Bơm dầu: Tìm hiểu nguyên lý, kết cấu các loại bơm dầu

Bơm dầu là gì ?

Bơm dầu là chi tiết trên động cơ đốt trong, bơm dầu nhờn đều là các loại bơm thể tích chuyển dầu bằng áp suất thuý tĩnh bơm piston, bơm phiến trượt, bơm bánh răng và bơm trục vít. Mỗi loại bơm đều có đặc điểm kết cấu riêng, do đó ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng cũng khác nhau.

Trên động cơ ôtô, đa số sử dụng bơm bánh răng, bởi kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí trên động cơ, áp suất bơm dầu đảm bảo cung cấp dầu liên tục, đặc biệt là độ tin cậy cao, tuổi thọ dài. Ở đây ta khảo sát một số loại bơm điển hình dùng trên động cơ đốt trong.

Các loại bơm dầu: 

Bơm bánh răng:

Bơm bánh răng được ứng dụng trong các máy thuỷ lực, hệ thống điều khiển tự động,trong công nghệ người máy,trong bôi trơn các bộ phận chuyển động của máy. Do không có van hút và đẩy nên bơm bánh răng có thể quay với vận tốc lớn nên nó thường truyền động trực tiếp tử động cơ. Vì khi làm việc bơm bánh răng luôn tiếp xúc với dầu nhớt ô tô, dầu thuỷ lực nên tuổi thọ của nó cao. Các bề mặt làm việc của bơm phải được chế tạo với độ chính xác cao thì mới tạo được áp lực lớn và không tổn thất nhiều lưu lượng

Hình 8.19. Bơm bánh răng.

1- Bánh răng dẫn động trên trục chủ động; 2- Trục chủ động; 2- Vòng đệm chặn lực dọc trục; 4- Bánh răng chủ động; 5- Bánh răng bị động; 6- Trục bị động; 7- Thân bơm; 8- Nắp bơm dầu; 9- Van an toàn; 10- Lò xo van an toản; 11- Đường dẫn dầu; 12- Nắp van an toàn; 13- Rãnh triệt áp của bơm dầu.

A- Rãnh thông ; B- Chất lỏng bị kẹt.
a-  Đường dầu áp suất thấp; b- Đường dầu áp suất cao.

Nguyên lý làm việc và kết cấu của bơm bánh răng rất đơn giản nó gồm có hai bánh răng
được dẫn động theo chiều nhất định. Bánh răng chủ động 4 lắp trên trục chủ động 2, bánh răng 5 lắp trên trục bị động 6. Khi trục chủ động 2 được trục khuỷu hoặc trục cam dẫn động, bánh răng chủ động 4 quay dẫn động bánh răng bị động 5 quay theo chiều ngược lại.

Dầu nhớt ô tô từ đường dầu áp suất thấp a được hai bánh răng bơm dầu guồng sang đường dầu áp suất cao b theo chiều mũi tên. Để tránh hiện tượng chèn dầu giữa các răng của bánh răng 4 và 5 khi ăn khớp,trên mặt đầu của nắp bơm dầu có rãnh triệt áp 13.

Áp suất đi bôi trơn phải đảm bảo tính ổn định,do đó trong bơm dầu có thêm van an toàn 9. Nếu áp suất trên đường dầu áp suất cao b vượt quá giói hạn cho phép,van an toàn sẽ được mở ra nhờ áp suất dầu,dầu nhớt ô tô sẽ chây một phần về đường dầu áp suất thấp a. Trên bơm còn có vít điều chỉnh 12 để điều chỉnh áp suất dầu bôi trơn khi cần thiết.

Đặc điểm kết cấu : Khi bơm bánh răng làm việc, lưu lượng và hiệu suất bơm phụ thuộc chủ yếu vào khe hở hướng kính giữa dỉnh răng với mặt lỗ khoang lắp bánh răng cùng khe hổ dọc trục giữa mặt đầu bánh răng và mặt đầu nắp bơm dảu.thông thưởng các khe hở này không vượt quá 0.1mm.

Phạm vi sử dụng : Đại đa số trên động cơ ôtô, sử dụng bơm bánh răng để bơm dầu nhờn. Muốn đạt được áp suất cao người ta dùng bơm nhiều cấp. Các cặp bánh răng lắp trên nhiều trục hoặc cùng lắp trên 2 trục. Trên hình §.20 giới thiệu sơ đỗ kết cấu bơm bánh răng 3 cấp.

Hinh 8.20. Bơm bánh răng 3 cấp.
1-Trục chủ động; 2- Trục bị động.

Vì trong mỗi cấp của bơm đều có tôn thất lưu lượng nên trong bơm nhiều cấp thưởng bố trí cấp trước có lưu lượng lớn hơn ở cấp sau một ít. Dể đề phòng trường hợp thừa lưu lượng giữa cấp trước và cấp sau người ta bố trí các van tràn giữa các cấp để tự điều chỉnh lưu lượng và áp suất làm việc trong bơm được bình thường. Ngày nay các động cơ hiện đại thưởng dùng loại bơm dâu nhiều cấp. Mỗi một cấp bơm cung cấp dầu nhớt ô tô đến một bộ phận nhất định của hệ thống bôi trơn.

