Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 2: Bơm - Lê Thể Truyền

CENNITEC
Bơm
Le The Truyen
CENNITEC
GIỚI THIỆU VỀ BƠM THỂ TÍCH
Bơm cánh dẫn1
Bơm thể tích2
Bơm lý tưởng3
Bơm thực tế4
Các lọai bơm quay5
CENNITEC
Bơm cánh dẫn
Ngõ ra
Bánh công tác
Lưu luợng
Áp suất cực đạio
Hình 2.1 Bơm ly tâm-nguyên lý và đặc tính
Dạng bơm cánh dẫn phổ biến là bơm ly tâm. Đối với bơm dạng này, lưu
lượng được cung cấp bởi bơm giảm dần khi áp suất làm việc của bơm tăng
lên. Sơ đồ nguyên lý và đường đặc tính lưu lượng-áp suất của bơm ly tâm
được trình bày trong hình 2.1. Lưu chất được hút vào và đẩy ra nhờ lực ly
tâm được tạo ra ở cánh dẫn.
CENNITEC
Bơm thể tích
Đường hút
Đường đẩy
Van một chiều
Van một chiều
L
Đ
ư
ờ
n
g
 k
ín
h
 d
np
Hình 2.2 Bơm thể tích
Nguyên lý làm việc của bơm thể tích có thể tóm tắt như sau:
1 Trong lúc tăng thể tích làm việc của mình, các buồng hoạt động của bơm được kết nối với 
đường hút. Sự gia tăng thể tích của các buồng làm việc kéo theo sự giảm áp suất bên trong 
nó, dẫn đến chất lỏng bị hút vào bên trong.
2. Khi thể tích các buồng làm việc đạt tới giá trị lớn nhất, các buồng làm việc được cách ly với 
đường hút.
3. Trong giai đoạn giảm thể tích, các buồng làm việc được kết nối với đường đẩy. Lưu chất khi 
đó được đẩy đến ngõ ra của bơm và được nén tới áp suất cần thiết để thắng lực cản tồn tại 
trong ống dẫn.
4. Giai đoạn đẩy dầu kết thúc khi buồng làm việc giảm đến thể tích nhỏ nhất. Sau đó, buồng 
làm việc được tách khỏi đường đẩy.
CENNITEC
Bơm lý tưởng
Thể tích riêng của bơm là thể tích chất lỏng được cung cấp bởi bơm sau 1 vòng 
quay với giả thiết không có sự rò rỉ bên trong bơm và bỏ qua độ nén của chất lỏng. 
Nó phụ thuộc vào giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất có thể có được của các buồng 
làm việc, số lượng các buồng làm việc, và số lần hút và đẩy trong một vòng quay 
của trục bơm. 
Thể tích này phục thuộc vào hình dáng hình học của bơm nên nó còn được gọi
là là thể tích hình học, Dp (geometric volume). Nó được xác định theo công thức
sau:
Dp = (Vp_max – Vp_min)zi
Trong đó,
i = số lần hút và đẩy trong một chu kỳ quay,
z = số lượng buồng làm việc,
Vp_max = thể tích lớn nhất của buồng làm việc (m
3),
Vp_min= thể tích nhỏ nhất của buồng làm việc,
Dp = thể tích riêng của bơm (m
3/rev).
CENNITEC
Bơm lý tưởng
Giả thiết rằng không có sự rò rỉ bên trong bơm, không ma sát, không có sự mất áp,
lưu lượng của bơm lý tưởng là (xem hình 2.3):
M
Pi Pp
ωT
Qt
HỆ THỐNG
Hình 2.3 Minh họa bơm lý tưởng
Lưu lượng lý thuyết Qt = Dpnp
Qt = lưu lượng lý thuyết của bơm, m
3/s 
np = vận tốc quay của trục bơm, rev/s 
CENNITEC
Bơm lý tưởng
Với các giả thiết như trên của bơm lý tưởng, năng lượng cơ khí cung cấp sẽ bằng
năng lượng thủy lực tạo ra trong hệ thống thủy lực, và mối quan hệ đó được trình
bày theo công thức sau:
2πnpTp = Qt (Pp - Pi)= Dp np ΔP
Hoặc
Tp = (Dp /2π) ΔP
Trong đó, Tp = mô-men kéo tại trục bơm (N.m), ΔP = Sự gia tăng áp suất do bơm (Pa).
M
Pi Pp
ωT
Qt
HỆ THỐNG
CENNITEC
Bơm lý tưởng
M
Pp
Pp , Q
Dp
n, T
e, i
P = 0
F
v
Ap
Pi
Hình 2.4 Minh họa sự biến đổi năng lượng trong hệ thống thủy lực
TẢIXY LANHBƠMĐỘNG CƠ ĐIỆNHỆ THỐNG ĐIỆN
e
i
T
2πn
Pp
Q
F
v
Qt= Dpnp v = Qt / Ap
F, v
Pp = F/ApT = DpPp/2π
Sự biến đổi năng lượng trong hệ thống thủy lực
CENNITEC
Bơm thực tế
Công suất thủy lực cung cấp bởi bơm thực tế nhỏ hơn so với năng lượng cơ khí mà 
nó nhận được. Nguyên nhân là do hiệu suất thể tích, ma sát, và mất mát năng 
lượng thủy lực.
