Một chiếc bơm thay thế có mặt bích hai bu lông, trong khi hộp số yêu cầu bốn bu lông, sẽ không thể lắp lên máy. Trục có số răng then hoa không đúng cũng vậy. Một chiếc bơm sai chiều quay vẫn lắp được bình thường, nhưng sẽ chạy khô chỉ sau vài giây. Phần lớn các hư hỏng của bơm dầu bánh răng ngoài hiện trường đều bắt nguồn từ một trong những sai lệch thông số kỹ thuật này, vì vậy hướng dẫn này sẽ trình bày cách xác định thông số của bơm, đối chiếu với bơm gốc và tìm nguồn cung ứng để hạn chế tối đa những bất ngờ.
Bơm dầu bánh răng làm gì trong mạch thủy lực
Bơm bánh răng thủy lực là loại bơm có lưu lượng cố định. Bơm chuyển chuyển động quay của trục thành dòng dầu ổn định bằng cách mang chất lỏng trong các khoảng trống giữa các răng bánh răng và vỏ bơm. Bản thân bơm không tạo ra áp suất. Áp suất chỉ hình thành khi dòng chảy này gặp lực cản từ xi lanh, động cơ thủy lực và các van.
Ở phía hút, các bánh răng tách khớp và mở ra một khoang trống, dầu sẽ lấp đầy khoang này. Sau đó, lượng dầu bị giữ lại được mang đi vòng quanh phía ngoài của mỗi bánh răng, sát thành vỏ, cho đến khi các răng ăn khớp trở lại ở cửa xả và đẩy dầu ra ngoài. Dung tích làm việc được xác định bởi hình học của bánh răng, nên mỗi vòng quay bơm cùng một thể tích. Cách duy nhất để thay đổi lưu lượng là thay đổi tốc độ quay của trục.
Do lưu lượng cố định, mạch thủy lực cần có van an toàn. Nếu thiếu van này, đường ống bị tắc hoặc cơ cấu chấp hành bị kẹt sẽ khiến áp suất tăng lên cho đến khi một bộ phận nào đó bị hỏng.
Thiết kế bánh răng ngoài và bánh răng trong
Bơm bánh răng ngoài sử dụng hai bánh răng thẳng cùng kích thước ăn khớp cạnh nhau trong vỏ có dạng số tám. Một bánh răng là bánh chủ động, bánh còn lại là bánh bị động. Đây là thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, được dùng trên hầu hết các máy móc di động, máy kéo và trạm nguồn thủy lực. Loại bơm này chịu được một mức độ nhiễm bẩn nhất định, dễ đại tu và có rất nhiều lựa chọn về dung tích làm việc.
Bơm bánh răng trong vận hành bằng một bánh răng ngoài nhỏ nằm bên trong một vành răng lớn hơn có răng bên trong, thường có một miếng đệm hình lưỡi liềm ở giữa. Gerotor là biến thể không có miếng đệm lưỡi liềm, trong đó rôto trong có ít hơn rôto ngoài một răng và quay bên trong rôto ngoài. Cả hai thiết kế đều chạy êm hơn và ít dao động lưu lượng hơn. Chúng thường được dùng cho các ứng dụng hẹp hơn như trạm nguồn công nghiệp yêu cầu độ ồn thấp, hệ thống bôi trơn và mạch nạp.
Vị trí của bơm bánh răng so với bơm cánh gạt và bơm piston
Bơm bánh răng là lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng lưu lượng cố định ở áp suất trung bình, nơi chi phí, kích thước nhỏ gọn và khả năng chịu nhiễm bẩn là yếu tố quan trọng. Bơm cánh gạt, chẳng hạn như dòng T6/T7 hoặc PV2R, chạy êm hơn và phù hợp với các máy công nghiệp cần lưu lượng ổn định ở áp suất trung bình. Bơm piston biến lượng, bao gồm các dòng A10VO và A4VG, được dùng khi mạch yêu cầu cảm biến tải, bù áp hoặc áp suất liên tục rất cao. Loại bơm này có giá thành cao hơn và đòi hỏi dầu sạch hơn.
Loại bơm bánh răng thủy lực nào phù hợp với ứng dụng của bạn?
