác dụng của lực li tâm và của áp suất của
buồng nén dẫn vào các rãnh (3) ở phía dới các cánh gạt làm cho các cánh gạt luôn tì
sát vào biên dạng (4) của stator có thể là đờng elíp, acsimet hay là tổ hợp các cung
tròn , do đó khi roto quay một vòng ,thể tích các buồng giữa các cánh gạt có hai lần
tăng và hai lần giảm. Nếu nh roto quay theo chiều quay của kim đồng hồ thì buồng
(a) và buồng (b) sẽ ở đối diện với nó có thể tích tăng thực hiện hút dầu. Trong khi đó
thể tích của buồng (c) và (d) bị giảm nên thực hiện quá trình nén. Hai buồng hút và
nén đặt cách nhau 1800 do đó các lực cân bằng giảm tải cho ổ trục.
Để ngăn cách buồng hút A với buồng nén B đợc tạo nên trên đĩa dẫn dầu lắp ở
mặt bên của stator, góc tơng ứng với đoạn ngăn cách giữa 2 buồng phải thoả mãn
điều kiện:
2/z ;

z:Số cánh gạt.

Biên dạng (4) của stator trên đoạn tơng ứng với góc cần là cung tròn có tâm O
để cho thể tích giữa 2 cánh gạt sau khi đi qua buồng nén B đến buồng hút A không
bị thay đổi tức là khi qua cung tơng ứng với góc không có tác dụng hút và nén.
Để bề mặt đầu cánh gạt ép sát vào stator đợc tốt hơn đồng thời để tránh hiện tợng cánh gạt bị kẹt trong rãnh trợt khi đi vào phạm vi buồng nén, tức là khi cánh
gạt đi qua cung chuyển tiếp từ bán kính lớn đến bán kính bé các cánh gạt cần dặt
nghiêng với đờng bán kính của roto 1 góc . Nếu đờng kính của roto từ 56-85
(mm) thì =13-150 .Nếu đờng kính khoảng 140 thì =7 - 80 .
Tính toán lu lợng của bơm cánh gạt kép cũng là xác định thể tích giữa các cánh
gạt, các bề mặt của roto, stator và các đĩa dẫn dầu. Nếu ta đặt R là bán kính lớn và r
là bán kính nhỏ của stator nh hình (I-9) thì vận tốc trên bán kính của cánh gạt là:
V=2 . . n .
Vi phân thể tích của bơm cánh gạt kép trên tiết diện Bd của cánh gạt.
dQ = 2. V. Bd = 2. 2. n. Bd


Do đó lu lợng của bơm sẽ là :
R

Q = 2 ì 2 ì ì n ì B ì d = 2 ì ì n ì B ì [ R r ]
1

2

2

r

Nếu bề dày cánh gạt là s thì tổn thất do thể tích của z cánh gạt chiếm bằng:

q=

2sBnz

cos

R

ì d =
r

2 sBnz
ì (R r)
cos

Do đó lu lợng của bơm cánh gạt kép là:

sz
Q = Q q = 2 ì n ì B ì ( R r )[ ( R + r )
]
1
cos
Nếu kích thớc có đơn vị là [cm] thì;
3
sz
10
Q = Q q = 2ì
n ì B ì ( R r )[ ( R + r )
](l / p)

1
cos

Bơm cánh gạt kép không thể điều chỉnh lu lợng . Lu lợng của nó chủ yếu phụ
thuộc vào đờng kính lớn và bán kính nhỏ của stator. Nhiều nhà máy chế tạo bơm
cánh gạt với một số stator có tỉ số R/r khác nhau .Do đó chỉ cần thay stator ta có thể
có nhiều lu lợng khác nhau.
Để cánh gạt chuyển động an toàn , tỷ số giữa độ dài lớn nhất l 1 nhô ra khỏi roto
và chiều dài nhỏ nhất l2 còn nằm lại trong rãnh roto của cánh gạt cần đảm bảo:

