Máy thể tích - Bơm piston

Chæång 6 MAÏY THÃØ TÊCH - BÅM PISTON I - Khaïi niãûm chung vãö maïy thãø têch - Båm piston : Maïy thãø têch laìm viãûc theo nguyãn lyï neïn cháút loíng trong 1 thãø têch kên dæåïi taïc duûng cuía piston (chuyãøn âäüng tënh tiãún cuía piston trong xilanh) hay roto (chuyãøn âäüng quay cuía roto trong stato). Do bë neïn nãn thãú nàng cuía doìng chaíy thay âäøi coìn âäüng nàng thç háöu nhæ khäng âäøi, do âoï coìn goüi maïy thãø têch laì maïy thuíy ténh. Coï 3 loaûi maïy thãø têch âiãøn hçnh laì maïy piston (váût cheìn coï chuyãøn âäüng tënh tiãún) vaì maïy roto (váût cheìn coï chuyãøn âäüng quay) vaì maïy piston roto (váût cheìn coï chuyãøn âäüng tënh tiãún nhåì chuyãøn âäüng quay cuía khäúi roto). Vãö nguyãn tàõc, báút cæï maïy thãø têch naìo cuîng coï thãø laìm âæåüc hai nhiãûm vuû båm vaì âäüng cå. Trong chæång naìy ta khaío saït båm piston. Co Bo C B I.1 Cáúu taûo - Nguyãn lyï laìm viãûc cuía båm piston: Khaío saït så âäö 1 båm piston : bäü pháûn chuí yãúu laì piston 1 tënh tiãún trong xilanh 2. Thãø têch laìm viãûc cuía båm laì khäng gian giåïi haûn båíi xilanh, bãö màût piston vaì häüp van 5. Khi piston 1 chuyãøn âäüng qua traïi, thãø têch buäöng laìm viãûc tàng lãn, aïp suáút trong buäöng laìm viãûc giaím taûo ra âäü chán khäng trong buäöng laìm viãûc, van huït 6 måí, cháút loíng theo äúng huït 7 âæåüc huït vaìo buäöng laìm viãûc. Khi piston chuyãøn âäüng sang phaíi, cháút loíng bë neïn, aïp suáút trong buäöng laìm viãûc tàng, van huït 6 âoïng laûi, khi aïp suáút trong buäöng laìm viãûc thàõng aïp suáút trong âæåìng äúng âáøy (aïp suáút phuû taíi) thç van âáøy 4 måí vaì cháút loíng âæåüc âáøy ra theo âæåìng äúng âáøy 3. Piston âæåüc dáùn âäüng bàòng âäüng cå âiãûn, thäng qua cå cáúu tay quay 9 vaì thanh truyãön 10 biãún chuyãøn âäüng quay cuía truûc âäüng cå thaình chuyãøn âäüng tënh tiãún cuía piston. Cháút loíng laìm viãûc laì næåïc saûch, dáöu khoaïng, yãu cáöu cháút loíng laìm viãûc laì phaíi saûch, khäng coï caïc haût cæïng vç khe håí laìm viãûc giæîa thaình xilanh vaì piston laì ráút beï âãø âaím baío âäü kên, nhàòm âaïp æïng nhu cáöu cao cuía aïp suáút laìm viãûc, do âoï caïc haût cæïng seî coï nguy cå gáy keût hoàûc tráöy xæåït bãö màût laìm viãûc cuía piston, xilanh. Maïy thãø têch coï æu âiãøm laì taûo âæåüc aïp suáút cao våïi læu læåüng beï, mhæng âäöng thåìi coï caïc nhæåüc âiãøm sau: -- Yãu cáöu cháút loíng laìm viãûc phaíi saûch. -- Doìng chaíy qua äúng huït vaì äúng âáøy laì khäng liãn tuûc, coï hiãûn tæåüng dao âäüng læu læåüng vaì aïp suáút trong maïy thãø têch. Âáy laì nhæåüc âiãøm cå baín cáön khàõc phuûc trong maïy thãø têch noïi chung vaì trong båm piston noïi riãng. Hiãûn nay âãø khàõc phuûc hiãûn tæåüng dao âäüng læu læåüng vaì aïp suáút ta sæí duûng bçnh âiãöu hoìa âàût trãn âæåìng äúng huït hoàûc âæåìng äúng âáøy. I.2 Caïc thäng säú laìm viãûc trong båm thãø têch: 1) Cäüt aïp H: Trong båm thãø têch, nàng læåüng doìng chaíy trao âäøi våïi maïy chuí yãúu laì aïp nàng. Goüi: evaìo laì nàng læåüng âån vë cuía cháút loíng taûi màût càõt vaìo cuía båm era laì nàng læåüng âån vë cuía cháút loíng taûi màût càõt ra cuía båm Cäüt aïp H cuía båm âæåüc âënh nghéa: H = era - evaìo = zra - zvao + (1) Trong båm thãø têch thæåìng v1 = v2 ; z1 @ z2 do âoï: (2) Váûy cäüt aïp cuía båm thãø têch phuû thuäüc vaìo: -- Aïp suáút phuû taíi -- Khaí nàng loït kên cuía thãø têch laìm viãûc, nãúu loït kên khäng täút, dæåïi aïp suáút låïn seî gáy roì rè låïn dáùn tåïi máút maït læu læåüng vaì cäüt aïp. -- Cäng suáút cuía båm vaì âäü bãön chi tiãút phaíi âaïp æïng âæåüc yãu cáöu vãö cäüt aïp. Nãúu buäöng laìm viãûc hoaìn toaìn kên, nãúu båm coï âuí cäng suáút vaì caïc chi tiãút âuí bãön thç aïp suáút laìm viãûc cuía båm phuû thuäüc hoaìn toaìn vaìo yãu cáöu