Chuong 6

CENNITEC BÌNH TÍCH ÁP LE THE TRUYEN le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Trong hệ thống truyền động thủy lực dầu cần lưu trữ dạng nén để cung cấp cho cấu chấp hành Khơng giống khí, lưu chất khơng thể nén để tự tạo áp suất Thông thường, dầu sử dụng hệ thống thủy lực có mơ-đun đàn hồi từ 1-2 GPa, vậy, khả tích lượng dầu Một lít dầu áp suất 15 MPa tích lượng khoảng chừng 80 J Do bình tích áp sử dụng để giải vấn đề Dầu lưu trữ nén bình tích áp nhờ áp suất bên ngịai a)Bình tích áp túi khí e) b) Bình tích áp piston f) c)Bình tích áp dùng d)Bình tích áp dùng lò xo khối lượng g) h) Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Hầu hết bình tích áp sử dụng để giải vấn đề sau: Hổ trợ vào lưu lượng bơm để cung cấp cho hệ thống Duy trì áp suất cho xy lanh lúc bơm xả tải ngừng họat động Cung cấp lượng dự phòng hệ thống bị hư hỏng Giảm sốc giảm rung động Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Dung lượng bình tích áp V0 Khí (N2) P2 V2 Va P1 V1 Đoạn nhiệt (Adiabatic) Va P0 V0 Đẳng nhiệt (Isothermal) P0 P1 P2 Q trình nén khí bình tích áp trình bày qua cơng thức sau Trong đó, P0 = Áp suất nạp cho khí, Pa, (áp suất tuyệt đối) P1 = Áp suất làm việc nhỏ nhất, Pa, (áp suất tuyệt đối) P2 = Áp suất làm việc lớn nhất, Pa, (áp suất tuyệt đối) V1 = Thể tích khí áp suất P1, m3 V2 = Thể tích khí áp suất P2, m3 Nếu q trình nén khí đẳng nhiệt n = 1, khơng đẳng nhiệt < n < 1.4, đạon nhiệt n = 1.4 Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Dung lượng làm việc bình tích áp thể tích Va, định nghĩa thể tích dầu vào/ra từ bình tích áp áp suất P khoảng làm việc P1 P2 1   n  P0   P0  n  Va V1  V2 V0        P1   P2     Q trình khơng đẳng nhiệt  P   P   Va V1  V2 V0        P1   P2   Quá trình đẳng nhiệt Nếu trình nén khí đẳng nhiệt n = 1, khơng đẳng nhiệt < n < 1.4, đạon nhiệt n = 1.4 Áp suất nạp P0 phải nhỏ áp suất làm việc nhỏ P1 để đảm bảo bình tích áp vận hành chức Nếu điều khơng thỏa mãn, áp suất làm việc trở nên nhỏ P0, khí giãn nở làm đầy không gian bên túi khí bình tích áp ngừng hoạt động Vì vậy, áp suất nạp cho bình tích áp chọn khoảng P0 = (0.7 to 0.9) P1 Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Dùng bình tích áp để bổ sung lưu lượng bơm Một vài hệ thống thủy lực cần lượng lớn thể tích dầu thời gian ngắn, ví dụ cần di chuyển nhanh xy lanh có kích thước lớn để kẹp đối tượng Trong lúc kẹp đối tượng, hệ thống khơng cần họăc cần lưu lượng Như vậy, hệ thống làm việc có thời gian ngừng dài bình tích áp sử dụng để giảm kích thước thành phần thủy như bơm, động cơ, bể dầu van giới hạn áp suất Giá thành bình tích áp đền bù việc giảm kích thước thành phần thủy lực, ưu điểm việc dùng bình tích áp chi phí vận hành giảm đáng kể Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Thời gian để thực chu kỳ 12.5 s Hành trình xy lanh hệ thống cần tòan lượng, hành trình xy lanh cần lực nhỏ Vấn đề giảm kích thước bơm động trở nên xy lanh làm việc liên tục Tuy nhiên, thời gian chờ chu kỳ liên tiếp 45 s, kích thước bơm động giảm đến 70% bình tích áp sử dụng Van cân Thời gian thực chu kỳ 12 s Thời gian nghỉ chu kỳ 45 s 140 bar 125 HP M 454 