điều khiển thủy khí

Bộ môn Động Lực Trường Đại học Nông nghiệp I Đặc tính cản của các bộ phận xác lập trong hệ thống thủy lực Hình 1.2 :Đặc tính cản định tính của các phần tử xác lập Chương 1: Cơ sở kỹ th

Trang 1

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THỦY KHÍ

PGS TS Bùi Hải Triều

Bộ môn: Động Lực_Đại học Nông nghiệp HN

Trang 2

Bộ môn Động Lực Trường Đại học Nông nghiệp I

Chảy rối 2320≤Re≤105

Hình 1.1: Quan hệ giữa và Re đối với ống tròn ʎ

Chương 1: Cơ sở kỹ thuật của

điều khiển thủy khí

Trang 5

 Đối với ống thẳng không tròn

• Chảy tầng: c2=1; c1 lấy theo bảng 1

Bảng 1: Hệ số c1 cho ống thẳng tiết diện không tròn đều khi chảy tầng

Trang 6

 Đặc tính cản của các bộ phận xác lập trong hệ

thống thủy lực

Hình 1.2 :Đặc tính cản định tính của các phần tử xác lập

Trang 7

Hình 1.3: Mô hình phần tử thủy lực xác lập

Trang 8

Hình 1.4: Liên hợp các phần tử cản thủy lực

a) Mắc nối tiếp; b) mắc song song

Trang 9

Hình 1.5: Đặc tính cản ống cong 900

Trang 10

Hình 1.6: Đặc tính cản của cút 900

Trang 11

Hình 1.7: Mô hình ống mềm

S - ống mềm; A - đầu nối

Trang 12

Hình 1.8: Đặc tính hao tổn - độ nhớt của bình lọc

Trang 13

Hao tổn lọt dòng

Hình 1.9: Dòng lọt tại xylanh thủy lực a) Biểu diễn khe hở; b) mô hình lot dòng

Trang 14

Hình 1.10: Mô hình lọt dòng tại động cơ thủy lực

a) Mô hình động cơ; b) phụ thuộc tần số quay động cơ vào

M,P2

Trang 15

Hình 1.11: Hao tổn qua rãnh vòng lệch tâm

a) Kích thước khe hở; b) thay đổi áp suất qua khe hở

Trang 16

Hình 1.12: Dòng kéo theo giữa các tấm song song

chuyển động tương đối

Trang 17

1.2 Dung kháng và cảm kháng thủy lực

Hình 1.13: Dung kháng thủy lực a) Quá trình nén;b) quan hệ giữa thể tích nén – áp suất nén;c) ký hiệu

Trang 18

Hình 1.15: cảm kháng thủy lực a) Cân bằng lực một thể tích gia tốc; b) ký hiệu cảm kháng

Trang 19

1.3 Kết nối các phần tử mạch cơ bản trong hệ thống

Hình 1.16: Các dạng tiết lưu cơ bản để điều khiển liên tục

Trang 20

Hình 1.17: Điều khiển 4 kênh a) Sơ đồ cấu tạo; b) mạch cầu cản dòng

Trang 21

Hình 1.18: Điều khiển 4 kênh theo chiều dài con trượt

a) Đặc tính ngắn mạch và chạy không; b) khuếch đại dòng và áp suất

Trang 22

Hình 1.19: Liên hợp

cản dòng để điều

khiển áp suất và lưu

lượng

Trang 23

Hình 1.20: Các đặc tính không tải của bộ chia áp suất điều khiển

Một kênh, hai kênh và mạch cầu vòi phun tấm chắn

Trang 24

Hình 1.21: Sơ đồ điểu khiển xi lanh thủy lực

Trang 25

Hình 1.22: Biểu diễn sơ đồ khối các phần tử truyền đơn giản

Trang 26

1.4 Các phần tử logic trong mạch điều khiển thủy khí

Các phần tử cơ học

Trang 27

Các phần tử dòng tia

Trang 28

Mạch các phần tử logic cơ bản

Trang 29

Các phần tử cảm

biến khí nén

Trang 30

1.5 Sự khác biệt của các phần tử khí nén

Trang 31

 Dòng khí qua vòi phun lý tưởng

 Giả thiết:

• Không ma sát, dòng chảy đoạn nhiệt

• Vòi phun tròn đều tại cửa ra của bình kín

• Không có công kỹ thuật cấp vào

• Không có ảnh hưởng của thế năng

K v

Hình 8.5 Bình kín có vòi phun với

áp suất ra điều khiển đýợc

Trang 32

 Dòng khí qua vòi phun lý tưởng

Hàm thoát ψ phụ thuộc vào

tỷ lệ áp suất, các quá trình

tính toán, phân tích vận tốc

tới hạn và tỷ lệ áp suất tới

hạn đọc trong giáo trình

Hình 8.6 Hàm thoát ψ phụ thuộc tỷ lệ áp suất

Trang 33

 Dòng khí qua tấm chắn

Hình 8.7 Dòng khí qua tấm chắn

20

k

A A

Hệ số sự co thắt:

01

A m

Trang 34

• Giả thiết:

- Các lực tác dụng ở trạng thái cân bằng

- Dòng chảy liên tục và chảy tầng dọc theo chiều dài

- Áp suất p chỉ là một hàm số theo chiều dòng y tại một mặt cắt ngang

p = const

- Dòng chảy dưới tới hạn,

không có thiết diện nào

đạt được vận tốc âm thanh

Hình 8.9 Phân bố ứng suất trên một phần tử khí

Trang 35

 Dòng khí qua khe hẹp

Hình 8.10 Quan hệ giữa lưu khối dòng khí lọt

qua khe hở với áp suất trước khe hở

Trang 36

 Các van và vị trí tiết lưu

- Trường hợp quá tới hạn

Hình 8.11 Sai số khi xấp xỉ Elip Hình 8.12 Hàm dòng khí thoát phụ

thuộc vào tỷ lệ áp suất

Trang 37

- Trường hợp dưới tới hạn

2 2

Trang 38

 Xác định C theo trạng thái tới hạn

1

1 1

p p b

Các thông số đặc trưng khác để mô tả dòng khí đọc trong giáo trình

Trang 39

- Trường hợp dưới tới hạn

2 2

Trang 40

 Xác định C theo trạng thái tới hạn

1

1 1

p p b

Các thông số đặc trưng khác để mô tả dòng khí đọc trong giáo trình

Trang 41

Chương 2: Các phần tử cơ bản trong

hệ thống điều khiển thủy khí

2.1 Các bộ phận chuyển đổi năng lượng

Trang 42

Bơm và động cơ thuỷ lực

 Phân loại máy thuỷ tĩnh:

Hình 3.1 Dấu hiệu hoạt động và ký hiệu của máy thuỷ tĩnh

a) Bơm; b) Động cơ thuỷ lực

1- Thể tích làm việc không đổi; 2- Thể tích làm việc thay đổi được

3- Một chiều dòng; 4- Hai chiều dòng

Trang 43

Bơm và động cơ thuỷ lực

Trang 44

Máy thuỷ lực piston hướng trục

 Đĩa chủ động chuyển động lắc so với trục của vỏ

 Chế độ bơm

 Chế độ động cơ

Trang 45

Máy hướng trục trục nghiêng

• Đĩa điều khiển định hướng dọc

trục và điều khiển không gian

nạp đẩy, một trong hai rãnh

được nối với đường nạp còn

rãnh kia nối với đường đẩy.

• Gờ điều khiển, chuyển tiếp

giữa rãnh nạp và rãnh đẩy

• Số xylanh không nên chẵn.

Trang 46

Máy hướng trục trục nghiêng

Trang 47

Máy piston hướng trục đĩa nghiêng

 Đĩa nghiêng đế trượt

 Đĩa nghiêng đuôi piston

chỏm cầu

 Khối xy lanh nối cứng với

Trang 48

Máy piston hướng trục đĩa nghiêng

Trang 49

Máy thuỷ lực đĩa lắc

 Khối xy lanh cố định

 Đĩa lắc và đĩa điều khiển

quay theo trục.

