Máy bơm thuỷ lực là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Trong hệ thống thuỷ lực, máy bơm giữ vai trò trung tâm khi chuyển đổi cơ năng thành năng lượng thuỷ lực. Hiệu quả hoạt động của máy bơm quyết định đến độ ổn định, tốc độ và sức mạnh của toàn bộ hệ thống truyền động. Qua bài viết này, DSP VINA sẽ cùng bạn hiểu sâu về cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của máy bơm thuỷ lực. 

Máy bơm thuỷ lực là gì?

Máy bơm thuỷ lực là thiết bị cơ điện dùng để chuyển đổi năng lượng cơ học thành dòng chất lỏng thuỷ lực có áp suất cao, giúp truyền động trong hệ thống máy móc công nghiệp. Tuỳ vào thiết kế, máy bơm có thể cung cấp áp lực và lưu lượng ổn định đáp ứng các yêu cầu vận hành trong nhiều ngành như cơ khí, xây dựng, chế biến thực phẩm, khai khoáng và tự động hoá. 

Cấu tạo chung của máy bơm thuỷ lực 

Máy bơm thuỷ lực được cấu thành từ nhiều chi tiết cơ khí chính, phối hợp chặt chẽ để tạo ra áp lực và lưu lượng chất lỏng phục vụ hệ thống truyền động. Dưới đây là 5 bộ phận quan trọng trong cấu tạo tiêu chuẩn của một máy bơm thuỷ lực:

Thân bơm 

Là bộ khung chính, bao bọc toàn bộ các chi tiết bên trong máy bơm. Nó thường được làm từ hợp kim ngang, nhôm hoặc thép đúc có khả năng chịu áp suất cao và chống ăn mòn tốt. Ngoài vai trò cơ học, thân bơm còn giúp định hướng dòng chảy và đảm bảo độ kín khít cho toàn bộ hệ thống.

Trục

Bộ phận truyền mô-men xoắn từ động cơ. Trục bơm kết nối trực tiếp với nguồn dẫn động (động cơ điện hoặc động cơ đốt trong) truyền lực quay tới rotor hoặc bánh công tác. Trục yêu cầu độ cứng cao, khả năng chịu mài mòn và vận hành ổn định trong môi trường có áp suất lớn. 

Rotor 

Đây được coi là trái tim của cơ chế tạo áp, là bộ phận quay trung tâm trong buồng bơm thực hiện chức năng hút và đẩy chất lỏng thuỷ lực. Tuỳ loại máy bơm hình dạng của rotor sẽ thay đổi. Rotor hoạt động liên tục với tốc độ cao tạo ra dòng chảy ổn định và áp suất cần thiết để cung cấp cho hệ thống. 

Van hút 

Được xem là cửa ngõ đưa chất lỏng vào buồng bơm từ bình chứa hoặc đường ống. Van hút thường có thiết kế một chiều ngăn chất lỏng chảy ngược khi bơm ngừng hoạt động. Việc duy trì hoạt động trơn tru và không bị tắc nghẽn ở van hút là yếu tố quan trọng để máy bơm hoạt động hiệu quả. 

Van đẩy 

Ngược lại, van đẩy kiểm soát dòng chảy chất lỏng ra khỏi bơm và đưa vào hệ thống. Đây là điểm kết thúc của chu trình bơm – nơi áp suất cao nhất được tạo ra. Van đẩy cần có khả năng chịu được áp suất lớn đồng thời bảo đảm độ kín và không rò rỉ trong quá trình vận hành. 

Phân loại máy bơm thuỷ lực 

Máy bơm thuỷ lực được chia thành nhiều loại khác nhau dựa trên cấu tạo bên trong. Mỗi loại có nguyên lý hoạt động, hiệu suất và ứng dụng riêng biệt phù hợp với từng yêu cầu kỹ thuật cụ thể:

Máy bơm bánh răng

Có thiết kế đơn giản, hoạt động ổn định và dễ bảo trì. Loại bơm này sử dụng cặp bánh răng ăn khớp để tạo dòng chảy áp suất. Thường được dùng trong hệ thống yêu cầu lưu lượng ổn định, áp suất trung bình như trong máy công cụ, xe nâng và thiết bị công nghiệp nhẹ. 

Máy bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt hoạt động bằng cách dùng các cánh gạt trượt trong rãnh rotor để hút và đẩy dầu thuỷ lực. Ưu điểm là áp suất làm việc ổn định, tiếng ồn thấp và hiệu suất cao. Phù hợp cho các hệ thống đòi hỏi tính chính xác như máy ép nhựa, máy công nghiệp tự động. 

