Mục Đích : - Hiểu được nguyên lý hoạt động của các loại Van Giới Hạn Áp Suất - Tìm hiểu các ứng dụng cơ bản của Van Giới Hạn Áp Suất - Lắp ráp mạch ứng dụng và khảo sát hoạt động thực
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ
-o0o -
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN
Giảng viên hướng dẫn : Bùi Anh Quốc Sinh viên : Châu Chí Dũng MSSV : 2011021
Lớp : L18
Buổi học : Sáng thứ 7 (Tuần 47-50)
TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023
Trang 21.3 Qui trình cài đặt áp suất : 6
1.4 Nguyên lý hoạt động của van giới hạn áp suất trực tiếp: 6
3.3 Qui trình cài đặt áp suất : 19
3.4 Nguyên lý hoạt động van giới hạn áp suất tác động gián tiếp: 20
3.5 An toàn lao động: 21
Bài thí nghiệm số 4: :TÌM HIỂU VÀ KHẢO SÁT VAN GIỚI HẠN ÁP SUẤT GIÁN TIẾP (PILOT OPERATED RELIEF VALVES) (Tiếp Theo) 22
4.1 Mục Đích : 22
4.2 Nội Dung: 22
4.3 Qui trình lắp ráp mạch và cài đặt áp suất : 24
4.4 Câu hỏi kiểm tra : 25
4.5 Nhận xét: 26
Bài thí nghiệm số 4: QUAN HỆ GIỮA ÁP SUẤT VÀ TẢI TRỌNG 27
4.1 Mục Đích : 27
Trang 3Bài thí nghiệm số 6: :TÌM HIỂU VÀ KHẢO SÁT CÁC LOẠI VAN PHÂN PHỐI (DIRECTIONAL VALVES) ( Tiếp theo ) 37
Bài thí nghiệm số 7: :TÌM HIỂU VÀ KHẢO SÁT CÁC LOẠI VAN PHÂN PHỐI (DIRECTIONAL VALVES) (tiếp theo) 43
Trang 4Bài thí nghiệm số 1: TÌM HIỂU VÀ KHẢO SÁT VAN GIỚI HẠN ÁP SUẤT (RELIEF VALVE)
1.1 Mục Đích :
- Hiểu được nguyên lý hoạt động của các loại Van Giới Hạn Áp Suất - Tìm hiểu các ứng dụng cơ bản của Van Giới Hạn Áp Suất
- Lắp ráp mạch ứng dụng và khảo sát hoạt động thực tế của Van Giới Hạn Áp Suất
Chuẩn bị:
- Kiến thức cơ bản về cấu tạo của Giới Hạn Áp Suất - Các thành phần cấu tạo của 1 mạch thủy lực cơ bản
Trang 61.3 Qui trình cài đặt áp suất :
1 Xác định mục tiêu áp suất: Đầu tiên, xác định áp suất cần thiết cho ứng dụng cụ thể Điều này có thể được xác định từ yêu cầu kỹ thuật hoặc thông số của thiết bị trong hệ thống
2 Chuẩn bị thiết bị và công cụ: Chuẩn bị các thiết bị cần thiết để đo và điều chỉnh áp suất, bao gồm bộ đo áp suất, van điều chỉnh áp suất, và công cụ cần thiết
3 Đo áp suất hiện tại: Sử dụng bộ đo áp suất để đo áp suất hiện tại trong hệ thống để biết mức độ hiện tại của nó
4 Tìm và truy cập van điều chỉnh áp suất: Xác định và truy cập van điều chỉnh áp suất trong hệ thống Đôi khi, việc điều chỉnh áp suất có thể yêu cầu một số van hoặc thiết bị khác nhau
5 Điều chỉnh van: Sử dụng công cụ phù hợp, điều chỉnh van để đạt được áp suất mong muốn Thực hiện điều chỉnh dựa trên hướng dẫn cụ thể từ nhà sản xuất hoặc thông số kỹ thuật
6 Kiểm tra lại áp suất: Sau khi điều chỉnh, đo lại áp suất trong hệ thống để đảm bảo rằng áp suất đã được thiết đặt đúng và ổn định
7 Kiểm tra hoạt động: Kiểm tra hoạt động của hệ thống hoặc thiết bị để đảm bảo rằng nó hoạt động đúng cách ở áp suất mới được cài đặt
8 Ghi lại thông số cài đặt: Ghi lại thông số cài đặt mới của áp suất để sử dụng làm tài liệu tham khảo trong tương lai
1.4 Nguyên lý hoạt động của van giới hạn áp suất trực tiếp:
