Bài tập nhà thủy lực câu 1 giải bài tập a 1 của sách power hydraulics

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ  BÀI TẬP NHÀ THỦY LỰC GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG SVTH: Nhóm BKTN LỚP: CK11KSTN PHAN ĐỨC XUÂN 21104390 NGUYỄN TẤN ĐẠI 21100704 TRẦN TRUNG HIẾU 21101128 NGUYỄN ĐĂNG MINH ĐẠT 21100733 TRẦN MINH QUỐC 21102801 NGUYỄN XUÂN THÀNH 21103222 ĐÀO DUY Q 21102780 NGUYỄN DUY THỊNH 21103410 NGUYỄN HỒI BẮC 21100256 TP HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2013 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN BÀI TẬP NHÀ PHẦN THỦY LỰC Câu 1: Giải tập A.1.* sách “Power Hydraulics” A.1.1) Sửa lỗi sai hình vẽ A.1.2) Sửa lỗi sai hình vẽ ? TL: Chiều van chiều hình bị ngược GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN Cách sửa: Đổi chiều van chiều lại A.1.3) Trong mạch biểu diễn hình A.3, cho áp lực tải trọng hành trình mở rộng 150 bar hành trình thu hẹp 70 bar, áp suất van an toàn cài đặt 165 bar, vẽ đồ thị áp suất - thời gian cho chu kỳ mở rộng thu hẹp hoàn thành Đồ thị nên bắt đầu kết thúc với vị trí van điều khiển hướng Giả sử hành trình mở rộng 12 giây hành trình thu hẹp giây GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN TL: A.1.4) Đặc điểm mạch trường hợp thường sử dụng nhiều nhất? GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN TL: -Mạch sử dụng van điều khiển hướng Dầu mơ tơ bơm lên vào phía bên phải xi lanh tác động kép, đẩy pit tông di chuyển sang trái ép vật Khi áp suất dòng chảy thắng lực cài đặt lò xo van điều khiển hướng làm van đổi trạng thái làm cho pit tông di chuyển với chiều ngược lại, dầu không trở bể van an tồn, hệ thống có tác dụng giữ vật đến áp suất vượt áp suất cài đặt van an tồn lúc van chuyển trạng thái cho dầu bể -Trường hợp sử dụng nhiều: Máy ép, ngồi sử dụng làm máy nâng A.1.5) Sửa lỗi sai vẽ hình Những lợi có mạch bơm hệ thống bơm nhất? Tên ứng dụng cụ thể sử dụng thường xuyên đâu TL: GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN -Chiều van chiều bị ngược Cách sửa sau: đổi chiều van chiều lại -Tiết kiệm công suất cung cấp vào Chi phí thấp dùng với bơm có lưu lượng lớn -Thường sử dụng máy nén A.1.6) GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN Van điều khiển trạng thái điều khiển điện: (từ trái sang phải) 1: Thu vào 2: Giữ tải 3: Đẩy Bơm có lưu lượng riêng thay đổi điều khiển hệ hệ thủy lực (có van điều khiển lò xo trạng thái) qua đĩa lắc (có ngõ vào điều khiển đầu đĩa lắc: đầu lơn đầu nhỏ, khác nhằm tạo ngẫu lực thay đổi vị trí đĩa ) Khi van điều khiển trạng thái trạng thái 3: đẩy Lưu chất từ bơm đẩy trược tiếp vào phía bên trái xy lanh Lưu chất phía bên phải xy lanh xả bể Trong trình này, lưu lượng bơm tăng dần (do chênh lệch lực đầu đĩa lắc đầu > đầu trên) Khi đến trạng thái ép vật, áp suất hệ thống tăng lên van điều khiển lị xo trạng thái kích hoạt, lưu lượng bơm giảm xuống (do lưu chất đầu thông với bể, đầu GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN trên>đầu dưới) áp suất hệ thống tiếp tục tăng đến giá trị cài đặt van điều khiển áp suất Lợi phương pháp điều khiển tạo lực ép lớn tổn hại tới bơm lưu