Việc chọn loại bơm bánh răng thủy lực quy về ba câu hỏi. Máy vận hành bao nhiêu mạch độc lập? Mỗi mạch cần áp suất làm việc bao nhiêu? Bơm được dẫn động bằng gì (động cơ đốt trong, động cơ điện, hộp số hay trích công suất PTO)? Khi đã trả lời xong các câu hỏi này, bạn thường chỉ còn một hoặc hai cấu hình ứng viên trước khi xét đến dung tích làm việc.
Bơm bánh răng ngoài một tầng
Bơm bánh răng ngoài một tầng cấp dầu cho một mạch và là lựa chọn mặc định cho hầu hết các ứng dụng máy xúc lật, xe ben, thiết bị nâng và các bộ nguồn thủy lực nhỏ. Các cụm bơm thân nhôm chiếm phần lớn thị trường thay thế. Các dòng phổ biến gồm AZPF (Rexroth), ALP (Marzocchi), GHP (dòng áp suất cao hơn của Marzocchi) và PGP505/PGP511/PGP517 (Parker). Trong mỗi dòng, cỡ khung quyết định kích thước tổng thể và chiều rộng bánh răng quyết định dung tích riêng.
Dòng 1PF2G là họ bơm bánh răng nhỏ gọn kiểu Rexroth. Dòng này thường được dùng ở nơi không gian chật hẹp và nhu cầu lưu lượng vừa phải.
Bơm áp suất cao, bơm song song (tandem) và bơm nhiều tầng
Bơm bánh răng tandem ghép hai tầng bơm trên một trục truyền động xuyên suốt. Mỗi tầng có cửa xả riêng, nên một mặt bích động cơ có thể cấp dầu cho hai mạch tách biệt, ví dụ như mạch lái và mạch thủy lực làm việc. Các bộ ba và bộ bốn bổ sung thêm tầng theo cách tương tự. Cửa hút có thể dùng chung hoặc tách riêng tùy theo cấu hình.
Mỗi tầng có thể có dung tích riêng khác nhau, vì vậy mã đầy đủ sẽ mô tả từng tầng. Khi đặt hàng bơm nhiều tầng, hãy xác nhận thứ tự các tầng, dung tích riêng của từng tầng và bố trí cửa hút. Đổi chỗ hai tầng sẽ làm thay đổi mạch nào nhận lưu lượng nào.
Bơm bánh răng áp suất cao sử dụng thân gang, bạc lót chắc chắn hơn và các tấm bên cân bằng áp suất. Chúng chịu được áp suất làm việc liên tục cao hơn và chịu được nhiệt cũng như tải va đập thường gặp trên máy xây dựng hạng nặng. Các dòng thân gang như PGP315, PGP330 và PGP365 thuộc nhóm này. Chúng nặng hơn và đắt hơn so với bơm nhôm có dung tích tương đương, vì vậy chỉ nên chỉ định khi điều kiện làm việc thực sự cần đến.
Bơm hộp số và bơm thủy lực máy kéo
Bơm hộp số và bơm thủy lực máy kéo được thiết kế riêng cho một vỏ hộp số hoặc giao diện PTO cụ thể. Kiểu mặt bích, đường kính định tâm, chiều dài trục, then hoa và đôi khi cả bánh răng dẫn động hoặc khớp nối đều là đặc thù của từng máy. Với các loại bơm này, việc khớp phần lắp đặt và truyền động quan trọng hơn thông số lưu lượng trong catalog.
Thông thường bạn sẽ cần model và dải số seri của máy kéo hoặc hộp số, hoặc mã phụ tùng OEM. Chỉ riêng dung tích riêng và loại mặt bích hiếm khi là đủ.
Cách đọc thông số dung tích, áp suất và tốc độ trên bảng dữ liệu bơm bánh răng
Dung tích riêng của bơm bánh răng, tính bằng cc/vòng, nhân với tốc độ trục tính bằng vòng/phút, rồi chia cho 1.000, sẽ cho lưu lượng lý thuyết tính bằng L/phút. Do đó, bơm 16 cc/vòng ở 1.500 vòng/phút về lý thuyết cho lưu lượng 24 L/phút. Sau đó, giới hạn về áp suất, tốc độ và cửa hút sẽ quyết định bạn thực sự nhận được bao nhiêu phần của lưu lượng đó trong điều kiện làm việc thực tế.
