TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢl Bộ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP GVC TS NGUYỄN HỮU TUẤN (Chủ biên) PGS TS NGUYỄN ANHTUẤN,TS NGUYỄN NGỌC MINH,ThS NGUYỄN TRỌNG DŨNG TRUYỀN UỘNE THỦY Lực KHÍ NÉN TRONG MÁY VÀ[.]
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢl
TRUYỀN UỘNE THỦY Lực - KHÍ NÉN
TRONG MÁY VÀ HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Bộ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP
GVC TS NGUYỄN HỮU TUẤN (Chủ biên) PGS TS NGUYỄN ANH TUẤN, TS NGUYỄN NGỌC MINH,
ThS NGUYỄN TRỌNG DŨNG
Trang 3Biên mục trên xuất bản phẩm của Thư viện Quốc gia Việt Nam
Truyền động thủy lực - khí nén trong máy và hệ thống công nghiệp / Nguyễn Hữu
Tuấn (ch.b.), Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Trọng Dũng - H : Bách
Trang 4LỜI NÓI ĐẢU
Cuốn sách Truyền động thủy lực - khí nén trong máy và hệ thống công nghiệp cung
cấp cho sinh viên kiến thức rộng lớn về lĩnh vực truyền động thủy lực - khí nén với các nội
dung, bài tập chi tiết Cuốn sách trình bày những vấn đề cơ bản về thiết kế, phân tích, vận hành, bảo dưỡng và ứng dụng của các hệ thống truyền động thủy lực - khí nén Ngoài phần
lý thuyết cơ bản, sách chú trọng và nhấn mạnh việc hiếu được sự hoạt động của các hệ thống
truyền động thủy khí và các ứng dụng của chúng Các sinh viên học không chỉ hiếu về sự
cần thiết cùa các hệ thống truyền động thủy khí, mà còn hiếu các hệ thống này hoạt động như thế nào Cuốn sách phục vụ cho sinh viên trong các chuyên ngành liên quan truyền động thủy
lực - khí nén trong các trường kỹ thuật công nghệ cũng như bạn đọc quan tâm đến các ngành này Cuốn sách có giá trị tham khảo tốt đối với các sinh viên khối ngành công nghệ, kỹ sư
nghệ chế tạo máy, Kỹ thuật robot và điều khiển thông minh, Kỹ thuật điều khiển tự động hóa và làm tài liệu tham khảo cho các môn học chuyên ngành liên quan của Trường Đại học
Thủy lợi Cuốn sách cung cấp những kiến thức cơ bản về truyền động thủy lực - khí nén một
cách sát thực nhất theo đề cương của môn học Truyền động thủy lực - khí nén và Thực hành truyền động thủy lực - khí nén đã đề ra Cuốn sách được biên soạn dựa trên các giáo trình
chuyên về truyền động thủy lực - khí nén trong nước và nước ngoài [1,2] Cuốn sách này
gồm các nội dung chính sau: giới thiệu về truyền động thủy lực - khí nén; các tính chất,
nguyên lý cơ bản, tôn thất của thủy lực; bơm thủy lực; xylanh thủy lực; động cơ thủy lực;
các van điều khiển thủy lực; các phần tử thủy lực phụ trợ; hệ thống truyền động thủy lực; bảo dưỡng hệ thống thủy lực; hệ thống truyền động khí nén; hệ thống điều khiển điện; hệ thống điều khiển logic; phần mềm máy tính Automation Studio và thực hành Các chương
1, 2 do PGS TS Nguyễn Anh Tuấn biên soạn; chương 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13 và phần thực hành do GVC TS Nguyễn Hữu Tuấn biên soạn; chương 3, 5 do TS Nguyễn Ngọc Minh
biên soạn và chương 4, 9 do ThS Nguyễn Trọng Dũng biên soạn.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng cuốn sách vẫn không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, các tác giả rất mong có được sự đóng góp của các nhà chuyên môn, các nhà khoa học
và bạn đọc để cho cuốn sách ngày càng hoàn chỉnh, phục vụ một cách hiệu quả cho công tác
giảng dạy và học tập của môn Truyền động thủy lực - khí nén và Thực hành truyền động thủy lực - khí nén.
Các tác giả
3
Trang 5LỜI CẢM ƠN
Nhóm tác giả xin chân thành gửi tới các đồng nghiệp, các nhà chuyên môn, Bộ môn
Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy lợi và các bạn đọc xa
gần, những người sử dụng những cuốn sách này về những ý kiến đóng góp quý báu, giúp
chúng tôi hoàn thành cuốn sách này.
Chúng tôi xin cảm ơn TS Trương Văn Thuận, TS Trần Khánh Dương, Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội đã đọc bản thảo và đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình biên soạn.
Nhóm tác giả xin gửi tới Thư viện Trường Đại học Thủy lợi những lời cảm ơn chân thành vì đã tạo điều kiện thuận lợi để xuất bản cuốn sách này.
Các tác giả
Trang 6MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐÀU 3
LỜI CẢM ƠN 4
Chương 1 GIỚI THIỆU VÈ TRUYỀN ĐỘNG THỦY Lực - KHÍ NÉN 13
1.1 Giới thiệu chung 13
1.2 Lịch sử phát triển 15
1.3 Ưu, nhược điểm 18
1.4 Các ứng dụng cơ bản 21
1.5 Các phần tử trong hệ thống 26
1.6 Bài tập 29
Chương 2 CÁC TÍNH CHẤT, NGUYÊN LÝ co BẢN, TÔN THẤT CỦA THỦY Lực • 30
2.1 Các tính chất vật lý cơ bản của thủy lực 31
2.1.1 Chất lỏng và chất khí 32
2.1.2 Trọng lượng riêng, khối lượng riêng và tỷ trọng 34
2.1.3 Lực, áp suất và cột áp 38
2.1.4 Môđun đàn hồi 42
2.1.5 Tính nhớt 43
2.2 Các nguyên lý của thủy lực 45
2.2.1 Ồn tập về cơ học 47
2.2.2 Định luật Pascal 52
2.2.3 Tạo hình các chi tiết kim loại 61
2.2.4 Định luật bảo toàn năng lượng 66
2.2.5 Phương trình liên tục 67
5
Trang 72.2.6 Công suất thủy lực 69
2.2.7 Phương trình Bernoulli 72
2.2.8 Định lý Torricelli 78
2.2.9 Xi phông 80
2.3 Các tính chất của không khí, định luật chất khí lý tưởng 85
2.3.1 Các tính chất của không khí 85
2.3.2 Các định luật của chất khí lý tường 87
2.4 Tổn thất của thủy lực 91
2.4.1 Dòng chảy tầng và chảy rối 93
2.4.2 Số Reynolds 94
2.4.3 Phương trình Darcy 96
2.4.4 Tổn thất do ma sát trong dòng chảy tầng 97
2.4.5 Tổn thất do ma sát trong dòng chảy rối 98
2.4.6 Tổn thất trong van và đầu nối 101
2.4.7 Chiều dài tương đương 105
2.5 Các phương trình cơ bản 108
2.6 Bài tập 111
Chương 3 BƠM THỦY Lực 128
3.1 Giới thiệu chung 128
3.2 Cắt bằng tia nước 130
3.3 Lý thuyết bơm 132
3.4 Phân loại bơm 133
3.5 Bơm bánh răng 135
3.6 Bơm cánh gạt 143
3.7 Bơm piston 149
3.8 Đặc tính của máy bơm 156
3.9 Tiếng ồn của bơm 162
Trang 83.10 Lựa chọn máy bơm 168
3.11 Các chỉ tiêu đặc trưng của máy bơm 169
3.12 Các phương trình cơ bản 170
3.13 Bài tập 172
Chương 4 XYLANH THỦY LỤC 176
4.1 Giới thiệu chung 176
4.2 Các đặc tính làm việc của piston - xylanh 177
4.3 Các kiểu lắp xylanh và các liên kết cơ khí 179
4.4 Lực, vận tốc và công suất xylanh 181
4.5 Xylanh chịu tải do sự chuyển động của các trọng lượng 183
