Truyền động thể tích - Các bộ phận phụ

Các bộ phận phụ trong hệ thống truyền động thể tích gồm : các ống dẫn và bộ phận nối chúng , thùng chứa chất lỏng , bộ lọc , bình tích năng và máy tăng áp , bộ phận làm kín ( khít ) .

 13-5 CÁC BỘ PHẬN PHỤ

C¸c bĩ phỊn phô trong hÖ thỉng truyÒn ®ĩng thÓ tÝch gơm : c¸c ỉng dĨn

vµ bĩ phỊn nỉi chóng , thïng chøa chÍt lâng , bĩ lôc , b×nh tÝch n¨ng vµ m¸y t¨ng ¸p , bĩ phỊn lµm kÝn ( khÝt )

13-5-1 Ố ng dĨn :

C¸c ỉng dĨn dïng ®Ó dĨn chÍt lâng , n¨ng lîng tõ b¬m ®Õn ®ĩng c¬ thụ lùc Tuú theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc , ngíi ta dïng lo¹i ỉng dĨn mÒm hoƯc cøng V× c¸c ỉng dĨn thíng ph¶i chÞu ¸p suÍt cao nªn cÌn chó ý søc bÒn cña ỉng vµ ®ĩ khÝt ị c¸c mỉi nỉi MƯt kh¸c khi l¾p r¸p c¸c êng cê ¸p suÍt cao , cÌn tr¸nh l¾p qu¸ g¨ng , g©y øng suÍt tríc trong thµnh ỉng ®Ó tr¸nh nøt vì ỉng

13-5-2 Thïng chøa chÍt lâng :

Nêi chung yªu cÌu ®ỉi víi thïng chøa chÍt lâng trong hÖ thỉng truyÒn

®ĩng thụ lùc lµ : ®¶m b¶o ®ñ lîng dÌu lµm viÖc trong hÖ thỉng , ®¶m b¶o lôc s¹ch vµ lµm nguĩi dÌu tỉt

§ỉi víi c¸c hÖ thỉng truyÒn ®ĩng thụ lùc cê mĩt xilanh t¸c dông ®¬n , ngíi ta thíng lµm thÓ tÝch cña thïng gÍp 5 ®Õn 6 lÌn thÓ tÝch cña xilanh lùc Th-íng thÓ tÝch cña thïng ®îc tÝnh theo thÓ tÝch cña lîng dÌu ®îc chøa trong hÖ thỉng ( trong ®ĩng c¬ thụ lùc , trong líi ỉng hay trong c¸c thiÕt bÞ kh¸c nh b×nh tÝch n¨ng ) lîng dÌu rß rØ vµ mÍt m¸t trong qu¸ tr×nh lµm viÖc vµ b«i tr¬n NhiÒu khi ®Ó n©ng cao hiÖu suÍt vµ lµm gi¶m tiÕng ơn cña b¬m ngíi ta ®Ó b¬m ngỊp vµo chÍt lâng trong thïng chøa , ®iÒu ®ê lµm t¨ng thÓ tÝch cña thïng ThÓ tÝch phÌn kh«ng khÝ trªn mƯt tho¸ng cña thïng nªn ®Ó kho¶ng 10 ®Õn 15% thÓ tÝch thïng

Cê hai lo¹i thïng : kÝn vµ hị Trong ®iÒu kiÖn cê thÓ , nªn lµm thïng kÝn

vµ t¨ng ¸p suÍt trªn mƯt tho¸ng cña chÍt lâng trong thïng ®Ó n©ng cao kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña m¸y

13-5-3 Bĩ lôc dÌu :

Ph¶i ®Ưt c¸c bĩ lôc dÌu trong hÖ thỉng ®Ó lôc c¸c cƯn bỈn cña dÌu , b¶o ®¶m cho hÖ thỉng thụ lùc lµm viÖc b×nh thíng Tuú ®iÒu kiÖn thùc tÕ

cê thÓ dïng c¸c lo¹i lôc nh lôc tÍm , lôc thÍm , lôc líi , lôc ho¸ hôc hay lôc ly t©m

Khi tÝnh to¸n hay sö dông bĩ lôc cÌn chó ý b¶o ®¶m lôc tỉt nhng cÌn gi¶m søc c¶n cña lôc ®ỉi víi dßng ch¶y cµng nhiÒu cµng tỉt MƯt kh¸c nªn bỉ trÝ bĩ lôc ị ng÷ng ®íng ỉng chÝnh ( Xem tỊp I , trang 138 , 183 )

13-5-4 B×nh tÝch n¨ng :

Trong mĩt hÖ thỉng truyÒn ®ĩng thụ lùc , lu lîng yªu cÌu cña

®ĩng c¬ thụ lùc thíng thay ®ưi trong khi ®ê lu lîng cña b¬m l¹i kh«ng thay ®ưi V× vỊy ph¶i dïng b¬m cê lu lîng lín h¬n lu lîng cao nhÍt mµ ®ĩng c¬ yªu cÌu §Ó ®¶m b¶o cho hÖ thỉng lµm viÖc b×nh thíng vµ n©ng cao hiÖu suÍt cña nê , ngíi ta dïng b×nh tÝch n¨ng B×nh tÝch n¨ng cê nhiÖm

vô tÝch tr÷ n¨ng lîng thõa khi hÖ thỉng kh«ng dïng hÕt vµ cung cÍp thªm n¨ng lîng khi yªu cÌu cña hÖ thỉng vît qu¸ kh¶ n¨ng cña b¬m

