Bài viết Nghiên cứu mô phỏng hoạt động của hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng bơm linh hoạt theo tải phân tích các chế độ làm việc của hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng bơm theo tải sử dụng Load-Sensing, thông qua việc xây dựng mô hình và mô phỏng hoạt động của hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng bơm linh hoạt theo tải bằng thư viện thủy lực - Simhydraulic.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG BƠM LINH HOẠT THEO TẢI Nguyễn Văn Kựu1, Nguyễn Đức Ngọc1 Trường Đại học Thủy lợi, email: nguyenvankuu123@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU Hệ thống cảm biến tải (Load-Sensing -LS) hệ thống thủy lực điều chỉnh áp suất lưu lượng cách linh hoạt theo thay đổi tải trọng trình hệ thống, máy làm việc chế độ tải trọng khác nhau, [1],[2] Hệ thống thủy lực điều chỉnh linh hoạt áp suất lưu lượng Load-Sensing có ứng dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp lượng lưu chất có lợi khác biệt so với hệ thống khác có khả giám sát áp suất, lưu lượng tải trọng hệ thống, điều khiển chúng làm việc hiệu suất tối đa Vì vậy, nghiên cứu mô hoạt động hệ thống tự điều chỉnh lưu lượng bơm linh hoạt theo tải sử dụng cảm biến Load Sensing cần thiết, giúp người sử dụng hiểu rõ chế độ làm việc hệ thống, đồng thời khảo sát, phân tích ảnh hưởng yếu tố đến trình hoạt động hệ thống, đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định tăng tuổi thọ phần tử hệ thống đưa cụm van điều chỉnh góc nghiêng bơm tự động điều chỉnh lưu lượng cửa bơm phù hợp theo yêu cầu tải Các phận cần thiết để tạo thành hệ thống LS bơm pittong lưu lượng thay đổi, có cân cho phép bơm dự phòng áp suất thấp (200 PSI) hệ thống ngừng hoạt động Hầu hết hệ thống thủy lực không làm việc áp suất cố định, áp suất biến đổi theo biến đổi tải Theo [2],[3], sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực sử dụng bơm thủy lực có khả điều chỉnh lưu lượng tự động linh hoạt theo độ lớn tải trọng bên Hình Theo sơ đồ trên, dầu cao áp từ bơm (3) qua van phân phối (4) đến động thủy lực (6) để thực thao tác máy Khi tải trọng bên ngồi thay đổi,thơng qua cảm biến áp suất tải (5) van LS (1) điều khiển pittong servo (2) để điều chỉnh lưu lượng bơm thay đổi theo yêu cầu tải trọng bên ngồi Q trình điều chỉnh hoàn toàn tự động PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Khảo sát, mô NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Load-Sensing hệ thống thủy lực có khả điều chỉnh áp suất lẫn lưu lượng cần thiết cách linh hoạt Bơm thay đổi lưu lượng nhận biết nhu cầu lưu lượng cấu chấp hành nhờ đường tín hiệu 234 Hình Sơ đồ nguyên lý bơm tự động điều chỉnh lưu lượng 1-Van LS; 2-Pittong servo; 3-Bơm; 4- Van phân phối; 5-Cảm biến áp suất; 6-Động thủy lực Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Để nghiên cứu mô hoạt động hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng bơm linh hoạt theo tải truyền động thủy lực, nhóm tác giả sử dụng phần mềm Matlab R2016a với thư viện mô thủy lực SimHydraulic Trong thư viện thủy lực cho phép xây dựng hệ thống mạch thủy lực với kết cấu thực tế máy với đầy đủ phần tử thủy lực bơm, van an toàn, van phân phối, van chiều, động cơ, đường ống dầu, loại dầu thủy lực… Các phần tử thủy lực thư viện mơ đun hóa cho phép người dùng xây dựng, nghiên cứu hệ thống truyền động thủy lực cách đầy đủ, trực quan sinh động, cho phép thay đổi mơ hình nghiên cứu cách dễ dàng Để xây dựng mơ hình hệ thống, trước tiên phải xây dựng mơ hình phần tử hệ thống mơ hình bơm pittong, mơ hình cảm biến áp suất, cảm biến vị trí, Hình Hình 3, [4], [5], [6] Hình Mơ hình Bơm pittong SimHydraulic Hình Mơ hình cảm biến SimHydraulic Hình Mơ hình hệ thống thủy lực có bơm tự động điều chỉnh lưu lượng sử dụng LS Mơ hình hệ thống truyền động thủy lực sử dụng bơm thủy lực có khả điều chỉnh lưu lượng tự động linh hoạt theo độ lớn tải trọng bên ngồi mơi trường Matlab R2016a thể Hình 4, để khảo sát mơ nhóm tác giả sử dụng số liệu thơng số lựa chọn theo hãng sản xuất [6] Hình Áp suất hệ thống Kết nhận xét: + Trong khoảng từ đến 0,3s: Hệ thống làm việc khơng tải, van phân phối đóng, áp suất bơm tăng nhanh giảm dần, áp suất tải khơng, từ 0,2s đến 0,3s van phân phối bắt đầu mở + Trong khoảng từ 0,3s đến 0,4s : Áp suất bơm tăng lên nhỏ cản trở hệ thống, hệ thống làm việc không tải, 0,4s bắt đầu cho tải tác dụng vào hệ thống, từ 0,4s đến 0,6s: Tải tăng lên, chiếm 33% tải lớn áp suất tải tăng nhanh đột ngột vượt qua áp suất bơm Sau nhanh chóng áp suất bơm tăng nhanh vượt áp suất tải 235 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 bám tải độ chênh áp khoảng 25kG/cm2 Trong giai đoạn áp suất hệ thống ổn định + Khi tải bên tăng lên 75% (từ 0,6s đến 0,8s): áp suất tải tăng nhanh đột ngột vượt áp suất bơm, sau áp suất bơm tăng lên vượt áp suất tải bám tải độ chênh áp không lớn tổn hao áp suất nhỏ, giai đoạn áp suất hệ thống ổn định từ 0,8s đến 1s : tải tăng lên đến mức toàn tải (100%), áp suất tải tăng lên vượt áp suất bơm sau áp suất bơm tăng lên vượt áp suất tải bám tải, độ chênh lệch áp suất khoảng 25kG/cm2, giai đoạn áp suất hệ thống không thay đổi nhiều, hệ thống làm việc ổn định + Khi tải bên giảm xuống 60%, từ 1s đến 1,2s: áp suất bơm giảm theo áp suất tải, mức độ chênh lệch áp suất tải bơm khơng thay đổi nhiều giảm cịn 20% (từ 1,2s đến 1,4s): áp suất tải giảm, áp suất bơm tiếp tục giảm theo bám tải độ chênh áp không thay đổi đánh giá chất lượng, hiệu làm việc hệ thống Lưu lượng bơm đạt giá trị lớn xấp xỉ 3,5m3/s tải đặt vào toàn tải (tải trọng 100%) KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu trên, nhóm tác giả rút số kết luận sau: - Bài báo phân tích chế độ làm việc hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng bơm theo tải sử dụng Load-Sensing, thông qua việc xây dựng mơ hình mơ hoạt động hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng bơm linh hoạt theo tải thư viện thủy lực - Simhydraulic - Hệ thống cảm biến tải có tác dụng điều khiển lưu lượng linh hoạt theo tải tải bên ngồi thay đổi lưu lượng tự động điều chỉnh thay đổi cho phù hợp Tuy nhiên, kết nghiên cứu dừng lại nghiên cứu lý thuyết cách xây dựng mơ hình mơi trường máy tính điện tử, để áp dụng kết nghiên cứu vào thực tiễn, cần kiểm chứng độ tin cậy qua thực nghiệm máy thật làm việc điều kiện cụ thể để có kết sát thực TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Lưu lượng bơm Lưu lượng bơm thay đổi theo thay đổi tải cách tự động linh hoạt Hình Khi tải chưa đặt vào hệ thống làm việc khơng tải van phân phối đóng lưu lượng bơm không Giai đoạn đầu khoảng thời gian ngắn, lưu lượng bơm tăng dồn nén dầu thủy lực đường ống dẫn trước van phân phối rò rỉ dầu phận Trong trình làm việc thời điểm tải trọng thay đổi tăng hay giảm lưu lượng bơm thay đổi tăng hay giảm theo Việc lưu lượng thay đổi theo tải có vai trị lớn việc [1] Oji Parambath (2016), Industrial Hydraulic Systems – Theory and Practice, Universal Publishers, Boca Raton, USA [2] Load Sensing Systems – Principle of Operation, Eaton Corporation, Hydraulics Division, Eden Prairie, MN, USA [3] Manring, N.D (2013), Fluid Power Pumps & Motors: Analysis, Design, and Control, McGraw-Hill Education, United States of merica [4] SimHydraulics User's Guide (2016), The MathWorks, Inc [5] SimMechanics User’s Guide (2016), The MathWorks, Inc [6] Komatsu PC200-8 Hydraulic Excavator Shop Manual 236 ... hình mơ hoạt động hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng bơm linh hoạt theo tải thư viện thủy lực - Simhydraulic - Hệ thống cảm biến tải có tác dụng điều khiển lưu lượng linh hoạt theo tải tải bên... thống thủy lực có bơm tự động điều chỉnh lưu lượng sử dụng LS Mơ hình hệ thống truyền động thủy lực sử dụng bơm thủy lực có khả điều chỉnh lưu lượng tự động linh hoạt theo độ lớn tải trọng bên ngồi... 978-604-82-2981-8 Để nghiên cứu mô hoạt động hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng bơm linh hoạt theo tải truyền động thủy lực, nhóm tác giả sử dụng phần mềm Matlab R2016a với thư viện mô thủy lực SimHydraulic