Lưu lượng thực tế bơm cung cấp nhỏ hơn so với lưu lượng lý thuyết là do các 
nguyên nhân chính sau:
1. Rò rỉ bên trong bơm
2. Bơm bị xâm thực và hiện tượng tạo bọt khí
3. Dầu bị nén
Q
Lưu lượng lý thuyết
Qt =Dpnp
Qp = Qt - QL
Lưu lượng thực tế
Lưu lượng rò rỉ QL = P/RL
Pmax
P
Hình 2.6 Đường đặc tính của bơm thể tích
QL = P / RL
Qp = Qt - QL
Lực cản tạo ra bởi khe hở, RL, tỉ lệ thuận với độ nhớt của dầu, và tỉ lệ nghịch với 
thể tích của nó 
CENNITEC
Bơm thực tế
Hiệu suất thể tích
Q
Lưu lượng lý thuyết
Qt =Dpnp
Qp = Qt - QL
Lưu lượng thực tế
Lưu lượng rò rỉ QL = P/RL
Pmax
P
Hiệu suất thể tích của bơm thường nằm trong khoảng từ 0.8 đến 0.99. Bơm
piston có hiệu suất thể tích cao nhất, trong khi bơm bánh răng và bơm cánh gạt,
nhìn chung, có hiệu suất thể tích thấp hơn.
CENNITEC
Bơm thực tế
Hiệu suất cơ khí 
Ma sát là nguyên nhân thứ hai làm mất năng lượng của hệ thống thủy lực. Ma sát nhớt và ma 
sát cơ khí giữa các thành phần của bơm làm triệt tiêu năng lượng. Một phần mô-men kéo cấp 
cho bơm bị mất do các lực ma sát sinh ra trong quá trình bơm vận hành. 
Nó phụ thuộc vào vận tốc của bơm, áp suất làm việc, và độ nhớt của dầu. Để đánh giá sự
mất năng lượng do ma sát, ta dùng thông số hiệu suất cơ khí, pηt, được xác định như sau:
CENNITEC
Hiệu suất tổng của bơm
Hiệu suất tổng của bơm pηo là tỉ lệ giữa công suất nhận được và công suất cung 
cấp, được xác định như sau:
Hiệu suất tổng
Công thức trên có thể biến đổi thành
Hiệu suất tổng bằng tích của hiệu suất thể tích và hiệu suất cơ khí
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
Ví dụ 2.1
Một bơm có thể tích riêng là 14 cm3/rev được kéo bởi một động cơ điện có vận tốc 
quay là 1440 rev/min và làm việc ở áp suất 150 bar. Hiệu suất thể tích của bơm là 
0.9 và hiệu suất tổng là 0.8. Tính:
1. Lưu lượng của bơm cung cấp trong 1 phút (l/min)
2. Công suất cần cung cấp tại trục bơm (kW)
3. Mô-men tại trục bơm
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
Công suất thủy lực
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
1) Lưu lượng thực tế của bơm = Hiệu suất thể 
tích x Thể tích riêng x Vận tốc quay
= 0.9 x (14 x 10-3) x 1440 (cm3)x (l/cm3) x 
(rev/min)) = 18.14 (l/min)
2) Công suất cần cung cấp tại trục bơm = 
Công suất thủy lực / Hiệu suất tổng
Công suất thủy lực tại đầu ra của bơm = Lưu 
lượng thực tế x Áp suất
)kW(535.4
600
15014.18
)kW(
600
pp
Hydraulic
PQ
N
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
Công suất cung cấp
= 4.535 / 0.8 = 5.67 (kW)
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
3) Hiệu suất cơ khí = Hiệu suất tổng / 
Hiệu suất thể tích
Mặt khác
Do vậy, mô-men tại trục bơm là
 Nm6.37)N/mx m(
89.014.32
101501014 23
56
pT
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
Bơm thể tích khác với bơm cánh dẫn ở 
điểm, về lý thuyết bơm sẽ cung cấp một 
lưu luợng cố định sau 1 vòng quay. 
Nếu ngõ ra của bơm thể tích vì lý do nào 
đó bị khóa lại, thì áp suất sẽ tăng cao rất 
nhanh cho đến giá trị mà bơm sẽ bị hư 
hỏng do gãy, vỡ. 
Ví dụ sau đây minh họa cho điều vừa trình 
bày.
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
Một bơm thể tích có lưu lượng là 1 l/min 
đẩy dầu vào một ống dẫn có thể tích là 1 
lít. Nếu đầu kia của ống đột ngột bị khóa 
kín, tính áp suất trong ống dẫn sau 1 giây, 
tính từ thời điểm ống bị khóa.
(Bulk modulus của dầu là 2000 MPa 
(20000 bar) bỏ qua sự giãn nở của ống 
dẫn)
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
Hệ số bulk modulus của dầu được tính theo 
công thức sau
Trong đó, ΔP là độ thay đổi áp suất, ΔV là độ 
thay đổi thể tích, và V là thể tích ban đầu. 
Trước khi ống bị khóa ở đầu kia thì thể tích chất 
lỏng trong ống là 1 lít (bằng thể tích ống dẫn). 
Tính từ thời điểm ống bị khóa sau đó 1s thì thể 
tích dầu trong ống tăng lên một lượng đúng 
bằng thể tích dầu mà bơm cấp trong 1s.
V
V
P
B
CENNITEC
Hiệu suất của bơm
Nghĩa là ΔV = 1/60 lít
Như vậy
Như vậy, 333 bar là giá trị áp suất trong ống sau 
1s kể từ khi ống bị khóa.
Bơm thể tích được sử dụng với vai trò là bơm 
chính trong các hệ thống truyền động thủy lực. 
