Giáo trình Truyền động thuỷ lực và khí nén

Nội dung text: Giáo trình Truyền động thuỷ lực và khí nén

1. B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TR ƯNG ðI H C NÔNG NGHI P HÀ N I Pgs.ts. BÙI H I TRI U ( Ch biên ) ts. nGUY N NG C QU , ts. ð H U QUY T TS. NGUY N V ĂN H U GIÁO TRÌNH TRUY N ð NG THU L C VÀ KHÍ NÉN Hµ néi – 2006
2. Lêi nãi ®Çu Trongnh÷ngn¨mgÇn®©y,cïngvíisùph¸ttriÓnm¹nhmÏcñaküthuËttù®éngho¸, küthuËt®iÖntövküthuËtsè,küthuËtthuûkhÝngycngcãýnghÜalíntrongc¸chÖthèng truyÒn®éngv®iÒukhiÓn.Trongc¸clÜnhvùcchÕt¹om¸yvküthuËt«t«m¸ykÐo,thuû lùcvkhÝnÐn®angcãmétvaitrß®¸ngkÓdocãmËt®éc«ngsuÊtcao,cÊutróchÖthèng®¬n gi¶n,®étincËycao,v®ÆcbiÖtlcãkh¶n¨ngthiÕtlËpméthÖthèngtruyÒn®éngv®iÒu khiÓnbÊtkúvíic¸cphÇntöcÊutróctiªuchuÈn.H¬nn÷a,kh¶n¨ngbètrÝc¸cphÇntötùdov linh®éngtheokh«nggianvsödôngc¸cvan®iÒukhiÓn®iÖncãchiphÝc«ngsuÊtnháltiÒn ®Òquanträngchoc¸cgi¶iph¸ptruyÒn®énghiÖn®¹i. §Æc®iÓmcñahÖthèngtruyÒn®éngthuûlùc,khÝnÐnlc¸cphÇntöcÊutróc®ßihái®é chÝnhx¸cchÕt¹ov®ébÒnrÊtcao,do®ã®ÓchÕt¹ohonthiÖnméthÖthèngvíitr×nh®é c«ngnghÖhiÖnt¹iën−íctalch−achophÐp.ThiÕtkÕhÖthèngtrªnc¬sëlùachänvnhËp ngo¹ic¸cphÇntöcÊutróctiªuchuÈn,tùchÕt¹oc¸cphÇnth«®ÓhonthiÖnhÖthèngtruyÒn ®éngv®iÒukhiÓntheonhiÖmvôc«ngnghÖchotr−íc®anglh−íng®i®óng®Óph¸ttriÓnkü thuËtthuûlùcvkhÝnÐnëViÖtNamhiÖnnay.§ãcòngchÝnhlmôc®Ýchmcuèns¸chny muèn®¹t®Õn. Gi¸o tr×nh TruyÒn®éngThuûlùcvKhÝnÐn giíithiÖunh÷ngkiÕnthøcc¬ b¶nnhÊttrongküthuËtthuûlùcvkhÝnÐn,nh−c¸cc¬sëvËtlývküthuËtcñathuûlùcv khÝnÐn,c¸cnguyªnt¾ccÊut¹ovc¸ctÝnhchÊtho¹t®éngc¬b¶ncñac¸cphÇntöcÊutrócnh− b¬mdÇu,m¸ynÐnkhÝ,c¸cvan®iÒukhiÓn,c¸c®éngc¬vc¸cxylanhlùc.Bªnc¹nh®ã,cuèn s¸chcßn®ÒcËp®Õnc¸ckiÕnthøcvÒkÕtnèim¹chthuûlùc,khÝnÐn,vÒtÝnhchÊtho¹t®éng cñac¸cm¹chtruyÒn®éngv®iÒukhiÓntiªubiÓu,vÒkh¶n¨ng®iÒukhiÓnv®iÒuchØnhhÖ thèngmétc¸chtù®éng,tõ®ãt¹okh¶n¨ng®Ólùachänc¸cphÇntötiªuchuÈnvthiÕtkÕc¸c hÖthèngtruyÒn®éng,®iÒukhiÓnthuûlùc,khÝnÐnphïhîpvíiyªucÇuc«ngnghÖ®®Ætra. Gi¸otr×nhtruyÒn®éngthuûlùcvkhÝnÐn®−îcbiªnso¹ntheoyªucÇugi¶ngd¹y m«n häc TruyÒn®éngThuûlùcvKhÝnÐn chosinhviªnngnhküthuËtc¬khÝ,tr−êng§¹ihäc N«ngnghiÖpIHNéi.KiÕnthøccñam«nhäclmc¬sëchoc¸cm«nhäctiÕptheo,nh−« t«m¸ykÐovxechuyªndông,c¸cm¸yn«ngnghiÖpphøct¹p,m¸yvthiÕtbÞtrongb¶o qu¶nvchÕbiÕnn«ngs¶n.Ngoira,gi¸otr×nhcòngcãthÓ®−îcsödônglmtiliÖutham kh¶ochosinhviªnvküs−ho¹t®éngtrongc¸clÜnhvùcchÕt¹om¸yvtù®éngho¸. Gi¸otr×nhnydoPGS.TS.BïiH¶iTriªï,tr−ëngbém«nKüthuËt§énglùclmchñ biªn,TS.NguyÔnV¨nHùubém«nM¸yN«ngnghiÖp,TS.NguyÔnNgäcQuÕbém«nKü thuËt§énglùc,TS.§çH÷uQuyÕt–bém«nC¬häcküthuËtcïngthamgiabiªnso¹n. Gi¸otr×nhny®−îcbiªnso¹ntrªnc¬sënh÷ngtiliÖugi¶ngd¹yvnghiªncøutrong vngoin−ícvÒküthuËtthuûkhÝ,vÒøngdôngcñathuûlùcvkhÝnÐntrongc¸clÜnhvùckü thuËt,®ÆcbiÖtløngdôngtrªnc¸cm¸ytùhnhho¹t®éngtrongc¸clÜnhvùc:l©mnghiÖp,x©y dùng,giaoth«ng,khaikho¸ng §ÓhonthiÖncuèngi¸otr×nhnyc¸ct¸cgi¶xinc¸m¬nTS.HansMaack,viÖnC¬ §iÖntövKüthuËtTruyÒn®éng,Tr−êngTænghîpRostock®tÆngvgióps−utÇmc¸cti liÖuquanträngtronglÜnhvùcküthuËtthuûkhÝ.C¸ct¸cgi¶còngxinc¶m¬nGS.TS.Renuis, ViÖnm¸yN«ngnghiÖp,tr−êngB¸chkhoaMunich®khuyÕnkhÝch,t−vÊnx©ydùngm«nhäc vgi¸otr×nhTruyÒn®éngThuûlùcvKhÝnÐnøngdôngtronglÜnhvùcc¬khÝn«ngnghiÖp. M«nhäcTruyÒn®éngthuûlùcvkhÝnÐnlÇn®Çutiªn®−îcx©ydùng,do®ãgi¸otr×nh sÏkh«ngtr¸nhkháinh÷ngthiÕusãt.RÊtmongb¹n®äc®ãnggãpnh÷ngýkiÕn®Ócuèns¸ch ®−îchonthiÖnh¬n.C¸cýkiÕn®ãnggãpphªb×nhxingöivÒBém«nKüthuËt§énglùc, KhoaC¬§iÖn,Tr−êng§¹ihäcN«ngnghiÖpI–HNéi.Xinch©nthnhc¶m¬n! C¸ct¸cgi¶
3. M ñ u Trong ngành c ơ khí, truy n ñ ng thu l c và khí nén ñưc x p vào chuyên ngành k thu t truy n l c. Nhi m v c a k thu t truy n l c là xây d ng h th ng truy n l c c a máy hay thi t b sao cho nhi m c công ngh c a chúng ñưc th c hi n t i ưu. Thí d h th ng truy n l c c a m t xe h ơi, h th ng truy n l c c a m t máy ép, H th ng Máy hay thi t b ðng M , ω cơ e e truy n ñ ng Ma, ωa, (F a, v a) cn d n ñ ng Hình 1. S ơ ñ nguyên lý c a m t h th ng truy n l c Cu trúc c ơ b n c a m t h th ng truy n l c ñưc trình bày trên hình 1. Công su t truy n l c ñưc cung c p t ñ ng c ơ ñin hay ñ ng c ơ ñt trong. Các thông s ra M e và ωe ca ñ ng c ơ c n ñưc chuy n ñ i thành các thông s vào yêu c u c a m t máy hay thi t b chuy n ñ ng quay M a, ωa, ho c là các thông s vào c a máy hay thi t b chuy n ñ ng t nh ti n F a, v a nh m t b chuy n ñ i. Nhi m v chuy n ñ i n ăng l ưng này ñưc các h th ng truy n ñ ng ñ m nh n. ð i v i các máy công tác khác nhau, các nhà thi t k có r t nhi u dng truy n ñ ng khác nhau ñ l a ch n ra ph ươ ng án phù h p v i ñiu ki n c th . Các h th ng truy n ñng có th ñưc phân lo i theo lo i ph n t ñ chuy n ñ i các thông s vào thành các thông s ra: * Truy n ñ ng c ơ h c: Các ph n t truy n n ăng l ưng là các b truy n c ơ h c ( bánh răng, ñai, xích, v.v.). Trong lo i truy n ñ ng này vi c thay ñ i t s truy n vô c p ch có th th c hi n trong kho ng gi i h n. Truy n ñ ng c ơ h c yêu c u m t không gian l p ñ t c ñ nh gi a ñ ng c ơ truy n l c và máy công tác. * Truy n ñ ng ñin: T n s quay c a ñ ng c ơ ñin hi n nay có th thay ñ i trong mt kho ng r ng. Nh ñó m t ph n ch c n ăng truy n ñ ng t ñ ng c ơ và ñiu khi n truy n ñng ñã ñưc th c hi n ngay trên ñng c ơ ñin. Trong ña s các tr ưng h p, h th ng truy n ñng ñin c n có m t b truy n c ơ h c v i t s truy n không ñ i ñ làm thích ng mô men quay và t n s quay v i các thông s yêu c u c a thi t b c n d n ñ ng. H th ng truy n ñ ng ñin c ũng yêu c u m t không gian l p ñ t xác ñ nh gi a ñ ng c ơ và máy công tác. * Truy n ñ ng thu l c: Trong truy n ñ ng thu l c vi c truy n công su t trong h th ng do ch t l ng ñ m nh n. Tu ỳ theo vi c s d ng n ăng l ưng c a dòng ch t l ng là th năng hay ñng n ăng mà h th ng ñưc g i là truy n ñ ng thu t ĩnh hay truy n ñ ng thu ñng. + Truy n ñ ng thu t ĩnh làm vi c theo nguyên lý choán ch . Trong tr ưng h p ñơn gi n nh t, h th ng g m m t b ơm ñưc truy n ñ ng c ơ h c cung c p m t l ưu l ưng ch t l ng ñ làm chuy n ñ ng m t xy lanh hay m t ñ ng c ơ thu l c. Áp su t t o b i t i tr ng trên ñng c ơ hay xi lanh l c cùng v i l ưu l ưng ñưa ñn t b ơm t o thành công su t c ơ h c truyn ñn các máy công tác. ð c tính c a truy n l c thu t ĩnh có tính ch t: t n s quay c ũng nh ư vn t c c a máy công tác trong th c t không ph thu c vào t i tr ng. Do có kh n ăng tách bơm và ñng c ơ theo không gian và s d ng các ñưng ng r t linh ñ ng nên không c n m t không gian l p ñ t xác ñ nh gi a ñ ng c ơ và máy công tác. Trên h th ng truy n ñ ng thu tĩnh có th thay ñ i t s truy n vô c p trong m t kho ng r ng. Ch t l ng thu l c hi n nay Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 1
4. có th ñưc s d ng là d u t d u m , ch t l ng khó cháy, d u có ngu n g c th c v t ho c nưc. + Truy n ñ ng thu ñ ng ñưc c u t o t m t ph n b ơm và m t ph n ñ ng c ơ (tua bin). Vi c chuy n ñ i mô men và t n s quay ñưc th c hi n nh ñ ng n ăng c a kh i ch t lng. ðưng ñ c tính c a truy n ñ ng thu ñ ng có tính ch t: t n s quay c a ph n b ñ ng gi m khi mô men quay t ăng. Trong s d ng, truy n ñ ng thu ñ ng có c u trúc g n nh ưng yêu c u có m t không gian xác ñ nh gi a ñ ng c ơ và thi t b c n d n ñ ng. * Truy n ñ ng khí nén: C u trúc t ng quát c a truy n ñ ng khí nén c ũng t ươ ng t nh ư c u trúc c a truy n ñ ng thu t ĩnh. ðiu khác bi t c ơ b n d n ñ n s khác bi t v tính ch t ho t ñ ng và c u trúc c a các chi ti t là môi ch t truy n n ăng l ưng. Trong các h th ng truy n ñ ng khí nén môi ch t là không khí nén – m t ch t “l ng” ch u nén. Nh ư v y có th ly không khí t môi tr ưng, nén l i, truy n d n làm ho t ñ ng các ñ ng c ơ khí nén ho c xy lanh khí nén và l i th i ra môi tr ưng. Ngoài ra ñ thi t k m t h th ng truy n l c còn có các gi i pháp k t h p: thu l c – khí nén; ñin – khí nén; ñin – thu l c, Gi i pháp t i ưu cho m t nhi m v ñiu khi n và truy n l c luôn ph thu c vào m c ñ th c hi n các yêu c u công ngh , k thu t và kinh t . Trong k thu t có hàng lo t các tr ưng h p ng d ng và các l ĩnh v c ng d ng tiêu bi u. Khi ñó vi c l a ch n s d ng lo i truy n l c và truy n ñ ng nào là d a vào các l i th ñ c bi t c a m t lo i. Các b truy n l c tnh ti n ñ kh c ph c l c t i l n v i v n t c nh th ưng ñưc th c hi n b ng thu l c. Thí d cho các tr ưng h p này là các máy nén ép trong công nghi p ô tô và công nghi p ch t o vt li u nhân t o, b ph n nâng h trong các máy nâng hàng, máy xúc và c n c u t hành, C truy n ñ ng c a các máy công tác h ng n ng và các máy công nghi p c ũng ñưc th c hi n bng thu l c. Trong các máy công c , trong k thu t rô b t và ch t o máy, trong ch t o tàu bi n, hàng không, trên các xe v n t i c ũng luôn g p các ng d ng c a k thu t thu l c và khí nén. Trong k thu t truy n l c, ñiu khi n và ñiu ch nh ngoài thu l c và khí nén còn ng dng c các gi i pháp c ơ h c, ñin - ñin t ho c liên h p các gi i pháp. ð c bi t các b truy n thu l c - ñin và khí nén - ñin ngày càng ñưc phát tri n r ng rãi do ñưc k t n i vi máy tính và ng d ng k thu t ñiu khi n s . Các h thng thu l c và khí nén ñiu khi n s ngày càng có ý ngh ĩa l n trong s n xu t. Nh ng c ơ s v t lý, nh ng ki n th c v c u trúc, các nguyên lý ho t ñ ng c a các thi t b c ũng nh ư các m ch thu l c và khí nén ñưc trình bày trong cu n sách s giúp cho sinh viên và các k s ư c ơ khí có th thi t k ñưc các h th ng truy n l c thu l c và khí nén ho t ñ ng có hi u qu và chính xác. T ñó t o ra kh n ăng m r ng ph m vi ng d ng c a k thu t thu khí. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 2
5. Ph n A Truy n ñ ng thu l c Ch ươ ng I Cơ s k thu t truy n ñ ng thu l c 1.1. Cu trúc và ho t ñ ng c a m t b truy n ñ ng thu l c Cu trúc và tác ñng l n nhau c a các nhóm c u trúc truy n ñ ng thu l c ñưc trình bày trên hình 1.1. Ph n thu l c bao g m b ơm thu l c ñ t o dòng d u có áp su t, xy lanh thu l c ho c ñ ng c ơ thu l c là ph t i. Gi a các ph n t c ơ b n còn có ng d n d u, các van ñiu khi n và các b ph n ph tr thu l c ñ c bi t nh ư bình l c, b làm mát, b tích áp và các b ph n khác. Máy công Chuy n ñ i công Máy ñng Chuy n ñ i tác (máy nén su t c ơ h c lc công su t ép ho c (ñng c ơ cơ h c truy n l c P = F.v ñin ho c ch chuy n ñ ng ho c Pch = M1ω1 ñng c ơ ca xe h ơi) P = M ω ñt trong) ch 2 2 F v M n M1 n 1 2 2 ðưng ng Xy lanh Công su t Công su t Bơm Ph ki n thu l c thu l c p thu l c thu l c Ph n t ho c ñ ng P = p.Q Prl = pQ rl Q ñiu khi n cơ thu l c Hình 1.1. S ơ ñ truy n công su t trong m t thi t b thu l c Máy ñng l c th ưng ñưc s d ng là ñng c ơ ñin ho c ñ ng c ơ ñt trong, truy n cho b ơm mô men quay M 1 và t n s quay n 1 (v/s) và cung c p m t công su t c ơ h c: Pch. =2 πM1n1 Công su t này ñưc chuy n ñ i thành công su t thu l c trong b ơm: Prl. = pQ, trong ñó: p là áp su t d u yêu c u t máy công tác; Q- l ưu l ưu l ưng ñưc tính t t n s quay và kích th ưc c a b ơm. Dòng d u có áp su t trong thi t b thu l c ñưc d n qua các ñưng ng và các van ñiu khi n ñ n xy lanh l c ho c ñ ng c ơ thu l c, t i ñó công su t thu l c l i ñưc bi n ñ i thành công su t c ơ h c c n thi t c a máy công tác. ði v i các xy lanh thu l c công su t c n thi t ñưc tính theo l c yêu c u trên c n pít tông và v n t c pít tông: Pch. = Fv ði v i ñ ng c ơ thu l c công su t yêu c u ñưc tính theo s li u c a máy công tác: Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 3
