Ký hiệu bơm thủy lực là các biểu diễn đồ họa được tiêu chuẩn hóa được sử dụng trong sơ đồ mạch thủy lực (sơ đồ) để xác định loại, hướng dòng chảy và phương pháp điều khiển của máy bơm mà không cần mô tả bằng văn bản. Đọc chúng một cách chính xác là điều cần thiết đối với bất kỳ ai thiết kế, xử lý sự cố hoặc bảo trì hệ thống thủy lực. Trong số nhiều loại máy bơm được trình bày trong các sơ đồ này, máy bơm thủy lực chạy bằng điện PTO (Power Take-Off) là một trong những loại máy bơm quan trọng nhất - được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, vận tải đường bộ, xây dựng và các dịch vụ khẩn cấp nơi động cơ của xe điều khiển trực tiếp các chức năng thủy lực.
Bài viết này giải thích cách diễn giải chính xác các ký hiệu máy bơm thủy lực, bao gồm các biến thể ký hiệu chính mà bạn sẽ gặp, sau đó đi sâu vào thực tế về máy bơm thủy lực chạy bằng PTO — cách chúng hoạt động, thông số kỹ thuật quan trọng và cách chọn loại phù hợp cho một ứng dụng nhất định.
Cách đọc ký hiệu bơm thủy lực cơ bản
Tiêu chuẩn ISO 1219 quản lý các ký hiệu sơ đồ thủy lực và khí nén trên toàn cầu. Theo tiêu chuẩn này, tất cả các ký hiệu bơm thủy lực đều có chung một cơ sở: một vòng tròn tượng trưng cho thân máy bơm, với một hình tam giác màu đen đặc hướng ra ngoài vòng tròn để biểu thị hướng dòng chảy. Hình tam giác hướng ra xa vòng tròn cho thấy chất lỏng đang bị đẩy ra ngoài - điều này giúp phân biệt máy bơm (năng lượng đầu vào, đầu ra chất lỏng) với động cơ thủy lực (đầu vào chất lỏng, đầu ra cơ học), trong đó tam giác hướng vào trong về phía vòng tròn.
Các yếu tố bổ sung được thêm vào biểu tượng cơ sở này truyền tải các đặc tính cụ thể của máy bơm:
- Mũi tên đơn xuyên qua vòng tròn (chéo): Biểu thị một máy bơm dịch chuyển cố định - máy bơm cung cấp cùng một lượng chất lỏng trên mỗi vòng quay bất kể áp suất hệ thống hay sự điều chỉnh bên ngoài.
- Mũi tên đôi xuyên qua vòng tròn (hai đường chéo, một đường có đầu mũi tên ở mỗi đầu): Biểu thị một máy bơm dịch chuyển có thể thay đổi - lưu lượng đầu ra có thể được điều chỉnh trong khi máy bơm đang chạy, thường bằng cách thay đổi góc tấm chắn trong máy bơm piston.
- Hai tam giác chảy ở hai cạnh đối diện của vòng tròn: Cho biết máy bơm hai chiều có khả năng bơm theo cả hai hướng - máy bơm có thể đảo ngược dòng chảy, phổ biến trong các mạch truyền thủy tĩnh.
- Một mũi tên cong quanh đường trục: Cho biết hướng quay của trục - theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ - điều này rất quan trọng khi chỉ định thay thế máy bơm hoặc kết nối bộ truyền động PTO.
- Biểu tượng lò xo hoặc đường áp suất hoa tiêu được thêm vào vòng tròn: Cho biết máy bơm dịch chuyển có thể thay đổi được bù áp suất trong đó dịch chuyển tự động giảm khi áp suất hệ thống đạt đến điểm đặt của bộ bù.
- Đường đứt nét từ bộ phận điều khiển đến máy bơm: Biểu thị chuyển vị có thể thay đổi do phi công vận hành hoặc điều khiển từ xa - chuyển vị được điều khiển bằng tín hiệu thủy lực hoặc điện riêng biệt.
