Nội dung chính của giáo trình trang bị cho bạn những kiến thức về đơn vị đo các đại lượng cơ bản: áp suất, lưu lượng, thể tích, công suất; Trình bày được các yêu cầu của dầu dùng trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực. Phân Biệt được đơn vị đo của các đại lượng áp suất, lưu lượng, thể tích, công suất. Mời các bạn tham khảo!
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH VĨNH LONG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VĨNH LONG GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC TÊN NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo định số 216/QĐ-CĐNVL, ngày 27 tháng năm 2018 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Vĩnh Long (Lưu hành nội bộ) NĂM 2018 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH VĨNH LONG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VĨNH LONG GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NĂM 2018 LỜI GIỚI THIỆU Tự động hóa q trình sản xuất tự động hóa q trình cơng nghệ u cầu thiết trình chuyển tiếp từ cách mạng khoa học kỹ thuật sang cách mạng khoa học công nghệ từ nửa cuối kỷ 20 tự động hóa công nghệ cao kỷ 21 Để thực công nghiệp hóa kinh tế Việt Nam tương lại tới trình độ cơng nghệ sản xuất phải đánh giá tiêu công nghệ tiên tiến tự động hóa Chỉ tiêu cơng nghệ tiên tiến tự động hóa thể qua trang thiết bị, máy móc, cơng cụ kỹ thuật điều khiển để tự động hóa q trình sản xuất Hệ thống thủy lực làm phần thiếu trình sản xuất Cuốn sách cung cấp cho bạn Sinh Viên kiến thức hệ thống thủy lực Nó tài liệu phục vụ học tập công việc bạn Sinh Viên sau tốt nghiệp Mặc dù cố gắng chắn không tránh khỏi thiếu sót mong nhận đóng góp ý kiến từ đồng nghiệp em sinh viên Chúc em thành công học tập cơng tác! GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MÔ ĐUN Bài 1: Giới thiệu hệ thống điều khiển thuỷ lực 12 Sơ lược lịch sử phát triển hệ thống điều khiển thuỷ lực 12 Ưu, nhược điểm hệ thống điều khiển thuỷ lực 12 Cấu trúc hệ thống thủy lực 13 Đơn vị đo đại lượng 13 Phạm vi ứng dụng 13 Độ nhớt yêu cầu dầu thủy lực 14 Câu hỏi ôn tập 14 Bài 2: Thiết bị cung cấp xử lý dầu 15 Trạm dầu 15 Bơm dầu 16 Bơm bánh 17 Bơm piston 18 Bộ lọc dầu 20 Bình trích chứa (Bình tích áp) 20 Câu hỏi ôn tập 21 Bài 3: Các phần tử thủy lực thông dụng 22 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực 23 Van áp suất 23 Van chặn 25 Van tiết lưu 26 Bộ ổn tốc 26 Câu hỏi ôn tập 26 Bài 4: Các phần tử điện - thuỷ lực 27 Van đảo chiều 27 Van đảo chiều 2/2 29 Van đảo chiều 3/2 29 Van đảo chiều 4/2 29 Van đảo chiều 4/3 30 Van tỷ lệ 31 Van Servo 31 GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 10 Xi lanh thủy lực 33 Động thủy lực 35 10 Ống dẫn, ống nối 36 11 Câu hỏi ôn tập Error! Bookmark not defined Bài 5: Các mạch điện - thuỷ lực ứng dụng Error! Bookmark not defined Máy dập thủy lực điều khiển tay Error! Bookmark not defined Cơ cấu rót tự động cho quy trình đúc Error! Bookmark not defined Hệ thống cấu nâng hạ Error! Bookmark not defined Máy khoan bàn Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 11 Bài 1: Giới thiệu hệ thống điều khiển thuỷ lực Giới thiệu: Bài học tìm hiểu tổng quan hệ thống điều khiển thủy lực, ưu nhược điểm hệ thống thủy lực, đơn vị đo, cấu trúc chung hệ thống thủy lực Mục tiêu: - Trình bày đơn vị đo đại lượng bản: áp suất, lưu lượng, thể tích, cơng suất; Trình bày yêu cầu dầu dùng hệ thống điều khiển thủy lực - Phân Biệt đơn vị đo đại lượng áp suất, lưu lượng, thể tích, cơng suất; - Chủ động, sáng tạo an tồn q trình học tập Nội dung: Sơ lược lịch sử phát triển hệ thống điều khiển thuỷ lực - 1920 ứng dụng lĩnh vực máy công cụ - 1925 ứng dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nh-: nông nghiệp, máy khai thác mỏ, máy hóa chất, giao thơng vận tải, hàng không, - 1960 đến ứng dụng tự động hóa thiết bị dây chuyền