Dung tích riêng và lưu lượng thực tế đầu ra
Lưu lượng cấp ra luôn thấp hơn lưu lượng lý thuyết do dầu bị rò rỉ nội bộ qua các mặt bánh răng, đỉnh răng và bạc lót. Tổn thất này được gọi là hiệu suất thể tích. Một bơm bánh răng ngoài mới ở điều kiện định mức thường đạt hiệu suất ở mức từ 90% đến khoảng 95%, nhưng con số này giảm khi áp suất tăng, khi dầu loãng đi do nhiệt và khi khe hở mở rộng do mài mòn.
Hãy chọn kích thước bơm có tính đến yếu tố này. Nếu một mạch thủy lực cần một lưu lượng xác định ở áp suất làm việc và nhiệt độ vận hành tối đa, thì bơm được chọn đúng bằng giá trị lý thuyết sẽ không đáp ứng đủ. Hãy kiểm tra đường đặc tính lưu lượng theo áp suất trong bảng thông số, không chỉ dựa vào dung tích danh định.
Tốc độ quay cũng có giới hạn. Bảng thông số nêu tốc độ tối thiểu, dưới mức này rò rỉ nội bộ chiếm ưu thế và lưu lượng đầu ra trở nên không ổn định. Bảng thông số cũng nêu tốc độ tối đa, trên mức này cửa hút không thể làm đầy các khoang giữa các răng và hiện tượng xâm thực bắt đầu xảy ra. Các bơm có dung tích lớn hơn trong cùng một cỡ thân thường có tốc độ tối đa thấp hơn.
Áp suất liên tục, áp suất ngắt quãng và áp suất đỉnh
Hầu hết bảng thông số của bơm bánh răng đưa ra ba mức áp suất định mức:
- Áp suất liên tục: giá trị thiết kế mà bơm có thể duy trì trong suốt tuổi thọ định mức. Hãy cài đặt van an toàn của hệ thống dựa trên giá trị này.
- Áp suất ngắt quãng: giá trị cao hơn được phép trong một phần giới hạn của mỗi chu kỳ làm việc, thường được nhà sản xuất quy định bằng thời lượng tối đa cho mỗi lần xảy ra.
- Áp suất đỉnh: giới hạn cho các xung áp suất ngắn khi van chuyển đổi và khi chịu tải trọng va đập. Đây không phải là điểm làm việc.
Các mức định mức thường thấp hơn đối với dung tích lớn nhất trong một cỡ thân, vì bánh răng rộng hơn tạo ra tải lớn hơn lên các bạc lót. Một dòng bơm được định mức áp suất cao nhìn chung có thể ghi giá trị thấp hơn cho các cỡ lớn nhất.
Độ nhớt chất lỏng, nhiệt độ và điều kiện cửa hút
Bơm bánh răng được quy định cho một dải độ nhớt làm việc và độ nhớt tối đa khi khởi động nguội. Dầu quá loãng khi nóng làm tăng rò rỉ nội bộ và mài mòn trên các mặt bạc lót. Dầu quá đặc khi khởi động không thể làm đầy các bánh răng và gây ra xâm thực, tình trạng các bọt hơi hình thành ở cửa hút rồi vỡ ra dưới áp suất, làm xói mòn bề mặt kim loại.
Điều kiện đầu vào thường được cho dưới dạng áp suất tuyệt đối tối thiểu tại cửa hút. Đường hút quá nhỏ, quá dài hoặc lưới lọc bị tắc sẽ kéo áp suất đầu vào xuống dưới giới hạn này. Các triệu chứng gồm tiếng rít, dầu nổi bọt và hiện tượng rỗ bề mặt ở phía áp suất thấp của thân bơm. Độ sạch cũng quan trọng không kém. Các bảng dữ liệu thường nêu độ sạch của dầu theo ISO 4406, tiêu chuẩn phân cấp ô nhiễm hạt theo kích thước và số lượng.