Trục dẫn động máy bơm được thể hiện dưới dạng một đường đi vào vòng tròn từ phía đối diện với tam giác dòng chảy. Khi hai máy bơm dùng chung một trục - cấu hình máy bơm song song phổ biến trong mạch máy kéo và máy xúc nông nghiệp - hai vòng tròn được vẽ nối với nhau bằng cùng một đường trục, mỗi vòng có tam giác dòng chảy và cổng thoát riêng.
Các biến thể ký hiệu bơm thủy lực theo loại bơm
Mặc dù ký hiệu cơ sở giống nhau đối với tất cả các máy bơm thủy lực nhưng sự kết hợp của các bộ điều chỉnh sẽ truyền đạt công nghệ máy bơm cụ thể đang được sử dụng. Bảng dưới đây tóm tắt các loại máy bơm phổ biến nhất và đặc điểm ký hiệu tương ứng của chúng:
| Loại máy bơm | Sự dịch chuyển | Tính năng phím biểu tượng | Ứng dụng chung |
|---|---|---|---|
| Bơm bánh răng (bên ngoài) | Đã sửa | Vòng tròn tam giác đơn hướng ra ngoài mũi tên chéo đơn | Hệ thống PTO, bộ chia log, mạch áp suất thấp |
| Bơm cánh gạt | Đã sửa or variable | Vòng tròn hình tam giác hướng ra ngoài; biến thêm mũi tên chéo đôi | Máy ép công nghiệp, máy công cụ |
| Bơm piston hướng trục (cố định) | Đã sửa | Vòng tròn tam giác hướng ra ngoài mũi tên chéo đơn | Thiết bị di động cao áp |
| Bơm piston hướng trục (biến) | Biến | Vòng tròn tam giác hướng ra ngoài mũi tên chéo đôi | Máy xúc, truyền động thủy tĩnh |
| Bơm piston bù áp | Biến | Vòng tròn mũi tên đôi mùa xuân nét đứt dòng thí điểm | Hệ thống công nghiệp tiết kiệm năng lượng |
| Bơm song song | Đã sửa (each section) | Hai đường tròn trên đường trục chung, mỗi đường tròn có hình tam giác hướng ra ngoài | Máy kéo, hệ thống nông nghiệp mạch kép |
| Bơm hai chiều | Đã sửa or variable | Khoanh tròn hai hình tam giác hướng ra ngoài đối diện trên cả hai cổng | Truyền động thủy tĩnh, tời |
Khi đọc sơ đồ thủy lực, ký hiệu máy bơm hầu như luôn được kết nối với ký hiệu động cơ chính (động cơ điện hoặc động cơ đốt trong) ở một bên và với đường áp suất của hệ thống ở phía bên kia. Đường hồi lưu của bể (hồ chứa) kết nối ở nơi khác trong mạch. Truy tìm các kết nối này từ biểu tượng máy bơm ra bên ngoài là điểm khởi đầu để hiểu bất kỳ sơ đồ mạch thủy lực nào.
Máy bơm thủy lực chạy bằng PTO hoạt động như thế nào
Máy bơm thủy lực chạy bằng động cơ PTO (Power Take-Off) lấy năng lượng cơ học trực tiếp từ hộp số hoặc động cơ của xe hoặc máy kéo, chuyển nó thành dòng chảy và áp suất thủy lực để điều khiển các chức năng công bên ngoài. Trục PTO - được tiêu chuẩn hóa ở 540 vòng/phút hoặc 1.000 vòng/phút dành cho máy kéo nông nghiệp theo tiêu chuẩn ISO 500 và ASAE S203 - kết nối trực tiếp với trục đầu vào của máy bơm thông qua kết nối có khớp xoay hoặc bộ chuyển đổi hộp số.
Không giống như các bộ nguồn thủy lực điều khiển bằng điện hoặc máy bơm gắn trên động cơ có truyền động bằng đai hoặc bánh răng trực tiếp, máy bơm PTO có đặc tính vận hành chính: nó chỉ tạo ra dòng thủy lực khi PTO hoạt động và động cơ chạy không tải. Lưu lượng đầu ra tỷ lệ thuận với tốc độ trục PTO - nếu bướm ga động cơ giảm thì lưu lượng đầu ra của bơm cũng giảm và do đó tốc độ của bất kỳ bộ truyền động dẫn động thủy lực nào cũng giảm.