thiết bị với trình độ cao, có khả điều khiển máy tính hệ thống truyền động thủy lực với cơng suất lớn Ưu, nhược điểm hệ thống điều khiển thuỷ lực 2.1 Ưu điểm - Truyền động công suất cao lực lớn, (nhờ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao địi hỏi chăm sóc, bảo dưỡng) - Điều chỉnh vận tốc làm việc tinh vơ cấp, (dễ thực tự động hố theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn) - Kết cấu gọn nhẹ, vị trí phần tử dẫn bị dẫn khơng lệ thuộc - Có khả giảm khối lượng kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao - Nhờ quán tính nhỏ bơm động thủy lực, nhờ tính chịu nén dầu nên sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh (như khí điện) - Dễ biến đổi chuyển động quay động thành chuyển động tịnh tiến cấu chấp hành - Dễ đề phòng tải nhờ van an toàn - Dễ theo dõi quan sát áp kế, kể hệ phức tạp, nhiều mạch - Tự động hoá đơn giản, kể thiết bị phức tạp, cách dùng phần tử tiêu chuẩn hoá 2.2 Nhược điểm - Mất mát đường ống dẫn rò rỉ bên phần tử, làm giảm hiệu suất hạn chế phạm vi sử dụng - Khó giữ vận tốc khơng đổi phụ tải thay đổi tính nén chất lỏng tính đàn hồi đường ống dẫn Khi khởi động, nhiệt độ hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi độ nhớt chất lỏng thay đổi GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 12 Cấu trúc hệ thống thủy lực Thùng dầu Bơm dầu Lọc dầu Bình tích Van thủy lực Cơ cấu chấp hành - Thùng dầu: Dùng để chứa dầu thủy lực - Bơm dầu: Dùng để tạo áp lực truyền lượng cho dầu - Lọc dầu: Dùng để lọc bụi nước dầu - Bình tích năng: Bổ sung lưu lượng vào cho mạch, hệ thống Ổn định áp suất cho hệ thống hoạt động bơm gặp cố dừng lại Dự trữ lượng cho toàn hệ thống Giảm sốc cho dòng chảy vận tốc cao, khử dao động mạch với mạch đóng ngắt liên tục áp suất cao - Van thủy lực: Dùng để điều chỉnh điều khiển dòng dầu - Cơ cấu chấp hành: Dùng để dẫn động máy sản xuất Đơn vị đo đại lượng Đơn vị áp suất theo hệ đo lường SI Pascal (Pa) Pascal áp suất phân bố bề mặt có diện tích 1m2 với lực tác động vng góc lên bề mặt 1Newton (N) 1Pa = 1N/m2 1Pa = kgm/s2/m2 = kg/m2 Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội số Pascal Megapascal (MPa) 1Mpa = 1000000 Pa Ngồi cịn sử dụng đơn vị bar: bar = 105 Pa Và đơn vị kgf/cm2 (theo tiêu chuẩn cộng hòa liên bang Đức) kgf/ cm2 = 0.980665 bar = 0.981 bar bar =1.02 kgf/cm2 Trong thực tế coi: 1bar = 1kgf/cm2 = 1at Ngồi số nước Anh, Mỹ cịn sử dụng đơn vị đo áp suất (psi) : 1bar = 14.5 psi Phạm vi ứng dụng Hệ thống điều khiển thủy lực sử dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp máy ép áp lực, máy nâng chuyển, máy công cụ gia công kim loại, máy dập, múc xúc, máy tời Dưới số ứng dụng điều khiển thủy lực: GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 13 Hình 1.1: Hệ thống bão dưỡng xe,tay máy gắp sản phẩm khí nén Hình 1.2: Máy cắt thủy lực-Khn tạo dè xe máy Hình 1.3: Máy ép thủy lực-Ghép cấu khn Hình 1.4: Máy chấn thủy lực-Máy ép đế giày Hình 1.4: Máy uốn ống thủy lực-Đóng gói sản phẩm-Phân loại sản phẩm Độ nhớt yêu cầu dầu thủy lực 6.1 Độ nhớt Độ nhớt tính chất quan trọng chất lỏng Độ nhớt xác định ma sát thân chất lỏng thể khả chống biến dạng trượt biến dạng cắt chất lỏng Có hai loại độ nhớt - Độ nhớt động lực Độ nhớt động lực η lực ma sát tính 1N tác động đơn vị diện tích bề mặt 1m2 hai lớp phẳng song song với dòng chảy chất lỏng, cách 1m có vận tốc 1m/s - Độ nhớt động Độ nhớt động tỷ số hệ số nhớt động lực η với khối lượng riêng ρ chất lỏng (1.1) Câu hỏi ôn tập Thủy lực gì? A Là sử dụng chất lỏng để truyền lượng B Là sử dụng khí nén để truyền lượng C Là sử dụng điện để truyền lượng D Là sử dụng động điện để truyền lượng Đơn vị sau dùng để đo áp lực? A Bar B Psi C Kgf/cm2 D Cả ba đáp án bar bao nhiều Psi? A 14 Psi B 15 Psi C 14,5 Psi D 15,4 Psi bar Pa? A 106 Pa B 100 Pa C 105 Pa D 107Pa GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 14 Đơn vị sau đơn vị đo lưu lượng? A Lít/phút B Kg C Kw D N Hệ thống điều khiển thủy lực gồm thành phần nào? A Động điện, bơm dầu, động thủy lực, van điều khiển B Thùng dầu, bơm dầu, thiết bị đo lường, van an tồn, van điều khiển, bình tích năng, cấu chấp hành C Bơm dầu, thùng dầu, van điều khiển, van an toàn D Thùng dầu, bơm dầu, thiết bị đo lường, van điều khiển, cấu chấp hành Bài 2: Thiết bị cung cấp xử lý dầu Giới thiệu: Bài học cung cấp cho kiến thức liên quan đến bể dầu thiết bị xử lý dầu trước dầu thủy lực cung cấp cho mạch điều khiển Mục tiêu: - Trình bày nguyên lý hoạt động cuả loại bơm, động dầu, phận cuả thùng dầu, bình trích chứa; - Phân loại nhận dạng thiết bị cung cấp xử lý dầu như: loại bơm, động dầu, phận cuả thùng dầu, bình trích chứa; - Chủ động, sáng tạo an tồn q trình học tập Nội dung: Trạm dầu 1.1 Ký hiệu: Hình 2.1: Ký hiệu bể dầu 1.2 Nhiệm vụ - Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín (cấp nhận dầu chảy về) - Giải tỏa nhiệt sinh trình bơm dầu làm việc - Lắng đọng chất cạn bã trình làm việc - Tách nước GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 15 1.3 Cấu tạo chức phận bể dầu Động điện; ống nén; Bộ lọc; Phía hút; Vách ngăn; Phía xả; Mắt dầu; Đổ dầu; ống hồi dầu Hình 2.2: Cấu tạo bể dầu Bơm dầu 2.1 Ký hiệu Hình 2.3: Ký hiệu bơm dầu 2.2 Nhiệm vụ Bơm động dầu hai thiết bị có chức khác Bơm thiết bị tạo lượng, động dầu thiết bị tiêu thụ lượng Tuy theo kết cấu phương pháp tính tốn bơm động dầu loại giống Bơm dầu: cấu biến đổi lượng, dùng để biến thành lượng dầu (dòng chất lỏng) Trong hệ thống dầu ép thường dùng bơm thể tích, tức loại bơm thực việc biến đổi lượng cách thay đổi thể tích buồng làm việc, thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực chu kỳ hút thể tích buồng giảm, bơm đẩy dầu thực chu kỳ nén Tuỳ thuộc vào lượng dầu bơm đẩy chu kỳ làm việc, ta phân hai loại bơm thể tích: Bơm có lưu lượng cố định, gọi tắt bơm cố định Bơm có lưu lượng điều chỉnh, gọi tắt bơm điều chỉnh Những thông số bơm lưu lượng áp suất Động dầu: thiết bị dùng để biến lượng dòng chất lỏng thành động quay trục động Q trình biến đổi lượng dầu có áp suất đưa GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 16 - Trình bày ký hiệu, cơng dụng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động cuả loại van thủy lực thông dụng - Nhận biết loại van dùng thủy lực; - Chủ động, sáng tạo an tồn q trình học tập Nội dung: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực Hệ thống điều khiển thủy lực mô tả qua sơ đồ hình 3.1, gồm cụm phần tử chính, có chức sau: Cơ cấu tạo lượng: bơm dầu, lọc, van điều chỉnh áp suất ( ) Phần tử đưa tín hiệu: loại nút ấn, cơng tắc hành trình, cảm biến ( ) Phần tử xử lý: van AND, van OR, điền khiển ( ) Phần tử điều khiển: van đảo chiều ( ) Cơ cấu chấp hành: xi lanh, động dầu Hình 3.1: Cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực Hình 3.2: Hệ thống điều khiển thủy lực Phần tử Van áp suất đưa tín Van áp suất dùng để điều chỉnh áp suất, tức cố định tăng, giảm trị số áp hiệu hệ thống điều khiển thủy lực 2.1 Van tràn van an tồn 2.1.1 Ký hiệu Hình 3.3: Ký hiệu van tràn van an toàn 2.1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc a Kiểu van bi Hình 3.4: Cấu tạo van an tồn van tràn kiểu bi Khi áp suất P1 bơm dầu tạo nên vượt mức điều chỉnh, thắng lực lò xo, van mở cửa đưa dầu bể Để điều chỉnh áp suất cần thiết nhờ vít điều chỉnh phía Kiểu van bi có kết cấu đơn giản có nhược điểm: khơng dùng áp suất cao, làm việc ồn Khi lò xo hỏng, dầu chảy bể làm cho áp suất hệ thống giảm đột ngột b Kiểu van trượt Hình 3.5: Cấu tạo van an tồn van tràn kiểu trượt Dầu vào cửa 1, qua lỗ giảm chấn vào buồng Nếu lực áp suất dầu tạo nên F lớn lực điều chỉnh lò xo Flx trọng lượng G pít tơng, pít tơng GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 23 dịch chuyển lên trên, dầu qua cửa bể Lỗ dùng để tháo dầu rị buồng ngồi Loại van có độ giảm chấn cao loai van bi, nên làm việc êm Nhược điểm trường hợp lưu lượng lớn với áp suất cao, lị xo phải có kích thước lớn, làm tăng kích thước chung van c Van điều chỉnh hai cấp áp suất Hình 3.6: Cấu tạo van an toàn van tràn kiểu hai cấp áp suất Dầu vào van có áp suất P1, phía phía trượt có áp suất dầu Khi áp suất dầu chưa thắng lực lò xo 1, áp suất P1 phía áp suất P2 phía tượt nhau, trượt đứng yên Nếu áp suất P1 tăng lên, bi cầu mở ra, dầu qua trượt, lên van bi chảy bể Khi dầu chảy, sức cản lỗ tiết l-u, nên p1 > p2, tức hiệu áp ∆p = p1 - p2 đ-ợc hình thành phía d-ới phía trượt (Lúc cửa đóng) Khi P1 tăng cao thắng lực lò xo ⇒ lúc van hoạt động Loại van làm việc êm, khơng có chấn động áp suất điều chỉnh phạm vi rộng: từ từ 63 bar cao 2.1.3 Ứng dụng Van tràn van an toàn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng hệ thống thủy lực vượt trị số quy định Van tràn làm việc thường xun, cịn van an tồn làm việc tải 2.2 Van giảm áp 2.2.1 Ký hiệu Hình 3.7: Ký hiệu van giảm áp 2.2.2 Cấu tạo Hình 3.8: Cấu tạo van giảm áp GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 24 - Thân van Vít chỉnh Nịng van 2.2.3 Nguyên lý hoạt động Sử dụng vít điều chỉnh để thay đổi lực căng lò xo, nhờ lực căng lò xo tác động lên nòng van giúp áp suất đầu cửa P2 nhỏ áp suất cửa p1 2.2.4 Ứng dụng Trong nhiều trường hợp hệ thống thủy lực bơm dầu phải cung cấp lượng cho nhiều cấu chấp hành có áp suất khác Lúc ta phải cho bơm làm việc với áp suất lớn dùng van giảm áp đặt trước cấu chấp hành nhằm để giảm áp suất đến giá trị cần thiết Van chặn 3.1 Van chiều 3.1.1 Ký hiệu Hình 3.9: Cấu tạo van giảm áp 3.1.2 Cấu tạo Hình 3.10: Cấu tạo van chiều kiểu bi trượt 3.1.3 Nguyên lý hoạt động Van chiều dùng để điều khiển dòng chất lỏng theo hướng hướng dầu bị ngăn lại 3.1.4 Ứng dụng - Đặt đường bơm (để chặn dầu chảy bể) - Đặt cửa hút bơm (chặn dầu bơm) - Khi sử dụng hai bơm dầu dùng chung cho hệ thống 3.2 Van chiều điều khiển hướng chặn 3.2.1 Ký hiệu Hình 3.11: Ký hiệu van chiều điều khiển hướng chặn 3.2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Hình 3.12: Cấu tạo nguyên lý van chiều điều khiển hướng chặn GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 25 a) Chiều A qua B, tác dụng van chiều; b) Chiều B qua A có dịng chảy, có tác dụng tín ngồi X; Khi dầu chảy từ A qua B, van thực theo nguyên lý van chiều Nhưng dầu chảy từ B qua A, phải có tín hiệu điều khiển bên tác động vào cửa X Van tiết lưu 4.1 Ký hiệu Hình 3.13: Ký hiệu van tiết lưu cố định Hình 3.13: Ký hiệu van tiết lưu thay đổi lưu lượng 4.2 Ứng dụng Van tiết lưu dùng để điều chỉnh lưu lượng dầu, điều chỉnh vận tốc cấu chấp hành hệ thống thủy lực Bộ ổn tốc 5.1 Ký hiệu Hình 3.14: Ký hiệu ổn tốc 5.2 Chức Bộ ổn tốc van ghép gồm có: van giảm áp van tiết lưu Bộ ổn tốc lắp đường vào đường cấu chấp hành van tiết lưu, phổ biến lắp đường cấu chấp hành Bộ ổn tốc cấu đảm bảo hiệu áp không đổi giảm áp (∆p = const), đảm bảo lưu lượng không đổi chảy qua van, tức làm cho vận tốc cấu chấp hành có giá trị gần không đổi Câu hỏi ôn tập Chức van giảm áp? A Điều chỉnh áp lực đầu cấp cho hệ thống điều khiển B Điều chỉnh áp lực đầu vào cấp cho hệ thống điều khiển C Điểu khiển lưu lượng dầu D Điều khiển cấu chấp hành Chức van an toàn? A Điều chỉnh lưu lượng dầu B Bảo vệ hệ thống thủy lực áp lực dầu vượt định mức C Điều chỉnh áp lực hệ thống D Bảo vệ hệ thống thủy lực nhiệt độ dầu vượt định mức Van an toàn làm việc nào? A Khi non tải B Khi đủ tải C Khi tải D Thường xuyên Van cản có tên gọi khác gì? A Van đảo chiều B Van hai chiều D Van chiều GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC C Van an tồn 26 Rơ le áp suất có tác dụng hệ thống thủy lực? A Cắt