Nó được chia ra làm hai nhóm chính, đó là, bơm 
quay và bơm piston.
bar333)MPa(3.33
)MPa(
1
60/1
2000
V
V
BP
CENNITEC
Bài tập chương 2-Phần I
2.1 Một bơm có thể tích riêng Dp = 1.7 
cm3 được kéo ở vận tốc 1500 vòng/phút. 
Nếu bơm có hiệu suất thể tích là 87 % và
hiệu suất tổng là 76 %, tính:
 a) Lưu lượng bơm cung cấp (l/min)
 b) Công suất cần để kéo bơm khi nó làm việc
ở áp suất 150 bar.
CENNITEC
Bài tập chương 2-Phần I
2.2 Một bơm bánh răng cung cấp lưu 
lượng 15 l/min ở áp suất vận hành là 200 
bar. Bơm được kéo ở vận tốc 1430 
vòng/min. Nếu công suất cung cấp là 6.8 
kW và hiệu suất cơ khí của bơm là 87 %. 
Tính thể tích riêng của bơm (cm3).
CENNITEC
Bài tập chương 2-Phần I
2.3 Hệ thống thủy lực cần lưu lượng là 32 
l/min ở áp suất 260 bar. Bơm được dùng là
loại bơm có thể tích riêng thay đổi được và
được hiệu chỉnh bằng tay. Thể tích riêng
cực đại của bơm là 28 cm3. Bơm được kéo
ở vận tốc quay là 1430 vòng/phút. Hiệu
suất tổng của bơm là 0.85, hiệu suất thể
tích là 0.90. Tính:
 a) Thể tích riêng của bơm được hiệu chỉnh ở 
mức bao nhiêu % so với giá trị cực đại.
 b) Công suất cần để kéo bơm.
CENNITEC
Bài tập chương 2-Phần I
2.4 Một hệ thống thủy lực dùng 25 lít dầu trong
1 phút được cung cấp bơm có thể tích riêng là
12.5 cm3, vận tốc quay của bơm là 2880 
vòng/phút. Bơm có hiệu suất thể tích là 0.85 và
hiệu suất tổng là 0.75. Nếu van giới hạn áp suất
của hệ thống được cài ở giá trị 180 bar, tính:
 a) Lưu lượng cung cấp bởi bơm
 b) Công suất cần thiết để kéo bơm
 c) Mô-men kéo tại trục bơm
 d) Năng lượng dư do dầu xả qua van giới hạn áp
suất.

CENNITEC
Hiện tượng xung ở lưu lượng bơm thể tích
Qmax
Qmin
Qm
Thời gian (s)
Q
Hình 2.7 Minh họa hiên tượng xung lưu lượng ở bơm thể tích 
Về lý thuyết, lưu lượng cung cấp bởi
bơm được tính theo Qt = Dpnp. Giá trị
này thể hiện giá trị trung bình của lưu
lượng bơm. Thực tế, lưu lượng bơm
không phải là hằng số. Từng buồng
làm việc của bơm cung cấp lưu lượng
đúng bằng phần giảm thể tích của nó.
Lưu lượng tinh của bơm tại thời điểm
xác định là tổng lưu lượng được cung
cấp bởi các buồng được nối với
đường hút tại thời điểm đó.
Lưu lượng cung cấp bởi các buồng làm việc của bơm bắt đầu từ giá trị zero tại 
điểm bắt đầu của hành trình đẩy. Nó tăng dần cho đến khi đạt giá trị cực đại tại 
điểm giữa của hành trình. Sau đó, nó giảm dần cho đến giá trị 0 tại điểm kết thúc 
của hành trình đẩy dầu. 
Do vậy, lưu lượng tinh của bơm có dạng xung, như được minh họa theo hình dưới 
đây. 
CENNITEC
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Đường hút
Đường đẩy
Buồng hút 
tăng thể tích 
khi các răng 
nhả khớp
Buồng đẩy giảm thể tích 
khi các răng vào khớp
1. Thân bơm, 2. Mặt trước, 3. Trục bơm, 4. Ổ đỡ, mặt bên, 5. Bạc đạn, 6. Đĩa, 7. Ngõ vào, 8. 
Ngõ ra, 9. Bánh răng chủ động, 10. Bánh răng bị động. 
Hình 2.9 Bơm bánh răng
Thể tích riêng của bơm bánh răng ăn khớp ngoài có thể tính theo công thức sau:
)sin(2 22  zbmVg
Trong đó,
b = chiều dài răng, m.
m = mô-đun răng, m.
z = số răng của mỗi bánh răng.
γ = góc nghiên của răng, rad.
CENNITEC
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Rò rỉ bên trong bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Rò rỉ bên trong bơm bánh răng được diễn ra theo hai hướng 
chính:
•Qua đỉnh răng
•Giữa hai mặt bên của bánh răng và mặt của thân bơm
Rò rỉ qua đỉnh răng chịu sự ảnh hưởng của khe hở giữa đỉnh răng 
và thân bơm, số răng, và áp suất tại ngõ ra của bơm.
CENNITEC
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
- Rò rỉ qua mặt bên của bánh răng phụ thuộc vào khe hở giữa hai mặt bên của bánh răng và các mặt bên (4). 
- Bơm làm việc ở áp suất thấp thì lượng dầu rò rỉ qua đường này là rất nhỏ và như thế các mặt bên (4) này được 
cố định. Khi đó, độ mòn của các mặt bên (4) sẽ ảnh hưởng đến lượng dầu rò rỉ. 