H×nh 13-22 giíi thiÖu mĩt kiÓu b×nh tÝch n¨ng ChÍt lâng ch¶y theo ®-íng ỉng 6 qua van 5 vµo khoang 4 th«ng víi b×nh tÝch n¨ng rơi sang ®®-íng ỉng

3 Pitt«ng 1 ng¨n c¸ch phÌn khÝ ị trªn vµ chÍt lâng ị díi §Ó tr¸nh sù rß rØ cña khÝ , ngíi ta l¾p ®Öm cao su 2 trªn th©n pitt«ng Kho¸ 0 l¾p trªn cïng mĩt b×nh tÝch n¨ng ®Ó dĨn khÝ ®i vµo hoƯc tho¸t ra khâi b×nh Khi ®ĩng c¬ thụ

lùc kh«ng dïng hÕt n¨ng lîng ( ¸p n¨ng ) , chÍt lâng díi ®Ỉy ¸p suÍt cao

®-îc dơn vµo b×nh , ®Ỉy pitt«ng lªn nÐn khÝ l¹i Nh vỊy chÍt lâng ®· tÝch cho pitt«ng mĩt thÕ n¨ng vµ cho khÝ mĩt ¸p n¨ng Khi ®ĩng c¬ thụ lùc ®ßi hâi mĩt n¨ng lîng lín , chÍt lâng sÏ ph¶i dơn vµo ®ĩng c¬ nhiÒu , vît qu¸ kh¶ n¨ng cung cÍp cña b¬m , lµm ¸p suÍt trong hÖ thỉng ( ®íng ỉng 3 , 6 ) gi¶m xuỉng Lóc ®ê khÝ ị trong sÏ gi·n ra , pitt«ng h¹ xuỉng ®Ỉy chÍt lâng ra khâi b×nh ( “ nh¶ “ n¨ng lîng ) KÕt qu¶ lµ hÖ thỉng ®îc bư sung n¨ng lîng

Rđ rµng dïng b×nh tÝch n¨ng ta kh«ng cÌn ph¶i dïng b¬m lín , cê thÓ tr¸nh ®îc sù l·ng phÝ

Trong thùc tÕ cê nhiÒu kiÓu b×nh tÝch n¨ng , vÝ dô cê thÓ ng¨n c¸ch phÌn khÝ b»ng bôc cao su hoƯc thay phÌn khÝ b»ng lß xo hay t¹ treo

13-5-5 M¸y t¨ng ¸p

Khi cÌn t¨ng ¸p suÍt ị n¬i nµo ®ê ngíi ta dïng m¸y t¨ng ¸p S¬ ®ơ nguyªn lý cña m¸y t¨ng ¸p rÍt ®¬n gi¶n ( h×nh 13-23 ) Nê gơm mĩt pitt«ng hai bỊc mĩt di chuyÓn trong xilanh

P ( ¸p suÍt ) trong khoang cê ®íng kÝnh nhâ cña xilanh m¸y t¨ng ¸p lµ :

B

Dl

Bl

q

q

n 

Trong ®ê :

+ p1 : ¸p suÍt trong khoang cê ®íng kÝnh lín cña xi lanh m¸y t¨ng ¸p

+ d : ®íng kÝnh nhâ cña pitt«ng 1 trong m¸y t¨ng ¸p + D : ®íng kÝnh lín cña pitt«ng 1 trong m¸y t¨ng ¸p Bịi vỊy chØ cÌn ®a chÍt lâng cê ¸p suÍt nhâ p1 vµo khoang lín cña xi lanh m¸y t¨ng ¸p còng t¹o ra ®îc trong khoang nhâ mĩt ¸p suÍt lín gÍp (

d

D

)

2 ¸p suÍt p1

H×nh 13-23 lµ mĩt s¬ ®ơ truyÒn ®ĩng thụ lùc cê dïng m¸y t¨ng ¸p ChÍt lâng ®îc b¬m 2 ®Ỉy qua van mĩt chiÒu , c¬ cÍu ph©n phỉi A ®Õn khoang lµm viÖc cña xilanh lùc 3 lµm pitt«ng di chuyÓn NÕu vÞ trÝ cña c¬ quan ph©n phỉi B nh h×nh vÏ th× khoang nhâ cña xilanh m¸y t¨ng ¸p ®îc nỉi víi ỉng ®Ỉy cña b¬m vµ khoang tr¸i cña xilanh lùc ; cßn khoang lín cña b¬m t¨ng ¸p th× l¹i ®îc nỉi víi ®íng th¶i Khi ®ê pitt«ng 1 bÞ ®Ỉy sang vÞ trÝ tĩt cïng bªn tr¸i NÕu xoay vÞ trÝ cña c¬ cÍu ph©n phỉi B mĩt gêc 90o th× khoang tr¸i cña xilanh lín ( m¸y t¨ng ¸p ) ®îc nỉi víi ®íng cê ¸p cña b¬m , cßn khoang cña xilanh nhâ