điện cấp cho động điện áp suất hệ thống vượt qua giới hạn quy định B Cắt dầu cấp cho hệ thống C Cắt khí cấp cho hệ thống D Đóng cấp dầu Van chiều cho dòng dầu nào? A Đi theo chiều định B Đi theo hai chiều C Không cho dầu qua D Cả đáp án Van tiết lưu dùng để làm gì? A Điều chỉnh áp lực B Điều chỉnh nhiệt độ C Điều chỉnh lưu lượng D Điều chỉnh thể tích Bộ ổn tốc gồm van nào? A van chiều van đảo chiều B Van tiến lưu van đảo chiều C Van giảm áp van tiết lưu D Van an toàn van tiết lưu Bài 4: Các phần tử điện - thuỷ lực Giới thiệu: Để lắp đặt, sửa chữa mạch điều khiển điện thủy lực kỹ thuật viên phải có kiến thực loại van đảo chiều cấu chấp hành hệ thống thủy lực Bài học trang bị cho Sinh viên kiến thức loại đảo chiều cấu chấp hành hệ thống điều khiển điện thủy lực Mục tiêu: - Trình bày ký hiệu, cơng dụng nguyên lý hoạt động cuả loại phần tử điện- thủy lực bản; - Nhận biết phần tử điện – thủy lực bản; - Chủ động, sáng tạo an tồn q trình học tập Nội dung: Van đảo chiều 1.1 Nhiệm vụ Van đảo chiều dùng đóng, mở dịng lượng dầu thủy lực để điều khiển cấu biến đổi lượng, dùng để đảo chiều chuyển động cấu chấp hành 1.2 Cấu tạo GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 27 - Thân van - Nòng van - Tín hiệu tác động 1.3 Nguyên lý làm việc Bằng cách tác động vào nịng van để đóng mở cửa van giúp điều khiển dòng lượng dầu cung cấp cho cấu chấp hành 1.4 Các khái niệm - Số cửa: số lỗ để dẫn dầu vào hay Số cửa van đảo chiều thường 2, 4, Trong tr-ờng hợp đặc biệt số cửa nhiều - Số vị trí: số định vị trượt van Thông thường van đảo chiều có hoặc3 vị trí Trong trường hợp đặc biệt số vị trí nhiều Ký hiệu: P- cửa nối bơm; T- cửa nối ống xả thùng dầu; A, B- cửa nối với cấu điều khiển hay cấu chấp hành; L- cửa nối ống dầu thừa thùng 1.5 Các loại tín hiệu tác động 1.5.1 tín hiệu tác động tay 1.5.2 Tín hiệu tác động 1.5.3 Tín hiệu tác động điện 1.5.4 Gọi tên van đảo chiều Gọi tên van đảo chiều sau: Van đảo chiều + Số cửa + Số vị trí + Tín hiệu tác tác động 1.5.5 Các loại mép điều khiển van đảo chiều Khi nòng van dịch chuyển theo chiều trục, mép đóng mở cửa thân van nối với kênh dẫn dầu Van đảo chiều có mép điều khiển dương (hình 4.1a), sử dụng kết cấu đảm bảo rị dầu nhỏ, nịng van vị trí trung gian vị trí làm việc đó, đồng thời độ cứng vững kết cấu (độ nhạy phụ tải) cao Van đảo chiều có mép điều khiển âm (hình 4.1b), loại van có mát chất lỏng chảy qua khe thơng thùng chứa, nịng van vị trí trung gian Loại van sử dụng khơng có u cầu cao rò chất lỏng, độ cứng vững hệ Van đảo chiều có mép điều khiển khơng (hình 4.1c), sử dụng phần lớn hệ thống điều khiển thủy lực có độ xác cao ví dụ van thủy lực tuyến tính hay cấu servo Cơng nghệ chế tạo loại van tuơng đối khó khăn Hình 4.1: Ký hiệu ổn tốc a Mét điều khiển dương b Mét điều khiển âm GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 28 c Mép điều khiển không Van đảo chiều 2/2 2.1 Ký hiệu Hình 4.2: Ký hiệu van đảo chiều 2/2 2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 2.3 Ứng dụng Được sử dụng để đóng cắt nguồn dầu cung cấp cho mạch điều khiển Van đảo chiều 3/2 3.1 Ký hiệu Hình 4.3: Ký hiệu van đảo chiều 3/2 3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 3.3 Ứng dụng Được sử dụng để điều khiển cấu chấp hành mạch điều khiển thủy lực Van đảo chiều 4/2 4.1 Ký hiệu Hình 4.4: Ký hiệu van đảo chiều 4/2 4.