Hệ thống thuỷ lực tác giả bộ môn kỹ thuật hàng không

Từ đó thử nghiệm và đưa ra đánh giá về các đặc tính vànhững yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của những thành phần trong hệ thống thuỷ lực.. Bơm thuỷ lực có những đặc tính quan trọng như hi

Trang 1

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

BỘ MÔN KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG

HỆ THỐNG THUỶ LỰC

Tác giả: Bộ môn Kỹ thuật Hàng không

Tp.HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2024

Trang 2

LỜI MỞ ĐẦU

Bài thí nghiệm “Hệ thống thuỷ lực” trong môn học TNHK 1 và TNHK 2 cungcấp kiến thức cơ bản cho sinh viên về nguyên lý hoạt động và phương pháp tính toáncủa hệ thống truyền động và hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực Hệ thống thuỷ lực sửdụng chất lỏng (thường là dầu) để truyền năng lượng Thông qua áp suất của chấtlỏng, hệ thống này có thể thực hiện các công việc như nâng, đẩy, kéo và xoay với độchính xác và lực lớn Chính vì vậy hệ thống thuỷ lực đóng vai trò cực kỳ quan trọngtrên các loại máy bay chở khách cỡ lớn trong việc di chuyển và điều khiển các bộphận cơ khí, các bề mặt điều khiển Thông qua phần thí nghiệm này, sinh viên sẽ tìmhiểu về việc đọc sơ đồ hệ thống thuỷ lực, được thực hành lắp đặt, kết nối các thànhphần trong hệ thống thuỷ lực Từ đó thử nghiệm và đưa ra đánh giá về các đặc tính vànhững yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của những thành phần trong hệ thống thuỷ lực

Bài thí nghiệm “Hệ thống thuỷ lực” sẽ được chia làm hai phần:

- Phần 1 được học ở môn TNHK 1 bao gồm hai bài:

o Bài 1: Đặc tính bơm thuỷ lực.

o Bài 2: Đặc tính van an toàn.

- Phần 2 được học ở môn TNHK 2 bao gồm hai bài:

o Bài 3: Đặc tính van tiết lưu.

o Bài 4: Đặc tính xi lanh thuỷ lực hai chiều.

Trang 3

THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG THUỶ LỰC

Tên và ký hiệu Hình ảnh thực tế Tên và ký hiệu Hình ảnh thực tế

Hệ thống bơm

thuỷ lực

Xi lanh thuỷ lực hai chiều

Van tiết lưu DF1 Bình đo thể tích

Van tiết lưu DF3 Đồng hồ đo áp

Trang 4

Bài 1: ĐẶC TÍNH BƠM THUỶ LỰC

1 Mục đích bài thí nghiệm

Bài thí nghiệm “Đặc tính bơm thuỷ lực” giúp sinh viên nghiên cứu và hiểu rõ hơn

về hoạt động của bơm thuỷ lực Bơm thuỷ lực có những đặc tính quan trọng như hiệusuất, áp suất làm việc, lưu lượng dầu và độ chính xác trong việc truyền năng lượng.Thông qua việc khảo sát và đo lường, sinh viên sẽ hiểu được cách bơm thuỷ lực hoạtđộng và ứng dụng trong các hệ thống thuỷ lực

Yêu cầu của bài thí nghiệm:

- Sinh viên đọc sơ đồ thí nghiệm khảo sát đặc tính bơm thuỷ lực và thực hànhlắp đặt các thành phần lên trên giá

- Tìm ra đường đặc tính lưu lượng Q – áp suất P của máy bơm thuỷ lực bằngthực nghiệm

- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo

2 Tổng quan về bơm thuỷ lực

Bơm thuỷ lực được sử dụng trong bài thí nghiệm Hệ thống thuỷ lực của mônTNHK 1 và TNHK 2 là loại bơm thuỷ lực bánh răng ăn khớp ngoài Bơm bánh răngthuộc nhóm bơm thể tích, hoạt động dựa vào nguyên lý tăng, giảm thể tích giữa vùnghút và đẩy tương ứng với sự tăng, giảm áp suất giữa vùng đẩy và hút

