Kỹ thuật Thủy lực

Chuyên đề này sẽ hướng dẫn bạn cách thiết kế hệ thống điện thủy lực và trình bày các ứng dụng cụ thể của nó trong công nghiệp.Gồm 5 phần lớn là :1/ Giới thiệu tổng quan _Trợ lực tay lái (Điện)_Trợ lực tay lái (Khí nén)_Hệ thống trợ lực cầu sau_Hệ thống thắng thủy lực_Xe ben_Xe nâng2/ Cơ sở lý thuyết thủy lực_Áp suất thủy tĩnh_Khuếch đại áp suất_Tổn thất trong hệ thống thủy lực3/ Các phần tử trong hệ thống thủy lựca/ Cung cấp và xử lý dầu+Các loại bơm dầu- Bơm pittông- Bơm cánh gạt- Bơm bánh răng- Bơm trục vít- Tiêu chuẩn chọn bơm+Bể dầu+Bể lọc dầu+Đo áp suất bằng áp kế lò xo+Đo lưu lượng bằng lực căng lò xob/ Ắc quy thủy lực ( bình trích chứa )+Bình trích chứa trọng vật+Bình trích chứa lò xo+Bình trích chứa thủy khíc/ Bộ lọcd/ Van+Van đảo chiều điều khiển trực tiếp+Van đảo chiều điều khiển gián tiếp+Van điều khiển áp suất+Van tràn+Van giảm áp+Van cản (van đóng-mở nối tiếp)+Van tiết lưu+Van một chiều –van điều khiển xa +Van tác động khóa lẫne/ Bộ ổn tốcf/ Cơ cấu chấp hành +Xy lanh tác động đơn+Xy lanh tác động kép+Xy lanh tác đông kép có giảm chấn+Động cơ thủy lực 4/ Thiết kế hệ thống điều khiển điện-thủy lực_Sơ đồ mạch thủy lực cơ cấu rót tự động_nâng hạ chi tiết được sơn trong lò sấy_hệ thống cẩu tải trọng nhẹ_máy khoan bàn_xe tải nâng-hạ_thiết bị khoan5/ Bài tập thực hành ứng dụng _Phương pháp thiết kế kết hợp ( kết hợp pp theo tầng và pp bước )

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC SU PHAM KY THUAT TP.HCM

NOI DUNG

(1) GIGI THIEU TONG QUAN

Hệ thông điều khiến băng thủy lực thường được sử dụng trong các hệ thông có công suât lớn:

Máy dập,

Máy xúc đất

Các loại đô gá kẹp chi tiết

Thiết bị nâng chuyền

Trợ lực tay lái (Điện)

Trợ lực tay lái (Khí nén)

Trợ lực tay lái

1: Tốc độ ké, 2: ECU, 3: Bộ chuyên đổi từ điện sang thủy lực, 4: Thanh rang, banh rang, 5: Bơm, 6: Bình chứa dầu

Trợ lực tay lái

Sơ đô đơn giản mạch của hệ thống trợ lực tay lái

1 Tay lái, 2 Van xoay, 3 Bình chứa, 4 Bơm, 5 Van tràn

PT

Hệ thông trợ lực cầu sau

——_ = a J

Xe ben

7

Z2

Z

‘

UU —- NHUOC DIEM

Uu diém

Truyền được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương

đối đơn giản

Có khả năng giảm khối lượng và kích thước cơ cấu chấp

hành nhờ chọn áp suãt làm việc cao

Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn không phụ thuộc

với nhau

Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

Tự động hóa đơn giản, các phần tử tiêu chuẩn hóa

Nhược điểm

Mất mát hiệu suất

Khi tải trọng thay đổi, vận tốc truyền cũng thay đổi

Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ nhới

(2) CƠ SỞ LÝ THUYÉT THUỶ LỰC

Áp suất thủy tĩnh:

Trong các chât lỏng, áp suât (áp suât do trọng lượng và áp

suât do ngoại lực) tác động lên mỗi phân tử chât lỏng không

phụ thuộc vào hình dạng thùng chứa

KHUECH DAI AP SUAT

KHUECH DAI AP SUAT

KHUECH DAI AP SUAT

Khôi lượng di dời : V=A.L=a.l

Thực hiện công viéc tai tai = W L

Ma ap suat P = W/A Do đó :W = P.A

Do đó, việc thực hiện tại tải là :

P.A.L = P.V (N.m)

KHUECH DAI AP SUAT

VI DU: CON DOI THUY LUC

Giảm tốc độ và thời gian tăng tốc dé tăng tốc liên tục

Forces necessary during up-stroke:

Thực hiện công việc :

Thực hiện công việc tại tải =

Lực tác dụng x Khoảng cách di chuyền thông qua

A:diện tích của pittông xi lanh thủy lực

Nũng lượng

hay tôc độ thực hiện công việc, tức là cv

thực hiện theo môi đvtg hoặc p*v trên 1

đvtg Khôi lượng trên một đơn vị thời

¢ Thuy IWwc= Q (I/phut) x P (bar)

TON THAT TRONG HE THONG THUY LUC

Vi du:

Một máy bơm thủy lực cung cấp 12 lít

chât lỏng môi phút so với áp suât 200

bar

Tính toán thủy lực?

