Truyền động thể tích - P2

Để truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến cơ cấu chấp hành , ngoài cách dùng các loại truyền động điện , cơ khí , điện – khí nén người ta còn dùng truyền động thuỷ lực. Có hai loại truyề

4 Các phần tử thuỷ lực trong truyền động thuỷ lực thể tích

I Cơ cấu chỉnh hớng:

Van một chiều: Để dẫn dòng chảy đi theo một hớng, nếu theo hớng ngợc

lại thì dầu sẽ bị ngăn lại

Thờng đặt ở cửa vào của bơm, khi máy ngng làm việc dầu không bị chảy hết về bể dầu, do đó không khí không lọt vào hệ thống

Cơ cấu phân phối (van đảo chiều):

Cơ cấu phân phối dùng để đổi nhánh dòng chảy ở các nút của lới đờng ống và phân phối chất lỏng vào các đờng ống theo một qui luật nhất định Nhờ

đó có thể đảo chiều chuyển động của cơ cấu chấp hành (động cơ thuỷ lực) hoặc

điều khiển cơ cấu chấp hành chuyển động theo một quy luật nhất định

Chất lỏng từ bơm trớc khi vào động cơ thuỷ lực thờng đi qua cơ cấu phân phối để đi vào các nhánh khác nhau của lới ống Cơ cấu phân phối có 2 bộ phận chính là vỏ và bộ phận đổi nhánh ở vỏ có khoét các cửa lu thông nối với lới đ-ờng ống của hệ thống Bộ phận đổi nhánh di chuyển trong vỏ để phân phối chất lỏng vào các cửa lu thông, bộ phận đổi nhánh có thể là piston bậc, ngăn kéo, núm xoay Ta có các loại cơ cấu phân phối kiểu con trợt phân phối, khoá phân

phối và van phân phối.

1) Con trợt phân phối: (slide 11)

Bộ phận đổi nhánh là con trợt có thể là piston bậc hoặc ngăn kéo (tiroi), thờng dùng nhất là loại piston bậc

Nguyên lý làm việc: di chuyển con trợt để đóng, mở đờng dầu

Dựa vào số vị trí và số cửa để phân biệt các loại con trợt phân phối:

- Số vị trí: là chỗ định vị con trợt của van, thờng có 2,3 vị trí

- Số cửa (đờng dẫn): là số lỗ dẫn dầu vào ra, thờng là 2,3,5

Hình 13.6a: (con trợt ngăn kéo phân phối) Bộ phận chính là vỏ 1, các cửa

lu thông A, B đợc nối với động cơ thuỷ lực, ngăn kéo 2 có cần điều khiển (bằng tay hoặc trục cam) Khi đẩy ngăn kéo 2 sang phải, chất lỏng từ bơm qua cửa C sẽ

đợc chuyển đến động cơ thuỷ lực theo cửa B

Hình 13.6b,c: (con trợt phân phối piston) gồm piston bậc di chuyển trong

vỏ (xilanh 2), vỏ có các lỗ thông với lới ống của hệ thống để chất lỏng lu thông Khi píston chuyển động trong xi lanh , các bậc của piston sẽ đóng, mở các cửa

l-u thông Nh vậy bằng cách điềl-u khiển piston ta có thể chl-uyển mạch ll-u thông của chất lỏng theo ý muốn hoặc đảo chiều bộ phân chấp hành

Gọi b1 là bề rộng của bậc piston và b2 là bề rộng rãnh trong xilanh, ta có 2 trờng hợp:

b1>b2 : cơ cấu phân phối con trợt có độ đóng dơng: ít rò rỉ, làm việc ổn

định nhng kém nhạy

b1>b2 : cơ cấu phân phối con trợt có độ đóng âm: rò rỉ nhiều, làm việc khó ổn định nhng độ nhạy cao