Làm thế nào để chọn bơm bánh răng thay thế khớp với mã model gốc?
Việc chọn bơm bánh răng thay thế bắt đầu từ mã cụm đầy đủ trên nhãn thông số của bơm gốc, chứ không phải tên dòng sản phẩm. Hai bơm cùng dòng có thể có cùng dung tích riêng nhưng vẫn khác nhau về mặt bích, trục, cổng và chiều quay. Chỉ cần một điểm khác biệt trong số đó là thiết bị không thể lắp vừa hoặc không thể hoạt động trên máy.
Tên dòng sản phẩm chỉ dùng để nhận diện
Các ký hiệu như AZPF, PGP511 hoặc GHP2 cho biết họ bơm và cỡ khung, nhưng không cho biết cấu hình cụ thể. Một mã đầy đủ thường bao gồm dung tích riêng, chiều quay, loại mặt bích, loại trục, kiểu và vị trí cổng, vật liệu phớt cùng các van tích hợp. Tên thương hiệu và số model chỉ được dùng để xác định bơm thay thế. Khả năng tương thích phụ thuộc vào mã cụm đầy đủ, vì vậy một yêu cầu báo giá (RFQ) chỉ dựa trên tên dòng sản phẩm là chưa đầy đủ.
Mặt bích, trục, cổng và chiều quay
Bốn thông số này gây ra phần lớn các lỗi lắp không khớp:
- Mặt bích lắp: các kiểu SAE hai bu lông và bốn bu lông, kiểu châu Âu bốn bu lông và nhiều loại mặt bích riêng của OEM khác nhau về đường kính gờ định tâm, khoảng cách bu lông và chiều sâu gờ định tâm. ISO 3019 bao quát nhiều kích thước mặt bích và trục tiêu chuẩn ở cả hệ SAE và hệ mét.
- Trục: trục then hoa (SAE hoặc DIN, với số răng và bước răng xác định), trục côn có then và đai ốc, hoặc trục trụ có then. Chiều dài trục và độ ăn khớp then hoa phải khớp với khớp nối truyền động.
- Cổng: cổng mặt bích chia đôi, cổng ren BSPP, cổng O-ring boss hệ mét hoặc UNF, được bố trí ở bên hông hoặc phía sau. Kích thước và vị trí cổng quyết định việc các ống mềm hiện có có thể kết nối mà không cần đầu nối chuyển đổi hay không.
- Chiều quay: theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ, thường được xác định khi nhìn từ đầu trục. Nhiều bơm bánh răng chỉ được chế tạo cho một chiều quay do cách bố trí bạc lót và phớt, và nếu chạy ngược chiều có thể làm thiếu dầu ở cửa hút hoặc làm hỏng phớt trục.
Với bơm nhiều tầng, cũng cần kiểm tra khớp nối trục giữa các tầng và xem tầng phía sau có cửa hút riêng hay không.
Cần gửi những gì khi không có nhãn thông số
Nhãn thông số bị mòn, bị sơn phủ hoặc mất là tình trạng thường gặp trên thị trường bảo trì. Nhà cung cấp vẫn có thể xác định lại thông số kỹ thuật nếu bạn cung cấp các thông tin sau:
- Mã sản phẩm gốc hoặc mã phụ tùng OEM, kể cả khi chỉ có một phần.
- Hãng máy, model và dải số sê-ri, cùng vị trí lắp bơm (hệ thủy lực chính, hệ thống lái, dẫn động quạt, hộp số).
- Các thông số đo được: khoảng cách bu lông mặt bích và đường kính vành định tâm, đường kính trục và số răng then hoa, kích thước và vị trí cổng, chiều dài tổng thể.
- Chiều quay và, nếu bạn biết, áp suất làm việc và tốc độ động cơ.
- Ảnh rõ nét của mặt bích, đầu trục, cả hai phía cổng và mọi ký hiệu đúc trên thân bơm.
Olive Branch Hydraulics đối chiếu phụ tùng thay thế dựa trên mã sản phẩm gốc, model máy và thông tin thiết bị. Gửi đủ cả ba thông tin ngay trong yêu cầu báo giá đầu tiên sẽ giúp tiết kiệm một vòng trao đổi câu hỏi.