Nêu hiệu quả bơm tổng thê là 60%, kích

thước động cơ điện sẽ lờ bao nhiêu đề lãi

xe máy bơm?

Công suất động cơ (năng lượng đâu vào) =

Hiệu quả tông thê

= 4/0.6

= 6.67 kW

(3) Các phân tử trong hệ thông thủy lực

a/ Cung cấp và xử lý dầu

Bơm và động cơ dâu

Bơm và động cơ dâu là hai thiết bị có chức năng khác nhau: bơm là phân tử

tạo ra năng lượng, còn động cơ dâu là thiệt bị tiêu thụ năng lượng này

© Bơm dâu là một cơ cầu biến đổi năng lượng, dùng đề biến cơ năng thành năng

lượng của dâu (dòng chât lỏng) Trong hệ thông dâu ép chỉ dùng bơm thê tích

© Động cơ dâu là thiết bị dùng để biến năng lượng của dòng chất lỏng thành động

năng quay trên trục động cơ: dâu có áp suất được đưa vào buông công tac của

động cơ, dưới tác dụng của áp suât, các phân tử của động cơ quay

Các loại máy bơm thủy lực

Radial piston pump

PISTON

Axial piston pump

BOM PITTONG

Hoạt động theo nguyên lý thay đổi thê tích:

Valve Cam

⁄ | Check

Seal

* Dễ dàng đạt được độ chính xác gia công do bề mặt làm

việc là mặt trụ, đảm bảo hiéu suat ton that tot

© Được sử dụng ở những hệ thống dầu ép cần áp suất cao,

P = 700 bar, và lưu lượng lớn: máy xúc, máy nén.

Fadlal piston puny

BOM PISTON HUONG TAM

(1) drive shaft

(2) pump elements

(3) piston (4) cylinder sleeve (5) pivot

(6) compression spring

(7) suction valve

(8) pressure control valve

(9) housing

BOM PISTON HUONG TAM

Fhadlal plston pulno

Radial piston pump

BƠM PISTON HƯỚNG TÂM

Các thông số quan trọng :

Áp lực lớn nhất lên đến 700 bar (phụ thuộc vào kích thước)

Phạm vi tốc độ 1000 tới 3000 rpm (phụ thuộc vào kích thước)

Máy bơm piston hướng tâm được sử dụng trong các ứng dụng

liên quan đên áp lực cao (hoạt động áp lực trên 400 bar):

e_ Máy ép, máy móc chê biên nhựa

s«_ Kẹp thủy lực cho máy công cụ

e - Vò trong nhiều ứng dụng khác,úp lực chịu đựng lên đễn 700 bar

máy bơm pIston hướng tâm hoạt động ở áp Suât cao như vậy, ngay cả trong hoạt động

liên tục.

VANE PUMP

+ Bom canh gat dam bao mot luu lượng đêu hơn, hiệu suất

cao hơn bơm bánh răng Được sử dụng ở những hệ thông dâu ép áp suât thâp và trung bình.

VANE PUMP

BOM CANH GAT

Sự khác biệt giữa hai loại là vòng stato, giới hạn sự chuyên động của cánh quạt

Phần Loại

°Ồ Bơm cánh gạt đơn là khi trục

quay một vòng, nó thực hiện một chu kỳ làm việc bao gồm

một lần hút và một lần nén

#Ơ/?? các/ gạf đơ/?

thực hiện hoi chu kỳ làm

việc bao gồm hơi lần hút và

hơi lần nén.

* Tinh lưu lượng:

Nêu các kích thước hình học co đơn vị là [cm], sô vòng quay

n [vg/ph| thì lưu lượng qua bơm là:

Trong đó:

D — đường kính stato;

Q = 9.10 z e.n (B.D +4.b.d ) [lít/phút]

Điều chỉnh lưu lượng

b) Điều chỉnh lưu lượng bằng lò xo;

c) Điểu chỉnh lưu lượng bằng thủy lực.

Điều chỉnh lưu lượng

vd:

Mot may bom co dung tich 14 cm3/rev

,1440 vòng / phút và hoạt động chồng

lại một áp lực tôi đa 150 bar Hiệu quả

thể tích là 0,9 và hiệu qua tong thé là

0,8.tính toán:

Mỗi phút máy bơm cung câp bao nhiêu lít?

đầu vào cần thiêt tại các trục bơm kw?

