Máy bơm thủy lực là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lý làm việc

Máy bơm thủy lực là thiết bị quan trọng giúp vận chuyển dầu, nhớt hoặc chất lỏng thủy lực trong hệ thống. Đây là bộ phận không thể thiếu trong các thiết bị như máy ép, hệ thống nâng hạ, kích thủy lực,… Hiện nay có nhiều loại bơm thủy lực khác nhau khiến khách hàng băn khoăn trong việc lựa chọn như thế nào phù hợp với tiêu chí làm việc. Đừng lo, Thiết Bị Trường Phát sẽ giải đáp tất tần tật về hệ thống bơm thủy lực tại bài viết dưới đây. 

Máy bơm thủy lực là gì?

Máy bơm thủy lực là thiết bị cơ khí có chức năng chuyển đổi cơ năng thành năng lượng thủy lực, tạo ra dòng chảy của dầu hoặc chất lỏng thủy lực trong hệ thống. 

Máy bơm này cung cấp năng lượng cho xi lanh, van, motor thủy lực để thực hiện các thao tác nâng, hạ, di chuyển hoặc truyền lực trong hệ thống máy móc.

Xem thêm: Động cơ thủy lực là gì? Nguyên lý hoạt động motor thủy lực

Nguyên lý hoạt động của hệ thống bơm thủy lực

Tất cả các loại bơm và thiết bị thủy lực đều hoạt động theo một nguyên lý nhất định, dựa trên sự chuyển đổi cơ năng thành năng lượng thủy lực. Chức năng chính của bơm thủy lực tạo ra dòng chảy chất lỏng thủy lực với áp suất cao, giúp cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống.

Hai chức năng chính của máy bơm dầu thủy lực trong quá trình hoạt động:

• Khi bơm bắt đầu hoạt động, lực cơ học từ động cơ làm quay trục bơm. Sự chuyển động này tạo ra chân không ở cửa vào của bơm. Nhờ chênh lệch áp suất, chất lỏng (dầu, nhớt…) từ thùng chứa (tank) hoặc nguồn cung cấp sẽ được hút vào bơm.
• Sau khi hút vào, chất lỏng được ép và đẩy ra khỏi bơm nhờ tác động cơ học của các bộ phận bên trong (bánh răng, cánh gạt, piston…). Chất lỏng đi vào đường ống áp lực, cấp năng lượng cho các xi lanh, van, động cơ thủy lực hoạt động.

Xem thêm: Kích thủy lực xách tay 20 tấn loại cao

Cách xác định công suất máy bơm thủy lực

Công suất của bơm thủy lực được tính dựa trên áp suất vận hành và lưu lượng dòng chảy do bơm cung cấp. Công thức tính như sau: P=Q×Ps​​ / 600xη

Trong đó:

• P = Công suất bơm (kW)
• Q = Lưu lượng dòng chảy (Lít/phút)
• Ps = Áp suất hệ thống (bar)
• η = Hiệu suất của bơm (thường từ 0.85 – 0.95 tùy loại bơm)

Tuy nhiên cần lưu ý quan trọng bơm không tạo ra áp suất, mà tạo ra dòng chảy của dầu hoặc chất lỏng. Áp suất hình thành là do sức cản của tải trong hệ thống. Nếu áp suất đầu ra = 0, có thể bơm chưa được kết nối với hệ thống và không có tải cản, dòng dầu chảy tự do về thùng chứa. 

Phân loại các máy bơm thủy lực

Đầu bơm thủy lực được chia thành nhiều loại dựa trên cấu tạo và cách thức hoạt động. Dưới đây là những dòng bơm thủy lực chính:

Bơm thủy lực piston

Bơm piston thủy lực là dòng bơm thủy lực áp suất cao, chuyên dùng trong các hệ thống yêu cầu tải trọng lớn, áp suất cao và lưu lượng ổn định. Đây là loại bơm có giá thành cao hơn so với các dòng bơm khác do cấu tạo phức tạp và hiệu suất vượt trội.

Bơm thủy lực hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi thể tích. Khi thể tích trong buồng bơm thay đổi, nó sẽ tạo ra áp suất chênh lệch, giúp hút và đẩy chất lỏng trong hệ thống. Trong đó Piston là bộ phận thực hiện chuyển động tịnh tiến qua lại. 

