Bài tập tự động hóa thủy khí trong máy năm 2024

1 Chương 1 Cơ sở lý thuyết

9. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực.
10. Ưu điểm.
11. Truyền được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi ít phải chăm sóc, bảo dưỡng.
12. Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình cho sẵn.
13. Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc với nhau, các bộ phận nối thường là những đường ống dễ đổi chỗ.
14. Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thuỷ lực cao.
15. Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thuỷ lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong trường hợp cơ khí hay điện.
16. Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành.
17. Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.
18. Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch.
19. Tự động hoá đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần tử tiêu chuẩn hoá.
20. Nhược điểm.
21. Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng.
22. Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn.
23. Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi. II. Định luật của chất lỏng.
24. áp suất thuỷ tĩnh. Trong các chất lỏng, áp suất (áp suất do trọng lượng và áp suất do ngoại lực) tác dộng lên mỗi phần tử chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng bình chứa (hình 1.1) và (hình 1.2) 2 Hình 1.1 Tại (hình 1.1d) ta có: ps = h.g. + pL Tại (hình 1.1e) ta có: pF = A F Tại (hình 1.1f) ta có: 1 1 A F = pF = 2 2 A F và 1 2 I I = 2 1 A A = 2 1 F F Trong đó:
25. khối lượng riêng của chất lỏng. h - chiều cao cột nước. g - gia tốc trọng trường. ps - áp suất do lực trọng trường. pL - áp suất khí quyển. pF - áp suất của tải trọng. A - diện tích bề mặt tiếp xúc. F - tải trọng ngoài. 3
26. Phương trình dòng chảy liên tục (hình 1.3). Lưu lượng trong đường ống từ vị trí (1) đến vị trí (2) là không đổi. Lưu lượng Q của chất lỏng qua mặt cắt S của ống bằng nhau trong toàn ống (từ điều kiện liên tục). Ta có phương trình dòng chảy như sau: Q = S.v = const Với v là vận tốc chảy trung bình qua mặt cắt S. Trong đó: Q - lưu lượng dòng chảy tại vị trí 1 và vị trí 2 [m3/s]. v1 - vận tốc dòng chảy tại vị trí 1 [m3/s]. v2 - vận tốc dòng chảy tại vị trí 2 [m3/s]. A1 - tiết diện dòng chảy tại vị trí 1 [m2]. A2 - tiết diện dòng chảy tại vị trí 2 [m2]. Nếu tiết diện dòng chảy là hình tròn, ta viết được như sau: v1. 4 .21 d = v2. 4 .22 d Vận tốc dòng chảy tại vị trí 2: 4 2V = 1V . 2 1 2 2 d d Trong đó : d1, d2- là đường kính ống tại vị trí (1) và vị trí (2).
27. Phương trình Bernuli. áp suất tại một điểm chất lỏng đang chảy, theo (hình1.3) ta có: p1 + gh1 + 2 2 1v = p2 + gh2 + 2 2 2v = const. Trong đó: p + gh - áp suất thuỷ tĩnh. 2 2v = g v 2 2 - áp suất thuỷ động.  = .g - trọng lượng riêng. III. Đơn vị đo các đại lượng cơ bản.
28. áp suất. Đơn vị cơ bản của áp suất theo hệ đo lường Si la Pascal (Pa). 1 Pascal (Pa) là áp suất phân bố đều lên bề mặt có diện tích 1 m2 với lực tác động vuông góc lên bề mặt đó là 1 Newton (N). 1 Pa = 1 N/m2 1 Pa = 1 kg m/s2/ m2 = 1 kg/ms2 Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội số của Pascal là Megapascal (MPa). 1 MPa = 1 000 000 Pa. Ngoài ra còn dùng đơn vị bar : 1 bar = 105 Pa = 100000 Pa. và đơn vị kp/cm2 (theo DIN - tiêu chuẩn Cộng hoà Liên bang Đức) 1 kp/cm2 = 0,980665 bar = 0,981 bar. 1 bar = 1,01972 kp/cm2 = 1,02 kp/cm.2 Đơn vị kG/cm2 tương đương kp/cm2. Người ta thường lấy gần đúng 1 bar = 1 kp/cm2 = 1 at Ngoài ra một số nước (Anh, Mỹ) còn sử dụng đơn vị đo áp suất : Pound (0,4536 kg) per square inch (6,4521 cm2) Ký hiệu lbf/in2 (psi) 1 bar = 14,5 psi 1psi = 0.06895 bar 5 Theo (hình 1.5) áp suất ghi trên tất cả các áp kế là hiệu suất của áp suất tuyệt đối và áp suất khí quyển. áp suất ghi trên tất cả các chân không kế là hiệu áp suất của áp suất khí quyển và áp suất tuyệt đối. (Bảng 1.1) biểu thị mối tương quan của các đơn vị đo áp suất khác nhau. Bảng 1.1 áp suất Pa bar mbar at kp/cm2 mmWS kp/m2 Torr mm Hg psi Atm 1 Pa 1 N/m2 1 1,000. 