- Nếu bơm làm việc ở áp suất cao thì lượng dầu rò rỉ qua đường này là đáng kể. Khi đó, bơm phải được thiết kế 
để có sự cân bằng thủy lực cho khe hở này. Các mặt bên (4) sẽ ép sát vào các bánh răng bằng lực thủy lực tỉ lệ 
thuận với áp suất. 
Áp suất tại ngõ ra của bơm được kết nối để tác động lên các đĩa (6). Diện tích của các đĩa này phải được tính 
toán hợp lý để lực tác động lên các bánh răng là vừa đủ lớn để tránh làm gia tăng lực ma sát. Bằng cách này, khe 
hở giữa các bánh răng và mặt bên được điều chỉnh theo áp suất ngõ ra của bơm. Trong trường hợp này, độ mòn 
của các mặt bên (4) không ảnh hưởng lớn đến lượng dầu rò rỉ bởi vì nó luôn được ép sát vào các bánh răng dưới 
tác động của áp suất.
CENNITEC
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Sự dao động của lưu lượng trong bớm bánh răng
Lưu lượng tại ngõ ra của bơm bị dao động do sự thay đổi thể
tích của các buồng làm việc. Tần số dao động lưu lượng của
bơm bánh răng có thể tính théo công thức sau:
f = 2zn
Trong đó,
f = tần số dao động của lưu lượng, Hz.
n = vận tốc bơm, rev/s.
z = số răng của mỗi bánh răng
Đối với bơm bánh răng, hệ số dao động được tính theo công
thức sau:
%100
)1(4
cos22
z
 

CENNITEC
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Giới hạn vận tốc quay của bơm bánh răng
Đối với bơm bánh răng, dầu di chuyển theo đường chu vi của các bánh răng. Khi 
vào bơm, dầu bắt đầu quay cùng với bánh răng và vì vậy nó bị tác động bởi lực ly 
tâm. Lực ly tâm này có xu hướng đẩy dầu ra xa theo phương hướng kính, và ra 
ngoài buồng làm việc của bơm. Do vậy, vận tốc quay lớn nhất của bơm bánh răng 
bị giới hạn và áp suất tại cửa vào của bơm và không quá lớn để tránh hiện tượng 
nêu trên.
CENNITEC
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Xét áp suất và lực ly tâm tác động lên một phần tử chất lỏng như hình trên, ta có:
rFPbrdbrddPP )(
dPbrdFr  
CENNITEC
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Lực ly tâm Fr được biết với
22 )(   rbdrrdmrFr 
Vậy,
drrdP 2 
Lấy tích phân hai vế biểu thức trên ta có
cP r
rdrdP
0 0
2 
2
2
2  rPC 
CENNITEC
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Áp suất tại ngõ vào của bơm Pi phải lớn hơn áp suất sinh 
ra bởi lực ly tâm PC để chất lỏng không bị đẩy ra ngoài. Do 
vậy, vận tốc lớn nhất của bơm bánh răng được giới hạn 
bởi:
n  2 Ci PP 
2/
1
max iP
r
n 
Trong đó,
Pi = áp suất tại cửa vào, Pa.
r = bán kính bánh răng, m.
ρ = khối lượng riêng của dầu, kg/m3.
CENNITEC
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Hiện nay bơm bánh răng được chế tạo có thể tích riêng 
dao động từ 0.2 đến 400 cm3 và vận tốc quay được thiết 
kế từ 500 đến 6000 rev/min, trong một vài trường hợp đặc 
biệt có thể cao hơn. Hiệu suất tổng của bơm bánh răng 
thay đổi tùy theo nhà sản xuất và giá thành, nhưng phần 
lớn bơm bánh răng có hiệu suất tổng là 90% và có thể làm 
việc ở áp suất 300 bar.
CENNITEC
Bơm cánh gạt
Đường hút
Đường đẩy
Rotor
Cánh gạt
Trục bơm
Hình 2.11 Bơm cánh gạt hành trình đơn
Bơm cánh gạt hành trình đơn
Thể tích riêng của bơm cánh gạt có thể tính theo
)( minmax AAbzVg 
Trong đó,
b = chiều cao của rotor, m.
z = số buồng làm việc
CENNITEC
Bơm cánh gạt hành trình kép
Đường hút
Đường đẩy
RotorCánh gạt
Trục bơm
Hình 2.12 Bơm cánh gạt hành trình kép
Bơm này có ưu điểm là có được sự cân bằng tại trục của rotor do cùng một thời 
điểm có hai buồng chứa dầu có áp suất bằng nhau tác động cùng lúc lên rotor ở hai 
hướng đối diện nhau. Điều này làm cho bơm ít bị mòn và do vậy có tuổi thọ cao hơn 
so với bơm cánh gạt có hành trình đơn. 
