Bơm piston thủy lực là gì?

Máy bơm piston thủy lực là gì?

Một máy bơm piston thủy lực là một loại máy bơm dịch chuyển tích cực chuyển đổi năng lượng cơ học (từ một trục quay) thành năng lượng thủy lực (sự kết hợp của lưu lượng và áp suất). Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng piston chuyển động qua lại bên trong các xi lanh để hút chất lỏng vào và sau đó đẩy nó ra dưới áp suất cao.

Chúng nổi tiếng về hiệu suất cao và khả năng tạo ra áp suất rất cao, khiến chúng trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng thủy lực công nghiệp và di động đòi hỏi khắt khe nhất.

Nguyên tắc cốt lõi: Cách thức hoạt động

Hoạt động cơ bản có thể được chia thành một chu kỳ đơn giản:

1. Hành trình hút: Khi piston di chuyển lùi, nó làm tăng thể tích trong buồng xi lanh của nó. Điều này tạo ra chân không, mở van (hoặc cổng) đầu vào và cho phép chất lỏng thủy lực được hút vào từ bình chứa.

2. Hành trình xả: Piston sau đó di chuyển về phía trước, làm giảm thể tích buồng. Điều này nén chất lỏng, làm tăng áp suất của nó. Áp suất cao đóng van đầu vào và buộc van đầu ra mở, đẩy chất lỏng có áp suất vào hệ thống thủy lực.

Quá trình này diễn ra đồng thời và liên tục trên nhiều piston được sắp xếp theo một mẫu hình tròn, đảm bảo dòng chảy liên tục, trơn tru.

Các loại máy bơm piston thủy lực chính

Có hai kiến trúc thiết kế chính cho máy bơm piston:

1. Máy bơm piston hướng trục

Trong các máy bơm này, các piston được sắp xếp song song với trục của trục truyền động. Chúng là loại máy bơm piston hiệu suất cao phổ biến nhất.

• Cách thức hoạt động: Trục quay một khối xi lanh chứa các piston. Bản thân các piston được kết nối với một tấm nghiêng (một đĩa nghiêng). Khi khối quay, các piston bị buộc phải chuyển động qua lại trong và ngoài các lỗ khoan của chúng khi chúng đi theo bề mặt nghiêng của tấm nghiêng.

• Tính năng chính: Dịch chuyển thay đổi. Góc của tấm nghiêng có thể được thay đổi. Một góc dốc hơn dẫn đến hành trình piston dài hơn và nhiều chất lỏng được di chuyển hơn mỗi vòng quay (dịch chuyển cao hơn). Một góc nhỏ hơn dẫn đến ít chất lỏng được di chuyển hơn. Nếu tấm nghiêng được đặt ở góc bằng không, các piston không di chuyển và dòng chảy dừng lại. Điều này cho phép kiểm soát chính xác lưu lượng và công suất đầu ra mà không thay đổi tốc độ truyền động của máy bơm.

• Công dụng phổ biến: Máy móc sản xuất (ép phun, máy ép kim loại), thiết bị xây dựng (máy xúc, máy ủi) và các ứng dụng hàng hải.

2. Máy bơm piston hướng tâm

Trong các máy bơm này, các piston được sắp xếp vuông góc (theo hướng tâm) với trục truyền động.

• Cách thức hoạt động: Các piston được đặt trong một khối xi lanh cố định xung quanh trục truyền động. Trục có một cam hoặc rôto lệch tâm. Khi trục quay, cam lệch tâm đẩy các piston vào trong theo trình tự. Lò xo hoặc áp suất thủy lực thường đẩy các piston trở lại ra ngoài so với cam khi nó quay. Van thường được tích hợp vào trung tâm.

• Tính năng chính: Áp suất cao. Máy bơm piston hướng tâm đặc biệt mạnh mẽ và được biết đến với việc đạt được áp suất vận hành cao nhất so với bất kỳ loại máy bơm nào (thường vượt quá 1.000 bar / 15.000 psi).

• Công dụng phổ biến: Các ứng dụng áp suất cực cao như máy ép thủy lực, giàn thử nghiệm và kích.

Đặc điểm chính & Ưu điểm

• Khả năng áp suất cao: Xuất sắc trong các hệ thống yêu cầu áp suất từ 250 bar đến hơn 700 bar (3.600 đến hơn 10.000+ psi).

• Hiệu quả cao: Chúng có rò rỉ bên trong rất thấp (hiệu suất thể tích cao) và tổn thất ma sát thấp (hiệu suất cơ học cao), thường đạt hiệu suất trên 95%.

• Dịch chuyển thay đổi: Khả năng điều chỉnh lưu lượng đầu ra ngay lập tức (một tính năng chính của nhiều thiết kế hướng trục) giúp tiết kiệm một lượng lớn năng lượng, vì máy bơm chỉ cung cấp lưu lượng và áp suất mà hệ thống cần.

• Kiểm soát chính xác: Tuyệt vời cho các ứng dụng yêu cầu kiểm soát tốc độ và vị trí chính xác.

• Tuổi thọ cao: Được thiết kế để hoạt động liên tục trong môi trường khắc nghiệt.

Nhược điểm

• Chi phí cao: Đắt hơn đáng kể để mua và sửa chữa so với máy bơm bánh răng hoặc cánh gạt.

• Độ phức tạp: Thiết kế phức tạp với dung sai chặt chẽ khiến chúng nhạy cảm với sự nhiễm bẩn (chất lỏng bẩn).

• Tiếng ồn: Nói chung ồn hơn so với máy bơm cánh gạt hoặc bánh răng bên trong, đặc biệt là ở áp suất cao.

Ứng dụng

Máy bơm piston thủy lực là những cỗ máy làm việc của các hệ thống thủy lực công suất cao. Bạn sẽ tìm thấy chúng trong:

• Thiết bị xây dựng hạng nặng: Máy xúc, máy đào, cần cẩu, máy ủi.

• Máy móc công nghiệp: Máy ép phun, máy ép kim loại, máy công cụ.

• Máy móc nông nghiệp: Máy kéo, máy gặt đập liên hợp.

• Hàng hải và ngoài khơi: Tời, hệ thống lái, cần cẩu boong.

• Phát điện: Truyền động thủy tĩnh trong tuabin gió.

• Thiết bị khai thác mỏ: Máy khai thác tường dài, giá đỡ mái.