Điều gì làm nên một nhà cung cấp bơm bánh răng đáng tin cậy về chất lượng chế tạo và kiểm soát chất lượng (QC)?
Một nhà cung cấp bơm bánh răng đáng tin cậy có thể giải thích về vật liệu thân bơm, thiết kế bạc lót, hợp chất làm kín và độ hoàn thiện bề mặt bánh răng của sản phẩm được báo giá. Họ cũng nêu rõ từng bơm được thử nghiệm như thế nào trước khi xuất hàng. Hai chiếc bơm có cùng mã và mức giá tương tự vẫn có thể chênh lệch rất nhiều về tuổi thọ sử dụng, tùy thuộc vào các lựa chọn bên trong đó và khâu kiểm tra đi kèm.
Các điểm về vật liệu và gia công cần hỏi
Hãy hỏi về những điểm sau trước khi bạn phê duyệt mẫu:
- Vật liệu thân bơm: thân nhôm đùn hoặc đúc giúp giảm trọng lượng và chi phí cho các ứng dụng áp suất trung bình. Thân gang đúc giữ hình dạng tốt hơn dưới áp suất và nhiệt độ cao, vì vậy các dòng bơm hạng nặng và áp suất cao thường sử dụng vật liệu này.
- Bạc lót và tấm bên: bạc lót cân bằng áp suất ép vào mặt bánh răng tỷ lệ thuận với áp suất hệ thống, qua đó hạn chế rò rỉ nội bộ khi áp suất tăng. Hãy hỏi rõ bề mặt ổ đỡ hoặc lớp phủ nào được sử dụng.
- Bánh răng: bánh răng thép thấm cacbon tôi cứng với sườn răng được mài và mặt bên được lapping giúp duy trì khe hở chặt chẽ lâu hơn. Độ phẳng và độ song song của mặt bánh răng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thể tích.
- Phớt làm kín: NBR (cao su nitrile) phù hợp với dầu khoáng thông thường trong dải nhiệt độ bình thường. FKM (fluoroelastomer) chịu được nhiệt độ cao hơn và một số loại dầu chống cháy hoặc dầu tổng hợp. Hãy xác nhận loại vật liệu phù hợp với chất lỏng làm việc và nhiệt độ dầu cao nhất mà bạn dự kiến.
Độ chính xác gia công của lỗ vỏ bơm và độ đồng trục giữa lỗ và gờ định tâm cũng ảnh hưởng đến độ ồn và mức mài mòn bạc lót. Việc đại tu một cụm bơm hiện có không thể khắc phục các vấn đề này.
Kiểm tra và các tài liệu cần thống nhất trong báo giá
Hãy ghi rõ phạm vi kiểm tra bằng văn bản trước khi xác nhận đơn hàng. Các hạng mục thường gặp gồm kiểm tra kích thước theo bản vẽ hoặc mẫu gốc, kiểm tra rò rỉ tại phớt trục và các mặt ghép, cũng như thử nghiệm áp suất và lưu lượng nếu có. ISO 4409 mô tả các phương pháp chung để đo hiệu suất ở trạng thái ổn định của bơm thể tích và là tài liệu tham khảo phù hợp nếu bạn muốn nêu rõ cơ sở thử nghiệm.
Hãy liệt kê cả những tài liệu bạn cần, chẳng hạn như biên bản thử nghiệm, bản khai vật liệu, phiếu đóng gói hoặc giấy chứng nhận xuất xứ. Nếu nhà cung cấp viện dẫn tài liệu của bên thứ ba, hãy kiểm tra tên đứng trên tài liệu đó. Các tài liệu này thuộc về chủ sở hữu của chúng và không phải là chứng nhận của chính nhà cung cấp.
Olive Branch Hydraulics thực hiện kiểm tra cuối cùng 100% trước khi đóng gói. Các hạng mục kiểm tra chất lượng và tài liệu yêu cầu được thống nhất trong báo giá, nhờ đó phạm vi thử nghiệm có thể được thiết lập cho từng đơn hàng.
