Bài giảng Máy thủy khí - Chương 3: Máy thể tích bơm Piston - Xilanh thủy lực

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

475
lượt xem 137
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Máy thủy khí - Chương 3: Máy thể tích bơm Piston - Xilanh thủy lực trình bày các nội dung: khái niệm máy thể tích - nguyên lý làm việc của bơm Piston, khái niệm chung về máy thể tích, phân loại máy thể tích, phân loại bơm piston, các thông số làm việc trong bơm thể tích, lưu lượng bơm piston, khắc phục dao động lưu lượng, chuyển động không ổn định của CL trong bơm,... Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Cơ khí - Chế tạo máy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Máy thủy khí - Chương 3: Máy thể tích bơm Piston - Xilanh thủy lực

Chương 3 MÁY TH TÍCH BƠM PISTON – Xilanh th y l c 1 §1. Khái ni m chung v máy TH TÍCH - Nguyên lý làm vi c c a Bơm PISTON 2 1
Rotory Pumps 3 I. Khái ni m chung v máy TH TÍCH • Nguyên lý làm vi c: nén ch t l ng trong 1 th tích kín nh : - Chuy n ñ ng t nh ti n c a piston trong xilanh ho c - Chuy n ñ ng quay c a roto (bánh răng) trong stato (v bơm). • B nén ⇒ áp năng c a dòng ch y thay ñ i, ñ ng năng ≈ const ⇒ máy th y tĩnh 4 2
Phân lo i máy th tích • Máy piston (chuy n ñ ng t nh ti n) • Máy roto (chuy n ñ ng quay) • Máy piston roto (piston chuy n ñ ng t nh ti n nh chuy n ñ ng quay c a kh i roto). V nguyên t c, máy th tích có th làm ñ c hai nhi m v : bơm và ñ ng cơ th y l c 5 II. C u t o bơm piston – Đ c ñi m làm vi c ω C RT l Co β Bo O B 7 Bơm piston tác d ng ñơn (piston ñĩa) 6 3
BM PISTON TR 7 ω C R l T Co β Bo B • Bu ng làm vi c V: gi i h n b i xilanh 2, b m t piston 1, h p van 5. • Nguyên lý làm vi c: Đ ng cơ ñi n d n ñ ng tay quay 9, thông qua thanh truy n 10 chuy n ñ ng t nh ti n c a piston trong XL 8 4
ω C R l T Co β Bo B • Piston 1 sang trái ⇒ th tích bu ng V tăng ⇒ áp su t trong V gi m ⇒ trong V có áp su t chân không ⇒ Van hút 6 m , Van ñ y 4 ñóng, CL theo ng hút 7 ñi vào bu ng V. • Piston 1 sang ph i ⇒ CL b nén, áp su t trong V tăng ⇒ van hút 6 ñóng, khi p = áp su t ph t i van ñ y 4 m CL ñi ra theo ng ñ y 3. • Trong 1 vòng quay 1 l n hút + 1 l n ñ y: bơm piston tác d ng ñơn 9 Đ c ñi m chung c a máy th tích • Yêu c u CL làm vi c: s ch, không có các h t c ng • Khe h làm vi c (thành xilanh - piston): r t bé ñ ñ m b o ñ kín, ñáp ng yêu c u cao c a áp su t làm vi c • Dòng ch y qua ng hút, ñ y: không liên t c, không n ñ nh hi n t ng dao ñ ng lu l ng và áp su t (như c ñi m cơ b n) ⇒ s d ng bình ñi u hòa. • Kh năng t hút c a bơm th tích: có th t kh i ñ ng, không c n m i bơm. 10 5
