Tin tức
Công thức tính lưu lượng bơm thủy lực, lưu ý cần nắm khi chọn mua
Công Thức Tính Lưu Lượng Bơm Thủy Lực Và Cách Chọn Bơm Chuẩn 100%
Bạn đang lên bản vẽ chế tạo một dàn máy ép, xe cẩu, hay đơn giản là cần tìm mua bơm thay thế cho hệ thống cũ mà tem mác đã mờ sạch? Đứng trước hàng tá thông số kỹ thuật, việc tính toán sai lưu lượng không chỉ khiến xi lanh hoạt động ì ạch, hệ thống sinh nhiệt bất thường mà còn gây lãng phí lớn về chi phí đầu tư động cơ.
Các đại lượng và đơn vị đo lưu lượng cần nắm rõ
Trước khi lấy máy tính ra bấm công thức, rào cản lớn nhất khiến nhiều anh em kỹ thuật tính sai chính là việc nhầm lẫn giữa các đơn vị đo lường. Trên catalogue hoặc tem nhãn của các hãng lớn như Yuken, Rexroth, hay Joyang, các đại lượng được ký hiệu theo chuẩn quốc tế.
Dưới đây là 3 thông số cốt lõi bạn bắt buộc phải phân biệt rõ:
Lưu lượng riêng (Ký hiệu là q hoặc Vg – Displacement):
Đây là thể tích dầu thủy lực mà bơm đẩy ra được trong đúng 1 vòng quay của trục bơm. Đại lượng này phản ánh “thể tích ruột” của bơm (bơm to hay bơm nhỏ).
- Đơn vị phổ biến nhất: cc/vòng (cm³/rev) hoặc ml/vòng.
Lưu lượng tổng (Ký hiệu là Q – Flow Rate):
Là tổng lượng dầu mà bơm cấp vào hệ thống trong một khoảng thời gian (thường tính bằng phút). Lượng dầu này nhiều hay ít sẽ quyết định trực tiếp đến tốc độ đẩy/rút của xi lanh hoặc tốc độ quay của motor thủy lực.
- Đơn vị tiêu chuẩn: Lít/phút (viết tắt là L/min hoặc lpm – Liters per minute).
Tốc độ quay của động cơ kéo (Ký hiệu là n – Speed):
Bơm thủy lực không tự quay, nó cần động cơ điện hoặc động cơ nổ lai dắt. “n” chính là số vòng quay của động cơ đó trong 1 phút.
- Đơn vị: Vòng/phút (viết tắt là v/p hoặc rpm – Revolutions per minute).
- Lưu ý thực tế: Tại thị trường Việt Nam, các dòng motor điện 3 pha kéo bơm phổ biến nhất thường có tốc độ 1450 v/p (motor 4 cực) hoặc 2800 v/p (motor 2 cực).
Bơm thủy lực là thiết bị quan trọng trong hệ thống thủy lực
Bảng quy đổi đơn vị thủy lực
Để ráp vào công thức chuẩn xác, bạn hãy lưu lại bảng quy đổi nhanh dưới đây. Rất hữu ích khi bạn gặp các loại bơm bãi nhập từ Mỹ hoặc Châu Âu dùng hệ đo lường khác:
| Đại lượng cần quy đổi | Công thức / Giá trị tương đương | Ứng dụng thực tế |
| Thể tích ruột bơm | 1 cc = 1 cm³ = 1 ml | Đơn vị tính lưu lượng riêng của hầu hết các loại bơm bánh răng, bơm piston hiện nay. |
| Lưu lượng tổng | 1 Lít = 1000 cc = 1000 ml | Dùng để quy đổi từ cc/phút ra Lít/phút trong công thức tính toán Q. |
| Hệ Gallon (Mỹ) | 1 Gallon (US) ≈ 3.785 Lít / 1 GPM ≈ 3.785 Lít/phút | Thường ghi trên tem các dòng bơm thủy lực hoặc motor thủy lực nhập từ Mỹ (Ví dụ Parker, Eaton). |
| Áp suất (Tham khảo thêm) | 1 bar ≈ 14.5 psi ≈ 1.02 kgf/cm² | Các thông số này thường đi kèm lưu lượng để tính ra công suất (kW) của động cơ kéo bơm. |
Khi đã nắm chắc các đại lượng và không còn bỡ ngỡ với các đơn vị như “cc” hay “lít/phút”, chúng ta sẽ bước ngay vào công thức tính lưu lượng ở phần tiếp theo.