l
l

1
2

0,9


III-Bơm piston:
Là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu piston - xilanh. Vì
bề mặt làm việc của cơ cấu này là mặt trụ ,do đó có thể dễ dàng đạt đợc độ chính
xác gia công cao,đảm bảo hiệu suất tổn thất thể tích tốt , có thể thực hiện đợc loạI
bơm làm việc với áp suất lớn (áp suất lớn nhất có thể đạt đợc P=700 bar)
Bơm piston thờng dùng ở những hệ thống dầu ép cần áp suất cao và lu lợng lớn ,
trớc tiên là ở máy tuốt , máy nén , máy xúc..... Dựa trên cách bố trí piston bơm có
thể phân làm 2 loại:
*Bơm piston hớng kính.
*Bơm piston hớng trục.
Bơm piston có thể chế tạo với lu lợng cố định hay điều chỉnh.

1) Bơm piston hớng kính
Bơm piston hớng kính là loại bơm có nhiều piston chuyển động theo hớng kính
của roto. Khi làm việc , dới tác dụng của lực li tâm các piston luôn tì sát vào mặt
trong của thành bơm đặt lệch tâm so với roto, Piston bị cỡng bức thực hiện chuyển
động thẳng đi về . Trên cơ sở đó thực hiện quá trình nén và hút chất lỏng.
Sơ đồ kết cấu của loại bơm hớng kính đơn nh hình (I-10).
Trong các lỗ hớng kính của rotor (1) đặt các piston (2) . Rôtor quay trên trục
dẫn dầu (3) đợc lắp cố điịnh vào thân bơm và có lỗ hút dầu A và lỗ nén dầu B phía
bên trong trục. Thùng xoay lắp trên những ổ trục riêng biệt có vòng trợt (4) ơ bên
trong đặt lệch tâm với rotor (1) một đoạn là e. Khi làm việc đầu của các piston luôn
tì sát vào vòng trợt (4) . Nếu roto quay qua vùng cửa A thể tích của lỗ dới piston lớn
dần ,thực hiện quá trình hút dầu từ cửa A , và khi đi qua cửa B dầu thực hiện quá
trình nén dầu vào cửa B. Các cửa A,B đợc nối liền với ống hút và ống nén của bơm.
Khi độ lệch tâm e=0 , quá trình hút nén bị chấm dứt , và khi độ lệch tâm đợc
điều chỉnh bằng (-e) (đờng tâm của rotor đặt qua phải đờng tâm của vòng trợt (4)
theo hình vẽ thì quá trình nén hút lại tiếp tục , nhng chức năng của các lỗ A,B bị đảo


ngợc lại . Vì đặc tính này mà bơm piston đợc sử dụng rộng rãi để thực hiện đảo
chiều các cơ cấu máy .
Vòng trựơt (4 ) đợc lắp trong thùng xoay không có mối liên hệ cứng với
roto.Nhng khi roto quay do lực ma sát giữa đầu piston và vòng trợt nên bắt buộc
vòng trợt cũng phải quay cùng chiều với roto do đó chuyển động tơng đối giữa roto
và vòng trợt (4) bé , các chi tiết trợt đỡ mòn.
Cũng nh ở bơm cánh gạt đơn , bơm piston hớng kính đơn cũng có thể thay đổi
lu lợng bằng cách thay đổi độ lệch tâm e . Lực tác dụng lên trục của bơm này cũng
không cân bằng nên độ mòn của piston và xi lanh không đều . Để nâng cao lu lợng
của bơm ngời ta lắp nhiều dãy piston trên chiều rộng của roto nh kiểu bơm HTM714 của Liên Xô có 4 dãy , mỗi dãy có 13 piston đặt theo hớng kính của roto.
Cũng nh ở bơm cánh gạt, bơm piston hớng kính cũng đợc chế tạo với kiểu tác
dụng kép , hay nhiều lần tác dụng nh ở hình (I-11)