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài bao gồm: đầu vào, đầu ra, thân bơm, bánh răng bịđộng và bánh răng chủ động Khi làm việc, bánh răng chủ động quay tác động làmbánh răng bị động quay theo Lưu chất chứa trong các rãnh giữa bánh răng và thânbơm sẽ được chuyển từ vùng hút đến vùng đẩy vòng theo thân bơm Quá trình hút vàđẩy lưu chất trong bơm xảy ra đồng thời và liên tục như sau:

- Quá trình hút: khi cặp bánh răng ra khỏi khớp, thể tích chứa lưu chất trongvùng hút tăng làm áp suất vùng hút giảm xuống làm cho chất lỏng chảy liêntục qua ống hút vào bơm

- Quá trình đẩy: khi các cặp bánh răng vào khớp, thể tích chứa lưu chất trongvùng đẩy giảm nên lưu chất bị ép và được đẩy ra qua ống đẩy

Loại bơm thuỷ lực bánh răng ngoài là loại bơm có lưu lượng hằng số ở một tốc

độ quay xác định Nhưng thực tế, đường đặc tích lưu lượng có giảm chút ít do sựchênh lệch áp suất giữa vùng hút và vùng đẩy của bơm gây mất mát lưu lượng

Trang 5

3 Nguyên lý thí nghiệm

Bài thử nghiệm sử dụng các thiết bị:

- Van tiết lưu DF3

- Đồng hồ đo áp DZ1

- Bình đo thể tích

- Đồng hồ bấm giờ

Trang 6

Sơ đồ thí nghiệm:

Nguyên lý thí nghiệm:

Ở thí nghiệm này, một đầu ra của bơm thuỷ lực được nối với đồng hồ đo áp DZ1đầu còn lại được nối vào van tiết lưu DF3 và dẫn đến bình chứa dầu Van tiết lưu cóchức năng điều chỉnh lưu lượng của hệ thống Vì không có thiết bị đo lưu lượng nêndầu sẽ được chảy vào bình đo thể tích để tính giờ từ đó tính được lưu lượng Ở mỗimức van tiết lưu khác nhau, đồng hồ đo áp sẽ hiển thị giá trị áp suất trong hệ thốngthuỷ lực Sinh viên ghi nhận giá trị áp suất và lưu lượng dầu để có được đặc tính củabơm thuỷ lực

Hình 1 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát đặc tính bơm thuỷ lực

Trang 7

- Bước 1: Bật công tắc cầu dao cho bơm thuỷ lực ở chế độ I.

- Bước 2: Điều chỉnh van tiết lưu DF3

- Bước 3: Bấm nút khởi động máy bơm Đọc đồng hồ đo áp suất Tiến hành

đo thời gian trong khoảng mực dầu trong bình đo thể tích từ 0.5 lít đến 2 lít

- Bước 4: Tắt bơm, mở khoá để xả dầu Đóng van khi dầu đã xã hết

- Bước 5: Lặp lại với 10 vị trí khác nhau của van tiết lưu

5 Bảng số liệu mẫu

Bảng 1 Đặc tính bơm thuỷ lực

Mức van Thể tích V (lít) Thời gian bơm (s) Áp suất P (bar) Lưu lượng Q (l/s)

Lưu lượng trung bình

Q (l/s)

1

2

…

Trang 8

6 Yêu cầu báo cáo

Sinh viên trình bày lại về các loại bơm thuỷ lực, nguyên lý hoạt động và ứng dụngcủa bơm thuỷ lực cụ thể cho loại bơm thuỷ lực được sử dụng trong bài thí nghiệm.Sinh viên xử lý số liệu và đưa ra bảng số liệu hoàn chỉnh, từ đó vẽ đồ thị biểu diễnđường đặc tính lưu lượng Q và áp suất P của bơm thuỷ lực Nhận xét, đánh giá sai số

và những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của bơm trong thí nghiệm này

Trang 9

Bài 2: ĐẶC TÍNH VAN AN TOÀN

1 Mục đích bài thí nghiệm

Bài thí nghiệm “Khảo sát đặc tính van an toàn” giúp sinh viên nghiên cứu và hiểu

rõ hơn về hoạt động của van an toàn trong hệ thống thuỷ lực Van an toàn đóng mộtvai trò quan trọng, đảm bảo cho hệ thống thuỷ lực hoạt động dưới một mức áp suất antoàn, bảo vệ cho các thành phần thuỷ lực khác trong hệ thống

