Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Giáo Trình Công nghệ Khí nén - Thủy lực ứng dụng cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng khí nén; Hệ thống truyền động bằng khí nén; Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng thủy lực; Cấu tạo hệ thống truyền động bằng thủy lực; Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.
Chương 3: Khái niệm quy luật truyền động thủy lực Mục tiêu: - Phát biể u đúng các khái niê ̣m, yêu cầ u và các thông số của truyề n đô ̣ng bằ ng thủy lực - Giải thích quy luật truyề n dẫn của thủy lực - Nhận dạng đươ ̣c các thiế t bi ̣sử du ̣ng thủy lực - Phát biể u đúng yêu cầ u, nhiệm vu ̣ và phân loa ̣i ̣ thố ng truyề n đô ̣ng bằ ng thủy lực - Giải thích sơ đồ cấ u tạo và nguyên lý hoa ̣t động của ̣ thố ng truyề n đô ̣ng bằ ng thủy lực - Nhâ ̣n da ̣ng cấ u tạo và nguyên lý hoạt đô ̣ng của các thiế t bi ̣ truyề n đô ̣ng bằ ng thủy lực - Tuân thủ quy định, quy phạm lĩnh vực thủy lực khí nén 3.1 Khái niệm, yêu cầu thông số thủy lực 3.1.1 Khái niệm, yêu cầu 3.1.1.1 Khái niệm a Hệ thống điều khiển Hình 3.1 Hệ thống điều khiển thủy lực Hệ thống điều khiển thủy lực mơ tả qua sơ đồ hình 3.1, gồm cụm phần tử chính, có chức sau: - Cơ cấu tạo lượng: bơm dầu, lọc ( ) - Phần tử nhận tín hiệu: loại nút ấn ( ) - Phần tử xử lý: van áp suất, van điều khiển từ xa ( ) - Phần tử điều khiển: van đảo chiều ( ) 54 - Cơ cấu chấp hành: xilanh, động dầu b Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều thủy lực Cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực thể sơ đồ hình 3.2 Hình 3.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực 3.1.1.2 Yêu cầu a Ưu điểm truyền động thuỷ lực - 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 vô cấp, (dễ thực tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn) - Kết cấu gọn nhẹ, vị trí phần tử dẫn bị dẫn không 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 phịng q tải nhờ van an tồn - 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 55 b Nhược điểm truyền động thuỷ lực - 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 c Những yêu cầu chung với hệ thống truyền động thuỷ lực Những tiêu để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc độ nhớt, khả chịu nhiệt, độ ổn định tính chất hố học tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính ăn mịn chi tiết cao su, khả bơi trơn, tính sủi bọt, nhiệt độ bắt lữa, nhiệt độ đơng đặc Chất lỏng làm việc phải đảm bảo yêu cầu sau: - Có khả bơi trơn tốt khoảng thay đổi lớn nhiệt độ áp suất; - Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ; - Có tính trung hồ (tính trơ) với bề mặt kim loại, hạn chế khả xâm nhập khí, dễ dàng tách khí ra; - Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít khe hở chi tiết di trượt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, tổn thất ma sát nhất; - Dầu phải sủi bọt, bốc làm việc, hồ tan nước khơng khí, dẫn nhiệt tốt, có mơđun đàn