4.6 Kết cấu xylanh đặc biệt 185
4.7 Các liên kết cơ khí vói xylanh thủy lực 186
4.8 Giảm chấn xylanh thủy lực 190
4.9 Bộ giảm xóc thủy lực 193
4.10 Các phương trình cơ bản 196
4.11 Bài tập 197
Chương 5 ĐỘNG cơ THỦY LỤC 201
5.1 Giới thiệu chung 201
5.2 Động cơ thủy lực hạn chế góc quay 203
5.3 Động cơ bánh răng 206
5.4 Động cơ cánh gạt 207
5.5 Động cơ piston 209
5.6 Mômen, công suất và lưu lượng động cơ thủy lực 213
5.7 Đặc tính động cơ thủy lực 214
5.8 Các bộ truyền thủy tĩnh 217
5.9 Các phương trình cơ bản 220
5.10 Bài tập 221
7
Trang 9Chương 6 CÁC VAN ĐIỀU KHIỀN THỦY LỤC 225
6.1 Giới thiệu chung 225
6.2 Các van điều khiển hướng 227
6.3 Các van điều khiển áp suất 239
6.4 Các van điều khiển lưu lượng 248
6.5 Van servo 254
6.6 Van điều khiển tỷ lệ 257
6.7 Van logic 259
6.8 Cầu chì thủy lực 262
6.9 Các phương trình cơ bản 262
6.10 Bài tập 263
Chương 7 CÁC PHÀN TỬ THỦY Lực PHỤ TRỢ 266
7.1 Giới thiệu chung 266
7.2 Đường ống và đầu nối 267
7.2.1 Xác định kích thước ống 268
7.2.2 Áp suất định mức 269
7.2.3 Các ống thép thành dày 272
7.2.4 Các ống thép thành mỏng 276
7.2.5 Ống nhựa 280
7.2.6 Ống mềm 281
7.2.7 Khóp nối nhanh 287
7.3 Bể chứa dầu 287
7.4 Bình tích năng 290
7.5 Cơ cấu tăng áp 298
7.6 Cơ cấu làm kín 302
7.7 Bộ trao đổi nhiệt 310
Trang 107.8 Đồng hồ đo áp suất 313
7.9 Lưu lượng kế 314
7.10 Các phương trình cơ bản 317
7.11 Bài tập 317
Chương 8 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY Lực 322
8.1 Giới thiệu chung 322
8.2 Điều khiển xylanh tác động một chiều 324
8.3 Điều khiển xylanh tác động hai chiều 324
8.4 Hệ thống xylanh tái tạo 326
8.5 Hệ thống giảm tải bom 330
8.6 Hệ thống thủy lực bơm kép 331
8.7 Hệ thống ứng dụng van chống rơi 334
8.8 Hệ thống hoạt động trình tự của xylanh 334
8.9 Hệ thống chuyển động qua lại tự động của xylanh 335
8.10 Hệ thống sử dụng van một chiều có điều khiển để khóa xylanh 336
8.11 Hệ thống đồng bộ xylanh 337
8.12 Hệ thống an toàn 339
8.13 Hệ thống điều khiển vận tốc của xylanh thủy lực 341
8.14 Điều khiển vận tốc của động cơ thủy lực 345
8.15 Hệ thống hãm động cơ thủy lực 345
8.16 Hệ thống truyền động thủy tĩnh 346
8.17 Hệ thống khí trên dầu 348
8.18 Hệ thống thủy lực có xét đến tổn thất do ma sát 348
8.19 Hệ thống khuếch đại thủy - cơ 352
8.20 Các phương trình CO ’ bản 353
8.21 Bài tập 353
9
Trang 11Chương 9 BÃO DƯỠNG HỆ THỐNG THỦY LỤC 361
9.1 Giới thiệu chung 361
9.2 Sự oxy hóa và ăn mòn của các chất lỏng thủy lực 364
9.3 Các chất lỏng chống cháy 364
9.4 Chất lỏng chống tạo bọt 366
9.5 Khả năng bôi trơn của chất lỏng 366
9.6 Chỉ số trung hòa của chất lỏng 367
9.7 Chất lỏng tù ’ dầu mỏ và chất lỏng chống cháy 367
9.8 Bảo quản và thải các chất lỏng 368
9.9 Bộ lọc và bộ lọc thô 369
9.10 Tỷ số bê-ta 374
9.11 Mức độ sạch của chất lỏng 375
9.12 Sự mài mòn của các bộ phận chuyển động do các hạt rắn có trong chất lỏng bị nhiễm bẩn 377
9.13 Các sự cố do các khí có trong chất lỏng thủy lực 378
9.14 Xử lý sự cố của các hệ thống thủy lực 381
9.15 An toàn hệ thống 384
9.16 Vấn đề môi trường 385
9.17 Phương trình cơ bản 386
9.18 Bài tập 387
Chương 10 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN 390
10.1 Giới thiệu chung 390
10.2 Máy nén khí 392
10.3 Các thiết bị nguồn khí nén 401
10.4 Sự tách hơi ẩm tù ’ không khí 408
10.5 Điều chỉnh lưu lượng khí bằng tiết lưu 409
Trang 1210.6 Các phần tử khí nén 410
10.7 Các CO ’ cấu chấp hành 417
10.8 Các hệ thống khí nén cơ bản 424
10.8.1 Những lưu ý khi thiết kế mạch khí nén 426
10.8.2 Các hệ thống khí nén cơ bản 429
10.8.3 Các hệ thống chân không 434
10.8.4 Xác định kích thước của bình tích năng tạo áp bằng khí nén 438
10.9 Các phương trình cơ bản 441
10.10 Bài tập 442
Chương 11 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIÉN ĐIỆN 451
11.1 Giới thiệu chung 451
11.2 Các phần tử điều khiển cơ bản 451
11.2.1 Các phần tử điện 454
11.2.2 Điều khiến xylanh sử dụng công tắc hành trình đơn 458
11.2.3 Chuyển động qua lại của xylanh sử dụng công tắc áp suất hoặc công tắc hành trình 459
11.2.4 Hệ thống phối họp hai xylanh 460
11.2.5 Hệ thống phân loại hộp 462
11.2.6 Điều khiển hệ thống tái tạo 464
11.2.7 Hệ thống sử dụng bộ đếm, rơle thời gian 465
11.3 Các phần tử điều khiển nâng cao 467
11.3.1 Các thành phần của hệ thống servo điện - thủy lực 470
11.3.2 Phân tích hệ thống servo điện - thủy lực 473
11.3.3 Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) 480
11.4 Các phương trình cơ bản 489
11.5 Bài tập 489
11
Trang 13Chương 12 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIÈN LOGIC THỦY LỤC 496
12.1 Giới thiệu chung 496
12.2 Hệ thống điều khiển MPL 497
12.3 ứng dụng MPL trong mạch điều khiển thủy khí 501
12.4 Giói thiệu về đại số Boole 504
12.5 Ví dụ 509
12.6 Các phương trình cơ bản 514
12.7 Bài tập 515
Chương 13 PHẢN MÈM MÁY TÍNH AUTOMATION STUDIO 518
13.1 Giới thiệu chung 518
13.2 Thiết kế sơ đồ thủy lực 520
13.3 Mô phỏng sơ đồ hệ thống thủy khí 521
13.4 Hình động các phần tử, bộ phận 522
13.5 Giao diện cho PLC và thiết bị 523
13.6 Hệ thống ảo 523
PHÀN THỰC HÀNH 524
1 Thông số các thiết bị thực hành 524
2 Hệ thống truyền động khí nén điều khiến bằng nút bấm 525
3 Hệ thống truyền động khí nén điều khiển bằng điện từ 541
4 Hệ thống truyền động thủy lực điều khiến bằng cần gạt 566
5 Hệ thống truyền động thủy lực điều khiển bằng điện từ 569
6 Hệ thống truyền động thủy lực tuyến tính điều khiển bằng điện từ 571
TÀI LIỆU THAM KHẢO 583
PHỤ LỤC 584
Phụ lục 1: Bảng chuyển đổi đơn vị 584
Phụ lục 2: Các phương trình cơ băn hệ Anh 586
Phụ lục 3: Ký hiệu phần tử thủy lực 588
Trang 14Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ TRUYỀN ĐỘNG THỦY Lực - KHÍ NÉN
CÁC NỘI DUNG CẦN NẮM ĐƯỢC:
1 Giải thích kỹ thuật truyền động thủy khí là gì Phân biệt giữa truyền động thủy lực
và truyền động khí nén Hiểu sự khác nhau giữa hệ thống truyền động và hệ thống vận chuyển thủy khí Hiểu rõ lịch sử của ngành công nghiệp kỹ thuật truyền động thủy khí Biết được những ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật truyền động thúy khí.