®îc nỉi víi khoang lµm viÖc cña xilanh lùc Lóc nµy m¸y t¨ng ¸p cê t¸c dông lµm t¨ng ¸p suÍt trong khoang lµm viÖc cña xi lanh lùc

PHẬN CHẤP HÀNH

Nh ®· biÕt , c¸c th«ng sỉ c¬ b¶n cña truyÒn ®ĩng thụ lùc cê chuyÓn

®ĩng tÞnh tiÕn lµ vỊn tỉc vµ lùc ®Ỉy pitt«ng xilanh lùc ; cßn c¸c th«ng sỉ c¬ b¶n trong truyÒn ®ĩng thụ lùc cê chuyÓn ®ĩng quay lµ vỊn tỉc quay vµ momen cña roto ®ĩng c¬ thụ lùc

Tõ nguyªn lý truyÒn ®ĩng thụ lùc ®· tr×nh bµy ị 13-2 , chóng ta thÍy

cê thÓ ®iÒu chØnh ®îc vỊn tỉc chuyÓn ®ĩng cña bĩ phỊn chÍp hµnh b»ng hai c¸ch : ®iÒu chØnh lu lîng chÍt lâng vµo ®ĩng c¬ hoƯc ®iÒu chØnh thÓ tÝch khoang

làm việc của nó Để điều chỉnh lu lợng của chất lỏng vào động cơ thuỷ lực có thể dùng hai cách : dùng bơm điều chỉnh đợc lu lợng ( bằng cách thay đổi thể tích làm việc của bơm ) hoặc dùng tiết lu

Nh vậy , về mặt nguyên lý chúng ta thấy có 2 phơng pháp điều chỉnh vận tốc khác nhau :

- 1 điều chỉnh thể tích làm việc của bơm hay của động cơ thuỷ lực , gọi

là phơng pháp thể tích

- 2 dùng tiết lu , gọi là phơng pháp tiết lu

13-6-1 Ph ơng pháp thể tích :

Trong trờng hợp truyền động thuỷ lực thể tích có chuyển động quay , khi giới thiệu về nguyên lý truyền động ( xem 13-2-2 ) , chúng ta đã có :

B

Dl

Bl

q

q

n 

Ta có thể điều chỉnh vận tốc quay nDl của động cơ khi vận tốc quay của bơm nB = const , bằng cách thay đổi lu lợng riêng của bơm qBl hoặc bằng cách thay đổi lu lợng riêng của động cơ thuỷ lực qDl hay có thể thay đổi cả hai Trong trờng hợp đầu , vận tốc quay của động cơ thuỷ lực tỉ lệ với lu lợng riêng của bơm , còn trong trờng hợp sau , tỉ lệ nghịch với lu lợng riêng của động cơ thuỷ lực

Bây giờ ta xét ảnh hởng của điều chỉnh thể tích đến các thông số khác của truyền động

Ta có biểu thức của momen quay trên trục của động cơ thuỷ lực suy từ ( 8-8 ) và ( 8-9 ) :



 2

q p

M D Dl Dl

Qua đó thấy khi độ chênh áp ở động cơ thuỷ lực pD = const thì momen quay MDl chỉ phụ thuộc bậc nhất vào lu lợng riêng của động cơ thuỷ lực qDl Do

đó khi điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đổi lu lợng của bơm , momen quay trên trục của động cơ thuỷ lực sẽ không đổi

Khi qBl = const , nếu điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đổi lu lợng riêng của động cơ thì momen quay MDl sẽ thay đổi theo tỉ lệ bậc nhất với qDl

Về công suất khi không có tổn thất , công suất của bơm sẽ bằng công suất của động cơ , nghĩa là :

NDl  qDlnDlpD  qBlnBpB

Vậy :

Khi điều chỉnh vận tốc quay roto của động cơ bằng cách thay đổi lu lợng bơm qBl , công suất trên trục của động cơ sẽ thay đổi tỉ lệ bậc nhất với sự thay

đổi lu lợng đơn vị của bơm qBl Khi điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đổi qDl , công suất NDl sẽ không thay đổi

Từ biểu thức ( 11-21 ) , ( 13-12 ) , ( 13-14 ) chúng ta có thể viết :

max Dl D

B max Bl B Dl

q

n q n





Và :





 2

n q

M D Dl max D

Trong đó :

max e

e





+ e : độ lệch tâm của roto( bơm hoặc động cơ thuỷ lực )

+ emax : độ lệch tâm lớn nhất của roto ( bơm hoặc động cơ thuỷ lực )

Từ ( 13-18 ) chúng ta thấy vận tốc quay của roto động cơ thuỷ lực nDl

phụ thuộc vào hệ số điều chỉnh B cũng nh D

Khi thay đổi lu lợng bơm , vận tốc quay roto của động cơ thuỷ lực sẽ thay đổi từ 0 ( ứng với B  0 ) đến cực đại ( ứng với B  1 )

Khi thay đổi thể tích qDl , vận tốc quay roto động cơ thuỷ lực sẽ thay đổi

từ cực đại ( ứng với D  0 ) đến nDmin ( ứng với D  1 )