6. Pmech. = 2 πM2n2 Sơ ñ k thu t bi u di n b truy n theo ký hi u m ch xy lanh thu l c ñưc trình bày trên hình 1.2. Hình trên cùng (1.2a) mô t ho t ñ ng chung c a b ơm thu l c, xy lanh thu l c và thùng d u. Trong s ơ ñ này s d ng b ơm có th tích làm vi c không ñ i và m t xy lanh tác ñng kép. B ơm thu l c hút d u t bình và cung c p l ưu l ưng d u Q v i áp su t p ñ n xy lanh. L ưu l ưng Q t l thu n v i t n s quay c a b ơm d u và xác ñnh v n t c c a pít tông. Mô men truy n l c t l thu n v i áp su t ñưc t o ra ng v i t i tr ng tác ñ ng lên pít tông. a) b) c) Hình 1.2. Truy n ñ ng cho m t xy lanh thu l c a- Cu trúc c ơ b n; b- Hành tình ti n; c- Hành trình tr v . Do b ơm ch cung c p m t phía, trong khi ñó xy lanh l i c n chuy n ñ ng ñưc c hai chi u, cho nên c n b trí m t van phân ph i ñ h ưng d n dòng d u ñ n m i phía mong mu n ca pít tông. Van phân ph i xác ñ nh vi c kh i hành, d ng l i và chi u chuy n ñ ng (ngh ĩa là toàn b quá trình chuy n ñ ng) c a pít tông. Trên hình 1.2b van phân ph i ñang v trí ñiu khi n hành trình ti n c a pít tông. Lúc ñó dòng d u t b ơm chuy n ñ ng qua van ñ n ph n bên trái c a xy lanh và ñy pít tông chuy n ñ ng sang ph i, ñng th i ph n d u ng ăn bên ph i pít tông ñưc ch y qua van tr v thùng. Hành trình tr v ñưc th c hi n khi van phân ph i v trí ñ i di n (hình 1.2c). T i v trí trung gian c a van phân ph i c hai ñưng d u ñ n xy lanh ñu b ch n l i và dòng d u t b ơm có th ch y g n nh ư không có áp su t v thùng. ð ñ m b o an toàn cho thi t b thu l c ho c h n ch áp su t c c ñ i ng ưi ta s dng các van gi i h n áp su t (hình 1.2b,c). Khi áp su t d u t o ra áp l c l n h ơn l c lò xo, Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 4
7. van s m ra và dòng d u t b ơm s ch y qua van v thùng mang theo c ph n nhi t l ưng sinh ra khi ñó trong h th ng. S ơ ñ truy n ñ ng cho m t ñng c ơ thu l c c ũng có th ñưc s d ng t ươ ng t . S ơ ñ ho t ñ ng và s ơ ñ m ch thu l c ñ i v i ñ ng c ơ thu l c không thay ñ i th tích làm vi c ñưc trình bày trên hình 1.3. ðng c ơ có th quay hai chi u nh chuy n m ch van phân ph i. Van gi i h n áp su t ñưc b trí ñ gi i h n mô men quay khi quá t i. 2 1 3 Hình 1.3. Truy n ñ ng cho m t ñ ng c ơ thu l c 1- Van gi i h n áp su t; 2- Van phân ph i 4/3; 3- ðng c ơ thu l c. Trong nhi u tr ưng h p s d ng c n tìm nh ng gi i pháp thích h p cho các h th ng truy n l c. Khi ñó c n bi t ưu ñim, nh ưc ñim c a m i lo i truy n l c. Các tính ch t ưu vi t ca truy n ñ ng thu l c ñưc tóm t t nh ư sau: • Kt c u ñơn gi n nh các c m chi ti t tiêu chu n; • Có th b trí t do t t c các chi ti t mà không c n chú ý ñn v trí c a liên h p c ơ hc; • Truy n l c l n khi th tích k t c u t ươ ng ñi nh do có tr ng l ưng trên ñơ n v công su t c a b ơm và ñng c ơ nh (tr ng l ưng công su t c a ñ ng c ơ thu l c so v i ñ ng cơ ñin là 1/10); • Tính ch t ñ ng l c h c khá t t (tăng t c, gi m t c) do mô men quán tính c a ñ ng c ơ thu l c nh (t l mô men quán tính so v i ñ ng c ơ ñin cùng mô men quay là 1/50); • Chuy n ñ i ñơn gi n chuy n ñ ng quay thành chuy n ñ ng dao ñ ng và ng ưc l i; • ðo chi u ñơn gi n; • Thay ñi t s truy n vô c p theo t i tr ng (ñc bi t có l i cho các máy t hành); • Bo v quá t i ñơn gi n nh van gi i h n áp su t; • Giám sát ñơ n gi n nh áp k ; • Có kh n ăng t ñ ng hoá chuy n ñ ng d dàng. Bên c nh ñó, các nh ưc ñim làm h n ch kh n ăng s d ng truy n ñ ng thu l c là: • Hi u su t th p so v i truy n ñ ng c ơ h c, do ma sát c a ch t l ng trong ñưng ng và các ph n t , do hao t n l t dòng trong các khe h l p ghép; • Không th (hay khó) ñng b quá trình chuy n ñ ng do hi n t ưng tr ưt gi a ph n ch ñ ng và ph n th ñng, do hao t n l t dòng và tính ch u nén c a d u; • Chi phí ch t o cao do yêu c u ñ chính xác cao c a các ph n t trong h th ng thu lc. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 5
8. 1.2. Ch t l ng thu l c Ch t l ng thu l c là môi ch t mang n ăng l ưng trong h th ng thu l c. Ki n th c v lo i ch t l ng, v tính ch t và v tính ch t ho t ñ ng có ý ngh ĩa rât l n ñ i v i vi c thi t k và vn hành các thi t b thu l c. 1.2.1. Nhi m v và yêu c u Nhi m v c a ch t l ng thu l c là truy n l c và l ưu thông d ưi d ng m t dòng ch t lng có áp su t t b ơm thu l c ñ n ñ ng c ơ và xy lanh thu l c. Ngoài ra ch t l ng thu l c còn ñm nh n vi c bôi tr ơn, ch ng r và làm mát các chi ti t c a h th ng. Yêu c u v ch t l ng thu l c xu t phát t nhi m v c a chúng. Tuy nhiên gi a các thi t b khác nhau có các d ng yêu c u khác nhau, ñôi khi còn mâu thu n v i nhau. Có th tham kh o các yêu c u quan tr ng nh t d ưi ñây: • Tính ch t nhi t ñ - ñ nh t h p lý, ñ nh t c n thay ñ i ít nh t trong kho ng nhi t ñ rng ; • Tính ch t ch ng mòn và bôi tr ơn t t, c n l ưu ý là luôn xu t hi n ch ñ ma sát h n hp nh t là ñi v i các máy thu l c pít tông; • Tính ch ng r t t, thích ng v i các ph t làm kín, các ph n t cao su, v t li u nhân t o và h p kim ; • ð b n lão hoá t t k c trong các ñiu ki n làm vi c n ng n ; • Kh n ăng tách b t khí t t. 1.2.2. Phân lo i ch t l ng thu l c a) Các lo i Trong truy n ñ ng thu t ĩnh ng ưi ta s d ng ch y u các lo i ch t l ng thu l c sau: - Ch t l ng thu l c t d u m (du khoáng); - Ch t l ng thu l c khó cháy. Du khoáng là ch t l ng thu l c ñưc s d ng ph bi n nh t, ñây là lo i d u chuyên dùng cho các thi t b thu l c có pha thêm m t s ch t ph gia. Các ch t ph gia dùng ñ c i thi n các tính ch t c a d u thu l c, thí d tính ch t nh t – nhi t ñ , tính ch t bôi tr ơn – ch ng mòn, tính ch t ch ng r ho c ñ b n lão hoá. Ch t l ng thu l c khó cháy có nhi t ñ b t cháy cao h ơn h n d u khoáng, th ưng ñưc s d ng trên các thi t b có nguy c ơ cháy n . Có hai lo i ch t l ng thu l c khó cháy là ch t l ng ch a n ưc có ngu n g c d u m và ch t lng không ch a n ưc trên c ơ s v t li u tng h p. Ngoài ra trên các thi t b t hành còn s d ng du ñ ng c ơ và du truy n l c làm ch t l ng thu l c. D u này ñưc s d ng trong m t m ch d u chung v a ñ bôi tr ơn ñng c ơ và h p s , v a ñ th c hi n c nhi m v truy n l c trong h th ng thu l c. ðôi khi trên các thi t b di ñ ng và có nhi t ñ làm vi c th p ng ưi ta còn s d ng du truy n l c t ñ ng (ATF) làm ch t l ng thu l c, ví d trong b ph n lái tu ỳ ñ ng c a PKW. b) C ơ s phân lo i Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 6
9. Du khoáng ñưc phân lo i theo ñ nh t (Viscosity Grad: VG). C ơ s phân lo i theo ñ nh t là d a trên ñ nh t ñ ng h c trung bình t i nhi t ñ chu n 40 0C (bng 1.1). ð thi t b thu l c ho t ñ ng t t c n gi m t gi i h n ñ nh t xác ñ nh, gi i h n ñó ñưc các nhà s n xu t d u thu l c quy ñ nh. D ưi ñây là m t s giá tr kinh nghi m có th tham kh o: 2 νmax (kh i hành l nh) 50 1000 mm /s (cSt); 2 νhñ (ho t ñ ng lâu dài) 15 80 mm /s (cSt); 2 νmin (ho t ñ ng ng n h n) 10 mm /s (cSt). Bng 1.1 Phân lo i ñ nh t ISO ñi v i d u thu l c theo DIN E51524 Lo i ñ nh t ð nh t ñ ng h c trung bình 40 0C (mm 2/s - cSt) ISOVG 10 10 ISOVG 22 22 ISOVG 32 32 ISOVG 46 46 ISOVG 68 68 ISOVG 100 100 Ch t l ng thu l c khó cháy ñưc phân ra 4 vùng ñ nh t theo báo cáo Luxemburg ln th 5 (bng 1.2). Bng 1.2. Phân lo i ñ nh t ch t l ng thu l c khó cháy Vùng ñ nh t ð nh t ñ ng h c 50 0C (mm 2/s - cSt) HFA - 1 1 ñn 1,5 HFA – 2 11 ñn 14 HFA – 4 20 ñn 40 HFA - 8 50 ñn 70 Du ñ ng c ơ và d u truy n l c ñưc phân lo i theo SAE. Bng 1.3 trình bày các giá tr s li u quan tr ng nh t c a các ch t l ng thu l c thông dng trên các thi t b thu l c t hành. Bng 1.3. T ng h p các s li u quan tr ng nh t c a ch t l ng thu l c Tính ch t v t li u Ký hi u ðơ n v Du khoáng ð nh t ñ ng h c 40 0C ν mm 2/s 10 - 100 Kh i l ưng riêng 15 0C ρ g/cm 3 0,85 – 0,91 H s giãn n nhi t γ 1/K ≈ 0,65.10 -4 ð nén k 1/bar ≈ 7.10 -5 Mô ñun nén K bar ≈ 1,4.10 4 H s hoà tan Bunsen α 1 ≈ 0,09 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 7
10. Nhi t dung riêng C kJ/(kg. 0K) 1,83 – 1,91 H s d n nhi t 20 0C λ W/(m. 0K) 0,11 – 0,14 0 Nhi t ñ b c cháy tF C 125 – 205 0 Nhi t ñ t cháy tZ C 310 – 360 0 Nhi t ñ ho t ñ ng c c ñ i tmax C 90 Do s phát tri n không ng ng trong l ĩnh v c k thu t thu l c và ch t l ng thu l c, do s c n thi t làm thích ng các tiêu chu n qu c gia và qu c t v i nhau nên vi c tiêu chu n hoá luôn n m trong tr ng thái v n ñ ng. Các trích d n trong tài li u này ch ñưa ra m t s các tiêu chu n quan tr ng nh t ñ tham kh o. 1.2.3. Các tính ch t v t lý a) Tính cht nh t ð nh t là m t thông s ñ c tr ưng ñc bi t quan tr ng trong l ĩnh v c k thu t thu lc. ð nh t cung c p thông tin v ma sát trong c a ch t l ng thu l c và cùng v i kh i l ưng riêng c a ch t l ng cung c p thông tin v tính ch t c n trên dòng ch y (thí d trên ñưng ng), và quan tr ng h ơn c là cung c p thông tin v kh n ăng t i c a ch t l ng, có ngh ĩa là v kh năng ch u t i c a các ph n t máy, các tr c trên tr ưt ho c pít tông và xy lanh. ð d dàng làm sáng t khái ni m ñ nh t có th s d ng m t thí d quen thu c d ưi ñây (hình 1.4): Hai t m ph ng song song chuy n ñ ng t ươ ng ñi v i nhau v i m t v n t c nh có môi tr ưng ng ăn cách là ch t l ng. T m ph ng d ưi không chuy n ñ ng còn t m ph ng trên chuy n ñ ng sang ph i v i v n t c v xp . Trong kho ng cách gi a hai t m có s phân b vn t c ch t l ng theo t l : vxp V Vx )y( xp h y vx(y) = x y h v = 0 x Hình 1.4. Phân b v n t c ch t l ng gi a hai t m ph ng song song T ñó xu t hi n s c c n ma sát trên m t ñơn v di n tích hay còn g i là ng su t tr ưt ma sát: dV τ = −η x dy ðây là ñnh lu t Niu t ơn quen thu c v ma sát, trong ñó h s t l η ñưc g i là ñ nh t ñ ng l c h c. ði v i k thu t thu l c ñ nh t ñ ng h c ν th ưng có kh n ăng bi u hi n cao h ơn vì nó mô t tính ch t dòng ch y c a ch t l ng d ưi nh h ưng c a quán tính kh i l ưng và l c tr ng tr ưng. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 8
11. η ν = (1.2) ρ Các h ñơn v d ưi ñây ñưc s d ng cho ñ nh t: + ð nh t ñ ng l c h c η: 1 Ns/m 2 = 1 Pa.s = 10 3 mPa.s ho c 1 P (Poise) = 100 cP = 10 -1 Ns/m 2; + ð nh t ñ ng h c ν: 1 m 2/s = 10 6 mm 2/s ho c 1 St (Stoke) = 100 cSt = 100 mm 2/s. C hai lo i ñ nh t ph thu c r t m nh vào nhi t ñ và áp su t. Tính ch t nhi t ñ - ñ nh t Nhi t ñ càng t ăng ñ nh t c a ch t l ng càng gi m. Ch t l ng thu l c b loãng ñi thì sc c n ma sát gi m, tuy nhiên kh n ăng t i c a ch t l ng c ũng gi m. Tính ch t ñ nh t – nhi t ñ cho tr ưng h p d u khoáng áp su t khí quy n có th ñưc bi u di n b ng công th c th c nghi m: b η(ϑ) = ke c+ϑ ho c theo d ng: b ln η(ϑ) = + ln k (1.3) c + ν H s k ñưc tính b ng Ns/m 2, các h s b, c ñưc tính b ng 0C. S ph thu c m nh c a ñ nh t ñ ng h c vào nhi t ñ ñưc th hi n rõ h ơn trên ñ th hình 1.5. ðc bi t th y rõ r ng, s thay ñ i nhi t ñ vùng nhi t ñ th p làm thay ñi ñ nh t m nh h ơn vùng nhi t ñ cao. Thí d v i d u khoáng: Khi thay ñi nhi t ñ t 20 0C lên 30 0C, ñ nh t gi m t 134,5 xu ng 75,4 mm 2/s; Khi thay ñi nhi t ñ t 60 0C lên 70 0C, ñ nh t gi m t 20,7 xu ng 14,9 mm 2/s. 10000 2 600 mm /s mm 2 1000 ISO VG100 500 62 s ν ν 200 46 c c c 100 400 50 h ng ng h ng 300 ñ ñ 20 t t t t 200 nh 10 nh Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thuð l c và khí nén . 9 ð 5 ISO VG32 100 22 10 0