2 Mô tả được các ứng dụng chù yếu của kỹ thuật truyền động thủy khí Xác định rõ các phần tử cơ bản của các hệ thống truyền động thủy khí Hiểu rõ phạm vi và quy mô của ngành công nghiệp kỹ thuật truyền động thủy khí Nắm được yêu cầu đối với người làm trong ngành công nghiệp kỹ thuật truyền động thủy khí.
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Kỹ thuật truyền động thủy khí là lĩnh vực công nghệ liên quan đến việc tạo ra, điều khiển và truyền năng lượng bằng chất lỏng và chất khí Người ta nói rằng kỹ thuật truyền động thủy khí chính là sức mạnh làm chuyến động ngành công nghiệp Sở dĩ nói như vậy là bởi vì kỹ thuật truyền động thủy khí được ứng dụng để tạo ra lực đẩy, kéo, điều khiển hoặc dẫn động hầu như tất cả các loại máy của công nghiệp hiện đại Ví dụ, hệ thống lái và phanh
ô tô, phóng tàu vũ trụ, di chuyển đất, thu hoạch mùa màng, khai thác than, dẫn động các máy
công cụ, điều khiển máy bay, chế biến thức ăn, thậm chí cả hàn răng trong y tế Trong thực
tế, hầu như không thể tìm thấy một sản phẩm chế tạo máy nào mà không liên quan đến kỹ
thuật truyền động thủy khí bằng cách nào đó, ở một giai đoạn nào đó trong quá trình sản xuất hoặc phân phối.
Kỹ thuật truyền động thủy khí được gọi là kỹ thuật thủy lực khi môi chất công tác là chất lỏng và được gọi là kỹ thuật khí nén khi môi chất công tác là chất khí Vì vậy, kỹ thuật
truyền động thủy khí là thuật ngữ chung dùng cho cả thủy lực và khí nén Các hệ thống thủy
lực dùng chất lòng như dầu mỏ, dầu tổng họp và nước Chất lỏng thủy lực đầu tiên được dùng là nước vi nó đã có sẵn Tuy nhiên, nước có nhiều nhược điếm như dễ đông đặc khi
lạnh, bôi trơn kém và có xu hướng làm gỉ các bộ phận bằng kim loại Dầu thủy lực tốt hơn
nhiều và do đó được sử dụng rộng rãi thay cho nước Các hệ thống khí nén sử dụng không khí như là môi chất vì không khí rất dồi dào và dễ xả vào khí quyển sau khi làm việc.
Có hai loại các hệ thống thủy khí: hệ thống vận chuyển và hệ thống truyền động thủy khí.
13
Trang 15Hình 1.1 Cưa xích dân dộng băng thủy lực.
từ nơi này dên noi khác dê thực hiện mục tiêu nào đó Vi du như các trạm bơm cap nước ăn các dường ông vặn chuyên khi dòt
tói cho các hộ gia dinh và các hộ
thống xử lý hóa học, trong dó các
thành phân hóa học đưọc dẫn đến từ
các địa diêm khác nhau đè tác động
vói nhau
Các hệ thống truyền động
thúy khí dược thiết kê dặc biệt dè
thực hiện công Công dược thực
hiện bời chát lóng cao áp tác dụng
trục tiếp len xylanh hoặc môtơ thủy
khí Xylanh thúy khi sinh ra một
lực dẫn đen sự chuyến động thằng tịnh tiến, ngược lại một tnôtơ thúy khí sinh ra một inômen xoăn dần đến chuyển động quay Vi vậy trong một hệ thống truyền động thúy khí, các xylanh và môtơ (gọi là các cơ câu chap hành) tụo ra lục de thực hiện mót còng mong muôn Tát nhiên, cũng côn càn phai có thêm các phàn tư diêu khicn khác như các van dê dam báo rãng công được thực hiện dề dàng, chinh xác hiệu quá và an toàn
Các chàt lòng là một môi chất ràt cứng, vững đê truyén công suãt và vi thê có thê hoạt động dưới áp suất cao dề sinh ra các lực và môinen xoắn rất lớn vã dẫn động các tái với độchính xảc rất cao Hĩnh 1.1 mõ tá một cái cưa xích dẫn dộng
bâng thúy lục rát lý tường đe cât tia cây lớn tử bệ đứng trên
cao cũng như các cõng việc căt bớ khác Các cưa xích nảy
thưởng được các còng nhân diện làm việc dọc theo dường tái
diện sư dụng vi chúng nhọ, tin cậy không ôn và an toàn hơn
các cưa dùng nguồn năng lượng xãng dâu Cưa xích dùng động
cơ thúy lực bánh ràng cỏ tòng trọng lượng 3,1 kg Nó hoạt dộng
với lưu lượng từ 15 den 30 l.'ph và âp suất tir 70 đến 140 bar
Ngược lại cãc hệ thõng khi nên có các đặc tính dao dộng
do tính nên dược cùa chất khi Tuy nhiên, chế tạo và vận hãnh
các hê thông khi nén re hơn 1 lơn nửa có nhiêu phương pháp
dê diều khiên sự hoạt động cua các cơ câu châp hành khí nén
dần dộng tai Vi vậy, các hộ thông khi nén dùng có hiệu quá ơ
nơi cân áp suàt thàp do dan động tai không yêu câu lục lớn
Hình 1.2 mò tà một pa-làng xích chạy bàng khi nén với
tai trong nâng 2 tan Động cơ nâng tái nhộn áp suãt khi khoang
6 bar với lưu lượng 2000 I'ph Tài trụng có thế nâng và hạ với Hình 1.2 Pa-lãng xích
chạy bàng khi nén.
Trang 16dài cùa dâm với tốc độ khoáng 20 m'ph.