Những yếu tố nào quyết định giá, MOQ và thời gian giao hàng của đơn hàng bơm bánh răng?
Giá, MOQ và thời gian giao hàng của đơn hàng bơm bánh răng phụ thuộc chủ yếu vào mức độ tiêu chuẩn của cấu hình. Dung tích riêng phổ biến với mặt bích, trục và cổng tiêu chuẩn sẽ được giao nhanh nhất và có chi phí thấp nhất. Bố trí cổng tùy chỉnh, cấu hình nhiều tầng và các vòng làm mẫu bổ sung sẽ làm tăng chi phí khuôn dụng cụ, thời gian thiết lập và thời gian phê duyệt.
Thân gang đúc có chi phí cao hơn thân nhôm. Mỗi tầng bổ sung trên bơm đôi hoặc bơm ba đều làm tăng thêm bộ bánh răng, bạc lót và công đoạn gia công. Trục đặc biệt, van an toàn hoặc van ưu tiên tích hợp và vật liệu phớt không tiêu chuẩn đều làm tăng chi phí. Số lượng đặt hàng có ảnh hưởng lớn nhất đối với các đơn hàng tùy chỉnh, khi chi phí thiết lập được phân bổ cho cả lô. Đối với các mã tiêu chuẩn, ảnh hưởng này nhỏ hơn.
Khi gửi RFQ, vui lòng nêu đầy đủ mã model, số lượng và cảng đến. Olive Branch Hydraulics sẽ phản hồi yêu cầu báo giá trong vòng 24 giờ khi nhận được ba thông tin này. Hãy hỏi rõ báo giá theo điều kiện FOB hay CIF, và đảm bảo phạm vi kiểm tra đã thỏa thuận được phản ánh trong giá.
Cấu hình tùy chỉnh và quy trình lấy mẫu
Bơm bánh răng thủy lực tùy chỉnh, dành cho các chương trình OEM hoặc thay thế hậu mãi, được thực hiện theo một quy trình nhất định. Chẳng hạn, Olive Branch Hydraulics thực hiện theo trình tự sau:
- Yêu cầu báo giá kèm model, ứng dụng và thông số mục tiêu.
- Bản vẽ thiết kế và hình ảnh dựng 3D được gửi để quý khách phê duyệt.
- Lấy mẫu theo thiết kế đã được phê duyệt.
- Sản xuất với kiểm soát chất lượng trong quá trình.
- Kiểm tra cuối cùng 100%.
- Đóng gói và vận chuyển toàn cầu.
Cấu hình cổng P/T tùy chỉnh, tức là vị trí, kích thước và ren của cổng áp suất và cổng hồi dầu, là yêu cầu phổ biến từ các nhà phân phối muốn một thân bơm phù hợp với nhiều bố trí máy khác nhau. Hãy phê duyệt hình ảnh dựng một cách cẩn thận. Lỗi về hướng cổng chỉ lộ ra sau khi ống đã được cắt.
Những sai lầm thường gặp khi tìm nguồn cung cần tránh
- Chỉ báo giá theo tên dòng sản phẩm: nhà cung cấp sẽ tự điền các chi tiết còn thiếu bằng tùy chọn mặc định, và bơm giao đến khác với bơm ban đầu về trục, mặt bích hoặc chiều quay.
- Bỏ qua bước duyệt mẫu đã xác nhận: chuyển thẳng sang sản xuất hàng loạt với mã mới hoặc nhà cung cấp mới sẽ làm mất cơ hội duy nhất để kiểm tra độ khớp lắp trên chính máy thực tế.
- Không đưa tiêu chí kiểm tra vào hợp đồng: nếu không thống nhất trước các hạng mục kiểm tra kích thước, rò rỉ và áp suất/lưu lượng, bạn sẽ không có cơ sở rõ ràng để từ chối một lô hàng không đạt yêu cầu.
Mỗi sai sót trên đều có thể khiến bạn nhận cả một lô bơm không lắp vừa và rất khó trả lại. Cách khắc phục trong mọi trường hợp là như nhau: ghi rõ bằng văn bản mã lắp ráp đầy đủ, mẫu đã duyệt và phạm vi kiểm tra trước khi bắt đầu sản xuất.
