Bài 1 P2

Bài CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.Những ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực 1.1 Ưu điểm +/ Truyền động công suất cao lực lớn, (nhờ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi chăm sóc, bảo dưỡng) +/ Điều chỉnh vận tốc làm việc tinh vô cấp, (dễ thực tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn) +/ Kết cấu gọn nhẹ, vị trí phần tử dẫn bị dẫn khơng lệ thuộc +/ Có khả giảm khối lượng kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao +/ Nhờ quán tính nhỏ bơm động thủy lực, nhờ tính chịu nén dầu nên sử dụng vận tốc cao mà khơng sợ bị va đập mạnh (như khí điện) +/ Dễ biến đổi chuyển động quay động thành chuyển động tịnh tiến cấu chấp hành +/ Dễ đề phòng tải nhờ van an toàn +/ Dễ theo dõi quan sát áp kế, kể hệ phức tạp, nhiều mạch +/ Tự động hoá đơn giản, kể thiết bị phức tạp, cách dùng phần tử tiêu chuẩn hoá 1.2 Nhược điểm +/ Mất mát đường ống dẫn rò rỉ bên phần tử, làm giảm hiệu suất hạn chế phạm vi sử dụng +/ Khó giữ vận tốc khơng đổi phụ tải thay đổi tính nén chất lỏng tính đàn hồi đường ống dẫn +/ Khi khởi động, nhiệt độ hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi độ nhớt chất lỏng thay đổi Định luật chất lỏng 2.1 Áp suất thủy tĩnh Trong chất lỏng, áp suất (do trọng lượng ngoại lực) tác dụng lên phần tử chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng thùng chứa Trong đó: ρ- khối lượng riêng chất lỏng; h- chiều cao cột nước; g- gia tốc trọng trường; pS- áp suất lực trọng trường; pL- áp suất khí quyển; pF- áp suất tải trọng ngồi; A, A1, A2- diện tích bề mặt tiếp xúc; F- tải trọng ngồi 2.2 Phương trình dịng chảy liên tục Lưu lượng (Q) chảy đường ống từ vị trí (1) đến vị trí (2) khơng đổi (const) Lưu lượng Q chất lỏng qua mặt cắt A ống toàn ống (điều kiện liên tục) Ta có phương trình dịng chảy sau: Q = A.v = số (const) Với v vận tốc chảy trung bình qua mặt cắt A Nếu tiết diện chảy hình trịn, ta có: Vận tốc chảy vị trí 2: Trong đó: Q1[m3/s], v1[m/s], A1[m2], d1[m] lưu lượng dòng chảy, vận tốc dịng chảy, tiết diện dịng chảy đường kính ống vị trí 1; Q2[m3/s], v2[m/s], A2[m2], d2[m] lưu lượng dòng chảy, vận tốc dòng chảy, tiết diện dịng chảy đường kính ống vị trí 2.3 Phương trình Bernulli Theo hình vẽ ta có áp suất điểm chất lỏng chảy: Trong đó: 2.4 Đơn vị đo đại lượng (Hệ mét) 2.4.1 Áp suất (p) Theo đơn vị đo lường SI Pascal (pa) 1pa = 1N/m2 = 1m-1kgs-2 = 1kg/ms2 Đơn vị nhỏ, nên người ta thường dùng đơn vị: N/mm 2, N/cm2 so với đơn vị áp suất cũ kg/cm2 có mối liên hệ sau: 1kg/cm2≈ 0.1N/mm2 = 10N/cm2 = 105N/m2 (Trị số xác: 1kg/cm2 = 9,8N/cm2; để dàng tính tốn, ta lấy 1kg/cm2 = 10N/cm2) Ngồi ta cịn dùng: 1bar = 105N/m2 = 1kg/cm2 1at = 9,81.104N/m2≈ 105N/m2 = 1bar (Theo DIN- tiêu chuẩn Cộng hịa Liên bang Đức 1kp/cm = ,980665bar ≈ 0,981bar; 1bar ≈ 1,02kp/cm2 Đơn vị kG/cm2 tương đương kp/cm2) 2.4.2 Vận tốc (v) Đơn vị vận tốc m/s (cm/s) 2.4.3 Thể tích lưu lượng a Thể tích (V): m3 lít(l) b Lưu lượng (Q): m3/phút l/phút Trong cấu biến đổi lượng dầu ép (bơm dầu, động dầu) dùng đơn vị