CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN ĐÀO TẠO BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG THỦY LỰC Mã số môn học: MĐ 17 Thời gian mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 18 giờ; Thực hành: 37 giờ; Ktra: 5 giờ) I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN: Vị trí: + Mô đun bảo dưỡng hệ thống thủy lực bố trí giảng dạy sau khi đã học xong các môn lý thuyết cơ sở. + Mô đun giữ một vai trò quan trọng trong việc hình thành năng lực nghề nghiệp của người học, làm cơ sở để người học tự nghiên cứu, tiếp thu được những kiến thức khoa học kỹ thuật tiên tiến và nâng cao được trình độ chuyên môn nghề nghiệp của mình. + Mô đun này có thể được bố trí dạy song song với các mô đun MĐ15, MĐ16. Tính chất:là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc. II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: Về kiến thức: + Biết vận hành, bảo dưỡng hệ thống thủy lực trên các loại máy thi công công trình xây dựng nền. + Vận dụng được các kiến thức của môn học để làm cơ sở cho việc học tập các môn học chuyên môn khác. Về kỹ năng: + Đọc và phân tích được các bản vẽ cấu tạo hệ thống thủy lực trên các loại máy thi công công trình xây dựng nền. + Có khả năng tự nghiên cứu, tìm hiểu để tiếp thu được những kiến thức khoa học kỹ thuật tiên tiến và nâng cao được trình độ chuyên môn nghề nghiệp của mình. Về thái độ: Vận dụng được những kiến thức về đặc tính kỹ thuật và tầm quan trọng của các bộ phận để nâng cao ý thức trong việc bảo quản, sử dụng xe máy. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN: 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành Kiểm tra 1 Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng thủy lực 2 2 2 Nhận dạng các chi tiết trong hệ thống thủy lực 18 9 7 2 3 Bảo dưỡng hệ thống thủy lực máy xúc 14 4 10 4 Bảo dưỡng hệ thống thủy lực máy lu 14 2 10 2 5 Bảo dưỡng hệ thống thủy lực máy ủi 12 1 10 1 Tổng cộng 60 18 37 5 Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính vào giờ thực hành 2. Nội dung chi tiết: Bài 1. Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng thủy lực Thời gian: 2 giờ (LT: 2 giờ; TH: 0 giờ; KT: 0 giờ) Mục tiêu: Phát biểu đúng các khái niệm, yêu cầu và các thông số của truyền động thủy lực; Vẽ và trình bày được nguyên lý làm việc chung của hệ thống thủy lực; Giải thích được các quy luật truyền động bằng thủy lực; Bố trí vị trí làm việc hợp lý, đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. Nội dung: 1. Khái niệm, yêu cầu và các thông số của hệ thống thủy lực 1.1 Khái niệm
Trang 2
CHUONG TRINH MO DUN DAO TAO BAO DUONG HE THONG THUY LUC
Ma m6 dun: MD 17
Thời gian mô đun: 60 giờ (Lý thuyết: 18 giờ; Thực hành: 37 giờ; Kiểm tra: 5 giờ) I VI TRI, TINH CHAT CUA MO DUN
1 Vi tri
+ Mô đun bảo dưỡng hệ thống thủy lực bố trí giảng dạy sau khi đã học xong các môn lý thuyết cơ sở
+ Mô đun giữ một vai trò quan trọng trong việc hình thành năng lực nghề nghiệp của
người học, làm cơ sở để người học tự nghiên cứu, tiếp thu được những kiến thức khoa học kỹ thuật tiên tiến và nâng cao được trình độ chuyên môn nghẻ nghiệp của mình
+ Mô đun này có thê được bố trí đạy song song với các mô đun MĐ15, MĐIó6 2 Tính chất: là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc
II MỤC TIÊU MÔ DUN
1 Kiến thức
+ Biết vận hành, bảo dưỡng hệ thống thủy lực trên các loại máy thi công công
trình xây dựng nên
+ Vận dụng được các kiến thức của môn học để làm cơ sở cho việc học tập các môn học chuyên môn khác
2 Kỹ năng