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 29 4.3 Ứng dụng Được sử dụng điều khiển cấu chấp hành mạch điều khiển thủy lực Van đảo chiều 4/3 5.1 Ký hiệu Hình 4.5a: Ký hiệu van đảo chiều 4/3 tác động trực tiếp nam châm điện Hình 4.5b: Ký hiệu van đảo chiều 4/3 tác động gián tiếp nam châm điện van phụ trợ 5.2 Cấu tạo Hình 4.6a: Cấu tạo van đảo chiều 4/3 tác động trực tiếp nam châm điện 1, Cuộn dây nam châm điện; 3, Vít hiệu chỉnh lõi sắt từ; 4, Lị xo Hình 4.6b: Cấu tạo van đảo chiều 4/3 tác động gián tiếp nam châm điện van phụ trợ Van sơ cấp Van thứ cấp 5.3 Nguyên Lý hoạt động Cấu tạo van điện từ gồm phận là: loại điều khiển trực tiếp (hình 4.6a) gồm có thân van, trượt hai nam châm điện; loại điều khiển gián tiếp (hình 4.6b) gồm có van sơ cấp 1, cấu tạo van sơ cấp giống van điều khiển trực tiếp van thứ cấp điều khiển trượt dầu ép, nhờ tác động van sơ cấp Con trượt van GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 30 hoạt động hai ba vị trí tùy theo tác động nam châm Có thể gọi van điện từ loại van điều khiển có cấp 5.4 Ứng dụng Dùng để đóng mở (như van phân phối thông thường), điều khiển nam châm điện dùng mạch điều khiển logic Van tỷ lệ 6.1 Ký hiệu Hình 4.7: Ký hiệu van tỷ lệ 6.2 Cấu tạo Hình 4.8: Cấu tạo van tỷ lệ Cấu tạo van tỷ lệ có gồm ba phận : thân van, trượt, nam châm điện.Van có hai nam châm 1, bố trí đối xứng, lị xo 10 12 phục hồi vị trí cân trượt 11 6.3 Nguyên lý hoạt động Để thay đổi tiết diện chảy van, tức thay đổi hành trình trượt cách thay đổi dòng điện điều khiển nam châm Có thể điều khiển trượt vị trí phạm vi điều chỉnh nên van tỷ lệ gọi loại van điều khiển vô cấp 6.4 Ứng dụng Là phối hợp hai loại van phân phối van tiết lưu (gọi van đóng, mở nối tiếp), điều khiển vô cấp lưu lượng qua van Được dùng mạch điều khiển tự động Van Servo Van servo dạng van phối hợp hai loại van: van phân phối van tiết lưu, kết hợp với tín hiệu điều khiển điện Van servo điều khiển vô cấp lưu lượng qua van với sai số khoảng 5% Van servo dùng mạch điều khiển tự động chẳng hạn máy điều khiển rơ-bốt, máy gia cơng khí, máy ép nhựa đắt tiền… xuất xứ từ Đức, Anh, Mỹ Hiện sản xuất cung cấp van servo đến hãng Rexroth, MOOG (Mỹ) hay Juken (Nhật) có giá thành dao động từ vài ngàn USD trở lên Link nguồn : https://www.ebookbkmt.com/2016/01/van-servo-cau-tao-va-nguyen-lyhoat-ong.html 7.1 Ưu nhược điểm: + Ưu điểm Với hệ thống thủy lực yêu cầu làm việc mượt độ xác cao nhiều vận tốc áp suất làm việc khác hành trình nhỏ, dùng van servo cho kết cấu gọn nhẹ linh kiện thủy lực (giảm phức tạp đấu nối, tổn hao) - Khi hệ thống thủy lực làm việc, tải thường xuyên thay đổi cơng suất bơm có thời điểm lớn nhiều công suất cần thiết, dẫn đến tổn thất lượng Van servo có ưu điểm giúp bơm GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 31 thủy lực điều chỉnh công suất phù hợp với tải tải thay đổi (bơm linh hoạt theo tải), nâng cao hiệu suất hệ thống + Nhược điểm Giá lắp đặt hệ thống thủy lực có giá cao Ngun nhân van servo có giá thành đắt nhiều so với van thủy lực thông thường (ON/OFF), cộng thêm hệ thống điều khiển PLC kèm yêu cầu hệ thống thủy lực phải đảm bảo kín, - Dải lưu lượng áp suất làm việc cho phép nhỏ Vì nhược điểm nên thơng thường người ta sử dụng kết hợp van servo van tỷ lệ Valve servo đóng vai trị nhận tín hiệu điện chuyển thành tín hiệu dầu thủy lực để điều khiển valve tỷ lệ trượt, đóng vai trị valve làm việc Van loại gọi “High Response Control Valve” 7.2 Nguyên lý làm việc Có hai nguyên lý hoạt động valve servo: 1- Nguyên lý vòi phun - chắn: Tên nguyên thủy tiếng Anh là: Double Flapper Nozzle 2- Nguyên lý ống phun: Jet pipe Các valve servo, dù theo nguyên lý nào, bao gồm phần chính: - Cụm coil điện nhận tín hiệu điều khiển gắn liền với phát tín hiệu dầu thủy lực - Phần thứ nhận tín hiệu thủy lực biến đổi thành tín hiệu điều khiển lõi trượt phân phối - Phần thứ lõi trượt phân phối làm nhiệm vụ cung cấp lượng dầu cần thiết theo tín hiệu điều khiển Dưới mô tả nguyên lý làm việc valve servo kiểu vòi phun - chắn hay vòi phun – cánh chặn Bộ phận điều khiển trượt van servo (torque motor) thể hình gồm chi tiết sau: Sơ đồ nguyên lý phận điều khiển trượt van servo Nam châm vĩnh cửu Phần ứng hai cuộn dây Cánh chặn đàn hồi Ống đàn hồi Miệng phun dầu Hai nam châm vĩnh cửu đặt đối xứng tạo thành