cuía phuû taíi vaì coï thãø tàng âãún vä cuìng. Trong thæûc tãú, âãún 1 giaï trë naìo âoï cuía cäüt aïp, cháút loíng seî hoaìn toaìn bë máút maït do roì rè, nghéa laì aïp suáút laìm viãûc cuía båm bë giåïi haûn. 2) Læu læåüng : Læu læåüng riãng q cuía båm laì thãø têch laìm viãûc cuía båm trong 1 chu kyì (thãø têch cháút loíng váûn chuyãøn qua båm trong 1 chu kyì). Goüi n laì säú chu kyì laìm viãûc cuía maïy (säú voìng quay) trong 1 phuït. Læu læåüng lyï thuyãút cuía båm thãø têch âæåüc tênh nhæ sau: (3) Læu læåüng thæûc tãú khi tênh âãún roì rè: Q = Qlt - DQ DQ laì læu læåüng roì rè trong båm (tæì khoang aïp suáút cao âãún khoang aïp suáút tháúp) vaì læu læåüng roì rè ra ngoaìi båm, DQ phuû thuäüc cháút læåüng âãûm loït, cháút loíng laìm viãûc vaì aïp suáút laìm viãûc. Aïp suáút laìm viãûc caìng låïn, âäü nhåït cháút loíng laìm viãûc caìng nhoí thç læu læåüng roì rè caìng låïn. Do læu læåüng cuía maïy thãø têch dao âäüng theo thåìi gian nãn ta seî khaío saït 2 loaûi læu læåüng : -- Læu læåüng tæïc thåìi: xaïc âënh taûi 1 thåìi âiãøm -- Læu læåüng trung bçnh: xaïc âënh trong 1 khoaíng thåìi gian laìm viãûc. 3) Læûc : Âäúi våïi båm piston, âãø taûo cho cháút loíng 1 âäü tàng aïp suáút laìm viãûc Dp thç phaíi taïc duûng lãn piston 1 læûc: P = F. Dp (4) F laì diãûn têch laìm viãûc cuía piston 4) Cäng suáút vaì hiãûu suáút: -- Cäng suáút thuíy læûc: cäng suáút thæûc tãú maì båm cung cáúp cho cháút loíng (5) -- Do caïc täøn tháút cå khê, täøn tháút læu læåüng vaì täøn tháút cäüt aïp, cäng suáút phaíi cung cáúp trãn truûc båm laì: h bao gäöm hiãûu suáút cå khê do täøn tháút cå khê giæîa caïc bäü pháûn laìm viãûc, hiãûu suáút læu læåüng do roì rè vaì hiãûu suáút thuíy læûc. I.3 Khaí nàng tæû huït cuía båm thãø têch : Båm piston hay båm thãø têch noïi chung âãöu coï thãø tæû huït âæåüc, nghéa laì coï thãø tæû khåíi âäüng maì khäng cáön mäöi båm nhæ båm ly tám. Giaí sæí åí thåìi âiãøm bàõt âáöu laìm viãûc piston åí vë trê táûn cuìng vãö phêa phaíi (vë trê A-A). Trong buäöng laìm viãûc, häüp van vaì äúng huït âãöu coï khäng khê chiãúm chäù. Goüi Vo: thãø têch khäng khê chiãúm chäù trong hãû thäúng luïc piston åí vë trê A-A F : diãûn têch màût laìm viãûc cuía piston S : haình trçnh cuía piston æïng våïi næía voìng quay cuía tay quay Khi piston chuyãøn âäüng vãö vë trê táûn cuìng phêa traïi (æïng våïi 1/2 voìng quay cuía tay quay), khäng khê seî daîn nåí vç thãø têch buäöng laìm viãûc tàng, giaí sæí quaï trçnh daîn nåí laì quaï trçnh âoaûn nhiãût, phæång trçnh cå baín cuía cháút khê cho: p.v = RT Þ pa.Vo = p.(Vo+ F.S) Þ Âäü chán khäng seî âæa cháút loíng lãn 1 âoaûn h = trong äúng huït. Piston tiãúp tuûc chuyãøn âäüng vãö phêa phaíi, khäng khê seî bë däön vaìo äúng âáøy, læåüng khäng khê coìn laûi trong hãû thäúng laì Vo’= Vo - Piston chuyãøn âäüng vãö phêa traïi, læåüng khäng khê Vo’tiãúp tuûc daîn nåí , aïp suáút giaím vaì cháút loíng tiãúp tuûc dáng lãn trong äúng huït. Quaï trçnh cæï tiãúp tuûc cho âãún khi cháút loíng âieìn âáöy xilanh, khi âoï båm coi nhæ âaî tæû mäöi xong , bàõt âáöu laìm viãûc våïi cháút loíng. II Phán loaûi båm piston: II.1 Phán loaûi theo phæång phaïp dáùn âäüng: -- Båm tay: (dáùn âäüng bàòng tay) -- Båm dáùn âäüng thàóng: cáön piston näúi træûc tiãúp våïi cáön piston cuía âäüng cå dáùn âäüng. -- Båm dáùn âäüng bàòng cå cáúu tay quay thanh truyãön: II.2 Phán loaûi theo kãút cáúu piston: -- Piston daûng âéa: màût bãn piston tiãúp xuïc våïi thaình xilanh, loït kên bàòng caïc segment âàût trãn piston, caí piston vaì loìng xilanh âãöu phaíi âæåüc chãú taûo chênh xaïc. -- Piston daûng truû: âæåìng kênh piston nhoí, màût tiãúp xuïc laì piston vaì cäø xilanh, do âoï loìng xilanh khäng cáön chãú taûo våïi âäü chênh xaïc cao. Bäü pháûn loït kên laì nhæîng âãûm loït nàòm trãn