truyền động thủy khí động lựctruyền động thể tích

§1. KHÁI NIỆM CHUNGDựa vào tính không nén của CL (dầu cao áp) ñể truy
n áp năng
truy
n ñc xa; ít tn tht nănglng. Các phần tử trong TĐTLTT: 1: Bơm cung cấp dầu áp suất lớn 2: Động cơ thuỷ lực kiểu thể tích 3: Bộ phận biến ñổi và ñiều chỉnh (thiết bị ñiều khiển, ñường ống, các thiết bị phụ, van) 1; 2: cơ cấu biến ñổi năng lượng.Sử dụng trong: hệ thống lái máy bay, hệ thống phanh, hệ thống nâng ben ô tô, hệ thống tự ñộng...23PHÂN LOẠI Dựa vào chuyển ñộng của ñộng cơ thuỷ lực (bộ phận chấp hành)
• TĐTLTT có chuyển ñộng tịnh tiến, • TĐTLTT có chuyển ñộng quay • TĐTLTT chuyển ñộng tuỳ ñộng, 4TĐTLTT chñộng tịnh tiếnFcảnF=p.SVan phân phốiBơm cánh gạtVan an toànXi lanh lựcĐộng cơ thủy lựcTĐTLTT chñộng quay35ƯU ĐIỂM • Trọng lượng trên 1 ñơn vị công suất: nhỏ. • Hiệu suất cao. • Đảo chiều ñơn giản, ñiều chỉnh vô cấp vận tốc bộ phận chấp hành. • Chuyển ñộng êm. • Độ nhạy; ñộ chính xác cao, ñiều khiển nhẹ nhàng. • Tạo lực tác dụng lớn khi cần thiết. NHƯỢC ĐIỂM • Áp suất làm việc cao
khó làm kín các bộ phận làm việc, • Các chi tiết có ñộ chính xác cao
giá thành ñắt. • Yêu cầu cao về chất lỏng làm việc. • Vận tốc truyền xung thuỷ lực khá nhỏ: a =100 ms
gây sự trễ ñáng kể trong ñường ống dài.6Ycầu ñv chất lỏng làm việc

TRUY Ề N ĐỘ NG THU Ỷ L Ự C

TH Ể TÍCH

D ự a vào tính không nén c ủ a CL (d ầ u cao áp) ñể

truy
n áp n ă ng
truy
n ñ c xa; ít t  n th  t n ă ng

Sử dụng trong:hệthống lái máy bay, hệ thống phanh, hệ

thống nâng ben ô tô, hệthống tự ñộng

Van phân phối

Bơm cánh gạt Van an toàn

Xi lanh lực

Động cơ thủy lực

T Đ TLTT ch ñộ ng quay

• Vận tốc truyền xung thuỷlực khá nhỏ: a =100 m/s

gây s ự tr ễ ñáng kểtrong ñườngống dài

Y/c ầ u ñ /v ch ấ t l ỏ ng làm vi ệ c

• Bôi trơn tốt ñ/v vật liệu của cặp trượt: t ạ o ñượ c

màng d ầ u bôi tr ơ n gi ữ a hai b ề m ặ t tr ượ t.

• Tính chất của CL ít thay ñổi trong vùng Tolàm việc

• Tosôi cao

• Không chứa CL dễ bay hơi

• Không phá huỷvật liệu

• Độbền cao ñ/v sựô xi hoá, thời gian làm việc dài

• Nhiệt ñộbén lửa và nhiệt ñộtựbốc cháy cao

Van phân phối

Bơm cánh gạt Van an toàn

Xi lanh lực

Bom Bom

Bom Q Bom lt Bom

n q

Q

60

3 Công su ấ t:

ckBom QBom

Bom Bom

tr

Q p N

trBom ĐcTL

ĐcTL ck DcTL Q Bom

DcTL ck ñcoTL

pis

ñcoTL DcTL

ck pis ĐcTL

N

N

Q p

Q p

S

Q S

p

N

η η

η η

η η

η η

I C ơ c ấ u ch ỉ nh h ướ ng

Thông v ớ i

A B

C

12

Thông v ớ i

bu ồ ng trái

Thông v ớ i

bu ồ ng ph ả i

CON TRƯỢT PHÂN PHỐI

• Piston b ậ c 1 + Xi lanh (v ỏ ) 2

• Piston chuy ể n ñộ ng trong XL, các b ậ c c ủ a

piston ñ óng, m ở các c ử a l ư u thông trong XL

3 Khóa phân ph ố i

AA

thông c ủ a CL khi qua ti ế t l ư u

• Có thể ñặtở ñường vào hoặcñường ra của cơcấu

chấp hành, th ườ ng ñặ t ở ñườ ng ra
ñ óng luôn vai

C F

p A

C

v

p A

C

p g A

Q

tiettluu x

tiettluu x

tiettluu x

tiettluu x

µ γ

L ư u l ượ ng qua ti ế t l ư u:

• Khi ñảm bảo ñược ∆p = const khi áp suất làm việc của

cơ cấu thay ñổivàcho Ax không ñổi
Q=const
vận

C F

p A

1 Van an toàn – Van tràn

• Van an toàn: b ả o v ệ h ệ th ố ng kh ỏ i b ị quá t ả i

• Van vi sai, van tác d ụ ng tùy ñộ ng: van bi

ñ óng vai trò c ơ c ấ u ph ụ gây tác d ụ ng lên

piston.

III- C ơ c ấ u ñ i ề u ch ỉ nh áp su ấ t: van b ả o

vê, van tràn, van gi ả m áp (van c ả n)

T ự so ạ n: Nhi ệ m v ụ khác nhau c ủ a van an toàn,

van tràn trong h ệ th ố ng TL

32

a Van an toàn tác d ụ ng tr ự c ti ế p

FcảnF=p.S

Van phân phối

Bơm cánh gạt Van an toàn

Xi lanh lực

b Van an toàn vi sai có ñệ m gi ả m ch ấ n

Lò xo nhỏ vì diệntích chịu lực ñể mở

Khi ñ óng van: Khi p ↓ñến [p]
P lò xo th ắ ng áp l ự c CL,

piston ñ i qua trái, CL t ừ A →l ỗ gi ả m ch ấ n (trên piston) →

sựlưu thông CL từa qua b

Quá tải: Khi p1ởa↑↑↑↑, ápsuấtởc,d,e↑↑↑↑ Áp lực CL thắnglò xo 5, bi 4 mở, dầu

từcqua lỗtiết lưu, qua van

bi, vè bểdầu;.l ỗ gi ả m ch ấ n

8 t ạ o chênh áp gi ữ a d, e, c

Pisñi lên, dầu từaqua

bchảy vềbể
p1↓↓↓↓.Khi p1cân bằng với Plò xo 5

van bi ñóng lại, dầukhông chảy qua lỗgiảmchấn, ∆p giữa các buồng

=0, lò xo 3 ñưa piston ñibxuống; ñóng cửa lưu thônggiữaa vàb

8, 9: l ỗ ti ế t l ư u

36

• Có th ể ñ i ề u ch ỉ nh l ự c lò xo 5 sao cho bi 4 luôn

m ở
luôn có CL tháo qua bi tùy ñộ ng và qua

• Áp suấtñiều chỉnh van là p 2

(áp suất ra của XLL=áp suấtvào của van cản)

Van gi ả m áp piston hình nón

3 2

1

4 Van m ở : Flòxo = l ự c tác d ụ ng lên ñ áy nón

• Áp suất tại cửa ra cótác dụngñiều khiển

Van gi ả m áp tác

d ụ ng tùy ñộ ng (9): l(8): lỗthôngở ñáy thân piston

ỗgiảm chấn trên thân piston

(b), (d)thông với(c)nhờlỗ9

(b)thông với(e)qua lỗ10

• Lò xo 5 ñẩy bi tì vàoñếvan

• Lò xo yếu 3 ép Piston 2 ởvịtrí thấpnhất
Diện tich lưu thông giữa (a) và(b): max

• D ầ u t ừ (a) →(b) qua c ử a h ẹ p (gi ả m áp).

• N ế u luôn ñể 1 ít CL tháo qua bi tùy

ñộ ng
ho ạ t ñộ ng c ủ a van gi ả m áp tùy

ñộ ng làm cho p trong ñườ ng ố ng sau

van luôn không ñổ i và nh ỏ h ơ n áp su ấ t

- Điề u ch ỉ nh th ể tích làm vi ệ c (l ư u l ượ ng riêng) c ủ a

b ơ m hay c ủ a Đ c ơ thu ỷ l ự c: ph ươ ng pháp th ể

tích.

- Dùng ti ế t l ư u: ph ươ ng pháp ti ế t l ư u

lt B

lực khi vận tốc quay của bơm nB= const bằng cách:

- thay ñổ i l ư u l ượ ng riêng c ủ a b ơ m q B

- thay ñổ i l ư u l ượ ng riêng c ủ a ñ c ơ thu ỷ l ự c qDcTL

- ho ặ c thay ñổ i c ả hai.

