BÀI 5: HỆ THỐNG TỜI, NEO, CẨU, MÁY LÁI
6.5. Bơm và động cơ thuỷ lực piston – roto sử dụng cho thiết bị lái
6.5.1. Khái niệm chung.
− Máy thuỷ lực kiểu piston – roto thuộc loại máy thuỷ lực thể tích có đặc điểm sau:
+ Tạo được áp suất cao với Q không lớn lắm.
+ Có thể thay đổi Q một cách dễ dàng khi n & p = const.
+ p không phụ thuộc Q & n.
+ Hiệu suất tương đối cao.
+ Phạm vi điều chỉnh lớn.
+ n làm việc tương đối lớn → có thể nối trực tiếp với động cơ điện.
− Nguyên lí làm việc giống như loại máy piston ghép.
+ Bộ phân công tác chủ yếu gồm nhiều piston hình trụ đặt trong các xylanh. Các xylanh này đặt trong các khối trụ tròn có chuyển động quay gọi là roto. Khi khối xylanh quay thì chuyển động tịnh tiến tương đối giữa piston & xylanh được thực hiện. Vì thế gọi là piston roto.
+ Bơm và động cơ piston – roto có kết cấu hoàn toàn giống nhau. Hai loại này có thể thay thế chức năng cho nhau.
+ Bơm piston – roto có thể làm việc như một động cơ nếu ta dẫn vào nó 1 dòng chất lỏng có áp suất đủ lớn và động cơ piston – roto có thể làm việc với moment quay không đổi hoặc thay đổi. Bơm piston – roto có thể làm việc với Q không đổi hoặc thay đổi.
− Máy thuỷ lực piston – roto gồm 2 loại chính:
+ Bơm & động cơ piston – roto hướng kính.
+ Bơm & động cơ piston – roto hướng trục.
6.5.2. Bơm & động cơ thuỷ lực piston – roto hướng kính.
A
b a
e
1 2
B
a) Cấu tạo:
Goàm 2 phaàn:
− Phần roto (quay) gắn với đầu trục.
− Phần stato không quay nhưng tịnh tiến qua lại.
Phần roto (1) đặt lệch tâm (1 khoảng e) trong stato (2).
roto hình trụ bên trong có các xylanh và piston. Các piston không có cán di chuyển tịnh tiến trong xylanh. Các xylanh phân bố theo hướng kính (kiểu hình sao). Các piston quay theo roto.
Phần stato là một đai hình trụ: mặt trong nhẵn bóng cho các đỉnh piston tì vào & dịch chuyển. Nó di chuyển ngang nhờ có tác động bên ngoài (người thực hiện).
+ A, B: không gian chứa dầu. Hình 27: Sơ đồ bơm & động cơ piston - roto + a, b: lỗ dẫn dầu. hướng kính
b) Hoạt động:
− Nếu là bơm thì quá trình hút được thực hiện khi các piston chuyển động hướng ra khỏi tâm roto (đi ra). Chất lỏng được hút qua roto vào các xylanh nhờ lỗ a và họng hút A. (các xylanh phía trên đường X – Y thực hiện quá trình hút nếu roto quay theo chiều kim đồng hồ).
− Khi các xylanh đi qua đường X – Y thì các piston chuyển động hướng về tâm roto nên thực hiện quá trình đẩy. Đẩy chất lỏng trong xylanh đến họng đẩy B và ra hỏi bơm qua lỗ b.
− Nếu roto quay ngược lại thì chất lỏng sẽ chuyển động ngược chiều (b: hút, a: đẩy).
Nếu là động cơ: thì ta dẫn chất lỏng vào họng A hoặc B. Một dòng chất lỏng có áp suất đủ lớn:
dưới tác dụng của áp suất, các piston chuyển động và một đầu tì vào thành trong của stato, đẩy roto quay.
Sau khi truyền áp năng cho các piston. Chất lỏng bị đẩy ra khỏi động cơ ở họng kia.
− Để đầu piston luôn tì vào stato, ngoài lực li tâm của piston người ta còn đặt vào mỗi xylanh một lò xo để hổ trợ (áp dụng khi làm bơm còn khi làm động cơ thì không cần vì dầu có áp suất lớn đẩy piston luôn tì vào stato).
c) Các thông số:
Lưu lượng:
− Trong 1 vòng quay của roto, lượng chất lỏng mà piston đẩy được là (q) q = d e
4 2 π 2 .
− Nếu có z piston và quay n (vòng/phút) thì : Q = q.n.z = d e
4 2 . 2
π .n.z
+ Q: gọi là lưu lượng lí thuyết trung bình.
+ Q thay đổi theo e (nếu n = const) + Neáu e = 0 thì Q = 0.