10-5 1,000.10- 5 1,02.10-3 0,102 7,50.10-3 1,45. 10-4 1 bar 1,000. 105 1 1,000.10- 3 1,02 1,02.104 0,75.103 1,45. 10 0,987 1 mbar 1,000. 102 1,000. 10-3 1 1,02.10-3 1,02.10 0,75 1,45. 10-2 0,987 .10-3 1 at 1 kp/cm2 0,981. 105 0,981 9,81.102 1 1,000. 104 7,36.102 1,42. 10-2 0,987 1 mmW S 1 kp/m2 9,81 0,981. 10-4 9,81.10-2 1,000. 10-4 1 7,36.10-2 1,42. 10-3 9,68. 10-5 1 mm Hg 1 Torr 1,33. 102 1,3310-3 1,33 1,36.10-3 1,36.10 1 1,934. 10-2 1,32. 10-3 1 psi 6,895. 103 6,895. 10-2 6,895. 10 7,033. 10-2 7,033. 102 5,171.10 1 6,805 .10-2 1 atm 1,013. 105 1,013 1,031.103 1,033 1,033. 104 7,6.102 1,469. 10-2 1
29. Lực. Đơn vị của lực là Newton (N). 1 Newton (N) là lực tác động lên đối trọng có khối lượng 1 kg với gia tốc 1 m/s2. 1N = 1 2 . s mkg Ngoài đơn vị Newton (N), người ta còn sử dụng một số đơn vị khác về lực (bảng 1.2) theo DIN ( đơn vị kG tương đương với kp). Bảng 1.2 N dyn kp Mp p 1 105 0,102 1,02.10-4 102 10-5 1 1,02.10-6 1,02.10-9 1,02.10-3 9,81 9,81.105 1 10-3 103 9,81.103 9,81.108 103 1 106 6 9,81.10-3 981 10-3 10-6 1 3.Công. Đơn vị của công là Joule (J). 1 Joule (J) là công sinh ra dưới tác động của lực 1 N để vật dịch chuyển quãng đường 1m. 1J = 1Nm 1J = 1 2 2 s kgm (Bảng 1.3) biểu thị mối liên hệ giữa các đơn vị đo về công (đơn vị kGm tương đương với kpm). J erg kpm kWh kcal eV 1 10-7 0,102 2,78.10-7 2,39.10-4 6,24.1018 10-7 1 1,02.10-8 2,78.10-14 2,39.10-11 6,24.1011 9,81 9,81.107 1 2,72.10-6 2,34.10-3 6,12.1019 3,60.106 3,60.1013 3,67.105 1 860 2,25.1025 4187 4,19.1010 427 1,16.10-3 1 2,61.1022 1,6.10-19 1,6.10-12 1,63.10-20 4,45.10-26 3,83.10-23 1 4.Công suất. Đơn vị của công suất là Watt (W). 1 Watt (W) là công suất trong thời gian 1s, sinh ra năng lượng 1 J. 1 W = 1Nm/s. 1 W = 1 2 2 s kgm . (Bảng 1.4) biểu thị theo DIN mối liên hệ giữa đơn vị đo về công suất (đơn vị kGm/s tương đương kpm/s: đơn vị mã lực CV tương đương với PS). Bảng 1.4 W kW kpm/s PS kcal/s kcal/h 1 10-3 0,102 1,36.10-3 2,39.10-4 0,86 105 1 102 1,36 0,239 860 9,81 9,81.10-3 1 1,33.10-2 23,45.10-4 8,43 735,5 0,7355 75 1 0,1757 622 4187 4,19 427 5,69 1 3600 1,16 1,16.10-3 0,119 1,58.10-3 2,78.10-4 1 7 IV. So sánh các loại truyền động. Trong (bảng 1.5) trình bày các dạng năng lương và so sánh chúng trong truyền động. Tiêu chuẩn Thuỷ lực Khí nén Điện tử Cơ học (1) (2) (3) (4) (5) Mang năng lượng Dầu Khí nén Electron Trục; bánh răng; xích Truyền năng lượng ống dẫn, đầu nối ống dẫn, đầu nối Dây điện Trục, bánh răng Tạo ra năng lượng hoặc chuyển đổi thành dạng năng lượng khác Bơm, xilanh truyền lực, động cơ thuỷ lực Máy nén khí, xilanh truyềnlực, động cơ khí nén. Máy phát điện, động cơ điện, pin ắc quy Trục, bánh răng, đai truyền Xích truyền. Các đại lượng cơ bản áp suất p (400 bar), lưu lượng (m3/h) áp suất p (khoảng 6 bar). lưu lượng q (m3/h) Hiệu điện thế U, cường độ dòng điện I Lực, mômen xoắn, vận tốc, số vòng quay. Công suất Rất tốt, áp suất đến khoảng 400 bar, kết cấu nhỏ gọn, giá cả phù hợp. Tốt, bị giới hạn bởi áp suất làm việc khoảng 6 bar. Tốt, trọng lượng động cơ điện có cùng công suất lớn hơn 10 lần so với động cơ thuỷ lực. Sự đóng mở của các tiếp điểm thuận lơi hơn so với van đảo chiều. Tốt, bởi vì không có chuyển đổi năng lượng. Bị năng lượng giới hạn trong lĩnh vực điều khiển và điều chỉnh. Độ chính xác của vị trí (hành trình) Rất tốt, bởi vì dầu không có độ đàn hồi. Không