Từ đó nhờ cách điều chỉnh lu lợng bơm và động cơ thuỷ lực , về lý thuyết , chúng ta có thể thay đổi đợc giá trị vận tốc quay của roto động cơ thuỷ lực từ 0 đến cực đại Mặt khác bằng cách đổi dấu của các hệ điều chỉnh , sẽ đảo

đợc chiều quay của động cơ thuỷ lực

Trong thực tế vận tốc quay của roto động cơ thuỷ lực bị hạn chế Chúng

ta không thể giảm D đến không thể đạt đợc nDl   vì khi đó MDl = 0  xem biểu thức ( 13-19 )  Cần phải đảm bảo momen quay tối thiểu trên trục động cơ thuỷ lực để thắng sức cản ma sát trong động cơ và kéo phụ tải Bởi vậy số vòng quay lớn nhất của động cơ thuỷ lực bị giới hạn bởi trị số Dmin ( ứng với

MDmin ) Ví dụ nếu Dmin  0 , 5 thì bằng cách điều chỉnh động cơ thuỷ lực , vận tốc quay của roto chỉ thay đổi 2 lần nghĩa là khoảng thay đổi vận tốc hẹp Bởi vậy ngời ta thờng hay điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đổi lu lợng bơm

Khi điều chỉnh vận tốc của roto động cơ thuỷ lực bằng cách dùng bơm

điều chỉnh , vận tốc quay của roto có thể đợc tăng rất cao do việc thay đổi B

không ảnh hởng gì đến MD

Khi điều chỉnh vận tốc quay của roto động cơ thuỷ lực bằng cả bơm và

động cơ thuỷ lực thì lúc đầu cần điều chỉnh cho lu lợng của bơm nhỏ và cho

1

D 

 Khi đó vận tốc quay của roto động cơ thuỷ lực sẽ nhỏ nhất và momen quay cực đại ( D  1 ) Sau đó tiếp tục nâng cao vận tốc quay bằng cách tăng dần lu lợng của bơm Chỉ sau khi tăng lu lợng của bơm đến giá trị cực

đại mới tiếp tục nâng cao vận tốc hơn nữa bằng cách hạ thấp trị số D

Vận tốc quay và momen quay trên trục động cơ thuỷ lực trên thực tế luôn luôn nhỏ hơn lý thuyết vì không tránh khỏi tổn thất năng lợng và rò rỉ chất lỏng trong hệ thống Vậy vận tốc quay thực tế của roto động cơ thuỷ lực là :

Dl

B Bl D

q

n q

Hay :

Q max Dl D

B max Bl B D

q

n q





Và momen quay thực tế :

MD D Dl cD

2

q p





Hay :

MD D Dlmax D cD

2

p q







13-23 )

ở đây :

+ Q : Hiệu suất thể tích của hệ thống phụ thuộc vào l-ợng rò

rỉ chất lỏng qua khe hẹp giữa các chi tiết ghép của

hệ thống , vào mức độ chứa đầy khoang làm việc của bơm và động cơ , vào tính nén đợc của chất lỏng , tính đàn hồi của ống dẫn Ngoài ra nó còn

kể đến ảnh hởng của nhiệt độ chất lỏng , lu lợng bơm , áp suất trong hệ thống

Ta có :

Q  QBQoQD

trong đó :

+  QB : hiệu suất thể tích của bơm

+  Qo : hiệu suất thể tích của lới ống

+  QD : hiệu suất thể tích của động cơ thuỷ lực

+ cD : hiệu suất cơ khí của động cơ thuỷ lực

Ngời ta không kể đến ảnh hởng của sự rò rỉ khi tính lu lợng thực tế của bơm , vì ảnh hởng đó đã đợc thể hiện trong hiệu suất thể tích của hệ thống Lu lợng bơm càng giảm , lu lợng rò rỉ tơng đối của chất lỏng càng tăng và khi lu l-ợng bơm đủ nhỏ thì nó có thể bằng lu ll-ợng rò rỉ  Q Khi đó vận tốc quay của roto động cơ thuỷ lực bằng không :

Ta biết lợng rò rỉ chất lỏng trong một đơn vị thời gian là :

 Q  kp

Trong đó :

+ k : hệ số rò rỉ

Thông thờng , trong kỹ thuật , giá trị trung bình của hệ số k có thể lấy

nh sau :

- Đối với bơm :

Ns

cm 5 , 0 05 , 0

- Đối với cơ cấu loại phân phối loại con trợt pittông :

002 , 0

Ns

cm5

- Đối với xilanh lực trong đó pittông có vòng đệm :

002 , 0

Ns

cm5

Có thể dùng phơng pháp điều chỉnh thể tích đối với truyền động thuỷ lực thể tích có chuyển động tịnh tiến , nếu dùng bơm điều chỉnh đợc Việc đảo chiều chuyển động của pittông xilanh lực có thể thực hiện đợc bằng cơ cấu phân phối hoặc thay đổi dấu của hệ số điều chỉnh B ( trong hệ thống kín ) Trờng hợp này vận tốc dịch chuyển của pittông là :