Hình 13.7: con trợt piston phân phối 3 vị trí, bốn cửa

Hình 13.8: con trợt piston phân phối tuỳ động 2 vị trí, bốn cửa, có bộ

phận điều khiển là 1 cơ cấu phân phối phụ một lợng chất lỏng làm việc từ bơm

sẽ đi qua cơ cấu phân phối phụ để làm nhiệm vụ điều khiển

Khi piston của cơ cấu phân phối phụ di chuyển sang trái, chất lỏng từ cơ cấu phân phối phụ đi vào buồng bên trái của xilanh chính, đẩy piston 2 đi về

phía phải Chất lỏng từ bơm sẽ đi theo đờng ống bên phải vào động cơ thuỷ lực

Khi piston của cơ cấu phân phối phụ di chuyển sang phải, chất lỏng từ cơ cấu phân phối phụ đi vào buồng bên phải của xilanh chính, đẩy piston 2 đi về

phía trái Chất lỏng từ bơm sẽ đi theo đờng ống bên trái vào động cơ thuỷ ltra

làm thay đổi chiều của động cơ thuỷ lực

Ưu : điều khiển nhẹ nhàng những phụ tải rất lớn của động cơ thuỷ lực vì cơ cấu phân phối phụ chỉ lamg nhiệm vụ điều khiển piston của cơ cấu phân phối chính chứ không điều khiển trực tiếp động cơ thuỷ lực có phụ tải lớn

Hình 13.9: con trợt ngăn kéo phân phối ba vị trí, điều khiển bằng công

tắc điện từ

Hình b: Ngắt mạch điện cả 2 bên, dới tác dụng của lò xo, các van bi 1,2

đều mở cửa thông với bơm dẫn chất lỏng vào 2 buồng A, B của các piston 3,4,

áp suất chất lỏng tác dụng vào 2 đầu piston giữ ngăn kéo ở vị trí trung gian

Hình a: Đóng mạch điện ở bên trái, van bi 1 bị nam châm hút về bên

phải đóng kín cửa dẫn chất lỏng từ bơm vào 2 buồng A làm áp suất ở buồng này giảm xuống, ngăn kéo bị đẩy về phía trái dẫn chất lỏng từ bơm đến động cơ thuỷ lực theo cửa bên trái

Hình c: Ngắt mạch điện ở bên trái, đóng mạch điện ở bên phải, van bi 2

bị nam châm hút về bên trái đóng kín cửa dẫn chất lỏng từ bơm vào buồng B làm áp suất ở buồng này giảm xuống, ngăn kéo bị đẩy về phía phải dẫn chất lỏng từ bơm đến động cơ thuỷ lực theo cửa bên phải

2) Khoá phân phối (Slide 13)

Bao gồm vỏ cố định và nút xoay có lắp bộ phận điều khiển

Hình 13.10 có các ký hiệu:

p: đờng vào của chất lỏng có áp suất cao

O: đờng thải chất lỏng

Trong mc AA: đờng 1 thông với đờng thải O, đờng ống 2 thông với đờng

áp suất cao (dầu từ bơm vào) (1, 2 nối với 2 phia của xilanh lực)

Nút xoay hình nón: đảm bảo đóng khít, để khắc phục lực dọc trục ngời ta

sử dụng lò xo để nút ép khít vào vỏ áp lực chất lỏng càng lớn thì lò xo càng phải cứng do đó lực điều khiển tăng

Nút hình trụ: điều khiển nhẹ nhàng, để hạn chế rò rỉ do nút lệch về 1 bên ngời ta khoan các lỗ thông hớng kính trong thân nút làm cho các khoang áp suất lớn đối diện nhau, áp lực tác dụng lên nút cân bằng hơn

3) Van phân phối

Dùng khi cần phân phối chất lỏng 1 cách gián đoạn theo các quy luật nhất

định (hệ thống thuỷ lực tuỳ động) Ưu: đơn giản, chắc chắn, độ khít cao

Khi kh«ng cê lùc t¸c dông n¾p van Ðp khÝt vµo ®Õ van nhí lß xo hoƯc trông lîng b¶n th©n, ng¨n kh«ng cho chÍt lâng ch¶y qua nê

Cê thÓ ®êng mị van b»ng tay, truyÒn ®ĩng c¬ khÝ hay ®iÖn

H×nh 13.11 van ph©n phỉi ®iÒu khiÓn b»ng trôc cam.