tốt hơn bởi vì khí nén có độ đàn hồi. Tốt, độ trễ nhỏ. Rất tốt, khả năng ăn khớp truyền động. 8 Hiệu suất Vừa phải, tổn thất thể tích, ma sát ở truyền động, chuyển đổi năng lượng, tổn thất áp suất van Tính chất khí nén có ảnh hưởng trong quá trình truyền tải Vừa phải. Tổn thất lớn. Khả năng điều khiển và điều chỉnh Rất tốt đối với các loại van và bơm điều chỉnh được lưu lượng. Cơ cấu servo. Kết hợp tốt với điện - điện tử. Điều khiển linh hoạt. Khó điều chỉnh do ảnh hưởng bởi độ đàn hồi của khí nén Công suất tiêu thụ thấp, rất tốt. kém linh hoạt, khó điều chỉnh. Khả năng tạo ra chuyển động thẳng Đơn giản bởi xilanh truyền lực. Đơn giản. Thông qua động cơ. Đơn giản thông qua trục. Khả năng ứng dụng Chuyển động thẳng ở các máy sản xuất. Lắp ráp. Dây chuyền tự động. Truyền động quay. Tịnh tiến. Truyền động khoảng cách ngắn.
30. Phạm vi ứng dụng. Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Một số lĩnh vực sau minh hoạ cho ứng dụng (hình 1.6). 9 VI. Tổn thất trong hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực. Trong hệ thống thuỷ lực co các loại tổn thất sau:
31. Tổn thất thể tích. Tổn thất thể tích là do dầu thuỷ lực chảy qua các khe hở trong các phần tử của hệ thống. áp suất càng lớn, vận tốc càng nhỏ và độ nhớt càng nhỏ thì tổn thất thể tích càng lớn. Tổn thất thể tích đáng kể nhất là ở các cơ cấu biến đổi năng lượng.
32. Tổn thất cơ khí. Tổn thất cơ khí là do ma sát giữa các chi tiết có chuyển động tương đối với nhau.
33. Tổn thất áp suất. Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do lực cản trên đường chuyển động của dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành. Tổn thất đó phụ thuộc vào những yếu tố khác nhau:
34. Chiều dài ống dẫn.
35. Độ nhẵn thành ống.
36. Độ lớn tiết diện ống.
37. Tốc độ dòng chảy.
38. Sự thay đổi tiết diện. -Trọng lượng riêng, độ nhớt. Nếu áp suất vào hệ thống là p0 và p1 là áp suất ra, thì tổn thất áp suất được biểu thị bằng: p = p0 - p1 = 10. . d lv g 2 2 (N/m2) = 10-4. . d lv g 2 2 (bar) Trong đó: 10
39. khối lượng riêng của dầu [914 kg/m3]. g - gia tốc trọng trường [9,18 m/s2]. v - vận tốc trung bình của dầu [m/s].  - hệ số tổn thất cục bộ.
40. ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất. Hình 1.7.
41. Tiết diện dạng tròn (hình 1.7) và(hình 1.8) Nếu ta gọi : p - tổn thất áp suất. l - chiều dài ống dẫn.
42. khối lượng riêng của chất lỏng. Q - lưu lượng. D - đường kính. v - độ nhớt động học.  - hệ số ma sát của ống. LAM - hệ số ma sát đối với chảy tầng. TURB - hệ số ma sát đối với chảy rối. Tổn thất: 11 p = 5 2 2 ..8 D Ql   = LAM - Q vD..256  = TURB - 4 . .4 316,0 vD Q Số reynold: vD Q . .4

    3000

43. Tiết diện thay đổi lớn đột ngột (hình 1.9). p = (1- 2 2 2 1 D D )2. 4 1 2 2 ..8 D Q D1 - đường kính ống dẫn vào. D2 - đường kính ống dẫn ra.
44. Tiết diện thay đổi lớn từ từ (hình 1.10). p = [0,12  0,20]. 4 1 2 24 2 4 1 ..8.1 D Q D D 12
45. Tiết diện nhỏ đột ngột (hình 1.11). p = 0,5. 4 1 2 22 1 2 2 ..8.1 D Q D D
46. Tiết diện nhỏ từ từ (hình 1.12) p 0
47. Vào ống dẫn (hình 1,13). Tổn thất áp suất được tính theo công thức sau: p = E . 4 2 2 ..8 D Q Trong đó hệ số thất thoát E được chia thành 2 trường hợp a và b, xem bảng sau: Cạnh Hệ số thất thoát E Sắc 0,5 A Gãy khúc 0,25 Tròn 0,06 B Có trước < 3
48. Ra ống dẫn (hình 1.14). Tổn thất áp suất được tính theo công thức sau: p = U . 4 2 2 ..8 D Q Hệ số thất thoát U vD Q . .4 < 3000 2 vD Q . .4 . 3000 1 13
49. ống dẫn gãy khúc (hình 1.15). D R 4 p = U . 4 2 2 ..8 D Q
50. Tổn thất áp suất ở van (hình 1.16). Đối với từng loại van cụ thể, do từng hãng sản xuất, thì sẽ có đường đặc tính tổn thất áp suất cho từng loại van. Tổn thất áp suất ở van theo đồ thị ở (hình 1.16).