P

BI P

F

Q Q

v   

Trong đó :

+ FP : diện tích mặt làm việc của pittông ;

+  Q : lu lợng rò rỉ trong bơm , ống dẫn cơ cấu phân phối , xilanh lực

Có thể viết :

P P

B max Bl B P

F

Q F

n q

Nh vậy chỉ có thể điều chỉnh đợc vận tốc của pittông khi lu lợng bơm lớn hơn lu lợng rò rỉ của chất lỏng

Ưu điểm cơ bản của phơng pháp thể tích này là rất kinh tế Sở dĩ vậy là vì lu lợng ( công suất ) của bơm luôn luôn biến đổi phù hợp với lu lợng mà động cơ thuỷ lực yêu cầu ( với phụ tải ) Nhng cũng do đó mà phơng pháp này có

nh-ợc điểm lớn là sự rò rỉ chất lỏng trong bơm cũng phụ thuộc vào phụ tải

Vì vậy , khi phụ tải thay đổi , việc điều chỉnh vận tốc sẽ gặp khó khăn , không nhạy và khó chính xác , nhất là đối với những hệ thống có lu lợng nhỏ

Do đó phơng pháp này thờng đợc dùng đối với những hệ thống có lu lợng làm việc lớn và không có yêu cầu điều chỉnh chính xác vận tốc chuyển động của bộ phận chấp hành hoặc đợc dùng khi phụ tải thay đổi rất ít

13-6-2 Ph ơng pháp tiết l u :

Nh đã biết ( xem 13-4-2 ) , nếu đặt tiết lu trên lới ống của hệ thống truyền động thuỷ lực , chúng ta sẽ điều chỉnh đợc vận tốc chuyển động của bộ phận chấp hành

Phơng pháp này không kinh tế bằng phơng pháp trên vì phải mất một phần năng lợng do bơm tạo ra để khắc phục sức cản của tiết lu và thải qua van

an toàn Tuy nhiên hệ thống điều chỉnh bằng tiết lu có nhiều u điểm : kết cấu

đơn giản , độ tin cậy cao ( nhạy và chính xác ) Vì vậy nó đợc sử dụng rất tốt trong trờng hợp cần phải đảm bảo điều chỉnh nhạy và chính xác vận tốc của bộ phận chấp hành Ngoài ra dùng tiết lu có thể điều chỉnh vô cấp vận tốc của

động cơ thuỷ lực một cách chính xác

Có 3 cách đặt tiết lu trong hệ thống thuỷ lực :

1.- Đặt ở lối vào động cơ thuỷ lực ( hình 13-24a ) 2.- Đặt ở lối ra động cơ thuỷ lực ( hình 13-24b ) 3.- Đặt song song với động cơ thuỷ lực ( hình 13-24c )

a ) Đặt tiết l u ở lối vào động cơ thuỷ lực :

Nhìn sơ đồ hệ thống truyền đông thuỷ lực có dặt tiết lu ở lối vào động cơ thuỷ lực ( hình 13-24a ) , chúng ta thấy lu lợng chất lỏng vào động cơ thuỷ lực phụ thuộc hiệu áp suất và diện tích lu thông trong tiết lu Nhờ có van tràn ( an toàn ) nên áp suất p0 trớc tiết lu đợc giữ không đổi p1 ( áp suất ) sau tiết lu phụ thuộc lực  đặt lên pittông của xilanh lực Khi tăng lực  , áp suất p1 cũng

đ-ợc tăng lên , hiệu áp suất ở tiết lu giảm , lu lợng qua tiết lu bị giảm Kết quả đó làm vận tốc của pittông bị giảm xuống Ngợc lại khi giảm lực  , vận tốc của pittông đợc tăng lên

Nhng ta thấy rằng , việc điều chỉnh bằng tiết lu đặt ở lối vào không bảo

đảm cho pittông có vận tốc ổn định ( không đổi ) khi tải trọng thay đổi Mặt khác , khi cho đi qua tiết lu , chất lỏng bị nóng lên ( do tổn thất lớn ) nên nhiệt

độ làm việc của chất lỏng cao Điều đó làm tăng khả năng rò rỉ chất lỏng và làm giảm hiệu suất của hệ thống

b ) Đặt tiết l u ở lối ra động cơ thuỷ lực :

Trờng hợp này ( nh ta thấy trên hình 13-24b ) , nếu bỏ qua sự thay đổi của tổn thất cột áp thì áp suất p1 ở khoang trái của xilanh lực 3 không phụ thuộc vào trị số tải trọng đặt trên pittông , áp suất đó không đổi và bằng áp suất do bơm 1 tạo ra bởi vì có sự hoà mạch của van tràn