- Sinh viên đọc sơ đồ thí nghiệm khảo sát đặc tính van an toàn và thực hành lắpđặt các thành phần lên trên giá

- Tìm ra đường đặc tính lưu lượng Q – áp suất P của van an toàn bằng thựcnghiệm

2 Tổng quan về van an toàn

Van an toàn là một thiết bị thuỷ lực dùng để điều chỉnh áp suất trong hệ thống thuỷlực, giúp hạn chế việc áp suất thuỷ lực trong hệ thống tăng vượt quá giá trị quy định.Van an toàn được chia ra làm 2 loại là van an toàn tác động trực tiếp và van an toàntác động gián tiếp Van an toàn được sử dụng trong bài thí nghiệm là loại van an toàntác động trực tiếp, là loại van phổ biến nhất, có cấu tạo đơn giản và ít chi tiết, phù hợpcho những hệ thống có quy mô từ nhỏ tới trung bình Van an toàn trực tiếp có những

bộ phận chính bao gồm:

- Thân van: liên kết các bộ phận bên trong, có phần kết nối với ống đầu vào cầngiảm áp và phần kết nối với ống dẫn đầu ra quay lại nguồn

- Lò xo: tạo nên áp suất đẩy giữ van luôn ở trạng thái đóng

- Bi van (bi cầu hoặc bi trụ) hoặc đĩa van: ngăn dòng chảy của lưu chất bằng việcbịt chặt đầu vào dưới sự tác dụng lực của lò xo

- Vít điều chỉnh: điều chỉnh lực nén của lò xo nhằm tăng, giảm áp suất tối đa củavan an toàn

Nguyên lý hoạt động của van an toàn:

- Trạng thái cân bằng: khi hệ thống hoạt động bình thường, áp suất trong hệthống ở trạng thái nhỏ hơn áp lực nén của lò xo, đĩa van vẫn được nén xuốngnên van vẫn đóng hoàn toàn

- Trạng thái mở: khi áp suất lưu chất trong hệ thống thuỷ lực tăng dần, áp suấtđầu vào dần lớn hơn lớn hơn áp lực của lò xo, từ đó đĩa van bị đẩy lên, van sẽ

mở ra và lưu chất chảy ra về lại nguồn

Trang 10

- Trạng thái đóng: khi áp suất hệ thống giảm dần, lực nén lò xo sẽ làm đĩa van từ

từ nén xuống cho đến khi đóng hoàn toàn

Trang 11

Ở thí nghiệm này, để khảo sát trực tiếp đặc tính hoạt động của van an toàn, đồng

hồ đo áp, van an toàn và bình đo thể tích sẽ được mắc nối tiếp Cả ba thành phần này

sẽ nối song song với van tiết lưu Van tiết lưu có vai trò điều chỉnh mức áp suất đi vàovan an toàn Khi điều chỉnh van an toàn ở một mức áp suất nhất định, ta sẽ khảo sátvới mỗi mức áp suất đầu vào khác nhau thì lưu lượng đi qua đầu ra của van an toàn sẽ

là bao nhiêu Từ đó ta tìm được đặc tính lưu lượng Q và áp suất P của van an toàn

Hình 2 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát đặc tính van an toàn

Trang 12

- Bước 1: Đóng hoàn toàn van tiết lưu.

- Bước 2: Bấm nút khởi động máy bơm Điều chỉnh mức áp suất trên van antoàn theo các mức 25 bar, 30 bar và 35 bar

- Bước 3: Ứng với từng mức áp suất của van an toàn, điều chỉnh áp suất củađồng hồ đo áp bằng van tiết lưu DF1 theo các mức đã đưa ra trong bảng sốliệu mẫu

- Bước 4: Tiến hành đo thời gian trong khoảng mực dầu trong bình đo thểtích từ 0.5 lít đến 2 lít

- Bước 5: Lặp lại với từng mức áp suất của van an toàn khác nhau đã đưa ra

Bảng 2 Van an toàn 25 bar

Thể tích V (lít)

Áp suất P (bar)

Thời gian bơm t (s)

Lưu lượng Q (l/s)