+ Đọc và phân tích được các bản vẽ sơ đồ cầu tạo hệ thống thủy lực trên các loại máy thi công công trình xây dựng nẻn
+ Có khả năng tự nghiên cứu, tìm hiểu để tiếp thu được những kiến thức khoa
học kỹ thuật tiên tiến và nâng cao được trình độ chuyên môn nghề nghiệp của mình 3 Thái độ
Trang 3iI NOI DUNG MO DUN
Loai Thoi lugng
Tén bai / oa! | Dia
Ma bai bai VẢ 3 , :Ä
Chương mục da điểm | Tông Ly Thue | Kiém
ty SỐ thuyết | hành tra
Khái niệm và các Lý Phòng
MD 17-01 | quy luật về truyền thuết học lý | 2 2
động băng thủy lực » thuyét Nhận dạng các bộ Tích Thông MD 17-02 | phận trong hệ thống hợp tích 18 10 7 1 thủy lực hợp Phòng MP 17-03 | Bảo dưỡng hệ thông | Tích | học | 46 thủy lực máy xúc hợp tích 4 10 2 hợp
Bảo dưỡng hệ thốn Thực Xưởng
MB 17-04 | ~ 9 thủy lực máy lu È độ mong hành fe | thực | 12 ` 1 10 1
hành Bảo dưỡng hệ thống | Thực Xưởng
MB 17-05 | DU thủy lực máy ủi Cương nộ ĐH | TIẾP | thực | 12 hành ` 1 10 1 hành Tổng cộng 60 18 37 5 * Gh¡ chú: Thời gian kiêm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính vào giờ thực hành IV DIEU KIEN THỰC HIỆN MO DUN 1 Vật liệu + Xăng, nhiên liệu diesel, dầu bôi trơn, mỡ bôi trơn, giẻ lau và dung dịch súc rửa 2 Dụng cụ và trang thiết bị
+ Máy xúc bánh lốp, máy xúc bánh xích, máy san, máy lu, máy ủi có đầy đủ các hệ thống thủy lực phục vụ tháo lắp và bảo đưỡng
+ Các bộ phận cắt bổ như bơm dầu, xi lanh thủy lực, động cơ thủy lực, van
phân phối
Trang 4
c
+ Tủ dụng cụ sửa chữa, bảo dưỡng chuyên dùng + Thiết bị bảo dưỡng và sửa chữa chuyên dùng
3 Học liệu
+ Tài liệu hướng dẫn mô đun
+ Tài liệu tham khảo
+ Video về kiểm tra bảo dưỡng
+ Tranh treo tường về cấu tạo và quy trình tháo lắp bảo dưỡng
+ Phiếu kiểm tra 4 Nguồn lực khác
Các cơ sở hay Gara bảo dưỡng, sửa chữa máy thi công công trình có đầy đủ các trang thiết bị hiện đại để người học nâng cao và rèn luyện tay nghề
V PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ
1 Phương pháp kiểm tra, đánh giá khi thực hiện mô đun
Được đánh giá qua bài viết, bài kiểm tra, vấn đáp, trắc nghiệm và tự luận, thực hành trong quá trình thực hiện các bài học có mô đun về kiến thức, kỹ năng và thái độ
2 Nội dung kiểm tra, đánh giá khi thực hiện mô đun
* Về kiến thức:
+ Nhiệm vụ, cầu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực và các chi tiết trong hệ thống thủy lực
+ Phương pháp kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống thủy lực trên các máy xúc, máy san, máy lu, máy ủi đúng tiêu chuẩn kỹ thuật
+ Qua các bài kiểm tra viết hoặc trắc nghiệm đạt yêu cầu 60% * Về kỹ năng:
+ Kiểm tra và bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống thủy lực trên các máy xúc, máy san, máy lu, máy ủi đúng quy trình, quy phạm và đúng các yêu cầu kỹ thuật
+ Sử dụng đúng, hợp lý các dụng cụ kiểm tra, bảo dưỡng đảm bảo an toàn và
chính xác
+ Chuẩn bị, bố trí, sắp xếp nơi làm việc vệ sinh, an toàn và hợp lý + Qua sản phẩm kiểm tra, bảo dưỡng đạt yêu cầu kỹ thuật 70%
* Về thái độ:
+ Chấp hành nghiêm túc các quy định về kỹ thuật, an toàn và tiết kiệm trong
Trang 5+ Có tỉnh thần trách nhiệm hoàn thành công việc đảm bảo chất lượng và đúng
thời gian
VI HUONG DAN THUC HIEN MO DUN 1 Pham vi 4p dung chuong trinh
Chương trình mô đun được sử dụng để giảng dạy cho trình độ Cao đẳng nghề vận hành máy thi công nên
2 Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy mô đun đào tạo
- Mỗi bài học trong mô đun sẽ giảng dạy phần lý thuyết và rèn luyện kỹ năng tại
xưởng bảo dưỡng
- Học sinh cần hoàn thành một sản phẩm sau khi kết thúc một bài học và giáo viên có đánh giá kết quả của sản phẩm đó