khung hình chữ nhật, phần ứng có hai cuộn dây cánh chặn dầu (flapper) mềm, ngàm với phần ứng (gắn cố định), tạo nên kết cấu cứng vững Định vị phần ứng cánh chặn dầu ống đàn hồi, ống có tác dụng phục hồi cụm phần ứng cánh chặn vị trí trung gian dịng điện vào hai cuộn dây cân Nối với cánh chặn đàn hồi, nối trực tiếp với trượt Khi dòng diện vào hai cuộn dây lệch nhau, tác dụng lực điện từ phần ứng bị hút lệch sang phải - trái theo biên độ tỷ lệ với tín hiệu điện đưa vào coil, đối xứng cực nam châm mà phần ứng quay Có hai vịi phun (tiết lưu - Nozzle) đặt chắn hai vòi phun cấp áp suất Ps Khi chắn vị trí "0", áp suất hai đầu vòi phun giữ cho áp lực hai phía lõi valve chia trượt bên Lõi valve cân vị trí "0" GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 32 Khi phần ứng quay, ống đàn hồi biến dạng đàn hồi, cánh chặn bị lệch đi, khe hở từ cánh chặn đến miệng phun dầu thay đổi (phía hở phía hẹp lại), tiết lưu làm thay đổi áp suất hai vòi phun Do chênh lệch áp suất hai vòi phun dẫn đến áp suất hai phía trượt lệch trượt di chuyển tương ứng để mở cửa dầu (Giữa lõi valve trượt chắn có "que dị” hay “càng đàn hồi” để đẩy cánh chặn vị trí "0" lõi trượt xác lập vị trí "mở" yêu cầu theo tín hiệu điện từ đưa vào cuộn coil) Như vậy: - Khi dòng điện điều khiển hai cuộn dây phần ứng, cánh, trượt vị trí trung gian (áp suất hai buồng trượt cân nhau) - Khi dịng điện i1 ≠ i2 phần ứng quay theo chiều tùy thuộc vào dòng điện cuộn dây lớn Giả sử phần ứng quay thuận chiều kim đồng hồ, cánh chặn dầu quay theo làm tiết diện chảy miệng phun dầu thay đổi, khe hở miệng phun phía phải rộng khe hở miệng phun phía trái hẹp lại, áp suất dầu vào hai buồng trượt không cân bằng, tạo lực dọc trục, đẩy trượt di chuyển bên phải, hình thành tiết diện chảy qua van (tạo đường dẫn dầu qua van) Quá trình thể hình 2b Đồng thời trượt sang phải cong theo chiều di chuyển trượt làm cho cánh chặn dầu di chuyển theo Lúc khe hở miệng phun phải hẹp lại khe hở miệng phun trái rộng lên, khe hở hai miệng phun áp suất hai phía trượt vị trí cân Q trình thể hình 2c Mơmen quay phần ứng mômen lực đàn hồi cân Lượng di chuyển trượt tỷ lệ với dòng điện vào cuộn dây - Tương tự phần ứng quay theo chiều ngược lại trượt di chuyển theo chiều ngược lại Qua nguyên lý van servo để so sánh với van tỉ lệ ta nhận thấy Van tỷ lệ điều khiển làm cho dòng diện hai cuộn dây thay đổi, làm cho trượt van phân phối thay đổi lại khơng có phản hồi lại, có số loại van có thêm chuyển đổi tuyến tính vị trí trượt (LVDT) Nhưng van servo khác, van servo có phản hồi này, trượt thay đổi vị trí tạo mơ men phản hồi "feedback spring" (đầu dò hay đàn hồi nêu trên) làm cho cánh chắn trở vị trí cân giữ yên vị trí trượt có tín hiệu thay đổi dịng điện từ hai cuộn dây Vì lý mà van servo có độ xác cao 7.3 Ký hiệu Hình 4.9: Ký hiệu van servo Xi lanh thủy lực Xi lanh thủy lực cấu chấp hành dùng để biến đổi dầu thành năng, thực chuyển động thẳng 8.1 Xi lanh tác động đơn 8.1.1 Ký hiệu GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 33 T Hình 4.10a: Ký hiệu xi lanh tác động đơn lùi ngoại lực Hình 4.10b: Ký hiệu xi lanh tác động đơn lùi lò xo 8.1.2 Cấu tạo - Vỏ xi lanh - Trục piston - Piston - Lò xo - Cửa điều khiển xi lanh 8.1.3 Nguyên lý hoạt động Khi dầu cấp vào cửa điều khiển xi lanh, xi lanh tiến lên Khi ngừng cấp dầu vào cửa điều khiển, xi lanh lùi ngoại lực lò xo 8.1.4 Ứng dụng Được sử để dẫn động máy sản xuất phanh thủy lực 8.2 Xi lanh tác động kép 8.2.1 Ký hiệu Hình 4.11a: Ký hiệu xi lanh tác động kép Hình 4.11b: Ký hiệu xi lanh tác động kép có giảm chấn điều chỉnh Hình 4.11c: Ký hiệu xi lanh tác động hai phía GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 34 Hình 4.11d: Ký hiệu xi lanh quay Hình 4.11e: Ký hiệu xi lanh vi sai 8.2.2 Cấu tạo Hình 4.12: Cấu tạo xi lanh tác động kép Thân; Mặt bích