12. Hình 1.5. S thay ñ i ñ nh t ννν Hình 1.6. Bi u ñ Ubbelohde ñ xác theo nhi t ñ ñnh tính ch t ñ nh t – nhi t ñộ (HL 46, VI 100, p 0 = 1 bar) (ISO VG 10./.100, VI 100, p 0 = 1 bar) Trong th c t các nhà thi t k không tính toán tính ch t ñ nh t – nhi t ñ theo công th c (1.3) mà tra theo m t bi u ñ ñơn gi n do các hãng s n xu t d u khoáng cung c p, bi u ñ Ubbelohde (hình 1.6). ð mô t tính ch t ñ nh t – nhi t ñ , ñc bi t ñ so sánh các lo i d u v i nhau ng ưi ta th ưng s d ng m t thông s ñ c tr ưng n a g i là ch s ñ nh t VI. VI càng t ăng ñưng cong ñ nh t – nhi t ñ càng th ng h ơn, có ngh ĩa là ñ nh t thay ñ i càng ít theo nhi t ñ. VI c a các d u khoáng thông th ưng có giá tr ≈ 100, n u b sung ch t ph gia có th làm tăng giá tr VI. Tính ch t nhi t ñ – áp su t – ñ nh t Áp su t t ăng s làm t ăng ñ nh t c a ch t lng thu l c. Ch t l ng tr nên ñc h ơn s làm 10000 tăng s c c n ma sát, tuy nhiên c ũng làm t ăng kh mm 2/s năng t i. Tính ch t nhi t ñ – áp su t – ñ nh t 1000 p=601 bar cũng có th ñưc xác ñ nh t công th c th c 500 401bar nghi m: ν 200 c c 100 α p( −po ) η )P( = ηo e (1.4) 50 ng h ng Trong ñó: η0 là ñ nh t ñ ng l c h c t i áp ñ 30 t t 20 su t p 0; α (1/bar) là h s áp su t – ñ nh t, α ph thu c vào c u trúc d u, ñ nh t và nhi t ñ , v i nh 10 -3 du khoáng α n m trong kho ng (1,3 - 2,4).10 ð p =201 bar (1/bar). 5 1bar Tính ch t nhi t ñ – áp su t – ñ nh t có th tra c u t bi u ñ (hình 1.7). T bi u ñ nh n 0 th y r ng, nh h ưng c a áp su t ñ n ñ nh t ñ ng 0 20 40 60 80 0C 120 hc không m nh m nh ư ñi v i nhit ñ . Khi Nhi t ñ ϑ nhi t ñ kho ng 30 0C, áp su t t ăng t 1 ñ n 300 Hình 1.7. Bi u ñ xác ñ nh tính bar, ñ nh t c ũng ch t ăng kho ng 2 l n. ch t nhi t ñ – áp su t – ñ nh t ở nhi t ñ cao áp su t có nh h ưng ñ n ñ (HL 46, VI 100) nh t nh h ơn nhi t ñ th p. 0,94 g/cm 3 0 0C ρ 0,90 40 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n êng ñ0,88ng thu l c và khí nén . 10 60 80 ng ri ng 0,86 100
13. b) Tính ch t kh i l ưng riêng Kh i l ưng riêng c a ch t l ng là t l gi a kh i l ưng và th tích c a nó: m ρ = (1.5) V Kh i l ưng riêng là m t thông s ñc tr ưng ñ tính toán s c c n dòng ch y có ngh ĩa là hao t n dòng ch y và c ũng là thông s ñ tính toán hao t n va ñ p trong ñưng ng và các ph n t c u trúc. Kh i l ưng riêng c ũng ph thu c vào nhi t ñ và áp su t. S ph thu c vào nhi t ñ và áp su t c a kh i l ưng riêng có th ñưc tra c u r t thu n l i t ñ th . Hình 1.8 là m t thí d bi u di n s t ăng kh i l ưng riêng khi t ăng áp su t và gi m khi t ăng nhi t ñ . Nhi t ñ và áp su t nh h ưng ñ n kh i l ưng riêng v i m c ñ không gi ng nh ư ñi v i ñ nh t. ảnh hưng c a nhi t ñ và áp su t ñ n kh i l ưng riêng c ũng có th ñưc bi u di n theo các công th c th c nghi m. Tính ch t nhi t ñ – kh i l ưng riêng Tính ch t nhi t ñ – kh i l ưng riêng có th ñưc mô t theo công th c: ρ ρ(ϑ) = 0 (1.6) 1+ γ(ϑ − ϑ0 ) 3 0 Trong ñó: ρ0 (kg/m ) và ϑ0 ( C) là kh i l ưng riêng và nhi t ñ trong ñiu ki n d n xu t, γ (1/K) là h s giãn n nhi t c a d u. N u l y nhi t ñ d n xu t là 15 0C thì công th c (1.5) tr thành: ρ 0 ρ(ϑ) = 15 C 1+ γ(ϑ −15 ) H s giãn n nhi t γ mô t tính ch t giãn n c a d u t i áp su t không ñ i. 1  δV  γ =   V0  δϑ  p Khi áp su t t ăng thì h s giãn n nhi t γ s gi m. Nu gi thi t r ng, ñi v i d u khoáng tính ch t nhi t ñ – kh i l ưng riêng là tuy n tính trong vùng nhi t ñ ho t ñ ng (ñiu này là cho phép trong th c t ), thì h s giãn n nhi t có th ñưc xác ñ nh theo công th c: ∆V γ = V0 (ϑ − ϑ0 ) Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 11
14. T các bi u th c trên có th xác ñ nh ñưc các m i quan h gi a l ưng bi n ñ i th tích và kh i l ưng riêng c a m t ch t l ng thu l c theo s bi n ñ i c a nhi t ñ ,: ∆V = V(ϑ) − V0 = γV0 (ϑ − ϑ 0 ) ∆ρ = ρ(ϑ) − ρ 0 = −γρ (ϑ)( ϑ − ϑ 0 ) Giá tr γ áp su t khí quy n có th l y t ươ ng ng theo các lo i d u nh ư sau: du khoáng: 0,65.10 -3 K -1 du HFC; 0,70.10 -3 K -1 du HFD; 0,75.10 -3 K -1 Thí d d ưi ñây làm rõ thêm s nh h ưng c a nhi t ñ : Dưi áp su t khí quy n, t ăng nhit ñ t 15 ñ n 65 0C (tăng 50 0C) thì kh i l ưng riêng gi m t 0,877 xu ng 0,847 g/cm 3, có ngh ĩa là gi m x p x 3,4%. T ñó cho th y, gia t ăng nhi t ñ lên 10 0C s làm thay ñi th tích d u kho ng 0,7%. Tính ch t áp su t – kh i l ưng riêng Tính ch t áp su t – kh i l ưng riêng c a ch t l ng thu l c có ý ngh ĩa trong vi c ñánh giá tính ch t ñ ng l c h c c a m t thi t b thu l c. Công th c d ưi ñây mô t tính ch t áp su t – kh i l ưng riêng: ρ ρ )p( = 0 (1.7) 1− p(k − p0 ) 3 Trong ñó: ρ0 (kg/m ) và p 0 là các giá tr kh i l ưng riêng và áp su t ñiu ki n chu n; k (1/bar) là h s nén, mô t tính ch t nén khi nhi t ñ không ñ i: 1 δV k = − ( )ϑ V0 δp Thông s t l ngh ch v i k là mô ñun nén K = 1/k. T hình 1.8 cho th y có th tính toán quan h áp su t – kh i l ưng riêng theo quan h tuy n tính. Do v y h s nén ñưc xác ñ nh theo: − ∆V k = V0 p( − p0 ) Nh ư v y, v i các lo i ch t l ng thu l c s thay ñ i th tích c ũng nh ư kh i l ưng riêng ph thu c vào áp su t ñưc xác ñ nh theo bi u th c: ∆V = V )p( − V0 = −kV 0 p( − p 0 ) H s nén và mô ñun nén ñi v i các lo i d u thu l c ñưc l y nh ư sau: Du khoáng k = 0,7.10 -4 1/bar); K = 1,4.10 4 bar; Du HFC k = 0,3.10 -4 1/bar; K = 3,3.10 4 bar; Du HFD k = 0,35.10 -4 bar; K = 2,85.10 4 bar. Tính ch t nén c a d u thu l c c n ñưc ñ c bi t chú ý khi áp su t c a h th ng l n hơn 150 bar. Thí d d ưi ñây làm sáng t thêm ñiu ñó: Nu t ăng áp su t t 1 ñ n 301 bar (tăng thêm 300 bar) t i nhi t ñ 15 0C thì kh i l ưng riêng t ăng t 0,877 ñn 0,982 g/cm 3, có ngh ĩa là t ăng 2,1%. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 12
15. Tươ ng ng th y r ng, khi t ăng áp su t thêm 100 bar thì th tích d u gi m ñi kho ng 0,7%. c) Kh n ăng ti p nh n không khí c a d u thu l c Không khí có th ñưc hàm ch a trong d u thu l c hai d ng: - Không khí hoà tan; - Không khí không hoà tan, có ngh ĩa là d ng b t khí. Khi còn d ng hoà tan trong d u, không khí không nh h ưng ñ n tính ch t c a d u thu l c, có ngh ĩa là không làm thay ñi ñ n tính ch u nén c a d u. Trong tr ng thái bão hoà, du khoáng có th hoà tan kho ng 9% th tích không khí, có ngh ĩa là trong m t lít d u có th hoà tan ñưc 90 cm 3 không khí. Kh n ăng ti p nh n không khí c a d u t ăng khi áp su t t ăng, trong khi s thay ñ i c a nhi t ñ l i h u nh ư không nh h ưng ñ n kh n ăng này. Kh n ăng ti p nh n c c ñ i d ng hoà tan c a th tích không khí có th ñưc tính theo ñ nh lu t Henry: p Vkk = Vd α (1.8) p0 Trong ñó: V ol là th tích d u t i áp su t khí quy n; α - h s hoà tan Bunsen, có th ly giá tr 0,09 ñi v i d u khoáng; p - áp sut tuy t ñ i. Bt khí s xu t hi n trong d u khi kh n ăng ti p nh n không khí c a d u d ng hoà tan ñã v ưt quá m c gi i h n. ð ng th i không khí d ng hoà tan c ũng có th chuy n thành bt khí nh ng n ơi có áp su t v ưt qua giá tr áp su t bão hoà, thí d trên ñưng ng n p, t i các ch cong g p, ñng sau v trí ti t l ưu, B t khí c ũng có th xâm nh p khi n p khí, do l t khí t i các ch n t trên ñưng d u v thùng. B t khí làm cho d u b “m m” ñi, làm gi m mô ñun nén K. Khi t ăng áp su t có th gây va ñ p sau b ơm, gây chuy n ñ ng ng ưc, làm cho t n s quay thay ñ i theo d ng b c, gây n, gãy ho c mài mòn (xâm th c). Chính vì v y c n ph i thi t k b ph n tách b t, mà tr ưc h t là tách b t trong thùng d u. 1.3. C ơ s k thu t thu t ĩnh 1.3.1. Tính ch t thu t ĩnh c a ch t l ng Khi phát tri n lý thuy t v ch t l ng, ng ưi ta xu t phát t gi thi t ch t l ng lý t ưng. ðây là ch t l ng không ma sát, không ch u nén, không giãn n , khi ñưc n p vào thùng ch truy n áp l c vuông góc v i thành và ñáy thùng (hình 1.9). ð l n c a áp su t ph thu c vào ct ch t l ng, có ngh ĩa là kho ng cách t ñim ño ñ n m t thoáng c a ch t l ng: p = ρgh (1.9) Vi ch t l ng lý t ưng, không xu t hi n l c ti p tuy n c ũng nh ư các ng su t ti p t i thành thùng và gi a các l p ch t l ng. F A h p p p Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 13
16. Hình 1.10. L c tác ng lên pít Hình 1.9. Phân b áp su t trong ñ tông c a m t xy lanh thu l c thùng ch a ch t l ng lý t ưng Khi tính toán các thi t b thu t ĩnh có th gi thi t b qua tr ng l ưng b n thân c a ch t l ng do quá nh so v i l c tác ñ ng ngoài. Áp su t t o ra t l c ngoài (hình 1.10) ñưc xác ñnh theo bi u th c: F p = (1.10) A Áp su t này có th ñưc t o ra t chuy n ñ ng gián ñon c a thi t b ví d nh ư pít tông trong xy lanh ho c chuy n ñ ng liên t c nh ư trong b ơm bánh r ăng, b ơm cánh quay, 1.3.2. Chuy n ñ i n ăng l ưng nh pít tông và xy lanh Áp su t làm vi c t o ra trong thi t b nâng trên hình 1.11 s là: F F p = 1 = 2 (1.11) A1 A 2 Nu b qua hao t n l t dòng, chuy n ñ ng cu n theo pít tông thì s làm d ch chuy n các th tích nh ư nhau: V1 = V2 = A1s1 = A 2s 2 (1.12) F T ñó có: 2 s1 A 2 A 2 = , F2 = F1 (1.13) S2 s 2 A1 A1 v A S1 và 1 = 2 (1.14) v 2 A1 A2 F Công d ch chuy n c a ch t l ng khi ñó s là: 1 A1 W = F1s1 = F2s 2 (1.15) Hình 1.11. S ơ ñ thi t b nâng thu l c và công su t: P = Fv (1.16) Q Do F = Ap và v = nên A P = pQ (1.17) Trong ñó Q là l ưu l ưng dòng ch t l ng. 1.3.3. Chuy n ñ i n ăng l ưng trong thi t b thu l c chuy n ñ ng quay Trên hình 1.12 trình bày s ơ ñ m t b ơm thu l c cánh quay. Trong m t vòng quay, cánh quay có di n tích A chuy n ñ ng ñưc quãng ñưng 2 πr và cu n theo m t th tích ch t l ng: Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 14
17. V = 2πrA (1.18) Th tích choán ch này c a b ơm và ñng c ơ thu l c còn ñưc g i là th tích làm vi c. L ưu l ưng tính theo t n s quay s là: Q = Vn (1.19) 1 M Nu gi thi t r ng, b ơm (1) và ñng c ơ p (2) c a m t truy n ñ ng thu l c ho t ñ ng 3 không có hao t n thì l ưu l ưng b ơm Q 1 s ϕ A bng l ưu l ưng ti p nh n c a ñ ng c ơ Q 2: Q1 = Q 2 = V1n1 = V2 n 2 2 r n V Có ngh ĩa là: 1 = 2 (1.20) Hình 1.12. B ơm thu l c cánh quay n 2 V1 Mô men quay sinh ra trong các máy 1- V ; 2- Rô to; 3- Cánh quay. thu l c chuy n ñ ng quay (hình 1.12) s là: M = pAr (1.21) trong ñó p là áp su t t o ra trong b ơm theo yêu c u c a t i tr ng. V Vi A = , công th c (1.21) có d ng: 2πr pV M = (1.22) 2π pQ ho c: M = (1.23) 2πn T ñó, công su t s n ra ho c công su t ti p nh n c a m t máy thu l c chuy n ñ ng quay s là: P = Mω = M2πn (1.24) P = pQ (1.25) ở ñây n ñưc tính là s vòng quay trong 1 giây và t ươ ng ng Q là l ưng ch t l ng trong 1 giây. 1.4. C ơ s thu ñ ng l c h c C s lý thuy t c a c ơ h c ch t l ng c ũng nh ư thu ñ ng l c h c ñưc xu t phát t ch t l ng lý t ưng. Trong ñó các nhà khoa h c ñã xây d ng ñưc các công th c tính toán quan tr ng. ð u th k 20 Prandt l n ñ u tiên ñã t ng h p thu n tuý lý thuy t v thu ñ ng lc h c v i k thu t thu l c ñưc các k s ư ng d ng trong s n xu t b ng cách b sung thêm lc ma sát sinh ra do tính nh t c a ch t l ng thu l c. Cơ s ñ tính toán các thi t b thu l c là các ph ươ ng trình liên t c, ph ươ ng trình Bernoulli cho ch t l ng thu l c. Các ph ươ ng pháp tính toán s c c n dòng ch y, có ngh ĩa là các ph ươ ng pháp tính toán hao t n áp su t trong các ng d n có ý ngh ĩa quan tr ng trong th c t. 1.4.1. Ph ươ ng trình liên t c Dòng ch y d ng c a ch t l ng lý t ưng tho mãn ñnh lu t b o toàn kh i l ưng: L ưu kh i m&1 ch y qua m t c t A 1 luôn b ng v i l ưu kh i m&2 ch y qua m t c t A 2. ði v i ch t lng có kh i l ưng riêng không ñi ñ nh lu t này ñúng cho c tr ưng h p ch y không d ng. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 15