Hình 1.2 Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Trang 7Kết cấu van tràn tác động trực tiếp bao gồm: con trượt, thân van, lò xo, đĩa đặt lò xo và vít điều chỉnh (như trên hình 1.2) Nguyên lý làm việc của van tràn dựa trên sự cân bằng tác dụng của những lực ngược chiều nhau tác dụng lên nút van hoặc con trượt: lực đàn hồi của lò xo và áp suất chất lỏng Khi áp suất đường dầu vào nhỏ hơn áp suất tràn của van (áp suất tràn của van được thiết lập bằng cách điều chỉnh lực đàn hồi của lò xo thông qua núm điều chỉnh (5)) thì con trượt ở vị trí đóng hoàn toàn, dầu không chảy qua van Khi áp suất trong đường dầu vào lớn hơn áp suất tràn thì con trượt bắt đầu dịch chuyển và van tràn bắt đầu được mở, dầu được xả qua van cho tới khi áp suất trong đường dầu vào hạ xuống trở về mức áp suất tràn của van
Nguyên lý hoạt động: con trượt van tác động bởi hai lực lực lò xo và lực sinh ra bởi áp suất Con trượt nằm ở vị trí nghỉ (trạng thái đóng van) khi lực sinh ra bởi áp suất, Fp = PAp, nhỏ hơn lực lò xo Fx = kx0 Hai lực này bằng nhau cho đến khi áp suất đạt tới giá trị nhỏ nhất để mở van Khi áp suất tăng cao hơn giá trị này, con trượt chuyển sang phải và dầu di chuyển từ nơi có áp suất cao, cửa P, đến nơi có áp suất thấp, cửa T
𝐴𝑃𝑃𝑟 = 𝑘𝑥0 ⇔ 𝑃𝑟 = 𝑘 𝐴𝑃𝑥0 Trong đó:
• k: Độ cứng lò xo (N.m)
• x0: Độ nén ban đầu của lò xo (m)
• Ap: Phần diện tích con trượt bị tác động bởi áp suất (m2)
Hình 1.3 Nguyên lý van giới hạn áp xuất trực tiếp
Trang 8Khi áp suất trong hệ thống vượt quá mức thiết kế an toàn, van giảm áp được kích hoạt Van này thường có một cơ chế tự động, giúp nó mở ra để giảm áp suất trong hệ thống Cơ chế này có thể bao gồm các thành phần như lò xo, đĩa van, piston, hoặc các phần tử di chuyển khác
Khi áp suất vượt quá mức cho phép, lực áp suất tác động lên các thành phần của van Các thành phần này sẽ di chuyển để mở van và tạo ra một đường thoát cho chất lỏng hoặc khí trong hệ thống Khi chất lỏng hoặc khí được giải phóng, áp suất trong hệ thống giảm xuống
Khi áp suất trong hệ thống giảm xuống mức an toàn, lực áp suất trên van cũng giảm Cơ chế tự động của van sẽ đóng lại van để ngăn chặn sự thoát khí tiếp tục Việc đóng lại van xảy ra khi áp suất trong hệ thống đã giảm đến mức an toàn hoặc khi lực ngược từ lò xo hoặc các thành phần khác đủ lớn để đóng van
Qua đó, nguyên lý hoạt động của van giảm áp là giảm áp suất trong hệ thống bằng cách mở van để cho chất lỏng hoặc khí thoát ra khi áp suất vượt quá mức cho phép, và đóng van khi áp suất giảm xuống mức an toàn
1.5 An toàn lao động:
- Trang bị đầy đủ các trang bị an toàn: giày bata, áo thực tập theo quy định, - Khi cấp điện cho mạch phải báo với người hướng dẫn
- Khu vực thí nghiệm, thiết bị dụng cụ phải được lau dọn và sắp xếp gọn gàng, sạch sẽ sau khi hoàn tất buổi thí nghiệm
Trang 9Hình 1 Mạch thủy lực đã được lắp
Trang 10Bài thí nghiệm số 2: : TÌM HIỂU VÀ KHẢO SÁT VAN GIỚI HẠN ÁP SUẤT (tiếp theo)
2.1 Mục Đích:
- Hiểu được nguyên lý hoạt động của các loại Van Giới Hạn Áp Suất - Tìm hiểu ứng dụng cơ bản của Van Giới Hạn Áp Suất
- Lắp ráp mạch ứng dụng và khảo sát hoạt động thực tế của Van Giới Hạn Áp Suất