Công thức tính lưu lượng bơm thủy lực
Công thức tính lưu lượng tổng
Đây là công thức tiêu chuẩn dùng để tính toán nhanh lượng dầu bơm đẩy ra khi chưa có tải (chưa ép).
Q = (q x n) / 1000
Trong đó:
- Q: Lưu lượng tổng của bơm (Lít/phút).
- q: Lưu lượng riêng của bơm, tức là thể tích dầu đẩy ra trong 1 vòng quay (cc/vòng).
- n: Tốc độ vòng quay của motor điện hoặc động cơ nổ kéo bơm (vòng/phút).
- 1000: Là hằng số quy đổi từ đơn vị cc sang Lít (vì 1 Lít = 1000 cc).
Ví dụ nhanh: Bạn mua một chiếc bơm bánh răng loại 25 cc/vòng, lai dắt bằng motor điện 3 pha tốc độ 1450 vòng/phút. Lưu lượng lý thuyết bơm đẩy ra sẽ là: Q = (25 x1450) / 1000 = 36.25 Lít/phút.
Lưu ý: Hiệu suất thể tích trong thực tế
Nếu bạn dùng đúng con số 36.25 Lít/phút ở trên để tính toán tốc độ thò thụt của xi lanh ép, bạn sẽ thấy trên thực tế xi lanh chạy chậm hơn bản vẽ thiết kế. Tại sao? Vì hệ thống luôn có Hiệu suất thể tích
Khi áp suất hệ thống tăng lên (ví dụ ép ở 150 bar, 200 bar), một lượng nhỏ dầu sẽ bị rò rỉ qua các khe hở cơ khí bên trong bơm (như đỉnh răng với vỏ bơm, khe hở mặt chà…) và chảy ngược về bồn. Lúc này, công thức cần dùng là:
Q thực tế = (q x n x nv) /1000
Trong đó nv thường dao động từ:
- 0.85 – 0.90 (85% – 90%): Đối với các dòng bơm bánh răng (bơm nhông) hoặc bơm lá (bơm cánh gạt).
- 0.90 – 0.95 (90% – 95%): Đối với các dòng bơm piston áp cao (loại này kín khít tốt hơn).
Kinh nghiệm: Khi thiết kế hệ thống mới, luôn tính toán bù hao hụt lưu lượng khoảng 10% – 15%. Nếu tính toán xi lanh cần đúng 40 Lít/phút để đạt tốc độ yêu cầu, hãy mạnh dạn chọn bơm và motor có thể đẩy ra 45 – 48 Lít/phút để dự phòng hao hụt khi bơm cũ đi hoặc dầu bị nóng lên làm giảm độ nhớt.
Cách đọc thông số lưu lượng trên tem bơm thủy lực
Nếu bạn đang đi mua bơm bãi, hoặc thay thế một chiếc bơm cũ trên máy phay, máy ép nhựa, bạn không nhất thiết phải tính toán từ đầu. Các nhà sản xuất (Yuken, Rexroth, Parker, Joyang…) luôn mã hóa lưu lượng riêng ngay trên mã model của sản phẩm.
Dưới đây là cách đọc thông số trên tem nhãn chỉ mất 3 giây:
- Tìm thông số trực tiếp: Một số hãng sẽ ghi rõ ràng các thông số như Displacement: 16 cc/rev hoặc 16 cm³/rev. Đây chính là giá trị $q$. Bạn chỉ việc lấy số này nhân với vòng tua motor là ra lưu lượng lít.
- Đọc qua mã Model (Ký hiệu model): Đa phần thông số cc/vòng được “giấu” ở cụm số thứ 2 hoặc thứ 3 trong dải mã model.
- Ví dụ 1 (Bơm bánh răng Hàn Quốc Joyang): Tem ghi mã JP10-16-F-S-R. Con số 16 đứng sau series JP10 chính là lưu lượng 16 cc/vòng.
- Ví dụ 2 (Bơm cánh gạt Yuken Đài Loan): Tem ghi mã PV2R1-17-F-R. Con số 17 chính là lưu lượng 17 cc/vòng.
- Ví dụ 3 (Bơm bánh răng Rexroth): Mã AZPF-11-022… Cụm số 022 thể hiện lưu lượng là 22.5 cc/vòng (theo bảng tra catalogue của Rexroth).