18. Kh i l ưng ch t l ng (lưu kh i) ch y qua m t m t c t ñưng ng trong m t ñơn v th i gian ñưc xác ñ nh theo: m&= ρAv (1.26) A2 Tươ ng ng hình 1.13, tho mãn: v1 A1 v2 ρ1A1v1 = ρ2 A 2 v 2 (1.27) m2 m1 Q2 ði v i ch t l ng có kh i l ưng Q1 riêng không ñi: Hình 1.13. Dòng ch y qua ng thu h p A1v1 = A 2 v 2 (1.28) 1.4.2. Ph ươ ng trình Bernoulli Ph ươ ng trình Bernoulli xu t phát t gi thi t r ng năng l ưng c a m t ch t l ng ch y dng không ma sát trên m i ñim c a m t c t ngang t i m i th i ñim là không ñi. Ph ươ ng trình này tho mãn trong tr ưng h p riêng c a dòng ch y m t chi u, và c ũng bi u di n tr ưng hp ñ c bi t c a h ph ươ ng trình vi phân Navier-Stocke xây d ng cho tr ưng h p t ng quát cho dòng ch y 3 chi u. M c dù v y c ũng có th ng d ng ñ chính xác làm c ơ s tính toán trong l ĩnh v c thu l c d u. N ăng l ưng t i m t ñim xác ñ nh trên ñưng dòng c a m t dòng ch y ch t l ng lý t ưng bao g m ñ ng n ăng dòng ch y, áp n ăng c a ch t l ng và th n ăng. Hình 1.14 trình bày s ơ ñ dòng ch y qua hai m t c t khác nhau. Ph ươ ng trình Bernoulli vi t cho tr ưng h p này nh ư sau: ρ v 2 ρ v 2 p + 1 1 + ρ gh = p + 2 2 + ρ gh (1.29) 1 2 1 1 2 2 2 2 ði v i ch t l ng không ch u nén: p2; Q 2 ρv 2 ρv 2 p ; Q p + 1 + ρgh = p + 2 + ρgh 1 1 1 2 1 2 2 2 v2 ho c t ng quát: v1 2 h 2 ρv 1 p + + ρgh = const (1.30) h 2 Th n ăng v trí c a ch t l ng h u nh ư trong 1 2 tt c các tr ưng h p ng d ng c a k thu t thu lc th ưng ñưc b qua do có giá tr quá nh so v i Hình 1.14. Dòng ch y qua ñng n ăng và áp n ăng. Nh ư v y ph ươ ng trình hai m t c t khác nhau Bernoulli trong k thu t thu l c có th vi t: ρv 2 p + = const (1.31) 2 1.4.3. Hao t n áp su t trong ñưng ng a) Các khái ni m c ơ b n Khác v i ch t l ng lý t ưng, ch t l ng th c có tính ch u nén và ma sát, h ơn n a ma sát có ý ngh ĩa ch y u ñ tính toán và ñánh giá các quá trình ñng l c h c v i ch t l ng, ñc bi t Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 16
19. ñ xác ñ nh s c c n dòng ch y khi ch y qua ñưng ng ho c các ph n t m ch thu l c. Trong ch t l ng thu l c xu t hi n c ma sát trong gi a các l p ch t l ng vi nhau và c ma sát gi a ch t l ng v i thành ng d n. Nh ư v y ngoài các l c ñã bi t còn xu t hi n thêm l c ti p tuy n và ng su t ti p. ứng su t ti p ñưc t o ra do ma sát gi a các l p ch t l ng và ñ bám c a ch t l ng v i thành ng, t ñó t o ra s c c n, có ngh ĩa là hao t n áp su t khi ch t lng ch y qua ng d n. Hao t n áp su t t ăng khi t ăng ñ nh t c a ch t l ng và do ñó hao t n áp su t trong các thi t b thu l c d u cao h ơn r t nhi u so v i các thi t b s d ng môi ch t có ñ nh t nh , thí d nh ư n ưc. Khi tính toán m t thi t b thu l c ñ ng b c n ph i tính ñ n c hao t n áp su t c c b ti các ch cong, gãy khúc, n i ng và t i các van, Prandt ñã xây d ng các công th c xác ñ nh hao t n áp su t khi ch t l ng th c ch y trong ng d n b ng cách l y quan h t l thu n gi a áp su t v i ñ ng n ăng dòng ch y: dp 1 ρv 2 = −λ (1.32) dl R d 2 Tích phân hai v ph ươ ng trình này s ñưc công th c hao t n áp su t dòng ch y không ch u nén, ch y d ng và ñng nhi t: l ρv 2 ∆p = p − p = λ (1.33) 1 2 R d 2 Trong ñó (hình 1.15) ∆p = p 1 – p 2 là hao t n áp su t trong ñon ng l t m t c t 1 ñ n m t c t 2; d - ñưng kính trong c a ng; v - v n t c dòng ch y ; ρ - kh i l ưng riêng c a ch t l ng. 1 2 l H s t l λR là h s c n c a ñưng ng, là m t hàm s c a s Reynold Re: λ R = f (Re) (1.34) p1 p2 < p 1 vd vd ρ ∆p Re = = (1.35) ν η Hình 1.15. Hao t n áp su t vi ν là ñ nh t ñ ng h c và η là ñ nh t ñ ng trên ng th ng lc h c. 0,06 R λ 0,05 ng ng d/k=100 0,04 ng 200 0,03 ñư a a λ =64/Re 500 R 1 R e λ R 1000 n c = 2 log 0,020 2,51 2000 c λ R Prand 0,016 5000 s 0,014 Re gh =2320 H k=0 0,012 λ =0,3164Re -0,25 Tr ưng ð i h c Nông nghiCh. pt ngHà N Ch.i –r Giáoi trình Truy n ñng thuR l c và khí nén . Blasius 17R 0,010 e 103 2 3 4 6 8 104 2 3 4 6 8 105 2 3 4 6 8 106
20. Hình 1.16. Bi u ñ t ng h p s c c n dòng ch y λλλR 100 R R λ 40 20 ng 10 ng 4 λR=64/Re ñư 2 a a 1 n n c 0,4 c 0,2 s 0,1 -0,25 H λR=0,3164.Re 0,04 0,02 R 0,01 e 1 2 4 6 10 2 4 6 10 2 2 4 6 10 3 2 4 10 4 2 4 10 5 2 4 10 6 Hình 1.17. Bi u ñ tính toán s c c n dòng ch y thu l c d u Trong k thu t thu l c d u c ũng phân chia thành hai tr ưng h p, ch y t ng và ch y r i. Ngoài ra trong c hai tr ưng h p c ũng quan tâm ñ n các quá trình ch y ñ ng nhi t hay không ñng nhi t. ð i v i các tr ưng h p môi ch t có ñ nh t nh nh ư n ưc, không khí có th tính toán vi quá trình ch y ñ ng nhi t, còn d u thu l c có ñ nh t r t cao nên ch có th tính toán v i quá trình không ñng nhi t. Tuy nhiên có th tính toán g n ñúng v i quá trình ñon nhi t. S ph thu c c a h s c n λR vào s Reynold ñã ñưc Prandt và c ng s và các nhà khoa h c khác nghiên c u ñ y ñ . Các k t qu nghiên c u ñưc t ng h p trên hình 1.16. Do hai nguyên nhân d ưi ñây mà vi c s d ng bi u ñ này cho k thu t thu l c d u s g p khó kh ăn. Th nh t ñây không tính ñ n tình tr ng không ñ ng nhi t nên không ñư a ra các s li u hi u ch nh hao t n áp su t v n d ĩ là quá l n. Th hai, c n quan tâm c ñ n vùng có s Reynold nh nh ưng ñây l i xu t phát t Re=10 3. ð tính toán trong l ĩnh v c thu l c d u nên s d ng bi u ñ hình 1.17. b) Dòng ch y t ng Dòng ch y ñ ng nhi t Khi ch y t ng, ñng nhi t xu t hi n profil dòng ch y d ng Parabol (hình 1.18). V n tc dòng ch y trung bình theo m t c t ngang có th tính theo v n t c c c ñ i: v = 0,5 v max (1.36) Trong vùng ch y t ng có th xây d ng b ng gi i tích m t công th c hao t n áp su t trong ñưng ng mà không c n s tr giúp c a nghiên c u th c nghi m. Tách m t phân t 2 2 2 ch t l ng πy l, trên di n tích ñáy c a phân t hình tr này tác d ng m t áp l c πy p1 và πy p2. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 18
21. Nh ư v y phân t ch t l ng ch u tác ñ ng c a ñ l ch áp l c: 2 (p 1 – p 2)πy Tác ñng ng ưc chi u là ng su t ti p trên di n tích xung quanh và l c 2 πyl τ. Ph ươ ng trình cân b ng l c c a phân t s là: ∆pπy 2 = 2πyl τ (1.37) vmax y τ r p p1 2 2 π y x τ l v ∆p Hình 1.18. Profil v n t c khi ch y t ng Trong ñó τ ñưc tính theo ñ nh lu t ma sát Newton: dv τ = −η dy dv ∆p y do ñó = − (1.38) dy ηl 2 Tích phân công th c (1.38) s có giá tr c c ñ i c a v n t c dòng ch y theo tr c ng dn: ∆p v = r 2 (1.39) max 4ηl Lưu l ưng ch y qua m t c t ñưng ng s là: 1 Q = πr 2 v 2 max Thay th v max t (1.39) s d n ñ n ñ nh lu t Hagen và Poisseulle cho dòng ch y t ng, ñng nhi t: πr 4 Q = ∆p (1.40) 8ηl Thay v = Q/ πr2 s tính ñưc ∆p: l ∆p = 8η v (1.41) r 2 Có th nh n th y r ng s c c n dòng ch y ∆p có quan h tuy n tính v i v n t c trong vùng ch y t ng. T công th c (1.41) và (1.35) có th rút ra: Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 19
22. 64 λ = (1.42) R Re Dòng ch y không ñ ng nhi t Du thu l c có ñ nh t cao h ơn n ưc kho ng 100 l n và ñ nh t d u ph thu c r t mnh vào nhi t ñ . ð nh t ban ñ u cao d n ñ n ma sát l n, ñc bi t gi a dòng d u và thành ng, do ñó xu t hi n s t ăng nhi t ñ và t ươ ng ng là s gim ñ nh t (hình 1.19). Không ñng nhi t η ϑ v ðng nhi t Hình 1.19. Nhi t ñ , ñ nh t và v n t c dòng ch y qua mt c t khi ch y ñ ng nhi t và không ñng nhi t ðiu này có h u qu là làm gi m s c c n dòng ch y và c n ph i chú ý ñ n khi tính toán hao t n áp su t. Theo Kahrs có th áp d ng công th c (1.33) n u ñưa vào hai y u t hi u ch nh: + Y u t K S (hình 1.20) tính ñn s thay ñi nhi t ñ và ñ nh t theo các m t c t ngang và ch y u ph thu c vào tích s v n t c dòng ch y trung bình v và ñ nh t ñ ng l c hc trung bình η tính theo nhi t ñ trung bình trên các m t c t ngang. + Y u t K X (hình 1.21), tính ñn nh h ưng c a thay ñ i nhi t ñ và ñ nh t theo chi u dài ñưng ng và ph thu c m nh vào áp su t. Công th c hao t n áp su t trong tr ưng h p ch y t ng không ñ ng nhi t tr thành: l ρv 2 ∆p = K K λ (1.43) S X R d 2 1,0 1,0 Ks Kx 0,9 0,9 0,8 0,8 0,7 0,7 0 0,4 0,8 1,2 N/m 2 2,0 0 100 200 N/m 2 300 Tích s v. η Tích s v. η Hình 1.20. Y u t K S cho dòng ch y Hình 1.21. Y u t K X cho dòng ch y không ñng nhi t không ñng nhi t Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 20
23. c) Dòng ch y ri Dòng ch y ñ ng nhi t So v i ch y t ng, ñưng cong v n t c theo m t c t vmax ngang khi ch y r i ít l i h ơn nhi u (hình 1. 22). V n t c trung bình t i m t c t ngang có giá tr v ≈ (0,79 ÷0,82)v max . ði v i các môi ch t có ñ nh t nh nh ư không khí và n ưc, chuy n ñ i t ch y t ng sang ch y r i di n ra m t vùng r t h p c a s Re, n m r t g n v i Re = 2320 v (hình 1.16). Trong các thi t b thu l c do dòng ch y hoàn toàn có tính ch t xung và do ñ nh t b gi m thi u c c b nên Hình 1.22. Profil v n t c quá trình chuy n ti p r t khó ñưc xác ñnh chính xác. khi ch y r i Nhi u tr ưng h p c n ph i tính toán v i vùng chuy n ti p rng, có Re n m trong kho ng 1900 ÷ 3000. Trong vùng ch y r i, sóng d c c a dòng ch y hàm ch a c sóng ngang lan truy n không theo quy lu t. Tuy nhiên g n sát v i thành ng xu t hi n m t l p gi i h n ch y t ng, ñưc g i là l p bôi tr ơn. Chi u dày l p bôi tr ơn gi m khi s Re t ăng. N u chi u dày l p gi i hn ch y t ng l n h ơn chi u cao nhám c a thành ng, ng ưi ta g i là ng nh n thu l c. Tr ưng h p này có s c c n thu l c nh h ơn trong tr ưng h p ng nhám. Trên hình 1.16 gi i thi u quan h gi a h s c n λR v i Re cho tr ưng h p ch y r i. Có th nh n ra ñưng cong ít cong h ơn ñi v i ng nh n thu l c và các ñưng cong do Colebrook và White xây d ng cho các ñưng ng nhám v i các giá tr chi u cao nhám K khác nhau, ho c các giá tr d/K khác nhau. Các ng thu l c chính xác theo DIN 2391 có giá tr ñ nhám r t nh , K ≤ 0,01 mm, do ñó khi tính toán ng ưi ta th ưng tính theo ng nh n thu l c. ðưng cong λR cho ng nh n thu l c có th ñưc mô t theo công th c Prandt: 1 Re λ = 2log R λ R 2,51 (1.44) ði v i k thu t thu l c d u có th s d ng ñ chính xác v i công th c Blasius: t nh nh k −0,25 λ R = ,0 3164 .Re (1.45) u ch u Tuy nhiên ñơ n gi n nh t là tra cu h s c n t các bi u ñ hình 1.16 hi u u t Y Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 21 Hình 1.23. Biu ñ xác ñnh yu t kt cho dòng chy ri không ñng nhit