1.2 LỊCH Sừ PHÁTTRIÉN
Kỹ thuật truyền động thúy khí có lẽ cùng cò nhu nén vãn minh cua loài người Những thông tin từ thời cồ xưa đà chửng tó ràng nước đà được dũng trong nhiều thế kỹ đe tạo ra nãng lượng nhỡ các bánh xe nước, không khi dược dùng dè quay các cõi xay giỏ và đây các tàu thúy Tuy nhiên, nhừng hệ thõng sử dụng nàng lượng thúy khí này yêu câu di chuyên một lượng lớn chát lòng và chat khi vi áp suảt tạo nên bới tự nhiên là quá tháp
Công nghệ kỹ thuật truyền động thúy khi thực sự bat dằu vào nãm 1650 với việc khám phá ra định luật Pascal: Áp suat được truyẽn nguyên vẹn trong một khỏi chát long kin.Pascal nhận thây khi ông đóng một nút vào một bình đây rượu, đáy bình bị vỡ và rượu chay ra Dinh luật Pascal chi ra ràng áp suất ơ đinh và ơ đáy binh lã như nhau Tuy nhiên, binh có diện tích miệng binh nhó và diện tich dãy lỡn vì thê đáy chịu lực tác dụng lớn hơn
do diện tích đây binh lớn hơn
Năm 1750 Bernoulli phát tricn dinh luật vê báo toàn năng lượng dôi với dòng chài lõng chày trong một đường õng Dinh luật Pascal vã định luật Bernoulli là hai định luật cơ bán nhát cùa kỳ thuật truyền động thúy khí ứng dụng Tuy nhiên, đen khi có cuộc Cách mạng Công nghiệp nàm 1X50 ở Anh, thì các định luật này mới thực sự được áp dụng trong công nghiệp Lúc này nâng lượng điện vần chưa được phát triên đẽ cung cap nguồn cho các máy còng nghiệp Thay thê vào đó lã nàng lining thúy khi vào nàm 1870 dược dùng đê dân động thiết bị thúy lục như cần trục, máy ép tởi kích thúy lực máy cát vã máy tăn đinh Trong các hệ thông này các động cơ hơi nước dã dan động các máy bơm nước cáp mrớc ó áp suất vữa phái qua các đường ong đến các nhà máy đè câp nâng lượng cho các mảy khác nhau Các hệ thòng thúy lực ban dâu này có một sô thiêu sót như vãn de làm kín bơi vì các thiêi
kế lúc đó mang tinh mỹ thuật nhiều hơn là khoa học
Sau đó cuôi the ký XIX điện nôi lên như một còng nghộ vượt trội Điều nãy dần đen
sự chuyên dịch nhũng nồ lực phát triển ra khói kỹ thuật truyền động thúy khi Diện nàng nhanh chõng được nhận thẳy có ưu thể hon thủy lục đối với việc truyền cóng suất trên nhùng khoáng cách lớn Có rât ít phát triền vê còng nghệ tniycn đọng thúy khi trong 10 nãm cuòi cua thế kỹ XIX
Ky nguyên hiện đại cùa kỹ thuật truyền dộng thuy khi được bãt dâu vào nãm 1906, khi một hệ thõng thúy lục được đua ra thay thỏ các hệ thòng điện đẽ nàng vả điêu khiên súng ở tròn chicn hạm USS Virginia, vói ứng dung nãy hộ thông thủy lực đà dùng dâu thay cho nước Sự thay dôi này trong hệ thống thúy lực và giãi pháp tiếp theo về vấn để lãm kín là dấu mốc quan trọng trong sự hải sinh cùa kỳ thuật truyền động thúy khí
Trang 17phần tử điều khiên và cơ cấu chấp hành Nhũng yêu cầu quân sự chuẩn bị cho Chiến tranh thể giới thứ hai đã làm cho sự phát triển và úng dụng cùa kỳ thuật truyền động thúy khí phát triền nhanh Ngành công nghiệp hái quân đã sử dụng kỹ thuật truyền động thúy khi dê vận chuyên hãng hóa dẫn động tởi, điều khiến bước cùa cảnh quạt tàu thuy các hệ thông điều khicn tàu ngâm, nâng hạ mặt boong tàu sân bay hệ thõng dần động cho ra da và thủy âm.
(a) Hệ thống gia công chi tiết thép tắm vôi sự hỗ trọ cùa robot
(b) Một số chi tiết đà hoàn thành (c) Nàm nguycn còng cùa quá trình uốn
Hình 1.3 Hệ thống gia cõng chi tiết bâng thúy lực vời cành tay robot khi nén.
Trang 18đây còng nghệ thúy khi tiên bộ rat nhiều Vi dụ như hộ thông thu thà càng máy bay hệ thông đỏng mờ cửa khoang hàng, hộ thòng dicu khicn súng, các hệ thông dicu khicn lái máy bay như lái huớng, lái liệng và lái độ cao.
Sự phát triển kinh tế sau Chiến tranh thế giới thử hai dần đen những ứng dụng rộng khắp của kỹ thuật truyền động thúy khí Ngày nay, kỳ thuật truyền động thúy khí dược sữ dụng rộng rài trong mọi ngành công nghiệp Một vải ứng dụng điên hĩnh như trong õ (ỏ máy kẽo máy bay tên lưa tâu thuyền, ngưởi mây vã máy công cụ Chi riêng trong ô tô kỳ thuật truyền dỏng thúy khi được dùng trong các phanh thúy lực bộ truyền động tự động, hộ thống lái diều hỏa không khi bôi tron, lãm mát vã các hộ thòng bom xãng Việc ứng dụng cùa còng nghệ hiện dại như các hệ thống mạch kin diện thúy lục, các bộ vi xử lý và các vật liệu cái tiên cho két câu các phân từ sẽ tiêp tục tâng cường hiệu quà cùa các hệ thõng thúy khí.Hình l.3a là hệ thống gia còng áp lực các chi tiết thép tấm trong dây chuyền sán xuất với sự hỗ trọ cùa robot Các chi tiết thép lam này được gia cõng uốn theo một hay nhiều mặt khác nhau đe tạo hĩnh dáng sán phẩm Hệ thống nãy hoạt động với lực lác dộng cùa piston thủy lực VỚI lực ép 150 tan hãnh trinh 350 min tõc độ di chuyên nhanh 11.5 ni'ph tóc độ
di chuycn chậm (tôc dộ khi cp) 1.1 nVph Hộ thông s» dụng robot nap các phôi đê gia cõng
và vặn chuycn, phân loại các sán phàm đã gia cóng xong
Hình 1.3b thè hiện một sô chi lièt hoàn thiện sau khi gia công Hệ thông này có thê thực hiện được với các thép tấm có độ dày 0.5 đến 3 lĩim Chiểu dài và chiều rộng lẩn lượt
là 2.5 m và 1,5 tn Trọng luring các tấm thép gia công có thế đến 780 N
I linh 1.3c thê hiện năm nguyên công khác nhau khi thực hiện gia cõng chi tiết thép tắm Hệ thống này có thế uổn cong các tắm với góc lẻn lởi 270° Mỏ phỏng cũng như điều khiên quá trinh gia công thực hiên dược trên các phần mcm 3D CAD/CAM vã giám sát hoạt động trẽn máy tính
ía) Máy bay B-2 đang bay b) Bộ điều khiên bay trợ lực thúy lực
Hình 1.4 Máy bay táng hình B-2.
Trang 19khiên bay băng hộ thống thủy lục với còng nghệ hiện dại B-2 là mây bay ném bom hạng nặng, tâm xa tàng hình, có khá năng xuyên thung các lá chân phỏng không phức tạp và dãy đặc Máy bay có thê thực hiện các chuycn bay tân công ờ dộ cao tói 15(100 m tâm hoạt dộng 10000 km không cân ticp nhiên liệu, khá nâng mang vù khi dền 180 kN tôc dộ bay đen 800 km/h.
