Bài giảng Máy thủy khí - Chương 4: Bơm và động cơ thủy lực thể tích kiểu roto

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

293
lượt xem 87
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Máy thủy khí - Chương 4: Bơm và động cơ thủy lực thể tích kiểu roto trình bày các nội dung: đặc điểm chung, bơm - động cơ thủy lực kiểu bánh răng, phân loại, các thông số làm việc, lưu lượng, lưu lượng tức thời, hệ số dao động lưu lượng, hiện tượng CL bị nén ở chân răng, các biện pháp khắc phục, tổn thất - hiệu suất trong bơm BR, tải trọng tác dụng lên ổ trục,... 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 4: Bơm và động cơ thủy lực thể tích kiểu roto

Chương 4 BƠM VÀ Đ NG CƠ TH Y L C TH TÍCH KI U ROTO 1 2 1
§1. Đ c ñi m chung: • Roto chuy n ñ ng quay trong v (stato) nén CL dòng ch y tng ñ i ñ u. • Áp su t làm vi c cao hn máy cánh d n, th p hn máy piston plv= (20 - 150) at Ưu ñi m : - K t c u ñơn gi n, kích thư c g n nh ⇒ Công su t trên 1 ñơn v tr ng lư ng c a máy l n. - Tu i b n cao, ch c ch n. Làm vi c tin c y - Có th làm vi c v i svq l n so v i bơm piston. Như c ñi m : - Không ñi u ch nh ñư c lưu lư ng khi n=const (bơm BR). - Hi u su t lưu lư ng th p hơn so v i bơm piston 3 Ph m vi s d ng • Truy n ñ ng thu l c ki u th tích (Máy công trình) • H th ng bôi trơn • H th ng tr l c tay lái, h th ng phanh 4 2
§2. Bơm - ñcơ thu l c ki u bánh răng: Clip 5 Bơm 2 bánh răng 3 1 2 C B 6 3
I. K t c u - nguyên lý làm vi c (bơm 2 BR) 2 BR ăn kh p ngoài ñ t trong v bơm • D ng răng thân khai, 8 ñ n 12 răng d ch ch nh góc ñ tránh s c t chân răng. • V bơm có mi ng (b ng) hút n i v i ng hút; mi ng (b ng) ñ y n i v i ng ñ y. 3 1 2 C B 7 Nguyên lý làm vi c BR ch ñ ng (1) quay ⇒ BR b 3 ñ ng (2) quay theo. • T i bu ng A , các răng ra 1 kh p, th tích ch a CL c a A tăng áp su t gi m: pck CL 2 ñi t b hút lên bu ng A. Bu ng A: b ng hút. • BR quay, rãnh răng ch a CL, ñưa CL t A lên B theo con ñư ng vòng theo v bơm. • T i bu ng B , các răng vào kh p th tích ch a CL c a B gi m CL b nén ñ n áp su t yêu c u c a ph t i CL ñi vào ng ñ y (5) Bu ng B: b ng ñ y. 8 4
Nh n xét: • Quá trình hút, ñ y di n ra liên t c dch y liên t c. • C t áp (áp su t CL) do bơm t o ra ph thu c vào áp su t yêu c u c a ph t i. • Áp su t làm vi c c a bơm b h n ch , n u áp su t quá l n thì CL s rò r h t qua khe h - Khe h gi a ñ nh răng và v bơm - Khe h gi a m t ñ u BR và v bơm • Van an toàn: ñ t trên ñư ng ng ñ y, h n ch áp su t làm vi c không vư t quá giá tr cho phép. 9 II. Phân lo i 1) Bơm 2 BR ăn kh p ngoài 2) Bơm nhi u BR (3 BR ăn kh p, BR ch ñ ng ñư c b trí gi a): • Lưu lư ng g p ñôi so v i bơm 2 BR có cùng kích thư c và svq. • Zb ñ ng =Zch ñ ng ± (1 ÷3 răng) s l ch pha c a lưu