24. và hình 1.17. Bi u ñ trên hình 1.16 khái quát m t cách t ng th v các ñưng cong h s c n khi ch y t ng và ch y r i và v nh h ưng c a ñ nhám khi ch y r i. Bi u ñ hình 1.17 ñc bi t thích h p ñ tra c u h s c n dòng trong k thu t thu l c ñi v i s Reynold nh . c v c Dòng ch y không ñ ng nhi t t n Trong tr ưng h p ch y r i có th tínhV ñ n tính ch t không ñ ng nhi t nh b sung y u t hi u ch nh k t . Giá tr k t ñưc l y t bi u ñ trên hình 1.23. Nh ñó có th tính ñưc hao t n áp su t khi ch y r i không ñ ng nhi t theo công th c sau: l ρv 2 ∆p = k λ (1.46) t R d 2 d) Hao t n áp su t c c b Khi ch y qua ng cong và các ph n t ñưng ng nh ư ñon ng phân nhánh, nh p dòng, thay ñi m t c t ngang, n i ng s c c n thu l c s l n h ơn khi ch y qua ng th ng ñưng kính không ñ i do t i ñó xu t hi n các dòng ch y th c p. Trong th c t không th ñưa ra nh ng bi u th c toán h c tho mãn t ng quát ñ tính toán s c c n ñ i v i các ph n t này, bi vì r t nhi u tr ưng h p xu t hi n c ch y t ng l n ch y r i. ð tính toán hao t n áp su t trong các ph n t ñưng ng có th s d ng công th c: ξρ v 2 ∆p = (1.47) 2 ξa Q ξ R Q, v a a α Qa Q,v d α α ξb Qb Q ξc Q, v b a) b) c) Hình 1.24. Các lo i ph n t ñưng ng a) ống cong; b) ống phân nhánh; c) ống nh p dòng H s c n c c b ξ có th xác ñ nh b ng th c nghi m cho các ph n t tiêu bi u. M t s giá tr ξ ñi v i các tr ưng h p trên hình 1.24 và hình 1.25 ñưc cho trên các b ng 1.4 ñ n bng 1.7. Q Q Q a) b) c) Hình 1.25. Các d ng n i ng Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 22
25. Bng 1.4. Giá tr ξξξ cho ng cong (hình 1.24a) R/d α = 45 0 α = 90 0 1 0,14 0,21 2 0,09 0,14 4 0,08 0,11 6 0,075 0,09 10 0,07 0,11 Bng 1.5. Giá tr ξξξ cho ng phân nhánh (hình 1.24b) 0 0 Qb α = 45 α = 90 Q ξa ξb ξa ξb 0,6 0,07 0,33 0,07 0,96 0,8 0,20 0,29 0,21 1,10 1,0 0,33 0,35 0,35 1,29 Bng 1.6. Giá tr ξξξ cho ng nh p dòng (hình 1.24c) 0 0 Qb α = 45 α = 90 Q ξa ξb ξa ξb 0,6 0,05 0,22 0,40 0,47 0,8 -0,2 0,37 0,50 0,73 1,0 -0,57 0,38 0,60 0,92 Bng 1.7. Giá tr ξξξ cho các ph n t n i ng (hình 1.25) Các d ng n i Cnh s c Cnh gãy khúc a 3,0 0,55 b 0,5 0,25 c 0,06 . . . 0,005 tu ỳ theo ñ nhám thành ng 100 Ngoài ra ñi v i dòng ch y r i có b th gi thi t h s c n ξ là không ñi . 40 Trong vùng ch y t ng ξ t ăng m nh khi Re gi m. Theo Chaimowitsch nên b 20 sung m t y u t hi u ch nh: 10 ξρ v 2 ∆p = b (1.48) 6 2 Trong ñó y u t hi u ch nh b có 4 th xác ñ nh theo ñ th trên hình 1.26. 2 1 10 1 2 4 6 10 2 2 4 6 10 3 2 Re Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 23 Hình 1.26. Y u t hi u ch nh b cho h s cn ca ng cong và các phn t ng
26. 1.4.4. Hao t n áp su t trong van và các thi t b thu l c ðc bi t, n u m t thi t b thu lc có s l ưng l n các van và các b ph n thu l c thì c n ph i tính ñ n hao tn áp su t sinh ra t nh ng ph n t này. Thông th ưng ng ưi ta s d ng các ñưng ñ c tính dòng ch y ñã cho tr ưc ca các hãng s n xu t. 1.4.5. Lưu l ưng qua van ti t l ưu Van ti t l ưu ñưc ng d ng trong k thu t thu l c ña s d ng các l khoan ñơn gi n ho c là các t m ch n ti t l ưu. Các van ti t lưu ñiu ch nh ñưc c ũng ñưc ng d ng ngày càng r ng rãi. Nhi m v c a ti t l ưu và t m ch n là ñiu ti t m t l ưu l ưng d u không ñ i ho c ñiu ch nh sao cho các ph t i nh n ñưc t ñó m t l ưu l ưng d u c n thi t. D ng t m ch n c ũng th ưng ñưc s d ng, ví d trong các van dòng, ñ ño l ưu l ưng. ði v i t m ch n bi u di n trên hình p1 p2 1.27 tho mãn ph ươ ng trình liên t c và ph ươ ng trình Bernoulli, khi không tính ñn hao t n dòng. d v D ρv 2 p − p = ∆p = (1.49) 1 2 2 πd 2 Q = A D v = v Hình 1.27. T m ch n ñ ño l ưu 4 lưng 2∆p Q = A (1.50) D ρ Công th c này ch ñưa ra các quan h lý thuy t. ð tính ñ n hao t n dòng khác nhau xu t hi n t i các d ng t m ch n khác nhau trong th c t c n ph i th c hi n nhi u phép ño. T ñó cho phép xác ñnh các hao t n trong th c t nh ñưa vào các h s dòng ch y α và h s giãn n ε. H s dòng ch y α tính ñn nh h ưng c a v n t c dòng ch y, s co h p và phân b vn t c t i v trí ño và là hàm s c a ñ m m và Re: α = (f m 2 , Re) (1.51) Trong ñó: A d 2 m = D = (1.52) A D2 vd Re = (1.53) ν Các giá tr α có th tra theo các tiêu chu n ño dòng ch y theo DIN 1952 ho c theo các s tay k thu t. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 24
27. H s giãn n ε mô t hao t n khi dòng ch t l ng giãn n sau t m ch n. Hi n t ưng này x y ra ñ c bi t m nh ñ i v i ch t l ng ch u nén. Trong k thu t thu l c d u có th b qua. Nh ư v y có th tính toán l ưu l ưng d u qua t m ch n ñ chính xác và phù h p v i th c t b ng công th c: 2∆p Q = αA (1.54) D ρ 1.4.6. Hao t n l t dòng qua khe h p Trong h th ng thu l c luôn xu t hi n dòng l t d u qua các khe h , thí d gi a pít tông và xy lanh c a các máy thu l c ho c van hành trình, gi a ñ tr ưt và ñĩa l c ho c là gi a các khe h ñiu khi n và v các máy thu l c pít tông. Dòng d u l t ñ m nh n vi c bôi tr ơn các ph n t , tuy nhiên c ũng làm hao t n n ăng l ưng. Ngoài ra hao t n l t dòng – k c khi d u không l t ra ngoài mà ch l t bên trong máy ho c bên trong m t m ch thu l c - c ũng nh h ưng ñ n tính ch t ho t ñ ng c a thi t b và là nguyên nhân c a nhi u. Do ñó trong tính toán c n chú ý ñ n hi n t ưng này. D ưi ñây là các công th c tính toán ñ i v i m t s d ng khe h tiêu bi u trong k thu t thu l c (hình 1.28). δ δ p2 D d l d D b p2 l e p1 p1 Khe h ph ng Khe h ñúng tâm Khe h l ch tâm Hình 1.28. Các d ng khe h tiêu bi u trong k thu t thu l c Các công th c tính toán hao t n l t dòng ñưc xây d ng v i gi thi t khe h t ươ ng ñi rng, có b dày nh h ơn 20 µm và dòng ch y t ng ñ ng nhi t. bδ3 p − p a) Khe h ph ng: Q = 1 2 (1.55) L 12 η l b) Khe h ñúng tâm: πdδ3 p − p Q = 1 2 (1.56) L 12 η l c) Khe h l ch tâm πdδ3 p − p Q = 1 2 1( + 5,1 ε3 ) , (1.57) L 12 η l D − d e Trong ñó δ = ; ε = . 2 δ ði v i ñưng kính mao d n d: Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 25
28. πd 4 p − p Q = 1 2 (1.58) L 128 η l Khi tính toán hao t n l t dòng qua khe h c n chú ý r ng, trong th c t th ưng c n tính toán theo dòng ch y không ñ ng nhi t, khi ñó hao t n l t dòng t ăng do d u thu l c b hâm nóng d n ñ n gi m ñ nh t. Ng ưc l i nhi u ch y r i c a vào t o ra ma sát trong l n hơn s làm cho hao t n l t dòng nh ñi. Xu t phát t quan ñim này c n ph i th ưng xuyên chú ý r ng, b r ng khe h và c hao t n l t dòng có th thay ñ i trong khi ho t ñ ng do h s giãn n nhi t khác nhau c a các ph n t . S thay ñ i b d y khe h ∆δ gi a pít tông và xy lanh có th tính toán theo công th c: ∆δ = (d β xyl .∆ϑxyl . − βpis .∆ϑpis . ) , Trong ñó: d là ñưng kính pít tông ho c xy lanh; β là h s giãn n nhi t tuy n tính. Giá tr β c a v t li u khác nhau có th tra c u trong các s tay k thu t. 1.4.7. Tác ñng l c c a dòng ch y ch t l ng Khi dòng ch t l ng ch y bên trong ho c bên ngoài m t ng d n g p m t v t c n s tác dng lên ñó các l c t n ăng l ưng ti m n bên trong dòng ch y. Các l c này c n ñưc tính ñn khi thi t k các ph n t h th ng thu l c. M t tia ch t l ng b n vào m t t m ch n ñ i di n làm xu t hi n l c va ñp. N u l c này xu t hi n t i di n tích ñáy con tr ưt pít tông van, thì trong ñiu ki n nh t ñ nh s c n các tác ñ ng b ng l c l n. Trong các khe h p ngang ho c ng cong có th xu t hi n s tác ñ ng c a các l c liên k t bên. Các l c nh ư v y có th ñưc xác ñnh nh ñ nh lu t xung. ð nh lu t xung có th gi i quy t r t nhi u bài toán và ñưc trình bày trong r t nhi u công trình v c ơ h c ch t l ng. Do ng d ng c a ñ nh lu t xung trong các thi t b thu l c không nhi u, nên trong tài li u này ch gi i thi u các công th c cho các tr ưng h p quan tr ng nh t ñ ng d ng tính toán l c tác ñng lên các ph n t c u trúc thu l c. ði v i các ph n t tiêu bi u trên hình 1.29 l c tác ñ ng tho mãn các công th c sau: a) Lc va ñ p vào m t t m ph ng F = ρQv sin α (1.59) trong tr ưng h p α = 90 0: F = ρQv = ρAv 2 (1.60) β b) Lc trên ng cong: F = 2(pA + ρQv )cos (1.61) 2 c) Lc tác d ng lên v vòi phun 2 ρv 2 A1 F = A1 (α − )1 v i α = . 2 A 2 Q A v Q β/2 A2 α p Q v F v F A F A1 Tr ưng ð i h a)c Nông nghi p Hà N i – Giáob) trình Truy n ñng thu l c và khí nén .c) 26
29. Hình 1.29. L c dòng ch y t i các ph n t c u trúc a) T m ph ng ; b) ống cong ; c) Vòi phun 1.5. Ký hi u m ch thu l c Tươ ng t nh ư trong k thu t ñin, trong k thu t thu l c c ũng có th xây d ng các s ơ ñ m ch nh các ký hi u m ch. Ký hi u m ch thu l c ñã t ng ñưc tiêu chu n hoá qu c t , nh ưng hi n nay ñã có thay ñi ñôi chút. ở Vi t Nam hi n ch ưa th y tiêu chu n nhà n ưc v ký hi u m ch thu l c. Trong tài li u này chúng tôi gi i thi u tiêu chu n DIN-ISO 1219, m t tiêu chu n m ch thu l c ñang ñưc s d ng ph bi n nh t Công hoà Liên bang ðc và Châu Âu, n ơi có k thu t thu l c phát tri n nh t trên th gi i. Trên b ng 1.8 ñ n 1.10 gi i thi u khái quát m t s ký hi u m ch quan tr ng nh t trong mt s ơ ñ m ch thu l c. Bng 1.8. Ký hi u b ơm, ñng c ơ và xy lanh thu l c Bơm và ñng c ơ thu l c Bơm có th tích Th tích làm vi c không ñ i làm vi c không ñ i Cung c p m t chi u M Truy n l c t ñ ng c ơ ñin Bơm có th tích Th tích làm vi c không ñ i làm vi c không ñ i Cung c p hai chi u Bơm ñiu ch nh Th tích làm vi c có th thay ñ i ñưc ñưc Cung c p hai chi u ðng c ơ có th Th tích làm vi c không ñ i tích làm vi c Quay m t chi u không ñi ðng c ơ ñiu Th tích làm vi c thay ñ i ñưc ch nh ñưc Quay hai chi u Truy n ñ ng thu Bơm và ñng c ơ ñiu ch nh ñưc lc li n kh i Hai chi u quay và hai chi u cung c p Xy lanh thu l c Xy lanh tác ñng Tác ñng theo m t phía mt phía Chuy n ñ ng tr v nh l c ngoài Xy lanh tác ñng Tác ñng c hai phía kép Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 27
30. Xy lanh tác ñng Gi m ch n c hai phía và ñiu ch nh ñưc kép có gi m ch n Xy lanh ng l ng Tác ñng m t phía Tác ñng tr v nh l c ngoài Bng 1.9. Ký hi u van thu l c Van phân ph i Van phân ph i 3/2 3 ñu n i 2 v trí m ch Van phân ph i 4/3 4 ñu n i 3 v trí m ch Van phân ph i 2/2 Ch n dòng Thông dòng Van phân ph i 4/3 Cho ch y t P ñ n T (có th b ơi) A B P- b ơm; T- thùng; A,B- ñu n i làm vi c P T Tác ñng b ng tay Tác ñng tr c ti p b ng thu l c Van phân ph i 4/3 Tác ñng gián ti p b ng thu l c nh ñiu khi n tr ưc Tác ñng ñin t Tr v b ng lò xo Không ti t l ưu Van hành trình 4/3 2 v trí m ch cu i cùng Ti t l ưu Nhi u v trí m ch trung gian b t k ỳ Van áp su t Van gi i h n Gi i h n áp su t ñưng d u vào nh l c lò áp su t xo; M khi áp su t quá l n Van h qu ðóng m ch ph t i khi áp su t vào ñt ñưc giá tr ñiu ch nh theo lò xo Van ñiu ch nh Gi áp su t ñưng ra không ñ i áp su t ðóng n u áp su t quá l n Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 28
31. Van ñiu ch nh G t l áp su t ñưng vào và ñưng ra áp su t t l không ñi Van ch n, van dòng Van ch n ñưng v Ch n n u áp su t ra l n h ơn áp su t vào Van ti t l ưu Ti t l ưu dòng d u nh làm h p m t c t dòng ch y Van ñiu ch nh Gi dòng d u ra không ñ i nh ñiu ch nh dòng hai ng Tr d u th a v thùng qua van ti t l ưu Van ñiu ch nh Gi dòng d u không ñ i dòng 3 ng Dn d u th a v thùng Van chia dòng Chia dòng theo t l xác ñ nh không ph thu c vào áp su t Bng 1.10 Ký hi u ñưng ng và các b ph n thu l c ðưng làm vi c ỗng d n d u ñ truy n n ăng l ưng ðưng ñiu khi n ðưng d u ñ truy n n ăng l ưng ñiu khi n ðưng l t d u ðưng d n d u l t ðưng u n ðưng d u m m, thí d ng m m áp su t cao Ni ng d n Ni c ng, hàn, tán, ghép ren Ni nhanh Ni nh van ch n m c ưng b c M ñóng van ch n Thùng d u Tích áp thu l c Tích lu n ăng l ưng thu l c Bình l c Làm mát Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 29