cäø xilanh do âoï coï thãø chãú taûo âãø loït kên ráút täút. II.3 Phán loaûi theo säú láön taïc duûng: Säú láön taïc duûng laì säú chu kyì laìm viãûc cuía cháút loíng qua båm trong 1 voìng quay cuía tay quay. Ta coï caïc loaûi sau: -- Båm piston taïc duûng âån : trong 1 voìng quay cuía tay quay chè coï 1 chu kyì laìm viãûc cuía cháút loíng qua båm. Våïi loaûi båm naìy cháút loíng laìm viãûc åí 1 phêa cuía piston. -- Båm piston taïc duûng keïp (båm taïc duûng 2 chiãöu): Trong loaûi båm naìy piston laìm viãûc caí 2 phêa, ta coï 2 buäöng laìm viãûc A, B ; hai van huït 1,2 vaì 2 van âáøy 3,4. Trong 1 chu kyì laìm viãûc cuía båm coï 2 quaï trçnh huït vaì 2 quaï trçnh âáøy cháút loíng. Khi piston qua phaíi, buäöng A laì buäöng âáøy, buäöng B laì buäöng huït, khi piston qua traïi thç ngæåüc laûi, thãø têch buäöng A tàng, thæûc hiãûn quaï trçnh huït cháút loíng, coìn buäöng B thæûc hiãûn quaï trçnh âáøy cháút loíng, a vaì b laì äúng huït chung vaì äúng âáøy chung. Diãûn têch màût laìm viãûc cuía piston laì: D: âæåìng kênh piston d: âæåìng kênh cáön piston -- Båm piston taïc duûng ba: Âáy chênh laì ba båm taïc duûng âån gheïp laûi, truûc cuía ba båm âæåüc dáùn âäüng bàòng 1 truûc khuíyu våïi goïc lãûch cäø khuyíu laì 120o, cháút loíng âæåüc âæa vaìo vaì ra caïc xilanh bàòng 1 âæåìng äúng huït chung vaì 1 âæåìng äúng âáøy chung. -- Båm piston taïc duûng bäún: Laì hai båm taïc duûng keïp gheïp våïi nhau, truûc cuía hai båm âæåüc dáùn âäüng bàòng 1 truûc khuíyu våïi goïc lãûch cäø khuyíu laì 90o, cháút loíng âæåüc âæa vaìo vaì ra caïc xilanh bàòng 1 âæåìng äúng huït chung vaì 1 âæåìng äúng âáøy chung. II.4 Phán loaûi theo aïp suáút laìm viãûc Dæûa vaìo aïp suáút laìm viãûc, båm piston âæåüc chia ra: -- Båm aïp suáút tháúp: p < 10 at -- Båm aïp suáút trung bçnh: p = (10 ¸ 20) at -- Båm aïp suáút cao: p > 20 at II.5 Phán loaûi theo læu læåüng : Dæûa vaìo læu læåüng, båm piston âæåüc chia ra: -- Båm læu læåüng nhoí: Q < 15 m3/h -- Båm læu læåüng trung bçnh: Q = (15 ¸ 60) m3/h -- Båm læu læåüng låïn: Q > 60 m3/h III Læu læåüng cuía båm piston: III.1 Læu læåüng trung bçnh: Læu læåüng lyï thuyãút trung bçnh âæåüc âënh nghéa theo cäng thæïc (3) : Qlt = q -- Båm taïc duûng âån qdon = F.S = F.2RT -- Båm taïc duûng keïp qkep = (2F - f).S -- Båm taïc duûng ba qba = 3F.S Trong âoï : F = : diãûn têch bãö màût cuía piston f = : diãûn têch cáön piston S = 2RT : haình trçnh piston RT : chiãöu daìi tay quay cuía cå cáúu tay quay thanh truyãön Do coï roì rè nãn læu læåüng thæûc trung bçnh laì: Q = hQ.Qlt Hiãûu suáút læu læåüng phuû thuäüc vaìo âæåìng kênh piston: D < 150 mm hQ = 0,85 ¸ 0,90 150mm< D < 300 mm hQ = 0,90 ¸ 0,95 D > 300 mm hQ = 0,95 ¸ 0,98 Båm piston âæåüc âàûc træng båíi tè säú S/D vaì váûn täúc tënh tiãún trung bçnh cuía piston, thäng thæåìng khi váûn täúc båm caìng cao thç S/D caìng nhoí. Ta coï: S/D = 0,8 ¸ 2 vtb piston = 0,5 ¸ 0,9 m/s III.2 Læu læåüng tæïc thåìi: Trong 1 voìng quay cuía tay quay cuía båm piston taïc duûng âån, doìng cháút loíng qua äúng huït vaì äúng âáøy laì khäng liãn tuûc, chè xuáút hiãûn trong 1/2 chu kyì. Ngoaìi ra, khi coï doìng cháút loíng xuáút hiãûn trong äúng huït (hoàûc trong äúng âáøy) thç læu læåüng doìng chaíy cuîng khäng laì hàòng säú maì dao âäüng theo thåìi gian, chênh vç váûy maì ta khaío saït læu læåüng tæïc thåìi tæïc laì læu læåüng taûi tæìng thåìi âiãøm. Læu læåüng tæïc thåìi tênh taûi thåìi âiãøm t æïng våïi goïc quay j cuía tay quay âæåüc tênh bàòng têch säú cuía diãûn têch màût laìm viãûc cuía piston våïi váûn täúc chuyãøn âäüng cuía piston. Qj = F.vpisj (7) Goüi x : quaîng âæåìng dëch chuyãøn cuía piston æïng våïi goïc quay j cuía tay quay l : chiãöu daìi thanh truyãön : l >> RT (l > 5 RT) b : goïc giæîa thanh truyãön vaì âæåìng tám xilanh æïng våïi goïc quay j C0 B0 C B Khi tay quay quay 1 goïc j thç piston chuyãøn dåìi 1 âoaûn x laì: x = BB0 = OB0 - OB = (RT + l) - (RT.cos j +l.cos b) Thæåìng b ráút beï nãn cos b @ 1 Þ x = RT.