m3/vòng l/vòng 2.4.4 Lực (F) Đơn vị lực Newton (N) 1N = 1kg.m/s2 2.4.5 Công suất (N) Đơn vị công suất Watt (W) 1W = 1Nm/s = 1m2.kg/s3 Các dạng lượng +/ Mang lượng: dầu +/ Truyền lượng: ống dẫn, đầu nối +/ Tạo lượng chuyển đổi thành lượng khác bơm, động dầu(mô tơ thủy lực), xilanh truyền lực 3.1 Sơ đồ thủy lực tạo chuyển động tịnh tiến Tính tốn sơ bộ: +/ Thơng số cấu chấp hành: Ft (v1, v2) Chuyển động tịnh tiến (hành trình làm việc) +/ Các phương trình: Lưu lượng: Q1 = A1.v1 Q2 = A2.v1 Lực: Ft = p1.A1 Công suất cấu chấp hành: Công suất thủy lực: Nếu bỏ qua tổn thất từ bơm đến cấu chấp hành N ≈ Nbơm Nếu tính đến tổn thất Chuyển động lùi (Hành trình chạy khơng) Nếu tải Ft = ⇒ p thắng ma sát p A ≥ F Lưu lượng: Q = A Q’ = A v ≠ Q Do A > A ⇒ v > v 2 c 2 2 2 3.2 Sơ đồ thuỷ lực tạo chuyển động quay Công suất cấu chấp hành: Hoặc: Công suất thuỷ lực: Tổn thất hệ thống truyền động thủy lực 4.1 Tổn thất thể tích Loại tổn thất dầu thủy lực chảy qua khe hở phần tử hệ thống gây nên Nếu áp suất lớn, vận tốc nhỏ độ nhớt nhỏ tổn thất thể tích lớn.Tổn thất thể tích đáng kể cấu biến đổi lượng (bơm dầu, động dầu, xilanh truyền lực) Đối với bơm dầu: tổn thất thể tích thể hiệu suất sau: Q: Lưu lượng thực tế bơm dầu; Q : Lưu lượng danh nghĩa bơm Nếu lưu lượng chảy qua động dầu Q đ lưu lượng thực tế Qđ = qđ.ηđ hiệu suất đông dầu là: 0 Nếu khơng kể đến lượng dầu dị mối nối, van tổn thất hệ thống dầu ép có bơm dầu động dầu là: 4.2 Tổn thất khí Tổn thất khí ma sát chi tiết có chuyển động tương đối bơm dầu động dầu gây nên Tổn thất khí bơm biểu thị hiệu suất khí: N - Cơng suất cần thiếtđể quay bơm (công suất danh nghĩa), tức công suất cần thiết để đảm bảo lưu lượng Q áp suất p dầu, đó: N- Cơng suất thực tế đo trục bơm (do mômen xoắn trục) Đối với dầu: N đ = (p.Qđ)/6.104 Do đó: η đ = Nđ/N0đ c Từ đó, tổn thất khí hệ thống thủy lực là: 4.3 Tổn thất áp suất Tổn thất áp suất giảm áp suất lực cản đường chuyển động dầu từ bơm đến cấu chấp hành (động đầu, xilanh truyền lực) Tổn thất phụ thuộc vào yếu tố sau: +/ Chiều dài ống dẫn +/ Độ nhẵn thành ống +/ Độ lớn tiết diện ống dẫn +/ Tốc độ chảy +/ Sự thay đổi tiết diện +/ Sự thay đổi hướng chuyển động +/ Trọng lượng riêng, độ nhớt Nếu p áp suất hệ thống, p áp suất ra, tổn thất biểu thị hiệu suất: Trong đó: Hiệu áp ∆p trị số tổn thất áp suất Tổn thất áp suất lực cản cục gây nên tính theo cơng thức sau: Trong đó: - khối lượng riêng dầu (914kg/m3); g- gia tốc trọng trường (9,81m/s2); v- vận tốc trung bình dầu (m/s); ξ- hệ số tổn thất cục bộ; l- chiều dài ống dẫn; d- đường kính ống 4.4 Ảnh hưởng thơng số hình học đến tổn thất áp suất 4.4.1 Tiết diện dạng tròn Nếu ta gọi ∆p- Tổn thất áp suất; l- Chiều dài ống dẫn; ρ- Khối lượng riêng chất lỏng; Q- Lưu lượng; D- Đường kính; ν- Độ nhớt động học; λ- Hệ số ma sát ống; λLAM- Hệ số ma sát chảy tầng; λTURB- Hệ số ma sát chảy rối Số Reynold: 4.4.2 Tiết diện thay đổi lớn đột ngột Tổn thất: Trong đó: D1- đường kính ống dẫn vào; D2- đường kính ống dẫn 4.4.3 Tiết diện nhỏ đột ngột Tổn thất: Trong đó: D1- đường kính ống