BOM BANH RANG - GEAR PUMPS

Hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích: khi thể tích của buông hút A tăng, bơm hút dâu, thực hiện chu kỳ hút; và khi thê tích giảm, bơm đây

dầu ra ở buông B, thực hiện chu kỳ nén

Buông hút A

Dễ chế tạo, kết câu đơn giản, Sử dụng cho những hệ thông có áp suất

nhỏ 10 — 200 bar: máy khoan, doa, bào, phay, máy tô hợp

External gear pump

Cac thong số quan trọng :

Khỗi lượng chuyễn dịch 0.2 to 200 cm3

Áp suất tôi đa tới 300 bar (phụ thuộc kích thước)

INTERNAL GEAR PUMP

tinh nang quan trong nhất của máy bơm bánh răng ăm khớp trong là mức độ tiễng ôn rât thấp

Do đó chúng chủ yêu được sử dụng trong thủy lực công nghiệp (máy

ép, máy cho chất dẻo và các công cụ, vv) và phương tiện hoạt động

trong một không gian kèm theo (điện ngã ba thang máy, vv)

BOM TRUC VIT

Máy bơm trục vít tương tự như máy

bơm bánh răng ăn khớp trong , trong

đó đặc tính chính của chúng là có,

một mức độ điêu hành tiéng 6n rat

thấp

Máy bơm trục vít có chứa 2 hoặc 3

bánh ráng sâu bên trong ,

Các bánh răng sâu kêt nôi với 6 dia

có một sợi kim đồng hồ và truyền

chuyên, động quay tròn

Một buông kín được hình thành giữa

chuyên từ công hút vào công áp lực các thông sô :

Điều này tạo ra một dòng chảy liên pham vi tốc đô 3500 rpm tục, thông nhất và thông suốt và dọ

đó hoạt động có xu hướng được rât

yên tĩnh.

TIEU CHUAN CHON BOM

Những đại lượng đặc trưng cho bơm và động cơ dầu gOm co:

1.ThÊ tích nén (lưu lượng vòng cm3/vòng)

2.56 vong quay n [vg/ph]

4.Hiệu suât [%]

5 Tieng ồn

BE DAU

Nhiệm vụ

'¡ Cung cấp dâu cho hệ thông

làm việc theo chu trình kín (cấp

và nhận dâu chảy về)

L¡ Giải töa nhiệt sinh ra trong

quá trình bơm dâu làm việc

' Lăng đọng các chất cặn bã

trong quá trình làm việc

[| Tach nước

BE LOC DAU

Bê dầu được ngăn làm hai bởi

một màng lọc (5) Khi mở động

cơ (1), bơm dâu làm việc, dau

được hút lên qua bộ lọc (3) cap

cho hệ thông điêu khiễn, dau xa

DO AP SUAT BANG AP KE LO XO

Dưới tác dụng của áp

bánh răng, độ biên

dạng của lò xo sẽ

được ghi trên mát hiện

SỐ

ĐO LƯU LƯỢNG BẰNG LUC CANG LO XO

Nguyen ly hoat dong:

Chat long chay qua ong tác động vào đầu đo, trên đầu đo

có gắn lò xo, lưu chất chảy qua lưu lượng kê ít hay nhiều

sẽ được xác định qua kim chỉ.

b/ BÌNH TRÍCH CHỨA (Ắc quy thủy lực)

* Nhiệm vụ

-_ Bình trích chứa là cơ câu dùng trong các hệ truyền dẫn thủy lực đề điều hòa năng lượng thông qua áp suất và lưu lượng của chất lỏng làm việc Bình trích chứa làm việc theo hai quá trình: tích năng lượng vào và cập