(1- cos j) (8) = RT.(1- cos wt) Váûy vpisj = (7) Þ Qj = = F. (9) Kãút luáûn: læu læåüng tæïc thåìi coï qui luáût dao âäüng hçnh sin Taûi 1 thåìi âiãøm, læu læåüng tæïc thåìi laì læu læåüng cuía quaï trçnh huït hoàûc læu læåüng cuía quaï trçnh âáøy. j = 0o ¸ 180o : læu læåüng trong quaï trçnh huït j = 0o , 180oÞ Qmin= 0 j = 90o Þ Qmax= j = 180o ¸ 360o , Þ Qjhut = 0 j = 180o ¸ 360o: læu læåüng trong quaï trçnh âáøy III.3 Hãû säú khäng âãöu cuía læu læåüng : Âãø âaïnh giaï mæïc âäü khäng äøn âënh cuía læu læåüng ta âæa vaìo 1 hãû säú âàûc træng cho mæïc âäü khäng âãöu cuía læu læåüng goüi laì hãû säú khäng âãöu: Ta xeït mæïc âäü khäng âãöu cuía caïc loaûi båm piston thäng qua hãû säú læu læåüng khäng âãöu: 2p p j Qj huït âáøy 1) Båm taïc duûng âån: 2) Båm taïc duûng keïp: p 2p j Qj huït âáøy Nãúu f << F, tæïc laì khäng xeït âãún aính hæåíng cuía diãûn têch cáön piston. 3) Båm taïc duûng ba: Goüi QjA, QjB, QjC laì læu læåüng tæïc thåìi cuía 3 båm A,B,C gheïp thaình båm taïc duûng ba, caïc læu læåüng naìy lãûch pha nhau 120o (2p/3) , Taûi thåìi âiãøm t æïng våïi goïc quay j ta coï: QjA = F.RT.w.sin j QjB = F.RT.w.sin (j + 120o) QjC = F.RT.w.sin (j + 240o) Qj = QjA + QjB + QjC = F.RT.w.[sin j + sin (j + 120o) + sin (j + 240o)] Váûy læu læåüng tæïc thåìi âaût cæûc âaûi khi j = p/6 , p/2 , 5p/6 , 7p/6 , 3p/2 ... vaì Qmax= F.RT.w Hãû säú khäng âãöu cuía båm taïc duûng ba laì: 4) Båm taïc duûng bäún: Goüi QjA, QjC vaì QjB, QjD laì læu læåüng tæïc thåìi cuía 2 båm taïc duûng keïp gheïp thaình båm taïc duûng bäún, caïc læu læåüng naìy lãûch pha nhau 90o (p/2) , Taûi thåìi âiãøm t æïng våïi goïc quay j ta coï: QjA = F.RT.w.sin j QjB = F.RT.w.sin (j + 90o) QjC = F.RT.w.sin (j + 180o) QjD = F.RT.w.sin (j + 270o) Qj = QjA + QjB + QjC + QjD = F.RT.w.[sin j + sin (j + 90o) + sin (j + 180o) + sin (j + 270o)] Váûy læu læåüng tæïc thåìi âaût cæûc âaûi khi j = p/4 , 3p/4 , 5p/4 , 7p/4 vaì Qmax= F.RT.w.sin(p/4) = Hãû säú khäng âãöu cuía båm taïc duûng bäún laì: Nháûn xeït: -- Qua caïc biãøu âäö læu læåüng cuîng nhæ hãû säú læu læåüng khäng âãöu ta tháúy båm taïc duûng ba coï hãû säú khäng âãöu laì beï nháút , tæïc laì coï læu læåüng âãöu nháút trong caïc loaûi båm âæåüc giåïi thiãûu do khäng coï sæû truìng pha. Trong thæûc tãú båm taïc duûng 4 thæåìng êt âæåüc chãú taûo. -- Tênh cháút dao âäüng læu læåüng laì nhæåüc âiãøm cå baín trong maïy thãø têch noïi chung vaì trong båm piston noïi riãng. Nhæåüc âiãøm naìy dáùn âãún dong chay trong båm khäng äøn âënh do âoï trong caïc truyãön âäüng thuíy læûc vaì caïc hãû thäúng âiãöu khiãøn tæû âäüng coï âäü chênh xaïc cao, båm piston thæåìng bë haûn chãú sæí duûng. Váún âãö âàût ra cho båm thãø têch laì khàõc phuûc hiãûn tæåüng dao âäüng læu læåüng. III.4 Âiãöu chènh læu læåüng cuía båm piston: Âãø coï læu læåüng båm cung cáúp phuì håüp våïi yãu cáöu cuía phuû taíi, ta tiãún haình âiãöu chènh læu læåüng båm. Dæûa vaìo cäng thæïc tênh læu læåüng Q = hQ.F.2RT.n = F.S.n ta suy ra caïc phæång phaïp âiãöu chènh: - Thay âäøi säú voìng quay n cuía tay quay nghéa laì thay âäøi säú chu kyì laìm viãûc cuía båm trong 1 âån vë thåìi gian. Phæång phaïp naìy coï caïc nhæåüc âiãøm: + Âoìi hoíi âäüng cå coï säú voìng quay thay âäøi âæåüc do âoï ráút âàõt tiãön hoàûc phaíi duìng thãm bäü biãún täúc. +Säú voìng quay n cuía båm coìn bë giåïi haûn vç aính hæåíng cuía læûc quaïn tênh do chuyãøn âäüng khäng äøn âënh cuía cháút loíng trong båm. - Thay âäøi haình trçnh laìm viãûc cuía piston bàòng caïch thay âäøi RT hoàûc thay âäøi diãûn têch màût laìm viãûc cuía piston (biãûn phaïp naìy khoï thæûc hiãûn vç phaíi