hồi, hệ số nở nhiệt khối lượng riêng nhỏ Trong yêu cầu trên, dầu khoáng chất thoả mãn đầy đủ 3.1.2 Các thông số chất lỏng 3.1.2.1 Lực - Đơn vị lực Newton (N) Newton lực tác động lên đối trọng có khối lượng 1kg với gia tốc m/s2 N = kg.m/s2 3.1.2.2 Áp suất - Đơn vị áp suất theo hệ đo lường SI pascal - Pascal (Pa) áp suất phân bố lên bề mặt có diện tích 1m2 với lực tác động vng góc lên bề mặt Newton (N) Pascal = N/m2 = 1kg m/s2/m2 = 1kg/ms2 56 - Ngồi cịn dùng đơn vị bar: bar = 105Pa = 1Kg/cm2 =1 at - Một số nước tư dùng đơn vị psi ( pound (0.45336 kg) per square inch (6.4521 cm2) Kí hiệu lbf/in2 (psi); bar = 14,5 psi - Áp suất tính theo cột áp lưu chất P = w*h Trong đó: w trọng lượng riêng lưu chất h chiều cao cột áp 3.1.2.3 Lưu lượng - Lưu lượng vận tốc dòng chảy lưu chất qua tiết diện dòng chảy Đơn vị thường dùng l/min Q = v.A Trong đó: Q lưu lượng dịng chảy A Tiết diện dòng chảy v Vận tốc trung bình dịng chảy 3.1.2.4 Cơng - Đơn vị công Joule (J) Joule công sinh tác động lực N để vật dịch chuyển quãng đường m J =1Nm J = m2kg/s2 - Cơng tính theo cơng thức: Wk = F*L Trong đó: F lực tác dụng vào vật L quảng đường vật 57 3.1.2.5 Công suất - Đơn vị công suất Watt -1 Watt công suất, thời gian giây sinh lượng joule W = Nm/s W = m2kg/s3 - Cơng suất tính theo công thức: 3.1.2.6 Độ nhớt - Độ nhớt động chất có độ nhớt động lực Pa.s khối lượng riêng 1kg/cm3 Trong đó: : độ nhớt động lực [Pa.s] : khối lượng riêng [kg/m3] v: độ nhớt động [m2/s] - Ngoài ta sử dụng đơn vị độ nhớt động Stokes (St) centiStokes (cSt) Chú ý: độ nhớt động khơng có vai trị quan trọng hệ thống điều khiển khí nén mà quan trọng điều khiển thủy lực 3.2 Các quy luật truyền dẫn thủy lực 3.2.1 Truyền động thuỷ tĩnh 3.2.1.1 Khái quát truyền động thuỷ tĩnh Truyền động thuỷ tĩnh làm việc theo nguyên lý choán chỗ Trong trường hợp đơn giản nhất, hệ thống gồm bơm truyền động học cung cấp lưu lượng chất lỏng để làm chuyển động xy lanh hay động thuỷ lực Áp suất tạo tải trọng động hay xi lanh lực với lưu lượng đưa đến từ bơm tạo thành công suất học truyền đến máy cơng tác Đặc tính truyền lực thuỷ tĩnh có tính chất: tần số quay vận tốc máy 58 công tác thực tế khơng phụ thuộc vào tải trọng Do có khả tách bơm động theo không gian sử dụng đường ống linh động nên không cần không gian lắp đặt xác định động máy công tác Trên hệ thống truyền động thuỷ tĩnh thay đổi tỷ số truyền vơ cấp khoảng rộng Chất lỏng thuỷ lực sử dụng dầu từ dầu mỏ, chất lỏng khó cháy, dầu có nguồn gốc thực vật nước 3.2.1.2 Cơ sở kỹ thuật truyền động thuỷ tĩnh a Tính chất thuỷ tĩnh chất lỏng h Khi phát triển lý thuyết chất lỏng, người ta xuất phát từ giả thiết chất lỏng lý tưởng Đây chất lỏng không ma sát, không chịu nén, không giãn nở, nạp vào thùng truyền áp lực vng góc với thành đáy thùng (hình 1.9) Độ lớn áp suất phụ thuộc vào cột chất lỏng, có nghĩa khoảng cách từ điểm đo đến mặt thoáng chất lỏng: F A p p p Hình 3.3 Phân bố áp suất thùng