lượng ép thấp.Van điều khiển áp suất trực tiếp bị hư hại lưu lượng nhỏ Thời gian đẩy nhanh xy lanh cung cấp lưu lượng lớn Hệ thống gọn nhẹ hệ thống sử dụng nhiều bơm Van tiết lưu hệ thống có mục đích chống sốc cho hệ Đối với vị trí 1: Thu vào Trình tự giống đẩy ngược lại Đối với vị trí 2: Giữ tải Giống hệ thống khác tức ngắt dòng lưu chất vào xy lanh cho xả qua van điều khiển áp suất trực tiếp A.1.7) Trong hệ thống có van trạng thái vị trí thường đóng nhờ vào lực lị xo Trạng thái kích hoạt điện thơng với bể Khi hệ thống hoạt động bình thường van trạng thái trạng thái đóng GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN Khi xảy cố, áp suất tăng đột ngột van điều khiển trực tiếp hỏng Ta kích hoạt trạng thái thứ van Tức thông lưu chất bơm từ bơm bể nhằm hạng chế hư hỏng cố A.1.8) Xylanh mạch bị sai khơng thể thực hành trình Sử dụng van mẫu sửa lại mạch để xylanh thực hành trình lui tác động vào van điều khiển tay Với chức ra, ban đầu phải di chuyển với tốc độ cao chậm lại áp suất gây tải đạt đến giá trị thiết lập M A.1.9) Điều đặc biệt van chiều mạch mục đích gì? GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN M Mục đích van chiều: khơng cho dầu bị hút ngược lên tránh va đập Điều đặc biệt check valve: Nó đặt vị trí dầu A.1.10) Tại mạch thủy lực không hoạt động? Hãy đề xuất cách sửa đổi đơn giản để sửa lại thiết kế sai sót 10 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN Câu 4: Sử dụng phần mềm “Automation Studio” mô mạch thực tế sử dụng 1, 2, bơm Mạch sử dụng bơm: S1 S1 0.00 Bar Mạch sử dụng bơm: 133 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG ? Mạch sử dụng bơm: 134 NHÓM: BKTN GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN a ? b ? c ? Câu 5: Trình bày (vẽ kết cấu , ký hiệu , nguyên lý làm việc , thông số kỹ thuật) van sau: a) Điều khiển áp suất gián tiếp b) Cân c) Qua tâm d) Tuần tự e) Điều khiển hướng f) Prefill TL: a) Van điều khiển áp suất gián tiếp b) Van cân 135 GVHD: Thầy TRẦN NGUN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN Lị xo Chính Van chiều Vít điều chỉnh Con trượt Cấu tạo Van cân Khi dòng chảy vào T,áp lực nhỏ tác động vào Van chiều làm lui Dịng dầu thơng qua P lên hệ thống Khi dòng chảy vào P,Van chiều bị đóg kín lại,Áp suất tác động lên diên tích hình vành khăn trượt tăng dần đến áp lực lớn giá trị áp lực lò xo, Con trượt bị đẩy lui dầu thông qua T Sơ đồ áp dụng 136 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN A B Bơm hoạt động, để nâng tải lên ta tác động vào cuộng B để thay đổi vị trí van điều khiển hướng mà ta mong muốn Dầu bơm lên đến van chiều Van cân đến tác động vài piston nâng vật lên Khi vật nâng lên đến vị trí mong muốn, ta ngừng bơm, lúc piston bị trọng lực vật thể tác dụng lên, làm cho có xu hướng xuống, áp lực dầu buồng xi lanh tăng lên tác động vào van điều chỉnh áp suất Van Với việc thực cào đặt giá trị áp suất cho van lớn áp suất mà tải gây cửa vào van làm cho van giữ trạng thái ngắt dịng ⇒ Tải giữ vị trí mong muốn Khi muốn hạ tải xuống, ta tác động vào cuộn A để chọn vị trí can điều khiển hướng, lúc dầu cấp lên phía piston tác động với trọng lực làm