coï nhæîng cå cáúu âàûc biãût, ráút phæïc taûp) - Duìng tiãút læu âãø xaí båït cháút loíng tæì buäöng âáøy vãö buäöng huït. Phæång phaïp naìy thæåìng âæåüc sæí duûng. V Khàõc phuûc chuyãøn âäüng khäng äøn âënh cuía cháút loíng trong hãû thäúng båm piston: Khi båm piston laìm viãûc, læu læåüng vaì aïp suáút trong hã thäúng båm vaì âæåìng äúng bë dao âäüng gáy ra nhiãöu taïc haûi laìm tàng täøn tháút thuíy læûc, gáy cháún âäüng vaì nãúu båm laìm viãûc trong âæåìng äúng daìi coï thãø xuáút hiãûn va âáûp thuíy læûc laìm hoíng caïc bäü pháûn cuía båm vaì hãû thäúng. Trong træåìng håüp nhiãöu båm cuìng laìm viãûc trong 1 hãû thäúng biãn âäü dao âäüng cuía aïp suáút coï thãø tàng lãn ráút låïn do cäüng hæåíng. Khi båm laìm viãûc trong hãû thäúng truyãön âäüng thuíy læûc, hiãûn tæåüng dao âäüng læu læåüng vaì aïp suáút coìn aính hæåíng xáúu âãún cháút læåüng laìm viãûc cuía hãû thäúng. Vç nhæîng lyï do nãu trãn, cáön phaíi coï biãûn phaïp âãø haûn chãú tênh cháút khäng äøn âënh cuía doìng chaíy trong båm piston. Coï 2 biãûn phaïp sau âáy: 1) Duìng båm taïc duûng keïp hoàûc båm gheïp (taïc duûng ba, taïc duûng 4), hãû säú khäng âãöu cuía læu læåüng seî nhoí thua cuía båm taïc duûng âån ráút nhiãöu. 2) Duìng bçnh khäng khê âãø âiãöu hoìa læu læåüng vaì aïp suáút trong hãû thäúng (bçnh âiãöu hoìa). Âoï laì nhæîng bçnh chæïa kên, coï kêch thæåïc låïn, âàût trãn âæåìng äúng huït hoàûc âæåìng äúng âáøy vaì ngay saït cæía vaìo (cæía ra) cuía van huït (van âáøy) . a) Bçnh âiãöu hoìa huït: po Nguyãn lyï laìm viãûc cuía bçnh âiãöu hoìa huït: ÄÚng ngàõn 1 näúi våïi cæía vaìo cuía van huït vaì bçnh âiãöu hoìa huït, bçnh âiãöu hoìa huït näúi våïi äúng huït. Âäü chán khäng gáön nhæ khäng thay âäøi trãn màût thoaïng bçnh âiãöu hoìa huït taûo doìng chaíy âiãöu hoìa, khäng bë dao âäüng trãn âæåìng äúng huït. Khi båm khäng laìm viãûc, mæûc cháút loíng trong bçnh âiãöu hoìa åí vë trê giæîa (trong så âäö åí hçnh 10). Khi båm laìm viãûc mæûc cháút loíng dao âäüng giæîa 2 vë trê cao nháút vaì tháúp nháút. Thãø têch khäng khê trong bçnh dao âäüng tæì Vmin âãún Vmax,, vaì do âoï aïp suáút màt thoaïng trong bçnh dao âäüng tæì pmax âãún pmin (âäü dao âäüng ráút beï) Tênh nàng cuía bçnh âiãöu hoìa âæåüc âàûc træng båíi âäü dao âäüng d: Våïi Khi thãø têch khäng khê trong bçnh âuí låïn, nghéa laì tiãút diãûn bçnh khaï låïn so våïi tiãút diãûn äúng huït thç váûn täúc doìng chaíy trong äúng huït xem nhæ khäng âäøi. Trong tênh toaïn så bäü ta coï thãø xem khäng khê trong bçnh âiãöu hoìa biãún âäøi theo quaï trçnh âàóng nhiãût, phæång trçnh traûng thaïi seî laì: p.V = const Våïi V laì thãø têch cuía læåüng khäng khê coï troüng læåüng laì hàòng säú chæïa trong buäöng khäng khoï cuía bçnh âiãöu hoìa. Nhæ váûy ta coï: pmax.Vmin= pmin.Vmax Þ Trong thiãút kãú d coï thãø láúy bàòng 0,02 ¸ 0,05 Vtb laì thãø tich trung bçnh cuía khäng khê trong bçnh âiãöu hoìa Hiãûu säú Vmax- Vmin chênh laì læåüng cháút loíng tæì bçnh âiãöu hoìa âi vaìo xilanh trong næía âáöu cuía 1 voìng quay cuía tay quay. Trong næía voìng quay tiãúp theo, 1 læåüng cháút loíng nhæ thãú seî tiãúp tuûc têch luîy vaìo bçnh. Våïi d = 0,02 ta coï: - Båm taïc duûng âån: Vtb=27,5.F piston .S - Båm taïc duûng keïp: Vtb=10,5.F piston .S - Båm taïc duûng âån: Vtb=0,45.F piston .S b) Bçnh âiãöu hoìa âáøy: Cháút loíng âi tæì bçnh âiãöu hoìa âáøy vaìo äúng âáøy nhåì aïp suáút dæ trãn màût thoaïng cuía bçnh âiãöu hoìa. Trong quaï trçnh âáøy cuía båm, mäüt pháön læu læåüng cuía båm âæåüc têch laûi trong bçnh âiãöu hoìa, mæïc cháút loíng dáng lãn trong bçnh âiãöu hoìa, trong næía haình trçnh tiãúp theo cuía piston, van âáøy âoïng, nhæng nhåì coï aïp suáút låïn cuía khäúi khäng khê bë neïn trong bçnh âiãöu hoìa nãn cháút loíng âæåüc tiãúp tuûc âáøy ra äúng âáøy. Do kêch thæåïc