Thể tích riêng của bơm cánh gạt trong trường hợp này là
)(2 minmax AAbzVg 
CENNITEC
Bơm cánh gạt có thể tích riêng thay đổi
Nút điều chỉnh lưu lượngLò xo cân bằng
Nút điều chỉnh lực lò xo
Hình 2.13 Bơm cánh gạt thay đổi được thể tích riêng
CENNITEC
Bơm piston hướng trục
1. Trục bơm, 2. Đĩa nghiêng, 3. Chân trượt, 4. Đĩa, 5. Piston block, 6. Piston, 7. 
Đĩa các cửa bơm, 8. Ổ chặn, 9.  ... 
n
g
, 
k
W
a)
b)
Thời gian, s
Thời gian, s
Năng lượng thủy được cung cấp bởi bơm 
22.9 l/min ớ áp suất 165 bar là:
(22.9 x 165)/600 = 6.3 kW
Năng lượng thủy được cung cấp bởi bơm 
5.7 l/min ớ áp suất 165 bar là:
(5.7 x 165)/600 = 1.6 kW
Hình bên trình bày sơ đồ năng lượng cung 
cấp cho hệ thống và năng lượng tiêu thụ 
trong một chu trình làm việc. Tổng năng 
lượng cung cấp cho hệ thống là
[(1.6+6.3) x 5]+ (1.6 x5) +(6.3 x 10) = 110.5 
kJ
Phần trước ta đã biết năng lượng sử dụng 
có ích là 32.12 kJ. Vậy hiệu suất của hệ 
thống này là
(32.12 / 110.5) x 100 = 29.1%
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
 Trong hệ thống có sử dụng bình tích áp, lưu lượng cung
cấp bởi bơm sẽ được lưu trữ trong bình tích áp với 1 áp
suất nén nhất định tùy theo các thông số hiện có của hệ
thống. 
 Để tính kích thước của một bình tích áp, các thông số
sau đây cần phải được xác định:
 a) Lưu lượng lớn nhất cần từ bình tích áp
 b) Áp suất làm việc lớn nhất
 c) Áp suất làm việc nhỏ nhất
 d) Áp suất cần nạp cho bình tích áp
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
 Để tính lưu lượng lớn nhất từ bình tích áp ta tìm lưu
lượng trung bình cần trong một chu trình làm việc. Theo 
dữ liệu bài toán ta tính như sau:
 Thể tích dầu đến hệ thống = 25 l/min cho 5s + 20 l/min cho 10s
=(25/60 x 5) + (20/60 x 10)
=5.42 lít cho 1 chu trình
 Lưu lượng trung bình cho 1 chu trình được tính như sau
 Thể tích dầu trong 1 chu trình / Thời gian thực hiện = 5.42 / 0.5 
= 10.84 l/min = 0.18 l/s
 Thể tích dầu vào/ra bình tích áp được tính bằng cách
nhân lưu lượng trung bình với thời gian.
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
25 0.417 l/s
+
0.9
-
+
-
1.185
1.8
1.53
20 0.333 l/s
Lưu lượng bơm = 0.18 l/s = 10.84 l/min
+ Lưu lượng vào bình tích áp
- Lưu lượng cần cung cấp bởi bình tích áp
0.6
1.0
1.4
1.8
0
5
10
15 20 25 30
0.2
-0.4
L
ưu
 lư
ợn
g 
và
o 
bì
nh
 tí
ch
 á
p
L
ưu lượng ra khỏi bình tích áp
-0.285
+0.9
+1.53
Thời gian, s
Thời gian, s
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
T
h
ể 
tí
ch
 d
ầu
 đ
ư
ợ
c 
ch
ứ
a 
tr
o
n
g
b
ìn
h
 t
íc
h
 á
p
, 
l
i) Từ giây 0 đến giây 5
Lưu lượng cung cấp bởi bơm = 
0.18 l/s
Hệ thống nhận = 0
Lưu lượng vào bình tích áp là
0.18 l/s.
Thể tích dầu vào bình tích áp 
từ giấy 0 đến giây 5 là
0.18 x 5 = 0.9 lít.
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
25 0.417 l/s
+
0.9
-
+
-
1.185
1.8
1.53
20 0.333 l/s
Lưu lượng bơm = 0.18 l/s = 10.84 l/min
+ Lưu lượng vào bình tích áp
- Lưu lượng cần cung cấp bởi bình tích áp
0.6
1.0
1.4
1.8
0
5
10
15 20 25 30
0.2
-0.4
L
ưu
 lư
ợn
g 
và
o 
bì
nh
 tí
ch
 á
p
L
ưu lượng ra khỏi bình tích áp
-0.285
+0.9
+1.53
Thời gian, s
Thời gian, s
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
T
h
ể 
tí
ch
 d
ầu
 đ
ư
ợ
c 
ch
ứ
a 
tr
o
n
g
b
ìn
h
 t
íc
h
 á
p
, 
l
(ii) Từ giây thứ 5 đến giây thứ 10
Bơm cung cấp = 0.18 l/min
Hệ thống cần = 25 l/min = 0.417 l/s
Lưu lượng cần phải bù từ bình tích 
áp = 0.417 – 0.18 = 0.237 l/min
Như vậy thể tích dầu cần từ bình 
tích áp từ giây 5 đến giây 10 là
0.237 x 5 = 1.185 lít.