Càu tạo đặc biệt cùa máy bay B-2 đen từ hình dạng cánh bay dộc đảo và kíp phú hâp thụ radar đặc biệt nên mang lại đặc tinh làng hình cùa máy bay Hĩnh 1.4h cho thây cơ câu trợ động thủy lực điều khiến bay với các động cơ servo truyền động trực liếp de điều khiến các be mặt khí động học cùa máy bay
1.3 ƯU, NHƯỢC ĐIẾM
Có ba phương pháp cơ ban dê truyền năng lượng: điện, cơ khi và thúy khi Hàu hét các ứng dụng sư dụng kềt hợp ca ba phương pháp dê có được hộ thông có hiệu suất cao nhat Dè xác dịnh xem dùng phương phãp nào thích họp càn phái biẻt các dặc trưng nôi bật cua moi loại Ví dụ: hệ thòng thúy khí có the truycn công suât một cách kinh te ớ khoang cách lớn hơn loại truyền động co khi, nhưng lại nho hon nhiêu so với các hệ thõng truyền động điện
Bí quyct dê thành công vã ứng dụng rộng rãi cùa kỹ thuật tniyên động thúy khi là tính linh hoạt và de điêu khiên Hệ thông truyên dộng thúy khí không bị cán trò bời hình dạng hĩnh học cùa mây móc như các hệ thống co khi Nâng lượng cùng có thẻ được truyền ớ độ lớn bất kỳ vi các hệ thống thủy khi không bị giói hạn bởi các hạn chế vật lý cùa vật liệu như các hệ thong diện Vi dụ: đặc tinh cùa nam chàm điện bị hạn che bởi giới hạn bão hòa từ thõng cùa thép Công suât truyền cùa hệ thõng thủy khi chi bị hạn chẽ bới độ bên Cỡ học cũa vật liệu (như thép) dũng cho mỗi phần tứ
Công nghiệp đang phụ thuộc ngây câng nhiêu vào kỳ thuật tự động hóa đê tàng nàng suất Điều náy bao gồm điều khiển từ xa vã điều khiên trực tiếp các hoạt động sàn xuất, cãc quy trinh chê tạo máy vã vận chuyên vật liệu Kỳ thuật truyền động thúy khi rát thích họp cho các ứng dụng tự động hóa nãy vi có bõn ưu diêm cơ ban sau:
1 Điều khiển de dàng và chính xác Bâng việc dũng các càn gụt vã nút an nên hojt dộng cua hộ thống thủy khi de khói dộng dửng, tâng hoặc giam tôc dộ và vị trí các lực đê tọo nên công suất mong muòn với dung sai chi khoáng 1/40 mm Hình 1.5 mô ta hệ thông truycn động thùy khi cho phép phi còng nâng hoặc hạ càng mũi máy bay Khi phi còng điêu chinh cản gạt nho cùa một van dicti khiên theo một chiêu, dâu có áp chay den một dâu cua xylanh de hạ càng khi ticp đát Đe co bánh ve, người phi cóng gạt cân van theo chiêu ngược lại, cho phép dáu cháy vào đâu kia cùa xylanh
Trang 20Hình 1.5 Hệ thông húy lực điểu khiến bánh xe càng mũi máy bay.
2 Khuếch đại lực Một hệ thòng thúy khí (không sư dụng các bánh rang, puli vả tay đôn cồng kềnh) cỏ thê láng các lực lẽn nhiêu lằn một cảch đon gián vã hiệu quà từ một vãi chục gam len hàng trãm tân ở dâu ra Hình 1.6 mò tà một ứng dụng ờ nơi cân dan dộng có cóng suầt rất lớn đề vận chuyến nhừng khúc gỗ to Trong trường họp này một bân quay được dần động băng một dộng cơ thúy lực có thê mang tai 89 kN với bán kính 3 m tương ứng với mõmcn quay là 267 kN.m ữ điêu kiện hoạt động khó khàn
Hình 1.6 Hệ thống thùy lực dần động bán quay đé vặn chuyển các khúc gổ lờn.
3 Lực hay mômen không đôi Chi có hộ thòng truyền dộng thuy khí mới có kha nâng cung cap lực hay mômcn không đôi không phụ thuộc vảo sự thay đỏi vận tốc Điều nãy được thực hiện dù là còng đê di chuyên một vài centime! trong một giở hay vãi trăm ccntimet trong một phút, một vải vùng quay trong một giờ, hay hàng ngàn vòng quay trong một phút
Trang 21khí truyền thống Bộ truyền có thề điều khiển vận tốc theo mong muốn với tốc độ tói 5 m’s Máy cát có có cóng suãt 22 kW điêu khiên tõc độ nhẹ nhãng thực hiện hiệu qua công việc.
Hình 1.7 Mây cẳt có ứng dụng ưuyển dộng thủy khí.
4 Đon gian, an toàn, kinh tê Nói chung, các hộ thông thúy khi sư dụng it các bộ phận hơn so vởi các hệ thong điện vả cơ khí Vi vậy bão duởng vả vận hành chúng đơn giãn hon Điều nãy làm tăng độ an toàn, nhó gọn vã tin cậy Hĩnh 1.8 mô tá một hộ thõng điều khiến lái được thiết kế cho xe vận tái Cụm lái (gắn với trụ lái chi ra ở hình 1.8) bao gồm một van phân phôi điêu khiên bủng tay và một tiết lưu ờ trong củng một võ Vi cụm lái được kèt nôi hoãn toàn băng chât lỏng, nen các lien kêt co khi nòi trục nhiêu chiêu, ô trục, hộp giám tốc v.v bị loại bó Điều nảy lãm cho hệ thống nhô gọn vã đon gián I lon nừa hệ thống diều khiên lái yêu câu mõmcn xoãn rât nhờ
Hình 1.8 Hệ thóng đléu khiển lái bàng truyỂn động thúy khí ưừn xe vện chuyên.
Trang 22vệ chông lại quá tai và điêu khiên vô cảp vận tốc Các hệ thông thủy khi cũng có tý sò cóng suất trên trọng lượng cao nhât trong các nguỏn nâng lượng đã bict Mặc dù có nhiều ưu diêm như trên, kỹ thuật truyền dộng thùy khí cũng có những hạn chẽ trong ứng dụng Vi dụ dâu thuy lực dẻ gây bân và rõ ri là không thê tránh khói Đường óng thủy lục cõ thê vỡ do các tia dâu tôc độ cao và các màu kim loại neu thiét kê không hợp lý Làm việc lâu dãi trong tình trạng tiếng ồn kéo dài như phát ra từ bơm có thê dản đen mất thinh giác Hầu hết dầu thúy lực cùng có thê gây cháy nêu rò ri dâu xảy ra trong vùng khí hậu nóng Trong các hệ thòng khí nén, các bộ phận như các binh chửa khí nén và các binh tích năng có khá năng bị nô neu
áp suất làm việc tảng vượt giói hạn an toàn Vì vậy, mỗi ứng dụng phái được nghiên cứu kỹ lường vả toàn diện đê xảc định điều kiện cho hệ thống làm việc lốt nhất
1.4 CÁC ỨNG DỤNG cơ BẢN
Mặc dù đà đưa ra một so ứng dụng cùa kỳ thuật truyền động thúy khí cảc ví dụ bõ sung dưới dãy sỗ mõ tá đầy đú hơn việc sử dụng rộng râi cùa chúng hiện nay
Hình 1.9 Xe cáp treo trên cao dán động báng thủy lực.
1 Kỳ thuật truyền động thủy khi dần động xe cáp treo Hằu hết các xe điện treo trên cao yêu câu một dây cáp kéo đê di chuyên lẻn hoặc xuống dỏc Tuy nhiên, xe treo trẽn cao chớ 22 hành khách được truyền động và điều khiển bảng thuy lục như mỏ ta ó hỉnh 1.9 là đicu có một không hai Nỏ tự đấy đi và di chuycn trẽn một dây cãp cố định, người vận hành
có thê dứng, khơi dộng vã đáo chiêu bât kỷ một xe não một cách hoàn toàn độc lập với xe khác trong hệ thõng Tô hợp cùa dan dộng xe chạy trên cao gôm một bơm (dược dan động bãng một dộng cơ xãng X xylanh tiêu chuẩn), cung câp chất lòng cao áp tới 4 môtơ thúy lực Mối môtơ dan dộng hai bánh xe ma sát
Trang 23yêu cầu tnômcn quay lớn dần động dê lên dốc và yêu cầu môinen phanh lớn khi xuống dốc.
Hình 1.10 ừng dụng truyền động thủy lực để thu hoạch nông sán.
2 Kỹ thuật tniycn động thúy khi được ứng dụng đè thu hoạch nông sàn Kỹ thuật truyền động thúy khi được áp dụng để giâi quyết nhiều vắn đề liên quan lởi thu hoạch cây lương thục Hình 1.10 cho thây một hệ thông dan động băng thúy lục dùng dỏ thu hoạch nông sán Với kết hợp này nâng suat máy tủng lèn 30% so với sử dụng cảc lien kẽt dẫn dộng cơ khí Hệ thõng Iruyên dộng thúy lực cho phép de dàng diêu chinh chiêu cao cãt cua nguởi vận hành Ngoải ra các nông săn hiện nay lã nguồn săn xuất nhiên liệu lủi tạo quan trọng như diesel sinh học etanol dê thay thê nhiên liệu hỏa thọch nhảm giảm anh hướng den sức khóe con người và ô nhiễm mòi trường
Hình 1.11 Xe nàng háng thủy lực.