tăng áp suất tác động vào Van điều chỉnh áp suất Van cân bằng, áp dần tăng lên đến vượt giới hạn cài đặt ban đầu, tải xuống 137 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN c) Van qua tâm  Nguyên lý hoạt động: Tượng tự Van cân van xuyên tâm có thêm Đường dầu điều khiển X pilot,Khi X pilot có tín hiệu điều khiển Con đội chạy lên đẩy Con trượt lui dầu thơng Ta thấy diện tích chịu tác động áp suất dòng điều khiển đột khác lớn nên cần áp nhỏ ta thực việc thơng dịng  Ứng dung van xuyên tâm 138 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN Trong thực tế Van xuyên tâm sử dụng với mục đích tương tự van cân Nhưng Van cân trình bày phần trên,muốn hạn tải xuống ta cần bơm dầu vào phần xylanh để tác động lên phía piston,như ta cần cấp lên áp suất lớn để đưa vật xuống.Để giảm bớt áp suất dẫn đến tiết kiệm lượng để chạy bơm,Ta nhờ vào đường điều khiển cảu Van xuyên tâm,chỉ cần cấp vào X pilot áp nhỏ ta hạ tải xuống Một số dạng van qua tâm 139 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN Một catalog với thông số kĩ thuật d) Van d.1) Van thường đóng với van chiều đảo ngược tách rời  Kết cấu: 140 GVHD: Thầy TRẦN NGUN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN Hình 1.1 Kết cấu van gồm phần van giới hạn áp suất van chiều tách rời Các phận van kí hiệu hình 1.1 Trong đó: drain line đường dầu rò từ buồng lò xo, spring lò xo van giới hạn áp suất, main spool trượt van giới hạn, check valve van chiều mắc ngược lại, A núm điều chỉnh lực giữ lò xo hay cài đặt áp suất qua van  Ký hiệu: A B Hình 1.2  Nguyên lý làm việc: Chất lỏng vào cổng IN van (hình 1.1), áp suất chất lỏng gây lực tác dụng lên mặt vành khăn a Khi áp suất tăng dần lên đến mức cài đặt lị xo (spring) lực thắng lực giữ lò xo chất lỏng cổng OUT hay từ A đến B hình 1.2 Áp suất cài đặt thay đổi nhờ thay đổi núm xoay A hình 1.1 Chất lỏng chảy theo chiều ngược lại van chiều (check valve) hình 1.1 van chiều tách rời với van điều khiển áp suất Và vây chất lỏng từ B qua A qua van chiều hình 1.2 141 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN Tuy nhiên, van sử dụng van giới hạn áp suất van trực tiếp nên áp suất làm việc nhỏ, để làm việc áp suất lớn người ta sử dụng van ‘kickdown’ d.2) Van ‘kickdown’ Hình 1.3  Kết cấu van hình 1.3 đó: main jet đường điều khiển chính, control spring lị xo điều khiển, kickdown jet đường áp cổng OUT main spool mở hoàn toàn, drain đường dầu rò bể, main spool trượt chính, light spring lị xo nhẹ control relief poppet trượt điều khiển giới hạn  Hoạt động: Lúc áp suất chưa lớn chất lỏng chảy qua main jet điền đầy bên van Áp suất bên main spool nên giữ light spring Khi áp suất tăng lên lớn áp suất cài đặt main spring control relief poppet dịch chuyển phía bên trái, chất lỏng thông bể qua đường drain Lúc này, áp suất bên trái main spool giảm xuống áp suất bên phải không đổi Sự chênh áp thắng lực light spring làm cho main spool dịch qua phải, thông IN OUT Đường kickdown thông bể làm giảm áp suất phái bên trái main spool  Thông số kĩ thuật van sau: + Áp suất làm việc lớn (Max Operating Pressure Mpa (PSI)) + Lưu lượng làm việc lớn L/Min (Max Flow