15 20 25

Trang 13

15 20 25 30

15 20 25 30 35

Sinh viên trình bày lại về các loại van an toàn, nguyên lý hoạt động và ứng dụngcủa van an toàn cụ thể cho loại van an toàn được sử dụng trong bài thí nghiệm Sinhviên xử lý số liệu và đưa ra bảng số liệu hoàn chỉnh, từ đó vẽ đồ thị biểu diễn đườngđặc tính lưu lượng Q và áp suất P của van an toàn Nhận xét, đánh giá sai số và nhữngyếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của van an toàn trong thí nghiệm này

Bài 3: ĐẶC TÍNH VAN TIẾT LƯU

Trang 14

- Sinh viên đọc sơ đồ thí nghiệm khảo sát đặc tính van tiết lưu và thực hành lắpđặt các thành phần lên trên giá.

- Xác định sự chênh lệch áp suất của đầu vào và đầu ra của van tiết lưu từ đó tìm

ra đường đặc tính lưu lượng Q – chênh lệch áp suất P của van tiết lưu bằngthực nghiệm

2 Tổng quan về van tiết lưu

Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng của lưu chất thông qua việc điềuchỉnh độ mở của van Trên thân van có một núm xoay dùng để điều chỉnh tiết diện lốidòng đi qua van Khi van mở to, lưu lượng chất môi sẽ đi qua nhiều, còn khi van mởnhỏ, lưu lượng sẽ giảm Cấu tạo của van tiết lưu có thể khác nhau tùy theo loại, nhưngnguyên lý hoạt động chung là điều tiết lưu lượng dựa vào áp suất

- Van tiết lưu DF3 (van cần khảo sát)

- Van an toàn DD1

- Đồng hồ đo áp DZ1 (số lượng: 2)

- Bình đo thể tích

Trang 15

Ở thí nghiệm này, đầu vào và đầu ra của van tiết lưu DF3 sẽ được nối với hai đồng

hồ đo áp để biết được giá trị chêch lệch áp suất của dầu trước và sau van tiết lưu Ápsuất đầu vào và đầu ra có thể được tuỳ chỉnh bởi van an toàn và van tiết lưu DF1 đượcnối như trên sơ đồ Với van tiết lưu ở mỗi mức xoay, mỗi một mức áp suất đầu vào vàgiá trị chênh lệch áp suất thì ta sẽ thu được giá trị lưu lượng đi qua van tiết lưu Từ đó

vẽ đường đặc tính lưu lượng Q – chênh lệch áp suất P của van tiết lưu cho từng vịtrí

Hình 3 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát đặc tính van tiết lưu

Trang 16

- Bước 2: Điều chỉnh van tiết lưu DF3 đến vị trí 1.0.

- Bước 3: Điều chỉnh van tiết lưu DF1 sao cho áp suất của đầu sau van tiếtlưu DF3 là P2 = 10 bar Sau đó đọc giá trị áp suất P1 tương ứng ghi nhậnđược

- Bước 4: Tiến hành đo thời gian trong khoảng mực dầu trong bình đo thểtích từ 0.5 lít đến 1.5 lít

- Bước 5: Lặp lại với các mức khác nhau của PL là 10, 15, 20, 25, 30, 35 và 40bar với từng mức van tiết lưu DF3 ở vị trí 1.0 và 2.0

Trang 17

Sinh viên trình bày lại về các loại van tiết lưu, nguyên lý hoạt động và ứng dụngcủa van tiết lưu trong hệ thống thuỷ lực Sinh viên xử lý số liệu và đưa ra bảng số liệuhoàn chỉnh, từ đó vẽ đồ thị biểu diễn đường đặc tính lưu lượng Q – chênh lệch áp suất

P của van tiết lưu cho từng vị trí Nhận xét, đánh giá sai số và những yếu tố ảnhhưởng đến quá trình hoạt động của van tiết lưu trong thí nghiệm này

Trang 18

Bài 4: ĐẶC TÍNH XI LANH THUỶ LỰC HAI CHIỀU

- Sinh viên đọc sơ đồ thí nghiệm khảo sát đặc tính xi lanh thuỷ lực hai chiều vàthực hành lắp đặt các thành phần lên trên giá

- Tìm ra đường đặc tính về thời gian di chuyển của xi lanh thuỷ lực hai chiều phụthuộc vào mức áp suất thuỷ lực và lưu lượng trong hệ thống