Trang 24một xe nâng hãng thúy lực sir dụng trong nhà kho với tái trọng nâng 29 kN Hệ thong thúy lục bao gôm một đòi xylanh nghiêng tác động hai chiêu và một xylanh nâng tời Động tác nghiêng thục hiện nhẹ nhàng và chắc chăn đê đặt tai dề hơn và ôn đinh hơn Một van hạ tái trong xylanh nâng điều khiên tốc độ hạ xuồng Hệ thông lâi thúy lục lã một lụa chọn đậc trung cua loại xe nâng này.
Hình 1.12 Máy đào dấn động bang thủy lực.
4 Hệ thống thúy khi dần dộng các máy đão Hình 1.12 mò tà một máy đảo có gầu tác động bãng thúy lực de dào đát và dỏ dat vào thũng xc ớ một công trường xây dựng Tòng cộng có bốn xylanh thủy lực được sứ dụng để dẫn động ba bộ phận liên kết với nhau bủng chót trục là cân, tay gâu và gâu Cân là bộ phận được chôt một đâu với khung cabin Tay gâu
là bộ phản dược chốt một dâu với cần và một dâu với gâu Hai trong các xylanh kết nôi khung cabin với cần Xylanh thứ ba kết nối cần với tay gầu và xylanh thứ tư kết nối tay gầu với gầu Dối với máy đào chi ra ỡ hình 1.12, dung tích gầu lớn nhất lả 4,2 m' và tài trọng nâng lớn nhất tử mặt bằng mây là 182 kN
Trang 25bảng thúy lục cao 1.83 m nặng 93 kg (ở tư thê quỹ gói vã dửng) dược thiết kê dê giai cứu con người trong các mõi trường nguy hiềm và dưa đen vị tri an toàn Robot dược thièt ke di chuyên dược trong hàu hét các dịa hình mã con người có the di lại dược và rât phù hợp trong việc cứu hộ, cứu nạn do thiên tai, phóng xạ Ngoài ra, có the sir dụng trong bệnh viện dè hổ trợ nhãn viên y tè nàng bệnh nhãn, quá trinh nàng bệnh nhàn là nguyên nhân chính gây chân thương đối với các nhân viên y tế Hình 1 13a cho thấy phần thăn trên cỏ khả năng mang lái cao, cho phép nâng vật nặng tới 1.8 kN.
Phần thân trên có kha
năng mang tái cao
Chán di chuyền cỏ
lính cơ động cao
Khá nàng cân bang trên tắt cã các khớp dưới
Hình 1.13 Robot hỗ trợ giãi cứu con người.
6 Hệ thống diều khiên chiêu cao và gỏc nghiêng tuabin gió: Giỏ là một nguồn nâng lượng lãi lạo đầy hứa hẹn đang được khai thác đẻ cung cãp nàng lượng phát triẽn ben vững Hình 1.14a thê hiện hai tuabin gió với nen bầu trời phía sau Cõng nghệ hiện nay cho phép sán xuất tuabin gió có đường kinh ĩôto đến 1I5 in chiều cao tâm cánh so vói mặt đắt 122 m VÓI sán lượng điện 5 MW Tuabìn 5 MW đù cắp điện cho khoáng 4000 hộ dân vả thay thế việc đốt 15000 tấn than/năin Hình 1.14b cho thấy một phần cùa ròto tuabin gió có ba cánh, góc cua mồi cánh được điều khiên bơi xylanh thủy lực cỏ độ chinh xãc cao Hĩnh 1.14c the hiện hộ thống thúy lực điều khiến hướng tuabin gió đe hướng cánh tuabin về phía giỏ
Trang 26(b) Hệ thõng thúy lục điêu chinh góc nghiêng (c) Hệ thổng thủy lực điêu khiên hướng
Hình 1.14 Hẻ thống thủy lực điểu khiển góc nghiêng vã hướng tuabin giỏ.
7 Truyền động thúy khi trong dây chuyền sán xuất công nghiệp I linh 1 15 mò tã một
hệ thống quan lý san xuãt bao gồm ba trạm thường sứ dụng trong các dây chuyển còng nghiệp như vận chuyên, lãp ráp và phân loại sán phàm Các trạm này với bộ công tãc được truyền động bâng thủy khi vữa đám báo khá năng khác phục tái vữa dễ dâng trong điều khiển
tự dộng hóa sán xuẳt còng nghiộp
8 Truyền động thúy lực trong nâng hạ thiết bị cư khi công trinh thủy lọi, thúy điện Hĩnh 1 16 mỏ ta một hộ thong diet! khicn thúy lực nâng hạ cứa van với khâu độ 40 m tái trọng nâng lum 3000 kN Cửa van được nâng thảng đứng bảng hai xylanh với hãnh trinh tỏi hơn 10 m bõ tri ở gan hai biên cứa I lộ thong được đicu khiên dõng bộ tụ động và có kết nòi vói hệ thõng giâm sát, điéu khiên trung tâm Scada cùa tông thê cụm công trinh
Trang 27Hình 1.16 Hộ thóng đièu khiền thúy lực nâng hạ cứa van kháu độ lờn.
1.5 CÁC PHÀN Từ TRONG HỆ THỐNG
Hệ thống thuylực
Có sáu thành phân cơ bân trong một hệ thòng thúy lục như hình 1 17:
E - Van phân phơil: Van điiu khicn lưu lượng
D Van an toàn II Xylanh
Hình 1.17 Hệ thống thũy lực với cơcẳu chắp hành chuyến động tịnh tlén (xylanh).
Trang 282 Bam cap dầu cho hệ thong (C).
3 Động C0 diện hoặc nguôn nâng lượng khác de dan dộng bơm (B)
4 Các van đê diêu khiên hướng, áp suàt vã lưu lượng dâu (E, D, F)
5 Cơ cấu chấp hành đê chuyên áp suất dầu thành lực hoặc mômen xoắn di- sinh công có ích Các cư câu chấp hãnh có thè la các xylanh (II) đê tạo ra chuyến động thẳng, như chi ra ở hình 1.17, hoặc lã các động cơ thúy lực đẽ tạo ra chuyên động quay, như chi ra ở hình 1.18
6 Đường ổng dẫn dầu tử vị tri nãy đen vị tri khác
Hình 1.18 Hệ thống thủy lực vói cơ cáu chắp hành chuyên động quay (mỏtơ).
Tàt nhicn sụ phức tạp cua các hệ thông thúy lực sẽ thay đòi tùy thuộc vào các ứng dụng cụ thè Vi dụ như ở hình I 19 chi ra hai bộ nguõn cũa truyền động thúy lực hoãn chinh
có kích thước khác nhau dũng cho hai ứng dụng khác nhau Mồi bộ là một hộ thông dãy du hoãn chinh bao gom động cơ điện, bom, khớp nối trục, thũng dầu và các đường ống khác nhau, các đổng hổ đo áp suất, các loại van và các phân tư khác phũ hợp với chức nâng làm việc Các hệ thống và phần tứ thúy lực này được nghiên cứu chi tiết ừ các chương tiếp theo
Hĩnh 1.19 Hai bộ nguón thúy lực hoàn chinh kích thườc khác nhau.
Trang 29Các hệ thông khí nén có các thành phần tương tự như ơ hộ thông thùy lực Sáu thánh pliẩn cư bán can thiết cho các hệ thống khí nen như sau:
1 Một bình khi đề chứa một the tích khi nén nhất định
2 Một máy nén khí đè nén không khí lây trực tiẽp tir khí quyên
3 Một động cơ điện hoặc động cơ khác đế dần động máy nén
4 Các loại van điêu khiên hướng, áp suât và lưu lượng
5 Các co cấu chắp hãnh hoạt động tương tự như cơ cấu chấp hành thủy lực
6 Đường ông dan khí nen từ vị trí này den vị trí khác
Hình 1.20 mô tà một bộ truyền động khi nén đầy đú vói vởi bình chữa khi nén mây nén khí động cơ diện vã các phàn tư khác như các loại van đường ống và các dỏng ho.Trong các hệ thống khí nén sau khi khí nén dần dộng các cư cầu chấp hành, khí sè được xa vào khi quyên Khác với trong hệ thông thúy lực dãu xá được tháo về thùng vã được sữ dụng lại sau khi được tảng ãp bời bơm theo yêu câu cùa hệ thõng
Hinh 1.20 Bộ nguồn khi nén có bình chứa với máy nén khi dẩn động điện.