chứa chất lỏng lý tưởng Hình 3.4 Lực tác động lên pít tơng xy lanh thuỷ lực p gh Với chất lỏng lý tưởng, không xuất lực tiếp tuyến ứng suất tiếp thành thùng lớp chất lỏng Khi tính tốn thiết bị thuỷ tĩnh giả thiết bỏ qua trọng lượng thân chất lỏng nhỏ so với lực tác động Áp suất tạo từ lực ngồi (hình 3.4) xác định theo biểu thức: p F A 59 Áp suất tạo từ chuyển động gián đoạn thiết bị ví dụ pít tơng xy lanh chuyển động liên tục bơm bánh răng, bơm cánh quay,… 3.2.2 Truyền động thuỷ động 3.2.2.1 Khái quát truyền động thuỷ động Cở sở lý thuyết học chất lỏng thuỷ động lực học xuất phát từ chất lỏng lý tưởng Trong nhà khoa học xây dựng cơng thức tính tốn quan trọng Đầu kỷ 20 Prandt lần tổng hợp tuý lý thuyết thuỷ động lực học với kỹ thuật thuỷ lực kỹ sư ứng dụng sản xuất cách bổ sung thêm lực ma sát sinh tính nhớt chất lỏng thuỷ lực Cơ sở để tính tốn thiết bị thuỷ lực phương trình liên tục, phương trình Bernoulli cho chất lỏng thuỷ lực Các phương pháp tính tốn sức cản dịng chảy, có nghĩa phương pháp tính tốn hao tổn áp suất ống dẫn có ý nghĩa quan trọng thực tế 3.2.2.2 Cơ sở kỹ thuật truyền động thuỷ động a Phương trình liên tục Dịng chảy dừng chất lỏng lý tưởng thoả mãn định luật bảo toàn khối lượng: Lưu khối m chảy qua mặt cắt A1 với lưu khối m chảy qua mặt cắt A2 Đối với chất lỏng có khối lượng riêng khơng đổi định luật cho trường hợp chảy khơng dừng Hình 3.5 Dịng chảy qua ống thu hẹp Khối lượng chất lỏng (lưu khối) chảy qua mặt cắt đường ống đơn vị thời gian xác định theo: Av m Tương ứng hình 3.5 thỏa mãn: 1A1 v1 A v Đối với chất lỏng có khối lượng riêng khơng đổi 60 A1 v1 A v b Phương trình Bernoulli Phương trình Bernoulli xuất phát từ giả thiết lượng chất lỏng chảy dừng không ma sát điểm mặt cắt ngang thời điểm khơng đổi Phương trình thoả mãn trường hợp riêng dòng chảy chiều, biểu diễn trường hợp đặc biệt hệ phương trình vi phân Navier-Stocke xây dựng cho trường hợp tổng quát cho dịng chảy chiều Mặc dù ứng dụng đủ xác làm sở tính tốn lĩnh vực thuỷ lực dầu Năng lượng điểm xác định đường dòng dòng chảy chất lỏng lý tưởng bao gồm động dòng chảy, áp chất lỏng Hình 3.6 Dùng chảy qua hai mặt cắt khác Hình 3.6 trình bày sơ đồ dịng chảy qua hai mặt cắt khác Phương trình Bernoulli viết cho trường hợp sau: p1 1 v12 v2 1gh p 2 gh 2 Đối với chất lỏng không chịu nén: p1 v12 v gh p gh 2 Hoặc tổng quát: p v gh const Thế vị trí chất lỏng tất trường hợp ứng dụng kỹ thuật thuỷ lực thường bỏ qua có giá trị nhỏ so với động áp Như phương trình Bernoulli kỹ thuật thuỷ lực viết : p v const 61 3.3 Nhận dạng thiết bị thủy lực 3.3.1 Cơ cấu biến đổi lượng hệ thống xử lý dầu 3.3.1.1 Bơm dầu động dầu a Tác dụng: Bơm động dầu hai thiết bị có chức khác Bơm thiết bị tạo lượng, động dầu thiết bị tiêu thụ lượng Tuy thế, kết cấu phương pháp tính tốn bơm động dầu loại giống - Bơm thủy lực: 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 - Đông thủy lực: 