lư ng gi m dao ñ ng. 3) Bơm BR nhi u c p: • G m nhi u c p BR ăn kh p l p trên tr c. • S c p i = s c p BR • CL t bu ng ñ y c a c p BR 1 ñi vào bu ng hút c a c p BR 2, ñư c nén 1 l n n a bơm t o áp su t cao • Lưu lư ng Q1> Q2> Q3>... do rò r qua các c p, • Sau m i c p ñ u có van an toàn ñ ñi u ch nh áp su t và lưu lư ng m i c p. 4) Bơm 2 bánh răng ăn kh p trong: • C ng v ng; K t c u nh g n hơn. 10 • Ch t o ph c t p, giá thành ñ t. 5
Bơm 3 bánh răng Bơm bánh răng nhi u c p 11 III. Các thông s làm vi c: • Áp su t làm vi c: - Ngành ch t o máy, ô tô: p = (15 ÷ 30)at - Ngành hàng không : p = (100 ÷ 200)at • Lưu lư ng: Qmax = 5000 lit/ph • S vòng quay: n = 1.500 ÷3.000 v/ph nmax = (12.000 ÷ 15.000) v/ph • Hi u su t: ηQ= 0,95 ÷ 0,96; η= 0,87 - 0,90 12 6
IV. Lưu lư ng 1. Lưu lư ng trung bình: Gi thi t: • CL ñi n ñ y rãnh răng • Vrãnh = Vrăng (trong th c t Vrãnh>Vrăng) Đ nh nghĩa: • Z: s răng c a BR ch ñ ng • n: svq c a BR ch ñ ng • m: mô ñun • b: b r ng c a BR 13 Lưu lư ng riêng c a bơm 2 BR: Trong 1 vòng quay c a BR ch ñ ng: • Th tích CL do BR 1 cung c p: Z.Vrãnh • Th tích CL do BR 2 cung c p: Z.Vrãnh q = 2.Z.Vrãnh = Z.(Vranh+Vrang) V gi i h n b i ñ nh răng và chân răng c a BR ch ñ ng 2π ⋅ D 2 ⋅ b q = b ⋅ π ⋅ D ⋅ h = π ⋅ D ⋅ b ⋅ 2m = Z - D=m.Z: ñkính vòng chia (vòng tròn trung bình gi a vòng ñ nh và vòng chân) - h=2m : chi u cao c a răng 14 7
Lưu lư ng lý thuy t trung bình n 2π ⋅ D 2 ⋅ b ⋅ n Qlt = q ⋅ ⇒ Q lt = 60 60.Z Vrãnh > Vrăng thay π=3,5 7 ⋅ D2 ⋅ b ⋅ n Qlt = 60.Z Tính theo BR ch ñ ng vì nñcơ là svq c a BR ch ñ ng BR d ch ch nh: Qlt = 2π ⋅ b ⋅ n ⋅ ( R2 − R12 − m 2 ⋅ cos α o ) 2 R2, R1: bán kính vòng ñ nh, vòng chân αo : góc ăn kh p (20o) 15 Lưu lư ng th c: Q = Qlt. ηQ ηQ = 0,7 - 0,9; ph thu c: + Đ l n c a các khe h + C p chính xác gia công + Đ c ng v ng c a BR + K t c u bơm a) Do rò r CL qua các khe h : + Gi a m t ñ u BR và v bơm: (70÷80)% ∆Q + Gi a ñ nh răng và v bơm Tăng khe h m t ñ u 0,1 mm: ηQ gi m 20% Tăng khe h ñ nh răng 0,1 mm: ηQ gi m 0,25% 16 8
b) Do CL không ñi n ñ y rãnh răng: (do l c ly tâm) Khi plytâm > phút CL không ñièn ñ y rãnh răng ÷ - V n t c vòng c a ñ nh răng: v
2. Lưu lư ng t c th i • B qua t n th t: N=p.Q=M.ω n u M dao ñ ng thì Q dao ñ ng ph i kh o sát lưu lư ng t c th i M ⋅ω N = p ⋅Q = M ⋅ω ⇒ Q = p • L p công th c tính Moment c n (cân b ng v i moment trên tr c M) tính ñư c Q • N u M dao ñ ng theo t Qϕ : lưu lư ng t c th i 19 a) Moment c n 2 BR ñang ti p xúc t i A* (ñi m ăn kh p) • phía trên A*, áp su t tác d ng là pñ, C • phía dư i A* áp su t B tác d ng là ph • ∆p = pñ - ph tác d ng vào m t răng ñang ăn kh p l cc n momen c n. 20 10