• Chuẩn bị:
- Kiến thức cơ bản về cấu tạo của Giới Hạn Áp Suất - Các thành phần cấu tạo của 1 mạch thủy lực cơ bản
Trang 11• Sơ đồ mạch thủy lực:
Hình 2.1 Sơ đồ mạch thủy lực
Trang 122.3 Quy trình lắp ráp mạch và cài đặt áp suất:
Bước 1 Dây dẫn từ nguồn vào đồng hồ đo áp (Áp trên đồng hồ tại nguồn của bàn
thủy lực nhóm 1 bị hư nên dùng đồng hồ rời để đo áp)
Bước 2 Lắp dây dẫn từ nguồn vào ngõ vào của van giới hạn áp suất Bước 3 Lắp dây từ đầu ra của van giới hạn áp suất đến động cơ thủy lực Bước 4 Ngõ còn lại của động cơ nối về nguồn
Bước 5 Tiến hành bật máy bơm và vận hành thí nghiệm
• Cài đặt áp suất:
1 Xác định mục tiêu áp suất: Đầu tiên, xác định áp suất cần thiết cho ứng dụng cụ thể Điều này có thể được xác định từ yêu cầu kỹ thuật hoặc thông số của thiết bị trong hệ thống
2 Chuẩn bị thiết bị và công cụ: Chuẩn bị các thiết bị cần thiết để đo và điều chỉnh áp suất, bao gồm bộ đo áp suất, van điều chỉnh áp suất, và công cụ cần thiết
3 Đo áp suất hiện tại: Sử dụng bộ đo áp suất để đo áp suất hiện tại trong hệ thống để biết mức độ hiện tại của nó
4 Tìm và truy cập van điều chỉnh áp suất: Xác định và truy cập van điều chỉnh áp suất trong hệ thống Đôi khi, việc điều chỉnh áp suất có thể yêu cầu một số van hoặc thiết bị khác nhau
5 Điều chỉnh van: Sử dụng công cụ phù hợp, điều chỉnh van để đạt được áp suất mong muốn Thực hiện điều chỉnh dựa trên hướng dẫn cụ thể từ nhà sản xuất hoặc thông số kỹ thuật
6 Kiểm tra lại áp suất: Sau khi điều chỉnh, đo lại áp suất trong hệ thống để đảm bảo rằng áp suất đã được thiết đặt đúng và ổn định
7 Kiểm tra hoạt động: Kiểm tra hoạt động của hệ thống hoặc thiết bị để đảm bảo rằng nó hoạt động đúng cách ở áp suất mới được cài đặt
8 Ghi lại thông số cài đặt: Ghi lại thông số cài đặt mới của áp suất để sử dụng làm tài liệu tham khảo trong tương lai
Trang 132.4 An toàn lao động:
- Trang bị đầy đủ các trang bị an toàn: giày bata, áo thực tập theo quy định, - Khi cấp điện cho mạch phải báo với người hướng dẫn
- Khu vực thí nghiệm, thiết bị dụng cụ phải được lau dọn và sắp xếp gọn gàng, sạch sẽ sau khi hoàn tất buổi thí nghiệm
Hình 2.2 Mạch sau khi lắp
Trang 142.5 Câu hỏi kiểm tra:
Bảng 2.1 Bảng số liệu: (Với nđộng cơ = 1450 vòng/phút; Qmô tơ = 32 cm3/vòng)
Qthực tế (L/phút) 5,63 5,31 5,12 4,96 4,867 Với:
Lưu lượng thực tế = (lưu lượng riêng của motor thủy lực x số vòng quay đo được của motor thủy lực) / (hiệu suất thể tích của motor thủy lực)
𝑄𝑡ℎự𝑐 𝑡ế =𝑄𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 × 𝑁𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟
Trang 15Từ đồ thị, ta có thể thấy rằng khi áp suất van giới hạn áp suất gián tiếp được cài đặt áp suất tăng lên thì lưu lượng và số vòng quay của motor giảm xuống Ngược lại, khi áp suất được cài đặt giảm thì lưu lượng thực tế và số vòng quay của motor lại tăng lên Vì khi ta điều chỉnh áp suất của hệ thống tăng làm lưu lượng dư xả về thùng dầu sẽ giảm xuống
Trang 16Bài thí nghiệm số 3: TÌM HIỂU VÀ KHẢO SÁT VAN GIỚI HẠN ÁP SUẤT ( Tiếp theo)
Hình 3.1 Van giới hạn áp suất