51. Tổn thất trong hệ thống thuỷ lực (hình 1.17). 14 VII. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thuỷ lực.
52. Độ nhớt. Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng nhất của chất lỏng. Độ nhớt xác định ma sát trong bản thân chất lỏng và thể hiện khả năng chống biến dạng trượt hoặc biến dạng cắt của chất lỏng. Có hai loại độ nhớt:
53. Độ nhớt động lực. Độ nhớt động lực  là lực ma sát tính bằng 1 N tác động trên một đơn vị diện tích bề mặt 1 m2 của hai lớp phẳng song song với dòng chảy của chất lỏng cách nhau 1 m và có vận tốc 1 m/s. Độ nhớt động lực  được tính bằng [Pa.s]. Ngoài ra, người ta còn dùng đơn vị poazơ (Poiseuille), viết tắt là P. 1P = 0,1 N.s/m2 = 0,010193 kG.s/m2 !P = 100cP (centipoiseulles) Trong tính toán kỹ thuật thường dùng số quy tròn: 1P = 0,0102 kG.s/m2.
54. Độ nhớt động. Độ động là tỷ số giữa hệ số nhớt động lực  với khối lượng riêng của chất lỏng. v =  Đơn vị độ nhớt động là [m2/s]. Ngoài ra, người ta còn dùng đơn vị stốc (Stoke), viết tắt là St hoặc centistokes, viết tắt là cSt. 1St = 1 cm2/s = 10-4 m2/s 1cSt = 10-2 St = 1mm2/s
55. Độ nhớt theo độ Engler (E0). 15 Độ nhớt theo độ Engler (E0) là một tỷ số quy ước dùng để so sánh thời gian chảy 200 cm3 chất lỏng được thử qua lỗ nhớt kế (2,8mm) với thời gian chảy 200 cm3 nước cất qua lỗ này ở nhiệt độ + 200C. Ký hiệu E0 nt t
56. Sự phụ thuộc của độ nhớt vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng tăng thì độ nhớt của chất lỏng càng giảm (hình 1.18). 3.Phân loại độ nhớt theo tiêu chuẩn ISO. Tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế (ISO) đã đưa ra một cách phân loại mới về vật liệu bôi trơn. Phân loại độ nhớt theo ISO được trình bày ở (bảng 1.6). Bảng 1.6. Ký hiệu theo ISO Độ nhớt trung bình ở 400C [ mm2/s] Độ nhớt động giới hạn ở 400C [ mm2/s] Thấp nhất Cao nhất ISO VG 2 ISO VG 3 ISO VG 5 ISO VG7 ISO VG 10 ISO VG 15 ISO VG 22 ISO VG 32 2,2 3,2 4,6 6,8 10 15 22 32 1,98 2,88 4,14 6,12 9,00 13,5 19,8 28,8 2,42 3,52 5,06 7,48 11,0 16,5 24,2 35,2 16 ISO VG 46 ISO VG 68 ISO VG 100 ISO VG 150 ISO VG 220 ISO VG 320 ISO VG 460 ISO VG 680 ISO VG 1000 ISO VG 1500 46 68 100 150 220 320 460 680 1000 1500 41,4 61,2 90,0 135 198 288 414 612 900 1350 50,6 74,8 110 165 242 352 506 748 1100 1650 So sánh độ nhớt theo tiêu chuẩn ISO VG và SAE được trình bày ở (bảng 1.7) Bảng 1.7. ISO VG SAE 100 30 68 20,20 W 46 32 10 W 22 5 W
57. Yêu cầu đối với dầu thuỷ lực. Những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc là độ nhớt, khả năng chịu nhiệt, độ ổn định tính chất hoá học và tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính ăn ... đổi thể tích) có áp suất lớn nhất. Khi ta điều chỉnh vít (3) theo yêu cầu, độ lệch tâm sẽ thay đổi, áp suất trong buồng nén sẽ thay đổi theo yêu cầu. Hình 3.59 biểu diễn ký hiệu và đường đặc tính của bơm điều chỉnh áp suất. Hình 3.59 Phương pháp điều chỉnh áp suất của bơm.
58. Ký hiệu. B. Đường đặc tính của bơm.
59. Điều chỉnh áp suất bằng van tràn (hình 3.60). Hình 3.60 Điều chinhe áp suất bằng van tràn. q v b B (A) a 46
60. Nòng van điều chỉnh độ lệch tâm.
61. Nòng van điều chỉnh độ lệch tâm đối diện.
62. ống dầu ra 4. Nòng trượt của van tuyến tính.