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 Những thông số động dầu lưu lượng vòng quay hiệu áp suất đường vào đường b Phân loại bơm - Bơm với lưu lượng cố định + Bơm bánh ăn khớp ngoài; + Bơm bánh ăn khớp trong; + Bơm pittơng hướng trục; + Bơm trục vít; + Bơm pittơng dãy; + Bơm cánh gạt kép; + Bơm rôto 62 - Bơm với lưu lượng thay đổi + Bơm pittông hướng tâm; + Bơm pittông hướng trục (truyền đĩa nghiêng); + Bơm pittông hướng trục (truyền khớp cầu); + Bơm cánh gạt đơn c Cấu tạo nguyên lý hoạt động * Bơm bánh - Phân loại Bơm bánh loại bơm dùng rộng rãi có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Phạm vi sử dụng bơm bánh chủ yếu hệ thống có áp suất nhỏ máy khoan, doa, bào, phay, máy tổ hợp, Phạm vi áp suất sử dụng bơm bánh từ 10 - 200bar (phụ thuộc vào độ xác chế tạo) Bơm bánh gồm có: loại bánh ăn khớp ngồi ăn khớp trong, thẳng, nghiêng chử V Loại bánh ăn khớp dùng rộng rãi chế tạo dễ hơn, bánh ăn khớp có kích thước gọn nhẹ Hình 3.7 Bơm bánh a Bơm bánh ăn khớp ngoài; b Bơm bánh ăn khớp trong;c Ký hiệu - Ngun lí làm việc 63 Câu hỏi ơn tập Câu Trình bày ưu, nhược điểm truyền động thuỷ lực? Câu Trình bày nhiệm vụ, phân loại xy lanh truyền động (cơ cấu chấp hành)? Câu Trình bày nhiệm vụ, tác dụng van đảo chiều? Câu Trình bày nguyên lý van đảo chiều cửa, vị trí (2/2)? Câu Trình bày nguyên lý van đảo chiều cửa, vị trí (4/2)? 79 Chương 4: Cấu tạo hệ thống truyền động thủy lực Mục tiêu: - Phát biể u đúng yêu cầ u, nhiệm vu ̣ và phân loa ̣i ̣ thố ng truyề n đô ̣ng bằ ng thủy lực - Giải thích sơ đồ cấ u tạo và nguyên lý hoa ̣t động của ̣ thố ng truyề n đô ̣ng bằ ng thủy lực - Nhâ ̣n da ̣ng đươ ̣c cấ u tạo và nguyên lý hoạt đô ̣ng của các thiế t bi truyề n ̣ đô ̣ng bằ ng thủy lực - Tuân thủ quy định, quy phạm lĩnh vực thủy lực khí nén 4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại 4.1.1 Nhiệm vụ Biến đổi lượng dầu thủy lực dạng (áp suất P lưu lượng Q) thành dạng mô men quay hay chuyển động tịnh tiến 4.1.2 Yêu cầu Tất phận hệ thống thủy lực có yêu cầu kỹ thuật định - Các thông số kỹ thuật hệ thống phải thõa mãn yêu cầu làm việc như: + Chuyển động thẳng: tải trọng F, vận tốc (v, v'), hành trình x, ; + Chuyển động quay: momen xoắn MX, vận tốc (n,); - Các cấu chấp hành, cấu biến đổi lượng, cấu điều khiển điều chỉnh, phần lớn thiết bị phụ khác hệ thống thủy lực tiêu chuẩn hóa - Đảm bảo độ bền, độ tin cậy, giá thành thấp 4.1.3 Phân loại - Mạch thủy lực chuyển động tịnh tiến - Mạch thủy lực chuyển động quay 80 4.2 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động thủy lực 4.2.1 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch điều khiển thủy lực chuyển động quay 4.2.1.1 Sơ đồ hệ thống Hệ thủy lực thực chuyển động quay phân tích hệ thống thủy lực chuyển động thẳng Mơmen xoắn tác động lên trục động dầu bao gồm: + Mơmen qn tính Ma = J. [Nm] (J - mơmen qn tính khối lượng phụ tải[Nms2]; + - gia tốc góc trục quay phụ tải [rad/s2].) + Mômen ma sát phần