Máy bơm piston

Máy bơm piston có khả năng tạo ra áp suất rất cao và lưu lượng lớn. Cấu tạo gồm nhiều piston chuyển động tịnh tiến trong xi lanh mang lại hiệu suất vượt trội. Đây là lựa chọn lý tưởng cho hệ thống thuỷ lực công suất lớn như máy ép thuỷ lực, thiết bị xây dựng và công nghiệp nặng. 

Máy bơm trục vít 

Loại máy bơm này sử dụng cặp trục vít xoắn ăn khớp để đẩy chất lỏng. Hoạt động êm ái, lưu lượng ổn định, ít rung và không tạo xung áp. Máy bơm trục vít được dùng trong các ứng dụng cần độ ồn thấp, dầu sạch và hiệu suất cao như hệ thống bôi trơn hoặc truyền tải dầu đặc. 

Các loại đặc biệt 

Ngoài các loại phổ biến trên còn có các máy bơm thuỷ lực đặc biệt được thiết kế riêng cho môi trường làm việc khắc nghiệt. 

Ví dụ: bơm cho hoá chất có cấu tạo từ vật liệu chịu ăn mòn như inox, PTFE, phù hợp trong ngành hoá chất, thực phẩm, dược phẩm hoặc môi trường có độ ăn mòn cao. 

Nguyên lý hoạt động của máy bơm thuỷ lực 

Máy bơm thuỷ lực hoạt động theo nguyên lý chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng thuỷ lực thông qua chu trình hút – nén – đẩy. Quá trình này diễn ra như sau:

• Truyền động từ động cơ: trục bơm được dẫn động bằng động cơ điện hoặc động cơ đốt trong tạo ra chuyển động ban đầu.
• Tạo thể tích thay đổi trong buồng bơm: tuỳ theo cấu tạo (bánh răng, piston, cánh gạt…) sự thay đổi thể tích trong khoang bơm sẽ diễn ra khi các bộ phận quay hoặc chuyển động tịnh tiến. 
• Giai đoạn hút: Khi thể tích trong buồng bơm tăng lên, áp suất giảm xuống, dầu thuỷ lực từ thùng chứa sẽ bị hút vào buồng bơm qua van hút. 
• Giai đoạn đẩy: Khi thể tích buồng bơm giảm xuống, dầu bị nén và đẩy ra ngoài qua van đẩy với áp suất cao. 
• Cung cấp áp suất cho hệ thống: dầu thuỷ lực được đẩy đi theo đường ống đến các thiết bị như xi lanh, van điều khiển, motor thuỷ lực… để sinh công. 
• Chu trình liên tục: toàn bộ quá trình hút – đẩy diễn ra liên tục và đồng hồ đảm bảo dòng dầu ổn định đáp ứng nhu cầu vận hành của hệ thống. 

Vai trò của dầu thuỷ lực trong hệ thống máy bơm 

Dầu thuỷ lực đóng vai trò then chốt trong việc truyền tải áp suất và bôi trơn các chi tiết chuyển động trong hệ thống thuỷ lực. Việc lựa chọn đúng loại dầu không chỉ giúp hệ thống vận hành ổn định mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị. Dưới đây là những tiêu chuẩn và lưu ý quan trọng khi sử dụng dầu thuỷ lực:

Cấp độ nhớt thông dụng:

• ISO VG 32: phù hợp với môi trường lạnh, thiết bị nhẹ
• ISO VG 46: dùng phổ biến trong điều kiện tiêu chuẩn
• ISO VG 68: thích hợp với thiết bị tải nặng, môi trường nhiệt độ cao

Yêu cầu chất lượng dầu:

• Khả năng chống oxy hóa giúp dầu không bị biến chất theo thời gian
• Chống tạo bọt để đảm bảo dòng chảy ổn định, không bị gián đoạn
• Chống ăn mòn và bảo vệ bề mặt kim loại trong hệ thống

Tiêu chí lựa chọn dầu thuỷ lực phù hợp:

• Nhiệt độ môi trường: chọn dầu có tính năng phù hợp với dải nhiệt độ vận hành 
• Tải trọng hệ thống: thiết bị nặng cần dầu nhớt có độ bền và độ nhớt cao hơn 
• Chu kỳ làm việc: hệ thống làm việc liên tục cần dầu có tính ổn định nhiệt và khả năng chịu tải cao