 Đuôi piston chỏm cầu tựa

vào đĩa lắc qua đĩa con lăn

 Đơn giản, gọn nhẹ

 Hao tổn lọt dòng nhỏ

 Hiệu suất cao

 Giá thành cao

Trang 50

Tính toán máy thuỷ lực hướng trục

2

k Ss

z V=πd r tgα 2

2

k Ts

z V=πd r tgα 2

2

z M= d pr sinα

4

Trang 51

 Máy đĩa nghiêng:

4

2

z M= d pr tgα

Trang 52

Trang 53

Máy thuỷ lực piston hướng kính

 Khối xylanh chuyển động quay quanh trục điều khiển

 Dầu thuỷ lực dẫn vào qua trục điều khiển cố định với vỏ

 Thường dùng làm bơm

Trang 54

Trang 55

 Kiểu 2

 Khối xylanh quay quanh trục điều khiển

 Dầu thuỷ lực dẫn vào qua trục điều khiển nối cứng với vỏ

 Vành trượt dịch chuyển tạo ra độ lệch tâm

 Thường dùng làm bơm

Trang 56

 Kiểu 3

 Khối xylanh bắt cấy vào vỏ

 Trục điều khiển và vành cam ngoài chuyển động quay

 Dùng làm động cơ

Trang 57

Máy piston hướng kính tựa ngoài

 Chuyển động piston nhờ cam lệch

tâm

 Đầu vào được điều khiển bằng

con trượt piston điều khiển bằng

z V=πd e

2

Trang 58

Máy thuỷ lực bánh răng và vành răng

Trang 59

 Kết cấu không đối xứng

 Không thể hoạt động thuận nghịch

Trang 60

Trang 61

 Khe hở dọc trục và hướng kính tự lựa

 Có thể bố trí nhiều cấp

 Thường dùng bánh răng trụ răng thẳng

 Kết cấu nhỏ gọn hơn bánh răng ăn khớp ngoài

 Xung lưu lượng, áp suất và ồn nhỏ hơn

Trang 62

 Vành 7 răng rôto 6 răng

 Áp suất thấp thường dùng làm động cơ (<150 bar)

 Nhỏ gọn, cung cấp mômen qua lớn

 Hiệu suất thấp do lọt dòng

Trang 63

 Thể tích làm việc: V=πDhb

 Mômen quay trung bình: M=hbDp/2

 Thể tích làm việc: V=Z(Z+1)(Amax-Amin)b

 Mô men quay trung bình:

M=Z(Z+1) (Amax-Amin)b.p/2Π

Trang 64

Máy thuỷ lực cánh quay

 Hoạt động

 Đặc điểm: có thể thay đổi được thể tích làm việc

Trang 65

 Hoạt động

 Đặc điểm: Hai không gian cuốn dầu đối xứng

Không thay đổi được thể tích làm việc

Trang 66

Trang 67

Máy thuỷ lực cánh ch ặn

 Đặc điểm: Hai cánh chặn bố trí cố định trên vỏ cố định

Hiệu suất cao trong vùng áp suất < 200bar

Trang 68

Máy thuỷ lực cánh lăn

 Đặc điểm : Bố trí 4 con lăn trong rãnh và vỏ

Áp suất làm việc < 160bar

Trang 70

Máy trục vít

 Đặc điểm: Dầu chuyển động liên tục – không có xung

Số đầu mối càng lớn áp suất hoạt động càng cao

Áp suất < 200bar; Hiệu suất thấp

Trang 71

α = +

Trang 72

Tính chất hoạt động của máy thuỷ tĩnh

Tham khảo phạm vi thông số hoạt động trong giáo trình (bảng 3.1)

Trang 73

Tính chất hoạt động của máy thuỷ tĩnh

Trang 74

Hiệu suất và đặc tính

 Hiệu suất thể tích bơm:

1 1 1

1 1

2

eff eff ges vol hm

1 1

η

Trang 75

 Hiệu suất thể tích của động cơ:

hm eff eff

Q n V

Q Q

η η

η

Trang 76

Trang 78

1

th hm

eff

M M

η =

Trang 79

Trang 80

Xung áp suất và lưu lượng

 Xác định lưu lượng tức thời của bơm piston

bằng biểu đồ

Trang 81

 Góc pha giữa Qmax và Qmin:

Trang 82

 Lưu lượng tối thiểu:

 Lưu lượng trung bình:

ϕ

Trang 83

f=nz máy piston xylanh chẵn f=2nz máy piston xylanh lẻ

f=nz m áy bánh răng và máy cánh quay

Trang 84

Trang 85

Các phương pháp giảm xung

 Giảm xung hấp thụ: Năng lượng xung nhiệt

Kết cấu: Ống dãn nở hoặc tích áp thuỷ lực

 Giảm xung giao thoa hay xung phản xạ: Cộng

tác dụng với một sóng thứ 2 cúng tần số biên độ lệch pha nửa bước sóng.

Kết cấu: Ống giao thoa hoặc buồng giản nở

ˆ

E A

p D

p

=

Trang 86

Các phương pháp giảm xung

Trang 87

Xy lanh thuỷ lực và động cơ lắc

 Chuyển động tính tiến

 Chuyển động lắc

Trang 88

 Xylanh plunger hoặc xylanh thụt

 Xylanh tác động đơn

 Xylanh nhiều cấp hoặc vươn xa

• Xylanh vươn xa đơn giản

• Xy lanh vươn xa chyển đông đều

Trang 89

Trang 90

Trang 91

 Xylanh có cần piston hai phía: FV=FR; VV=VR

 Xylanh có cần piston một phía (xylanh vi sai)

Tiến: p → A1

FV=pA1 (Fmax)

VV=Q/A1 (Vmin) Lùi về: p → A2

FR=pA1

VR=Q/A2

Trang 92

3 Kết cấu phụ trợ và gá lắp

thuỷ lực.

Trang 93

 Động cơ cánh quay

M=pArmz; rm: bán kính trung bình của bề mặt cánh quay

Trang 94

Máy nén khí

Trang 95

W = − ∫ pdV + p V − p V

Trang 96

Máy nén khí

 Quá trình nén khí nhiều cấp:

Trang 97

Máy nén khí

 Máy nén piston trụ:

Trang 98

Máy nén khí

• Máy nén piston màng

Trang 100

Máy nén khí

Trang 101

Máy nén khí

 Máy nén khí trục vít

 Nguyên lý hoạt động

Trang 102

Trang 103

Máy nén khí

 Nguyên lý hoạt động:

 Cấu tạo

Trang 104

Máy nén khí

2 buồng khí nhỏ dần liên tục

Trang 106

Trang 108

Máy nén khí

 Điều khiển liên tục: thay đổi tần số quay, tiết lưu

đường nạp

 Điều khiển gián đoạn: (điều khiển 2 điểm)

• Ngắt mạch động cơ

• Ngắt mạch khí nén

Trang 109

Động cơ khí nén

Trang 110

Trang 111

Tần số quay 6.000 – 30.000 V/Ph

Trang 112

Trang 114

 Động cơ piston hướng kính

Trang 116

Trang 117

Trang 118

Trang 120

Thông thường nhiệt độ tại cửa thải nằm ở

đóng băng

Trang 121

Xylanh khí nén

 Có cần piston

 Cấu tạo

Trang 122

Trang 124

Trang 125

Trang 126

 Các dạng cấu trúc

Trang 127

Trang 128

Trang 129

 Xylanh nhiều vị trí

Trang 130

Trang 131

Trang 132

Xylanh khi nén

Trang 133

Trang 134

Trang 135

Tính chất hoạt động của xylanh khí nén

Trang 136

• Piston đi ra:

Trang 137

Chuyển động ra chậm:

pA ≈ p1; pB ≈ pmtChuyển động vào chậm

Trang 138

 Lựa chọn xylanh theo điều

Trang 139

 Đặc tính vận tốc – áp suất tải

Trang 140

 Đệm đỡ vật liệu đàn hồi

 Giảm chấn khí nén trong xylanh

 Giảm chấn ngoài (thí dụ thuỷ lực)

 Nạp khí ngược nhờ mạch nén khí ngoài

Định dạng
Số trang	312
Dung lượng	21,84 MB