Nguyên lý bơm thủy lực trong các hệ thống truyền động thủy lực có thể tạo ra thủy tĩnh hoặc thủy động. Bơm thủy lực là thiết bị quan trọng trong vận hành hệ thống làm việc bằng dầu, nhớt hay chất lỏng thủy lực. Để tìm hiểu chi tiết hơn về nguyên lý bơm thủy lực, cũng như những thông tin liên quan đến thiết bị này, mời bạn đọc tham khảo bài viết dưới đây! 

Nguyên lý bơm thủy lực cơ bản

Một máy bơm thủy lực là thiết bị cơ khí, chuyển năng lượng cơ học thành năng lượng thủy lực. Từ đó tạo ra dòng chảy với sức mạnh đủ để vượt qua áp lực gây ra bởi tải. Trong quá trình hoạt động, bơm thực hiện hai chức năng:

  • Thứ nhất: Tác động cơ học tạo ra chân không ở đầu vào bơm cho phép áp suất tạo lực đưa ra chất lỏng từ thùng dần vào để bơm. 
  • Thứ hai: Tác động cơ học của bơm thủy lực mang chất lỏng vào đường bơm và tạo áp lực lên hệ thống thủy lực. 
Nguyên lý hoạt động bơm thủy lực
Nguyên lý hoạt động bơm thủy lực

Nhìn chung, công suất của bơm thủy lực được xác định dễ dàng thông qua: áp suất vận hành, dòng chảy cung cấp bởi bơm. Một điều chúng ta cần ghi nhớ đó là bơm tạo ra dòng chảy của chất lỏng và dầu chứ không tạo ra áp suất. 

Nếu áp suất của chất lỏng tại đầu ra của bơm bằng 0, có nghĩa là bơm không được đấu nối với hệ thống. Việc tạo dòng chảy cần thiết cho sự phát triển của áp suất, có chức năng chống lại lưu lượng chất lỏng trong hệ thống. 

Nguyên lý hoạt động của từng loại bơm thủy lực

Dựa vào đặc điểm cấu tạo, nguyên lý bơm thủy lực,… người ta phân chia thành nhiều loại bơm thủy lực khác nhau để thuận tiện cho việc lựa chọn. Mỗi loại sẽ phù hợp với từng yêu cầu công việc khác nhau nên cần việc chọn bơm thủy lực cần được tính toán cẩn thận.

Theo đó, bơm thủy lực được chia làm 4 loại, bao gồm:

Bơm thủy lực piston 

Đây là loại bơm thủy lực áp suất cao, được dùng để trong các công việc nặng nhọc, áp suất lớn. Giá thành loại bơm này cũng cao hơn so với các loại bơm còn lại. Bơm piston thủy lực có hai loại, đó là bơm piston hướng tâm, bơm piston hướng trục. Bơm hướng kính có kích cỡ lớn, chế tạo phức tạp. Bơm hướng trục chỉ dùng cho động cơ có momen thay đổi nhỏ, động cơ vận tốc lớn.

Nguyên lý hoạt động

Bơm hoạt động hút và đẩy chất lỏng dựa trên nguyên tắc cơ bản là sự thay đổi thể tích trong bơm. Trong đó, piston đóng vai trò quan trọng khi chuyển động tịnh tiến qua lại. 

Trục của bơm sẽ nối với động cơ/motor, các piston được bố trí trong khoang bơm. Các đầu piston lắp tì vào đĩa nghiêng (cam lắc), motor quay sẽ làm trục bơm và piston quay theo. Đĩa nghiêng nghiêng 1 góc sẽ làm piston chuyển động tịnh tiến trong khoang bơm.

Trong nửa vòng quay đầu tiên, các piston sẽ biến đổi khoảng cách để tạo khoảng trống trong bơm, làm giảm áp suất và hút dầu/chất lỏng thủy lực. Nửa vòng quay còn lại, piston chuyển động để thể tích trong bơm giảm, dầu và chất lỏng bị ép ra ngoài với áp nhất định. 

Do kết nối với motor nên khi motor quay vài nghìn vòng 1 phút thì lượng dầu hút và đẩy ra liên tục là rất lớn. Khi thay đổi góc nghiêng của đĩa nghiêng lưu lượng trên 1 vòng của bơm sẽ thay đổi và làm thay đổi lưu lượng bơm.