áp suất trong khoang phải của xilanh lực sẽ phụ thuộc vào trị số tải trọng đặt trên pittông Khi tăng tải trọng , áp suất trong khoang phải của xilanh lực sẽ giảm do đó hiệu áp suất ở tiết lu cũng bị giảm Kết quả là lu lợng qua tiết

lu giảm , do đó vận tốc di chuyển của pittông cũng bị giảm

Chúng ta viết phơng trình cân bằng lực đối với pittông :

p1FP = p2 ( FP – FC ) + ( 13-24 ) Trong đó

+ FP : diện tích mặt làm việc của pittông

+ FC : diện tích mặt làm việc của cần pitông

Từ ( 13-24 ) thấy rằng khi thay đổi lực  thì áp suất p2 thay đổi và do đó vận tốc của pittông thay đổi Vậy trong trờng hợp này cũng không đảm bảo vận tốc không đổi của pittông khi tải trọng bị thay đổi Nhng không nh hệ thống trên , ở đây chất lỏng bị nóng lên ( khi đi qua tiết lu ) không làm ảnh hởng gì dến chế độ làm việc của hệ thống , bởi vì nó đợc kịp thời làm nguội ở thùng chứa trớc khi tiếp tục làm việc Mặt khác việc đặt tiết lu ở lối ra sẽ tạo nên đối

áp lớn trong khoang không làm việc của xilanh lực , tạo nên đệm giảm chấn Bởi vậy chuyển động của pittông khá êm

c ) Đặt tiết l u song song với động cơ thuỷ lực :

H×nh 13-24c lµ s¬ ®ơ hÖ thỉng truyÒn ®ĩng thụ lùc cê tiÕt lu ®Ưt song song víi ®ĩng c¬ thụ lùc ChÍt lâng tõ b¬m 1 sÏ ch¶y theo 2 ®íng :

- B¬m 1 , c¬ cÍu ph©n phỉi 2 , xilanh lùc 3

- B¬m 1 , tiÕt lu 4 , thïng chøa

VỊn tỉc di chuyÓn cña pitt«ng phô thuĩc sù phỉi hîp cña tiÕt lu Khi tiÕt

lu ®êng hoµn toµn , toµn bĩ chÍt lâng tõ b¬m 1 sÏ ch¶y vµo xilanh lùc Khi ®ê vỊn tỉc pitt«ng lµ lín nhÍt Khi mị tiÕt lu , tõ b¬m , chÍt lâng kh«ng ®îc dơn hÕt vµo xilanh lùc mµ cê mĩt phÌn tho¸t ra qua tiÕt lu ch¶y vÒ thïng chøa V× vỊy nÕu ®iÒu chØnh cöa th«ng cña tiÕt lu , chóng ta sÏ ®iÒu chØnh ®îc vỊn tỉc chuyÓn ®ĩng cña bĩ phỊn chÍp hµnh

§Ó ®iÒu chØnh ®îc vỊn tỉc chuyÓn ®ĩng cña bĩ phỊn chÍp hµnh mĩt c¸ch

cê hiÖu qu¶ th× van an toµn trong hÖ thỉng nµy ph¶i ®êng vai trß cña van chỉng ®ì ( nghÜa lµ nê chØ mị ra khi hÖ thỉng cê qu¸ t¶i ) Bịi lÏ ®ê ¸p suÍt tríc tiÕt lu pt , trong khoang tr¸i xilanh lùc p1 vµ trong khoang ph¶i p2 thay ®ưi theo

sù thay ®ưi t¶i trông  ®Ưt trªn pitt«ng §iÒu ®ê cê nghÜa lµ lu lîng chÍt lâng qua tiÕt lu vµo xilanh lùc còng bÞ thay ®ưi VỊy s¬ ®ơ nµy còng kh«ng b¶o ®¶m cho vỊn tỉc bĩ phỊn chÍp hµnh kh«ng ®ưi khi thay ®ưi t¶i trông H¬n n÷a trong tríng hîp nµy viÖc ®iÌu chØnh khê chÝnh x¸c h¬n hai tríng hîp trªn do sù rß rØ cña chÍt lâng trong b¬m phô thuĩc vµo phô t¶i

Nhng viÖc ®iÒu chØnh trong hÖ thỉng nµy kinh tÕ h¬n so víi hai hÖ thỉng trªn bịi v× khi ®Ưt tiÕt lu song song víi ®ĩng c¬ thụ lùc , lu lîng cña b¬m phô thuĩc vµo lùc  ®Ưt trªn pitt«ng

Cuỉi cïng chóng ta nhỊn xÐt chung r»ng nÕu kh«ng cê c¬ cÍu phô , viÖc

®iÒu chØnh vỊn tỉc cña bĩ phỊn chÍp hµnh b»ng tiÕt lu kh«ng thÓ ®¶m b¶o vỊn tỉc kh«ng ®ưi khi t¶i trông thay ®ưi

NÕu trong hÖ thỉng ta thay tiÕt lu b»ng bĩ ®iÒu tỉc ( xem 13-4-3 ) th× nhí sù phỉi hîp cña nê , vỊn tỉc chuyÓn ®ĩng cña bô phỊn chÍp hµnh sÏ kh«ng phô thuĩc vµo sù thay ®ưi cña t¶i trông