hơng; 3.Mặt bích hơng; Cần pittơng; Pittơng; ổ trượt; Vịng chắn dầu; Vịng đệm; Tấm nối; 10 Vịng chắn hình O; 11 Vịng chắn pittơng; 12 ống nối; 13 Tấm dẫn hướng; 14 Vịng chắn hình O; 15 Đai ốc; 16 Vít vặn; 17 ống nối 8.2.3 Nguyên lý hoạt động Khi cấp dầu vào cửa sau xi lanh xi lanh tiến, cấp dầu vào cửa trước xi lanh xi lanh lùi 8.2.4 Ứng dụng Được sử dụng để dẫn cấu máy sản xuất Động thủy lực Là thiết bị dùng để biến lượng dòng chất lỏng thành động quay trục động Quá trình biến đổi lượng dầu có áp suất đưa vào buồng cơng tác động Dưới tác dụng áp suất, phần tử động quay 9.1 Ký hiệu Hình 4.13a: Ký hiệu bơm thủy lực không đảo chiều quay Hình 4.13b: Ký hiệu bơm thủy lực có đảo chiều quay điều chỉnh tốc độ 9.2 Động bánh 9.2.1 Cấu tạo Cấu tạo loại motor bao gồm bánh răng: bánh không tải bánh gắn với trục Cơ giống cấu tạo bơm bánh 9.2.2 Nguyên lý làm việc Khi dầu hay chất lỏng thủy lực có áp suất cao đưa vào bên bánh Nó chảy quanh bánh đến vỏ động sau nén khỏi động 9.2.3 Ứng dụng – Ứng dụng ngành công nghiệp xây dựng – Ứng dụng xe nâng hàng – Ứng dụng thang máy – Ứng dụng nhà máy nước ép, nước sốt GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 35 9.3 Động piston 9.3.1 Cấu tạo - Động piston hướng kính gồm xy lanh quay quanh trục cố định, dầu với áp suất cao vào cổng trục, buộc piston di chuyển ngoài, làm cho xy lanh quay theo chiều kim đồng hồ - Động piston hướng trục loại động dùng hệ thống thủy lực để chuyển đổi áp suất chất lỏng thành chuyển động quay học điều khiển tốc độ, chiều quay thực dễ dàng đơn giản - Cấu tạo động giống cấu tạo bơm 9.3.2 Nguyên lý hoạt động Chức động đạt thơng qua năm pít-tơng, vận chuyển triệt để khối xi-lanh, gắn trục khửu, kết hợp phần bù từ tâm quay Dầu thủy lực áp suất từ máy bơm đưa đến piston thông qua đường dẫn trục khuỷu Tạo áp lực cho pít-tơng áp suất thủy lực trực tiếp từ dầu, kết hợp với trục truyền động tạo chuyển động quay Chuyển động xoay tạo sức mạnh học điều khiển ứng dụng 9.3.3 Ứng dụng Động sử dụng để cung cấp lượng cho thiết bị hạng nặng ứng dụng lượng cao Các ứng dụng điển hình bao gồm máy đào sử dụng để đào kênh sâu 10 feet để đặt cáp điện đường ống để thoát nước, máy đẩy địa hình, sử dụng để phá hủy nhanh chóng mặt đường, chuẩn bị vị trí cho máy xây dựng khai thác bề mặt hoàn chỉnh Động hoàn hảo cho ứng dụng chịu tải trọng sốc học thủy lực cao, mang lại tuổi thọ tuyệt vời sử dụng lượng cao liên tục 10 Ống dẫn, ống nối Để nối liền phần tử điều khiển (các loại van) với cấu chấp hành, với hệ thống biến đổi lượng (bơm dầu, động dầu), người ta dùng ống dẫn, đầu nối 10.1.Ống dẫn Ống dẫn dùng hệ thống điều khiển thủy lực phổ biến ống dẫn cứng (vật liệu ống đồng thép) ống dẫn mềm (vải cao su ống mềm kim loại làm việc nhiệt độ 1350C) ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền học tổn thất áp suất ống nhỏ Để giảm tổn thất áp suất, ống dẫn ngắn tốt, bị uốn cong để D 27 Van đảo chiều 3/2 ký hiệu nào? A GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 36 B C D 28 Van đảo chiều 2/2 ký hiệu nào? A B C D 29 Tín hiệu tác động cuộn dây điện từ có phụ trợ dịng dầu đầu vào ký hiệu nào? A B C GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 37 ... hành hệ thống điều khiển điện thủy lực Mục tiêu: - Trình bày ký hiệu, công dụng nguyên lý hoạt động cuả loại phần tử điện- thủy lực bản; - Nhận biết phần tử điện – thủy lực bản; - Chủ động, sáng... TỈNH VĨNH LONG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VĨNH LONG GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NĂM 2018 LỜI GIỚI THIỆU Tự động hóa q trình sản xuất tự động hóa q trình. .. defined GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 11 Bài 1: Giới thiệu hệ thống điều khiển thuỷ lực Giới thiệu: Bài học tìm hiểu tổng quan hệ thống điều khiển thủy lực, ưu nhược điểm hệ thống thủy lực, đơn