III. Phân lo i bơm piston • Theo phương pháp d n ñ ng: -- Bơm tay: (d n ñ ng b ng tay) -- Bơm d n ñ ng th ng: c n piston n i tr c ti p v i c n piston c a ñ ng cơ d n ñ ng. -- Bơm d n ñ ng b ng cơ c u tay quay thanh truy n: • Theo k t c u piston: -- Piston ñĩa: m t bên piston ti p xúc v i thành xilanh, lót kín b ng các segment trên piston, y/c u ch t o chính xác. -- Piston tr : ñư ng kính piston nh : M t ti p xúc là piston - c xilanh lót kín r t t t Lòng xilanh không c n ch t o v i ñ chính xác cao. • Theo s l n tác d ng: Tác d ng ñơn - Tác d ng kép – Tác d ng ba ... 11 Bơm piston tác d ng kép ng ñ y chung t ϕ t=0 1,4 : Van hút 2,3 : Van ñ y ng hút chung Dpis: ñk piston dc: ñk c n piston ϕ=0 ÷180o: piston ñi v phía trái: A hút, B ñâ ϕ= 180 o ÷360o: piston ñi v phía ph i: A ñ y , B hút Trong 1 vòng quay c a tay quay: 2 quá trình hút, 2 quá trình ñ y: tác d ng kép 12 6
Bơm piston tác d ng ba • Ba bơm tác d ng ñơn • D n ñ ng b ng 1 tr c khu u • Góc l ch c khu u là 120o, • Đư ng ng hút chung • Đư ng ng ñ y chung. 13 Phân lo i theo áp su t làm vi c • Bơm áp su t th p: p < 10 at • Bơm áp su t trung bình: p = (10 ÷ 20) at • Bơm áp su t cao: p > 20 at Phân lo i theo lưu lư ng • Bơm lưu lư ng nh : Q < 15 m3/h • Bơm lưu lư ng trung bình: Q = (15 ÷ 60) m3/h • Bơm lưu lư ng l n: Q > 60 m3/h 14 7
§2 Các thông s làm vi c trong bơm th tích pra − pvao vra − vvao 2 2 I) C t áp H: H = era − evào = zra − zvào + + γ 2g pra − pvao ∆p plv H≈ = = γ γ γ c t áp c a bơm th tích ph thu c: -- Ap su t ph t i (áp su t yêu c u t i nơi tiêu th ) -- Kh năng lót kín: lót kín không t t rò r m t mát Q, H. -- Công su t ñ ng cơ d n ñ ng -- Đ b n các chi ti t ch u l c 15 II) Lưu lư ng Q: 1) Lưu lư ng trung bình: Q lt = q . n 60 [m / s] 3 • q: Lu l ng riêng (trong 1 chu kỳ) • n: s chu kỳ làm vi c (s vòng quay) trong 1 phút. Lưu lư ng th c t : Q = Qlt - ∆Q = Qlt.ηQ η ∆Q: • lưu lư ng rò r trong bơm và rò r ra ngoài • ph thu c ch t lư ng ñ m lót, ñ nh t ch t l ng, áp su t làm vi c. 16 8
2) Lưu lư ng t c th i Qϕ: • Xác ñ nh t i th i ñi m t ( ng v i góc quay ϕ), • Qϕ= v.F F: di n tích m t làm vi c (c a piston) v: v n t c c a dòng ch y (t i b m t làm vi c) (c a piston) ϕ • v thay ñ i theo t ⇒ Qϕ= f(t) = f(ϕ) 17 III. L c tác d ng lên b m t làm vi c (piston): P = plv. F IV. Công su t - Hi u su t: I. Công su t th y l c: Ntl = plv.Q 2. Công su t trên tr c: γ ⋅Q ⋅ H γ ⋅ Q ⋅ H plv ⋅ Q N tr = = = η Q ⋅η H ⋅η ck η η hi u su t th y l c (≅1). 18 9