ĐỘNG

CỦA BỘ PHẬN CHẤP HÀNH

ViÖc gi÷ cho vỊn tỉc chuyÓn ®ĩng cña bĩ phỊn chÍp hµnh ưn ®Þnh vµ kh«ng phô thuĩc vµo sù thay ®ưi cña phô t¶i cê mĩt ý nghÜa rÍt lín trong thùc tÕ VÝ dô nÕu dïng ®ĩng c¬ pitt«ng ®Ó ®Ỉy dao c¾t ( trong m¸y c¾t kim lo¹i ) th× viÖc ưn ®Þnh vỊn tỉc dao c¾t cê ¶nh hịng rÍt lín ®Õn ®ĩ bêng bÒ mƯt vµ ®ĩ chÝnh x¸c cña chi tiÕt gia c«ng

Ph¬ng ph¸p thụ lùc ®Ó vỊn tỉc chuyÓn ®ĩng cña bĩ phỊn chÍp hµnh ưn

®Þnh ®¹t ®ĩ ưn ®Þnh cao h¬n so víi ph¬ng ph¸p c¬ khÝ

§Ó vỊn tỉc chuyÓn ®ĩng cña bĩ phỊn chÍp hµnh ưn ®Þnh cê thÓ m¾c bĩ

®iÒu tỉc vµo hÖ thỉng thụ lùc theo 3 c¸ch sau : ị lỉi vµo , ị lỉi ra vµ m¾c song song víi ®ĩng c¬ thụ lùc

T¹i phÌn trªn ( 13-4-3 ) ®· giíi thiÖu bĩ ®iÒu tỉc , díi ®©y sÏ kh«ng nh¾c ®Õn kÕt cÍu cña nê n÷a

13-7-1 M¾c bĩ ®iÒu tỉc ị lỉi vµo ®ĩng c¬ thụ lùc :

H×nh 13-25 lµ s¬ ®ơ hÖ thỉng thụ lùc cê bĩ ®iÒu tỉc ị lỉi vµo ®ĩng c¬ thụ lùc ChÍt lâng tõ b¬m 1 ®îc ®Ỉy vµo khoang a cña van ®iÒu ¸p 2 , qua khe hÑp gi÷a pitt«ng vµ vâ van vµo khoang b , qua tiÕt lu 4 , thiÕt bÞ ph©n phỉi 3 ,

vào khoang làm việc của xilanh lực Trong khi đó một phần chất lỏng từ bơm luôn luôn thoát qua van an toàn ( van tràn ) về thùng chứa , do đó áp suất trớc bộ

điều tốc đợc giữ không đổi , không phụ thuộc vào tải trọng đặt lên pittông của xilanh lực

Kí hiệu p1 , p2 là áp suất trong khoang trái và phải của xilanh lực ;

p3 là áp suất trong khoang a ;

p4 là áp suất trong khoang b của van điều áp ;

Đồng thời có thể coi áp suất trong khoang b ( p4 ) cũng là áp suất trớc tiết lu 4 và kí hiệu áp suất sau tiết lu là p5 Lu lợng chất lỏng qua tiết lu đợc xác

định theo công thức :







 p4 p5

g 2 F Q

Trong đó :

+ F : diện tích lu thông của tiết lu

+  : hệ số lu lợng của tiết lu

Khi F = const và   const thì lu lợng chất lỏng qua tiết lu sẽ không đổi nếu nh độ chênh áp p4 – p5 = const Vậy khi lực  đặt trên pittông của xilanh lực thay đổi mà độ chênh áp ( p4 – p5 ) không đổi thì chứng tỏ rằng bộ điều áp

đã hoàn thành nhiệm vụ của nó , nghĩa là giữ vận tốc của pittông xilanh lực không đổi

Thực vậy , khi lực  tăng , áp suất p1 và p5 sẽ tăng làm cho áp suất trong khoang c của khoang điều áp cũng tăng Kết quả là pittông của van điều áp bị

đẩy xuống làm cửa lu thông giữa khoang b và khoang a mở rộng hơn , chất lỏng

từ bơm dồn vào khoang b nhiều hơn Vì vậy áp suất p4 trớc tiết lu cũng đợc tăng lên giữ cho độ chênh áp ( p4 – p5 ) nh cũ

Chúng ta hãy xem những yếu tố gì ảnh hởng đến độ chênh áp ( p4 – p5

) Muốn vậy chúng ta viết phơng trình cân bằng lực đối với pittông của van điều

áp :

5 2 4 2 lx ms qt

4

D p 4

D

p         

Trong đó :

+ D : đờng kính pittông

+ lx : lực lò xo

+ ms : lực ma sát

+  qt : lực quán tính

Nếu nh bỏ qua lực ma sát và lực quán tính thì phơng trình trên có thể đợc viết lại nh sau :

4 5 lx2

D

4 p p









Thực tế pittông có di chuyển rất nhỏ nên lực lò xo thay đổi rất ít , có ảnh hởng không đáng kể đến độ chênh áp ( p4 – p5 )

Tuy vậy cần phải thấy rằng mắc bộ điều tốc theo sơ đồ trên ( không thể

đảm bảo sự ổn định tuyệt đối của vận tốc pittông Khi lực  thay đổi , lợng rò

rỉ của chất lỏng trong xilanh lực cũng thay đổi áp suất p thực tế rất nhỏ và hầu

nh bằng không vì khoang đối áp đợc thông với thùng chứa Vì vậy khi lực 

tăng , áp suất p1 cũng tăng lên làm cho độ chênh áp ( p1 – p2 ) trong xilanh lực tăng lên Kết quả là lu lợng rò rỉ chất lỏng trong hệ thống tăng lên ( trong xilanh , lực thiết bị phân phối , bộ điều tốc ) và vận tốc của pittông bị giảm xuống

