Bơm pít-tông trục: Tổng quan về cấu trúc và hiệu suất

Có một khoảnh khắc trong hầu hết sự nghiệp kỹ thuật thủy lực khi các bơm pít-tông trục trở nên không còn gây áp lực và bắt đầu trở nên dễ hiểu hoàn toàn. Hình học của chúng thực ra rất tinh tế một khi bạn thấy chúng vận hành — nhiều pít-tông lần lượt đẩy chất lỏng, một tấm nghiêng điều khiển mức độ lực đẩy của chúng, toàn bộ cụm quay hàng trăm vòng mỗi phút bên trong một vỏ bọc mà bạn có thể cầm vừa hai bàn tay.

Chính sự tinh tế này cũng là lý do vì sao bơm pít-tông trục chiếm ưu thế trong các ứng dụng thủy lực đòi hỏi cao, trong khi các bơm bánh răng và bơm cánh gạt đơn giản hơn lại đảm nhiệm những công việc ít khắt khe hơn. Các cấp áp suất trên 400 bar, hiệu suất thể tích duy trì trên 95% ở điều kiện định mức, khả năng điều khiển lưu lượng thay đổi thực sự — tất cả những đặc tính này đều không đến từ các răng bánh răng hay các cánh gạt trượt. Chúng xuất phát từ hành trình pít-tông được kiểm soát chính xác.

Hình ảnh Cơ học

Một xi-lanh hình trụ quay quanh trục truyền động. Bên trong xi-lanh, thường có bảy, chín hoặc mười một piston được đặt trong các lỗ khoan song song với trục. Mỗi piston có một miếng đệm trượt ở đầu ngoài — một chiếc giày nhỏ, phẳng, tiếp xúc với bề mặt của tấm nghiêng (swashplate). Tấm nghiêng được cố định ở một góc so với trục quay của xi-lanh. Khi xi-lanh quay, góc này buộc mỗi piston lần lượt di chuyển vào và ra khỏi lỗ của nó — đẩy ra trong nửa chu kỳ quay và thu vào trong nửa chu kỳ còn lại.

Ở mặt sau của xi-lanh hình trụ là tấm phân phối (valve plate), một đĩa được gia công chính xác với hai lỗ hình thận. Một lỗ nối với cổng nhập; lỗ kia nối với cổng xuất. Khi mỗi lỗ chứa piston đi ngang qua lỗ hình thận nhập trong hành trình đẩy ra, nó hút chất lỏng vào. Khi đi ngang qua lỗ hình thận xuất trong hành trình thu vào, nó đẩy chất lỏng ra dưới áp lực. Việc điều tiết thời điểm hoàn toàn dựa trên cơ học — hình dạng của tấm phân phối đảm nhiệm toàn bộ công việc.

Dịch chuyển biến thiên: Tính năng Thay đổi Cách Tính toán

Các bơm có dung tích cố định cung cấp lưu lượng tương ứng với tốc độ trục và hình học của bơm. Đây là một giải pháp hữu ích, nhưng thiếu tính linh hoạt. Bàn nghiêng trong bơm pít-tông trục có dung tích thay đổi có thể được điều khiển nghiêng bởi một cơ cấu điều khiển bên ngoài — thủy lực, cơ khí hoặc điện-thủy lực. Nghiêng bàn nghiêng sâu hơn sẽ làm tăng hành trình pít-tông; do đó, dung tích bơm cũng tăng theo. Đưa bàn nghiêng về gần vị trí thẳng đứng sẽ làm giảm hành trình pít-tông; tại góc nghiêng bằng không, các pít-tông gần như không di chuyển và lưu lượng thực tế ngừng lại mà không cần dừng trục.