tử chuyển động phụ tải MD [Nm] + Mômen tải trọng ngồi ML [Nm] + Mơmen xoắn tổng cộng Mx là: Mx = Ma+ MD + ML [Nm] Hình 4.1 Sơ đồ mạch điều khiển thủy lực chuyển động quay 81 Q1,Q2 – Lưu lượng đầu vào đầu động thủy lực 4.2.1.2 Nguyên lý hoạt động Khi van đảo chiều trạng thái a, dầu từ bơm vào cữa bên trái động thủy lực đồng thời cữa bên phải thông với đường tháo Do động tạo mơ men quay Khi van đảo chiều trạng thái b, đóng kín hai đường dầu đến hai cữa, động thủy lực đứng yên vị trí trung gian Lúc dầu từ bơm qua van tràn lại thùng chứa Khi van đảo chiều trạng thái c, dầu từ bơm vào cữa bên phải động thủy lực đồng thời cữa bên trái thơng với đường tháo Do động tạo mô men quay theo chiều ngược lại 4.2.2 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch điều khiển thuỷ lực chuyển động tịnh tiến 4.2.2.1 Sơ đồ hệ thống Trong đó: P - Áp suất dầu thủy lực Q- lưu lượng dầu thủy lực qua ống Ft- ngoại lực tác động lên cần đẩy X – hành trình dịch chuyển piston D,d – đường kính piston cần đẩy Hình 4.2 Sơ đồ mạch thủy lực chuyển động tịnh tiến 82 a b c 4.2.2.2 Nguyên lý hoạt động Khi van đảo chiều trạng thái a, dầu từ bơm vào khoang trái xy lanh lực đồng thời khoang phải xy lanh thơng với đường tháo Do piston-cần đẩy tịnh tiến theo chiều từ trái qua phải Khi van đảo chiều trạng thái b, đóng kín hai đường dầu đến hai khoang xy lanh lực nên piston-cần đẩy đứng yên vị trí trung gian Lúc dầu từ bơm qua van tràn lại thùng chứa Khi van đảo chiều trạng thái c, dầu từ bơm vào khoang phải xy lanh lực đồng thời khoang trái xy lanh thơng với đường tháo Do piston-cần đẩy tịnh tiến theo chiều từ phải qua trái 4.2.3 Sơ đồ cấu tạo số mạch điều khiển thông dụng 4.2.3.1 Máy dập thủy lực điều khiển tay Hình 4.3 Máy dập điều khiển tay 0.1- Bơm; 0.2- Van tràn; 0.3 - áp kế; 1.1- Van chiều; 1.2- Van đảo chiều 3/2, điều khiển tay gạt;1.0- Xilanh Khi có tín hiệu tác động tay, xilanh A mang đầu dập xuống Khi thả tay ra, xilanh lùi 4.2.3.2 Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công Khi tác động tay, pittông mang hàm kẹp di động ra, kẹp chặt chi tiết Khi gia công xong, gạt tay cần điều khiển van đảo chiều, pittông lùi về, hàm kẹp mở Để cho xilanh chuyển động tới kẹp chi tiết với vận tốc chậm, không va đập với chi tiết, ta sử dụng van tiết lưu chiều Trên sơ đồ, van tiết lưu chiều đặt đường van tiết lưu đặt đường vào 83 Hình 4.4 Cơ cấu kẹp chi tiết gia công Xy lanh; Chi tiết; Hàm kẹp Khi tác động tay, pittông mang hàm kẹp di động ra, kẹp chặt chi tiết Khi gia công xong, gạt tay cần điều khiển van đảo chiều, pittông lùi về, hàm kẹp mở Để cho xilanh chuyển động tới kẹp chi tiết với vận tốc chậm, không va đập với chi tiết, ta sử dụng van tiết lưu chiều Trên sơ đồ, van tiết lưu chiều đặt đường van tiết lưu đặt đường vào (hãy so sánh hai cách này) Hình 4.5 Sơ đồ mạch thủy lực cấu kẹp chặt chi tiết gia công 0.1 - Bơm; 0.2- Van tràn; 0.3- Áp kế; 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển tay gạt;1.2- Van tiết lưu chiều; 1.0- Xilanh 84 4.2.3.3 Máy khoan bàn Hình 4.6 Máy khoan bàn Hệ thống thủy lực điều khiển hai xilanh Xilanh A mang đầu khoan xuống với vận tốc điều chỉnh trình khoan, xilanh B làm nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết trình khoan Khi khoan xong, xilanh A mang đầu khoan lùi về, sau xilanh B lùi mở hàm kẹp, chi tiết tháo Hình 4.7 Sơ đồ mạch thủy lực cấu kẹp chặt chi tiết gia công 0.1- Bơm; 0.2- Van tràn;1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển tay gạt;1.2- Van giảm áp; 1.0- Xilanh A; 1.3- Van chiều;2.1- Van đảo chiều 4/3, điều khiển tay gạt; 2.2- Bộ ổn tốc; 2.3- Van chiều; 2.4- Van cản; 2.5- Van chiều;2.6- Van tiết lưu; 2.0- Xilanh B 85 4.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy thủy lực 4.3.1 Máy nén khí loại rơ to 4.3.1.1 Máy nén khí loại rơ to - Có hai loại máy nén khí kiểu roto thường sử dụng: + Máy nén khí kiểu cánh quay + Máy nén khí kiểu trục vít a Máy nén khí kiểu cánh quay Máy nén cánh quay máy thủy tĩnh có tỷ số nén xác định theo cấu trúc Nhờ bố trí rơ to lệch tâm mà thể tích giới hạn cánh quay stator nén lại quay rô to Kết cấu nhỏ gọn chuyển động liên tục rô to cho phép tần số quay cực đại đạt đến 3000vM/ph * Cấu tạo Hình 4.8 Cấu tạo máy nén kiểu roto cấp 1- Thân máy; 2- Nắp máy; 3- Mặt bích đầu trục; 4- Rơ to; 5- Cánh quay Trên hình 4.8 giới thiệu cấu tạo máy nén khí cánh quay cấp, bao gồm: thân máy 1; nắp máy 2; mặt bích đầu trục 3; stator 4; rô to cánh quay Khi rô to quay, tác dụng lực ly tâm cánh quay văng theo rãnh rơ to tựa đầu mút ngồi vào stator Q trình hút nén thực theo thay đổi thể tích giới hạn cánh quay mặt tựa stator * Nguyên lý hoạt động Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt cấp (hình 4.9) bao gồm: thân máy (1), mặt bích thân máy, mặt bích trục, rơto (2) lắp trục Trục rơto (2) lắp lệch tâm e so với bánh dẫn chuyển động Khi rơto (2) quay trịn, tác dụng lực ly tâm cánh gạt (3) chuyển động tự rãnh rôto (2) 86 đầu cánh gạt (3) tựa vào bánh dẫn chuyển động Thể tích giới hạn cánh gạt bị thay đổi Như trình hút nén thực Hình 4.9 Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt Để làm mát khí nén, thân máy có rãnh để dẫn nước vào làm mát Bánh dẫn bơi trơn quay trịn thân máy để giảm bớt hao mòn đầu cánh tựa vào b Máy nén khí kiểu trục vít Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích Thể tích khoảng trống thay đổi trục vít quay Như tạo q trình hút (thể tích khoảng trống tăng lên), q trình nén (thể tích khoảng trống nhỏ lại) cuối trình đẩy Máy nén khí kiểu trục vít gồm có hai trục: trục trục phụ Số (số đầu mối) trục xác định thể tích làm việc (hút, nén) Số lớn, thể tích hút nén vịng quay giảm Số (số đầu mối) trục trục phụ khơng cho hiệu suất tốt Hút Đẩy Hình 4.10 Ngun lý họat động máy nén khí kiểu trục vít 87 Hình 4.11 Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bơi trơn * Ưu điểm : khí nén khơng