32. Ch ươ ng 2 Truy n ñ ng th y ñ ng 2.1. Nguyên lý ho ng và ñưng ñ c tính c a truy n ñ ng th y ñ ngt ñ 2.1.1. Nguyên lý ho t ñ ng Truy n ñ ng th y ñ ng là truy n ñ ng mà ñó có s bi n ñ i c ơ n ăng c a chuy n ñng quay (nh bánh công tác c a b ơm) thành ñng n ăng c a dòng ch t l ng, sau ñó l i bi n ñng n ăng c a dòng ch t l ng thành c ơ n ăng làm quay tr c công tác (nh bánh tua bin). Ngoài hai bánh công tác trên ñây - bánh b ơm và bánh tua bin - trong truy n l c th y ñng có th còn có thêm bánh công tác c ñ nh, ñưc g i là bánh ph n l c hay bánh d n hưng. Vai trò c a bánh ph n l c dùng ñ thay ñ i l ưu l ưng dòng ch t l ng ch y qua nó và ti p nh n các mô men ph n l c t thân b truy n ñ ng. Nh bánh ph n l c b truy n th y ñng có th thay ñ i tr s mô men c n truy n và ng ưi ta g i b truy n nh ư v y là b bi n ñi mô men quay hay còn g i t t là b bi n mô (BðM). Sơ ñ k t c u c a các b truy n th y ñ ng ñưc trình bày trên hình 2.1. Hình 2.1. Nguyên lý k t c u các b truy n ñ ng thu ñng a) Ly h p th y l c ñơn gi n; b) Ly h p th y l c có vách ng ăn; c) Ly h p th y lc có bu ng thoát; d) B bi n mô m t c p có tu c bin h ưng tâm; e) B bi n mô m t c p có tu c bin d c tr c; f) B bi n mô có tu c bin ly tâm; g) B truy n th y ñ ng ph i h p có m t bánh ph n l c; h) B truy n th y ñ ng ph i h p v i hai bánh ph n l c; i) B bi n mô hai c p; k) B bi n mô ba c p. 1- Bánh b ơm; 2- Bánh tu c bin; - Bánh ph n l c; 4- C ơ c u vách ng ăn; 5- Bu ng thoát ; 6 - Kh p m t chi u. B truy n th y ñ ng ñơn gi n nh t (hình 2.1a) g m hai bánh công tác ă bánh b ơm và bánh tua bin, b truy n nh ư v y ñưc g i là kh p th y l c hay ly h p th y l c. Tr s mô men Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 29
33. ch ñ ng M 1 ñưc truy n b ng b ơm 1 và mô men b ñ ng M 2 ti p nh n ñưc bánh tua bin 2 luôn luôn b ng nhau M 1 = M 2. ð c i thi n tính ch t truy n ñ ng c a b truy n th y ñ ng, trên các thi t b t hành ng ưi ta th ưng áp d ng các ly h p th y l c có s ơ ñ ph c t p h ơn. Ph bi n nh t là ly h p th y l c có vách ng ăn (hình 2.1,b) và ly h p có bu ng thoát (h. 2.1, c). Các ly h p có vách ng ăn và có bu ng thoát h n ch ñưc vi c t ăng h s mô men khi t i tr ng ngoài t ăng lên, nh ñó giúp cho ly h p làm vi c thu n l i v i ñ ng c ơ c a các thi t b t hành. Các b truy n th y ñ ng ph c t p nh t là các b truy n có ba bánh công tác (h. 2.1, d, e, f): bơm 1, tua bin 2 và bánh ph n l c . B truy n nh ư v y có kh n ăng bi n ñ i mô men truy n qua nó nh bánh ph n l c ti p nh n ph n l c M . các b truy n này, mô men quay trên tr c tua bin b ng t ng mô men c a b ơm và mô men trên bánh ph n l c: M 2 =M 1+M . Chính vì v y b truy n này ñưc g i là b bi n ñ i mô men th y ñ ng. B bi n mô trong ñó ch có m t tua bin ñưc g i là b bi n mô m t c p. Ph thu c vào tính ch t c a t i tr ng ngoài và tr s bi n ñ i mô men khi hi u su t c a b truy n ñ t c c ñi, ng ưi ta áp d ng các lo i tua bin khác nhau: tua bin h ưng tâm, tua bin d c tr c và tua bin ly tâm. lo i tua bin h ưng tâm, dòng ch t l ng ch y t vùng biên h ưng vào tâm quay, chi u c a dòng ch t l ng ñưc ch b ng chi u c a m ũi tên nh ư trên hình v . Bánh tua bin trong tr ưng h p này ñưc l p ñ i di n v i bánh b ơm. Bánh tua bin d c tr c (h. 2.1, e) ñưc lp vùng ngoài biên trong m t ph ng làm vi c, nh ư v y ch t l ng ch y qua nó có h ưng song song v i tr c quay c a tua bin và b ơm. Bánn tua bin ly tâm (h. 2.1, f) ñưc phân b phía trên bánh b ơm và dòng ch t l ng ch y qua nó c ũng gi ng nh ư trong bánh b ơm có chi u t tâm h ưng ra vùng ngo i biên. Khi thay ñi lo i bánh tua bin thì v trí l p bánh ph n l c c ũng cn ph i thay ñi. Trong tr ưng h p khi thay ñ i lo i bánh tua bin nh ưng không nh n ñưc tính ch t c n thi t c a b bi n mô, ng ưi ta s dùng b bi n mô hai c p (h. 2.1, i) v i hai bánh tua bin, gi a chúng có l p m t bánh ph n l c, ho c ba c p (h. 2.1, k) v i ba bánh tua bin và hai bánh ph n lc. Trong các b bi n mô hai c p hay ba c p, các bánh tua bin có th ñưc làm d ng hưng tâm hay ly tâm. các b bi n mô, trong ñó ñng n ăng c a dòng ch t l ng ñươ c s dng ph i h p gi a dòng d c tr c và dòng h ưng tâm ñưc g i là bi n mô tua bin kép. 2.1.2. ðc tính c a truy n ñ ng thu ñ ng Tính ch t c a b truy n th y ñ ng ñưc xác ñ nh b i các ñưng ñ c tính. Rõ ràng b truy n th y ñ ng là b truy n t ñ ng và vô c p. ð ñánh giá s làm vi c c a b truy n ngoài hi u su t c n xác ñnh ñưng ñ c tính bi u di n m i quan h gi a s thay ñ i t i tr ng ñưc truy n và ch ñ làm vi c. ðưng ñ c tính này ñưc g i là ñưng ñ c tính t i tr ng ngoài hay ñưng ñ c tính bi n ñ i dung n ăng . ðc tính hi u su t và ñc tính t i tr ng ngoài là hai ñc tính cho ta khái ni m rõ ràng v tính ch t c a m t b ly h p th y l c. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 30
34. ð xác ñ nh tính ch t c a b bi n mô c n s d ng c ñưng ñ c tính bi n ñ i mô men§, th hi n s thay ñ i h s bi n ñ i mô men ph thu c ch ñ làm vi c. ð c tính này th c ch t là ño hàm c a ñ c tính hi u su t , nh ưng th hi n ñ y ñ v s thay ñ i tr s bi n mô và thu n ti n khi ki m tra, tính toán các tính n ăng làm vi c c a máy. Các ñưng ñ c tính nh ư v y ñưc g i là các ñưng ñ c tính €không th nguyên có d ng nh ư trình bày trên hình 2.2. Trong ñó bi u di n m i quan h gi a các thông s riêng ca b truy n th y ñ ng không liên quan ñn giá tr tuy t ñ i c a chúng v i s vòng quay c a tr c ch ñ ng (s vòng quay c a tr c b ơm). ðưng ñ c tính không th nguyên ñưc xây d ng theo hàm t s truy n ñ ng i, là t s gi a s vòng quay c a tr c b ñ ng n 2 và tr c ch ñ ng n1. . (2.1) ð xác ñ nh ch ñ làm vi c c a ly h p th y l c, ng ưi ta áp d ng c thông s ñ tr ưt riêng S, ñc tr ưng cho s vòng quay c a tr c b ñ ng tính b ng ph n tr ăm so v i tr c ch ñ ng. ð tr ưt S có th ñưc tính b ng m t trong các công th c sau: ; . (2.2) Thông s c ơ b n c a ñ c tính t i tr ng là h s mô men , có th nguyên là Ph 2/m.vòng 2, và ñưc tính t ươ ng t nh ư trong th y ñ ng l c h c: =, (2.) Trong ñó: D là ñưng kính làm vi c (tích c c), là ñưng kính ñưc ñin ñ y b ng ch t lng trong khoang làm vi c c a b truy n th y l c, m; ρ - kh i l ưng riêng c a ch t l ng làm vi c, kg/m . Tính ch t c a b bi n mô ñưc ñ c tr ưng b i h s bi n ñ i mô men quay K (còn g i là t s truy n l cc). Rõ ràng r ng t s truy n ñ ng i và t s truy n l c K là hai khái ni m khác nhau. ðây là m t ñim khác bi t gi a truy n ñ ng th y l c và truy n ñ ng c ơ khí. K =, (2.4) ñây: M 1 và M 2 là mô men c a tr c ch ñ ng và tr c b ñ ng. Hi u su t c a b truy n là m t thông s riêng, nó ñưc xác ñ nh b ng công th c sau: , (2.5) Trong ñó: N 1 là công su t truy n ñ n tr c ch ñ ng c a b truy n th y ñ ng. N 2- công su t truy n ñ n tr c b ñ ng c a b truy n th y ñng. Nh ư trình bày trên ñây, ñc tính c a tính ch t bi n ñ i mô men quay là ño hàm c a ñc tính hi u su t. H s bi n mô c a b truy n th y ñ ng ch ñ làm vi c b t k ỳ có th ñưc tính theo công th c sau: , (2.6) Trên hình 2.2, a trình bày ñc tính c a ly h p th y l c ñơn gi n. ñây h s mô men tăng lên khi gi m t s truy n ñ ng i (hay t ăng ñ tr ưt S). Khi t s truy n ñ ng i t ăng g n bng 1, h s mô men gi m ñ t ng t và khi i =1, h s mô men b ng 0. Hi u su t c a ly h p th y l c t ăng tuy n tính v i t s truy n ñ ng i. Ly h p th y l c không bi n ñ i ñưc mô men Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 31
35. truy n qua nó và t t nhiên h s bi n mô c a ly h p th y l c b ng 1, khi ñó theo công th c 2.6 ta có: = i Quan h này c a ñưng ñ c tính cho ta c ơ s ñ kh ng ñ nh r ng m t mát th y l c trong các b truy n thu l c là do tr ưt. M t mát trong truy n l c th y l c càng l n khi ñ tr ưt càng cao. Trong th c t mô men trên tr c b ñ ng c a ly h p th y l c luôn luôn nh h ơn mô men trên tr c ch ñ ng. ðiu ñó ñưc gi i thích do có s thay ñ i dòng ch y và s gi m ñt ng t hi u su t c a ly h p khi t s truy n ñ ng g n b ng 1, khi ñó m t mát mô men ñưc quy ưc b ng v i mô men truy n qua ly h p và hi u su t c a nó b ng không. Hình 2.2. Các ñưng ñ c tính không th nguyên c a truy n ñ ng th y ñ ng a) Ly h p th y l c ñơn gi n; b) Ly h p th y l c có vách ng ăn; c) Ly h p th y l c có bu ng thoát; d) B bi n mô. i- T s truy n ñ ng; S - ð tr ưt c a tr c b ñ ng; λ - H s mô men trên tr c ch ñng; η - Hi u su t c a b truy n; K- H s bi n mô; η - Hi u su t c c ñ i; K 0 ăH max s bi n mô ch ñ kh i hành; λM - H s mô men ng v i ch ñ h s bi n mô b ng * 1; λ - H s mô men ng v i ch ñ làm vi c có hi u sut c c ñ i; λC - H s mô men ng v i ñim làm vi c trùng h p v i công su t danh ngh ĩa c a ñ ng c ơ; λ0 ,λmax - H s mô men ng v i ch ñ kh i hành và h s mô men c c ñ i. Thông th ưng các ly h p th y ñ ng hi u su t th ưng ñ t giá tr c c ñ i t ươ ng ng vi t s truy n ñ ng i = 0, 97. Giá tr h s mô men ch ñ làm vi c này g i là h s mô men danh ngh ĩa và ñưc ký hi u b ng h s mô men có ch s c ). T s gi a h s mô men cc ñ i và h s mô men danh ngh ĩa Error! Bookmark not defined. ng v i i = 0, 97 có nh hưng r t l n ñ n s làm vi c c a ly h p th y ñ ng khi làm vi c v i ñ ng c ơ ôt ô, máy kéo. T s này ñưc g i là h s t ăng mô men : (2.7) ð xác ñ nh s thay ñ i ñ c tính t i tr ng ngoài c a ly h p th y l c, trong nhi u công trình nghiên c u ng ưi ta s d ng ch s v ñ c ng c a ñ c tính t i tr ng ngoài, ñưc xác ñnh b ng h s thay ñ i t l c a h s mô men v i t s truy n ñ ng i khi làm vi c ch ñ ñã cho. Tuy nhiên ñ c ng c a ñ c tính t i tr ng ngoài không th hi n rõ quan h gi a h s mô men Error! Bookmark not defined. và c a ñ c tính t i tr ng. Giá tr c a h s t ăng mô men ca ly h p th y l c có th ñ t t i giá tr b ng 9 ho c l n hơn ph thu c vào kích th ưc c a b truy n. Trong h th ng truy n l c c a ôtô máy kéo, ly Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 32
