Báo cáo thí nghiệm hệ thống thủy lực bài 3 môn thí nghiệm kỹ thuật hàng không 2

- Tạo ra năng lượng hoặc chuyên đôi thành năng lượng khác: bơm, động cơ dầu mô tơ thủy lực, xilanh truyền lực.. Hệ thống thuỷ lực Hệ thống thủy lực là một công nghệ truyền động trong đó

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC BACH KHOA TPHCM KHOA KY THUAT GIAO THONG

BAO CAO THI NGHIEM

HE THONG THUY LUC BAI3

MON THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG 2

Lớp L02 - Nhóm báo cáo 02

TP.HCM

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đặng Trung Duân

Sinh viên thie hién:

Lê Xuân Khoa Trần Vũ Quốc Anh

MỤC LỤC

DANH MUG HINH ANH 02177 - AđHẨẬÃàẦH Ỏ 3 DANH MUC BANG BIEU .ccccccccsssssscscscsssscscsvssessseseesesessasesssssssesssuessseasesasesssssassneassesessesesceceraneneneacans 4 KHAO SAT BOM THUY LUG wececccscssssssssssesescseseseececesssesssvasasessssesesessasesessnssescanassaeseececescacacerananeacaeess 5

2.8 Độ nhớt và yêu cầu đói với dầu thUý lực - 2< +22 S2xx H HE vn ven 13

II) 0n) Bia 8 ca) 0177 .HHH 15

3 Các bước tiền hành thí nghiệm -¿- 5+2: 2111211111111 112121111111121111111111111.1111 0H 17

II e0 005I80)0c ni) 01177 -O (dA{Aậ),)ằH, ,ÔỎ 19

II P0)9.450.4108907) 2227 H,HHĂỤL ,ÔÒÔỎ 26 'NHY.18)50011710)/ 8471911 - HHHAẬH,H 27

2

DANH MUC HINH ANH

Hình 7 Sơ đồ bơm thủy lực dùng trong Ô tÔ - : : c2 2222 8111111121112 10111011 kre 12

3

DANH MUC BANG BIEU

Bang 1 Két qua do thu NQHigm cccccccscssssssscsccssssesesecesssssesesesssssesesssessnssesesesessssseassesessseseaeseseseneaees 22

Bang 2 Bang sé liệu sai số phép đo thời gian và lưu lượng trung bình ở các giá trị vòng xoay van DF1

Bảng 3 Tổng hợp kết quả tính toán đã xử lí ở các mức xoay van DF1từ vị trí khóa an toàn n vòng 24

KHAO SAT BOM THUY LUC

| CO SO LY THUYET

1 Muc tiéu thi nghiém

- Doc va lắp đặt sơ đồ thí nghiệm trên giá

- Biết được cơ cầu và nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực

- Đo đạc các giá trị từ hệ thống từ có Tìm ra được đường đặc tính của

máy bơm (đồ thị lưu lượng - ap suất P) bằng thực nghiệm

- Tìm ra đường đặc tính của máy bơm (đỗ thị lưu lượng Q - áp suất P) bằng thực nghiệm

- Phân tích các yéu tó ảnh hưởng đến kết quả đo (độ nhớt, nhiệt độ )

2 Cơ sở lý thuyết

2.1 Áp suất thuỷ tĩnh

Lưu chất được chia làm hai loại: chất khí (có tính nén rất cao), chát long (it bi nén) Trong quá trình dịch chuyền hay chuyên động của lưu chất, lực liên kết giữa các phân tử lưu chất tạo ra lực cản trở sự chuyên động này Ta gọi đặc tính này của lưu chất

là tính nhớt Tứ đặc tính nhớt, ta có khái niệm “lưu chất lý tưởng”, và “lưu chất thực”

Lưu chất lý tưởng là lưu chất mà ở đó các phân tử lưu chất dịch chuyền không có lực cản giữa phân tử này với phân tử khác

Lưu chất thực là lưu chất mà ở đó các phân tử lưu chất trượt những phân tử này

trên những phân tử khác với một lực cán xác định

Tất cả các lưu chất mà chúng ta sử dụng đều là lưu chất thực, vì vậy cần phải quan

tâm đến đặc tính nhớt của chúng ngay khi chúng chuyên động

Trong chát lỏng, áp suất (do trọng lượng và ngoại lực) tác dụng lên mỗi phân tử

chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng thùng chứa

Ð,: áp suất do lực trọng trường

P, : Ap suat khí quyền

P : ap suat cua tai trong ngoai

A,A,A,: dién tích bẻ mặt tiếp xúc

F: tái trọng ngoài

2.2 Phương trình dòng chảy liên tục

Lưu lượng (Q) chảy trong đường ông từ vị trí (1) đến vị trí (2) là không đổi (const) Lưu lượng Q của chát lỏng qua mặt cắt A của ông bảng nhau trong toàn ống (điều kiện

liên tục)