- Giáo viên trước khi giảng dạy cần căn cứ vào chương trình chỉ tiết và điều kiện thực tế tại trường để chuẩn bị nội dung giảng dạy đầy đủ, phù hợp nhằm đảm bảo
chất lượng dạy và học
3 Những trọng tâm chương trình cần chú ý * Nội dung trọng tâm:
+ Nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực trên các loại máy thi công nền
+ Phương pháp kiểm tra và quy trình bảo dưỡng hệ thống thủy lực trên các loại
Trang 6bại bại Bài 1 KHÁI NIỆM VÀ CÁC QUY LUẬT VẺ TRUYÊN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC (Ma bai: MD17 - 01) Muc tiéu:
- Phát biểu đúng các khái niệm, yêu cầu và các thông số của truyền động thủy lực
- Vẽ và trình bày được nguyên lý làm việc chung của hệ thống thủy lực - Giải thích được các quy luật truyền động bằng thủy lực
- Bố trí vị trí làm việc hợp lý, đâm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp
Nội dung:
I KHAI NIEM, YEU CAU VA CAC THONG SO CUA HE THONG THUY LUC
1 Khai niém
Thuy lực được sử dụng trong ngành kỹ thuật truyền động, bởi chúng có rất nhiều
ưu điêm nôi bật, đặc biệt trong sự truyện năng lượng và tín hiệu
Sử dụng thủy lực trong hệ truyền động trên các máy và thiết bị là những tiến bộ
đáng kê của khoa học kỹ thuật, nhăm làm tăng hiệu quả, tang nang suat lao động trong quá trình sản xuất và là một trong những yêu tô quan trọng dé cơ khí hóa, tự động hóa của một quá trình sản xuat
Thủy lực học nghiên cứu các trạng thái cân bằng và chuyển động cơ học vĩ mô
của chât lỏng, không nghiên cứu quy mô phân tử của chât lỏng nên chât lỏng được
coi là môi trường liên tục, đông tính và đăng hướng Chất lỏng là những vật thể có các tính chất sau:
- Tính chảy (tính di động cao): là tính chất đặc trưng nhất của chất lỏng, với tính chất này chất lỏng có thể dịch chuyên dưới tác dụng của lực rất nhỏ (vì vậy chất
lỏng không có hình dạng riêng);
- Tính liên tục: môi trường của chất lỏng được xem như tập hợp của vô số các phân tử chât lỏng choán đây (không lõ hông) miên được nghiên cứu;
- Tính đăng hướng: sự biến đổi tính chất vật lý của chất lỏng theo các phương là
Trang 7- Khi chat lỏng ở trạng thái cân bằng thì trên bất cứ bề mặt nào, trong đó chỉ có
lực pháp tuyến chứ không có lực tiếp tuyến 2 Yêu cầu
2.1 Ưu nhược điểm của hệ thông truyền động bằng thuỷ lực a) Ưu điểm
- Truyền được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng;
- Dieu chỉnh được vận tốc làm việc tỉnh và không cấp, dễ thực hiện tự động hóa theo điêu kiện làm việc hay theo chương trình cho sẵn;
- Kết cầu gọn nhẹ, vị trí của các phan tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc với nhau, các bộ phận nỗi thường là những đường ông dê đôi chô;
- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao;
- Nhờ quán tình nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có
thê sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như sử dụng cơ khí hay điện;
- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ câu châp hành;
- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn;
- Dễ theo đõi và quan sát bằng ấp kế, kế cả các hệ phức tạp, nhiều mạch;
- Pự động hóa đơn giản, kế cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần tử
tiêu chuân hóa
Giải quyết tối ưu một bài toán về truyền động, điều khiến và điều chỉnh, ngoài
thiệt ke kỹ thuật còn phụ thuộc rat nhiêu vào các yêu tô ve các biện pháp kỹ thuật,
kinh tế, thói quen và những yêu câu cụ thê khi tiên hành tô hợp Việc lựa chọn loại truyền động nào tương thích còn phụ, thuộc vào thực tế sử dụng, sự phát triển của ngành công nghiệp chế tạo máy, truyền thống chế tạo và sử dụng của từng quốc gia
