Từ lưu lượng và áp suất yêu cầu → thể tích riêng bơm, lưu lượng thực, mô-men và công suất trục, cỡ động cơ điện chuẩn.
Giải thích chi tiết
- Bài toán dùng để làm gì
- Hình dung đơn giản
- Kiến thức nền cần có
- Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
- Xây dựng công thức từng bước
- Lời giải mẫu từng bước
- Áp dụng thực tế và lưu ý
Bài toán dùng để làm gì
Sau khi biết lưu lượng và áp suất xi lanh cần (TB09), phải chọn bơm thủy lực cỡ nào và động cơ điện kéo bơm bao nhiêu kW. Bài toán tính thể tích riêng bơm, lưu lượng thực, mô-men và công suất trục, cỡ động cơ chuẩn IEC.
Hình dung đơn giản
Hãy tưởng tượng
Bơm thủy lực giống cái gàu múc nước quay tròn: mỗi vòng quay múc được một lượng dầu Vg (cm³/vòng). Quay càng nhanh thì càng nhiều dầu. Nhưng gàu hơi rò (hiệu suất thể tích) và trục có ma sát (hiệu suất cơ), nên động cơ phải khỏe hơn công suất dầu thực nhận được.
Kiến thức nền cần có
Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.4 mô-men · 0.11 tốc độ quay · 0.12 công suất, hiệu suất · 0.15 áp suất và lưu lượng
Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
| Ký hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | Lấy số liệu ở đâu |
|---|---|---|---|
| Q | Lưu lượng yêu cầu | L/ph | Từ TB09 (vận tốc × diện tích) |
| p | Áp suất làm việc lớn nhất | bar | Từ TB09 cộng tổn thất đường ống, van |
| n | Tốc độ động cơ điện | v/ph | Động cơ 4 cực 50 Hz ≈ 1450 |
| ηv | Hiệu suất thể tích | – | Bơm bánh răng 0,90–0,95; piston 0,95–0,98 (catalogue Rexroth, Parker) |
| ηhm | Hiệu suất cơ – thủy | – | Catalogue bơm; thường 0,85–0,92 |
| Vg | Thể tích riêng bơm chọn | cm³/v | Catalogue bơm Rexroth AZPF/A10VSO, Parker PGP, Yuken |
| km | Hệ số dự phòng công suất | – | 1–1,2 |
Xây dựng công thức từng bước
Công thức tổng quát không “từ trên trời rơi xuống”: nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:
Bước 1. Thể tích riêng tối thiểu
Lượng dầu mỗi vòng cần để đạt lưu lượng, có trừ rò rỉ:
Vr = 1000·Q / (n·ηv)
Bước 2. Lưu lượng thực với bơm chọn
Chọn Vg chuẩn ≥ Vr rồi tính lại lưu lượng:
Qa = Vg·n·ηv / 1000 ≥ Q
Bước 3. Mô-men trục bơm
Mô-men cần quay bơm tỉ lệ với Vg và áp suất:
T = Vg·p / (20π·ηhm)
Bước 4. Công suất trục và cỡ động cơ
Công suất dầu chia hiệu suất tổng ra công suất trục, rồi chọn cỡ động cơ chuẩn IEC 60072 lớn hơn:
ηt = ηv·ηhm ; P = p·Qa / (600·ηt) → Pm
Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)
Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Giá trị | Đơn vị | Ghi chú / nguồn |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Lưu lượng yêu cầu | Q | 20 | L/ph | |
| 2 | Áp suất làm việc lớn nhất | p | 160 | bar | |
| 3 | Tốc độ động cơ | n | 1 450 | v/ph | |
| 4 | Hiệu suất thể tích ηv | ηv | 0,95 | Bơm bánh răng 0,90–0,95; piston 0,95–0,98 | |
| 5 | Hiệu suất cơ – thủy ηhm | ηhm | 0,9 | ||
| 6 | Thể tích riêng bơm chọn | Vg | 16 | cm³/v | |
| 7 | Hệ số dự phòng công suất | km | 1 |
Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Kết quả | Đơn vị | Công thức / cách tính |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | Thể tích riêng tối thiểu | Vr | 14,52 | cm³/v | Vg = 1000·Q/(n·ηv) |
| 9 | Lưu lượng thực với Vg chọn | Qa | 22,04 | L/ph | Q = Vg·n·ηv/1000 |
| 10 | Q thực ≥ yêu cầu | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 11 | Mô-men trục bơm | T | 45,27 | Nm | T = Vg·p/(20π·ηhm) |
| 12 | Hiệu suất tổng | ηt | 0,855 | ηt = ηv·ηhm | |
| 13 | CÔNG SUẤT TRỤC | P | 6,87 | kW | P = p·Q/(600·ηt) |
| 14 | Cỡ động cơ chuẩn | Pm | 7,5 | kW | IEC 60072 |
Bước C – Kết luận ví dụ
Kết quả chính: Thể tích riêng tối thiểu = 14,52 cm³/v; CÔNG SUẤT TRỤC = 6,87 kW; Cỡ động cơ chuẩn = 7,5 kW.
Kiểm tra: Q thực ≥ yêu cầu: ĐẠT.
Nếu đổi số liệu ở ô vàng, mọi kết quả tự tính lại. Ô nào báo KHÔNG ĐẠT thì xem mục Áp dụng thực tế bên dưới để biết cần sửa gì.
Áp dụng thực tế và lưu ý
- Chọn động cơ IE3 (ABB, Siemens, SEW, Teco) cỡ chuẩn ≥ P·km; nếu áp suất cao chỉ xuất hiện ngắn trong chu kỳ, có thể chọn theo công suất hiệu dụng RMS cho kinh tế.
- Kiểm tra mô-men khởi động của động cơ khi bơm khởi động có tải; nên có van xả tải khởi động.
- Nếu lưu lượng thay đổi nhiều trong chu kỳ, cân nhắc bơm thể tích thay đổi hoặc biến tần + bơm (tiết kiệm điện và giảm nóng dầu, xem TB14).
- Lỗi hay gặp: lấy lưu lượng của bơm mà quên nhân ηv; dùng tốc độ đồng bộ 1500 v/ph thay vì tốc độ thực 1450.