Bơm piston thủy lực được chia thành hai loại chính: bơm piston hướng tâm (hướng kính) và bơm piston hướng trục. Bơm hướng tâm có kích thước lớn, cấu tạo phức tạp và giá thành cao. Còn bơm hướng trục không phù hợp với động cơ có momen thay đổi lớn và chịu tải kém hơn so với bơm piston hướng tâm.

Bơm thủy lực cánh gạt

Bơm thủy lực cánh gạt hay còn gọi bơm lá, có cấu tạo gồm các bộ phận: 

• Vỏ bơm: Bảo vệ các bộ phận bên trong, chịu áp lực cao.
• Stato: Cố định, tạo không gian để rotor quay.
• Rotor: Quay trong stato, chứa các rãnh để lắp cánh gạt.
• Cánh gạt (lá gạt): Trượt trong các rãnh của rotor, tạo khoang chứa dầu thủy lực.
• Trục bơm: Kết nối với động cơ, truyền động quay cho rotor.
• Đường dầu cấp vào: Hút dầu từ bể chứa vào bơm.
• Đường dầu đẩy ra: Đưa dầu vào hệ thống thủy lực để vận hành thiết bị.

Một bơm cánh gạt thông thường có 8 – 12 cánh gạt (bàn phẳng). Với hiệu suất làm việc ổn định, lưu lượng đều, ít dao động. Vận hành êm ái, ít tiếng ồn hơn so với bơm bánh răng. Dễ tháo lắp và bảo dưỡng, giúp tiết kiệm chi phí vận hành. Độ phổ biến cao, được sử dụng trong nhiều hệ thống thủy lực công nghiệp. Tuy nhiên không phù hợp để bơm các chất đặc, siêu nhớt hoặc có lẫn tạp chất rắn.

Hiện nay, trên thị trường có hai loại bơm cánh gạt phổ biến: Bơm cánh gạt đơn phù hợp với hệ thống có công suất vừa phải và bơm cánh gạt kép với hiệu suất làm việc cao hơn. Nếu cần áp suất và lưu lượng trung bình, bơm cánh gạt là lựa chọn phù hợp.

Bơm thủy lực bánh răng

Bơm thủy lực bánh răng (hay còn gọi là bơm nhông) là một trong những loại bơm thủy lực phổ biến nhờ thiết kế đơn giản, giá thành hợp lý và độ bền cao. Đây là lựa chọn phù hợp nếu yêu cầu áp suất và lưu lượng không quá lớn.

Bơm bánh răng gồm các bộ phận chính: Bánh răng chủ động & bánh răng bị động, vỏ, trục, phớt bơm, đường cấp và thoát dầu. Bơm bánh răng gồm hai loại gồm bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng ăn khớp trong. Thường dùng bơm bánh răng công suất lớn trong máy xúc, máy đào, máy ủi, … 

Bơm bánh răng có kết cấu đơn giản, có khả năng chịu áp suất cao trong thời gian ngắn và có thể thay đổi áp suất làm việc và lưu lượng linh hoạt. Đặc biệt có thể bơm được chất lỏng siêu đặc, siêu nhớt.

Bơm thủy lực trục vít

Bơm trục vít là một biến thể của bơm bánh răng, nhưng loại này có góc nghiêng của trục vít lớn và số lượng bánh răng ít hơn. Khi trục vít quay, dầu hoặc chất lỏng thủy lực được hút vào khoang hút, sau đó di chuyển dọc theo các rãnh ren của trục vít đến khoang nén mà không có sự chèn dầu tại các chân ren.

Bơm trục vít vận hành êm ái, ít tiếng ồn, giảm rung lắc và hiệu suất bơm cao hơn. Tuy nhiên bơm trục vít có chế tạo phức tạp, cấu trúc bơm không đơn giản, khó bảo trì hơn bơm bánh răng. Chi phí cao hơn và yêu cầu chất lượng dầu bơm cao so với một số loại bơm thủy lực khác.