Phần lớn các chi tiết của bơm đều đợc thống nhất hoá , do đó bơm piston hớng
kính kép (hình a) chỉ khác với bơm piston hớng kính đơn ở kết cấu của vòng trợt (1)
và trục dẫn dầu (2).Vòng trợt là hình elíp. Do đó một vòng quay của roto bơm thực
hiện hai lần hút và hai lần nén.
Nếu thay đổi kết cấu vòng trợt và trục dẫn dầu thì ta có thể có bơm piston hớng
kính có nhiều lần hút và nén.Nh ở sơ đồ hình (b) là sơ đồ của bơm có 4 lần hút và 4
lần nén khi roto quay một vòng. Nguyên lí này thờng dùng để chế tạo những động
cơ dầu có mô men xoắn lớn và vận tốc bé (n<400 v/p).
Lu lợng bơm đợc tính toán bằng việc xác định thể tích của xilanh. Nếu ta đặt d
là đờng kính của xilanh (cm), h là độ dài của hành trình piston (cm) thì thể tích của
một xi lanh khi quay một vòng là:
2

ì
q= d h
4

Vì hành trình của piston h=2e nên nếu bơm có z piston và làm việc với số vòng
quay là n(v/p)thì lu lợng của bơm sẽ là:


Q = q. z. n.103 = ì10
2

3

d

2

ì e ì z ì n [l/p]

Hành trình của bơm piston thờng là h=(1.3-1,4)d và số vòng quay n max=1500
(v/p).
3) Bơm piston hớng trục:
Là loại bơm có piston đặt song song với trục của roto. Ngoài những u điểm của
bơm piston hớng kính , bơm piston hớng trục có u điểm nữa là kích thớc của nó nhỏ
gọn hơn khi cùng một cỡ với bơm hớng kính . Vì piston đặt dọc theo trục nên roto
có kích thớc bé , mô men quán tính nhỏ nên rất thích hợp với động cơ dầu . Ngoà ra
so với tất cả các loạ bơm khác bơm piston hớng trục có hiệu suất tốt nhất và hiệu
suất hầu nh không phụ thuộc vào tải trọng và số vòng quay.
Nguyên tắc chung về cách làm việc của Bơm piston hớng trục có thẻ trình bày
nh ở hình (I-12).
Bơm gồm có các piston (1) đặt song song với trục của rotor (2) và luôn tì sát và
đĩa nghiêng (3) nhờ lò xo (4). Trục (5) truyền chuyển động vòng cho rotor nên buộc
piston (1) di động thẳng ,thực hiẹn quá trình hút và nén.Các xilanh của piston (1)
đều có lỗ thông với các rãnh của đĩa dầu (6) , trong quá trình quay, những piston
nào ở vào vùng rãnh A thực hiện quá trình hút và ở rãnh B là nén.
Lu lợng của bơm:
Tính toán lu lợng bơm hớng trục tơng tự nh bơm hớng kính nhng ở loại bơm này
hành trình của piston phụ thuộc vào góc nghiêng là góc nghiêng tơng đối giữa
trục piston và trục quay của bề mặt làm piston chuỷên động.
Hành trình của piston có thể xác định theo sơ đồ tổng quát nh ở hình (I-13).
Nếu các ký hiệu lấy giống nh ở bơm piston hớng kính và đờng kính chia của
xilanh trên roto là D(cm) thì lu lợng của bơm sẽ là:
Loại
bơm này th-

q=10

-3

ìd
4

2

3

ì10
hì zìn =
4

d

2

ì z ì n ì D ì tg (l / p)


ờng đợc chế tạo với lu lợng Q=30-640(l/p) và áp suất p=60bar, nhng ở kiểu bơm của
hãng Vickers có áp suất đến 175 bar, số vòng quay thờng dùng là 1450 (v/p) hay 950
(v/p). Nhng ở những bơm có roto không lớn số vòng quay có thể dùng từ 20002500(v/p) .