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
25 0.417 l/s
+
0.9
-
+
-
1.185
1.8
1.53
20 0.333 l/s
Lưu lượng bơm = 0.18 l/s = 10.84 l/min
+ Lưu lượng vào bình tích áp
- Lưu lượng cần cung cấp bởi bình tích áp
0.6
1.0
1.4
1.8
0
5
10
15 20 25 30
0.2
-0.4
L
ưu
 lư
ợn
g 
và
o 
bì
nh
 tí
ch
 á
p
L
ưu lượng ra khỏi bình tích áp
-0.285
+0.9
+1.53
Thời gian, s
Thời gian, s
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
T
h
ể 
tí
ch
 d
ầu
 đ
ư
ợ
c 
ch
ứ
a 
tr
o
n
g
b
ìn
h
 t
íc
h
 á
p
, 
l
(iii) Tương tự, từ giây thứ 10 
đến giây thứ 20 của chu trình
Lưu lượng vào bình tích áp là 
0.18 x 10 = 1.8 lít
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
25 0.417 l/s
+
0.9
-
+
-
1.185
1.8
1.53
20 0.333 l/s
Lưu lượng bơm = 0.18 l/s = 10.84 l/min
+ Lưu lượng vào bình tích áp
- Lưu lượng cần cung cấp bởi bình tích áp
0.6
1.0
1.4
1.8
0
5
10
15 20 25 30
0.2
-0.4
L
ưu
 lư
ợn
g 
và
o 
bì
nh
 tí
ch
 á
p
L
ưu lượng ra khỏi bình tích áp
-0.285
+0.9
+1.53
Thời gian, s
Thời gian, s
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
T
h
ể 
tí
ch
 d
ầu
 đ
ư
ợ
c 
ch
ứ
a 
tr
o
n
g
b
ìn
h
 t
íc
h
 á
p
, 
l
(iv) Từ giây thứ 20 đến giây thứ 30
Bơm cung cấp = 0.18 l/min
Hệ thống cần = 20 l/min = 0.333 l/s
Lưu lượng cần phải bù từ bình tích
áp = 0.333 – 0.18 = 0.153 l/min
Như vậy thể tích dầu cần từ bình
tích áp từ giây 20 đến giây 30 là
0.153 x 10 = 1.53 lít.
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
25 0.417 l/s
+
0.9
-
+
-
1.185
1.8
1.53
20 0.333 l/s
Lưu lượng bơm = 0.18 l/s = 10.84 l/min
+ Lưu lượng vào bình tích áp
- Lưu lượng cần cung cấp bởi bình tích áp
0.6
1.0
1.4
1.8
0
5
10
15 20 25 30
0.2
-0.4
L
ưu
 lư
ợn
g 
và
o 
bì
nh
 tí
ch
 á
p
L
ưu lượng ra khỏi bình tích áp
-0.285
+0.9
+1.53
Thời gian, s
Thời gian, s
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
T
h
ể 
tí
ch
 d
ầu
 đ
ư
ợ
c 
ch
ứ
a 
tr
o
n
g
b
ìn
h
 t
íc
h
 á
p
, 
l
Thể tích dầu được lưu trữ lớn 
nhất trong bình tích áp là (1.53 
+ 0.285) = 1.815 l.
Áp suất làm việc của hệ thống là 
150 bar. 
Áp suất khí nén trong bình tích 
áp được chọn bằng 90% giá trị 
này, tức là 0.9 x 150 = 135 bar. 
Áp suất lớn nhất được chọn 
phải nằm trong vùng cho phép 
của bơm, đối với bơm bánh 
răng áp suất này khỏang chừng 
250 bar. Như vậy ta có thể chọn 
áp suất lớn nhất để tính tóan là 
207 bar.
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
 Để tính được kích thước thực của bình tích áp, các trạng thái khác
nhau của khí trong bình tích áp được xem xét. Chú ý rằng các giá trị
áp suất và nhiệt độ trong các phép tính liên quan đến chất khí phải
là các giá trị tuyệt đối.
 Áp suất khí ban đầu, P1 = 135 bar đồng hồ = 136 bar, áp suất tuyệt đối.
 Áp suất lớn nhất, P2 = 207 bar đồng hồ = 208 bar, áp suất tuyệt đối.
 Áp suất nhỏ nhất, P3 = 150 bar đồng hồ = 151 bar, áp suất tuyệt đối
P1
V1
P2
V2
P3
V3
a) b) c)
Khí
Dầu
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
Thể tích dầu (nhỏ nhất) cần cung cấp bởi 
bình tích áp như đã tính ở phần trên là:
V3 – V2 = 1.815 l
Giả sử quá trình chuyển đổi từ trạnh thái 
a) sang b) là quá trình đẳng nhiệt, khi đó
P1V1 = P2V2
Hay
(V1/V2) = (P2/P1) = 208/136= 1.529 
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
Giả sử rằng quá trình chuyển trạng thái từ b) 
sang c) là quá trình đẳng entropi, khi đó
P2V2
γ = P3V3
γ, γ = 1.4
(V3/V2)
γ = P2/P3 = 208/151
(V3/V2) = (208/151)
1.4 = 1.257
Vậy
V3 – V2 = 1.815
V1 = 1.529 V2
V3 = 1.257 V2
Từ các công thức trên ta tính được V1 = 10.8 l
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
Như vậy, theo kết quả tính tóan ở trên thì 
bình tích áp phải có thể tích tối thiểu là 
10.8 lít. 
Khí trong bình phải nén trước với áp suất 
135 bar và áp suất lớn nhất là 207 bar. 
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
 Bơm cần phải cấp một lưu lượng là 10.84 l/min áp suất
làm việc lớn nhất là 207 bar. 
 Theo catalog của nhà sản xuất (xem bảng), ta có hai
bơm gần với thông số yêu cầu. 
 Bơm thứ nhất là OPL 025 có lưu lượng tại vận tốc quay 1500 
rev/min là 11.73 l/min, áp suất làm việc lớn nhất là 225 bar.
 Bơm thứ hai là 1PL 028 có lưu lượng tại vận tốc quay 1500 
rev/min là 13.72 l/min, áp suất làm việc lớn nhất là 250 bar.