II - Cơ c â ú u đi ê ö u ch ỉ n h lưu lư ơ ü n g :

Du ng đì ể đi u chỉnh l u l üng qua nó do đó đi uề ư ươ ề chỉnh đ üc v ûn t c cu a c c u ch p ha nh.ươ â ố í ơ ấ ấ ì

1) Cơ c â ú u tiê ú t lưu:

a) Lô ù tiê ú t lưu:

La loại ti t l u c định kh ng đi u chỉnh đ üc, du ngì ế ư ố ô ề ươ ì

để â g y đ ü ch nh áp c n thi t gi îa 2 khoang la m vi ûcô ê ầ ế ư ì ê hoặc đ hạn ch s û dao đ üng áp su t cu a ch t lo ng doể ế ư ô ấ í ấ í

va đ ûp gi îa các chi ti t la m vi ûc Do đó co n có t n laâ ư ế ì ê ì ê ì

l ù gia m ch n.ô í ấ

b) Ti t l u đi u chỉnh đ üc: (ti t l u)ế ư ề ươ ế ư Khi đi u chỉnh s ïc ca n cu a ti t l u , l u l üng cu aề ư í í ế ư ư ươ í

do ng qua ti t l u sẽ thay đ i, nghĩa la v ûn t c c c ù ế ư ổ ì â ố ơ ấ

ch p ha nh sẽ thay đ i Có th đi u chỉnh ti t l u bă ngấ ì ổ ể ề ế ư ò cách thay đ i ti t di ûn l u th ng cu a ch t lo ng hoặc thayổ ế ê ư ô í ấ í

đ i chi u da i đổ ề ì ường d ùn ch t lo ng cu a nó.â ấ í í

Ti t l u có th đặt ế ư ể ở ườ đ ng va o hoặc đì ường ra

cu a c c u ch p ha nh, í ơ ấ ấ ì th ư ơ ì n g đ ă û t ở đ ư ơ ì n g ra, khi đ o ï tiê ú t lưu đ o ï n g luôn vai trò 1 van giảm áp.

Gọi F : ti t di ûn cu a piston cu a xilanh l ûc (c c uế ê í í ư ơ ấ

ch p ha nh)ấ ì

v : v ûn t c cu a piston cu a xilanh l ûcâ ố í í ư

L u l üng qua c c u la : ư ươ ơ ấ ì Q2 = F v

Gọi Ax la ti t di ûn cha y qua ti t l u va ì ế ê í ê ư ì ∆ p = p2 - p3 là

hi ûu áp khi ch t lo ng qua ti t l u Theo Torricelli ta có c ngê ấ í ế ư ô

th ïc tính Qư 2

F

p A C F

p p A C

v

p p A C p p g A Q

x 3

2 x

3 2 x 3

2 x

2

∆

⋅ µ

⋅

=

−

⋅ µ

⋅

=

−

⋅ µ

⋅

= γ

−

⋅ µ

=

V ûy v ûn t c c c u ch p ha nh đ üc đi u chỉnh nhâ â ố ơ ấ ấ ì ươ ề ờ

Ax va hi ûu áp ì ê ∆ p hai trị s na y thay đ i đ üc v ïi loạiố ì ổ ươ ơ

ti t l u đi u chỉnh đ üc (vít đi u chỉnh lo xo).ế ư ề ươ ề ì

Khi đa m ba o đ üc í í ươ ∆ p = const khi áp su t la m vi ûcấ ì ê

cu a c c u thay đ i va cho Aí ơ ấ ổ ì x kh ng đ i thì ta đa m ba oô ổ í í

đ üc l u l üng kh ng đ i nghĩa la v ûn t c c c u ch pươ ư ươ ô ổ ì â ố ơ ấ ấ

ha nh kh ng đ i , đi u na y sẽ nghi n c ïu trong b ü nì ô ổ ề ì ê ư ô ổ định t c đ ü.ố ô

Có các loại ti t l u sau:ế ư

Ti t l u đi u chỉnh dọc trục bă ng cách tịnh ti nế ư ề ò ế

ch t ti t l u đ thay đ i di ûn tích l ù l u th ng.ố ế ư ể ổ ê ô ư ô

Ti t l u đi u chỉnh quanh trục bă ng cách xoayế ư ề ò

ch t ti t l u t 0ố ế ư ừ o đ n 180ế o D u d ùn t ngoa i va o quaầ â ừ ì ì

rãnh ti t l u 2 , va o l ù 3 trong ch t ti t l u ngoa i, rãnhế ư ì ô ố ế ư í có dạng tam giác phay quanh mặt trụ cu a ch t.í ố

ánh giá van ti t l u d ûa va o:

- ü chính xác đi u chỉnh: l u l üng có th đi uĐô ề ư ươ ể ề chỉnh v ïi b t ky vị trí na o cu a ti t l u.ơ ấ ì ì í ế ư

- ü n định l u l üng khi l u l üng bé nghĩa la ti tĐô ổ ư ươ ư ươ ì ế

di ûn cha y bé vì khi đó d ù sinh kẹt do hi ûn t üng bámê í ê ê ươ

ch t b n va o khe h g y kẹt.ấ ẩ ì ở â

II - Cơ c â ú u đi ê ö u ch ỉ n h áp su â ú t :

La c c u du ng đ đi u khi n do ng ch t lo ng, gi îì ơ ấ ì ể ề ể ì ấ í ư cho áp su t trong h û th ng kh ng đ i, ba o đa m cho h ûấ ê ố ô ổ í í ê

th ng la m vi ûc kho i bị quá ta i.ố ì ê í í

C c u đi u chỉnh áp su t bao g m các loại vanơ ấ ề ấ ồ khác nhau, tu y thu üc va o c ng dụng cu a nó ta chia ra cácì ô ì ô í loại van ba o v û(van an toa n), van tra n, van gia m áp.í ê ì ì í

Nguy n lý la m vi ûc cu a van la s û c n bă ng áp l ûcê ì ê í ì ư â ò ư

cu a ch t lo ng v ïi l ûc lo xo đ i trọng hay áp l ûc ng ücí ấ í ơ ư ì ố ư ươ lại cu a ch t lo ng Trong quá trình la m vi ûc các kíchí ấ í ì ê

th ïc c a la m vi ûc cu a van thay đ i d ïi tác dụng cu aươ ử ì ê í ổ ươ í

do ng ch t lo ng cha y qua c a.ì ấ í í ử

2) Van an toàn - Van tràn:

Van an toa n có nhi ûm vụ ba o v û h û th ng thu y l ûcì ê í ê ê ố í ư kho i bị quá ta i, khi pí í lv<[p] van an toa n sẽ m đ đ a b ïtì ở ể ư ơ

ch t lo ng v b d u, do đó ch t lo ng trong h û th ngấ í ề ể ầ ấ í ê ố sẽ đ üc gia m áp su t Khi áp su t trong h û th ng gia mươ í ấ ấ ê ố í lại d ïi [p], van đóng lại va phục h i áp su t ban đ u.ươ ì ồ ấ ầ

Van tra n la m nhi ûm vụ gi î cho áp su t kh ng đ iì ì ê ư ấ ô ổ trong quá trình la m vi ûc cu a h û thóng thu y l ûc Do đóì ê í ê í ư van tra n la m vi ûc thì ì ê ường xuy n h n van an toa n, c n chúê ơ ì ầ

ý đ n đ ü chịu mo n gi îa các b mặt la m vi ûc.ế ô ì ư ề ì ê

S û khác nhau gi îa 2 loại van na y la van tra n la mư ư ì ì ì ì

vi ûc li n tục, t û đ üng đi u chỉnh đ gi î áp su t kh ngê ê ư ô ề ể ư ấ ô

đ i trong h û th ng co n van an toa n chỉ m đ d ùn d uổ ê ố ì ì ở ể â ầ khi h û th ng bị quá ta i K t c u hai loại na y gi ng nhau,ê ố í ế ấ ì ố

đ üc lă p trong h û th ng theo s đ sau.ươ õ ê ố ơ ồ

Ta ph n bi ût 2 loại:â ê

a) Van an toàn (van tràn) tác du û n g tr ư û c tiê ú p : Van bi, van nón hay van piston.