Hình ảnh miêu tả quá trình làm việc của bơm piston hướng trục
Hình ảnh miêu tả quá trình làm việc của bơm piston hướng trục

Bơm thủy lực bánh răng 

Bơm thủy lực bánh răng (bơm nhông), dùng để bơm hút đẩy dầu, nhớt mà áp suất làm việc và lưu lượng không lớn. Bơm bánh răng có kết cấu đơn giản, chịu được quá tải trong thời gian ngắn, điều chỉnh áp suất, lưu lượng. Có thể bơm được chất lỏng siêu đặc, siêu nhớt nên được sử dụng trong các hệ thống làm việc bằng dầu, nhớt.

Nguyên lý hoạt động

Bơm bánh răng hoạt động theo nguyên lý dẫn nén chất lỏng, bao gồm quá trình đẩy và hút chất lỏng. Bánh răng chủ động được kết nối với trục quay máy bơm quay, khi bánh răng chủ động quay thì bánh răng bị động cũng quay theo.

Khi hai bánh răng quay sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất, chất bơm được hút vào khoang hút. Men theo các rãnh răng, chất bơm sẽ được vận chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy theo vòng vỏ bơm.

Tại khoang đẩy có sự chênh lệch áp suất, chất bơm được đẩy ra ngoài. Kết thúc chu trình hút đẩy chất bơm, các chu trình tiếp theo tương tự cho đến khi máy bơm dừng hoạt động. 

Sơ đồ nguyên lý bơm thủy lực bánh răng
Sơ đồ nguyên lý bơm thủy lực bánh răng

Bơm thủy lực cánh gạt

Bơm thủy lực cánh gạt hay bơm lá, trung bình mỗi bơm sẽ có khoảng 8-12 cánh gạt (bàn phẳng). Được dùng phổ biến với hiệu suất làm việc đảm bảo, vận hành êm ái, dễ dàng tháo lắp, lưu lượng bơm đều. Tuy nhiên, khi cần bơm các chất đặc hay nhớt thì bơm lá không phải là lựa chọn thích hợp.

Nguyên lý hoạt động 

Khi được truyền lực từ động cơ, trục điều khiển của bơm bắt đầu quay và kéo theo roto quay. Bơm cánh gạt đơn có tâm vỏ và tâm rotor sẽ lệch nhau 1 khoảng xác định. Khi roto quay, các bàn phẳng sẽ trượt trong các rãnh và gạt dòng lưu chất di chuyển.

  • Ở quá trình hút: Do các cánh gạt chuyển động theo chiều quay của rotor và chuyển động tịnh tiến qua lại dọc theo rãnh bơm. Khi đó, áp suất giảm thì thể tích bơm sẽ tăng.
  • Ở quá trình đẩy: Áp suất bơm tăng nhờ vào sự chuyển động của cánh gạt, roto, thể tích lúc này giảm. Trong 1 vòng quay, bơm sẽ thực hiện 1 lần hút – 1 lần đẩy, nên được gọi là bơm lá đơn.
Sơ đồ hoạt động của bơm thủy lực cánh gạt
Sơ đồ hoạt động của bơm thủy lực cánh gạt

Bơm thủy lực trục vít

Bơm thủy lực trục vít là biến thể của bơm thủy lực bánh răng. Khi góc nghiêng lớn kèm với số bánh răng ít hơn, người ta gọi đó là bơm trục vít. Sự biến thể này sẽ giúp dầu/ chất lỏng thủy lực đi từ khoang hút sang khoang nén theo chiều của trục vít mà không bị chèn dầu tại các chân ren. Bơm trục vít có nhược điểm là chế tạo bơm phức tạp, cấu trúc bơm không đơn giản. 

Nguyên lý hoạt động 

Máy bơm trục vít tạo áp suất bằng các truyền gia tốc vào chất lỏng bên trong các khe hở. Không giống bơm bánh răng (1 bánh chủ động và 1 bánh bị động), cả 2 trục đều phải quay thông qua việc sử dụng bánh răng điều phối. 

Hai trục vít chuyển động với khe hở rất nhỏ. Đẩy dần không khí đi đến cổng ra, tạo áp suất hút chất lỏng vào bên trong bơm ở cổng hút. Lúc này trục quay và đẩy chất lỏng dần đi đến công ra (chất lỏng có áp suất). Chất lỏng nằm giữa 1 trục hoặc nhiều trục tùy vào thiết kế bơm.

Sơ đồ hoạt động của bơm thủy lực trục vít
Sơ đồ hoạt động của bơm thủy lực trục vít

Trên đây là toàn bộ thông tin về nguyên lý bơm thủy lực mà chúng tôi muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình sử dụng máy bơm thủy lực hiệu quả.