năng lượng ra

- Sử dụng trong các loại máy rèn, máy ép, trong các cơ câu tay máy và

đường dây tự động nhằm giảm công suất của bơm, tăng độ tin cậy va

hiệu suât sử dụng của toàn hệ thủy lực

Phân loại

With separating element between gas and fluid

EB accumulator accumulator accumulator

Bình trích chừa trọng vật

một áp suất lý thuyết hoàn toàn cố

khi thể tích bình trích chứa thay đổi

trong quá trình làm việc

suât hâu như cô định không phụ

thuộc vào vị trí của pittông

Bình trích chữa lò xo

Spring loaded accumulator

© Quá trình tích năng lượng là

quá trình biên dạng của lò xo

© Bình trích chứa lò xo có quán

chứa trọng vật, vì vậy nó được

sử dụng đề làm tắt những va đập

thủy lực trong các hệ thủy lực và

giữ áp suất cô định trong các cơ

câu kẹp

Trong bình trích chứa lò xo,

áp suất thay đổi tỷ lệ tuyên

tính, còn trong bình trích

chứa thủy khí, áp suất chất

lỏng thay đổi theo những

định luật thay đổi áp suất

With separating element between gas and fluid

accumulator accumulator accumulator

Bladder accumulator

Py = gas pre-fill pressure

P, = minimum operating pressure

P) = Maximum operating pressure

Vạ = effective gas volume

V, = gas volume at p,

Vz = gas volume at p,

Membrane accumulator

Py = gas pre-fill pressure

Pp, = minimum operating pressure

P, = maximum operating pressure

Vy = effective gas volume

V, = gas volume at p,

Vj = gas volume at p,

Piston accumulator

P, = gas pre-fill pressure

p, =minimum operating pressure

Pp, =Mmaximum operating pressure

Vo = effective gas volume

V = gas volume at p, V; = gas volume at p„

Chất khí

:

C/ BO LOC

các loại bộ lọc

Place of installation Tank, suction line Tank, suction line Tank Tank Tank

Filter pore size 20 to 200 um 20 to 200 um 3 to 100 um 3 to 100 um 3 to 100 um

applications hydrostatic units,

injection molding

machines, construction machines hydrostatic units,

injection molding

machines, construction machines hydraulic systems,

construction machines

hydraulic systems,

construction machines

on manufacture

Hydraulic filters

Line filter Breathers Accessories

Simple Double Switchable With filling sieve | Without filling sieve

Line Line Line Tank Tank

safety filter, sa‘ety filter, on manufacture, Tank _ forced filling of are used in

without bypass valve Immense danger of

very contaminated fluid entering tank

Mounted retum line filter Filler and breather

Suction line filter

Negative pressure switch

Main flow filtration

d/ van

MỊ| |LÁI=

Teo = : N

Pressure Control Valves

Flow control Valves

Non Return Valves

trang thdi van

Directional valve with 2 spool positions Directional valve with 3 spool positions

Hương ống van

Các cuộn điều khiên các

van được điều hành trực

tiêp bởi lực điện từ, khí

nén / thủy lực hoặc bởi

một thiết bị máy móc

hành động mà không có

bát kỳ khuêch đại trung

gian

Van 4/3 va cac trang thai

ép

an ti

>

u khién g (qua van phu tro)

Van dao chiéu dié

ky hiéu trang thai van

Poppet valve, spool valve

Pmax = 210 bar

may = 80 L/min

direct operated

Sizes 10, 25, 32

| Pmax = 315 bar

max = 600 L/min

pilot operated Poppet valve

Sizes 6 to 30 Pmax = 315 bar

Reducing

Pmax = 350 bar Qmax = 400 L/min

pilot operated Spool valve

VAN TRAN Van giam áp

Van A được sử dụng trong

các hệ thông thủy lực de han

chê áp lực hệ thông đê thiêt

pressure relief valve

VAN TRAN Pressure relief valve

Dùng đề hạn chê việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy

lực vượt quá trị sô qui định

VAN TRAN Pressure relief valve

UNG DUNG VAN TRAN

1.0

es oe ee ee ee ee ew ee ee we ao

b Van tran diéu

khién gian tiép

VAN GIAM AP

Ứng dụng van giảm áp

VAN CAN (VAN DONG - MO’ NOI TIEP)

VAN ĐIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG

VAN ĐIÊU CHỈNH LƯU LƯỢNG

VAN TIẾT LƯU

VAN TIET LUU MOT CHIEU

Adjustment screw

Cylinder Spool

Expand - retract

A Control lever

Counterbalance valve

Directional control valve

- Van đôi trong la mot, thiễt bị điều khién dong

chay chat long tro vê từ một xi lanh, do đó các thiết bị truyền động không thực hiện, do tải,

trọng, bat Ky chuyên động không mong muôn

_—_1 2 4 ._~l_ ~_-.~ ~ ~ - —=-—= —- - —=-—=

¢ van nay ngan chặn các

cân câu không nâng được

do sức nặng của nó

Arti-cavitation Check

Example of a Typical Motor Circuit

Prova Safety Considerations:

eee 1} Always employ a parking brake to hold motor loads

boosting anti 4 2) Always use tamper resistant adustment protection on counteralance valves

Canitation function Courterbalance 3) Consider using closed-certer-to-actuator directional valves

valve (with pilct-to- © Provide reduMdart load sopping separate cross-port

open assist)used roliet protection and supercharged anti-cavitation protection,

0 prevent load pecially with cold oF, long lines, and elevated Mycrauic

from overrunning MOOS,

Sơ đồ van đối trọng thong dung

Example of a Typical Positioning Circuit

This drawing is not 8 rea! circut and i intended Or description only

Counterbalance Valves (with piot-to-open Overcenter

assist) used for motion contro! and thermal! a Pi a

Pict Check used for position locking on lower cyinderhead enc

1) requires “zero leak’ for load locking

2) load does not go “overcenter