Bi, nón hay piston gọi la các ph n t la m vi ûc cu à ầ ử ì ê í van

L ûc lo xo xác định giá trị áp su t khi van m ,ư ì ấ ở

thường thi t k lo xo có kha năng đi u chỉnh đ ücế ế ì í ề ươ

Van bi: la m vi ûc v ïi p<50 at: kh ng ba o đa m kín khi pì ê ơ ô í í cao

Van c n, van hình trụ: có kha năng la m vi ûc v ïi p caoô í ì ê ơ

h n, v ûn t c cu a do ng ch t lo ng qua các c a van có giáơ â ố í ì ấ í ử trị l ïn, có th đạt đ n 15m/s; v ûn t c ca ng l ïn thì đ üơ ể ế â ố ì ơ ô

ch nh áp cu a van ca ng l ïn vì khi đó m üt ph n đ üng năngê í ì ơ ô ầ ô

cu a do ng cha y bi n tha nh áp năngí ì í ế ì

Nguy n tă c chọn v ûn t c do ng qua van la đa m ba oê õ â ố ì ì í í áp su t kh ng đ i trong rãnh d ùn va o (p kh ng phụấ ô ổ â ì ô thu üc l u l üng qua van)ô ư ươ

Trong th ûc t đư ế ường đặc tính ∆p = p1 - p2= f(Q) kh ngô

th nă m ngang ma h i d c ể ò ì ơ ố Đường đặc tính na y ca ngì ì

nă m ngang thì áp l ûc p va l ûc lo xo ca ng ít phụ thu ücò ư ì ư ì ì ô

va o đ ü n ng cu a van, do đó van ca ng la m vi ûc n định.ì ô â í ì ì ê ổ

Van ca ng kh ng n định khi kích th ïc lo xo cu a vanì ô ổ ươ ì í

ca ng l ïn V ïi m üt giá trị v ûn t c do ng qua van chò ơ ơ ô â ố ì

tr ïc, đ l u l üng qua van l ïn thì khe h cu a van pha iươ ể ư ươ ơ ở í í

l ïn.ơ

Khi áp su t la m vi ûc l ïn thì lo xo pha i khoe , k tấ ì ê ơ ì í í ế

c u cu a van ca ng c ng k nh Trong ch đ ü la m vi ûcấ í ì ồ ề ế ô ì ê

kh ng n định có s û va đ ûp cu a ph n t la m vi ûc va oô ổ ư â í ầ ử ì ê ì

đ van Hi ûn t üng na y la do th i đi m sau khi mế ê ươ ì ì ở ờ ể ở van, áp su t tr ïc ph n t la m vi ûc gia m đ üt ng üt doấ ươ ầ ử ì ê í ô ô

v ûn t c do ng ch t lo ng tăng nhanh va van tr v vị tríâ ố ì ấ í ì ở ề đóng, áp su t do ng ch t lo ng lại tăng va van lại m ra,ấ ì ấ í ì ở quá trình c ï th di ùn ra, g y va đ ûp va o đ van.ư ế ê â â ì ế

gia m va đ ûp th ng s dụng các c c u gia m

ch n (các rãnh phụ có ti t di ûn nho )ấ ế ê í

Van vi sai có đ ê û m giảm ch â ú n : đ gia m kích th ïcể í ươ

cu a lo xo Di ûn tích la m vi ûc tạo l ûc m van bă ng hi ûủ ì ê ì ê ư ở ò ê

di ûn tích cu a 2 mặt b ûc cu a piston do ssos lo xo t ng đ iê í â í ì ươ ố nho í

- Quá ta i: Do ng ch t lo ng va o van qua c a a, ápí ì ấ í ì ử

l ûc ch t lo ng tác dụng l n mặt tr n cu a piston la m pistonư ấ í ê ê í ì

đi l n, c a b m va do ng ch t lo ng ra ngoa i theo c a b,ê ử ở ì ì ấ í ì ử

nh v ûy l ûc tác dụng l n lo xo chỉ laư â ư ê ì ì Pl x= p (F2 - F1)

- Khi đóng van: Khi áp su t p gia m đ n giá trị choấ í ế phép, l ûc lo xo thă ng áp l ûc, piston đi xu ng ,ư ì õ ư ố

ch t lo ng t bu ng A cha y qua l ù gia m ch nấ í ừ ồ í ô í ấ khoan tr n piston đ va o bu ng lo xo B Do cha y quaê ể ì ồ ì í

l ù gia m ch n n n áp su t trong bu ng A l ïn h nô í ấ ê ấ ồ ơ ơ áp su t trong bu ng có lo xo, có tác dụng hãmấ ồ ì

b ït chuy n đ üng đi xu ng cu a piston, tránh s û vaơ ể ô ố í ư

đ ûp cu a đ piston v ïi vo â í ế ơ í

a) Van an toàn (van tràn) tác du û n g gián tiê ú p :