Ký hiệu bơm thủy lực được sử dụng trong sơ đồ hệ thống dẫn động PTO hiển thị vòng tròn bơm tiêu chuẩn với một đường trục, nhưng động cơ chính được kết nối với trục đó thường được hiển thị dưới dạng ký hiệu động cơ hoặc được dán nhãn "PTO" thay vì vòng tròn động cơ điện tiêu chuẩn. Trong một số sơ đồ, ký hiệu hộp số xuất hiện giữa trục PTO và máy bơm để biểu thị tỷ số truyền động tăng hoặc giảm tốc độ.
Các loại máy bơm PTO và ứng dụng phù hợp
Ba công nghệ bơm chính được sử dụng trong các ứng dụng PTO, mỗi công nghệ đều có sự cân bằng khác nhau về khả năng áp suất, tính nhất quán của dòng chảy, hiệu quả và chi phí:
Bơm bánh răng (Phổ biến nhất để sử dụng PTO)
Bơm bánh răng ngoài chiếm ưu thế trong các ứng dụng thủy lực PTO vì tính đơn giản, mạnh mẽ và khả năng chịu đựng chất lỏng bị ô nhiễm - quan trọng trong môi trường nông nghiệp và xây dựng. Một bơm bánh răng PTO điển hình hoạt động ở 150–250 bar (2.175–3.625 PSI) áp suất liên tục với tốc độ dòng chảy từ 11 đến 114 lít mỗi phút ở tốc độ PTO 540 hoặc 1.000 vòng/phút. Chúng có chuyển vị cố định - lưu lượng tỷ lệ thuận với tốc độ trục và không thể điều chỉnh độc lập.
Bơm Piston (Áp suất cao, lưu lượng thay đổi)
Bơm piston hướng trục mang lại áp suất liên tục cao hơn - lên đến 350–420 bar (5.000–6.000 PSI) - và, trong các cấu hình chuyển vị thay đổi, cho phép điều chỉnh lưu lượng độc lập với tốc độ động cơ. Điều này làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng PTO đòi hỏi khắt khe như cần cẩu gắn trên xe tải (cần cẩu), hệ thống móc nâng và các dụng cụ thủy lực áp suất cao. Sự đánh đổi là chi phí cao hơn và độ nhạy cao hơn đối với ô nhiễm chất lỏng - thường yêu cầu độ sạch ISO 4406 Loại 16/14/11 hoặc cao hơn.
Bơm cánh gạt (Dòng chảy êm, áp suất trung bình)
Máy bơm cánh gạt cung cấp dòng chảy rất êm, nhịp thấp khiến chúng phù hợp với các ứng dụng điều khiển PTO nơi chất lượng dòng chảy là vấn đề quan trọng - một số hệ thống băng tải, ứng dụng phun và hỗ trợ lái thủy lực. Khả năng chịu áp lực ở mức vừa phải 140–175 bar (2.000–2.500 PSI) , và chúng nhạy cảm hơn khi bị mài mòn bởi chất lỏng bị ô nhiễm so với bơm bánh răng. Ít phổ biến hơn trong sử dụng PTO nông nghiệp nhưng được tìm thấy trong một số ứng dụng xe công nghiệp.
