Nghiên cứu đánh giá mức độ suy giảm tính chất của dầu thủy lực bằng phương pháp xác định hàm lượng hạt rắn, các phương pháp hóa lý và đề xuất quy trình bảo dưỡng hệ thống thủy lực

Hoặc các thiết bị nhỏ hơn cũng được ứng dụng rộng rãi như cửa thủy lực, khóa thủy lực, phanh thủy lực, giảm sóc thủy lực,… Không những vậy các thiết bị thủy lực còn được ứng dụng trong c



TRẦN NGỌC HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ SUY GIẢM TÍNH CHẤT CỦA DẦU THỦY LỰC BẰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG HẠT RẮN, CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ KHÁC VÀ ĐỀ XUẤT QUY

TRÌNH BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG THỦY LỰC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2015



TRẦN NGỌC HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ SUY GIẢM TÍNH CHẤT CỦA DẦU THỦY LỰC BẰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG HẠT RẮN, CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ KHÁC VÀ ĐỀ XUẤT QUY

TRÌNH BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG THỦY LỰC

Ngành: Kỹ thuật Hóa Học

Mã số: 60520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS ĐINH VĂN KHA

HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN Bản luận văn thạc sĩ Ngành Kỹ thuật hóa học với đề tài: “Nghiên cứu đánh giá mức độ suy giảm tính chất của dầu thủy lực bằng phương pháp xác định hàm lượng hạt rắn, các phương pháp hóa lý khác và đề xuất quy trình bảo dưỡng hệ thống thủy lực” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS Đinh Văn Kha - Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luân văn là trung thực và nội dung này chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đó

Hà Nội, ngày 06 tháng 04 năm 2015

Tác giả

Trần Ngọc Hương

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 14

1.1 Giới thiệu về hệ thống thủy lực 14

1.1.1 Giới thiệu chung 14

1.1.2 Các ứng dụng của hệ thống thủy lực 16

1.1.3 Bơm thủy lực 17

1.2 Bơm thủy lực 19

Bơm thủy lực được phân loại như sau: 19

1.2.1 Bơm có lưu lượng thay đổi (Bơm điều chỉnh) 19

1.2.2 Bơm có lưu lượng cố định (Bơm cố định) 20

1.3 Bể chứa 27

1.4 Bộ lọc 30

1.5 Xi lanh, piston 34

1.6 Van 36

1.6.1 Van đảo chiều (Directional control valve) 36

1.6.2 Van tiết lưu (Flow control valve) 39

1.6.3 Van áp suất (Pressure Valve) 41

1.7 Ống dẫn thủy lực và các thiết bị phụ 44

1.7.1 Ống dẫn thủy lực 44

1.7.2 Mối nối thủy lực 46

1.8 Khái niệm, chức năng và phân loại dầu bôi trơn 49

1.8.1 Khái niệm dầu bôi trơn 49

1.8.2 Chức năng của dầu bôi trơn 50

1.9 Phân loại chất lỏng thủy lực 51

1.10 Tiêu chuẩn lựa chọn chất lỏng thủy lực 52

1.11 Dầu thủy lực đi từ dầu khoáng 53

1.11.1 Dầu khoáng tinh chế không có phụ gia (Loại HH) 57

1.11.2 Dầu khoáng tinh chế có phụ gia ức chế oxy hóa và ức chế gỉ (Loại HL) 57

1.11.3 Dầu HL thêm phụ gia chống mài mòn (Loại HM) 58

1.11.4 Dầu HM thêm phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt (Loại HV) 58

1.12 Chất lỏng thủy lực chống cháy 58

1.12.1 Dầu thủy lực chống cháy loại HFA 59

1.12.2 Dầu thủy lực chống cháy loại HFB 59

1.12.3 Dầu thủy lực chống cháy loại HFC 59

1.12.4 Dầu thủy lực chống cháy loại HFD 60

1.13 Phụ gia 62

1.13.1 Giới thiệu chung 62

1.13.2 Phụ gia ức chế oxi hóa 62

1.13.4 Phụ gia tăng cường chỉ số độ nhớt 66

1.13.5 Chất ức chế bọt, chất nhũ hóa và chất khử nhũ tương 67

1.13.6 Độ bôi trơn 68

1.13.7 Phụ gia hạ điểm đông 70

1.13.8 Phụ gia ức chế thủy phân 71

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 72

2.1 Các phương pháp đánh giá chất lượng dầu thủy lực 72

2.2 Quy trình đánh giá chất lượng dầu thủy lực 76

2.2.1 Giới thiệu hệ thống thủy lực điều khiển DEH 76

2.2.2 Cơ sở đánh giá chất lượng dầu thủy lực Mobil Pyrotec HFD 46 77

2.2.3 Quy trình lấy mẫu dầu đi phân tích thử nghiệm 77

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG THỦY LỰC 81

3.1 Phân tích đánh giá chất lượng dầu Mobil Pyrotec HFD 46 81

3.2 Phân tích và đánh giá kết quả dầu HFD 46 trong quá trình hoạt động 83

3.2.1 Đánh giá chất lượng dầu thủy lực Tổ máy 1 (TM1) 83

3.2.2 Đánh giá chất lượng dầu thủy lực Tổ máy 2 (TM2) 87

3.3 Đề xuất quy trình bảo dưỡng hệ thống thủy lực 92

3.3.1 Lợi ích của việc bảo trì bảo dưỡng hệ thống thủy lực 92

3.3.2 Nội dung của một chương trình bảo trì bảo dưỡng 93

3.3.3 Bảo trì hệ thống 93

3.3.5 Xử lý chất lỏng thủy lực 94

3.3.6 Làm việc trên các bộ phận hệ thống thủy lực 97

3.3.7 Một số quy trình bảo trì bảo dưỡng hệ thống thủy lực 100

3.3.8 Các bước cơ bản làm sạch hệ thống thủy lực 104

KẾT LUẬN 111

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 113

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ASTM American Society for Testing and

Materials

Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa kỳ

API American Petroleum Institute Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ

SAE Society of Automotive Engineers Hiệp hội kỹ sư ôtô

ISO International Standards

Organization

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

NAS National Aerospace Standard Tiêu chuẩn hàng không quốc gia

Mỹ về độ sạch DIN Deutsches Institut für Normung

(DIN)

Viện Tiêu chuẩn quốc gia Đức

sạch

Ferrograph ferrograph Phân tích hạt mài mòn pherograp

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1 Bảng 1.1 Phân loại chất lỏng thủy lực theo ISO 6743/4 50

2 Bảng 1.2 Độ nhớt cực đại cho phép của dầu với các loại bơm 53

3 Bảng 1.3 Các giới hạn nhiệt độ cho các dầu thủy lực có các

cấp độ nhớt khác nhau với VI = 50, 100, 150 theo các yếu tố về độ nhớt của các hệ thống thủy lực