Bỏqua rò rỉ:

Momen quay trên tr ụ c ñ c ơ thu ỷ l ự c

momen quay MDc ch ỉ ph ụ thu ộ c b ậ c nh ấ t vào

q p

max

max

lt Dc Dc

B lt

B B lt Dc

q

n q

π

ε

2

max Dc lt

Dc Dc lt

Dc

n q

• Trong th ự c t ế n ñ c ơ TL b ị h ạ n ch ế do ph ả i ñả m b ả o momen

quay t ố i thi ể u trên tr ụ c ñ c ơ thu ỷ l ự c ñể th ắ ng s ứ c c ả n ma

sát trong Đ c ơ và kéo ph ụ t ả i
nmaxcủa ñcơ TL bịgiới hạn

- tiếp tục nâng cao vận tốc quay bằng cách tăng dần Qbơm;

sau khi Qbơm=max tiếp tục nâng cao vận tốc hơn nữa bằng

Dc

B lt

B

Dc

q

n q

lt Dc D

B lt

B B Dc

q

n q

ckDc lt

Dc Dc

Dc

q p

Dc Dc Dc

p q

Ưuñiểm: Tính kinh tế: lưu lượng (công suất) của bơm luôn biến

ñổi phù hợp với lưu lượng màñcơTL yêu cầu (theo y/cầu phụ

tải)

Nhượcñiểm: Sựrò rỉCL trong bơm phụthuộc vào phụtải
khi

ph ụ t ả i thay ñổ i, vi ệ c ñ i ề u ch ỉ nh v ậ n t ố c s ẽ không nh ạ y, khó

chính xác, nh ấ t là ñố i v ớ i nh ữ ng h ệ th ố ng có l ư u l ượ ng nh ỏ

Thườngñược dùngñối với:

• Hệthống có lưu lượng làm việc lớn, không có yêu cầuñiều

chỉnh chính xác vận tốc chuyểnñộng của bộphận chấp hành

• Hệthống có phụtải thayñổi rất ít

Pis Pis

B Blt

B Pis

lt B P

F

Q F

n q

F

Q Q

thùng ch ứ a: Đ i
u ch  nh c  a thông c a ti t l  u s  ñi
u

3

p1.Fpis= p2 ( Fpis– Fc ) + Pph ụ t ả i + Pmasát

pis

masat phutai

pis

c pis

F

P P

F

F F

p 1 ph ụ thu ộ c P ph ụ t ả i

l  u l  ng qua ti t l  u ph thu c P ph t  i

Kinh tếhơn so với hai hệthống trên: c ộ t áp và l ư u

l ượ ng c ủ a b ơ m ph ụ thu ộ c vào ph ụ t ả i.

khoang b
tiết lưu 4, van phân

γ

2 g p p A

2 4 2 5

4

4 F loxo F ms F qt

D p D

v ậ n t ố c pittông: Khi l ự c ph ụ t ả i thay ñổ i,

2 L ắ p BĐT t ạ i c ử a ra

• Van tràn ⇒p1= const, không phụthuộc vào phụ

ñẩy lên
thu hẹp cửa lưuthông giữa a và b
p 4 ↓

• CL ởkhoang phải qua cơ cấu phân phối 2
bộ ñiều tốc

p trong khoang c tăng
pis 4 bị

ñẩy lên
thu hẹp cửa lưu thông

Nh ậ n xét cas l ắ p BĐT t ạ i c ử a ra

• Độchênh áp (p4–p5) qua tiết lưu luôn khôngñổi,

không phụthuộc vào sựthayñổi của lực phụtải⇒

vận tốc của pittông XL lựcñượcổnñịnh

• Lắp bộ ñiều tốcởlối ra⇒chñộng của bộphận chấp

hànhñược êm hơn

• CL khi qua tiết lưu
ñược làm lạnhởthùng chứa

trước khi tiếp tục vào hệthống⇒với cácñk như

nhau, lượng rò rỉtrong XL lực nhỏhơn cas 1

• Áp suất ra của bơm luôn luônổnñịnh (do van tràn)

sựthayñổi phụtải khôngảnh hưởngñến s ự rò r ỉ

tăng

• Khoang b của van ñiều áp thông

với khoang c ⇒p trong khoang c

P 3

P 4

• Áp suất trong ñường có áp của bơm phụthuộc vào

phụtải vìvan an toàn làm việc theo ch ứ c n ă ng

ch ố ng ñỡ(chỉkhi hệthống bịquá tải) ⇒công suất

của bơm luôn biến ñổi phù hợp với yêu cầu của ñcơ

thuỷlực (của phụtải) ⇒làm vi ệ c kinh t ế hơn

tr ườ ng h ợ p b ộ ñiề u t ố c ñặ t ở l ố i vào và l ố i ra c ủ a

ñ c ơ thu ỷ l ự c.