§3. Lưu lư ng bơm piston I. Lưu lư ng trung bình lý thuy t: n Qlt = q. 60 1. Lưu lư ng riêng q (m3/vòng): • Bơm tác d ng ñơn: qdon = F.S = F.2RT • Bơm tác d ng kép: qkep = (2F - f).S • Bơm tác d ng ba: qba = 3F.S 19 2. Lưu lư ng trung bình th c: Q = Qlt. ηQ 3. Hi u su t lưu lư ng: • D < 150 mm ηQ = 0,85 ÷ 0,90 • 150mm 300 mm ηQ = 0,95 ÷ 0,98 4. T s S/Dpis (S=2RT): S/Dpis = 0,8 ÷ 2 5. Vt c tbình c a piston: vtb = 0,5 ÷ 0,9 m/s 20 10
6. Đi u ch nh lưu lư ng Đi u ch nh: • S vòng quay n như c ñi m: + Đ ng cơ có svq thay ñ i ho c dùng thêm b bi n t c ñ t ti n +Svq n b gi i h n (n
Bơm tác d ng ñơn Qϕ = F ⋅ v pis = F ⋅ ω ⋅ RT ⋅ sin ϕ Trên ñư ng ng hút: ϕ = 0o , ϕ = 180o ⇒ Qϕ min = 0 hut ϕ = 90o ⇒ Qϕ max = F ⋅ ω ⋅ RT hut Trên ñư ng ng ñ y: ϕ = 180 o , ϕ = 360 o ⇒ Qϕ min = 0 day ϕ = 270o ⇒ Qϕ max = F ⋅ ω ⋅ RT day 23 Lưu lư ng t c th i c a bơm piston tác d ng ñơn Qϕ huït Qmax 0 π 2π ϕ âáøy Qmax Qmax Q Ψ= ⇒ Ψ don = max = π Qlt Qlt H s dao ñ ng lưu lư ng 24 12
Lưu lư ng t c th i bơm piston tác d ng kép Qϕ Boí qua dc A huït B Qmax ϕ âáøy Qmax Q π Ψ= ⇒ Ψ kep = max = Qlt Qlt 2 25 Lưu lư ng bơm piston tác d ng ba Qmax Q π Ψ= ⇒ Ψba = max = Qlt Qlt 3 26 13
Kh c ph c dao ñ ng lưu lư ng • Dao ñ ng lưu lư ng dao ñ ng áp su t -- áp su t có th tăng r t l n; nh hư ng ñ n s c b n; nh hư ng ñ n s làm vi c c a h th ng -- áp su t có th gi m ñ n giá tr r t bé hi n tư ng xâm th c • Bi n pháp kh c ph c: - S d ng bơm tác d ng kép, tác d ng 3, piston roto - S d ng bình ñi u hòa: 27 Bình ñi u hòa • bình kín, có kích thư c l n, có ch a không khí; • ñ t trên ñư ng ng hút (ngay sát c a vào c a bơm) ñi u hòa lưu lư ng và áp su t trong ñư ng ng hút • ho c ñ t trên ñư ng ng ñ y (ngay sát c a ra c a bơm ) ñi u hòa lưu lư ng và áp su t trong ñư ng ng ñ y. 28 14
Bình ñi u hòa pdư=const pck=const Bình ĐH Đo n ng ng n 29 a) Bình ñi u hòa hút: • ng ng n 1 n i c a vào c a van hút và BĐH pck=const • ng hút (dài) n i thông BĐH v i b hút (b ch a). Đo n ng ng n • Đ chân không trên m t thoáng BĐH g n như không thay ñ i dòng ch y trên ñư ng ng hút ñi u hòa, không b dao ñ ng. 30 15
b) Bình ñi u hòa ñ y: • CL ñi t BĐH vào ng ñ y nh áp su t dư trên pdư=const m t thoáng c a BĐH. • Do kích thư c c a bình Bình ĐH l n m c CL trong bình dao ñ ng r t ít áp su t dư trên m t thoáng bình g n như không ñ i dòng CL trong ng ñ y luôn ñư c ñi u hòa • L c quán tính ch xu t hi n trên 1 ño n ng n t bơm ñ n BĐH. 31 §4. Chuy n ñ ng không n ñ nh c a CL trong bơm - Áp mc x su t trong XL trong quá trình hút: mc O Sơ ñ tính áp su t trong XL trong quá trình hút 32 16