53

4 Bảng 1.4 Các giá trị giới hạn nhiệt độ (giới hạn độ nhớt) cho

việc sử dụng dầu động cơ làm dầu thủy lực

7 Hình 1.7 Nguyên tắc chỉnh lưu lượng bơm cánh gạt đơn 22

11 Hình 1.11 Điều chỉnh lưu lượng bơm piston hướng trục 26

20 Hình 1.20 Xi lanh plunger hoặc xi lanh thụt 34

21 Hình 1.21 Xi lanh tác động đơn thông dụng 34

23 Hình 1.23 Xi lanh tác động kép có cần piston 1 phía 35

26 Hình 1.26 Van 3 cửa; Cổng P kết nối cổng A, Cổng T đóng 37

27 Hình 1.27 Van 3 cửa trong vị trí đóng 37

37 Hình 1.37 Mối nối cố định sử dụng mặt côn ngoài 45

38 Hình 1.38 Mối nối cố định sử dụng mặt côn trong 46

39 Hình 1.39 Mối nối cố định sử dụng vòng khớp 46

40 Hình 1.40 Mối nối cố định sử dụng mặt bích 47

41 Hình 1.41 Sử dụng mặt bích để tạo mối nối 47

43 Hình 2.1 Các bước cơ bản lấy mẫu dầu thủy lực 79

45 Hình 2.3 Các bước cơ bản lấy mẫu dầu bằng bơm chân

46 Hình 3.1 Đồ thị độ nhớt động học của dầu thủy lực TM 1 84

47 Hình 3.2 Đồ thị trị số axit của dầu thủy lực TM 1 84

48 Hình 3.3 Đồ thị Số hạt 5 ÷ 10 µm của dầu thủy lực TM1 85

49 Hình 3.4 Đồ thị Số hạt 10 ÷ 25 µm của dầu thủy lực TM1 85

50 Hình 3.5 Đồ thị Số hạt 25 ÷ 50 µm của dầu thủy lực TM1 86

51 Hình 3.6 Đồ thị Số hạt 50 ÷ 100 µm của dầu thủy lực TM1 86

52 Hình 3.7 Đồ thị Số hạt > 100 µm của dầu thủy lực TM1 87

53 Hình 3.8 Đồ thị độ nhớt động học của dầu thủy lực TM 2 88

54 Hình 3.9 Đồ thị trị số axit của dầu thủy lực TM 2 89

55 Hình 3.10 Đồ thị Số hạt 5 ÷ 10 µm của dầu thủy lực TM2 89

56 Hình 3.11 Đồ thị Số hạt 10 ÷ 25 µm của dầu thủy lực TM2 90

57 Hình 3.12 Đồ thị Số hạt 25 ÷ 50 µm của dầu thủy lực TM2 91

58 Hình 3.13 Đồ thị Số hạt 50 ÷ 100 µm của dầu thủy lực TM2 91

59 Hình 3.14 Đồ thị Số hạt > 100 µm của dầu thủy lực TM2 92

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thủy lực có rất nhiều ứng dụng trong tất cả các ngành kỹ thuật và đời sống con người Từ xa xưa con người đã biết vận dụng nước để tưới tiêu phát triên nông nghiệp Việc đắp đê, xây đập, khơi mương dẫn nước đem lại những hiệu quả kinh tế đáng kể, đồng thời bảo vệ cuộc sống, phòng chống lũ lụt có ý nghĩa rất quan trọng trong xã hội

Khi nền công nghiệp nhân loại phát triển, ngành nghiên cứu ứng dụng thủy lực cũng từ từ phát triển theo, những ứng dụng vô cùng thiết thực: Như là việc phát minh động cơ hơi nước, việc sử dụng các xylanh động cơ, ứng dụng thủy lực trong đóng tàu,

Trong cuộc sống ngày nay, chúng ta có thể bắt gặp thiết bị thủy lực ở bất kỳ nơi đâu Trong cấp nước sinh hoạt không thể thiếu những máy bơm, những đường ống, những van khóa nước, và cả đồng hồ đo lưu lượng nữa; trong cấu tạo ô tô, xe máy không thể thiếu các động cơ đốt trong, các xylanh công tác, các đường ống dẫn xăng, van phân phối, các cơ cấu truyền động thủy lực; trong thủy nhiệt điện không thể thiếu các tuabin; các máy thi công xây dựng như máy xúc, máy cẩu, máy đổ bê tông, ép cọc đều làm việc dựa trên các hệ thống thủy lực Hoặc các thiết bị nhỏ hơn cũng được ứng dụng rộng rãi như cửa thủy lực, khóa thủy lực, phanh thủy lực, giảm sóc thủy lực,… Không những vậy các thiết bị thủy lực còn được ứng dụng trong các ngành công nghiệp chính xác như hàng không, vũ trụ, robot tự động, máy gia công, chế tạo, Và ngay trong cơ thể mỗi người chúng ta, trái tim cũng tương đương như một bơm thủy lực hoạt động bền bỉ ngót 100 năm, với các mạch máu như các ống dẫn thủy lực lớn nhỏ,

Với những ứng dụng rộng rãi các thiết bị Thủy lực là thành phần không thể thiếu trong đời sống Tuy nhiên có một vấn đề mà trước đây ít người quan tâm và biết đến đó là hệ thống thủy lực, thiết bị thủy lực mà mình đang sử dụng lại bị hỏng hóc và nguyên nhân hỏng hóc là do đâu việc không kịp thời bảo trì, bảo dưỡng là nguyên nhân chính dẫn đến việc hỏng hóc thiết bị một cách đáng tiếc gây ra các tổn

thất đáng kể về kinh tế cũng như tiến độ làm việc của cả một hệ thống và dây chuyền

Để các thiết bị thủy lực, hệ thống thủy lực hoạt động tốt, có tuổi thọ phục vụ lâu dài Để có được điều đó phụ thuộc nhiều vào quá trình vận hành, chu kỳ bảo dưỡng, bảo trì thiết bị cũng như các thiết bị phù trợ của hệ thống Trong quá trình vận hành dầu bôi trơn sẽ rất cần thiết đối với việc bôi trơn các ổ trục, ổ đỡ, xi lanh, piston nhằm đảm bảo sự vận hành bình thường cho các thiết bị thủy lực cũng như

cả hệ thống thủy lực

Như vậy, việc nghiên cứu và đánh giá chất lượng dầu bôi trơn trong hệ thống thủy lực có vai trò quan trọng nhằm kịp thời thay thế, bổ sung dầu bôi trơn và lập kế hoạch bảo dưỡng hệ thống thủy lực khi cần thiết để đảm bảo tuổi thọ và sự hoạt động của hệ thống thủy lực Khi phân tích chất lượng dầu bôi trơn, các thành phần dầu bôi trơn, ta có thể nhận biết được các cặn bẩn, các yếu tố sinh ra trong quá trình hoạt động của hệ thống thủy lực, từ đó đánh giá và đưa ra các quy trình bảo dưỡng

lý khác và đề xuất quy trình bảo dưỡng hệ thống thủy lực”

2 Mục đích đối tượng phạm vi nghiên cứu

Với việc sử dụng hệ thống thủy lực vô cùng rộng rãi và đa dạng như hiện nay thì việc kiểm tra đánh giá chất lượng dầu bôi trơn là hết sức cần thiết Tuy nhiên trong phạm vi đề tài này xin được đánh giá hệ thống thủy lực điều khiển của Nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng

3 Nội dung nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu tập trung vấn đề tìm hiểu về hệ thống thủy lực Các chi bộ phận hợp thành hệ thống thủy lực và nghiên cứu đánh giá sự thay đổi tính chất dầu

thủy lực bằng các phương pháp hóa lý và từ đó đề xuất quy trình bảo trì bảo dưỡng

hệ thống thủy lực

4 Phương pháp nghiên cứu

Để đánh giá chất lượng dầu thủy lực cũng như đánh giá hoạt động hệ thống thủy lực, phương pháp thực hiện trong đề tài này là lên kế hoạch thu thập mẫu dầu

từ hệ thống thủy lực của nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng rồi đánh giá chất lượng dầu mới chưa sử dụng cũng như dầu đang sử dụng sau một khoảng thời gian nhất định

để rồi từ đó đánh giá chất lượng và định hướng kế hoạch bảo trì bảo dưỡng phù hợp

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Có được cách nhìn nhận tổng quát hơn về hệ thống thủy lực, cấu trúc, cách thức hoạt động của hệ thống thủy lực

Từ việc đánh giá chất lượng dầu thủy lực cũng như hệ thống dầu thủy lực sẽ giúp cho các nhà máy, người sử dụng thiết bị hệ thống thủy lực sẽ có được kế hoạch bảo trì bảo dưỡng thiết bị một cách hợp lý để từ đó tiết kiệm chi phí sửa chữa thay thế hệ thống máy móc cũng như việc phải ngừng sản xuất vì hỏng hóc của máy móc

sẽ rất tốn kém nhiều chi phí cho nhà máy

6 Cấu trúc của luận văn

Với mục đích, đối tượng đã nêu ở trên, đề tài được thực hiện với các nội dung chính như sau:

hướng dẫn của Thầy đã giúp tôi phát triển và trưởng thành hơn rất nhiều cả về kiến thức lẫn tác phong làm việc

Tôi xin chân thành cảm ơn tới các Thầy, Cô giáo trường Đại Học Mỏ Địa Chất Hà Nội đã dạy dỗ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình đã luôn ở bên tôi giúp đỡ tôi trong quá trình vừa làm việc vừa học tập

Cuối cùng tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới Ban giám đốc Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam, Giám Đốc Trung tâm Phụ gia dầu mỏ, cùng toàn thể anh chị em Trung tâm Phụ gia dầu mỏ đã động viên, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn thạc sỹ này

Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về hệ thống thủy lực

1.1.1 Giới thiệu chung [6], [9], [16]

Việc kiểm soát chuyển động hoặc ứng dụng kiểm soát các chuyển động là một yêu cầu phổ biến trong các ngành công nghiệp Các hoạt động này được thực hiện chủ yếu bằng cách sử dụng máy điện, động cơ diesel, động cơ xăng và hơi nước như một động cơ chính Những động cơ chính này có thể cung cấp các chuyển động khác nhau cho các đối tượng bằng cách sử dụng một số thiết bị cơ khí bổ trợ như kích nâng, đòn bẩy, giá đỡ và bánh răng Tuy nhiên, đây không phải là động

cơ duy nhất Các chất lỏng kèm theo (chất lỏng và khí) cũng có thể được sử dụng như động cơ chính điều khiển chuyển động và năng lượng cho các đối tượng hoặc các chất Các thiết kế đặc biệt kèm theo hệ thống chất lỏng có thể tạo ra chuyển động tịnh tiến cũng như chuyển động quay Ở một mức độ khác việc điều khiển lực cũng có thể được áp dụng bằng cách sử dụng các hệ thống này Các hệ thống thủy lực hoạt động trên nguyên tắc của định luật Pascal “Áp suất chất lỏng do ngoại lực tác dụng lên mặt thoáng được truyền nguyên vẹn tới mọi điểm trong lòng chất lỏng” Định luật Pascal được minh họa trong hình 1 Các lực do chất lỏng gây ra được tính bằng cách nhân áp lực và diện tích mặt phẳng cắt ngang Khi áp suất là như nhau trong tất cả các hướng, piston nhỏ hơn sẽ chịu một lực nhỏ hơn và piston lớn hơn sẽ chịu một lực lớn hơn Do đó, một lực lớn có thể được tạo ra với lực đầu vào nhỏ hơn bằng cách sử dụng hệ thống thủy lực

Hình 1.1: Nguyên tắc của hệ thống thủy lực

Các hệ thống thủy lực bao gồm một số bộ phận để hoạt động đúng chức năng của nó Những bộ phận này bao gồm bể chứa, lọc, máy bơm thủy lực, van điều áp, van điều khiển, xi lanh thủy lực, piston và các đầu nối, mặt bích để bịt kín những sự

rò rỉ trên đường ống dẫn dầu Một sơ đồ mạch của một hệ thống thủy lực đơn giản thống được thể hiện trong hình 1.2

• Một piston chuyển động kết nối với trục trong một xi lanh kín

• Bể chứa

• Bộ lọc

• Bơm điện

• Thiết bị điều chỉnh áp suất

• Van điều khiển

• Các đầu nối để các đường ống dẫn dầu tạo thành vòng kín

Trục của piston sẽ truyền chuyển động hay lực lượng tuy nhiên tất cả các bộ phận khác sẽ kết hợp lại để kiểm soát hệ thống Bể chứa dầu là một môi trường truyền động Các loại dầu thường được sử dụng thường là dầu có tỷ trọng cao và dầu không nén được Nó được lọc để loại bỏ bụi hoặc bất kỳ hạt không mong muốn khác và sau đó được bơm bằng bơm thủy lực Công suất của máy bơm phụ thuộc vào việc thiết kế hệ thống thủy lực Các máy bơm này thường cung cấp khối lượng

không đổi trong mỗi vòng quay của trục bơm Do đó, áp lực chất lỏng có thể tăng

vô hạn vào điểm cuối của piston cho đến khi hệ thống bị lỗi Điều chỉnh áp suất được sử dụng để tránh trường hợp như vậy và sẽ chuyển chất lỏng dư thừa trở lại các bể chứa Sự chuyển động của piston được kiểm soát bằng cách thay đổi dòng chảy chất lỏng từ cổng A và cổng B Sự chuyển động của xi lanh được kiểm soát bằng cách sử dụng van điều khiển để điều khiển các dòng chất lỏng Các áp lực dòng chất lỏng được kết nối với cổng B để nâng cao piston và nó được kết nối với cổng A giảm piston xuống Van cũng có thể ngăn chặn dòng chảy chất lỏng trong bất kỳ cổng nào Việc kín khít để tránh sự rò rỉ dòng dầu trong đường ống cũng rất quan trọng do an toàn, ảnh hưởng đến môi trường và các khía cạnh kinh tế Một số phụ kiện như hệ thống kiểm soát dòng chảy, kiểm soát giới hạn chuyển động, khởi động động cơ điện và bảo vệ quá tải cũng có thể được sử dụng trong các hệ thống thủy lực mà không được hiển thị trong hình 1.2

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống thủy lực

1.1.2 Các ứng dụng của hệ thống thủy lực

Các hệ thống thủy lực chủ yếu được sử dụng để điều khiển chính xác các lực lượng lớn hơn Các chính các ứng dụng của hệ thống thủy lực có thể được phân loại trong năm loại:

* Công nghiệp: Máy móc chế biến nhựa, sản xuất thép và kim loại và các

máy móc thiết bị trong công nghiệp khai thác, dây chuyền sản xuất tự động, ngành công nghiệp máy công cụ, ngành công nghiệp giấy, máy xúc, nghiền nát, máy dệt may, R & D và thiết bị hệ thống robot,

* Thủy lực di động: Máy kéo, hệ thống thủy lợi, thiết bị làm đất, thiết bị xử

lý nguyên liệu, xe thương mại, thiết bị khoan đường hầm, thiết bị đường sắt, các thiết bị xây dựng và máy móc xây dựng và giàn khoan,

* Ôtô: Nó được sử dụng trong các hệ thống như phanh, giảm xóc, điều khiển

hệ thống bánh lái, lá chắn gió, thang máy và thiết bị làm sạch,

* Ứng dụng tàu thủy: Nó chủ yếu bao gồm các tàu biển đi, tàu đánh cá và

thiết bị trung tâm, các cẩu, trục tời,

* Thiết bị hàng không vũ trụ: Các thiết bị và hệ thống sử dụng cho điều

khiển bánh lái, điều khiển càng hạ cánh, cơ cấu phanh, điều hành bay và truyền động, được sử dụng trong máy bay, tên lửa và tàu vũ trụ

1.1.3 Bơm thủy lực

Một tổ hợp bơm và điều khiển các motor được gọi là bơm thủy lực Các bơm thủy lực lấy chất lỏng thủy lực (chủ yếu là dầu) từ bể chứa dầu và cung cấp cho nó với phần còn lại của mạch thủy lực Nhìn chung, tốc độ của máy bơm là không đổi

và máy bơm cung cấp một lượng dầu bằng nhau trong mỗi một chu trình bơm Số lượng và hướng của dòng chảy được điều khiển bởi một số cơ chế bên ngoài Trong một số trường hợp, các máy bơm thủy lực được điều khiển bởi một động cơ servo nhưng nó làm cho hệ thống phức tạp Các máy bơm thủy lực được đặc trưng bởi khả năng tốc độ dòng chảy, tiêu thụ điện năng, tốc độ truyền động, áp lực ở các đầu

ra và hiệu suất của máy bơm Các máy bơm không có được 100% hiệu suất Hiệu quả của một máy bơm có thể được xác định bằng hai cách Một là hiệu suất của thể tích được tỷ lệ khối lượng thực tế của chất lỏng chuyển tới so với một thể thích lý thuyết tối đa có thể Thứ hai là hiệu quả năng lượng đó là tỷ lệ của năng lượng thủy lực ở đầu ra được chuyển vào các đầu vào của các máy cơ khí/điện Hiệu suất lý tưởng điển hình của máy bơm thay đổi từ 90-98%

Các máy bơm thủy lực có thể được của hai loại:

• Máy bơm ly tâm

• Bơm piston

Bơm ly tâm sử dụng động năng quay để cung cấp các chất lỏng Các động năng quay thường xuất phát từ một động cơ hoặc động cơ điện Các chất lỏng đi vào cánh quạt ở khu vực gần tâm cánh quạt Cánh quạt quay sẽ làm cho dầu quay vòng và lực li tâm sẽ tăng tốc dầu vào thành vỏ bơm Do bơm có dạng xoắn ốc nên dầu sẽ chuyển động hướng ra phía đường kính lớn hơn rồi thoát ra ngoài như hình 1.3 Các máy loại bơm này thường không phù hợp cho các ứng dụng áp suất cao và thường được sử dụng cho khoảng làm việc có áp suất thấp và thể tích dòng chảy cao Khả năng tạo ra được áp lực tối đa được giới hạn từ 20 ÷ 30 bar và phạm vi tỷ

số truyền cụ thể từ 500 đến 10000 Hầu hết các máy bơm ly tâm không tự mồi và vì thế vỏ bơm cần phải được điền đầy một lượng chất lỏng trước khi bơm được bắt đầu

Hình 1.3: Bơm ly tâm

Bơm tịnh tiến hay còn gọi là bơm piston Nó thường được sử dụng khi bơm một lượng dầu tương đối ít tuy nhiên nó có thể tạo ra áp suất tương đối lớn Việc xây dựng các máy bơm kiểu nay tương tự như động cơ bốn thì như thể hiện trong hình 1.4 Các tay quay được điều khiển bởi một số động cơ quay bên ngoài Các piston được điều khiển bởi tay quay Các piston di chuyển xuống trong một nửa của vòng tay quay, van hút mở ra và chất lỏng xâm nhập vào xi lanh Trong nửa vòng thứ hai tay quay piston di chuyển lên, van mở ra mở ra và chất lỏng di chuyển ra từ cửa ra Tại một thời điểm, chỉ có một van được mở ra và một van khác bị đóng vì vậy không có sự rò rỉ chất lỏng Tùy thuộc vào diện tích xi lanh bơm cung cấp liên tục khối lượng chất lỏng trong mỗi chu kỳ độc lập với áp lực tại cổng ra Điều này làm cho loại bơm này thích hợp hơn để sử dụng trong việc truyền năng lượng

Hình 1.4: Bơm piston

1.2 Bơm thủy lực [6], [7], [9], [16]

Bơm thủy lực được phân loại như sau:

* Bơm có lưu lượng thay đổi (Bơm điều chỉnh)

* Bơm có lưu lượng cố định (Bơm cố định)

1.2.1 Bơm có lưu lượng thay đổi (Bơm điều chỉnh)

Các loại máy bơm này còn được gọi là máy bơm thủy động Trong những máy bơm chất lỏng này áp lực của vòng quay của cánh quạt và áp lực chất lỏng là tỷ

lệ thuận với tốc độ rotor Các máy bơm không thể chịu được áp lực cao và thường được sử dụng khi làm việc dòng chảy có áp suất thấp và dòng chảy với khối lượng thể tích lớn Áp suất và dòng chảy được tạo ra do lực quán tính của chất lỏng Các chất lỏng chuyển động được tạo ra do chân vịt quay Các máy bơm loại này cung cấp một dòng chảy êm và liên tục nhưng lưu lượng dòng đầu ra giảm dần khi hệ thống bị tăng tải Lưu lượng dòng đầu ra giảm do một lượng chất lỏng bị trượt trở lại tại chịu tải cao hơn của hệ thống Các dòng chất lỏng hoàn toàn có thể dừng lại khu vực chịu tải rất lớn của hệ thống và khi đó hiệu quả bơm sẽ trở thành số không