Trang 301.1 Định nghía thuật ngữ kỹ thuật truyền động thủy khí.
1.2 Tại sao truyền động thúy lực đặc biệt cỏ lợi khi thực hiện một công lớn?
1.3 Sự khác nhau giữa kỹ thuật tniyên động thủy khí, thuy lục và khí nén?
1.4 So sánh việc dùng hệ thắng thúy khí với một hệ thống cơ khi bảng cách liệt kê nhừng
mi đicm và nhược dicm cùa moi loại?
1.5 Phản biệt giừa hệ thống vận chuyên và hệ thống truyền động thúy khí
1.6 Giài thích sự khác nhau giữa việc sử dụng truyền dộng thủy lực vã truyền dộng khi nén
1.7 Thiết bị thúy lực nào tạo ra lực dây hoặc keo tai?
1.8 Thiết bị thủy lực nào tạo ra mômcn quay đê quay một trục?
1.9 Hai yểu tố não tạo nên độ nhạy cao cua các thiết bị thúy lực?
1.10 Tại sao không khí không dược sư dụng cho tàt cà các ứng dụng kỹ thuật truyền động thúy khi?
1.11 Động co dan động là gì?
1.12 Ké lèn cùa sáu phần tủ cư bán cân cỏ trong một mạch thúy lục?
1.13 Ke ten của sáu phần tử cơ ban cần có trong môi mạch khí nén?
1.14 Tiến hành tham quan nhâ máy chế tạo các phẩn tữ của hệ thống thúy khi như bơm, xylanh, van hoặc động cơ cùa một công ty? Viết báo cáo trình bày quá trinh chể tạo
il nhât là một phân từ Liệt kè các dặc tinh kỹ thuật và các khá nãng ứng dụng.1.15 Liệt kẽ năm úng dụng cùa kỳ thuật truyền động thúy khi trong công nghiệp tự động?1.16 Nêu một lý do vi sao phanh thủy lực ô tô có thê tạo nen cám giác bi trượt khi người lái nhấn phanh?
1.17 Nêu năm ứng dụng cùa thuy lực và năm ửng dụng cua khí nén
1.18 Khoáng bao nhiêu phần trâm doanh thu cùa kỹ thuật truyền dộng thúy khí thuộc về các phân tử thúy lực và các phân tư khí nen?
1.19 Ba dạng nhàn sự làm việc trong lình vực kỳ thuật truyền động thúy khí trong công nghiệp
1.20 Phân tích cụm từ "mờ rộng quy mó và phạm vi cua kỹ thuật truyền động thủy khí" Viện dần hai thực tế chi ra quy mõ và hai thực tế chi ra sự phát trièn cùa công nghiệp
kỹ thuật truycn động thúy khí
Trang 31CÁC TÍNH CHÁT, NGUYÊN LÝ co BÁN,
TÒN THẢT CỦA THÚY LỤC
CÁC NỘI DUNG CÁN NÁM DƯỢC:
1 Giãi thích các chức năng chinh của chát lỏng thúy lực Đinh nghĩa thuật ngừ chãi long Phân biệt chât long và chàt khi Đánh giá các tính chât mong muốn cua chat lóng thúy lực
2 Định nghĩa các thuật ngũ trọng lượng riêng, khỏi lượng ricng, tý trọng, áp suất, cột
áp vả lục Phân biệt giữa áp suất đo và ảp suất tuyệt đối Tính toán lực do áp suất sinh ra
3 Iliẽu đươc các thuật ngừ độ nhớt động học và độ nhớt tuyệt đối Chuyên độ nhớt từ đon vị do này sang đơn vị đo khác Giãi thích sự khác nhau giữa độ nhớt và chi số độ nhớt
4 Phân biệt giừa năng lượng vã công suất thủy lực Dịnh nghĩa thuật ngừ hiệu suất
5 Giái thích dịnh luật báo toàn nâng lượng Tính toán lưu lượng vã vận tõc băng phương trinh liên tục
6 Đánh giá công suât thực hiện bởi một xylanh thúy lực Xác dinh vận tóc cùa xylanh thúy lục Ưng dụng phương trinh Bernoulli đẽ xảc dinh sụ truyền nâng lượng trong một hệ thong thuy lực
7 Ilièu dược ý nghía cua các thuật ngừ cột áp hình học, cột áp áp suãt và cột áp vận tốc Phân biệt các thuật ngừ cột áp bơm cột áp động cơ và tồn thắt cột áp
8 Ưng dụng các định luật khi lý tường dè xác định mòi quan hệ giữa áp suât, thê tích
vã nhiệt độ cua dòng khi
9 Phân biệt dỏng cháy tầng vã rỏi Hiểu được ý nghĩa cùa số Reynolds Xác định số Reynolds tại vị tri bắt kỹ trong một đường ống
10 Giái thích ỷ nghĩa cua hộ sô ma sát Xác dinh hộ sô ma sát dỏng chay tâng và ròi Đảnh giá tôn thất cột áp trong đường ồng cũa dòng chây tầng và rối Tinh toán tôn that do
ma sát trong các chồ cút nói và các van
11 Giãi thích ý nghía cùa hệ số K Thào luận vai trô của chiều dãi tương đương Phân tích nâng lượng cùa một mạch thúy lục hoàn chinh
Trang 322.1 CÁC TÌNH CHÁT VẠT LÝ cơ BÀN CŨA THÚY Lực
Thành phần quan trọng nhất trong một hệ thống thúy lực chinh là chất lóng thúy lực cõng tác Các đặc trưng cư bán cùa chất long thủy lực có ành hướng quyết định đến đặc tinh
kỳ thuật vả tuổi thọ của thiết bị Sử dụng chất lóng thúy lực sạch, chất lượng cao lã điều rất quan trọng đẽ hoạt động cùa hệ thống thúy lục có hiệu suâl cao
Các chất lóng thúy lực hiện đại nhât lã các hợp chát được chẽ tạo cân thận đẽ đáp ứng các nhiệm vụ yêu cầu Ngoải thảnh phần co bán các chất lóng thúy lực cỏn chứa các chắt phụ gia đế cung cấp các đặc tinh mong muốn
Chắt lóng thúy lực cỏ bốn chức năng chinh sau:
1 Truyền cõng suãt
2 Bôi trơn các bộ phận chuyên động
3 Làm kin khc hơ giữa các bõ dỏi
4 Tương thích với các vật liệu cùa hệ thống
5 Mức độ không nén được cao
độ axit tăng lên do nhicm bàn hay bị hông Một cách thích hợp nhât là chất long nen dược
Trang 33long và bị tháo ra ngoài
Tnrớc đây, nhiêu chất lóng thúy lục dã bi thay do có the bj nhicm bân vì chi phi dè kicm tra nhicu hơn chi phi thay thê Ngày nay, cũng với sự phát triển cùa công nghệ, chi phí kicm tra giam nen thòi gian sir dụng cùa chất lóng thúy lực đã tãng lèn Hĩnh 2 I mô tá một
bộ đô kicm tra chât lóng thúy lực, cung câp một phương pháp kiêm tra mức độ nhiễm bân cùa hệ thống thúy lục một cách nhanh chóng và dẻ dàng Thậm chi các hệ thống thúy lực nhò có thê được kiêm tra Bộ đồ kiêm tra nãy cùng có thê dùng tại chỏ đẽ xác dịnh liệu chất long có đũ chất lượng cho phép tiềp tục sir dụng hay không Ba chi số chất lượng chù yếu được đánh giá là: độ nhớt hãm lượng nước và mức độ nhiễm bân hạt tử bẽn ngoài
Hình 2.1 Bộ kiểm tra chát lóng thủy lực.