Trên các động cơ điêzen tàu thuý, trực tiếp dẫn động bằng chân vịt,trục khuỷu động cơ
quay đảo chiều nên bơm dẫu nhớt ô tô phải dùng cơ cấu van đặc biệt để đảm bảo dủ bánh răng của bơm quay theo chiều nào, dầu nhớt ô tô vẫn không đổi chiều lưu động, dầu luôn luôn đi bôi trơn các mặt ma sát một cách liên tục mà không bị hút ngược về cácte. Một trong những loại bơm đặc biệt này,ta giới thiệu loại bơm sử dụng hai cặp van như (hình 8.21).

Hình 8.21. Bơm dầu của động cơ đảo chiều.
1,2- Cặp van một chiều.

Nguyên lý làm việc :

Khi bánh răng chủ động quay theo chiều kim đồng hồ,cặp van 1 sẽ mở ra còn cặp van 2 sẽ đóng lại. Cả hai trường hợp,dầu nhớt ô tô vẫn đi tử khoang dầu áp suất thấp sang khoang dẫu áp suất cao,sau đó đi bôi trơn.

Đặc điểm chung :

Do yêu cầu thực tế làm việc cần phải có sự đảo chiều quay dẫn động bơm ,do đó kết cấu đặc biệt này được chế tạo để chuyên dùng cho tàu thuỷ. Trong trưởng hợp cần bơm bánh răng có độ cứng vững lớn, kích thước thật nhỏ gọn người ta còn dùng các bánh răng ăn khớp trong (hình 8.22). Những loại bơm nảy thưởng dùng cho ôtô du lịch vì nó có kết cấu phức tạp, gia công khó khăn và đắt tiền.

Hình 8.22. Bơm bánh răng ăn khớp trong.
1- Thân bơm ; 2- Bánh răng bị động; 3- Đường dầu vào; 4 và 7- Rãnh dẫn dầu; 5- Trục dẫn động; 6- Bánh răng chủ động; 8- Đường dầu ra.

Loại bơm nảy làm việc tương tự như bơm bánh răng ăn khớp ngoải,theo nguyên lý guồng dầu,tuy nhiên với thể tích guồng thay đổi.

Bơm phiến trượt.

Kết cấu và nguyên lý làm việc :

Hinh 4.23. Bơm phiến trượt.
1-Phiến trượt; 2-Trục bơm; 3-Van an toàn.

Bơm gồm có một trục bơm phía trên có phay rãnh hướng kính để lắp các phiến trượt (gồm tử 2+20 phiến,phụ thuộc vào kích cỡ bơm). Trục bơm được lắp lệch tâm với vỏ bơm tạo nên các khoang chứa dầu áp suất thấp vả áp suất cao.
Khi trục bơm 2 quay,dưới tác dụng của lực quán tính ly tâm,các phiến trượt 1 sẽ văn ra ép sát cạnh và tạo áp suất ở khoang đẩy. Dầu nhớt ô tô được gạt vào đường dầu áp suất cao một cách liên tục rồi đẩy lên đường dâu chính.
Ưu điểm : Do phiếm trượt ép sát vào vỏ bơm tạo nên hiện tượng ma sát,tốc độ quay càng lớn độ mài mỏn càng cao. Sự mài mòn sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu và tuổi thọ của bơm.

Bơm trục vít

Trong những năm gần dây,bơm trục vít được sử dụng nhiều trong công nghiệp,nhất là
trong các hệ thống truyền động thuỷ lực. Sở dĩ như vậy vì các máy thuỷ lực trục vít có những ưu điểm sau :

Lưu lượng điều hoà,ít dao động hơn lưu lượng của các máy thuỷ lực bánh răng kể cả bánh răng nghiên.

Hiệu suất tương đối cao

Kết cấu nhỏ gọn,chắc chắn,làm việc tin cậy và không ồn.

Có thể làm việc với số vòng quay lớn và áp suất cao

Mômen quán tính nhỏ nhất so với tất cả các loại máy thuỷ lực thể tích khác có cùng công suất. Do đó máy làm việc có độ nhạy cao. Bộ phận làm việc chủ yếu của máy thuỷ lực trục vít gồm có 2 hoặc 3 trục vít ăn khớp với nhau đặt trong vỏ máy cố định có lõi dẫn chất lỗng vảo và ra. Khe hở giữa các trục vít và vỏ máy rất nhỏ. Trục vít thường có một hoặc hai mối ren và biên dạng ren thưởng có ba loại : Ren hình chữ nhật,hình thang và xiclôit.

Bởi vì nó có các ưu điểm trên nên bơm trục vít thưởng chỉ dùng trên các động cơ tàu thuỷ và tĩnh tại cỡ lớn. Dể nâng cao tính năng làm việc của bơm trục vít, ngày nay người ta sử dụng loại bơm ba trục vít có dạng ren đặc biệt là xiclôït. Sau đây giói thiệu kết cấu của loại bơm ba trục vít có dạng ren xielôit (hình 8.24)

Trục vít chủ động I ăn khớp với trục vít bị động 2, thân bơm có hai lần vỏ để tấn nhiệt
được tốt hơn. Các trục vít được định vị bằng các ổ trục đặt trong vỏ bơm vỏ bơm có họng hút a và bọng đẩy b.