Vì vậy, tốc độ dòng chảy không chỉ phụ thuộc vào tốc độ quay mà còn vào khả năng mang tải của hệ thống Nhưng ưu điểm nổi bất của máy bơm có lưu lượng thay đổi này là chi phí ban đầu thấp, duy trì hoạt động ít hơn vì các bộ phận ít di chuyển, hoạt động đơn giản, độ ổn định cao hơn và phù hợp với nhiều loại chất lỏng Các máy bơm này chủ yếu được sử dụng để vận chuyển chất lỏng và ít được sử

dụng trong các ngành công nghiệp thuỷ lực hoặc năng lượng chất lỏng Bơm ly tâm

là ví dụ phổ biến của máy bơm lưu lượng thay đổi và đã được đề cập ở trên

1.2.2 Bơm có lưu lượng cố định (Bơm cố định)

Các máy bơm loại này cung cấp một khối lượng liên tục của chất lỏng trong một chu kỳ Lượng chất lỏng được xả trong mỗi vòng quay được cố định trong các máy bơm và chúng tạo ra dòng chảy tỷ lệ thuận với sự tịnh tiến và tốc độ rotor Các máy bơm được sử dụng trong hầu hết công nghiệp năng lượng chất lỏng Các dòng chảy đầu ra là không đổi và không phụ thuộc vào áp suất hệ thống Ưu điểm quan trọng của loại bơm này là liên kết với các máy bơm áp suất cao và các khu vực áp suất thấp (có nghĩa là khu vực đầu vào và khu vực đầu ra) được tách ra và do đó chất lỏng không thể bị rò rỉ trở lại do áp suất cao hơn tại các đầu ra Những tính năng này làm cho loại bơm có lưu lượng cố định phù hợp nhất và chấp nhận rộng rãi cho các hệ thống thủy lực Các ưu điểm quan trọng khác của bơm có lưu lượng

cố định bao gồm khả năng để tạo ra áp suất cao, hiệu quả thể tích cao, công suất cao

tỷ lệ khối lượng, có khả năng thay đổi hiệu quả trong phạm vi áp suất nhỏ và phạm

vi hoạt động áp suất lớn và tốc độ cao Tỷ lệ dòng chảy của những máy bơm loại này dao động từ 0,45 ÷ 65 000 lít/phút, Áp suất dao động từ 10 ÷ 100 000 psi và cụ thể tốc độ nhỏ hơn 500 vòng/phút

Điều quan trọng cần lưu ý là các máy bơm có lưu lượng cố định không tạo ra

áp lực, nhưng chúng chỉ tạo ra các dòng chất lỏng Lực cản làm cho dòng chất lỏng

ở đầu ra tạo áp suất Điều đó có nghĩa rằng nếu đầu ra của một máy bơm có thể tích

cố định được mở ra để cân băng với áp suất khí quyển, sau đó dòng chảy sẽ không tạo ra bất kỳ áp suất đầu ra ở trên áp suất khí quyển Tuy nhiên, nếu đầu ra bị chặn một phần, sau đó áp lực sẽ tăng lên do sự gia tăng cản trên dòng chảy Nếu đầu ra của bơm là hoàn toàn bị chặn, sau đó một lực cản vô hạn sẽ được tạo ra Điều này sẽ dẫn đến sự vỡ các bộ phận yếu nhất trong hệ thống Vì vậy, các van an toàn được cung cấp trong hệ thống thủy lực cùng với máy bơm lưu lượng cố định Các loại máy bơm điển hình của loại bơm lưu lượng cố định là máy bơm bánh răng, bơm cánh gạt và bơm piston

a Bơm bánh răng

Bơm bánh răng là một máy bơm có lưu lượng cố định mạnh mẽ và đơn giản

Nó có hai bánh răng được khớp với nhau vày xoay quanh trục trục của chúng Những bánh răng là bộ phận chuyển động trong bơm Loại bơm bánh răng này tương đối nhỏ gọn, rẻ tiền và có ít bộ phận chuyển động Các thiết kế vững chắc của các bánh răng và vỏ bọc cho phép áp bơm suất rất cao và khả năng bơm được chất lỏng có độ nhớt cao Họ rất thích hợp cho một loạt các chất lỏng và có khả năng tự mồi Đôi khi bơm bánh răng được thiết kế để hoạt động như hoặc là một động cơ hoặc máy bơm

Hình 1.5: Bơm bánh răng ngoài

Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng là thay đổi thể tích: Khi thể tích của buồng hút A tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút; và nén khi thể tích giảm, bơm đẩy dầu ra ở buồng B, thực hiện chu kỳ nén Bơm thường có một đệm kín để chống lại sự rò rỉ; Do đó, chất lỏng được bơm ra ở cửa ra Các bơm bánh răng thường được trang bị các vỏ bên mặc để tránh rò rỉ Các khe hở giữa bánh răng và vỏ bơm

và giữa các bề mặt bánh răng là rất quan trọng và đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn rò rỉ Nhìn chung, khoảng cách khoảng cách nhỏ hơn 10 µm Lượng chất lỏng xả ở cổng xả được xác định bởi số răng của bánh răng, khối lượng của chất lỏng giữa mỗi cặp răng và tốc độ quay

Các nhược điểm của bơm bánh răng ngoài là phụ tải không cân bằng trên vòng bi Nguyên nhân là do áp lực cao tại các cửa ra và áp suất thấp ở đầu vào và kết quả là tốc độ chậm hơn và áp suất làm dòng sẽ thấp hơn, trong một số trường hợp có thể sẽ làm hỏng vòng bi Bơm bánh răng thường được sử dụng cho các ứng dụng năng lượng chất lỏng thủy lực và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất để bơm chất lỏng với một độ nhớt nhất định

Hình 1.6: Bơm bánh răng khớp trong

Bơm bánh răng khớp trong đặc biệt linh hoạt Chúng thường được sử dụng

để bơm các chất lỏng có độ nhớt thấp hoặc trung bình như dung môi và nhiên liệu

và phạm vi rộng của nhiệt độ Bơm không tạo xung, có khả năng tự mồi và có thể chạy khô trong một thời gian ngắn Nó bao gồm một bánh răng bên trong (bánh răng chủ động), một bánh răng trụ tròn bên ngoài, một miếng đệm lưỡi liềm và vỏ bọc bên ngoài hiển thị trong hình 1.6 Chất lỏng được hút vào giữa các bánh răng trụ tròn bên ngoài và bánh răng chủ động (bánh răng nhỏ phía trong) Chất lỏng đi qua bơm giữa các răng và đệm lưỡi liềm Đệm lưỡi liềm có chức năng phân chia chất lỏng và hoạt động như một đệm kín giữa các cửa hút và xả Khi các khớp răng

ở bên đối diện bên của đệm lưỡi liềm, các chất lỏng được đẩy ra thông qua các cửa

xả của máy bơm

b Bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt cũng là loại bơm được sử dụng rộng rãi sau bơm bánh răng và chủ yếu dùng ở hệ thống có áp suất suất thấp và trung bình So với bơm bánh răng

thì bơm cánh gạt đảm bảo một lưu lượng đều hơn, hiệu suất thể tích cao hơn Kết cấu bơm cánh gạt có nhiều loại khác nhau nhưng có thể chia thành hai loại chính:

Hình 1.7: Nguyên tắc chỉnh lưu lượng bơm cánh gạt đơn

Hình 1.8: Bơm cánh gạt kép

c Bơm piston

Bơm piston là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu piston - xilanh Vì bề mặt làm việc của cơ cấu này là mặt trụ, do đó dễ dàng đạt được độ chính xác gia công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, có khả năng thực hiện được với áp suất làm việc lớn (áp suất lớn nhất có thể đạt được là P = 700bar)