l/min Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Sau bổ sung bình tích áp vào hệ thống, kích thước bơm giảm xuống với lưu lượng 100 l/min kích thước động giảm xuống với cơng suất 40 HP Bình tích áp Áp suất nạp 115 bar Hệ thống dùng bình tích áp để bổ sung lưu lượng cho bơm Van phân phối trừơng hợp giữ nguyên, lưu lượng làm việc van 454 l/min Vì áp suất làm việc tối thiểu 140 bar nên dầu phải nén vào bình tích áp có áp suất cao hơn, van giới hạn áp suất cài giá trị 200 bar Van cân Thời gian thực chu kỳ 12 s Thời gian nghỉ chu kỳ 45 s (2)Van dùng để xả bình tích áp Áp suất làm việc 140 bar M 100 l/min 40 HP 200 bar (1) Van giới hạn áp suất/xả tải Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Bình tích áp Áp suất nạp 115 bar Trong hệ thống hai bơm sử dụng Một bơm có lưu lượng l/min, bơm cịn lại có lưu lượng thay đổi với lưu lượng lớn 22 l/min Bơm điều khiển theo chế độ cân áp suất (xem chương 2) Công tắc áp suất cài giá trị 190 bar Khi áp suất hệ thống đạt đến giá trị này, bơm có lưu lượng 22 l/min xả tải bể chứa dầu Bơm lại tiếp tục cấp dầu cho hệ thống để trì áp suất khơng đổi 195 bar với lượng mát Thời gian thực chu kỳ 12 s Thời gian nghỉ chu kỳ 45 s Van cân Công tắc áp suất 190 bar 24 VDC (2)Van dùng để xả bình tích áp Y1 Áp suất làm việc 140 bar l/min M 220 bar 22 l/min 195 bar 210 bar (1) Van giới hạn áp suất/xả tải Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Hệ thống cần áp suất toàn thời gian làm việc với bơm tích riêng cố định Một vài hệ thống cần áp suất toàn thời gian làm việc để giữ vị trí hay trì lực kẹp Hệ thống hình 4.7 giữ áp suất xy lanh xy lanh dừng, nhiệt tăng cao thiết kế khơng tốt để trì áp suất bơm phải họat động liên tục áp suất cao, phần lớn lượng tạo bị biến thành nhiệt bơm phải xả lưu lượng dư qua van giới hạn áp suất 150 bar 80 l/min M 80 l/min Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Một thiết kế khác tốt so với thiết kế vừa trình bày giới thiệu hình 4.8 Hệ thống sử dụng hai bơm, bơm có lưu lượng lớn nhằm cung cấp lưu luợng cho xy lanh để thực vận tốc nhanh Khi xy lanh vị trí ngừng, bơm có lưu lượng lớn xả tải qua hệ thống van giới hạn áp suất tác động gián tiếp, bơm có lưu lượng nhỏ tiếp tục cung cấp lưu lượng để trì áp suất Thiết kế có giảm lượng tiêu hao vơ ích chưa phải phương án tốt Y1 120 bar 150 bar M 15 l/min 65 l/min Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Bơm hệ thống hình 4.9 xả tải nhờ hệ thống bình tích áp-van xả tải Hệ thống van cho phép tòan lưu lượng bơm đến bình tích áp xy lanh áp suất hệ thống chưa đạt đến giá trị tới hạn Khi áp suất đạt tới giá trị tới hạn cài cho van xả tải, van mở cho phép tòan lưu lượng bơm bể chứa dầu với áp suất thấp, khỏang chừng 3-4 bar Khi bơm xả tải, bình tích áp nén dầu ngược lại hệ thống, nhờ có van chiều mà áp suất trì (2)Van dùng để xả bình tích áp M (1) Van giới hạn áp suất/xả tải Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Bình tích áp dùng nguồn khẩn cấp Các hệ thống thủy lực thường không làm việc bơm không họat động Một vài trường hợp cơng nghiệp máy phải thực hết chu trình để đảm bảo an toàn bơm bị hư hỏng Trong trường hợp bình tích áp dùng để lưu trữ lượng đủ để cung cấp cho