Trang 173.1 Mục Đích :
- Hiểu được nguyên lý hoạt động của các loại Van Giới Hạn Áp Suất - Tìm hiểu các ứng dụng cơ bản của Van Giới Hạn Áp Suất
- Lắp ráp mạch ứng dụng và khảo sát hoạt động thực tế cua Van Giới Hạn Áp Suất
- Kiến thức cơ bản về cấu tạo của Giới Hạn Áp Suất Gián Tiếp - Các thành phần cấu tạo của 1 mạch thủy lực cơ bản
Trang 18• Sơ đồ mạch thủy lực :
Hình 3.2 Sơ đồ mạch thủy lực
Trang 193.3 Qui trình cài đặt áp suất :
Hình 3.3 Mạch sau khi lắp
Trang 20Bước 1 Dây dẫn từ nguồn vào đồng hồ đo áp
Bước 2 Lắp dây dẫn từ nguồn vào ngõ vào của van giới hạn áp suất Bước 3 Lắp dây từ đầu ra của van giới hạn áp suất đến động cơ thủy lực Bước 4 Ngõ còn lại của động cơ nối về nguồn
Bước 5 Gắn dây dẫn âm và dương vào van
Bước 6 Bật công tắc bơm thủy lực sau đó bật công tắc điện từ cho van
• Cài đặt áp suất:
Để cài đặt áp suất cho van giới hạn áp suất giáp tiếp, trước khi mở máy ta tiến hành vặn núm xoay ngược chiều đồng hồ để mở van ra hết cỡ Sau đó mở máy cho hệ thống hoạt động, cấp điện cho van rồi siết núm vặn lại cho tới khi đạt áp suất tăng đến giá trị P1 mong muốn
3.4 Nguyên lý hoạt động van giới hạn áp suất tác động gián tiếp:
Hình 3.4 Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Van có cấu tạo như hình 3.3, bao gồm một con trượt chính được điều khiển bởi một van giới hạn áp suất trực tiếp được gắn kèm trong van Áp suất phía trước con trượt của
Trang 21van điều khiển này được lấy từ áp suất tại cửa P của van chính nhờ lỗ trích dầu O Khi van điều khiển đóng, con trượt chính ở trong trạng thái cân bằng thủy lực vì có áp suất bằng nhau tại hai mặt đối diện nhau của nó Tuy nhiên, nhờ tác động của lực lò xo S, con trượt chính bị ép vào đế van Bất kỳ một sự gia tăng áp suất nào tại cửa P của van sẽ dẫn tới sự gia tăng áp suất tại phía con trượt của van điều khiển Nếu áp suất này đủ lớn để thắng lực lò xo của van điều khiển này và làm van mở thì áp suất phía trên của con trượt chính giảm, dẫn đến trạng thái cân bằng bị mất đi Kết quả là con trượt chính bị đẩy lên và cho phép dầu đi từ của P sang cửa T
Nguyên lý hoạt động: dựa trên sự cân bằng tác dụng của những lực ngược chiều nhau tác dụng lên nút van (con trượt): lực đàn hồi của lò xo và lực do áp suất chất lỏng trong khoang van chính (được thiết lập bởi van phụ trợ) với áp suất chất lỏng đầu vào Van tràn tác động gián tiếp hoạt động như sau:
Ban đầu khi áp suất đầu vào P nhỏ hơn áp suất tràn Pr1 của van phụ thì van phụ đóng và van chính cũng đóng và áp suất trong khoang van chính bằng áp suất vào van phụ
Khi áp suất P tăng thì áp suất trong khoang van chính cũng tăng, khi áp suất này lớn hơn áp suất tràn Pr1 của van phụ thì van phụ mở cho dầu về bể, áp suất trong khoang van chính bằng áp suất tràn Pr1
Nếu áp suất P tiếp tục tăng thì hiệu áp suất (P - Pr1) cũng tăng cho đến khi lực tác động của hiệu áp suất này thắng lực đàn hồi của lò xo của van chính thì van chính mở cho dầu qua van chính về bể
3.5 An toàn lao động:
Trang bị đầy đủ các trang bị an toàn: giày bata, áo thực tập theo quy định, Khi cấp điện cho mạch phải báo với người hướng dẫn