Bơm piston thường dùng ở những hệ thống dầu ép cần áp suất cao và lưu lượng lớn; đó là máy truốt, máy xúc, máy nén,

Dựa trên cách bố trí piston, bơm có thể phân thành hai loại:

- Bơm piston hướng tâm

- Bơm piston hướng trục

Bơm piston có thể chế tạo với lưu lượng cố định, hoặc lưu lượng điều chỉnh được

* Bơm piston hướng tâm:

Lưu lượng được tính toán bằng việc xác định thể tích của xilanh Nếu ta đặt d- là đường kính của xilanh [cm], thì thể tích của một xilanh khi rotor quay một vòng:

2

4

Vì hành trình của piston h = 2e (e - là độ lệch tâm của rotor và stato), nên nếu bơm có z piston và làm việc với số vòng quay là n [vòng/ phút], thì lưu lượng của bơm sẽ là:

Hành trình của piston thường là (1,3 - 1,4).d và số vòng quay nmax = 1500vg/ph

Lưu lượng của bơm piston hướng tâm có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi

độ lệch tâm (xê dịch vòng trượt)

Hình 1.9: Bơm piston hướng tâm

Piston (3) bố trí trong các lỗ hướng tâm làm rotor (6) quay xung quanh trục (4), nhờ các rãnh và các lỗ bố trí thích hợp trên trục phân phối (7), có thể nối lần lượt các xilanh trong một nửa vòng quay với khoang hút và nửa kia với khoang đẩy Sau một vòng quay của rotor, mỗi piston thực hiện một khoảng chạy kép có độ lớn bằng 2 lần độ lệch tâm e

Trong các kết cấu mới, truyền piston bằng lực li tâm Piston 3 tựa trực tiếp trên đĩa vành khăn 2 Mặt đầu của piston là mặt cầu 1 đặt hơi nghiêng và tựa trên mặt côn của đĩa dẫn Rotor (6) quay được nối với trục (4) qua ly hợp (5) Để điều khiển độ lệch tâm e, ta sử dụng vít điều chỉnh 8

* Bơm piston hướng trục:

Bơm piston hướng trục là loại bơm có piston đặt song song với trục của rotor

và được truyền bằng khớp hoặc bằng đĩa nghiêng Ngoài những ưu điểm như của bơm piston hướng tâm, bơm piston hướng trục còn có ưu điểm nữa là kích thước của nó nhỏ gọn hơn, khi cùng một cỡ với bơm hướng tâm

Ngoài ra so với tất cả các loại bơm khác, bơm piston hướng trục có hiệu suất tốt nhất, và hiệu suất hầu như không phụ thuộc vào tải trọng và số vòng quay

Hình 1.10: Bơm piston hướng trục

Nếu lấy các ký hiệu như ở bơm piston hướng tâm và đường kính trên đó phân bố các xilanh là D [cm], thì lưu lượng của bơm sẽ là:

Hình 1.11: Điều chỉnh lưu lượng bơm piston hướng trục

1.3 Bể chứa

Thùng chứa dầu dùng để lưu trữ và cung cấp dầu thủy lực (chính là chất lỏng làm việc) cho hệ thống thủy lực Ngoài ra thùng chứa còn có nhiệm vụ trao đổi nhiệt giữa dầu thủy lực với môi trường xung quanh Tại thùng chứa cũng là nơi tiến hành lọc cặn, bụi bẩn và không khí có trong dầu thủy lực

Hình 1.12: Thùng chứa dầu

1 – dụng cụ chỉ mức dầu; 2– ống hút; 3 – nắp thùng; 4 – ống thông gió;

5 – cửa; 6 – ống xả (dầu từ hệ thống về ); 7 – bộ lọc;

8 – bộ lọc dạng lưới (mắt lưới 0,1x0,1 mm); 9 – cửa rót dầu; 10 – nắp từ;

11 – nắp cửa xả dầu; 12 – các tấm ngăn (làm lắng dầu)

Thùng chứa được chế tạo bằng cách hàn các tấm thép lá độ dày từ 1-2 mm hoặc được đúc bằng gang Hình dạng phổ biến của thùng chứa thường là hình hộp chữ nhật Bên trong thùng chứa có có các vách ngăn 12, để ngăn khoang hút và khoang xả Ngoài ra, vách ngăn còn làm cho quãng đường tuần hoàn của dầu thủy lực dài hơn Từ đó làm cho dầu thủy lực giảm bọt và làm lắng các cặn, tạp chất chứa trong dầu thủy lực xuống dưới đáy thùng chứa Để tách không khí ra dầu thủy lực người ta sử dụng các lưới mắt nhỏ, đặt dưới góc của thùng chứa Để làm phẳng lặng chất lỏng trong thùng chứa trên vách ngăn 12 có các lỗ thủng ở độ cao từ 50…10 mm từ đáy thùng Rót chất lỏng làm việc vào thùng chứa qua cửa rót 9 với

bộ lọc dạng lưới 8, có các mắt lưới không lớn hơn 0,1x0,1 mm Cửa rót dầu được đậy kín bằng nắp

Sử dụng dụng cụ chỉ 1 hoặc cửa 5 để kiểm tra mức chất lỏng trong thùng chứa Ống thông gió 4 có tác dụng để cân bằng áp suất tại mặt thoáng chất lỏng trong thùng với áp suất khí quyển Trong trường hợp cần áp suất trong thùng chứa khác áp suất khí quyển (áp suất dư hoặc chân không) thùng chứa được đóng kín không thông với không khí

Các ống hút và ống xả được lắp đặt ở độ cao h = (2…3)d từ đáy của thùng chứa, đầu các ống này được làm vát 1 góc 450 Khi đó lắp đặt miệng nghiêng của ống xả hướng về thành thùng chứa, còn miệng nghiêng của ống hút quay lưng về hướng thành thùng chứa Với cách bố trí như vậy sẽ làm giảm sự trộn lẫn không khí vào chất lỏng và giảm sự khuấy cặn, tạp chất dưới đáy thùng chứa lên, đảm bảo giảm tạp chất bị hút vào ống hút, đảm bảo cho hệ thống làm việc Phía trên phần ống xả có thể được lắp đặt bộ lọc dầu

Đáy thùng chứa dầu có cửa xả 11 để xả dầu thủy lực ra, dùng cho trường hợp thay định kỳ dầu thủy lực và cọ rửa thùng chứa định kỳ

Tại đáy thùng chứa có thể lắp đặt nắp từ 10, có công dụng hút và giữ các cặn, tạp chất kim loại Nắp thùng chứa 3 có thể tháo được và được liên kết với thùng chứa bằng vòng bít kín bằng cao su có độ bền cao đối với dầu thủy lực

Trong quá trình vận hành hệ thống thủy lực nhiệt độ dầu thủy lực không được phép vượt quá 55…60 0C, hay quá 80 0C trong trường hợp đặc biệt Nếu không thể giữ nhiệt độ trong khoảng cho phép bằng các cách làm mát tự nhiên, thì trong hệ thống thủy lực cần phải lắp bộ tản nhiệt

Trong hệ thống thủy lực sử dụng 2 kiểu tản nhiệt: làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước

Bộ tản nhiệt bằng nước có kích thước không lớn Khác với tản nhiệt bằng không khí, tản nhiệt bằng nước hiệu quả hơn nhiều, nhưng nó lại đòi hỏi cần có các thiết bị để dẫn, luôn chuyển chất lỏng làm mát Cấu trúc của bộ tản nhiệt dạng này

có hình xoắn từ các ống thép (hình 1.13.a), và được gắn vào thùng chứa 1

Các bộ tản nhiệt bằng nước thích hợp ứng dụng vào các hệ thống thủy lực của các máy cố định làm việc trong điều kiện nặng

Hình 1.13: Bộ tản nhiệt

а – tản nhiệt bằng nước; 1 – thùng chứa dầu; 2 – bộ ống xoắn;

b – tản nhiệt bằng không khí; 1 – tản nhiệt; 2 – quạt; 3 – bộ khởi động từ;

4 – rơle; 5 –máy điều chỉnh nhiệt độ; 6 – đầu cảm ứng nhiệt

Bộ tản nhiệt bằng không khí được thiết kế theo kiểu tản nhiệt trên ôtô hoặc

sử dụng các đường ống dẫn dầu gấp song song để tăng tiết diện bề mặt truyền nhiệt Kết hợp với quạt gió để tăng hiệu quả truyền nhiệt bề mặt của bộ tản nhiệt với không khí

Để giữ nhiệt độ dầu thủy lực không đổi có thể sử dụng máy điều chỉnh nhiệt độ tự động (hình 1.13.b) Khi nhiệt độ dầu thủy lực nâng lên cao, rơ-le 4 của

máy điều chỉnh nhiệt độ 5 đóng kín mạch của bộ khởi động từ 3 của động cơ điện, trên trục động cơ điện được lắp đặt quạt gió 2 Dòng không khí thổi vào bộ tản nhiệt 1 Khi nhiệt độ giảm xuống mức cho phép, động cơ điện của quạt gió tự động ngắt Máy điều chỉnh nhiệt làm việc nhờ đầu cảm ứng nhiệt 6

1.4 Bộ lọc [20], [21], [23]

Việc lựa chọn một bộ lọc đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng của một dầu bôi trơn, nâng cao hiệu suất của hệ thống thủy lực để loại trừ

sự xâm lấn của các hạt bẩn gây ra sự nhiễm bẩn của dầu và hệ thống thủy lực

Chúng ta có các lựa chọn khác nhau cho các bộ lọc vị trí khác nhau Hay nói cách khác tùy vào vị trí, vai trò, cấu tạo của hệ thống thủy lực mà ta lựa chọn loại lọc cho hợp lý Không có mô hình toán học để biết rằng sẽ dễ dàng xác định

vị trí một bộ lọc trong một hệ thống nhất định Thậm chí ngày nay, vị trí của bộ lọc vẫn còn là một vấn đề và điều này phải cần đến các nhà thiết kế hệ thống để xác định vị trí một bộ lọc sao cho phù hợp với hệ thống Tuy nhiên, có một vài vị trí để lắp đặt bộ lọc thường được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống bôi trơn hoặc

hệ thống thủy lực

Hình 1.14: Sơ đồ bố trí các loại lọc trong hệ thống thủy lực

a Lọc hút

Bộ lọc này được đặt trên một cổng hút của bơm hoặc ngập trong bể chứa và một đầu được nối vào đầu hút của bơm Mục đích của một bộ lọc hút là để bảo vệ các máy bơm khỏi sự nhiễm bẩn của các hạt lớn thường có trong các bể chứa Bộ lọc này thường là một lưới lọc thô hoặc thậm chí là một lưới tách từ Để nâng cao hiệu quả lọc, bộ lọc thường không được đặt ở phía bên đầu hút có sự chênh áp cao

có thể làm cho bơm không hút được dầu Một bộ lọc tốt được lắp bên bơm hút sẽ yêu cầu các bộ lọc phải đủ lớn để xử lý các dòng chảy và có khả năng gây ra sụt áp cực thấp Bộ lọc tốt cũng sẽ có một

xu hướng để tải nhanh hơn các bộ lọc thô cho phép phần lớn các hạt nhỏ đi qua Không đúng kích thước bộ lọc hút sẽ làm cho máy bơm có hiện tượng sinh ra lỗ hổng do bọt khí

Nhiều nhà sản xuất bơm không khuyến khích sử dụng các bộ lọc hút vì chúng có nguy cơ gây ra hiện tương tạo bọt cho bơm Sự kết hợp giữa lọc trên đường dầu hồi cùng với lọc trên bể chứa (lọc offline) và kiểm soát thích hợp của các hạt nhiễm bẩn cao với lọc lỗ thông hơi có thể làm cho lọc hút không cần thiết

Hình 1.15: Lọc hút

b Lọc áp suất

Bộ lọc này thường được đặt giữa đầu ra của bơm và các phần còn lại của các thành phần trong một hệ thống thủy lực Ý tưởng ở đây là để bảo vệ tất cả các thành phần trong một hệ thống nhất định Bộ lọc này phải chịu được áp suất hệ thống đầy

đủ và phải có khả năng xử lý các dòng chảy tối đa của máy bơm Vì hệ thống với

một khối lượng công việc biến động các bộ lọc phải chịu được dòng chảy biến động, chu kỳ áp lực và hạt rắn Trong hầu hết các trường hợp, điều này thường là các bộ lọc nhỏ nhất nhưng nó cũng là đắt nhất

Hình 1.16: Lọc áp suất

c Lọc trên đường dầu hồi

Bộ lọc trên đường dầu hồi có thể được cài đặt hoặc inline (trên đường dầu hồi về bể chứa dầu) hoặc bên trong bể chứa Có các loại lọc khác sao cho phải phù hợp với cấu tạo của từng hệ thống thủy lực khác nhau Các nhà thiết kế hê thống tập hợp tất cả các dòng chảy từ trong các đường ống nhánh của hệ thống và hướng chúng thông qua các bộ lọc này Như một đảm bảo làm chắc chắn rằng dầu trong các hồ chứa sẽ được làm sạch như mong muốn để phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật ISO về độ sạch của dầu

Khi một hệ thống gồm nhiều xi lanh tác động kép thì cần lưu ý rằng sự trở lại dòng chảy từ điểm mù của một xi lanh thường sẽ cao hơn so với lưu lượng tối đa của máy bơm Bộ lọc này phải xử lý lưu lượng tối đa do sự khuếch đại dòng chảy trong thời gian xả xi lanh Bộ lọc loại này thường được được trang bị thêm kiểu van bypass nội hay van bypass bên ngoài như là một tiêu chuẩn vì tốc độ dòng chảy có thể cao hơn tốc độ bơm tối đa Van bypass bảo vệ tránh bị nổ vỡ phá hỏng hệ thống ống dẫn cũng như toàn bộ hệ thống thủy lực

Hiện nay loại bộ lọc trên đường dầu hồi thường có kích thước khá lớn, điều này cho phép sự linh hoạt để tăng cường mức độ lọc mà không tạo ra áp lực khác biệt quá cao

Hình 1.17: Lọc trên đường dầu hồi

d Lọc trên bể chứa (Lọc offline)