Thông số kỹ thuật chính để chọn máy bơm thủy lực chạy bằng PTO
Việc kết hợp bơm thủy lực PTO với ứng dụng của nó đòi hỏi phải đánh giá một số thông số kỹ thuật phụ thuộc lẫn nhau. Việc mắc phải bất kỳ lỗi nào đều dẫn đến hiệu suất hoạt động kém hoặc máy bơm bị hỏng sớm:
| Đặc điểm kỹ thuật | Phạm vi điển hình | Hướng dẫn lựa chọn |
|---|---|---|
| Tốc độ PTO | 540 vòng/phút hoặc 1.000 vòng/phút | Khớp chính xác định mức tốc độ đầu vào của máy bơm với tốc độ đầu ra PTO của máy kéo |
| Sự dịch chuyển (cc/rev) | 11–100 cc/vòng | Tính toán: lưu lượng yêu cầu (L/phút) ` Tốc độ PTO (RPM) × 1.000 |
| Đánh giá áp suất (liên tục) | thanh 150–420 | Phải vượt quá cài đặt van xả hệ thống ít nhất 10–15% |
| Loại trục và Spline | SAE A, B, C; nẹp 6 hoặc 21 răng | Phải khớp chính xác với đầu ra bộ chuyển đổi PTO hoặc hộp số |
| Kích thước và tiêu chuẩn cổng | SAE, BSP hoặc ORFS | Phù hợp với các tiêu chuẩn về ống nối và ống nối hệ thống hiện có để tránh rò rỉ bộ chuyển đổi |
| Hướng quay | CW hoặc CCW (nhìn từ đầu trục) | Phải khớp với trục quay PTO - sai hướng sẽ phá hủy máy bơm trong vòng vài phút |
| Công suất đầu vào yêu cầu (kW) | 5–75 kW | Phải nằm trong công suất mã lực PTO định mức của máy kéo |
Đặc điểm kỹ thuật về hướng quay đáng được nhấn mạnh đặc biệt. Chạy bơm bánh răng sai hướng quay ngay lập tức sẽ ép chất lỏng vào các vòng đệm bên trong theo hướng không chính xác, gây ra hỏng hóc nghiêm trọng và phá hủy máy bơm trong vòng vài phút - không phải giờ. Luôn xác minh hướng quay trên bảng tên máy bơm và so sánh với hướng quay thực tế của trục PTO trước khi khởi động.
Cấu hình lắp đặt máy bơm PTO và cách bố trí dẫn động
Bơm thủy lực PTO kết nối với nguồn điện thông qua nhiều cách sắp xếp vật lý khác nhau tùy thuộc vào loại xe, điểm lắp sẵn có và vị trí bơm cần thiết:
- Giá đỡ PTO phía sau máy kéo trực tiếp: Máy bơm bắt vít trực tiếp vào giá đỡ ở trục gốc PTO phía sau của máy kéo bằng trục truyền động chung. Phổ biến để cung cấp năng lượng cho các dụng cụ thủy lực bên ngoài - máy tách gỗ, bộ dẫn động sau, máy gieo hạt thủy lực. Máy bơm và bình chứa của nó thường được gắn trên khung nông cụ chứ không phải trên máy kéo.
- PTO gắn trên hộp số (xe tải): Trên xe tải thương mại, cổng PTO hộp số (tiêu chuẩn SAE kích thước từ A đến F) chấp nhận bộ phận PTO phù hợp dẫn động máy bơm thông qua lưới bánh răng trực tiếp. Máy bơm được gắn mặt bích vào hộp số PTO. Đây là sự sắp xếp tiêu chuẩn cho xe ben, xe chở rác, xe nâng móc và xe cần cẩu.
- Trường hợp chuyển nhượng PTO: Xe tải dẫn động bốn bánh có hộp chuyển số đôi khi cung cấp đầu ra PTO từ hộp chuyển số, cho phép vận hành bơm trong khi xe đứng yên và hệ thống truyền động bị ngắt kết nối. Được sử dụng trong thiết bị chữa cháy và phương tiện ứng phó khẩn cấp.
- Bánh đà động cơ PTO: Máy bơm được gắn trực tiếp vào vỏ chuông động cơ và được dẫn động khỏi bánh đà thông qua bộ ly hợp. Cung cấp hoạt động bơm liên tục độc lập với hộp số - được sử dụng trong máy trộn bê tông, máy thổi tuyết và xe chở dầu chân không, những nơi cần nguồn thủy lực liên tục bất kể tốc độ xe.
Tính toán độ dịch chuyển và công suất bơm PTO cần thiết
Việc xác định kích thước phù hợp của máy bơm PTO bắt đầu bằng việc xác định lưu lượng và áp suất thủy lực cần thiết, sau đó quay trở lại với các yêu cầu về chuyển vị và công suất đầu vào. Việc tính toán rất đơn giản:
Dung tích bơm yêu cầu (cc/vòng):
Độ dịch chuyển = (Lưu lượng yêu cầu tính bằng L/phút × 1.000) ` Tốc độ PTO tính bằng RPM
Ví dụ: Bộ chia log yêu cầu 30 L/phút ở tốc độ PTO 1.000 vòng/phút. Độ dịch chuyển = (30 × 1.000) 1.000 = 30 cc/vòng . Chọn một máy bơm có dung tích 30–35 cc/vòng để tính đến tổn thất hiệu suất thể tích (thường là 5–15% trong máy bơm bánh răng).