36. hp th y l c v i h s t ăng mô men nh ư v y không ñưc s d ng vì khi t ăng l c kéo trên móc máy kéo b truy n th y ñ ng có th làm quá t i và d n ñ n làm ch t ñ ng c ơ. Các b truy n th y ñ ng có h s t ăng mô men ln th ưng ch s d ng các b d n ñ ng cho các b ph n ph tr nh ư qu t gió, b ơm d u v.v€ ðc tính c a các ly h p th y l c có c ơ c u vách ng ăn trình bày trên hình 2.2, b, h s tăng mô men ñây nh h ơn m t ít và th ưng có giá tr b ng kho ng , 5. ðc ñim c a b ly h p này là s thay ñ i trong m t mi n r ng ch ñ làm vi c khi h s mô men thay ñi t l thu n v i ñ tr ưt, vì v y ly h p th y l c lo i này b o ñ m cho các thi t b t hành có tính n ăng ñng l c cao khi kh i hành và nó ñưc áp d ng t ươ ng ñi r ng rãi. ðc tính c a ly h p th y l c có bu ng thoát ñưc trình bày trên hình 2.2, c. Trong ñó h s mô men th p h ơn lo i trên, th ưng b ng 2, 5. Các b ly h p này làm vi c t t v i ñ ng cơ ñiêzel khi ñc tính t i tr ng ngoài có nhánh ñiu ch nh. ð c ñim c a ly h p lo i này có s thay ñi h s mô men c c ñ i vùng t s truy n ñ ng g n b ng 1. B ly h p nh ư v y ñ m bo c i thi n tính n ăng ñ ng l c khi kh i hành c a xe máy, ñng th i ñ m b o r i ch êm d u cho liên h p máy. ðc tính c a b bi n mô ñưc trình bày trên hình 2.2, d. Ngoài các ñc tính v hi u su t , ñc tính t i tr ng trong ñó còn bi u di n ñưng cong bi n ñ i mô men quay K. ð c tính hi u su t c a b bi n mô khác v i ly h p th y l c là không tuy n tính mà là ñưng cong d ng parabol. ðiu ñó ch ng t r ng m t mát công su t trong b bi n mô là t ng c a hai d ng m t mát: m t mát do tr ưt và m t mát do gi m mô men quay qua b truy n. ðc tính c a b bi n mô có th ñưc ñánh giá b ng các thông s sau: - Giá tr hi u su t c c ñ i c a b truy n; K 0 ă H s bi n mô ch ñ kh i hành; - h s mô men khi k=1, ñưc xác ñ nh dung n ăng c a b bi n mô; - H s t ăng mô men , ñc tr ưng cho s thay ñ i ñ c tính t i tr ng ngoài c a b truy n. H s t ăng mô men là m t trong các thông s quan tr ng nh t c a b bi n mô, nó xác ñnh tính thích ng c a b bi n mô ñ làm vi c v i các thi t b t hành công d ng khác nhau. Theo h s t ăng mô men ca ñ c tính t i tr ng ngoài, ng ưi ta chia b bi n mô ra làm ba lo i: b bi n mô có h s t ăng mô men khi = 1,7 ÷ 2,6; b bi n mô có h s t ăng mô men m t n a khi = 1,45 ÷ 1, 65 và b bi n mô không có h s t ăng mô men khi =1, 4 và th p h ơn. Các thông s v ñ c tính c a b bi n mô có quan h v i nhau và ñưc xác ñ nh b i dng hình h c c a các cánh bánh công tác. Hi n nay ph bi n nh t là các b bi n mô có tua bin v i cánh h ưng tâm (hình 2.1dh). Chúng ñơ n gi n v k t c u, có hi u su t cao và b o ñ m nh n ñưc ñ c tính t i tr ng phù h p. Khi làm vi c vùng hi u su t cao, h s mô men trong kho ng 1, 7 ă 2,6, h s bi n mô ch ñ kh i hành có th dao ñng t 1, 7 ñn ,0; khi h s mô men trong kho ng 1,45 -1,65, h s bi n mô ch ñ kh i hành dao ñng t 2, 7 ñn , 4. Khi gi m H s mô men xu ng t i 1, 4 ho c th p h ơn s d n ñ n làm t ăng h s bi n mô ti , 9. B bi n mô nh ư v y có th b o ñ m gía tr bi n mô cao mà v n có hi u su t l n. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 33
37. B bi n mô m t c p có bánh tua bin h ưng tâm có k t c u ñơn gi n và ti t ki m. Chúng ñưc dùng trên nhi u thi t b t hành. Tuy nhiên chúng không có tính ch t chuyên dng cao ñ làm vi c v i các máy có trang b các thi t b chuyên d ng nh ư phanh th y l c, ly hp khóa v.v ñ hoàn thành các công vi c ñ c bi t nh ư xúc ñt, san i, ñào m ươ ng v.v Trên m t s máy chuyên d ng nh ư máy ñào m ươ ng, làm ñưng c n trang b b bi n mô có ñc tính t i tr ng v i h s t ăng mô men bng không ( và có h s bi n mô cao. Trong các tr ưng h p nh ư v y ng ưi ta áp d ng b bi n mô m t c p có tua bin ly tâm (hình 2.1f), chúng b o ñ m h s bi n mô ch ñ kh i hành trong kho ng 4 ÷6. Tuy nhiên các b bi n mô này ñưc s d ng r t h n ch . Khi c n nh n ñưc h s bi n mô cao k t h p v i ñ c tính t i có h s t ăng mô men ng ưi ta áp d ng b bi n mô ba c p, trong ñó g m m t tua bin d ng ly tâm và hai tua bin hưng tâm. ch ñ kh i hành chúng có h s bi n mô cao t i 5,5-6,0 khi h s t ăng mô men t 1,2 -2, 5. Các b bi n mô này ñưc áp d ng trên các máy làm ñưng, c p ñ t, và làm vi c trong h m m v.v Khi so sánh các ñc tính c a b bi n mô và c a ly h p th y l c (xem h. 2.2) th y r ng trong vùng làm vi c có hi u su t cao, t s truy n ñ ng i c a ly h p th y l c và c a b bi n mô có giá tr khác nhau. T ñó n y sinh ý t ưng ch t o ra mt b truy n ph i h p (hình 2.1, h), ñó là b truy n k t h p ñưc tính ch t c a hai b truy n th y ñ ng ă ly h p th y l c và b bi n mô ñ có hi u su t cao trong vùng t s truy n ñ ng i thay ñ i r ng h ơn. ðc ñim v kt c u c a b bi n mô ph i h p là các bánh ph n l c không l p c ñ nh mà ñưc l p trên các kh p v ưt và s d ng tua bin d ng h ưng tâm l p ñ i di n v i bánh b ơm. Kh p vưt cho phép chèn c ng bánh ph n l c v i tr c liên k t c ng v i thân máy, khi ñó b truy n th y ñng làm vi c ch ñ b bi n ñ i mô men quay. Khi kh p v ưt gi i phóng cho bánh ph n lc quay t do, b bi n mô làm vi c ch ñ ly h p th y l c. Quá trình chuy n t ch ñ bi n mô sang ch ñ ly h p ñưc th c hi n t ñ ng ph thu c vào t s truy n ñ ng i c a b bi n mô (t s quay t ươ ng ñi gi a hai tr c ch ñ ng và b ñ ng c a b bi n mô). Áp d ng tua bin h ưng tâm cho phép nh n ñưc h s mô men l n khi làm vi c ch ñ ly h p. Nh ư trình bày trên hình 2., a. ñc tính c a b truy n ph i h p ñưc bi u di n b ng ñưng nét li n. ð m r ng thêm vùng làm vi c c a b truy n th y ñ ng có hi u su t cao, bánh ph n lc ñôi khi ñưc ch t o thành các bánh riêng bi t (hình 2.1, i), g m hai bánh r i nhau, m i bánh ñưc l p trên m t kh p v ưt riêng. Hình 2. . ðc tính c a các b truy n phi h p a) . B truy n hai pha ; b) . B truy n ba pha. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 34
38. Khi t s truy n ñ ng nh c hai bánh ph n l c ñ u ñưc nêm ch t và làm vi c nh ư mt bánh duy nh t. Khi t ăng t s truy n ñ ng t ăng lên, bánh th nh t l p sau tua bin b t ñ u ñưc gi i phóng và quay theo dòng ch t l ng. B truy n ti p t c làm vi c nh ư b bi n mô song có h s bi n mô nh . N u ti p t c t ăng t s truy n lên g n b ng 1, bánh ph n l c th hai l p sau bánh b ơm ñưc gi i phóng n t, lúc này b truy n làm vi c nh ư b ly h p. ð c tính ca b truy n nh ư v y ñưc trình bày trên hình 2. b. Trên ñó bao g m ba ñưng ñ c tính c a ba b truy n thành ph n: b bi n mô có tính ch t bi n mô cao, b bi n mô có tính bi n mô th p và b ly h p th y l c (không bi n ñ i mô men truy n qua nó). B truy n có ñ c tính nh ư v y còn ñưc g i là b truy n th y l c nhi u pha. Mi pha truy n l c ñưc xác ñ nh b ng s l ưng các b truy n thành ph n có trong b truy n ph i h p. 2.1. . H th ng cung c p d u và d u dùng trong các b truy n th y ñ ng Quá trình làm vi c c a b bi n mô liên quan v i s thay ñ i h ưng chuy n ñ ng, tr s tc ñ và áp l c c a ch t l ng chuy n ñ ng trong vòng tu n hoàn gi a các rãnh c a bánh công tác. Khi gi m áp su t d u cung c p, m t vùng nào ñó trong vòng tu n hoàn áp su t d u gi m xu ng th p h ơn áp l c c a h ơi trong th tích b truy n, ñó s ñưc ñin ñ y khí l n trong ch t l ng làm vi c. S t o thành khí nh ư v y d n ñ n làm gi m di n tích ti t di n thông qua c a các rãnh trong bánh công tác và làm gi m lưu l ưng ch t l ng làm vi c trong m t vòng tu n hoàn. S gi m l ưu l ưng làm x u ñ c tính c a b bi n mô và tr ưc h t là gi m hi u su t. N u ti p t c gi m áp su t c a d u s làm t ăng th tích h ơi trong b truy n và xu t hi n hi n t ưng rung trong b truy n, d n ñ n b truy n làm vi c không n ñ nh. Khi b bi n mô làm vi c ch ñ này s xu t hi n các ti ng rít ñ c tr ưng. Vùng th ưng hay xu t hi n s làm vi c không n ñ nh c a b bi n mô là vùng t s truy n ñ ng i nh . ð gi m s n ñ nh và lo i b nh h ưng c a nó ñ n ñ c tính c a b bi n mô, ch t lng làm vi c c n ñưc cung c p vào trong b bi n mô d ưi m t áp l c nh t ñ nh. Áp su t cung c p ph thu c vào lo i bi n mô, v trí d n d u vào, ch ñ làm vi c và th ưng ñưc xác ñnh b ng th c nghi m trên bàn kh o nghi m chuyên d ng. ð th c hi n vi c ñó b bi n mô ñưc kh o nghi m ch ñ kh i hành v i s vòng quay c a tr c ch ñ ng ñã cho và áp su t cung c p ñưc thay ñ i khác nhau. ð có thông s ñánh giá ng ưi ta ch n h s bi n mô ch ñ kh i hành và luôn luôn gi tr s không ñ i b ng cách thay ñ i áp su t cung c p c a du cho ñ n khi xu t hi n hi n t ưng rung ñ ng c a b truy n. Theo s li u th c nghi m ng ưi ta xây d ng ñ th bi u di n s ph thu c h s bi n mô K 0 vào áp su t K0 cung c p c a d u p nh ư trên hình 2.4. T ñ th th y r ng khi áp su t cung c p ñ t ñ n m t gía tr nào ñó, h s bi n mô ch ñ kh i hành K 0, và các ñc tính khác c a b bi n mô không ph thu c vào áp su t d u cung c p. N u áp su t gi m h ơn giá tr này thì h s P bi n mô K s gi m nhanh chóng. 0 Hình 2.4. nh h ưng c a áp su t d u cung c p Khi t ăng l ưu l ưng trong vòng ñn h s bi n mô c a b truy n khi kh i hành tu n hoàn, ñ tránh hi n t ưng rung ñng ñòi h i ph i có áp su t cung c p l n. T ăng áp su t cung c p ñòi h i ph i t ăng h s t ăng mô men ca b bi n mô. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 35
39. ð b o ñ m áp su t cung c p và làm mát cho ch t l ng làm vi c, trong các b bi n mô trên các thi t b t hành có m t h th ng cung c p. H th ng này là m t ph n trong h th ng ñiu khi n chung c a h th ng truy n l c. K t c u và s ơ ñ h th ng cung c p có th khác nhau, song t t c ñ u có chung các thành ph n cơ b n nh ư trình bày trên hình 2.5. Hình 2.5. S ơ ñ nguyên lý h th ng cung c p c a b bi n mô 1- Thùng d u; 2- B ch báo m c d u; - C ñ d u có l ưi l c; 4- B ơm cung c p; 5- Bình l c có van an toàn; 6- Van gi m áp; 7- B bi n mô; 8- Nhi t k ; 9- Van n áp; 10- B t n nhi t d u; 11 - Áp k ; 12 - Van gi i h n áp su t. Dung tích c a bình ch a d u th ưng tính b ng m t ph n hai n ăng su t c a b ơm. Gi m dung tích d u liên quan ñn vi c ph i dùng các ph gia ch ng t o b t khí và các bi n pháp k t cu ñ c bi t ñ h n ch s ti p xúc c a d u v i khí quy n. B ơm d u s hút d u t thùng ch a 1, ñy qua bình l c 5 ñ n m ch d u chính. ñu ra c a b ơm d u có l p m t van gi i h n áp su t 12, và m t van an toàn ñưc l p song song v i bình l c d u (không ký hi u trên hình v ), van này s t ñ ng m ra cho d u ñi ngang qua bình l c ñ n b bi n mô khi bình l c b quá bn hay b t c. Van gi m áp 6 gi i h n áp su t trong m ch d u chính c a h th ng ñiu khi n th y l c c a h p s th y l c. Van ñưc l p sao cho vi c cung c p cho b bi n mô ñưc th c hi n qua c a thoát. Trong tr ưng h p khi gài s th y l c b bi n mô ñưc ng t cung c p, nh v y s gi m ñưc th i gian gài s và gi m ñ tr ưt các b ly h p khóa s , gi m công Hình 2.6. ð th tính ch t € t t ăng áp tr ưt các ly h p khóa, t ăng hi u qu c a b truy n th y c ơ. ca b bi n mô GTP -5 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 36