 Vì hệ thống làm việc ở áp suất tương đối cao nên bơm thứ hai
được lựa chọn để tăng độ an tòan cho hệ thống.
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
Bơm được chọn là OPL 028: 
 Lưu lượng là 13.17 l/min tại vận tốc quay 
1440 rev/min, nghĩa là 0.219 l/s. 
 Sau khi đã chọn bơm, ta tính lại để chọn bình
tích áp như sau
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
Để tránh hiện tượng dư 
dầu trong bình tích áp (vì 
điều này làm giảm tuổi 
thọ của túi khí) thì cần 
phải lắp thêm vào hệ 
thống 1 van xả tải 
(unloading valve).
Thời gian để xả tải là 
1.155 / 0.219 (lưu lượng 
bơm) = 5.27 s
0 5 10 15 20 25 30
5
10
15
20
25
1.095
+
-
0.99
+
2.19
-
1.14
25 0.417 l/s
20 0.333 l/s
Lưu lượng bơm = 0.219 l/s
+ Lưu lượng vào bình tích áp
- Lưu lượng ra bình tích áp
Thời gian, s
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
0
0.4
0.8
1.0
1.4
-0.2 5 10 15 20 25 30 Thời gian, s
T
h
ể 
tí
ch
 d
ầu
 c
h
ứ
a 
tr
o
n
g
 b
ìn
h
, 
l
Thời gian bơm xả tải xấp xỉ 
5.27 s
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
0 5 10 15 20 25 30
5
10
15
20
25
1.095
+
-
0.99
+
2.19
-
1.14
25 0.417 l/s
20 0.333 l/s
Lưu lượng bơm = 0.219 l/s
+ Lưu lượng vào bình tích áp
- Lưu lượng ra bình tích áp
Thời gian, s
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
0
0.4
0.8
1.0
1.4
-0.2 5 10 15 20 25 30 Thời gian, s
T
h
ể 
tí
ch
 d
ầu
 c
h
ứ
a 
tr
o
n
g
 b
ìn
h
, 
l
Thời gian bơm xả tải xấp xỉ 
5.27 s
Như vậy,
V3 – V2 = 1.14 lít
Giả sử áp suất là bằng 
nhau như trong phần tính 
tóan ở trên, vậy thì
V1 = 1.529 V2
V3 = 1.257 V2
Từ đây ta tính được V1 = 
6.78 lít.
Như vậy bình tích áp có thể tích là 
10 lít là đủ để dùng cho trường hợp 
này với bơm IPL 028 có lưu lượng 
là 13.17 l/min.
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
Sơ đồ thủy lực của hệ thống được trình bày ở hình vẽ. Giá trị được cài đạt
cho công tắc áp suất là 207 bar. 
M
207 bar
V
230 barĐến hệ thống
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10 15 20 25 30
6.25 kW
3.3 kW
4.54 kW
Năng lượng cần
Năng lượng cung cấp
Năng lượng bơm
(bỏ qua giai đọan xả tải)
Thời gian, s
N
ăn
g
 l
ư
ợ
n
g
, 
k
W
a)
b)
Hệ thống sử dụng van giới hạn áp 
suất tác động gián tiếp được điều 
khiển nhờ một van điện từ. Điều này 
cho phép bơm khởi động không tải ở 
giai đọan ban đầu. 
Thời gian bơm xả tải trong một chu trình 
làm việc được tính bằng: 1.155/0.219 = 
5.27 s.
Năng lượng thủy lực cung cấp bởi bơm là:
(13.17 l/min x 207 bar) / 600 = 4.54 kW
Vì bơm xả tải trong 5s, do vậy hiệu suất 
của hệ thống được tính là:
%3.28100
)54.4)(530(
)5.0)(3.3)(10()5.0)(25.6)(5(
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
 Hệ điều khiển dùng một bơm thể tích riêng thay 
đổi
M 150 bar
180 bar
Hệ thốngÁp suất làm việc của hệ thống là 150 bar 
do vậy các bơm cánh gạt không sử dụng 
được (Vì các bơm cánh gạt chỉ làm việc ở 
áp suất từ 70 cho đến 100 bar).
Trong trường hợp này bơm piston được 
lựa chọn. Áp suất làm việc của các bơm 
piston có thể lên đến 350 bar. Bơm được 
chọn phải có lưu lượng tối thiểu là 25 l/min 
ở áp suất làm việc 150 bar. Từ catalog của 
nhà sản xuất (bảng 2.3) bơm PVB10 có 
lưu lượng lý thuyết là 21.1 l/min tại vận tốc 
1000 rev/min với áp suất làm việc tối đa là 
210 bar.
Như vậy tại vận tốc quay 1440 rev/min 
bơm có lưu lượng là 30.4 l/min. 
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
Ta có thể chỉnh thể tích riêng của bơm để có lưu 
lượng lớn nhất là 25 l/min. 
Ở hành trình từ giây thứ 20 đến giây thứ 30, lưu 
lựơng mà hệ thống cần là 20 l/min, nhỏ hơn lưu 
lượng lớn nhất của bơm. 
Như vậy, cần thiết phải lắp vào hệ thống van 
điều chỉnh lưu lượng để nhận được giá trị này. 
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
 Áp suất cân bằng của bơm 
được chỉnh ở giá trị đúng 
bằng áp suất làm việc lớn 
nhất là 150 bar. 
 Trong hệ thống vẫn phải có 
1 van an tòan để để phòng 
sự cố, van này được điều 
chỉnh cao hơn áp suất cân 
bằng của bơm, là 180 bar. 