Đây là trái tim của các hệ thống cảm biến tải và các mạch bơm điện-thủy lực. Bơm liên tục điều chỉnh đầu ra của chính nó để phù hợp với nhu cầu thực tế của mạch, thay vì vận hành ở dung tích cực đại và xả lượng dầu thừa qua van an toàn. Trong các chu kỳ làm việc công nghiệp thực tế — như ép phun, dập tạo hình, hay bất kỳ quy trình nào có giai đoạn chờ — sự chênh lệch năng lượng giữa một bơm piston trục biến thiên và một bơm piston trục cố định là đáng kể đến mức thể hiện rõ ràng trên hóa đơn tiền điện hàng tháng.

Tại Sao Số Lượng Piston Lẻ Lại Quan Trọng

Bảy, chín, mười một — chứ không bao giờ là tám hoặc mười. Số lẻ đảm bảo rằng không có hai piston nào đồng thời vượt qua ranh giới từ áp suất cao sang áp suất thấp trên tấm phân phối van. Với số lượng chẵn, các piston đối diện sẽ đến điểm chuyển tiếp cùng một lúc, tạo ra gợn sóng áp suất có biên độ khoảng gấp đôi so với thiết kế sử dụng số lẻ. Gợn sóng thấp hơn đồng nghĩa với hoạt động êm hơn, rung động truyền sang kết cấu máy ít hơn và tuổi thọ mỏi dài hơn cho đường ống xả. Đây là một chi tiết thiết kế nhỏ nhưng tác động tích lũy của nó trở nên rõ rệt sau hàng nghìn giờ vận hành.

Cấu hình chuẩn

Hầu hết các nhà sản xuất — trong đó Rexroth với các dòng bơm A10V và A4V là những ví dụ tiêu biểu — cung cấp các loại bơm có mặt bích tiêu chuẩn được thiết kế theo các kiểu lắp đặt SAE A, B hoặc C. Các loại bơm có trục tiêu chuẩn được trang bị đầu ra dạng then hoa hoặc then bằng tùy thuộc vào bố trí truyền động. Những giao diện tiêu chuẩn này cho phép các bơm thay thế từ các nhà cung cấp khác nhau có thể lắp vừa vào hệ thống hiện hữu mà không cần bộ chuyển đổi đặc biệt, điều này đặc biệt quan trọng khi một bơm gặp sự cố trong quá trình sản xuất và cần nhanh chóng thay thế.

Các phớt làm kín và độ chính xác mà chúng bảo vệ

Các thông số hiệu suất của một bơm piston hướng trục được ghi nhận khi xuất xưởng hoàn toàn phụ thuộc vào việc duy trì các khe hở ở mức micromet. Khe hở giữa miếng đệm trượt và tấm nghiêng, giữa piston và xi-lanh, giữa mặt tấm phân phối — tất cả những khe hở này đều không thể điều chỉnh được. Chúng được chế tạo sẵn và duy trì ổn định nhờ việc ngăn ngừa nhiễm bẩn và giữ cho các phớt làm kín luôn nguyên vẹn.

Một phớt trục bị suy giảm sẽ đồng thời gây ra hai vấn đề: cho phép chất lỏng thủy lực rò rỉ ra ngoài và cho phép không khí xâm nhập vào buồng bơm ở phía hút. Không khí này hòa tan vào chất lỏng dưới áp suất, sau đó sụp đổ một cách nổ tung tại tấm van khi áp suất giảm — hiện tượng xói mòn do cavitation có thể làm xuất hiện các vết xước trên bề mặt tấm van đã tôi cứng chỉ trong vài giờ vận hành. Phớt trục thực sự là chính sách bảo hiểm rẻ nhất trong toàn bộ bơm.

HOVOO / HOUFU cung cấp bộ phớt bơm pít-tông trục cho các dòng bơm chính của Rexroth, Parker và Kawasaki. Các bộ phớt mang nhãn hiệu HOUFU đã được kiểm chứng về kích thước và sẵn có ở cả hai loại vật liệu NBR và FKM. Tìm bộ phớt phù hợp cho bơm của bạn tại hovooseal.com.

Nguồn: www.hovooseal.com