xy lanh làm việc đến vị trí an toàn bơm bị hư hỏng Y1 Y3 Y4 Y2 M Khi nguồn hệ thống bị hỏng, bơm ngưng họat động, cuộn dây Y1 Y2 ngưng cấp nguồn Bình tích áp bơm dầu trực tiếp đến xy lanh để thực việc đóng cửa Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Dùng bình tích áp để trì áp suất thời gian dài cung cấp lưu lượng nhỏ Một số hệ thống thủy lực, chẳng hạn máy cán, cần phải trì áp suất thời gian dài đồng thời cần có lưu lượng để xy lanh dịch chuyển Dùng bơm tích riêng thay đổi thực điều này, lượng rò rỉ bên bơm làm cho hệ thống tăng nhiệt Một phương án khác dùng bơm tích riêng cố định bình tích áp trình bày hình 4.16 Van cân Van xả 1.1 Y1 Y2 bar M Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Khi cuộn dây Y1 cấp nguồn, dầu từ bơm cấp vào xy lanh làm xy lanh đồng thời dầu nén vào bình tích áp (hình 4.17) Van cân Van xả 1.1 Y1 Y2 bar M Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Khi xy lanh bắt đầu tíếp xúc với đối tượng giai đọan ép bắt đầu, áp suất hệ thống tăng lên dầu nạp đầy vào bình tích áp, cơng tắc áp suất chuyển đổi trạng thái họat động làm nguồn cuộn dây Y1, đưa van phân phối 4/3 trở trạng thái nghỉ Bơm xả dầu bể chứa với áp suất cản bar Nhờ áp suất cản mà van xả ln đóng ngăn khơng cho dầu từ bình tích áp trả bể chứa.Bình tích áp nén dầu trở hệ thống trì áp suất cho xy lanh Bình tích áp phải tích đủ lớn để cấp dầu cho xy lanh thực hành trình Δl mà sụt áp không qua lớn Van cân Van xả 1.1 Y1 Y2 Δl bar M Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Dùng bình tích áp để tăng vận tốc làm việc xy lanh Cũng giống cách mạch dùng bình tích áp, cần phải có thời gian để nạp dầu vào bình tích áp Q trình nạp dầu chọn thực hành trình xy lanh D Van cân E B A Khi xy lanh đến cuối hành trình, áp suất hệ thống tăng bình tích áp bắt đầu nạp dầu qua van chiều E Khi áp suất đạt tới giá trị 190 bar, công tắc áp suất chuyển trạng thái làm nguồn cuộn dây Y1, cho phép bơm xả dầu bể chứa qua van giới hạn áp suất Lúc van B đóng nhờ áp suất đường điều khiển (1.1), áp suất khoảng chừng – bar 1.1 F Công tắc áp suất 190 bar J 24 VDC Y1 M 220 bar Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP D Khi van phân phối chuyển đổi trạng thái để điều khiển xy lanh ra, áp suất công tắc áp suất giảm, cuộn dây Y1 cấp nguồn bơm khơng cịn xả dầu bể chứa Thời điểm bình tích áp trả dầu ngược lại hệ thống qua van chiều F Lưu lượng từ bình tích áp cộng với lưu lượng bơm làm cho xy lanh nhanh Van cân E B A Lưu lượng từ bình tích áp F J Cơng tắc áp suất 190 bar 24 VDC Y1 Lưu lượng từ bơm M 220 bar Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Điểm đặc biệc van tiết diện AX lớn nhiều so với tiết diện AA Phương trình cân trượt van là: P A x A A = P X x AX Hay PX = PA x (AX / AA) Trong PX áp suất cửa X, PA áp suất cửa A van Nếu tỉ lệ tiết diện AX / AA = 100:1, cần áp suất khỏang chừng bar cửa X cân áp suất 300 bar cửa A Khi áp suất cửa X (trường hợp bơm ngưng họat động) áp suất cửa A làm van mở, cho phép dầu từ bình tích áp trả bể Van xả dùng cho bình tích áp Hệ thống AX X Van xả Y1 B A B AA A X M Cennitec le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Lị xo thủy lực Cennitec