dẫn ra; D2- đường kính ống dẫn vào 4.4.4 Tiết diện thay đổi lớn từ từ Tổn thất: 4.4.5 Tiết diện nhỏ từ từ Tổn thất: 4.4.6 Vào ống dẫn Tổn thất áp suất tính theo cơng thức sau Trong hệ số thất ξ chia thành hai trường hợp bảng sau: E 4.4.7 Ra ống dẫn Tổn thất áp suất tính theo cơng thức sau: 4.4.8 Ống dẫn gãy khúc i Tổn thất áp suất van k Tổn thất hệ thống thủy lực Độ nhớt yêu cầu dầu thủy lực 5.1 Độ nhớt Độ nhớt tính chất quan trọng chất lỏng Độ nhớt xác định ma sát thân chất lỏng thể khả chống biến dạng trượt biến dạng cắt chất lỏng Có hai loại độ nhớt: 5.1.1 Độ nhớt động lực Độ nhớt động lực η lực ma sát tính 1N tác động đơn vịdiện tích bề mặt 1m2 hai lớp phẳng song song với dòng chảy chất lỏng, cách 1m có vận tốc 1m/s Độ nhớt động lực η tính [Pa.s] Ngồi ra, người ta cịn dùng đơn vị poazơ (Poiseuille), viết tắt P 1P = 0,1N.s/m2 = 0,010193kG.s/m2 1P = 100cP (centipoiseuilles) Trong tính tốn kỹ thuật thường số quy tròn: 1P = 0,0102kG.s/m2 5.1.2 Độ nhớt động Độ nhớt động tỷ số hệ số nhớt động lực ỗ với khối lượng riêng ρ chất lỏng: Đơn vị độ nhớt động [m2/s] Ngoài ra, người ta dùng đơn vị stốc (Stoke), viết tắt St centistokes, viết tắt cSt 1St = 1cm2/s = 10-4m2/s 1cSt = 10-2St = 1mm2/s c Độ nhớt Engler (E0) Độ nhớt Engler (E0) tỷ số quy ước dùng để so sánh thời gian chảy 200cm3 dầu qua ống dẫn có đường kính 2,8mm với thời gian chảy 200cm3 nước cất nhiệt độ 200C qua ống dẫn có đường kính, ký hiệu: E0 = t/tn Độ nhớt Engler thường đo đầu nhiệt độ 20, 50, 1000C ký hiệu tương ứng với nó: E020, E050, E0100 5.2 Yêu cầu dầu thủy lực Những tiêu để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc độ nhớt, khả chịu nhiệt, độ ổn định tính chất hố học tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính ăn mịn chi tiết cao su, khả bơi trơn, tính sủi bọt, nhiệt độ bắt lữa, nhiệt độ đôngđặc Chất lỏng làm việc phải đảm bảo u cầu sau: +/ Có khả bơi trơn tốt khoảng thay đổi lớn nhiệt độ áp suất; +/ Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ; +/ Có tính trung hồ (tính trơ) với bề mặt kim loại, hạn chế khả xâm nhập khí, dễ dàng tách khí ra; +/ Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít khe hở chi tiết di trượt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, nhưtổn thất ma sát nhất; +/ Dầu phải sủi bọt, bốc làm việc, hoà tan nước khơng khí, dẫn nhiệt tốt, có mơđun đàn hồi, hệ số nở nhiệt khối lượng riêng nhỏ.Trong yêu cầu trên, dầu khoáng chất thoả mãn đầy đủ ... sau: 1kg/cm2≈ 0.1N/mm2 = 10 N/cm2 = 10 5N/m2 (Trị số xác: 1kg/cm2 = 9,8N/cm2; để dàng tính tốn, ta lấy 1kg/cm2 = 10 N/cm2) Ngồi ta cịn dùng: 1bar = 10 5N/m2 = 1kg/cm2 1at = 9, 81. 104N/m2≈ 10 5N/m2 = 1bar... poazơ (Poiseuille), viết tắt P 1P = 0,1N.s/m2 = 0, 010 193kG.s/m2 1P = 10 0cP (centipoiseuilles) Trong tính tốn kỹ thuật thường số quy trịn: 1P = 0, 010 2kG.s/m2 5 .1. 2 Độ nhớt động Độ nhớt động tỷ... lỏng chảy: Trong đó: 2.4 Đơn vị đo đại lượng (Hệ mét) 2.4 .1 Áp suất (p) Theo đơn vị đo lường SI Pascal (pa) 1pa = 1N/m2 = 1m-1kgs-2 = 1kg/ms2 Đơn vị nhỏ, nên người ta thường dùng đơn vị: N/mm