bị xung, sạch; tuổi thọ vít cao (15.000 đến 40.000 giờ); nhỏ gọn, chạy êm * Khuyết điểm : Giá thành cao, tỷ số nén bị hạn chế 4.3.2 Tuốc bin thủy lực Turbine thủy lực loại động chạy sức nước, nhận lượng dịng nước để quay kéo rơ to máy phát điện quay theo để tạo dòng điện Tổ hợp turbine thủy lực máy phát điện gọi "Tổ máy phát điện thủy lực" Ở phần nghiên cứu turbine thủy lực, thiết bị điều tốc giới thiệu số hệ thống thiết bị thủy lực có liên quan Hình 4.12 Tuốc bin thủy lực 88 Trục Turbine có hai đầu, đầu có bích nối với vành bánh xe cơng tác cịn đầu có bích nối với Rotor máy phát điện Stator máy phát điện tì lên khối bê tơng lớn nhà máy Tồn phần quay tổ máy phát điện thuỷ lực bao gồm bánh xe công tác, trục Rotor máy phát điện có hệ thống ổ trục gồm: Ổ trục hướng ổ trục chặn không cho chuyển vị theo phương thẳng đứng Tải trọng đè lên ổ trục chặn (ở tổ máy trục đứng) gồm có trọng lượng phần quay tổ máy áp lực nước dọc trục tác dụng lên bánh xe công tác Ổ trục chặn thường bố trí nắp Turbine cịn tổ máy nằm ngang tải trọng áp lực nước 4.3.2.1 Phân loại loại Turbine Ta xét phân loại Turbine theo dạng lượng dòng chảy qua bánh xe cơng tác Năng lượng dịng chảy truyền qua bánh xe công tác Turbine độ chênh lêch hai thiết diện thượng lưu hạ lưu Các turbin đại chia thành hai dạng chính: turbin đẩy (impulse) turbin phản kích (reaction) Trong Turbine đẩy, có động dịng chảy tác dụng lên bánh xe cơng tác cịn không Hệ Turbine phát công suất nhờ động dòng chảy, áp suất cửa cửa vào Turbine áp suất khí trời Turbine phản kích làm việc nhờ hai phần động năng, mà chủ yếu dòng chảy Trong Turbine áp suất cửa lớn cửa ra, bánh xe công tác dòng chảy biến đổi động Trong vận tốc dịng chảy chảy qua Turbine tăng dần cịn áp suất giảm dần Máng dẫn cánh hình nên gây độ chênh áp mặt cánh từ tạo mơ men quay Turbine phản kích dùng cho trạm có mức nước thấp Turbine đẩy dùng cho trạm mức nước cao lưu lượng nhỏ 89 Hình 4.13 Các dạng tua bin thủy lực phổ biến Tua bin xung lực: a) Pelton, b) Turgo, c) Cross – flow Tua bin phản lực: d) Francis ống mở ( Open Plume Francis), e) Francis khung xoắn (Spiral – Case Francis) a Tua bin đẩy Turbin xung lực thông thường sử dụng trực tiếp vận tốc dòng chảy để kéo runner xả thành áp suất khơng khí Dịng chảy chạm vào lưỡi quay runner Khơng có suction phía turbin, dịng nước chảy khỏi phía turbin sau chạm runner Turbin đẩy thích hợp với mơ hình ứng dụng cột nước cao-dịng chảy thấp (high head – low flow) Có loại turbin đẩy phổ biến Pelton Cross-flow Pelton: guồng quay pelton có nhiều ống dẫn xả nước vào aearted space chạm vào lưỡi quay cánh runner Ống giảm lưu thường không cần lắp cho dạng turbin impulse runner cần đặt mức tối đa mực nước tailwater phép turbin vận hành điều kiện áp suất khí Cross-flow: Cross-flow turbin cho phép nước chảy qua lưỡi quay hai lần Lần thứ lúc nước chảy từ vào lưỡi quạt lần thứ hai nước chảy từ lưỡi quạt ngồi Một van dẫn đặt đầu