M 150 bar
180 bar
Hệ thống
CENNITEC
Các mạch điều khiển bơm
Năng lượng thủy lực cung cấp là:
 Từ giây 5 đến giấy 10 : (25 x 150) / 600 = 6.25 kW
 Từ giây 20 đến 30: (20 x 150)/600 = 5 kW
 Hiệu suất của hệ thống là:
   %5.39100
25.81
125.32
105525.6/
2
103.3
2
525.6
5 10 15 20 25 30
1
2
3
4
5
6
N
ăn
g
 l
ư
ợ
n
g
, 
k
W
Thời gian, s
6.25 kW
5 kW
3.3 kW
Năng lượng cần
Năng lượng cung cấp
Năng lượng dư
CENNITEC
Thi giữa kỳ
Thời điểm: tuần thứ 7-8
Thời gian thi: 45-60 phút
Hình thức: không được sử dụng tài liệu
Nội dung:
 Nhận biết ký hiệu các thành phần thủy lực
 Tính toán công suất, lưu lượng, vận tốc, lực, 
mô-men, hiệu suất thể tích, hiệu suất cơ khí
CENNITEC
Bài tập
2.1 Một bơm có thể tích riêng Dp = 1.7 
cm3 được kéo ở vận tốc 1500 vòng/phút. 
Nếu bơm có hiệu suất thể tích là 87 % và
hiệu suất tổng là 76 %, tính:
 a) Lưu lượng bơm cung cấp (l/min)
 b) Công suất cần để kéo bơm khi nó làm việc
ở áp suất 150 bar.
CENNITEC
Bài tập
2.2 Một bơm bánh răng cung cấp lưu 
lượng 15 l/min ở áp suất vận hành là 200 
bar. Bơm được kéo ở vận tốc 1430 
vòng/min. Nếu công suất cung cấp là 6.8 
kW và hiệu suất cơ khí của bơm là 87 %. 
Tính thể tích riêng của bơm (cm3).
CENNITEC
Bài tập
2.3 Hệ thống thủy lực cần lưu lượng là 32 
l/min ở áp suất 260 bar. Bơm được dung 
là loại bơm có thể tích riêng thay đổi được
và được hiệu chỉnh bằng tay. Thể tích
riêng cực đại của bơm là 28 cm3. Bơm
được kéo ở vận tốc quay là 1430 
vòng/phút. Hiệu suất tổng của bơm là
0.85, hiệu suất thể tích là 0.90. Tính:
 a) Thể tích riêng của bơm được hiệu chỉnh ở 
mức bao nhiêu % so với giá trị cực đại.
 b) Công suất cần để kéo bơm.
CENNITEC
Bài tập
2.4 Một hệ thống thủy lực dùng 25 lít dầu trong
1 phút được cung cấp bơm có thể tích riêng là
12.5 cm3, vận tốc quay của bơm là 2880 
vòng/phút. Bơm có hiệu suất thể tích là 0.85 và
hiệu suất tổng là 0.75. Nếu van giới hạn áp suất
của hệ thống được cài ở giá trị 180 bar, tính:
 a) Lưu lượng cung cấp bởi bơm
 b) Công suất cần thiết để kéo bơm
 c) Mô-men kéo tại trục bơm
 d) Năng lượng dư do dầu xả qua van giới hạn áp
suất.
CENNITEC
Bài tập
2.8 Hệ thống thủy lực nâng hạ tải được trình
bày như hình dưới đây. Vận tốc xy lanh khi hạ
tải được kiểm soát bởi van điều chỉnh lưu lượng
1 hướng.
 a) Gọi tên các thành phần thủy lực được đánh số
trong hình vẽ
 b) Vẽ trạng thái hệ thống đang trong lúc hạ tải, khi
đó tính áp suất trong buồng chứa ti của xy lanh, Pc, 
lưu lượng vào xy lanh, Qin, lưu lượng ra của xy lanh, 
Qout, lưu lượng bơm cung cấp, Qp, công suất đầu ra
của bơm, Nh, công suất để kéo bơm, Nin.
CENNITEC
Bài tập
c) Tính tiết diện của van điều chỉnh lưu lượng. Lưu
lượng qua van điều chỉnh lưu lượng được xác định theo
 Q = Lưu lượng qua van điều chỉnh lưu lượng, m3/s.
 At = Tiết diện van, m
2
 Cd = Hệ số, Cd = 0.611
 ΔP = Độ chênh áp suất trên van, Pa
 ρ = Khối lượng riêng của lưu chất, ρ = 870 kg/m3
 d) Năng lượng mất qua van điều chỉnh lưu lượng và qua 
van giới hạn áp suất.
 /2 PACQ td 
CENNITEC
Bài tập
M
1
23 6
4
5
7
8
9
12
1110
P Qp
W
Qin
Pc
Qout
v
CENNITEC
Bài tập
 Cho biết,
 Áp suất tại ngõ ra bơm = 30 bar
 Vận tốc xy lanh khi hạ tải = 0.07 m/s
 Diện tích piston Ap = 78.5 cm
2
 Diện tích ti Ar = 40 cm
2
 Giá trị cài đặt van giới hạn áp suất = 35 bar
 Tải W = 30 kN
 Hiệu suất thể tích = 0.90
 Hiệu suất tổng = 0.81
 Thể tích riêng Dp = 30 cm
3/vòng
 Số vòng quay np = 1400 vòng/min
CENNITEC