Với V là vận tốc chảy trung bình qua mặt cắt có diện tích A

Nếu tiết diện chảy là hình tròn ta có:

Q: [m°/s], vị [m/s], Ai [m2], di [Mm] lần lượt là lưu lượng dòng chảy, vận tốc dòng

chảy, tiết diện dòng chảy và đường kính ống tại vị trí 1

Qz [m°/s], va [m/s], Aa [m?], da [m] lần lượt là lưu lượng dòng chảy, vận tốc dòng

chảy, tiết diện dòng chảy và đường kính ống tại vị trí 2

2.3 Phương trình Bernoulli

Áp suất tại một điềm chất lỏng đang chảy:

- Mang năng lượng: dầu

- Truyền năng lượng: ông dẫn, đầu nối

- Tạo ra năng lượng hoặc chuyên đôi thành năng lượng khác: bơm, động

cơ dầu (mô tơ thủy lực), xilanh truyền lực

2.4 Hệ thống thuỷ lực

Hệ thống thủy lực là một công nghệ truyền động trong đó chất lỏng được sử dụng

để di chuyên năng lượng từ động cơ điện đến thiết bị truyền động, chăng hạn như xi lanh thủy lực Chất lỏng về mặt lý thuyét là không thê nén được và đường dẫn chát lỏng

có thể linh hoạt theo cách giống như cáp điện

8

Hệ thống thủy lực được tạo thành từ nhiều bộ phận:

- Bình chứa chất lỏng thủy lực Bơm thủy lực di chuyền chát lỏng trong hệ thống

và chuyên đổi năng lượng cơ học và chuyên động thành năng lượng chát lòng thủy lực

- Động cơ điện cung cấp năng lượng cho bơm thủy lực

- Cac van kiêm soát dòng chảy của chát lỏng và giảm áp suất quá mức khỏi hệ thống néu cản

- Xi lanh thủy lực chuyên đổi năng lượng thủy lực trở lại thành cơ năng

2.5 Các thành phần trong hệ thống thủy lực cơ bản

Tất cả các sơ đồ thủy lực đều giống nhau bất kể ứng dụng trong việc gì Có sáu thành phần cơ bản cần thiết để tạo thành một hệ thông thủy lực:

Một thùng dầu thủy lực có nhiệm vụ để chứa dầu thủy lực

Bơm thủy lực (bơm bánh răng, bơm piston, bơm cánh gạt ) cÓ nhiệm vụ bơm dầu tạo áp suất Và lưu lượng vận hành trong hệ thống

Một động cơ điện hoặc động cơ xăng có nhiệm vụ quay bơm thủy lực

Một thiết bị truyền động đề chuyên đổi năng lượng của dòng dâu thủy lực thành lực

cơ học hoặc mô men, đề làm việc hữu ích Bộ truyền động có thê là xi lanh thủy tạo chuyên động thắng hoặc motor thủy lực tạo chuyền động quay

Đường ống dẫn dầu từ vị trí này đến vị trí khác

L1 (1.0 Hinh 4 So dé thuy hre cơ bản với bộ truyền động là một xi lanh thủy lực

1.0- Thùng dâu thủy lực; 6.0- Van phân phối thủy lực;

7.0- Van tiết lưu một chiều;

8.0- Xi lanh thủy lực;

2.0- Động cơ điện

3.0- Bơm dâu thủy lực;

4.0- Đông hồ đo áp suât;

5.0- Van an toàn thủy lực;

2.6 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thuỷ lực:

Hệ thống thủy lực là một dạng truyền động dùng dầu thủy lực đề tạo ra áp lực vận hành các cơ cầu máy móc ứng dụng nhiều trong đời sống thực tế như chế tạo, lắp ráp

máy móc, đặc biệt được sử dụng nhiều trong ngành hàng không và hàng hải Trong hệ

thông thủy lực, chất lỏng có áp suất đóng vai trò trung gian truyền lực và chuyên động

cho các cơ cầu chap hành Quá trình biến đi và truyền tải năng lượng được mô tả như

sơ đồ dưới đây:

10

T

= = yc, duyén Các van điều khiến, ' ơ cấu chấp hàni ¢ Ế” chức năng | Kilanh motor

Bơm thủy lực

Ch&t lỏng

Hình 5 Quá trình biến đôi và truyền tải năng lượng

Hệ thống thủy lực hoạt động theo nguyên tắc của định luật Pascal dinh luat Pascal

là độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong bình kín được truyền nguyên vẹn cho

mọi điểm của chát lỏng và thành bình Giả sử ta có một máy nén thủy lực có cầu tạo

gồm 2 xi lanh có tiết diện S và s 2 xilanh này chứa đây chất long va thuong Ia dau, bit

kín bang 2 pít-tông, khi ta tác dụng một lực F1 lên pít-tông nhỏ À1, lực này gây áp suất

P= A và áp suất này truyền nguyên vẹn tới pít-tông lớn có tiết diện À2 và gây lực nâng F2 lên pít-tông theo công thức: Fa = P x A2 Điều này có nghĩa là À2 lớn hơn À1 bao nhiêu làn thì F2 lớn hơn F1 bây nhiêu lần, do đó ta nâng được các vật có trọng lượng rất

lớn bằng một lực vừa đủ

Hình 6 Nguyên lý của hệ thống thủy lực

Quy trình hoạt động của hệ thống thủy lực: Ba bộ phận chính của hệ thống thủy

lực là kho dự trữ (nguồn), xi lanh thủy lực, van thủy lực và bơm thủy lực Bơm dầu thủy lực từ bình chưa từ bơm và qua van vào khoang dưới cùng của xi lanh làm cho các càn

T1

piston day ra Diéu nay lam day chat long trong khoang khác vào thùng chứa, làm cho

buồng ngăn và kéo dài piston đến chiều dài của nó Bơm chất lỏng thủy lực vào công

trên xi lanh dùng thanh piston xuống, cuối củng bơm dầu vào buồng khác đưa vào kho

dự trữ

2.7 Ứng dụng của hệ thống thuỷ lực

Ngày nay, chúng ta có thẻ bắt gặp một thiết bị thủy lực ở bất kỳ ở đâu:

- Trong cấp nước sinh hoạt không thẻ thiếu những máy bơm thủy lực

- Trong cầu tạo động cơ đốt trong của ô tô:

khiến bem va Man hint ' >

Hình 7 Sơ đỗ bơm thủy lực dùng trong ô tô

- Đặc biệt trong lĩnh vực hàng không, hệ thống thủy lực trên đóng vai trò rất quan trọng, thường được Sử dụng dé điều khiển thiết bị hạ cánh, các bé mat kiêm soát, hệ thông phanh hỗ trợ điện Tất cả các máy bay, máy bay quân sự và máy bay trực thăng

đều sử dụng các ứng dụng thủy lực vì hiệu quả chỉ phí, dễ bảo trì

- Tất cả các máy bay, máy bay quân sự và máy bay trực thăng đều sử dụng các ứng

dụng thủy lực vì hiệu quả chỉ phí, dễ bảo trì và hiệu quả vận hành Các ứng dụng thủy

lực của máy bay nhỏ hơn chỉ giới hạn ở phanh bánh xe Trong khi đó, máy bay phức tạp

sử dụng thủy lực để điều khiên các bộ phận khác nhau

- Hệ thống thủy lực là một phản không thẻ thiếu của mỗi máy bay vì độ tin cậy,

tốc độ và mật độ năng lượng của nó Quan trọng nhát là phản ứng mạnh mẽ và đột ngột

12

cho một đầu vào ngay lập tức chỉ có thẻ đạt được băng cách sử dụng thủy lực khác với

hệ thống truyèn tái điện và khí nén Ngoài ra, thiết ké nhỏ và nhẹ của hệ thông thủy lực

Sẽ cải thiện hiệu quả và giảm khí thải

- Tháp pháo, hệ thống lái tự động, hệ thống háp thụ sốc, bánh răng hạ cánh, cánh

tà, cửa và hàm, phanh, cửa khoang bom, vv là một số ứng dụng thủy lực trong 6 máy bay Nguyên tắc đẳng sau tat cả các hoạt động của thiết bị này là luật Pascal

2.8 Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thuý lực

Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng nhát của chất lỏng Độ nhớt xác định ma sát trong bản thân chát lỏng và thê hiện khả năng chống biến dạng trượt hoặc biến dạng cắt của chát long Có 2 loại độ nhớt:

Đó nhớ: động lực

Độ nhớt động lực; là lực ma sát tính bằng 1N tác động trên một đơn vị diện tích

bè mặt 1 m2 của hai lớp phăng song song với dòng chảy của chất lỏng, cách nhau 1m và

Đơn vị độ nhớt động là [m2/s] Ngoài ra, người ta còn dùng đơn vị Stoke, viết tắt

là St

1 St1 cW =s10 3w

Yêu cẩu đối với dầu thuỷ lực

Những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng chát lòng làm việc là độ nhớt, khả năng chịu nhiệu, độ ôn định tính chát hoá học và tính chát vật lý, tính chống ri, tính ăn mòn các chỉ tiết cao su, khả năng bôi tron, tính sui bot nhiệt độ bắt lửa, nhiệt độ đông

đặc

Chat léng lam viéc phai dam báo các yêu cầu sau:

- Qó khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lon nhiét d6 va ap suat

- Độ nhớt ít phụ thuộc nhiệt độ

- Có tính trung hoà (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế được khả

năng xâm nhập của khí, nhưng dễ dàng tách khí ra

- Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chăn khít và khe hở của các chỉ tiết di trượt, nhằm dam bảo độ rò dầu bé nhát, cũng như tôn thất ma sát ít nhát

- Dâu phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hoà tan trong nước và không khí, dẫn nhiệt tốt, có module đàn hỏi, hệ số nở nhiệt và khói lượng riêng nhỏ Trong những yêu càu trên, dàu khoáng chát thoả mãn được đây đủ nhát

14

II TIỀN HÀNH THÍ NGHIỆM

1 Thiết bị thí nghiệm

Hệ thống thiết bị thí nghiệm gồm trạm nguồn (bơm dâu và bình chứa - Hình ), bình

thể tích, các ống dẫn, các loại van, đồng hồ đo áp suất như Hình

| 6 | Lọc dầu FSI-TH-012

food L11]

Trạm nguồn có chức năng cung cấp dầu cao áp cho hệ thống

Trong trạm nguồn có lắp một van an toàn được đặt ở áp suất ' Max /0 bar để bảo vệ hệ thống không bị quá áp

Hình 9 Bơm dầu và bình chứa

15

Hinh 11 Déng hé do ap suat

16

2 Nậi dung thí nghiệm

Bài thí nghiệm này cho phép ta khảo sát các tính chất của van tiết lưu Van tiết lưu được sử dụng nhằm mục đích tạo ra một lực chống lại dòng chuyền động của lưu chất, có nghĩ là ta có thê thay đôi lưu lượng dựa vào các chế độ hoạt động khác nhau của van tiết lưu

Ở bài thí nghiệm này sự chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của van tiết lưu được xác định Điều này thực hiện nhờ van an toàn được đặt ở sau van tiết lưu ( vị trí 0

là vị trí khóa an toàn, vị trí 10 là vị trí mở an toàn )

Bài thí nghiệm sử dụng các thiết bị:

- Van tiết lưu DF1

- 2 van an toàn DD†

- 2 Đồng hồ đo áp suất DZ1

- Đồng hồ bám giờ

3 Các bước tiến hành thí nghiệm

- _ B1: Lắp đặt các thiết bị cần thiết cho thí nghiệm

-_ B2: Kiểm tra các đầu nói giữa các thiết bi

- B3: Điều chỉnh van an toàn DDI/S đề cho áp suát của hệ thôngdà=45 bar (lúc này van tiết lưu phải ở vị trí 0, vị trí khóa an toàn)

-._ B4: Điêu chỉnh van tiết lưu bằng cách xoay 1 vòng kẻ từ vị trí khóa an toàn

- B5: Điều chỉnh van an toàn DD1/L sao cho áp suất của đầu van tiết lựa là

20 bar Đọc giá trị áp suất ps tương ứng ghi nhận được

- _ B6: Khóa van ở bình đo, tiến hành bám thời gian khi lượng dầu trong bình tăng

từ 0.5L đến 1.5L Ghi kết quả vào bảng

- B7: Lặp lại thí nghiệm trên với các mức khác nhau Ø¡420,25,30 bar

- B8: Tiến hành thí nghiệm lại ở điều kiện van tiết lưu được điều chỉnh băng cách xoay tiếp 1 vòng và 2 vòng nữa

Độ trênh lệch áp: @ =p -p

17