B-động cơ dầu
Là cơ cấu biến đổi năng lợng dùng để biến áp năng của dầu thành cơ năng.Về
nguyên tắc kết cấu của động cơ dầu giống với bơm dầu do đó tất cả các loại bơm
dầu đều có thể làm động cơ dầu và ngợc lại. Thông thờng động cơ dầu thờng đợc
lắp cùng với bơm dầu thành một khối truyền động, cơ cấu ấy thờng đợc gọi là hộp
truyền động dầu ép. Trong hộp truyền động dầu ép, bơm dầu và động cơ dầu thờng

có kết cấu giống nhau, nếu có khác thì chỉ khác nhau về kích thớc .
Quá trình biến đổi năng lợng của động cơ dầu đợc thực hiện theo trình tự sau:
-Dầu có áp suất cao đợc đa vào buồng công tác của động cơ dới tác dụng của áp suất
, một chi tiết tạo nên buồng công tác của động cơ di động.Chuyển động đấy đợc
truyền lên trục của động cơ .
-Do trục động cơ quay, buồng công tác của động cơ dịch chuyển từ buồng nén sang
buồng cửa ra .
-Thể tích buồng công tác ở cửa ra giảm dần và đẩy dầu ra ngoài .Số vòng quay của
trục động cơ phụ thuộc vào độ lớn và số lợng các buồng công tác cũng nh lu lợng
cho vào động cơ dẫn.
-Do với đoọng cơ điện , động cơ dầu có kích thớc, trọng lợng và mô men quán tính
nhỏ hơn rất nhiều . Ngoài ra nó còn có thể thực hiện truyền động vô cấp một cách
dễ dàng. Do đó động cơ dầu ngày càng đợc sử dụng rộng rãi trong truyền động máy
cắt kim loại, trog việc điều khiển tự động và điều khiển từ xa .
Tuỳ thuộc vào kết cấu động cơ dầu ,có thể là động cơ bánh răng,cánh gạt hay
piston.Vì kết cấu của động cơ dầu tơng tự nh bơm dầu nên ta chỉ xét đến một số dặc
điểm chủ yếu của vài loại động cơ dầu .


I- Động cơ dầu bánh răng.
Tuy kết cấu của động cơ dầu bánh răng đơn giản, nhng nó rất ít đơc dùng
trong máy cắt để thực hiện chuyển động tròn, vì hiệu suất của nó thấp. Ngoài ra ma
sát ở trục và mặt đầu khá lớn ,làm cho dầu chóng nóng khi quay nhanh. Động cơ
dầu bánh răng chủ yếu chỉ đợc dùng để thực hiện các chuyển động điều khiển nh ở
các băng truỳên, các đồ gá cấp phôi hoặc dùng để quay trục vít thực hiện lợng chạy
dao trên máy tổ hợp khoan.

II- Động cơ dầu cánh gạt.
Động cơ dầu cánh gạt là một trong những loại đợc dùng rộng rãi ,nhất là ở các
nớc phơng tây. Nó đợc dùng để thực hiện chuyển động chính cũng nh chuyển động

phụ trên máy cắt kim loại. Động cơ dầu cánh gạt có 2 loại chính :
*Động cơ dầu cánh gạt đơn.
*Động cơ dầu cánh gạt kép .
Một bơm cánh gạt có thể biến thành động cơ dầu làm việc ổn định nếu nh các
cánh gạt đợc thực hiện chuyển động cỡng bức để tỳ sát vào biên dạng của stator. Do
đó bơm cánh gạt đơn có thể làm động cơ dầu với kiểu có rãnh dẫn hớng cánh gạt ở 2
bên .Còn bơm cánh gạt kép thì cần phải dùng thêm cơ cấu lò xo để luôn đẩy cánh
gạt tỳ vào stator.
Nguyên lí làm việc của 2 kiểu động cơ cánh gạt nh hình vẽ (I-14).
Hình vẽ (I-14a) là sơ đồ kết cấu động cơ dầu cánh gạt đơn có số cánh gạt lẻ.Dầu
có áp suất P đợc dẫn vào buồng nén A, tác dụng lên cánh gạt nằm 2 bên thành ngăn
cách buồng nén A và buồng ra B.