cuía bçnh låïn nãn mæûc cháút loíng trong bçnh dao âäüng ráút êt, nhåì váûy doìng cháút loíng trong äúng âáøy luän âæåüc âiãöu hoìa, læûc quaïn tênh chè xuáút hiãûn 1 âoaûn ngàõn tæì båm âãún bçnh âiãöu hoìa. Âãø bçnh âiãöu hoìa laìm viãûc coï taïc duûng cáön phaíi âaím baío thæåìng xuyãn 1 læåüng khäng khê cáön thiãút nháút âënh åí trong bçnh. IV Chuyãøn âäüng khäng äøn âënh cuía cháút loíng trong båm - AÏp suáút trong XL trong quaï trçnh huït: Phæång trçnh Ber viãút cho màt thoaïng bãø huït (màt càõt a) vaì màt càõt x åí saït bãö màût piston våïi màût chuáøn viãút phæång trçnh laì màût thoaïng bãø huït: Trong âoï * laì cäüt aïp quaïn tênh cuía doìng chaíy . vh , vp : váûn täúc trãn âæåìng äúng huït vaì váûn täúc cuía piston (váûn täúc cuía cháút loíng trrong xilanh). fh , lh : tiãút diãûn vaì chiãöu daìi âæåìng äúng huït Ta coï: Tæì âoï ta coï: Âàût Lqdh = chiãöu daìi qui dáùn âæåìng äúng huït * : täøng täøn tháút trãn toaìn bäü chiãöu daìi âæåìng äúng huït Våïi: - hvh : täøn tháút cuûc bäü taûi van huït. - l , z : caïc hãû säú ma saït doüc âæåìng vaì hãû säú täøn tháút cuûc bäü - vi : váûn täúc cuía cháút loíng trong caïc âoaûn äúng näúi tæång æïng trãn äúng huït coï âæåìng kênh laì di, tiãút diãûn fi, chiãöu daìi li. Âàût : hãû säú täøn tháút tæång âæång Nhæ váûy ta coï: (10) Þ (11) Våïi (12) (11), (12) Þ Kãút luáûn: aïp suáút trong xilanh thay âäøi theo x Þ coï sæû dao âäüng aïp suáút trong xilanh: - Tai x=0 : bàõt âáöu haình trçnh, ta coï giaï trë aïp suáút beï nháút: - Tai x=2RT : cuäúi haình trçnh, ta coï giaï trë aïp suáút laìm viãûc trong quaï trçnh huït âaût giaï trë låïn nháút: Âiãöu kiãûn khäng xaíy ra xám thæûc laì: pxhmin > pbh, caïc biãûn phaïp traïnh hiãûn tæåüng xám thæûc: - Haûn chãú chiãöu cao huït Zh Våïi Dh laì cäüt aïp dæû træî chäúng xám thæûc. Khi nhiãût âäü tàng thç pbh tàng, [Hck] giaím do âoï chiãöu cao huït cho pheïp cuîng giaím. - Giaím säú voìng quay n (giaím w): Âãø khäng xaíy ra xám thæûc thç pxhmin > pbh do âoï säú voìng quay cho pheïp âãø khäng xaíy ra xám thæûc laì: Säú voìng quay cuía båm piston thæåìng haûn chãú trong khoaíng n=100 ¸ 300 v/ph - Giaím chiãöu daìi qui dáùn trãn âæåìng äúng huït Lqdh tæïc laì giaím chiãöu daìi äúng huït, tàng âæåìng kênh äúng huït. - Giaím troüng læåüng van huït âãø giaím täøn tháút qua van huït. VI Âæåìng âàûc tênh cuía båm piston: VI.1 Âæåìng âàûc tênh cå baín H=f(Q) Tæì cäng thæïc tênh læu læåüng cuía båm piston ta nháûn tháúy nãúu boí qua täøn tháút læu læåüng thç våïi 1 båm piston våïi kêch thæåïc nháút âënh, læu læåüng cuía båm taûi 1 säú voìng quay nháút âënh seî laì hàòng säú, khäng phuû thuäüc vaìo cäüt aïp. Nhæ váûy âæåìng âàûc tênh lyï thuyãút cuía båm piston biãøu diãùn mäúi quan hãû H(Q) taûi caïc säú voìng quay khaïc nhau laì nhæîng âæåìng thàóng âæïng song song våïi truûc tung. H Q n2>n1 n1 Trong thæûc tãú, taûi 1 aïp suáút laìm viãûc naìo âoï seî xuáút hiãûn täøn tháút læu læåüng do roì rè qua caïc khe håí laìm viãûc vaì qua van vaì âãún 1 giaï trë aïp suáút giåïi haûn thç læu læåüng seî bë máút maït hãút do roì rè. Âæåìng âàûc tênh thæûc laì caïc âæåìng neït âæït, khi båm laìm viãûc våïi säú voìng quay caìng låïn thç sæû roì rè læu læåüng seî xaíy ra nhanh hån do aính hæåíng cuía caïc van âoïng måí khäng këp thåìi. Nhæ váûy trong thæûc tãú, cäüt aïp laìm viãûc cuía båm bë giåïi haûn do hiãûn tæåüng roì rè cháút loíng. Chênh vç váûy maì cäüt aïp laìm viãûc låïn nháút cuía båm âæåüc xaïc âënh båíi tênh nàng laìm viãûc cuía caïc âãûm loït kên trong båm vaì trong hãû thäúng. Khi H=const caïc thäng säú thay âäøi nhæ sau: + Q tàng khi n tàng vç Q=q.n + N=gQH do âoï N tàng khi Q tàng + hQ tàng khi n tàng vç Q tàng coìn H=const nãn DQ coi nhæ khäng thay âäøi. Tuy nhiãn khi n tàng quaï låïn, hQ seî giaím