vào turbin chuyển dòng chảy đến phần giới hạn runner Cross flow turbin thiết kế để thích ứng với dịng chảy lưu lượng lớn áp suất thấp so với turbin dạng Pelton b Turbin phản kích 90 Turbin phản lực tận dụng kết hợp áp lực lẫn dòng chảy Runner đặt trực tiếp vào dòng chảy cánh quạt thay để dịng nước chạm cánh quạt Turbin phản lực thường sử dụng địa điểm có mực nước thấp lưu lượng cao so với turbin xung lực Có ba loại turbin phản lực phổ biến: Chân vịt (propeller), Francis Động lực (kinetic) Turbin chân vịt thơng thường có runner gồm ba đến sáu cánh quạt va chạm trực tiếp lúc với dịng chảy Francis turbin có chín (hoặc hơn) van bơm cố định Nước dẫn vào phía xung quay runner quay Turbin động lực, hay gọi turbin dòng chảy tự do, sản xuất điện dựa vào động dòng chảy thay mức chênh lệch nước Hệ thống vận hành sông, kênh rạch nhân tạo, nước triều dòng chảy đại dương Các hệ thống kinetic sử dụng dòng chảy tự nhiên nguồn nước Hệ thống khơng địi hỏi phải chuyển hướng dịng chảy thơng qua kênh đào nhân tạo, lịng sơng ống dẫn, ứng dụng điều kiện Các hệ thống động lực khơng địi hỏi cơng trình xây dựng qui mơ lớn Cán quay turbin điều khiển máy phát điện, hay nói cách khác, chuyển thành điện Có ba loại máy phát điện thường sử dụng nhà máy thủy điện Đối với nhà máy thủy điện cơng suất thấp, máy phát điện dạng dòng cảm ứng (alternating-current induction), nhà máy thủy điện công suất cao, dạng máy phát điện đồng thời thường sử dụng Các hệ thống dẫn phát điện thông thường bao gồm trạm biến (cao trạm phát-nguồn sản suất hạ trạm thu-thị trường tiêu thụ điện) 91 Câu hỏi ôn tập Câu Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại hệ thống truyền lực truyền động? Câu Trình bày sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch điều khiển thủy lực chuyển động quay? Câu Trình bày sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch điều khiển thuỷ lực chuyển động tịnh tiến? 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Giáo trình Cơng nghệ khí nén thủy lực – Bùi Hải Triều (chủ biên) -NXB GD [2] - Giáo trình điều khiển thủy lực –khí nén – Phạm Xuân Tùy – NXB KHKT [3] - Điều khiển khí nén – thủy lực – Lê Văn Tiến Dũng – Trường đại học kỹ thuật TP HCM [4] – Hệ thống truyền động thủy khí – Trần Xuân Tùy – Trường đại học Đà Nẵng 93 ... gia công 0. 1- Bơm; 0. 2- Van tràn;1. 1- Van đảo chiều 4 /2, điều khiển tay gạt;1. 2- Van giảm áp; 1. 0- Xilanh A; 1. 3- Van chiều ;2. 1- Van đảo chiều 4/3, điều khiển tay gạt; 2. 2- Bộ ổn tốc; 2. 3- Van... chiều; 2. 4- Van cản; 2. 5- Van chiều ;2. 6- Van tiết lưu; 2. 0- Xilanh B 85 4.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy thủy lực 4.3.1 Máy nén khí loại rơ to 4.3.1.1 Máy nén khí loại rơ to - Có hai loại máy nén. .. đường vật 57 3.1 .2. 5 Công suất - Đơn vị công suất Watt -1 Watt công suất, thời gian giây sinh lượng joule W = Nm/s W = m2kg/s3 - Công suất tính theo cơng thức: 3.1 .2. 6 Độ nhớt - Độ nhớt động chất