2 Tổng quan về xi lanh thuỷ lực hai chiều

Xi lanh thuỷ lực hai chiều hay còn được gọi là xi lanh tác động kép, là một thiết bịthuỷ lực có thể tạo lực theo hai hướng đẩy ra hoặc kéo vào Cấu tạo của xi lanh thuỷlực hai chiều bao gồm:

- Thân chính là một ống trụ bằng thép với một piston bên trong Ống trụ có mộtđầu kín, và một đầu có lỗ cho thanh piston di chuyển ra vào, đầu này được làmkín bằng đệm để ngăn môi chất thoát ra

- Hai cổng cho phép môi chất đi vào và ra khỏi xi lanh

Xi lanh thuỷ lực hai chiều được sử dụng vào những công việc cần tác dụng lực từ

cả hai hướng như cần cẩu, động cơ hơi nước hay đối với máy bay cỡ lớn, xi lanh thuỷlực hai chiều được sử dụng để điều khiển nhiều cơ cấu như càng đáp, cánh tà và các

bề mặt điều khiển,…

- Van an toàn DD1

- Đồng hồ đo áp DZ1

- Xi lanh thuỷ lực hai chiều

Trang 19

- Van chuyển hướng DW1

Trang 20

Hình 4 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát đặc tính xi lanh thuỷ lực hai chiều

Trang 21

Thí nghiệm này sử dụng một van an toàn và đồng hồ để kiểm soát áp suất thuỷ lựctối đa được đưa vào hệ thống xi lanh Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượngthuỷ lực đầu vào cho xi lanh thuỷ lực Van chuyển hướng được nối với hay đầu của xilanh nhằm nhiệm vụ điều khiển chuyển động đẩy ra và thu vào của xi lanh Với mỗimức áp suất của van an toàn và mỗi mức xoay của van tiết lưu thì xi lanh thuỷ lực sẽđược điều khiển ở vận tốc khác nhau Sinh viên ghi lại thời gian xi lanh chuyển độngđẩy ra, thu vào từ đó tìm đường đặc tính vận tốc, tỉ lệ vận tốc ra – vào của xi lanh phụthuộc vào áp suất và lưu lượng của hệ thống thuỷ lực.

- Bước 2: Xoay van tiết lưu DF3 lần lượt ở các vị trí từ 1 đến 9

- Bước 3: Ứng với mỗi vị trí van tiết lưu, điều chỉnh van chuyển hướng cho

xi lanh dịch chuyển đẩy ra và thu vào

- Bước 4: Ghi nhận thời gian và áp suất đọc được trên đồng hồ đo áp khi xilanh dịch chuyển đẩy ra hoàn toàn và thu vào hoàn toàn

- Bước 5: Lặp lại với các mức khác nhau của van an toàn là 30, 35 và 40 bar

Trang 22

Bảng 6 Mức áp suất khi điều chỉnh DD1 là 30 bar

Vị trí DF3 t out (s) t in (s) p out (bar) p in (bar) V out (m/s) V in (m/s)

1

2

…

Sinh viên trình bày về các loại xi lanh thuỷ lực, nguyên lý hoạt động và ứng dụngcủa xi lanh thuỷ lực trong hệ thống thuỷ lực cụ thể đối với loại xi lanh thuỷ lực haichiều trong bài thí nghiệm Sinh viên xử lý số liệu và đưa ra bảng số liệu hoàn chỉnh,

từ đó vẽ đồ thị biểu diễn đường đặc tính của xi lanh thuỷ lực hai chiều cho từng vị trívan tiết lưu

Chiều dài dịch chuyển của xi lanh là s = 0.2 m Vận tốc dịch chuyển v = s / t (m/s)

Tỉ lệ giữa thời gian đẩy ra và thu vào của xi lanh là tout / tin Nhận xét kết quả tỉ lệ nhậnđược này và đánh giá sai số, những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của xilanh thuỷ lực hai chiều trong thí nghiệm này

Tiêu đề	Hệ Thống Thuỷ Lực
Tác giả	Bộ Môn Kỹ Thuật Hàng Không
Trường học	Khoa Kỹ Thuật Giao Thông, Trường Đại Học (Tên trường không được cung cấp trong văn bản)
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Hàng Không
Thể loại	Bài Thí Nghiệm
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Tp.HCM

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	1,99 MB