Công suất đầu vào yêu cầu (kW):
Công suất (kW) = (Lưu lượng tính bằng L/phút × Áp suất tính bằng bar) ÷ 600 `hiệu suất tổng thể
Ví dụ: 30 L/phút ở 200 bar, hiệu suất tổng thể 0,85. Công suất = (30 × 200) 600 0,85 = 11,8 kW (khoảng 15,8 mã lực) . Công suất PTO định mức của máy kéo phải vượt quá con số này - PTO máy kéo 30 HP là đủ; một máy kéo 20 HP thì không.
Luôn thêm một Biên độ an toàn 20–25% trên công suất tính toán khi chỉ định kích thước máy kéo, vì hiệu suất bơm giảm khi hao mòn và quá trình chuyển tiếp áp suất hệ thống có thể vượt quá giá trị trạng thái ổn định trong điều kiện bộ truyền động ngừng hoạt động.
Các sự cố thường gặp của máy bơm PTO và cách chẩn đoán chúng
Hầu hết các lỗi bơm thủy lực PTO đều tuân theo các mô hình dễ nhận biết có thể được chẩn đoán trước khi xảy ra lỗi hoàn toàn:
- Cavitation (tiếng rên rỉ hoặc la hét khi khởi động): Nguyên nhân là do nguồn cung cấp dầu không đủ cho đầu vào máy bơm - thường là do bộ lọc hút bị tắc, ống hút bị sập hoặc mức chất lỏng trong bình chứa quá thấp. Cavitation làm xói mòn các bộ phận bên trong máy bơm trong vòng vài giờ hoạt động liên tục. Kiểm tra độ chân không của đường hút bằng máy đo chân không - hơn 0,3 bar (9 inHg) ở đầu vào máy bơm cho thấy lực hút bị hạn chế.
- Lưu lượng thấp và chuyển động của bộ truyền động chậm: Trong bơm bánh răng, điều này cho thấy độ mòn bên trong - khe hở giữa bánh răng và vỏ đã tăng vượt quá thông số kỹ thuật, cho phép bỏ qua bên trong. So sánh lưu lượng đầu ra thực tế (được đo bằng đồng hồ đo lưu lượng) với lưu lượng định mức ở tốc độ vận hành. Việc giảm hơn 15% so với lưu lượng định mức trong bơm bánh răng cho thấy cần phải thay thế.
- Dầu thủy lực quá nóng: Các nguyên nhân bao gồm máy bơm hoạt động ở áp suất liên tục trên mức định mức liên tục, van xả hệ thống được đặt quá cao hoặc thể tích bình chứa không đủ. Nhiệt độ dầu thủy lực trên 80°C (176°F) làm tăng tốc độ oxy hóa dầu và thoái hóa phốt — một hệ thống có kích thước phù hợp phải duy trì chất lỏng ở nhiệt độ dưới 60–65°C khi làm việc liên tục.
- Rò rỉ phốt trục: Rò rỉ dầu bên ngoài tại trục bơm cho thấy phốt trục bị hỏng - thường do áp suất xả vỏ quá cao (áp suất ngược lên cổng xả của vỏ máy bơm), mài mòn chất lỏng bị ô nhiễm hoặc lệch trục. Trên máy bơm bánh răng, áp suất xả trường hợp không được vượt quá 3–5 thanh (44–73 PSI) liên tục.
- Dòng chảy thất thường hoặc dao động: Trong máy bơm bánh răng, điều này cho thấy không khí lọt vào qua khớp nối hút bị rò rỉ hoặc mức chất lỏng thấp khiến máy bơm hút không khí không liên tục. Kiểm tra tất cả các phụ kiện đường ống hút và ống thông hơi của bình chứa xem có bị tắc không.