do máút maït qua van vaì aính hæåíng âãún khaí nàng âiãön âáöy cuía buäöng piston. VIII - Âäüng cå thuíy læûc piston: VIII.1 Khaïi niãûm: Âäüng cå thuíy læûc piston hay coìn goüi laì xilanh thuíy læûc laì 1 daûng âäüng cå thuíy læûc, coï nhiãûm vuû biãún âäøi nàng læåüng cháút loíng (chuí yãúu laì aïp nàng) thaình cå nàng. Cáúu taûo cuía âäüng cå thuíy læûc piston bao gäöm piston chuyãøn âäüng trong xilanh vaì äúng dáùn cháút loíng vaìo vaì ra khoíi xilanh. Nguyãn lyï laìm viãûc cuía âäüng cå thuíy læûc piston laì âæa vaìo xilanh 1 doìng cháút loíng coï aïp, dæåïi taïc duûng cuía aïp suáút cháút loíng, piston seî chuyãøn âäüng trong xilanh, taûo ra chuyãøn âäüng cuía cå cáúu cháúp haình cuía truyãön âäüng thuíy læûc. Âäüng cå thuíy læûc piston coï 2 loaûi laì xilanh læûc vaì xilanh moment. Xilanh læûc coï chuyãøn âäüng tæång âäúi giæîa piston våïi xilanh laì chuyãøn âäüng tënh tiãún thàóng, coìn xilanh moment thç chuyãøn âäüng tæång âäúi giæîa piston vaì xilanh laì chuyãøn âäüng quay våïi goïc quay nhoí thua 360o. VII.2 Xilanh læûc: VII.2.1 Phán loaûi: Xilanh læûc coï thãø coï caïc daûng khaïc nhau tuìy thuäüc yãu cáöu chu trçnh laìm viãûc cuía maïy cäng taïc. Ta coï thãø phán loaûi xilanh læûc dæûa vaìo 1 säú âàûc âiãøm: a) Theo kãút cáúu: - Xilanh læûc coï cáön 1 phêa - Xilanh læûc coï cáön 2 phêa. Loaûi naìy coï æu âiãøm laì váûn täúc vaì læûc taïc duûng khi âæa cháút loíng vaìo 1 trong 2 phêa âãöu nhæ nhau do diãûn têch màût laìm viãûc cuía piston åí caí 2 phêa âãöu laì F - fcáön Nhæåüc âiãøm cuía loaûi naìy laì kêch thæåïc cuía maïy tàng do 2 phêa âãöu coï cáön vaì cäng nghãû chãú taûo phæïc taûp d khoï âaím baío âäü âäöng tám cuía loìng xilanh vaì 2 läù cáön. b) Theo säú chiãöu taïc duûng: - Xilanh læûc taïc duûng 1 phiaï: Cháút loíng âi vaìo tæì 1 phêa, chuyãøn âäüng ngæåüc laûi âæåüc thæûc hiãûn nhåì loì xo. - Xilanh læûc taïc duûng 2 phêa: Cháút loíng taïc duûng taûo chuyãøn âäüng cho piston coï thãø âi vaìo tæì phêa naìy hoàûc phêa kia cuía piston. VII.2.2 Caïc tênh toaïn cå baín: + Diãûn têch laìm viãûc F cuía piston: Âi vaìo xi lanh 1 doìng cháút loíng coï aïp suáút p, piston seî âæåüc taïc âäüng 1 læûc laì: P = p.F - Pms Pqt Trong âoï: F : diãûn têch laìm viãûc (chëu læûc) cuía piston Pms : læûc ma saït do piston chuyãøn âäüng trong xilanh Pqt : læûc quaïn tênh coï thãø cuìng chiãöu hoàûc ngæåüc chiãöu våïi læc ma saït Diãûn têch chëu læûc cuía piston âæåüc xaïc âënh tuìy theo kãút cáúu cuía maïy: - Khi piston chuyãøn âäüng qua phaïi: - Khi piston chuyãøn âäüng qua traïi: Nhæ váûy nãúu cho træåïc læûc yãu cáöu taïc âäüng lãn piston P, aïp suáút cháút loíng cäng taïc p, ta coï thãø tênh âæåüc diãûn têch laìm viãûc F cuía piston. + Âæåìng kênh cáön piston : trong chãú taûo maïy kêch thæåïc piston vaì cáön thæåìng choün theo tiãu chuáøn, tè säú d/D coï thãø choün theo aïp suáút laìm viãûc p nhæ sau: p(at) <= 15 15 ¸ 50 50 ¸ 100 d/D 0,3 ¸ 0,35 0,5 0,7 + Thãø têch laìm viãûc cuía xilanh læûc: Goüi S laì haình trçnh cuía piston. V = F.S = .S + Váûn täúc chuyãøn âäüng cuía piston: Goüi Q : læu læåüng thãø têch cuía cháút loíng naûp vaìo xilanh v : váûn täúc chuyãøn âäüng cuía piston Khi khäng xeït âãún roì rè thç: Váún âãö quan troüng laì phaíi xaïc âënh âuïng giaï trë cuía F trong tæìng træåìng håüp. Sau âáy ta seî xeït mäüt vaìi xilanh læûc âàûc biãût. VII.2.3 Xi lanh läöng Âãø coï haình trçnh laìm viãûc cuía piston låïn (låïn hån chiãöu daìi kãút cáúu maïy), ta duìng xi lanh läöng bao gäöm nhiãöu xilanh läöng våïi nhau qua 1 kãút cáúu chung. Xi lanh läöng gäöm coï piston (1) chuyãøn âäüng trong xilanh (2), xilanh (2) coìn laìm nhiãûm vuû piston chuyãøn âäüng trong xilanh (3). Cháút loíng âæåüc âæa vaìo vaì ra xilanh theo 3 âæåìng: - âæåìng I, II trãn xilanh (3) - âæåìng III