2.1.1 Chắt lỏng và chất khi
Các chất lóng
Thuật ngừ chất lững thúy lực nói đến cà các chất lõng vã cãc chắt khi Chất lỏng lã một chát mã đỏi VỚI một khối đii cho sê cỏ mọt thể tích xác định không lệ thuộc vào hĩnh dạng cùa bình chứa nó Điêu này có nghĩa là ngay ca khi nước sỗ lay hĩnh dụng cua binh chứa thi nó chi điền đầy phần binh chứa có the tích bảng the tích cứa khối nước đó mà thỏi
Vi dụ neu nước dược rỏt vào một binh chứa vã thè tích cùa nước không du dicn dày binh
Trang 34khối nước như một hò nước tiẽp xúc với khí quyên (hình 2 2b).
Các chiit long dược coi là không nén
được đôn mức the tích không thay dôi khi
áp suât thay dôi Điêu này không thụt
chinh xác, nhưng sụ thay đòi thê tích do
ãp suât thay đòi nhô đen mức có thè bõ
qua dôi với hâu het các ứng dụng kỹ thuật
Những điều khác biệt so với giá thiết này
về tinh không nén dược sè trinh bày ờ
phần thông số mòđun đàn hồi
Các chất khí
Các chất khi lả loại chất nén được Hình 2.2 Bè mật tự do của một chắt nước
dề dàng Thể tich cùa chúng sS thay đổi đe
đièn đây binh chứa Điêu này được minh họa ớ hình 2.3 ớ đó một chát khi được cho vào bình rồng Như đã thây, các phản tư khi luôn điẽn dãy toàn bộ binh Vi vậy không giong như chat long có thè tích xác đinh đôi VỚI khôi lượng đã cho thê tich của một khôi khi đả cho sê tăng lên đê diền dầy bình chửa nó Các chảt khi bị anh hướng rãt lớn ben áp suất Sư tảng áp suat làm cho the tích khi giám và ngược lại Bang 2.1 tòng kèt những tính chát vật
lý khác nhau cơ bán giữa chãi lóng và chài khi dôi với một khôi lượng dã cho
Hình 2.3 Chất khi luôn diên dầy toàn bộ binh chửa.
Trang 35Không khí lã chât khi dược dũng trong hệ thòng truyền dộng khi nén vi nó khòng đãt
vã có săn Không khi cùng có nhùng đặc tinh mong muốn như một chắt lỏng trong truyền đông thúy khi như sau:
1 Chồng cháy
2 Không bân
3 Có thê xa lại vào khi quycn
Những nhược diem khi dùng khi nén so vói dùng dâu thúy lực là:
1 Do kha nàng nén dưọc nen khi nen không thê dũng dược trong các ứng dụng yêu câu vị trí chinh xác hay độ cứng vững cao
2 Vi chát khí nén được nên nó có khuynh hướng chậm chạp
3 Khi nén có thế lả chất ủn món vi nó chữa oxy vả nước
4 Một chắt bôi trơn plrãi được thêm vào khi nên dế bôi tron các van vã cơ cấu chắp hãnh
5 Cảc ảp suất không khi lớn hơn 20 bar it được sứ dụng do nguy cơ nó néu các bộ pliận như binh chửa khi nên bị nút Đó là vì khi nén (do tinh nén được cùa khi nén) có thè chứa một lưọng lớn nâng lượng khi nõ bị nen tương lự như nâng lượng nén cùa một cái lò xo
2.1.2 Trọng lượng riêng, khói lượng riêng và tỳ trọng
w - trọng lượng, đơn vị đo lả N;
rn - khối lượng cùa vật the, đơn vị đo là kg
g - hảng số tỳ lệ được gọi là gia tốc của trụng trường bàng 9,8 m/s2
Trang 36nặng 9,8 N đè lên bể mật trái đất.
Vi liụ 2.1: Tim trọng lượng cùa một vật thế cỏ khối lượng 4 kg.
Lời giãi: Thay vào phương trình (2.1) tính ra.
w = mg = 4 kg X 9.8 m/s1 = 39.2 NTrọng lượng riêng
Hình 2.4 Khối lặp phương chữa đây nước.
Hĩnh 2.4 chi ra một khỏi lập phương chứa đầy nước như mót ví dụ đê nói dèn một thuộc tinh của chát lõng dược gọi lã trọng lượng riêng Vi thùng chúa cỏ hình dạng lập phương, the tích cỏ thê tinh theo phương trình (2.2):
Thế tích - (diện tích dãy) X (chiều cao) (2.2)Thay các giã trị ta có:
Trang 37Nêu vật the ớ vi dụ 2.1 có thề tích 0.05 m' tim trọng luọng riêng?
Lời giới: Sir dụng phương trinh (2.3), ta có:
Như vậy, nước nặng bảng 1/0.0012 lần hay bâng 830 lần không khi ớ 20 °C vả dưới
áp suắt khi quyển Nên chú ý ràng vi không khi dễ nén được, nén giã trị (SGlHbmi Un =0.0012 chi đúng ờ điêu kiện 20 °C và dưới ãp suât khí quyên
Khối lượng riêng
Ngoài trọng lượng ricng, chúng ta cùng có thề nói về thuộc tinh khác cùa chất lóng gọi
là khối lượng riêng, đưọc định nghĩa là khối lượng cua một đơn vị thê tích:
(2.5)Trong đó: p khối lượng riêng ikg'm');
m khổ! lượng (kg);
V thể tích (m*)
Trang 38là khôi lượng riêng cùa chãt lóng đỏ chia cho khối lượng riêng cùa nước Ta có:
w = mghoặc:
87(X)p* = = 888T7XTT = 888tÍ = 888“ỉ
m m in m
Chú ý ràng từ (2.1) w - ing Vi vậy chúng ta có phương trinh vê các đon vị giữa trọng lượng và khối lượng như sau: N = kg X nVs'
Ví dụ 2.4:
Tim khối lượng riêng cùa vật the cứa vi dụ 2.1 và 2.2
Liri giải: Dũng cõng thức (2.5) tính ra:
p.Pl = _lM_ = 80kg/m’
' V 0.05 m '
Trang 39Y _ 7X4 1W
p g 9.8 m/s1
N s’
80—^ 80kg/m m
p = V = 98,000,N = 98000 N/m- = 98000Pa = 98 kPa
A 1 m
Vi vậy, mỗi m cũa cột ảp 10 m tạo nèn độ tâng úp 9,8 kPa tù đinh đến đảy
Điều gi xay đen với áp suất nêu chát long không phai nước? Hình 2.6 chi ra một the lích I m' dầu Giá sứ trọng lượng riêng cứa dẩu là 8700 N/m\ áp suất ờ dãy lã:
F=^ = 87^ 8700Pa=8.7kp,
A Im- rn:
Trang 40diện I nr bao gồm 10 m'
nếu mòi m’ cổ Iiọng lượng là
9800 N
10 III
ì Neu 10 m nước tuong ũng vói
18 kPa, Ihì 1 in bảng 0.8 kPa, 5 nìbảng
Hình 2.6 Áp suắt tạo nón bời cột diu 1 m vì 2 m.
Do đó, như mỏ tã ớ hình 2.6 một cột dầu 2 m gây nên ãp suất ở đây là 17,4 kPa Các giá tri này đỏi VỚI dầu nho hon một chút so với nưởc bởi vì trọng lượng ricng cứa dâu nhò hon một chút so với nước Phương trình (2.9) cho phép lính áp suất ờ đáy của bất cứ cột chất lóng nào:
p=yH
ơ đây: p ãp suãt ờ dãy cùa cột chát lóng
Y trọng lượng riêng cua chất lóng (N/m;>
H - chiêu cao cột chất lòng hay cột áp (m)
(2.9)