Ber: mc O (bê hút) ÷ mc x (sát b m t piston) C t áp quán tính hqt c a dòng không d ng 1 ∂v mcx lh dv x dv p ∫ ∂t ds = g ⋅ dth + g ⋅ dt g mcO mc x F vh ⋅ fh = vp ⋅ F ⇒ vh = vp ⋅ fh 1 mcx ∂v 1 dv p  F  ∫ g mcO ∂t ds = ⋅  ⋅ lh + x  g dt  f h    mc O 1 mcx ∂v L qdh + x dv p h qt = ∫ ds = ⋅ g mca ∂t g dt 33 n v i2 m l i v i2 ∑h whuït = h vh + ∑ζi ⋅ i =1 +∑ λ ⋅ 2g i =1 i d i 2g F vi = v p ⋅ fi 2 2 mc x n F m l F ς qdh = ∑ ζ i   + ∑ λ i i ⋅   f  i =1 i =1  i di  fi    2 vp mc O ∑h whuït = h vh + ς qdh 2g 34 17
Ber: mc O (bê hút) ÷ mc x (sát b m t piston) ∂v 2 2 mcx pa vo p xh v p 1 + = Zh + x + + + ∫ ds + ∑ hwhut γ 2g γ 2g g mcO ∂t p xh pa  L + x dv p  = −  (Zh + x ) + h vh + p (1 + ζ qdh ) + qdh v2 ⋅  γ γ   2g g dt  ( ) dv p v p = RT ⋅ ω ⋅ sin ωt ⇒ dt = RT ⋅ ω ⋅ cos(ωt ) 2 x = RT (1 − cos ϕ ) ⇒ cos ϕ = 1 − x RT 2 2  x  x  x  sin ϕ = 1 − (cos ϕ ) = 1 − 1 −  = 2 −  2  RT  RT  RT    35 Áp su t trong XL thay ñ i theo x pxh pa  1 + ζqdh  2 Lqdh + x 2  = − ( Zh + x) + hvh +   ⋅ ω ⋅ ( 2RT ⋅ x − x 2 ) + ⋅ ω ⋅ ( RT − x) γ γ   2g  g  + x=0 : (b t ñ u hành trình hút) p xh min p a  L  p = −  Z h + h vh + qdh ⋅ R T ⋅ ω2  > bh γ γ   g  γ  + x=2RT : (cu i hành trình) pxh max pa  Lqdh + 2RT  = −  (Z h + 2RT ) + hvh − ⋅ 2RT ⋅ ω 2  γ γ  g   36 18
p xh min p a  L  p = −  Z h + h vh + qdh ⋅ R T ⋅ ω2  > bh γ γ   g  γ  Đki n không x y ra xâm th c: pxhmin > pbh • H n ch chi u cao hút Zh • H n ch s vòng quay n (gi m ω) • Gi m Lqdh gi m Lhút, tăng dhút. • Gi m tr ng lư ng van hút, gi m t n th t qua van hút. 37 p xh min p a  L  p = −  Z h + h vh + qdh ⋅ R T ⋅ ω2  > bh γ γ   g  γ  p a − pbh  Lqdh  Z h max = − g ⋅ RT ⋅ ω 2 + hvh + ∆h   γ    Lqdh  = [H ck ] −   g ⋅ RT ⋅ ω 2 + hvh + ∆h    ∆h: c t áp d tr ch ng xâm th c. Nhi t ñ tăng pbh tăng, [Hck] gi m [ Zhut] gi m. 38 19
p xh min p a  L  p = −  Z h + h vh + qdh ⋅ R T ⋅ ω2  > bh γ γ   g  γ   pa − p xh min   p a − p xh min   − Z h − hvh   − Z h − h vh  γ  ⇒ n = 30 g ⋅  γ  ω = g ⋅  Lqdh ⋅ RT  π  L qdh ⋅ R T          pxhmin > pbh svq cho phép: pa − pbh − Z h − hvh − ∆h γ [n] = 29 ⋅ Lqdh ⋅ RT bơm piston: n=100 ÷ 300 v/ph 39 §5. Đư ng ñ c tính c a máy th tích Toàn bô lưu H lư ng rò r h t ⇒ Q=0 B t ñ u xu t hi n rò r ⇒ Q gi m Rò r s m hơn do có rò n1 n2>n1 r qua van (van ñóng m không k p th i) Q 40 20