Thông thường người sử dụng một hệ thống thủy lực hoặc hệ thống dầu bôi trơn thường cài đặt một hệ thống lọc offline trên bể chứa Hệ thống này là một hệ thống lọc khép kín Nó bao gồm một bơm động cơ kết hợp như một nguồn năng lượng và một loạt các bộ lọc có tính linh hoạt để thực hiện nhiều kết quả như mong muốn Nó có thể dễ dàng kết nối với một hệ thống bể chứa Hệ thống này có thể chạy liên tục 24/7 hoặc nó có thể được gắn với một phần tử lọc để làm sạch dầu đạt theo tiêu chuẩn mã ISO code để đảm bảo dầu sạch đến mức cần thiết, và cũng có thể được sử dụng để loại bỏ nước Nhiều bộ lọc có thể được cài đặt một loạt để loại

bỏ nước với một bộ lọc và loại bỏ các hạt mịn với bộ lọc tiếp theo

Hình 1.18: Lọc trên bể chứa (lọc offline)

e Lọc lỗ thông hơi

Bộ lọc lỗ thông hơi là một trong những bộ phận quan trọng Như một kết quả của sự thay đổi nhiệt độ của xi lanh sử dụng hay nguồn điện, mức dầu trong bể thủy lực và hệ thống bôi trơn là chịu biến động liên tục Sự khác biệt giữa áp lực bên trong và bên ngoài bể chứa dẫn đến môi trường xung quanh được cân bằng do đó sự

ô nhiễm ngoài không khí không thể vào được bể Bộ lọc lỗ thông hơi có thể ngăn chặn ô nhiễm xâm nhập vào Để lý tưởng nhất là lọc lỗ thông hơi có được tỷ lệ lọc tối thiểu như các bộ lọc khác trên hệ thống thủy lực thì người ta thường sử dụng bộ lọc tạm nghỉ kết hợp với kiểm tra van kép, việc trao đổi không khí giữa bồn chứa và môi trường xung quanh có thể được giảm đáng kể, giảm thiểu lượng ô nhiễm và bụi vào các bồn chứa và tăng tuổi thọ của bộ lọc tạm nghỉ

3600C

Piston bắt đầu chuyển động khi lực tác động lên một trong hai phía của nó (lực áp suất, lò xo hoặc cơ khí) lớn hơn tổng các lực cản có hướng ngược lại chiều chuyển động (lực ma sát, thủy động, phụ tải, lò xo )

Ngoài ra xi lanh truyền động còn được phân theo:

* Xi lanh tác động đơn:

Xy lanh tác động đơn chỉ được dầu thuỷ lực tác động vào một phía, thường

là để thực hiện hành trình làm việc Hành trình trả về được thực hiện nhờ lực cơ học

như lò xo, trọng lượng piston hoặc thường gặp nhất là trọng lượng của thiết bị hoặc trọng lượng vật cần nâng

Trong thực tế thường sử dụng 3 loại xy lanh tác động đơn:

+ Xy lanh Plunger hoặc xy lanh thụt;

Hình 1.20: Xi lanh plunger hoặc xi lanh thụt 1- Xi lanh; 2 - Piston; 3 - Khe hở

+ Xi lanh tác động đơn thông dụng

Hình 1.21: Xi lanh tác động đơn thông dụng

+ Xi lanh nhiều cấp hoặc vươn xa

Hình 1.22: Xi lanh nhiều cấp hoặc vươn xa

a - Xi lanh vươn xa đơn giản

b - Xi lanh vươn xa chuyển động đều

* Xy lanh tác động kép

Xy lanh tác động kép có thể tiếp nhận tác động của dầu thuỷ lực ở hai phía của piston, nhờ đó có thể truyền lực ở cả hai chiều hành trình

Xy lanh tác động kép được phân biệt theo các dấu hiệu sau:

+ Cần piston 2 phía;

+ Cần piston 1 phía

Hình 1.23: Xi lanh tác động kép có cần piston 1 phía

1 - Piston; 2 - Piston giảm chấn; 3 - Lỗ khoan trên xi lanh

4 - Vành diện tích; 5 - Van tiết lưu điều khiển được

1.6 Van [16], [18]

Về cơ bản có ba loại van sử dụng trong các hệ thống thủy lực:

Van đảo chiều

Van tiết lưu

Van áp suất

1.6.1 Van đảo chiều (Directional control valve)

1.6.1.1 Van chặn

Hình a Hình b Hình 1.24: Van chặn

Đây là van một chiều và cho phép dòng chảy tự do trong một hướng Những loại van này có hai cổng: Một cổng cho dòng chất lỏng đi vào và một cổng cho việc

xả Chúng bao bồm một lỗ hổng mà ở đó có bi hoặc lõi van được gắn để tạo lực giữ bởi một lò xo Các van có bi như một cửa đóng được gọi là van chặn kiểu bi Các loại van chặn khác nhau thì được ứng dụng cho các mục đích khác nhau Các van này thường có kích thước nhỏ, kết cấu đơn giản và không tốn kém Nói chung, kiểu van chặn này là kiểu van tự vận hành đo đó bất kỳ sự can thiệp nào của con người hay hệ thống kiểm soát bên ngoài là không yêu cầu Kiểu van này có thể bị gãy hoặc bị nứt do trong quá trình sử dụng lâu dài do đó chúng thường được làm từ chất dẻo để có thể dễ dàng sửa chữa và thay thế

Một sự phát triển của lõi van bao gôm không bị rò rỉ, thời gian sử dụng dài

và phù hợp với việc sử dụng ở áp suất cao Các van này thường được sử dụng trong máy bơm chất lỏng hoặc gel dạng mini như van định lượng, thiết bị phun sương, Đôi khi, van chặn góc bên phải như trong Hình b được sử dụng cho các ứng dụng tốc độ dòng chảy cao Sự giảm áp là tương đối ít trong van chặn góc bên phải 1.6.1.2 Van cửa

Thêm một loại van đảo chiều là van hai cửa, van ba cửa và van bốn cửa sử dụng để hướng dòng vào và có hai cửa để ra

Van hai cửa là loại van chỉ có hai cửa như hình 1.25 Những loại van này cũng được gọi là van đóng- mở vì chúng chỉ cho dòng chảy chảy theo một hướng

nhất định Khi không có lực tác động lên phía bên phải, cổng P không kết nối với cổng A tức là sự vận hành không diễn ra Khi có lực tác đông lên phía bên phải, cổng P kết nối với cổng A tức là đang diễn ra sự vận hành

Hình 1.25: Van 2 cổng

Khi van cố 1 cổng nối với bơm (Cổng P), một cổng nối với cơ cấu chấp hành (Cổng A) và một cổng nối với Thùng chứa (Cổng T) thì van này được gọi là van 3 cửa như hình 1.26; 1.27 Trong loại van này thì cổng A là luôn luôn mở Trong một

số trường hợp khi lõi van chuyển động thì cả hai cổng P và cổng T đều đóng Nói chung loại van này thường sử dụng để vận hành các loại xi lanh đơn

Hình 1.26: Van 3 cửa; Cổng P kết nối với cổng A, Cổng T đóng

Hình 1.27: Van 3 cửa trong vị trí đóng