Có thể làm cho vận tốc pittông ổn định , hệ thống làm việc êm và nhạy hơn , bằng cách bố trí sao cho khoang đối áp của xilanh lực luôn luôn nối với đ -ờng có áp của bơm , còn khoang làm việc nối với bộ điều tốc

13-7-2 Mắc bộ điều tốc ở lối ra của động cơ thuỷ lực :

Cách mắc này có sơ đồ nh hình ( 13-26 ) Chất lỏng đợc bơm 1 đẩy qua cơ cấu phân phối 2 vào khoang làm việc của xilanh lực 3 Từ khoang đối áp ( nếu vị trí của cơ cấu phân phối nh trên hình 13-26 thì khoang đối áp sẽ ở bên phải ) chất lỏng chảy vào thùng chứa qua cơ cấu phân phối 2 và bộ điều tốc Nhờ có sự phối hợp của van an toàn ( van tràn ) , áp suất p1 trong khoang làm việc của xilanh lực luôn luôn không đổi , không phụ thuộc vào sự thay đổi của lực  trên pittông Khi lực  thay đổi , ví dụ nh khi lực  giảm , áp suất p2

tăng , do đó áp suất p3 , p4 trong khoang a , b của van điều áp cũng tăng Vì khoang b nối với khoang c nên áp suất trong khoang c cũng tăng Kết quả là pittông 4 bị đẩy lên thu hẹp cửa lu thông giữa khoang a và b , làm cho áp suất p4

giảm xuống trị số cũ

Rõ ràng nhờ bộ điều áp nên độ chênh áp ( p4 – p5 ) trớc và sau tiết lu luôn luôn không đổi , không phụ thuộc vào sự thay đổi của lực  Vì vậy , vận tốc của pittông xilanh lực đợc ổn định

Hệ thống thuỷ lực có bộ điều tốc mắc ở lối ra của động cơ thuỷ lực có nhiều u điểm Cũng tơng tự nh đã phân tích ở 13-6-2 : so với khi mắc bộ điều tốc ở lối vào , việc mắc bộ điều tốc ở lối ra sẽ làm cho chuyển động của bộ phận chấp hành đợc êm hơn Mặc khác chất lỏng khi qua tiết lu bị nóng lên sẽ đợc làm lạnh ở thùng chứa trớc khi tiếp tục vào hệ thống Bởi vậy khi các điều kiện khác nh nhau , lu lợng rò rỉ trong trờng hợp này nhỏ hơn trờng hợp trên

Nhìn chung cả 2 trờng hợp trên đều có u điểm chung là áp suất trên ống

đẩy của bơm luôn luôn ổn định ( do có sự phối hợp của van an toàn ) nên sự thay

đổi phụ tải không hề có sự ảnh hởng gì đến sự rò rỉ chất lỏng trong bơm Nhng ngợc lại chúng có một nhợc điểm chung là lu lợng ( công suất ) của bơm phải luôn luôn lớn hơn lu lợng ( công suất ) của bơm yêu cầu , lu lợng thừa luôn luôn thoát ra khỏi van an toàn về thùng Vì vậy , khi vận tốc của bộ phận chấp hành nhỏ , hiệu suất của toàn bộ hệ thống sẽ giảm đi rất nhiều Trong trờng hợp này mắc bộ điều tốc song song với động cơ thuỷ lực kinh tế hơn

13-7-3 Mắc bộ điều tốc song song với động cơ thuỷ lực :

Hình 13-27 là một sơ đồ hệ thống thuỷ lực có bộ điều tốc mắc song song với xilanh lực Chất lỏng đợc bơm đẩy theo 2 đờng : một đờng tới xilanh lực còn một đờng tới bộ điều tốc rồi chảy về thùng chứa

Dễ dàng thấy rằng trong trờng hợp này bộ điều tốc cũng có thể giữ cho vận tốc pittông của xilanh lực ổn định , nghĩa là giữ cho độ chênh áp trớc và sau tiết lu không đổi , không phụ thuộc phụ tải  Thực vậy , khi lực  tác dụng lên pittông tăng , áp suất tác dụng lên đờng có áp của bơm , trong khoang trái của xiilanh lực , trong khoang a và b của van điều áp đều tăng Vì khoang b của van điều áp thông với khoang c nên áp suất trong khoang c cũng tăng Kết quả

là pittông đợc nâng lên , cửa lu thông giữa hai khoang a và b bị thu hẹp , làm tăng tổn thất cột áp của dòng chảy từ khoang a đến b Vì vậy áp suất trong buồng b ( cũng là áp suất tiết lu ) lại giảm về trị số ban đầu

Cần thấy trong trờng hợp mắc bộ điều tốc song song với động cơ thuỷ lực , áp suất trong đờng có áp của bơm phụ thuộc vào phụ tải vì van an toàn làm việc theo chức năng chống đỡ Nó chỉ làm việc khi hệ thống bị quá tải Nh vậy