63. Lò xo 6. Vít 7. Tiết diện 8. Van tràn. Nguyên lý điều chỉnh áp suất bằng van tràn cũng tương tự như điều chỉnh áp suất bằng cơ khí. Thay vì điều chỉnh vít (6) theo yêu cầu, ở đây sẽ thay thế bởi áp lực tác động lên tiết diện (7) bằng cách điều chỉnh van tràn (8). Như vậy, độ lệch tâm giữa rôto và stato sẽ thay đổi, do đó lưu lượng vào nòng van (1) thay đổi. Kết quả là áp suất trong buồng nén của bơm hay ở ống dầu ra (3) sẽ thay đổi theo yêu cầu. Hình 3.61 biểu diễn ký hiệu và đường đặc tính của bơm điều chỉnh áp suất bằng van tràn. Hình 3.61 Phương pháp điều chỉnh áp suất bằng van tràn..
64. Ký hiệu b. Đường đặc tính bơm. B (A) a A (B) q v b 47 Hình 3.62 Điều chỉnh lưu lượng kết hợp điều chỉnh áp suất của bơm. 1,2. Van giảm áp 3. Van tràn 4. Van tiết lưu.
65. Van tiết lưu có tiết diện không đổi 6. Van tràn. Nguyên lý điều chỉnh lưu lượng kết hợp với điều chỉnh áp suất của bơm là dựa trên cơ sở sự kết hợp điều chỉnh áp suất bằng van tràn (3) và điều chỉnh lưu lượng qua bộ ổn tốc, bao gồm: van tiết lưu (4) và van giảm áp thuộc khối (1), (2). Van tiết lưu (6) có tiết diện không đổi (đường kính tiết diện 0,8). Van tràn (6) có nhiệm vụ là khi áp suất lớn hơn yêu cầu, dầu tràn về thùng chứa. 48 Hình 3.63 Phương pháp điều chỉnh lưu lượng kết hợp với điều chỉnh áp suất của bơm thay đổi thể tích.
66. Ký hiệu b. Đường đặc tính bơm. Hình 3.63 biểu diễn ký hiệu và đường đặc tính của bơm điều chỉnh áp suất bằng van tràn kết hợp với điều chỉnh lưu lượng. VII. Van chặn. Van chặn gồm các loại van sau:
67. Van một chiều.
68. Van một chiều điều khiển được hướng chặn.
69. Van tác động khóa lẫn.
70. Van một chiều.
71. Công dụng. Chỉ cho dòng chảy đi qua một chiều. Nguyên lý hoạt động và ký hiệu van một chiều (hình 3.64). a b 49 Hình 3.64 Van một chiều.
72. Nguyên lý. b. Ký hiệu.
73. Một số ví dụ điển hình sử dụng van một chiều (hình 3.65). a b c d e f g h Hình 3.65 Một số kết cấu sử dụng van một chiều.
74. Tải trọng ngoài sẽ được duy trì khi bơm mất điện.
75. Van tiết lưu chỉ cho dòng đi qua một chiều.
76. Van một chiều khi quá trình hút.
77. Van một chiều cho động cơ dầu.
78. Dòng chảy đi qua bơm (khi hút), khi bộ lọc bị bẩn.
79. Dòng chảy xả về thùng, khi bộ lọc bị bẩn.
80. Bộ ổn tốc 2 chiều (mạch cầu).
81. Van một chiều cho bơm dầu có Q = hằng số. 50
82. Ví dụ minh họa. Hình 3.66 Ví dụ tải trọng được duy trì khi bơm mất điện. Xi lanh với tải trọng m sẽ duy trì vị trí, mặc dầu khi bơm mất điện (hình 3.66).
83. Van một chiều điều khiển được hướng chặn.
84. Nguyên lý hoạt động. Khi dầu chảy từ A qua B, van thực hiện theo nguyên lý của van một chiều. Nhưng khi dầu chảy từ B qua A thì phải có tín hiệu điều khiển bên ngoài tác động vào cửa X (hình 3.67). 51 Hình 3.67 Van một chiều điều khiển được hướng chặn.
85. Chiều A qua B, tác dụng như van một chiều.
86. Chiều B qua A có dòng chảy, khi tác dụng tín hiệu ngoài X .c. Ký hiệu
87. Ví dụ ứng dụng. ứng dụng van một chiều điều khiển được hướng chặn để nâng trọng vật m (hình 3.68). Khi tác động vào tay gạt (a), dầu trong ống nén sẽ qua van một chiều điều khiển được hướng chặn với chiều dòng chảy đi từ A sang B, dầu trong ống xả qua cửa B và T để về thùng dầu. Như vậy sẽ nâng tải trọng m đi lên. Khi tay gạt a không tác động, dầu trong ống nén sẽ qua van đảo chiều, đi từ cửa A sang cửa B và vào pittông. Nhưng đường dầu xả sẽ thông, khi phải có tín hiệu X, tức là phải tác động vào tay gạt (b). 52 Hình 3.68 Van một chiều điều khiển được hướng chặn lắp trong mạch thuỷ lực, để nâng, hạ tải trọng m.