Nếu tem mác đã bị mờ hoàn toàn, không thể đọc được bất kỳ thông số nào, cách duy nhất là phải tháo bơm, dùng thước kẹp cơ khí đo kích thước bánh răng (hoặc đường kính xi lanh piston) để tính toán ngược lại. Tuy nhiên, việc này đòi hỏi kỹ năng chuyên sâu và bảng tra cứu của từng hãng.
3 Bài toán tính chọn bơm thủy lực thực tế
Lý thuyết là vậy, nhưng khi ra công trường hay đứng trước bản vẽ, mọi thứ sẽ phức tạp hơn một chút.
Bài toán 1: Có sẵn bơm, cần biết xi lanh sẽ chạy với lưu lượng bao nhiêu?
Tình huống: Trong kho xưởng của bạn còn dư một chiếc bơm bánh răng Joyang mã JP10-14 (tức là 14 cc/vòng) và một motor điện 3 pha tốc độ 1450 vòng/phút. Bạn muốn biết bơm này đẩy ra bao nhiêu lít/phút thực tế để xem có đủ dùng cho bộ nguồn đang chế không.
Giải quyết: Áp dụng công thức có tính hệ số hao hụt cho bơm bánh răng (lấy nv= 0.85):
Q = (14 x 1450 x 0.85) / 1000 = 17.25 Lít/phút.
Kết luận: Bơm này sẽ cung cấp lưu lượng thực tế khoảng 17 lít dầu mỗi phút vào hệ thống.
Bài toán 2: Bài toán chọn ngược – Tính lưu lượng riêng (cc/vòng) khi đã biết nhu cầu của xi lanh
Tình huống: Bạn thiết kế một máy ép phế liệu. Qua tính toán thể tích xi lanh và tốc độ hành trình mong muốn, bạn xác định hệ thống cần cấp đúng 30 Lít/phút. Bạn định dùng motor điện phổ thông 1450 vòng/phút. Hỏi phải mua bơm bao nhiêu cc?
Giải quyết: Từ công thức gốc, ta lật ngược lại tìm $q$ (Lưu lượng riêng):
- q = (Q x 1000) / (n x nv)
- q = (30 x 1000) / (1450 x 0.85) = 24.3 cc/vòng.
Kết luận: Bạn ra cửa hàng thủy lực và yêu cầu mua một chiếc bơm loại 25 cc/vòng là hệ thống sẽ chạy mượt mà, đạt đúng tốc độ thiết kế.
Bài toán 3: Muốn tăng tốc độ máy bằng cách thay motor tua nhanh, có được không?
Tình huống: Máy đang chạy bơm piston 20 cc/vòng với motor 1450 v/p. Bạn thấy máy ép hơi chậm, định thay motor lên loại 2800 vòng/phút (tua nhanh) để lưu lượng Q tăng gấp đôi, từ đó xi lanh thò ra nhanh gấp đôi.
Cảnh báo: Theo công thức Q = (q x n) / 1000, khi n tăng gấp đôi thì Q đúng là sẽ tăng gấp đôi. Tuy nhiên, mỗi loại bơm đều có giới hạn vòng quay tối đa (Max RPM) do nhà sản xuất quy định (thường bơm piston áp cao chỉ chịu được khoảng 1800 v/p – 2000 v/p). Nếu bạn lắp motor 2800 v/p, bơm sẽ bị cháy bi, lột dên hoặc vỡ lốc ngay lập tức do quá tốc.
Bảng tra cứu nhanh lưu lượng bơm theo tốc độ động cơ 1450 v/p
Nếu bạn không muốn lúc nào cũng phải cầm máy tính bấm, An Phú Thủy Lực đã lập sẵn bảng tra cứu lưu lượng (Q – Lý thuyết) của các size bơm phổ biến nhất thị trường khi ghép với motor tiêu chuẩn 4 cực (1450 vòng/phút).
Anh em thợ có thể lưu lại bảng này làm sổ tay tham khảo:
| Kích cỡ bơm (q – cc/vòng) | Tốc độ Motor (n – vòng/phút) | Lưu lượng lý thuyết (Lít/phút) | Lưu lượng thực tế ước tính* (Lít/phút) |
| 4 cc | 1450 | 5.8 | ~ 5.0 |
| 8 cc | 1450 | 11.6 | ~ 10.0 |
| 12 cc | 1450 | 17.4 | ~ 15.0 |
| 16 cc | 1450 | 23.2 | ~ 20.0 |
| 20 cc | 1450 | 29.0 | ~ 25.0 |
| 25 cc | 1450 | 36.25 | ~ 31.0 |
| 32 cc | 1450 | 46.4 | ~ 40.0 |
| 40 cc | 1450 | 58.0 | ~ 50.0 |
(Ghi chú: Lưu lượng thực tế ước tính áp dụng hệ số hao hụt ~15% khi hệ thống chạy ở áp suất cao).