Trên BR ch ñ ng: • M t răng A: T A* ñ n ñ nh răng: pñ T A* ñ n chân răng: ph • M t răng B: ph 2 m t răng A,B ch u l c không cân b ng do chênh l ch áp su t gây momen c n ngư c chi u quay c a C tr c Trên BR b ñ ng: B • M t răng A: T A* ñ n ñ nh răng: ph T A* ñ n chân răng: pñ • M t răng C: pñ 2 m t răng A,C ch u l c không cân b ng do chênh l ch áp su t gây momen 21 c n Momen c n trên BR ch ñ ng (M1) • Trên c p răng ăn kh p: t A* ñ n ñ nh răng ch u l c không cân b ng. • Trên các c p m t răng khác: áp l c tri t tiêu t ng ñôi m t . C ∆ • L c:F =∆p.b.(R2- x) • Cánh tay ñòn so v i tâm O1: B R2 + x 2 R2 + x M 1 = ∆p ⋅ b ⋅ (R2 − x ) 2 M1 = 1 2 ( ∆p ⋅ b ⋅ R 22 − x 2 ) 22 11
Momen c n trên BR b ñ ng (M2) • F =∆p.b.(R2- y) • Cánh tay ñòn so v i tâm O2: R2 + y 2 C R +y M 2 = ∆p ⋅ b ⋅ (R2 − y ) 2 B 2 1 ( M 2 = ∆p ⋅ b ⋅ R 22 − y 2 2 ) 23 T ng Momen c n tác d ng lên tr c bơm M = M 1 + M2 ∆p = p M = p ⋅b⋅ 1 2 [ ( 2 R 22 − x 2 + y 2 )] 24 12
Sơ ñ ăn kh p x2 = c2 + (R - k)2 = c2 + R2 + k2 - 2R.k y2 = c2 + (R + k)2 = c2 + R2 + k2 + 2R.k x2 + y2 = 2R2 + 2(k2 + c2) = 2(R2 + l2) A y l c x O2 P k O1 25 M = p ⋅b ⋅ 1 2 [ ( 2 R 22 − x 2 + y 2 )] M = p.b.(R22 - R2- l2) BR thông thư ng: R2= R + m ⇒ M = p.b.(2R.m + m2- l2) Moment c n ph thu c vào chi u dài ăn kh p l, l: kho ng cách t ñi m ăn kh p A* ñ n tâm ăn kh p P, thay ñ i trong quá trình ăn kh p. l = lmax ⇒ Mmin = p.b.( 2R.m + m2- lmax2) l=0 ⇒ Mmax = p.b.( 2R.m + m2) ⇒ momen quay dao ñ ng: nh hư ng ñ n: - S c b n c a các chi ti t trong bơm - Gây dao ñ ng lu l ng 26 13
M ⋅ω b) Lưu lư ng t c th i Q= p Q = ω.b.( 2Rm + m2- l2) • Do l thay ñ i Q dao ñ ng t Qmax ñ n Qmin. • Biên ñ dao ñ ng A ph thu c vào l ph thu c vào s răng Z và h s trùng kh p ε. π2 A = 2 ε ⋅ ω2 ⋅ R o ⋅ b 2 Z Ro: bán kính vòng cơ s 27 H s dao ñ ng lưu lư ng Qmax − Qmin cos 2 α (BR tr δ= δ = 1,25 ⋅ ) Qtb Z Bi n pháp kh c ph c dao ñ ng lưu lư ng : - Dùng BR có s răng Z l n - Dùng BR nghiêng: vào và ra kh p t t trên chi u dài răng Q dao ñ ng ít, bơm làm vi c êm hơn: H s dao ñ ng lưu lư ng ph thu c góc nghiêng β c a răng và b r ng b c a BR. β càng l n l c d c tr c càng l n ph i gi m p β = (20 ÷ 30)o ; p = (3 ÷ 5) at. - Dùng BR ch V: kh ñư c l c d c tr c β= ÷ (30÷45) ÷ o, p = (20÷40) at. Nh c: ph c t p, ñ t ti n. 28 14
V. Hi n tư ng CL b nén chân răng 1. Gi i thích hi n tư ng : • Khi 2 răng b t ñ u vào kh p, 1 ph n CL b gi l i trong chân răng • Trong quá trình vào kh p, CL b nén trong chân răng n u không có khe thoát ra. • Khi h s trùng kh p ε