88. Van tác động khóa lẫn.
89. Nguyên lý hoạt động. Kết cấu của van tác động khóa lẫn, thực ra là lắp 2 van một chiều điều khiển được hướng chặn. Khi dòng chảy từ A1 qua B1 hoặc từ A2 qua B2 theo nguyên lý của van một chiều. Nhưng khi dầu chảy từ B2 về A2 thì phải có tín hiệu điều khiển A1 hoặc khi dầu chảy từ B1 về A1 thì phải có tín hiệu điều khiển A2. 53 Hình 3.69 Van tác động khoá lẫn.
90. Khi dòng chảy từ A1 qua B1 hoặc từ A2 qua B2 (như van một chiều).
91. Từ B2 về A2 thì phải có tín hiệu điều khiển từ A1.
92. Ký hiệu.
93. Ví dụ ứng dụng. Mạch ứng dụng van tác động khóa lẫn để nâng hạ tải trọng như (hình 3.70). Với van tác động khóa lẫn lắp trong mạch, tải trọng m sẽ được giữ vị trí chính xác và an toàn, khi van đảo chiều ở vị trí trung gian. Hình 3.70 ứng dụng lắp van tác động khoá lẫn trong mạch thuỷ lực để nâng, hạ tải trọng.
94. Xilanh 2.Van tác động khoá lẫn 3. Van đảo chiều 4. Bộ phận cung cấp dầu. 54 VIII. Xi lanh truyền động (cơ cấu chấp hành). Xi lanh Theo cÊu t¹o Theo l¾p r¸p Xi lanh ®¬n Xi lanh kÐp Xi lanh vi sai L¾p chÆt th©n Lïi vÒ ngo¹i lùc Lïi vÒ thñy lùc T¸c dông ®¬n Lïi vÒ lß xo Cã gi¶m chÊn T¸c dông kÐp T¸c dông 2 phÝa Xilanh quay KiÓu thùc hiÖn L¾p chÆt mÆt bÝch L¾p xoay ®­îc L¾p g¸ ë 1 ®Çu xilanh Hình 3.71 Phân loại xilanh. 55
95. Nhiệm vụ. Xi lanh thủy lực là cơ cấu chấp hành của truyền dẫn thủy lực để thực hiện chuyển động thẳng.
96. Phân loại. Xi lanh thủy lực được chia làm hai loại: xi lanh lực và xi lanh quay (hay còn gọi là xi lanh mômen). Trong xi lanh lực, chuyển động tương đối giữa pittông với xi lanh là chuyển động tịnh tiến. Trong xi lanh quay chuyển động tương đối giữa pittông với xilanh là chuyển động quay, góc quay thường nhỏ hơn 3600. Pittông bắt đầu chuyển động khi lực tác động lên một trong hai phía của nó (lực áp suất, lò xo hoặc cơ khí) lớn hơn tổng các lực cản có hướng ngược lại chiều chuyển động (lực ma sát, thủy động, phụ tải, lò xo...).
97. Cấu tạo xilanh. Xilanh có các bộ phận chính là thân (gọi là xi lanh), pittông, cần pittông và một số vòng làm kín. Hình 3.72 là ví dụ xilanh tác dụng kép có cần pittông một phía. Hình 3.72 Cấu tạo xilanh tác dụng kép có cần pittông một phía.
98. Thân 2. Mặt bich hông 3. Mặt bich hông 4. Cần pittông 5. Pittông 6. ổ trượt 56
99. Vòng chắn dầu 8. Vòng đệm 9. Tấm nối 10. Vòng chắn hình O 11. Vòng chắn pittông 12. ống nối 13. Tấm dẫn hướng 14. Vòng chắn O 15. Đai ốc 16. Vít vặn
100. ống nối.
101. Một số xilanh thông dụng.
102. Xilanh tác dụng đơn (hình 3.73). Chất lỏng làm việc chỉ tác động một phía của pittông và tạo nên chuyển động một chiều. Chuyển động ngược lại được thực hiện nhờ lực lò xo.
103. Xilanh tác dụng kép (hình 3.74). Chất lỏng làm việc chỉ tác động hai phía của pittông và tạo nên chuyển động hai chiều. Hình 3.73 Xilanh tác dụng đơn.
104. Xilanh tác dụng đơn (Chiều ngược lại bằng lò xo). b. Ký hiệu. Hình 3.74 Xilanh tác dụng kép.
105. Xilanh tác dụng kép không có tác dụng kép cuối hành trình và ký hiệu.
106. Xilanh tác dụng kép có giảm chấn cuối hành trình và ký hiệu. 57
107. Kết cấu xilanh giảm chấn cuối hành trình (hình 3.75). ở giai đoạn cuối khoảng chạy, khi pittông chạm lên mặt đầu xilanh, có thể xảy ra va đập nếu vận tốc chuyển động của pittông hoặc xilanh lớn, đặc biệt là đối với các pittông, xilanh có khối lượng lớn. Để giảm khả năng va đập này trong xilanh thường có các bộ phận giảm chấn. Phần lớn các bộ phận giảm chấn làm việc theo nguyên lý tăng áp suất khoang đối áp ở cuối khoảng chạy. áp suất khoang đối áp tăng, làm giảm vận tốc chuyển động (hình 3.75). Hình 3.75 Giảm chấn cuối hành trình.