Moment quay:
− Monent trên roto, M tỉ lệ thuận với e.
+ e càng lớn thì M càng lớn.
+ e = 0 thì M = 0 và emax thì Mmax .
→Vì vậy muốn thay đổi M trên trục roto ta điều chỉnh e mà không cần thay đổi P chất lỏng trong động cơ.
6.5.3. Bơm và động cơ thuỷ lực piston – roto hướng trục.
a) Cấu tạo:
− Trên roto người ta làm các xylanh có tâm song song với nhau & theo hướng trục của roto.
− Piston trong xylanh có đầu luôn tì vào mặt đĩa nghiêng (đĩa này không quay chỉ thay đổi γ ). Vì đĩa (3) nghiêng nên các piston chuyển động tịnh tiến trong các xylanh (vừa quay vừa tịnh tiến).
− Nắp (4) cố định lắp sát với roto. Bên trong nắp (4) có hai rãnh hình vòng cung (5) (rãnh xuyến) được ngăn cách nhau. Hai rãnh thông với hai lỗ dẫn chất lỏng a, b.
b) Hoạt động:
− Nếu máy là bơm: khi roto quay theo chiều mũi tên thì
rãnh (5) bên trái là rãnh hút A, họng bên phải là họng đẩy B. Hình 28: Sơ đồ bơm piston – roto
5 A B
a b
A A
A
a b
A 4
3 1 2
− Nếu dẫn vào máy một dòng chất lỏng có áp suất đủ lớn hướng trục thì roto sẽ quay. Lúc đó máy trở thành động cơ thuỷ lực.
Qmax =Mmax. Q và M phụ thuộc vào γ (γ = 0 Q = 0). →
Nhận xét:
− Cả 2 loại piston roto hướng kính và hướng trục tuy có kết cấu khác nhau nhưng nguyên lí làm việc giống nhau (trong hướng kính thì chuyển động của các piston được thực hiện trong 1 mặt phẳng, còn loại hướng trục thì chuyển động của các piston được thực hiện trong không gian).
− Cả 2 loại bơm đều không có van hút và van đẩy nên có thể làm việc với vòng quay cao.
− Loại hướng trục thường dùng trong các trường hợp cần có vòng quay cao và M thay đổi nhỏ.
− Loại hướng kính được dùng khi cần M lớn và n tương đối nhỏ (máy lái, tời neo, cẩu).
− Loại piston roto hướng trục chia làm 2 loại:
+ Loại đĩa nghiêng (khối roto quay, đĩa cố định)
+ Loại roto nghiêng → piston nối với đĩa bằng khớp cầu (đĩa thẳng đứng, roto nghiêng)
− Loại roto hướng trục có kết cấu ưu điểm là họng hút và đẩy (các rãnh xuyến) có thể chế tạo với kích thước lớn hơn mà không làm tăng kích thước chung của máy. Do đó cho phép nâng cao n để có Q lớn hơn so với hướng kính.
− Loại hướng trục còn có đặc điểm là moment quán tính của roto tương đối nhỏ, điều này có ý nghĩa quan trọng khi sử dụng máy làm động cơ. Số xylanh thường có từ 7– 9; dmin =5mm, n = 500 -700v/phút.
− Nếu N lớn → n = 4000v/phút. Đặc biệt n = 10.000v/phút.
nmin của động cơ = 5 – 10v/phút.
6.5.4. Ứng dụng của hệ thống thuỷ lực trên tàu thuỷ
Các hệ thống thuỷ lực được áp dụng rộng rải trên tàu thuỷ trong các hệ thống phục vụ sau:
− Các hệ thống máy lái, neo, tời, cẩu hàng.
− Hệ thống đóng mở các van ballast, lacanh từ xa.
− Hệ thống điện - thuỷ lực điều khiển cánh giảm lắc (tàu khách)
− Hệ thống thuỷ lực điều khiển bước của chân vịt biến bước.
a) Dầu nhờn sử dụng trong hệ thống thuỷ lực cần có các yêu cầu sau:
− Độ nhớt → đảm bảo độ tin cậy. Độ nhớt phải ổn định trong phạm vi nhiệt độ công tác.
− Ít tạp chất cơ học.
− Có khả năng chống oxy hoá cao.
− Không độc, không ăn mòn kim loại.
− Ít hoà tan khí và có khả năng tạo nhủ tương.
− Hệ số dẫn nhiệt cao, giá rẻ.
b) Chuù yù:
− Thời gian thay dầu. Khi pH tăng gấp đôi pH ban đầu. Thường sử dụng sau 3 năm → thay mới.
− Nếu dầu không có phụ gia → thay hàng năm.
− Xả air vì không khí chịu nén → P giảm.
BÀI 7: HỆ THỐNG MÁY LẠNH TÀU THUỶ