trãn piston (1) Xilanh laìm viãûc nhæ sau: + Dáùn cháút loíng vaìo I, xilanh (2) di chuyãøn 1 haình trçnh S2, âäöng thåìi cháút loíng tæì buäöng A âi vaìo buäöng B laìm piston (1) di chuyãøn 1 âoaûn S1. Nhæ váûy piston (1) chuyãøn âäüng tæì phaíi sang traïi 1 haình trçnh täøng cäüng laì S1 + S2. + Âãø coï haình trçnh ngæåüc laûi, dáùn cháút loíng âäöng thåìi vaìo II vaì III, piston (2) di chuyãøn 1 haình trçnh S2 vaì piston (1) di chuyãøn 1 âoaûn S1. Nhæ váûy piston (1) chuyãøn âäüng tæì traïi sang phaíi 1 haình trçnh täøng cäüng laì S1 + S2. Loaûi xilanh naìy coï chuyãøn âäüng tæì tæì, âiãöu hoìa, duìng trong caïc maïy cáön truûc vaì bäúc dåî haìng hoïa, coï thãø duìng caïc xilanh läöng taïc duûng keïp våïi säú xilanh laì 4 hay 6. Doìng cháút loíng âæa vaìo vaì âæa ra coï thãø khäúng chãú, âiãöu chènh theo yï âäö cuía ngæåìi âiãöu khiãøn. VII.2.4 Xi lanh báûc (hçnh 19): Duìng trong træåìng håüp cáön nhiãöu váûn täúc vaì læûc âáøy khaïc nhau. Gäöm coï xilanh A vaì piston läöng vaìo nhau, xilanh A coï báûc coìn piston B laì räùng. Trãn xilanh A coï 3 âæåìng dáùn cháút loíng: 1,2,3 1,2 âãø piston B âi tæì bãn phaíi sang traïi 3 âãø piston B âi tæì bãn traïi sang phaíi Âãø coï âæåüc caïc váûn täúc vaì læûc taïc duûng lãn cå cáúu cháúp haình khaïc nhau, ta phán phäúi cháút loíng theo caïc âæåìng dáùn khaïc nhau: + Âæa cháút loíng vaìo âæåìng 1: ta âæåüc váûn täúc låïn nháút coìn læûc beï nháút, diãûn têch bãö màût chëu læûc taïc duûng cuía cháút loíng laì: Våïi p laì aïp suáút cuía doìng cháút loíng âæa vaìo + Âæa cháút loíng vaìo âæåìng 2: Khi âoï A âoïng vai troì xilanh vaì B laì piston + Âæa cháút loíng vaìo caí âæåìng 1 vaì 2: ta âæåüc váûn täúc nhoí nháút coìn læûc låïn nháút. Cháút loíng vaìo âæåìng 1 taïc duûng lãn diãûn têch F1 Cháút loíng vaìo âæåìng 2 taïc duûng lãn diãûn têch F2 Täøng håüp laûi ta coï: + Âæa cháút loíng vaìo âæåìng 3: ta coï haình trçnh ngæåüc laûi VII.2.5 Hiãûu suáút cuía xilanh læûc: Caïc cäng thæïc tênh toaïn váûn täúc laìm viãûc vaì læûc âáøy piston åí pháön trãn âæåüc xaïc âënh trong træåìng håüp lyï tæåíng. Trong thæûc tãú, phaíi xeït âãún täøn tháút do ma saït cå khê vaì roì rè læu læåüng. - Hiãûu suáút cå khê: Nãúu boí qua læûc quaïn tênh cuía piston thç læûc taïc âäüng lãn piston seî laì Pthæûc= P. hck = p.F. hck hck = 0,85 ¸ 0,97: hiãûu suáút cå khê do ma saït giæîa piston vaì xi lanh, phuû thuäüc caïc yãúu täú: kãút cáúu cuía hãû thäúng, âäü chênh xaïc gia cäng, aïp suáút laìmviãûc vaì váûn täúc chuyãøn âäüng. - Hiãûu suáút læu læåüng hQ: Trong thæûc tãú do coï roì rè cháút loíng nãn váûn täúc thæûc cuía piston laì: Nãúu giæîa piston vaì xilanh læûc âæåüc loït kên bàòng âãûm hay cao su thç khe håí ráút nhoí, coï thãø boí qua sæû roì rè cháút loíng vaì do âoï hQ=1 Nãúu laìm kên bàòng caïc voìng kim loaûi mãöm thç hQ=0,98 ¸ 0,99 Âãûm loït kên âæåüc choün nhæ sau: + S/D < 15 : loaûi xilanh ngàõn, coï thãø âaím baío gia cäng chênh xaïc bãö màût xilanh do âoï duìng sec màng kim loaûi + S/D > 15: loaûi xilanh daìi, duìng voìng âãûm mãöm âãø tæû âiãöu chènh. Khi cháút loíng laìm viãûc laì næåïc hoàûc coï nãön laì næåïc thç phaíi laìm kên täút hån bàòng voìng âãûm da chæî V hoàûc chæî U. Khi laìm viãûc khäng cho pheïp taíi troüng ngang taïc duûng lãn piston vç dãù laìm hoíng voìng âãûm, hoíng màût piston vaì xilanh, do âoï maì hæåïng cuía piston phaíi tháût chuáøn xaïc. Nãúu âaî coï taíi troüng ngang thç phaíi khàõc phuûc bàòng caïch tàng chiãöu daìi ngaìm lng trong xilanh, chieìu daìi ngaìm laì chiãöu daìi maì piston coìn nàòm trong xilanh kh i piston âaî åí vë trê cuäúi cuía haình trçnh. S 10%S S > 10D: lng > 20%S Trong thæûc tãú do khaí nàng cäng nghãû nãn S/D khäng thãø tuìy yï âæåüc maì haûn chãú < 20 Våïi xilanh chëu taíi 2 phêa thæåìng S/D < 4 ¸ 6