40. T van gi m áp, ch t l ng ñưc d n ñ n b bi n mô. c a ra c a b bi n mô có l p mt van n áp 9, van này có ch c n ăng ñiu ch nh áp l c cung c p cho b bi n mô. Khi ng ng cung c p d u cho b bi n mô, van này d ng vi c x d u kh i b bi n mô và trong m t kho ng th i gian nh t ñ nh van n áp duy trì áp su t d ư c n thi t trong b bi n mô. Sau van áp su t, d u ñưc d n t i b ph n làm mát. Song song v i b t n nhi t c ũng có l p m t van an toàn, dùng ñ tránh cho d u không b quá l nh, làm áp su t d u quá cao có th gây h ư h ng h th ng ng d n và b ph n làm mát. Khi tính toán h th ng cung c p, n u vi c cung c p và vi c x d u kh i b bi n mô không cùng m t m c áp l c thì c n ph i tính ñ n l c c n th y l c bên trong b bi n mô và tính ch t € t t ăng áp ca nó, ngh ĩa là s có s chênh l ch áp l c c a vào và c a ra c a b bi n mô. Trên hình 2.6 trình bày ñ th € t t ăng áp c a b biên mô GTP -5 do Liên Xô c ũ ch t o. Hi n nay d u dùng cho b bi n mô th ưng là d u khoáng ñ c bi t. êu c u ñ t ra cho d u dùng trong b bi n mô ñưc xác ñ nh không ch t ñiu ki n làm vi c ca b truy n th y ñ ng mà còn t ñiu ki n làm vi c c a ph n truy n l c c ơ h c và các b ph n khác c u thành h th ng truy n l c chung c a thi t b . Du truy n l c c n có ñ nh t không cao ñ gim m t mát thu l c, ph i t o ñưc m t lp màng m ng bám trên b m t các chi ti t ñ bôi tr ơn t t, tránh mài mòn cho các c p l p ghép, các bánh r ăng và g i ñ ñ ng th i c n có tính ch t b o v ch ng ăn mòn hóa h c cao. Ngoài ra d u th y l c c n có nhi t ñ cháy cao, vì nhi t ñ làm vi c c a b bi n mô th ưng ln, ñng th i d u th y l c c n có tính n ñ nh lâu dài v ñ nh t, có tính n ăng ch ng t o thành nh ũ t ươ ng và b t d u và có ñ axít th p. nh h ưng c a ñ nh t ñ n ñc tính làm vi c c a b bi n mô ñưc nghiên c u b ng th c nghi m trên bàn kh o nghi m. Các thí nghi m ñã ch ra r ng ñ nh t có nh hưng l n nh t ñ n hi u su t c a b truy n. Khi t ăng ñ nh t t 4 ñ n 9 cSt nhi t ñ 100 0 C, hi u su t c c ñi c a b truy n gi m xu ng 1%, ñng th i c b rng làm vi c c a ñc tính t i tr ng c ũng b gi m (xem h.2.7). M t khác khi ñ nh t nh quá, d u không có kh n ăng t o ra lp màng m ng dính trên b m t chi ti t, t ñó làm gi m tu i th c a các chi ti t. Hi n nay d u dùng trong các b truy n th y ñ ng trên các thi t b t hành th ưng có ñ nh t trong Hình 2.7. nh h ưng ñ nh t c a d u ñ n ñ c tính kho ng 7 ÷9 cSt. ca b bi n mô ph i h p ν - ð nh t tính b ng cSt 100 0 C; η - Hi u su t c c ð b n v ng c a l p d u max bám trên b m t chi ti t trong b ñi; ηM - Hi u su t ch ñ bi n mô; i 0,8 - T s truy n truy n th y ñ ng ñưc xác ñ nh b ng ñng khi làm vi c ch ñ hi u su t b ng 80%; K 0- H s bi n mô ch ñ kh i hành. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 37
41. kh o nghi m ho c so sánh v i d u m u trên máy kh o nghi m chuyên d ng. S sôi c a d u xu t hi n do l n các b t khí trong d u s r t nguy hi m cho h th ng truy n l c h , mà h th ng này th ưng hay s d ng trên các thi t b t hành. S sôi d n ñ n làm gi m mô men truy n và gây cho b truy n làm vi c không n ñ nh. Ngoài ra v i các b t khí s làm t ăng s m t mát d u trong b truy n. Khi t ăng ñ nh t c a d u ñ nguy hi m v s t o b t c ũng t ăng lên. ð t ăng tính n ñ nh c a d u ch ng l i s t o b t ng ưi ta thêm vào du các ch t ph gia chuyên d ng, ch t ph gia ph bi n nh t là Pôlymetyl xylocan (ch t lng xylôcon). ð ki m tra tính n ñ nh c a d u ñ i v i vi c t o b t khí ng ưi ta dùng m t thi t b ñ c bi t, trong ñó d u ñưc ñ t nóng t i nhi t ñ làm vi c, sau ñó ng ưi ta th i không khí qua nó trong kho ng 5 phút. Ch t l ưng c a d u ñưc ñánh giá b ng th tích b t khí t o thành và th i gian bi n m t các b t khí sau khi ng ng th i. Tính n ñ nh ch ng l i s hình thành nh ũ t ươ ng c a d u c ũng là m t trong các ch tiêu quan tr ng c a d u dùng trong các b truy n th y ñ ng trên các thi t b t hành, ñc bi t là các h th ng truy n l c €h và có t s truy n ñ ng nh . các ch ñ làm vi c ñó khi có n ưc l n trong d u s làm cho b bi n mô làm vi c không n ñ nh do s hóa h ơi c a n ưc trong d u. Truy n ñ ng th y ñ ng trên máy kéo, ñc bi t là máy kéo xích, làm vi c trong các ñiu ki n n ng n h ơn nhi u so v i ôtô. ð ng c ơ máy kéo luôn luôn làm vi c v i t i tr ng trung bình cao trong khi t s truy n ñ ng th p, vì v y nhi t ñ làm vi c c c ñ i c a d u trong các b truy n có th ñ t t i 120-125 0 C. ð b o ñ m tránh cho d u không b cháy, nhi t ñ cháy c a d u c n không ñưc th p h ơn 165 0C và th ưng n m trong kho ng t 165-180 0C. Trong th c t s d ng, r t nhi u thi t b t hành s d ng b truy n th y c ơ (b bi n mô liên k t v i h p s c ơ h c), làm vi c trong ñiu ki n nhi t ñ th p, khi ñó c n xác ñ nh ñ c tính nh t -nhi t c a d u s d ng. ð gi m ñ ñ c ca d u khi nhi t ñ th p ng ưi ta pha thêm vào du các ch t ph gia ch ng ñông. Trên hình 2.8 trình bày các ñưng bi u di n ñ nh t c a d u không có ph gia (ñưng 1) và có pha ch t ph gia (ñưng 2). H 2.8. S thay ñ i ñ nh t c a d u Du dùng trong các b truy n c n có theo nh êt ñ tính n ñ nh và tính ch ng ôxy hóa cao. ð t ăng th i h n s d ng c a d u ng ưi ta pha thêm vào d u các ph gia ch ng ôxy hóa, th ưng là ch t Hy ñrônol và Anilin. Thông th ưng ng ưi ta không s n xu t d u dùng riêng cho các b truy n th y ñ ng. Vì v y d u dùng trong các b truy n này là h n h p c a d u có ñ nh t th p và d u ñ c sánh. Hn h p d u này ñưc pha ch sao cho có ñ nh t t 7 ñ n 10 cSt nhi t ñ 100 0C. ð nh t ca d u h n h p νhh ñưc tính theo công th c sau: (2.8) Trong ñó: q- là l ưng d u nh t tính b ng ph n tr ăm theo kh i l ưng; νA - ñ nh t c a d u loãng tính b ng cSt; νB - ñ nh t c a d u ñ c sánh tính b ng cSt. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 38
42. ð pha ch d u loãng ng ưi ta s d ng d u công nghi p và d u tua bin. D u công nghi p có ñ nh t 50 0 C t 4, 8 cSt và cao h ơn, ñưc dùng ñ bôi tr ơn cho máy và các c ơ cu làm vi c v i t i tr ng nh và s vòng quay cao. Công nghi p ch ưng c t d u là c ơ s ñ sn xu t d u công nghi p nh , còn ñ s n xu t d u công nghi p n ng ng ưi ta ti n hành ch ưng c t t d u m không có paraphin. Du tua bin ch y u dùng ñ bôi tr ơn và làm mát cho các g i ñ c a tua bin và máy phát ñin. Nguyên li u dùng s n xu t chúng là ch ưng c t d u m bakin và d u m emben r i lc s ch nh ph ươ ng pháp ti p xúc ôxy. 2.1.4. ðc ñim ho t ñ ng c a truy n ñ ng th y ñ ng trên ôtô-máy kéo và xe chuyên d ng Do có ñc tính phù h p nên truy n ñ ng thu ñ ng ñưc s d ng ph bi n và ngày càng nhi u trên h th ng truy n l c c a ôtô-máy kéo và xe chuyên d ng. M t ñiu quan tr ng là c n ph i phân tích tính ch t ho t ñ ng liên h p gi a ñ ng c ơ ñt trong, ly h p ho c bi n mô thu l c v i các ph n truy n ñ ng còn l i trên các thi t b t hành. ðc ñim ho t ñ ng c a máy kéo là t i tr ng thay ñ i r t l n nên m c ñ s d ng công su t ñ ng c ơ trên máy kéo có truy n l c c ơ h c th ưng r t th p. Vi c s d ng truy n ñng th y ñ ng cho phép nâng cao m c ñ s d ng t i tr ng c a ñ ng c ơ. M c s d ng công su t càng cao thì càng làm gi m hao t n trong b truy n thu ñ ng. Tuy nhiên khi s d ng truy n ñ ng thu ñ ng không th t ăng t i tr ng c a ñ ng c ơ trong t t c m i tr ưng h p§, mà ch khi công su t phát huy b i ñ ng c ơ không b h n ch b i các yêu c u v t c ñ k thu t, ho c kh n ăng bám c a bánh xe v i m t ñưng. Máy kéo dùng ñ hoàn thành các công vi c khác nhau, do ñó tu ỳ theo nhi m v mà ng ưi ta s d ng các b truy n th y l c khác nhau. Ly h p th y ñ ng ñưc áp d ng trên các máy kéo nông nghi p công su t l n và m t s máy làm ñưng và làm vi c trong h m m . M c dù ly h p th y ñ ng không làm t ăng mô men truy n, song có th c i thi n tính n ăng ñ ng l c c a máy kéo. Trong tr ưng h p này ly hp thu ñ ng ñóng vai trò m t ph n t gi m ch n trong h th ng truy n l c ñ d p các dao ñng t n s cao và gi m biên ñ c a các dao ñ ng t n s th p t các b ph n làm vi c c a máy công tác. Vi c t ăng t c th i t i tr ng ñ ng lên ñng c ơ khi áp d ng truy n ñ ng th y ñ ng ñưc kh c ph c nh d tr mô men c a ñ ng c ơ và mô men quán tính c a bánh ñà. Tr s mô men quay c c ñ i phát huy b i ñ ng c ơ có th xác ñ nh b ng công th c sau: , (2.9) trong ñó: M N là mô men danh ngh ĩa c a ñ ng c ơ; - h s d tr mô men quay c a ñng c ơ; j d- mô men quán tính c a ñ ng c ơ; - gia t c góc c a tr c kh y ñ ng c ơ. Giá tr mô men quán tính c a các kh i l ưng chuy n ñ ng quay ph thu c vào mô men quán tính ca chúng và gia t c góc c a tr c khu u. Cùng m t ñng c ơ có th phát huy mô men c c ñ i khác nhau, ph thu c vào ñc tính gia t c c a tr c khu u khi Hình 2.9. ðc tính làm vi c ñ ng th i kh c ph c l c c n t c th i. ð nh n ñưc gia t c ca ly h p th y ñ ng v i ñ ng c ơ. M ∂ - ðc tính mô men quay c a ñ ng cơ; M λ max và M λc - Các ñưng Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu paraboll c và khí t nén .i tr ng ngoài c 39a ly h p tương ng khi làm vic ch ñ có h s mô men λ max vàλc .
43. ch m d n c c ñ i khi t ăng t i tr ng cho ñ ng c ơ, ly h p th y l c ph i có ñ tr ưt nh , khi ñó mc ñ t ăng t i tr ng ñt vào ñng c ơ s khác m t ít so v i m c ñ t ăng t i trên b ph n làm vi c c a máy kéo. Nu b ly h p làm vi c m t ch ñ có ñ tr ưt l n thì vi c t ăng t i tr ng trên ñng cơ s di n ra ch m h ơn so v i t c ñ t ăng t i trên các b ph n làm vi c c a máy kéoN, mô men quán tính c a ñ ng c ơ s gi m, ñng c ơ không phát huy ñưc mô men c c ñ i c n thi t. ð b o ñ m có ñ tr ưt nh , c n s d ng ly h p th y ñ ng sao cho khi làm vi c vùng có t s truy n ñ ng g n b ng 1, h s mô men ph i ñưc t ăng ñ t ng t. Ly h p th y ñng có ñ c tính nh ư v y ñưc g i là ly h p có ñ c tính làm vi c € c ng . Tuy nhiên vi c t ăng h s mô men c n ph i ñưc gi i h n. N u h s mô men t ăng quá cao thì khi kh c ph c lâu dài các l c c n l n s d n ñ n làm cho ñng c ơ b quá t i và có th b ch t máy. Vì v y giá tr c c ñ i c a h s mô men c n ch n sao cho khi t i tr ng ngoài c ñnh, ly h p không có kh n ăng làm ch t ñ ng c ơ khi nó làm vi c trên ñưng ñ c tính ngoài tc ñ quay c a tr c khu u th p h ơn t c ñ ng v i mô men quay c c ñi (xem hình 2.9) ðc tính t i tr ng c a ly h p th y ñ ng trên máy kéo th ưng trùng v i ñim công su t danh ngh ĩa c a ñ ng c ơ ch ñ có h s mô men , ng v i t s truy n ñ ng i = 0,97. Vi c trùng l p nh ư v y ñưc gi i thích vì ñng c ơ máy kéo có l p ly h p th y ñ ng, làm vi c trên nhánh ñiu ch nh, ch ñ i = 0, 97 l i t ươ ng ng nh ư ñã bi t t ñ c tính c a b ly h p trình bày trên hình. 2.2a. ch ñ này ly h p có hi u su t cao trong vùng t s truy n ñng l n nh t. Nh ư v y, toàn b vùng làm vi c c a b ly h p khi t s truy n ñ ng cao trùng vi nhánh ñiu ch nh c a ñ ng c ơ. Nh v y s b o ñ m ñưc s làm vi c kinh t cho ñ ng c ơ và c cho b ly h p. Giá tr c a h s mô men c a b ly h p ñưc xác ñ nh b i h s t ăng t i (công th c 2.7). Nh ư v y ñưng cong parabol t i, t ươ ng ng v i h s mô men , ñi qua ñim mô men danh ngh ĩa trên ñưng ñ c tính làm vi c ñ ng th i, còn parabol t i tr ng ng v i h s mô men s ñi qua ñim mô men quay c c ñ i, giá tr c a h s t ăng mô men c a ñưng ñ c tính ly h p ñưc tính theo công th c sau: (2.10) Trong ñó: M max là mô men quay c c ñ i c a ñ ng c ơ; MN - là mô men quay danh ngh ĩa c a ñ ng c ơ; n N, n M ă s vòng quay c a tr c khu u t ươ ng ng v i mô men quay danh ngh ĩa và khi mô men c c ñ i. H s t ăng mô men ca b ly h p th y ñ ng dùng trên máy kéo và ôtô hi n nay th ưng có giá tr b ng 2,5. H s t ăng mô men ca ly h p th y ñ ng ngoài vi c xác ñ nh m c ñ t ăng h s mô men c a ly h p còn có ý ngh ĩa v t lý khác, là th hi n mô men quay c c ñ i truy n qua b ly hp thu ñ ng có th t ăng lên bao nhiêu l n so v i mô men quay danh ngh ĩa c a ñ ng c ơ khi vưt t i t c th i (ñi v i ly h p th y ñ ng thì ñc tính t i tr ng ñ ng và t i tr ng t ĩnh luôn bng nhau). ð gi i h n h s mô men c c ñ i c a ly h p th y ñ ng, ng ưi ta áp d ng các ph ươ ng pháp khác nhau ñ x t ng ph n l ưu l ưng kh i ng ăn làm vi c khi gi m t s truy n ñ ng. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Truy n ñng thu l c và khí nén . 40