Những sai lầm khi tính toán lưu lượng bơm
Trong quá trình tư vấn và cung cấp vật tư thủy lực, chúng tôi nhận thấy 3 lỗi phổ biến nhất khiến hệ thống hoạt động không như ý muốn:
- Quên trừ hao hiệu suất thể tích: Như đã đề cập ở phần công thức, nếu bạn tính sát nút lưu lượng lý thuyết, khi dầu nóng lên và loãng ra, hoặc khi ép ở áp suất trên 200 bar, tốc độ xi lanh sẽ bị chậm lại rõ rệt so với tính toán.
- Nhầm lẫn giữa Lưu lượng và Áp suất: Rất nhiều người nghĩ mua bơm lưu lượng (số Lít/phút) càng lớn thì máy ép “càng khỏe”. Đây là sai lầm cơ bản. Lưu lượng chỉ quyết định tốc độ (nhanh/chậm). Còn Áp suất (bar/psi) sinh ra từ lực cản của tải mới quyết định máy khỏe hay yếu.
- Chọn đường ống hút quá nhỏ: Bạn đã tính chuẩn một chiếc bơm đẩy ra 50 Lít/phút, nhưng lại lắp ống tuy ô hút dầu từ bồn lên quá bé. Bơm sẽ bị đói dầu, sinh ra hiện tượng xâm thực , kêu rít ồn ào và nhanh chóng phá hỏng ruột bơm.
Câu hỏi thường gặp
Lưu lượng bơm thủy lực phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Lưu lượng phụ thuộc vào 2 yếu tố chính: Thể tích khoang chứa dầu của bơm (cc/vòng) và tốc độ quay của động cơ truyền động (vòng/phút). Ngoài ra, ở điều kiện làm việc thực tế, nó còn chịu ảnh hưởng bởi độ nhớt của dầu và áp suất làm việc (gây ra hao hụt rò rỉ).
Tôi muốn xi lanh chạy nhanh hơn thì phải làm sao?
Bạn có 2 cách:
- Thay bơm có số lượng cc/vòng lớn hơn.
- Tăng vòng tua của động cơ (nhưng phải đảm bảo tốc độ mới không vượt quá Max RPM cho phép ghi trên catalogue của hãng bơm đó).
Bơm thủy lực cũ bị giảm lưu lượng, nguyên nhân do đâu?
Do hao mòn cơ khí (mặt chà, đỉnh răng, lòng xi lanh bị xước). Các khe hở bên trong bơm rộng ra khiến dầu luồn về đường hút (rò rỉ nội bộ) thay vì bị ép ra đường đẩy. Lúc này, hiệu suất thể tích nv có thể rớt xuống chỉ còn 60-70%, khiến máy chạy rất chậm. Cách khắc phục là mài lại mặt chà hoặc thay ruột bơm mới.
Đâu là địa chỉ cung cấp bơm thủy lực uy tín, chất lượng?
Hiện nay trên thị trường có khá nhiều đơn vị cung cấp dòng sản phẩm máy bơm thủy lực. Tuy nhiên, không phải nơi nào cũng đảm bảo chất lượng cùng dịch vụ bán hàng chu đáo. Công ty An Phú là công ty chuyên cung cấp kinh doanh các thiết bị thủy lực, thiết bị công nghiệp với kinh nghiệm hơn 15 năm. Các sản phẩm của An Phú nhập khẩu từ các hãng nổi tiếng trên khắp thế giới như Ronzio, BLB, Modenflex từ Italy; Camel, Maxma, Yuken từ Taiwan…
Tìm hiểu thêm: Van phao thủy lực là gì? Chi tiết cấu tạo của van phao thủy lực
Đến với An Phú, quý khách hàng sẽ được tư vấn tận tình về các dòng máy bơm trên thị trường để giúp họ chọn được sản phẩm ưng ý và phù hợp nhất. Quý khách chỉ cần đưa ra mục đích sử dụng, thông số cần có cho hệ thống bơm, nhân viên của An Phú sẽ giúp bạn tính toán lưu lượng máy bơm một cách chính xác nhất.