L/min (U.S.GPM)) 142 GVHD: Thầy TRẦN NGUN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN + Lưu lượng dịng chảy tự (qua van chiều) (Free Flow L/min (U.S.GPM)) + Độ rộng áp suất điều chỉnh (Pres Adj Range MPa (PSI)) + Kích cỡ van (Valve Size) + Chuẩn thiết kế (Design Standard) e) Van điều khiển hướng  Kết cấu van Hình 3.1 Kết cấu van hình 3.1, đó, ngõ vào/ra P,T,A,B; Spring lò xo cân bằng, Lead wire đường than dung để cấp điện vào cuộn dây điều khiển (solenoid), trượt  Kí hiệu van A B ? ? P T Hình 3.2  Ngun lí hoạt động Trên hình 3.1, trạng thái bình thường (tức trạng thái hình 3.2) ngõ P T tách rời ngõ A B kết cấu trượt spool giữ cân lị 143 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN xo (spring) Khi cuộn dây solenoid bên phải kích hoạt đẩy trượt chạy bên spool chạy bên trái, tức ngõ P thơng ngõ A, ngõ T thơng ngõ B (trên hình 3.2 trạng thái trái kích hoạt) Nếu solenoid ngừng kích spool lại trở trở lại trạng thái ban đầu Tương tự solenoid bên trái kích, lúc P thông B T thông A (ngõ T chung cho trạng thái) (trên hình 3.2 trạng thái phải hoạt đông)  Thông số kĩ thuật van - Lưu lượng qua van lớn (Max FlowL/min (U.S.GPM))\ - Áp suất lớn tác dụng lên van (Max Operating Pressure MPa (PSI)) - Áp suất đường dầu bể ( đường T) (Max Tank-Line Back Pressure MPa (PSI)) - Tần số thay đổi trang thái (Max Changeover Frequency min–1 (Cycles/min)) - Khối lượng (Approx Mass kg (lbs.)) - Thông số kĩ thuật cuộn dây solenoid bảng bên f) Van prefill  Kết cấu van prefill 144 GVHD: Thầy TRẦN NGUN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN Hình 2.1 Kết cấu van trình bày hình 2.1 lị xo điều khiển, trượt điều khiển, lị xo trượt  Kí hiệu van prefill X T P Hình 2.2 Trong kí hiệu trên, P ngõ vào, T ngõ X ngõ điều khiển  Nguyên lý làm việc 145 GVHD: Thầy TRẦN NGUN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN Trên hình 2.1, ngõ P ngõ vào lưu chất, ngõ T ngõ Ở trạng thái bình thường, ngõ P đóng lị xo đẩy trượt khóa kín ngõ vào lại Van thuộc lại thường đóng Ngược lại, ngõ X có lưu chất gây áp suất, trượt điều khiển có tiết diện lớn nên cần áp suất nhỏ đủ tạo lực lớn đẩy trượt điều khiển chạy xuống chạm trượt đẩy trượt mở ra, thơng ngõ P ngõ T Trên hình 2.2, có tín hiệu điều khiển từ ngõ X, ngõ P T thơng  Thông số kĩ thuật van prefill - Cỡ (size) - Lưu lượng qua lớn (Max.flow L/min) - Áp suất tác dụng lớn (Max.pressure MPa) - Áp suất điều khiển (Cracking pressure MPa) - Khối lượng (Weight Kg) Câu 6: Giải thích mơ hình mơ hệ thống thủy lực có sử dụng van servo (Symhydraulics – “Hydraulics system with servo valve”) TL: Ví dụ nói dạng van servo trạng thái cửa vị trí giai đoạn hoạt động khuếch đại mỏ - vòi phun (flapper-nozzle) giai đoạn điều khiển Cái mỏ (flapper) nối với vỏ động quay mà sinh lực tác động lý tưởng Ba ô van servo xếp hệ thống riêng rẽ 146 GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN mơ hình van servo Van servo ví dụ có lị xo phản hồi trung tâm mỏ (flapper) trượt van Để xem hoạt động van, trục lực thủy lực tất trượt kết hợp khối Spool Orifice Hydraulic Force Van servo điều khiển xilanh tác động kép ứng dụng vòng lặp hở 147