Giải thích chi tiết: Chọn bơm thủy lực và động cơ điện

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

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

Hình TB10.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận

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

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.