Sơ đồ kết cấu của bơm trục vít

 Hình 8.24. Bơm trục vít.
1- Trục chủ động; 2- Trục bị động.

a- Khoan dầu áp suất thấp; b- Khoan dầu áp suất cao

Nguyên lý làm việc của bơm trục vít :

Giả sử có một đai ốc ăn khớp với ren trục vít,nếu giữ cho đai ốc không quay khi trục vít
quay,thì nó sẽ chuyển động tịnh tiến dọc theo trục vít. Bây giờ ta hình dung xung quanh ren trục vít chứa đầy chất lông, tạo thành một "đai ốc chất lỏng" ăn khóp với ren trục vít,nếu có một tấm chắn giữ cho "đai ốc chất lỏng" không quay khi trục vít quay thì khối chất lỏng giữa các mặt ren sẽ chuyển động tịnh tiến dọc theo trục vít.

Sự vận chuyển chất lỏng trong bơm trục vít cũng theo nguyên tắc như vậy. Khi trục chủ
động l1 và trục bị động 2 ăn khớp với nhau,ranh ren trục vít này ăn khóp với thân ren trên trục vít kia có tác dụng như một tấm chắn không cho chất lỏng trong rãnh ren quay theo trục mà chỉ chuyển động tịnh tiến từ bọng hút đến bọng đẩy. Ta thấy khi trục chủ động quay các trục vít guồng dầu nhớt ô tô tử khoang dâu áp suất thấp a,sang khoang dầu áp suất cao b.

Bơm piston

Đây là loại bơm có piston chuyển động tịnh tiến trong xilanh để hút và đẩy chất lỏng. Nếu bơm piston được kéo bởổi một động cơ, thì chuyển động quay của trục động cơ được biến đổi thành chuyển động tịnh tiến của piston trong xilanh.

Sau khi nghiên cứu chuyển động không ổn định của chất lỏng trong quá trình làm việc của bơm piston,ta thấy rõ tính chất dao động của lưu lượng vả áp suất gây ra nhiều tác hại làm tăng tốn thất thuỷ lực,gây chấn động và nếu bơm làm việc trong hệ thống dài,có thể xuất hiện va đập thuỷ lực làm hỏng các bộ phận của bơm và của hệ thống.

Trong trường hợp nhiều bơm cùng làm việc trong một hệ thống,biên độ dao động của áp suất trong hệ thống có thể tăng lên rất lớn vì cộng hưởng. Ngoài ra dao động của áp suất và lưu lượng của bơm còn ảnh hưởng xấu đến chất lượng làm việc của hệ thống thuỷ lực . Vì nhược điểm cơ bản này mà bơm piston có hệ số không đều về lưu lượng lớn, không liên tục,do đó nó không được sử dụng trong các hệ thống truyền động thuỷ lực hoặc hệ thống điều khiển đòi hỏi độ chính xác cao.

Do đó ở trong động cơ ôtô,máy kéo nó thưởng dùng làm bơm tay bơm dầu lên mạch dầu trước khi khởi động động cơ và đôi khi dùng làm bơm cấp dầu cho máng phụ trong phương án bôi trơn vung té.

Để bôi trơn các xi lanh công tác của động cơ có số vòng quay trung bình cần phải sử dụng bơm nhiều piston (có thể đến 16 piston) các bơm này có thể tạo được áp suất 6+10 Mpa. Số điểm cấp đến xilanh động cơ có thể 4+10 điểm. Khi cấp thì một lượng dầu nhất định được đưa đến phần gương của xilanh vào một thởi điểm nhất định khi áp suất dư nhỏ 0,3+0,5 Mpa.

Sau đây giới thiệu sơ để kết cấu của bơm piston dùng làm bơm tay hình 8.25.

Hình 8.25. Bơm piston
1.Trục dẫn động ngang; 2. Ống dẫn dầu công tác; 3. Ống dẫn dầu kiểm tra; 4. Bộ phân phối ; 5. Piston; 6 và 7. Đệm định dạng của cơ cấu dẫn động của bộ phân phối và các piston tương ứng; 8. Van hút; 9. Trục dẫn động ác đĩa đệm piston và các bộ phân phối; 10. Bánh xe trục vít.

Nguyên lý làm việc :

Đây là loại bơm piston bao gồm nhiều cặp piston xilanh. Khi trục dẫn động ngang 1 quay thi bánh xe trục vít 10 quay theo làm cho các cặp piston 5 và bộ phân phối 4 hướng cho dầu đi theo đường dầu công tác 2 đến đường dầu 6 để bôi trơn như hình 8.26.

Hinh 8.26. Sơ đồ hệ thống bôi trơn sử dụng bơm dẫu là bơm piston.
1- Bơm piston; 2 và 5- Những chỉ tiết của cơ cấu dẫn động bơm; 6- Đường dâu bôi trơn