108. Kết cấu. b. Biểu đồ giảm chấn.
109. Tính toán xilanh truyền lực.
110. áp suất p, lực F và diện tích A (hình 3.76). áp suất p tính theo công thức: p = A F Trong đó: A = 4 .d2 - tiết diện pittông m p A  F m p A  F hình 3.76 áp suất p, lực F trong xilanh. 58 Nếu tính đến tổn thất thể tích ở xilanh, để tính toán đơn giản ta chọn:
111. áp suất p = .A F .104
112. Diện tích pittông A = 4 . 2d .10-2 Trong đó: A : diện tích tiết diện pittông (cm2). d: đường kính pittông (mm). p: áp suất (bar). : hiệu suất, lấy theo bảng 3.5. F: lực (kN) p (bar) 20 120 160 (%) 85 90 95 Như vậy pittông bắt đầu chuyển động được, khi lực F > FG + FA + FR Trong đó: FG: trọng lực. FA: lực gia tốc. FR: lực ma sát.
113. Liên hệ giữa lưu lượng qv vận tốc v và diện tích A (hình 3.77).  A qv v H×nh 3.77 Liªn hÖ gi÷a l­u l­îng qv, vËn tèc v vµ diÖn tÝch A cña xilanh lµm viÖc Lưu lượng chảy vào xilanh tính theo công thức: 59 qv = A.v Để tính toán đơn giản, ta chọn: qv = A.v.10-1 A = 4 2 d .10-2 Trong đó: d: đường kính (mm). A: diện tích (cm). qv: lưu lượng (lít/phút). v: vận tốc (m/phút). Phần tính toán động cơ dầu truyền lực, đã được trình bày ở chương II, phần 1. IX. ống dẫn, ống nối. Để nối liền các phần tử điều khiển (các loại van) với các cơ cấu chấp hành, với hệ thống biến đổi năng lượng (bơm dầu, động cơ dầu), người ta dùng các ống dẫn, ống nối hoặc các tấm nối.
114. ống dẫn.
115. Yêu cầu. ống dẫn dùng trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực phổ biến là ống dẫn cứng (ống đồng và ống thép) và ống dẫn mềm (vải cao su và ống mềm bằng kim loại có thể làm việc ở nhiệt độ 1350C). ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền cơ học và tổn thất áp suất trong ống nhỏ nhất. Để giảm tổn thất áp suất, các ống dẫn càng ngắn càng tốt, ít bị uốn cong để tránh sự biến dạng của tiết diện và sự đổi hướng chuyển động của dầu.
116. Vận tốc dầu chảy trong ống ( Hình 3.78 ). Vận tốc dầu chảy trong ống thường dùng là:
117. ở ống hút v = 0,5 + 1,5m/s
118. ở ống nén p < 50 bar v = 4  5m/s p = 50  100 bar v = 5  6 m/s p > 100 bar v = 6  7 m/s
119. ở ống xả v = 0,5  1,5 m/s 60 Hình 3.78 Các đường ống hút, nén và xả trong mạch thủy lực. Ký hiệu: Các đường ống hút Các đường ống nén Các đường ống xả
120. Chọn kích thước đường kính ống dẫn. Để lựa chọn kích thước đường kính ống dẫn, ta xuất phát từ phương trình lưu lượng chảy qua ống dẫn. Lưu lượng qua ống dẫn: qv = A.v Trong đó: Tiết diện A = 4 2d Để cho đơn giản, ta chọn công thức tính vận tốc như sau: v = 2 2
121. 4 ..6 d q v Trong đó: d (mm). qv (lít/phút). 61 v (m/s). Như vậy, kích thước đường kính ống dẫn là: d = 10 v q v ..3 .2 (mm).
122. Tổn thất áp suất trong ống dẫn, ống nối. Sự phụ thuộc lưu lượng qv và tổn thất áp suất p với các loại dòng chảy tầng (1) và dòng chảy rối (2) qua ống dẫn (hình 3.79). 2 1 p qv 1 2 qv p1 p2 p a b Hình 3.79 Tổn thất áp suất trong ống dẫn.
123. Tổn thất áp suất p = p1 - p2 b. Biểu đồ qv, p và loại dòng chảy. Biểu đồ sự phụ thuộc tổn thất áp suất p, lưu lượng qv và đường kính  qua ống nối (hình 3.80).
124. Các loại ống nối.
125. Yêu cầu. Trong hệ thống thủy lực, ống nối có yêu cầu tương đối cao về độ bền và độ kín. Tùy theo điều kiện sử dụng ống nối có thể cố định (không tháo được) và tháo được.