• Công suất (lưu lượng) của bơm phụthuộc vào phụ

tải
s ự rò r ỉ trong bơm cũ ng ph ụ thu ộ c vào ph ụ

t ả i
hệthống làm việc kém nhạy và kém ổn ñịnh so

với hai hệthống trên, nhất là khi phụtải thay ñổi

nhiều
ch  dùng khi không c  n ñ òi h " i cao v
 n

• Phân tích sự khác nhau, ưu nhược ñiểm,

phạm vi sử dụng của 3 sơ ñồ lắp bộ ñiều

tốc.

• Khi nào cần sử dụng bộ ñiều tốc???

• Các tiêu chí ñể ñánh giá 1 tiết lưu.

pp tiết lưuñặtởlốivào)

tiết lưu

76

Các bước giải

• Vận tốc cựcñại của piston ứng với tải trọng cho trước

• Tải trọng Pmaxñểpiston ngưng chuyểnñộng

• Lưu lượng rò rỉtrong truyềnñộng:

• Pt Vận tốc chñộng của piston:

P tl tl tl P P

tl P

F

P p f

A F F Q

v = = 1 ⋅ ⋅ ⋅ε ⋅ −

tl tl P

P

tl Pis

F

P p f

A F F

Q

P

phutai tl

tl tl tl

tl tl

F

P p f

A p f

• ∆ p : ñộ chênh áp tr ướ c và sau ti ế t l ư u

• εtl= εmin ÷ εmax≈ 0 ÷ 1 : thông s ố ñ i ề u ch ỉ nh c ủ a ti ế t lPư u;

phutai tl

F

P p

p= −

∆

Khu v ự c ñ i ề u ch ỉ nh c ủ a truy ề n ñộ ng

min min

tl

Q

Q D

max

min

tl p tl

tl

Q F

P a

∆

=

Ví d ụ 2

Cho TĐTLTT có chuyển

ñộng làm việc là chñộngquay Lưu lượng QB=160 lit/ph (cựcñại),

nB=1470v/ph, áp suất CL làm việc là pB=35at

• Lưu lượng lý thuyết của bơm

• Lưu lượng riêng của ñộng cơ

• Lưu lượng rò rỉ trong bơm

• Lưu lượng rò rỉ trong ñcơ

• Hệ số rò rỉ (a) trong bơm và ñcơ

• Hệ số rò rỉ của truyền ñộng

• Pt ñặc tính:

ñc ñc

M a q

Q n

D = εBmax/ εBmin= 1 / εBmin

• Vận tóc quay nhỏ nhất của ñcơ thủy

lực ứng với Mñc ñã cho trong ñề bài

Ví d ụ 3

Bình tích n ă ng

Z

• Choγd=8900N/m3; dầuñượcñưa vào XL khuyêch ñại thủy

lực có D=80mm, d=30mm qua van trượt có cửa hình chữ

nhật có diện tích lưu thôngb.x(b=2mm, x thayñổi)

• Áp suất nguồn (tại cửa vào van trượt): pn=2000N/cm2; áp

p 1

p 2

R

1 Lập quan hệgiữa vận tốc trong chuyển ñộngñều của

piston vptheo tải trọng R tác dụng lên cần pis khi cửa van

trượt mởhoàn toàn xmax=2mm

• Khi R=0 thì vp=?

• Khi vp=0 thì R=?

2 Xây dựng biểuñồbiểu thịvận tốc pis theoñộmởx của

van trượt vớiñkiện R=const=70kN Với x=2mm thì vpis=?

Cho hệsốlưu lượng của van µ=const=0,5

Bơm không ñiều chỉnh ñược

Bơm ñiều chỉnh ñược

Không ñả o chi ề Đả o chi ề

Đcơ TL không ñiều chỉnh ñược

Đcơ TL ñiều chỉnh ñược

- Điền sốliệu vào công thức tính trước khi ghi kết quả.

- Kết quảtính toán phải ghi rõñơn vị

- ThẻSV (hoặc CMND), máy tính cá nhân.

- Không sửdụngñiện thoại diñộng dưới bất kỳhình thức

... trước

• Tải trọng Pmaxđểpiston ngưng chuyểnđộng

• Lưu lượng rị rỉtrong truyền? ?ộng:

• Pt Vận tốc chđộng piston:

P tl tl tl P P

tl... Lưu lượng riêng động cơ

• Lưu lượng rị rỉ bơm

• Lưu lượng rị rỉ đcơ

• Hệ số rị rỉ (a) bơm đcơ

• Hệ số rị rỉ truyền động< /h3>

•... εBmin

• Vận tóc quay nhỏ đcơ thủy< /h3>

lực ứng với Mđc đã cho đề bài

Ví d ụ 3

Bình tích n ă ng

Z