- Van tô ø h ơ ü p bi - piston (tác du û n g tuỳ đ ô ü n g ) : Có uư

đi m h n so v ïi hai loaị tr n.ể ơ ơ ê

Van g m có 2 lõ xo: ồ

Lo xo 5 tác dụng l n bi 4, l ûc lo xo đi u chỉnh đ ücì ê ư ì ề ươ

nh vít 7ờ

Lõ xo 3 la lõ xo y u chỉ thă ng l ûc ma sát cu a pistonì ế õ ư í 2

L ù ti t l u 9, 8 (d = 0,8 ô ế ư ÷ 1 mm)

Ti t di ûn cha y đế ê í ể ch t lo ng cha y th ng t c a aấ í í ô ừ ử sang c a b la các rãnh 6 hình tam giác hay ch î nh ût ử ì ư â

Đ o ï n g van : Khi áp l ûc ch t lo ng tác dụng l n bi ch aư ấ í ê ư

v üt quá giá trị gi ïi hạn cu a lo xo thì bi ép va o đ van,ươ ơ í ì ì ế piston 2 vị trí th p nh t d ïi tác dụng cu a lo xo 3.ở ấ ấ ươ í ì

Kh ng có s û l u th ng ch t lo ng t c a a sang c a b, ápô ư ư ô ấ í ừ ử ử

su t ch t lo ng trong các bu ng la nh nhau.ấ ấ í ồ ì ư

Quá tải : Khi áp su t ch t lo ng , áp su t trong các bu ngấ ấ í ấ ồ a,c,d,e tăng đ üt ng üt (định lu ût Pascal); áp l ûc ch t lo ngô ô â ư ấ í thă ng l ûc lo xo 5 tác dụng l n bi, bi 4 sẽ m ra, d u tõ ư ì ê ở ầ ừ

bu ng c qua l ù ti t l u, qua van bi cha y v b d u Ch tồ ô ế ư í ề ể ầ ấ

lo ng cha y t bu ng a qua bu ng d l n bu ng c, l ù gia mí í ừ ồ ồ ê ồ ô í

ch n 8 tạo s û ch nh áp gi îa bu ng d, e va c Trạng tháiấ ư ê ư ồ ì

c n bă ng l ûc cu a piston bị m t đi Khi d u cha y qua cácâ ò ư í ấ ầ í

l ù ti t l u, s û ch nh áp la m piston chuy n đ üng đi lapschoô ế ư ư ê ì ể ô

đ n khi l ûp lại c n bă ng áp l ûc ch t lo ng va l ûc lo xo 3ế â â ò ư ấ í ì ư ì thì d ng lại K t qua la bu ng a th ng v ïi bu ng b,ừ ế í ì ồ ô ơ ồ

d u qua c a b cha y v be , do đó áp su t ch t lo ngầ ử í ề í ấ ấ í

la m vi ûc pì ê 1 sẽ gia m đi.í

N u áp su t ch t lo ng trong h û th ng pế ấ ấ í ê ố 1 tăng n îaư thì do ng cha y t bu ng d, e l n c qua van bi v thu ngì í ừ ồ ê ề ì

ca ng mạnh, t n th t tại l ù 8 ca ng l ïn, đ ü ch nh ápì ổ ấ ô ì ơ ô ê

tr n piston ca ng tăng Piston ti p tục đ üc n ng l n,ê ì ế ươ â ê

c a l u th ng gi îa bu ng a va b m r üng th m, ch tử ư ô ư ồ ì ở ô ê ấ

lo ng ca ng thoát nhi u v thu ng.í ì ề ề ì

N u áp su t ch t lo ng pế ấ ấ í 1 gia m đ n giá trị c n bă ngí ế â ò

v ïi l ûc lo xo 5 thì van bi sẽ đóng lại, ch t lo ng kh ngơ ư ì ấ í ô cha y qua các l ù gia m ch n n îa, hi ûu áp í ô í ấ ư ê ∆p gi îa bu ngư ồ các bu ng bă ng 0, lo xo 3 đ a piston v d ïi đóng c a ,ồ ò ì ư ề ươ ử

c a l u th ng gi îa bu ng a va b.ử ư ô ư ồ ì

Loại van na y la m vi ûc m kh ng có ch n đ üng ì ì ê ê ô ấ ô

Kê út luâ û n :