Các hãng dầu nhớt chất lượng được tin dùng:

Buhmwoo (Hàn Quốc):

• Nổi bật với công nghệ tinh lọc hiện đại, hiệu suất bôi trơn vượt trội 
• Dầu ổn định trong môi trường nhiệt độ cao, chống oxy hoá tốt 
• Được sử dụng trong nhiều nhà máy sản xuất tại Châu Á và Châu Âu 

Shell (Anh – Hà Lan):

• Dòng dầu Shell Tellus là lựa chọn phổ biến trong công nghiệp nặng
• Chống mài mòn, kéo dài tuổi thọ 
• Phù hợp với hệ thống yêu cầu độ ổn định nhiệt cao 

Mobil (Mỹ):

• Dầu Mobil DTE series có hiệu suất làm việc ổn định, độ bền oxy hoá cao 
• Thích hợp cho các hệ thống thuỷ lực công suất lớn, làm việc liên tục

Castrol (Anh):

• Dầu thuỷ lực Castrol Hyspin nổi bật với khả năng chống tạo bọt, chống mài mòn 
• Tối ưu cho máy móc hoạt động với tần suất cao

Xem thêm: Dầu thuỷ lực là gì? Loại nào chất lượng

Ưu và nhược điểm của máy bơm thuỷ lực 

Máy bơm thuỷ lực là thiết bị quan trọng trong các hệ thống truyền động và điều khiển công nghiệp. Tuy nhiên, để sử dụng hiệu quả và an toàn chúng ta cần hiểu rõ cả những ưu điểm, nhược điểm của nó. 

Ưu điểm 

• Hiệu suất cao: chuyển đổi năng lượng hiệu quả, cung cấp lực lớn với độ chính xác cao 
• Thiết kế linh hoạt: có nhiều loại bơm phù hợp với đa dạng ứng dụng và tải trọng 
• Dễ điều khiển: có thể thay đổi áp suất và lưu lượng dễ dàng thông qua hệ thống van 
• Tuổi thọ cao: khi được bảo trì đúng cách máy có thể hoạt động lâu dài 

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: bao gồm chi phí thiết bị và hệ thống phụ trợ (dầu, bồn chứa, van….)
• Yêu cầu bảo trì thường xuyên: dầu bẩn, rò rỉ hoặc lọc kém sẽ ảnh hưởng đến toàn hệ thống.
• Tiếng ồn và nhiệt: một số loại bơm có thể gây tiếng ồn và sinh nhiệt lớn.
• Phụ thuộc vào chất lượng dầu: dầu không đạt chuẩn sẽ nhanh chóng làm hỏng bơm và linh kiện đi kèm.

Lưu ý khi sử dụng máy bơm thuỷ lực 

• Lựa chọn đúng loại bơm và dầu thuỷ lực: phù hợp với ứng dụng, môi trường và tải trọng.
• Theo dõi định kỳ tình trạng dầu: Kiểm tra độ nhớt, màu sắc, tạp chất để thay thế kịp thời.
• Bảo trì đúng lịch trình: Vệ sinh bộ lọc, kiểm tra rò rỉ, siết chặt các khớp nối theo chu kỳ.
• Lắp đặt đúng kỹ thuật: Đảm bảo hướng hút – đẩy, tránh hút gió hoặc gây xoáy khí. 

Kết luận

Máy bơm thuỷ lực đóng vai trò then chốt trong mọi hệ thống truyền động sử dụng năng lượng chất lỏng, từ ngành công nghiệp nặng đến tự động hoá chính xác. Hãy luôn chú trọng sử dụng dầu thuỷ lực chất lượng cao, kiểm tra định kỳ và lựa chọn máy bơm phù với yêu cầu vận hành thực tế. 

Nếu bạn cần tư vấn thêm hoặc tìm nguồn dầu thuỷ lực đạt chuẩn quốc tế, hãy liên hệ với DSP VINA – chúng tôi luôn sẵn sàng đồng hành cùng hiệu quả vận hành của bạn.

Xem thêm:

• Mạch thuỷ lực là gì? Cấu tạo của mạch thuỷ lực
• Hệ thống làm mát dầu thuỷ lực: Nguyên lý và ứng dụng thực tiễn
• Hệ thống thủy lực là gì? Nguyên lý hoạt động hệ thống