Giải thích chi tiết: Bình tích áp kiểu bóng
Bài toán dùng để làm gì
Bình tích áp kiểu bóng trữ dầu có áp để cấp bù lưu lượng đỉnh ngắn (cho phép dùng bơm nhỏ hơn), giữ áp khi kẹp lâu, hoặc làm nguồn dự phòng khẩn cấp. Bài toán tính thể tích danh định bình cần để cấp được lượng dầu ΔV khi áp suất giảm từ p2 xuống p1.
Hình dung đơn giản
Kiến thức nền cần có
Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.2 đơn vị (áp suất dư, tuyệt đối) · 0.12 năng lượng · 0.15 áp suất
Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
| Ký hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | Lấy số liệu ở đâu |
|---|---|---|---|
| ΔV | Thể tích dầu cần cấp | L | Diện tích xi lanh × hành trình cần bù (TB09) |
| p1 | Áp suất làm việc nhỏ nhất cho phép | bar (dư) | Áp suất tối thiểu tải vẫn làm việc |
| p2 | Áp suất làm việc lớn nhất | bar (dư) | Áp suất cài van an toàn / cắt bơm |
| k0 | Tỉ lệ áp suất nạp khí p0/p1 | – | Hydac: kiểu bóng ≤ 0,9 |
| pr | Quá trình: đẳng nhiệt (chậm) hay đoạn nhiệt (xả nhanh < 1 phút) | – | Theo thời gian xả dầu |
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. Số mũ quá trình
Khí nén chậm thì kịp trao đổi nhiệt (đẳng nhiệt, n = 1); nén/xả nhanh thì không kịp (đoạn nhiệt, nitơ n = 1,4):
n = 1 hoặc 1,4
Bước 2. Đổi sang áp suất tuyệt đối
Định luật khí chỉ đúng với áp suất tuyệt đối; áp suất nạp p0 lấy theo tỉ lệ k0:
a1 = p1 + 1 ; a2 = p2 + 1 ; a0 = k0·a1
Bước 3. Thể tích bình cần
Theo định luật Boyle (đa biến) p·Vⁿ = hằng số, thể tích khí ở p1 và p2 chênh nhau đúng bằng ΔV:
V0 = ΔV / [(a0/a1)^(1/n) − (a0/a2)^(1/n)]
Bước 4. Kiểm tra tỉ số nén của bóng
Bóng cao su bị nén quá mức sẽ nhanh hỏng:
a2/a0 ≤ 4
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 | Thể tích dầu cần cấp | ΔV | 2 | L | |
| 2 | Áp suất làm việc nhỏ nhất | p1 | 100 | bar (dư) | |
| 3 | Áp suất làm việc lớn nhất | p2 | 150 | bar (dư) | |
| 4 | Tỉ lệ nạp khí p0/p1 | k0 | 0,9 | Kiểu bóng ≤ 0,9 (Hydac) | |
| 5 | Quá trình | pr | Đoạn nhiệt (xả nhanh < 1 phút) |
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 |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | Số mũ đa biến | n | 1,4 | 1 đẳng nhiệt; 1,4 đoạn nhiệt (nitơ) | |
| 7 | p1 tuyệt đối | a1 | 101 | bar | |
| 8 | p2 tuyệt đối | a2 | 151 | bar | |
| 9 | p0 tuyệt đối | a0 | 90,9 | bar | |
| 10 | THỂ TÍCH BÌNH CẦN | V0 | 8,64 | L | V0 = ΔV/[(p0/p1)^(1/n) − (p0/p2)^(1/n)] (áp suất tuyệt đối) |
| 11 | p2/p0 ≤ 4 (kiểu bóng) | Kiểm tra | ĐẠT |
Áp dụng thực tế và lưu ý
Chọn bình có thể tích danh định chuẩn ≥ V0 (Hydac SB330, Parker, Olaer: 1; 2,5; 4; 6; 10; 20; 32; 50 L).
Áp suất nạp khí p0 chỉ đúng ở nhiệt độ nạp; cần kiểm tra lại định kỳ (6–12 tháng) bằng bộ nạp chuyên dụng. Chỉ nạp NITƠ, không bao giờ nạp khí nén hay oxy.
Nếu tỉ số nén KHÔNG ĐẠT: giảm p2 hoặc tăng p0 (trong giới hạn 0,9·p1); hoặc dùng bình kiểu piston.
Bình tích áp là thiết bị chịu áp lực: phải có van xả an toàn và van xả dầu về thùng để xả áp trước khi sửa chữa.
Lỗi hay gặp: dùng áp suất dư trong công thức Boyle; dùng n = 1 cho trường hợp xả nhanh (cho bình nhỏ hơn thực tế cần).