Khu vực thí nghiệm, thiết bị dụng cụ phải được lau dọn và sắp xếp gọn gàng, sạch sẽ sau khi hoàn tất buổi thí nghiệm
Trang 22Bài thí nghiệm số 4: :TÌM HIỂU VÀ KHẢO SÁT VAN GIỚI HẠN ÁP SUẤT GIÁN TIẾP (PILOT OPERATED RELIEF VALVES) (Tiếp
Theo)
4.1 Mục Đích :
- Hiểu được nguyên lý hoạt động của các loại Van Giới Hạn Áp Suất - Tìm hiểu các ứng dụng cơ bản của Van Giới Hạn Áp Suất
- Lắp ráp mạch ứng dụng và khảo sát hoạt động thực tế cua Van Giới Hạn Áp Suất
- Kiến thức cơ bản về cấu tạo của Giới Hạn Áp Suất Gián Tiếp - Các thành phần cấu tạo của 1 mạch thủy lực cơ bản
Trang 23• Sơ đồ mạch thủy lực :
Hình 4.1 Sơ đồ mạch thủy lực
Trang 244.3 Qui trình lắp ráp mạch và cài đặt áp suất :
Trang 25Hình 4.2 Mạch sau khi lắp ráp theo sơ đồ
Đầu tiên, từ bơm nối ống dầu lên cổng P của van an toàn, sau đó nối ống dầu từ cổng T của van toàn vào 1 cổng của động cơ thủy lực, cổng còn lại của động cơ nối về thùng dầu Sau đó, nối dây điện từ bộ nguồn đến van Để cài đặt áp suất ở van giới hạn áp suất (Relief valve), ta điều chỉnh bằng nút xoay trên van Ta xoay theo cùng chiều kim đồng hồ để tăng áp suất và xoay ngược chiều kim đồng hồ để giảm áp suất
• Trang bị đầy đủ các trang bị an toàn: giày bata, áo thực tập theo quy định, • Khi cấp điện cho mạch phải báo với người hướng dẫn
• Khu vực thí nghiệm, thiết bị dụng cụ phải được lau dọn và sắp xếp gọn gàng, sạch sẽ sau khi hoàn tất buổi thí nghiệm
4.4 Câu hỏi kiểm tra :
Bảng 4.1 Bảng số liệu: ( Với nđộng cơ= 1250 vòng/phút; Qmôtơ dầu= 32cm3/vòng)
Trang 26Hình 4.3Đồ thị thể hiện quan hệ giữa lưu lượng và áp suất cài đặt
4.5 Nhận xét:
Dựa vào đồ thị, ta có thể quan sát rằng khi áp suất van giới hạn áp suất gián tiếp được thiết lập tăng lên, lưu lượng và số vòng quay của motor sẽ giảm Trái lại, khi áp suất được thiết lập giảm, lưu lượng thực tế và số vòng quay của motor sẽ tăng Điều này xảy ra vì khi ta điều chỉnh áp suất hệ thống tăng, lưu lượng dư xả về thùng dầu sẽ giảm
Trang 27Bài thí nghiệm số 4: QUAN HỆ GIỮA ÁP SUẤT VÀ TẢI TRỌNG
4.1 Mục Đích :
- Hiểu được mối quan hệ giữa áp suất và tải trọng
- Từ tải trọng cho trươc và đường kính của xylanh, tính toán được áp suất tối thiểu cần cung cấp cho hệ thống nâng tải trọng
- Tính toán sơ bộ áp suất cần thiết để nâng số lượng tải tương ứng
- Thực hiện 1 sơ đồ mạch thủy lực điều khiển 1 xylanh thủy lực chuyển động nâng hạ tải - Khảo sát áp suất thực tế khi nâng tải
- Nhận xét về mối quan hệ giữa áp suất và tải trọng dựa vào các số liệu tính toán và thu thập được
Trang 28• Sơ đồ mạch thủy lực :
Hình 4.1 Sơ đồ mạch thủy lực
Trang 294.3 Qui trình lắp ráp mạch và cài đặt áp suất :
Hình 4.2 Mạch sau khi lắp đặt theo sơ đồ
Đầu tiên, từ bơm nối ống dầu lên cổng P của van an toàn, cổng T nối về bể, cổng A nối đồng hồ đo áp suất P1 và đầu đẩy xy lanh, cổng B nối với đồng hồ đo áp suất P1 với đầu rút áp suất của xy lanh
- Nối cổng P của bơm thủy lực với cổng P của van phân phối
- Cổng A của van phân phối nối vào đầu vào của xylanh và đồng hồ đo áp suất P thông qua