• Khi b nén: th tích CL chi m ch gi m, áp su t CL tăng => nhi t ñ CL tăng. • Khi ra kh p: th tích ch a CL tăng nhanh, áp su t gi m nhanh (có th gi m ñ n pck). • S tăng gi m áp su t theo chu kỳ gây ra ng su t m ch ñ ng, nh hư ng ñ n s c b n c a răng và tr c. • Nhi t ñ CL tăng nhanh khi b nén, CL có th b c hơi: hi n tư ng xâm th c • Nhi t ñ cao: d u b bi n ch t. 31 2. Các bi n pháp kh c ph c: - Làm rãnh thoát phía trong thành v bơm t i v trí ăn kh p c a 2 BR, rãnh thoát thông v i b ng hút hay b ng ñ y. Như c ñi m: khe h gi a m t ñ u BR và v bơm tăng ηQ gi m. - Khoan l chân răng ñ ñưa CL v tr c bánh răng, t i ñây CL ñư c ti p t c d n vào bu ng hút ho c b ng ñ y. Như c ñi m: khoan l gi m s c b n c a BR - Dùng BR nghiêng hay BR ch V. Khi m t ñ u răng b t ñ u vào kh p thì ñ u kia ñã ra kh p không t o nên không gian kín chân răng. 32 16
VI. T n th t - hi u su t trong bơm BR 1 . T n th t thu l c: • Do ma sát c a CL v i các b m t làm vi c • Do t n th t d c ñư ng và t n th tc cb trong chuy n ñ ng t ng hút ñ n ng ñ y • Có giá tr nh , thư ng b qua ηH= 1 33 2 . T n th t lưu lư ng: ηQ = 0,7 - 0,9 - Do rò r CL - Do CL không ñi n ñ y rãnh răng - nh hư ng c a ñ nh t: 3 . T n th t cơ khí - Do ma sát gi a BR và v bơm - Do ma sát gi a các b m t làm vi c c a răng - Do ma sát trong ñ m lót và tr c Hi u su t toàn ph n c a bơm BR: 0,6 - 0,85 34 17
VII. T i tr ng tác d ng lên tr c L c tác d ng lên tr c bơm: • L c hư ng kính do ñ chênh áp ∆p • L c do momen quay c a tr c bơm. 35 1. L c hư ng kính L1 • N u không có khe h gi a ñ nh răng và v : l c hư ng kính ch xu t hi n b ng ñ y. • Do có khe h : áp su t tăng d n t b ng hút v b ng ñ y l c hư ng kính tăng • L c hư ng kính tác d ng lên 1 BR: L1 = 0,7 ⋅ ∆p ⋅ f = 0,7 ⋅ ( pd − ph ) ⋅ b ⋅ D2 Các bi n pháp gi m t i tr ng h ng kính: - Ch t o ng ñ y h p lý có ph n ñ u ng ñ y bé - Ch t o ng hút l n: vh ↓ ; ph↑ 36 18
2. L c do momen quay M truc 2M L2 = = rtruc d L2 làm tăng l c tác ñ ng lên BR b ñ ng. 3. L c t ng h p BR ch ñ ng: L = 0,75.b.D.∆p BR b ñ ng: L = 0,85.b.D.∆ 37 VIII . Đ ng cơ thu l c ki u BR • Có k t c u như bơm BR nhưng ch t o chính xác hơn ñ t ti n hơn. • Bơm BR có th làm vi c như m t ñcơ n u như ñưa vào m t dòng CL có áp su t l n, áp l c tác ñ ng lên m t răng làm BR quay. Chú ý : • Do t n th t cơ khí l n nên áp su t dòng CL kh i ñ ng l n. • Kh i ñ ng không t i ñcơ piston roto: 0,5 ñ n 1,5 at • Kh i ñ ng không t i ñcơ BR tương ñương: 10 ñ n 15 at 38 19
Momen quay t c th i c a ñ ng cơ BR: Mdc=∆p.b.(2Rm + m2- l2)=∆p.b.( m2.Z + m2- l2) l: chi u dài ăn kh p Ndc= Mdc.ω Moment quay: Công th c g n ñúng (ñcơ BR th ng) ∆p ⋅ b M dc = M ldc ⋅η ck M ldc = ⋅ (Z + 1) (N .cm) 10 b: chi u r ng BR (cm); ∆p: (N/cm2) Qdc Q ⋅η Qdc S vòng quay: ndc = = q q 39 • Đ tăng moment quay: dùng ñcơ nhi u BR. • Y/c u c a ñc nhi u BR: gi m ma sát trên b m t làm vi c c a các chi ti t: + Gi m khe h trong tr c BR ăn kh p chính xác + Đ m b o khe h ñ BR không c vào thành v + Gi m l c tác d ng lên tr c: kh c ph c l c hư ng kính 40 20