Cấu tạo máy bơm thủy lực

Máy bơm thủy lực có cấu tạo gồm nhiều bộ phận khác nhau, tùy vào từng loại bơm mà sẽ có sự khác biệt nhất định. Tuy nhiên, về cơ bản, một bơm thủy lực thường bao gồm các thành phần chính sau:

Vỏ bơm

Vỏ bơm là bộ phận quan trọng bảo vệ các thành phần bên trong bơm. Có khả năng chịu được áp lực và các tác động cơ học trong quá trình vận hành. Được làm từ nhôm với các bơm cỡ nhỏ hoặc gang, thép phổ biến cho bơm trung và lớn, có độ bền cao, chịu mài mòn tốt.

Lưỡi cánh quạt

Là bộ phận quay bên trong vỏ bơm, giúp tạo lực ly tâm đẩy chất lỏng ra ngoài. Tăng năng lượng của chất lỏng, đưa dòng chảy lên mức áp suất cao hơn. Ngoài ra, chúng còn có vai trò bôi trơn và làm má, giúp giảm ma sát và tản nhiệt cho các bộ phận bên trong bơm.

Trục bơm

Trục bơm kết nối với động cơ hoặc hệ thống truyền động, giúp bánh công tác (cánh quạt) quay để tạo dòng chảy thủy lực. Thường làm từ thép carbon hoặc thép không gỉ để tăng độ bền và khả năng chịu ăn mòn. Kích thước trục phụ thuộc vào loại bơm và tải trọng hệ thống.

Vòng bi

Vòng bi hỗ trợ trục bơm và lưỡi cánh quạt quay liên tục, giảm ma sát, đảm bảo vận hành ổn định và kéo dài tuổi thọ bơm. Thường sử dụng vòng bi chống ma sát, đặc biệt trong bơm ly tâm.

Phớt bơm 

Phớt bơm có nhiệm vụ ngăn chặn dầu, nước hoặc bụi xâm nhập vào cụm ổ trục, bảo vệ vòng bi và trục bơm, giúp bơm duy trì áp suất làm việc ổn định. Đồng thời giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc bơm do thất thoát dầu hoặc nhiễm bẩn hệ thống.

Ứng dụng của bơm thủy lực

Đầu bơm dầu thủy lực và các thiết bị thủy lực đã được nghiên cứu và ứng dụng từ những năm 1930. Tuy nhiên, ở Việt Nam, chúng thực sự trở nên phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa – hiện đại hóa, đặc biệt từ khi đất nước bước vào giai đoạn đổi mới. 

Dưới đây là các lĩnh vực chính mà bơm thủy lực được ứng dụng rộng rãi:

• Trong ngành công nghiệp nặng và chế tạo máy: Máy ép thủy lực, máy dập lỗ, máy uốn, dây chuyền sản xuất tự động, máy nghiền, máy cắt kim loại.
• Trong ngành xây dựng và sản xuất vật liệu: Máy xúc, máy ủi, máy đào, máy ép gạch, máy trộn bê tông, băng tải, thang hàng.
• Trong ngành vận tải, ô tô: Cẩu trục, xe nâng hàng, hệ thống lái trợ lực thủy lực, hệ thống phanh thủy lực
• Trong ngành nông nghiệp, chế biến thực phẩm: Máy kéo, máy gặt đập liên hợp, hệ thống tưới tiêu tự động
• Trong hệ thống thủy điện, dầu khí: Van điều khiển thủy lực trong đập thủy điện, máy khoan dầu khí ngoài khơi, hệ thống bơm dầu, bơm hóa chất
• Ngành công nghiệp nhựa, giấy, hóa chất: Máy nghiền giấy, máy cán giấy, máy ép nhựa, máy đùn nhựa.

Máy bơm thủy lực có mặt trong hầu hết các ngành công nghiệp quan trọng, giúp tăng hiệu suất, tự động hóa sản xuất và giảm sức lao động con người. 

Xem thêm: 9+ sự cố thường gặp ở hệ thống thủy lực và cách khắc phục

Tất cả thông tin chi tiết về các loại bơm thủy lực, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế đã được chúng tôi tổng hợp trong bài viết này. Nếu quý khách hàng còn bất kỳ thắc mắc nào hoặc cần tư vấn lựa chọn bơm thủy lực phù hợp với hệ thống máy móc, hãy liên hệ ngay với Thiết Bị Trường Phát qua hotline 0989188859 để được hỗ trợ nhanh chóng và chính xác nhất.