126. Các loại ống nối. Để nối các ống dẫn với nhau hoặc nối ống dẫn với các phần tử của thủy lực, ta dùng các loại ống nối theo các loại (hình 3.81). Nối liền các ống dẫn với nhau hoặc nối ống dẫn với các phần tử của thủy lực có ưu điểm là do các đầu ren được tiêu chuẩn hóa, nên dễ dàng nối liền chúng với nhau. Nhưng cũng có những nhược điểm sau: dùng nhiều ống dẫn và ống nối làm tăng tổn thất áp suất, tăng khả năng bị rò dầu, chiếm nhiều khoảng không gian. 62 Hình 3.80 Tổn thất áp suất qua ống nối.
127. Vì thế trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực hiện đại, người ta sử dụng rộng rãi kiểu nối liền bằng tấm nối, tức là lắp ráp một số phần tử thành các cụm điều khiển, gọi là block, sẽ được trình bày trong chương VI phần 5.
128. ống nối vặn ren được minh họa (hình 3.81a).
129. Khi đường ống làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, có thể dùng mối nối ống có kết cấu( hình 3.81b). Khi siết chặt đai ốc nối, dưới tác dụng mặt côn ống nối, mối nối được làm kín. 63 Hình 3.81 Các loại ống nối.
130. ống nối vặn ren.
131. ống nối siết chặt bằng đai ốc.
132. ống nối với khớp tháo, lắp nhanh đợc minh họa ở (hình 3.82). Hình 3.82 ống nối với khớp tháo, lắp nhanh.
133. Cách lắp ống nối mềm. Khi lắp đường ống mềm với các bộ nối ống, cần đảm bảo độ uốn cong của ống mềm sau mối nối để tiết diện của ống mềm không bị biến dạng (hình 3.83). 64 a b Hình 3.83 Cách lắp ống nối mềm.
134. Lắp đúng b. Lắp không đúng.
135. Vòng chắn.
136. Nhiệm vụ. Chắn dầu đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự làm việc bình thường của các phần tử thủy lực. Chắn dầu không tốt, sẽ bị rò dầu ở các mối nối, bị hao phí dầu, không đảm bảo được áp suất cao, không khí dễ thâm nhập vào hệ thống, dẫn đến hệ thống hoạt động không ổn định.
137. Phân loại. Để ngăn chặn rò dầu, người ta dùng các loại vòng chắn có kết cấu khác nhau với những vật liệu khác nhau, tùy thuộc vào áp suất, nhiệt độ dầu. Tùy thuộc vào bề mặt cần chắn khít, người ta phân thành hai loại:
138. Loại chắn khít phần tử cố định.
139. Loại chắn khít phần tử chuyển động.
140. Loại chắn khít phần tử cố định (hình 3.84). Chắn khít những phần tử cố định tương đối đơn giản, dùng các vòng chắn bằng chất dẻo hoặc bằng kim loại mềm như đồng, nhôm. Để tăng độ bền, tuổi thọ của vòng chắn có tính đàn hồi, thường sử dụng các cơ cấu bảo vệ chế tạo từ vật liệu cứng hơn, như cao su nền vải, vòng kim loại, cao su lưu hóa cùng lõi kim loại (hình 3.84b). a b c Hình 3.84 Vòng chắn cố định.
141. Vòng chắn dạng O (có tiết diện tròn).
142. Vòng chắn dạng O (có tiết diện tròn và vòng làm kín).
143. Vòng chắn dạng O (có tiết diện tròn) lắp mặt dầu. 65
144. Loại chắn khít phần tử chuyển động tương đối với nhau (hình 3.85). Dùng rộng rãi nhất để chắn khít những phần tử chuyển động, người ta dùng vòng chắn có tiết diện chữ O, tiết diện X, tiết diện V và tiết diện hình phễu. Vật liệu được chế tạo là cao su chịu dầu. Để chắn dầu giữa 2 bề mặt có chuyển động tương đối, ví dụ như giữa pittông và xi lanh, cần phải tạo rãnh đặt vòng chắn có kích thước phụ thuộc vào đường kính của tiết diện vòng chắn. Để tăng độ bền, tuổi thọ của vòng chắn có tính đàn hồi, tương tự như loại chắn khít những phần tử cố định, thường sử dụng các cơ cấu bảo vệ chế tạo từ vật liệu cứng hơn như vòng kim loại (hình 3.85a) và (hình 3.85d). Để chắn khít những chi tiết có chuyển động thẳng, như cần pittông, cần tay côn trượt điều khiển với nam châm điện... thường dùng vòng chắn có tiết diện chữ V với vật liệu bằng da hoặc bằng cao su (hình 3.85b). Trong trương hợp áp suất làm việc của dầu lớn, bề dày cũng như số vòng chắn cần thiết càng lớn (hình 3.85c). a b c d Hình 3.85 Vòng chắn khít phần tử chuyển động tương đối với nhau.