Đối với ngành máy xây dựng, máy làm đường, hiện tại trên thế giới có khoảng 90
đến 95% các máy và thiết bị sử dụng hệ truyền động thủy lực làm hệ dẫn động
truyền năng lượng và chuyên động cho quá trình làm việc của chúng
b) Nhược điểm
- Mắt mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất
và hạn chế phạm vi sử dụng;
- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất
lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn;
- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay
Trang 8có loạt óa aU, CÓ CO Dài
2.2 Yêu cầu của chất lỏng
Chất lỏng làm việc phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn nhiệt độ và áp suất;
- Độ nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ;
- Có tính trung hòa (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 chắn khít và khe hở của các chỉ tiết di trượt, nhằm dam báo độ rò dầu bé nhất; cũng như tôn thất ma sát ít nhất;
- Dầu cần phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hòa tan trong nước và không
khí, dẫn nhiệt tốt
3 Các thông số của hệ thống thủy lực
3.1 Ap suất
Là áp lực tác dụng lên một đơn vị diện tích tiếp xúc của chất lỏng
Don vi tinh 1a: N/m’, N/cm’, bar, at
Ibar = 10°N/m’ = lat; — Itor (mmHg) = 133,3N/m’ 3.2 Van toc
Là vận tốc trung bình của tất cả các phần tử chất lỏng, don vi 14 m/s 3.3 Độ nhớt
Là lực ma sát sinh ra trong chất lỏng nó có ảnh hưởng đến tổn thất ma sát, độ dò
dầu trong các hệ thống thủy lực; có các loại độ nhớt sau:
- Độ nhớt động lực: là ma sát tính bằng 1N/mỸ của hai lớp phẳng song song với
dòng chảy của chất lỏng cách nhau 1m và có hiệu vận tốc Im/s Don vị đo độ nhớt động lực là Ns/m’, ky hiéu 1a: 7; don vi do: Poazo - ky hiéu p (1p = 1/ 10Ns/m?)
- Độ nhớt động: là thương số của độ nhớt động lực và khối lượng riêng của chất lỏng, ký hiệu là 0 b= 1 (2⁄3); ⁄ Don vi do: Stoc, ky hiéu St, Centystoc: Cst St = lcm2⁄4 = 10'm?⁄s; — 1CSt = 1/100St = Imm’/s
- Độ nhớt Engơle: là một tỉ số quy ước dùng để so sánh thời gian chảy của 200cm” dầu qua ống dẫn có đường kính 2,8mm và thời gian chảy của 200cm nước
cất ở nhiệt độ 20°C qua ống cùng đường kính Ký hiệu E° (ép xỉ lon)
Độ nhớt E° thường được đo khi dầu ở nhiệt độ 20°C, 50°C, 100°C và có ký hiệu
tương ứng là: E20, E°50, E”100
Trang 9
3.4 Thể tích và lưu lượng
_ Thể tích: ký hiệu là W, đơn vị đo mì, lít - Lưu lượng là lượng chất lỏng chảy qua một
diện tích nào đó trong một đơn ' thời gian, ký hiệu là Q, đơn vị tính m°/phút, lit/phut
3.5 Khối lượng riêng
Là khối lượng của một đơn vị thê tích chất lỏng 3.6 Trọng lượn§ riêng Là trọng lượng của một đơn vị thê tích chất lỏng Ký hiệu 7 (N/m’) y= = (G: Trọng lượng khối chất lỏng có thể tích W)
11 SO DO HE THONG THUY LYC
1 Sơ đồ chung của hệ thống thủy lực
Hệ thống truyền động bằng thủy lực được mô
tả qua SƠ đồ, gồm các cụm và | tử chính có chức năng sau:
- Cơ câu tạo năng lượng: bơm dầu, bộ lọc
- Phần tử nhận tín hiệu: các loại nút ấn
- Phần tử xử lý: van áp suất, van điều khiển từ xa
- Phần tử điều khiển: van đảo chiều
- Cơ câu chấp hành: xi lanh, động CƠ
Năng lượng điều khiển có thể bằng thủy lực hoặc bằng dầu Co cau chap hanh ` > > Phan tu 8 nhận Se tín hiệu Phần tử ae điều khiến oF D> oa 5S c an wh sk =
Năng lượng dieu khien
Cơ cầu tạo a
năng lượng
Hình 1.1 Sơ đồ chung hệ thống thủy lực
Trang 10
vị
an
2 Nguyên lý làm việc chung của hệ thống thủy lực
Dầu thuỷ lực áp suất cao được tạo ra từ cơ cấu tạo năng lượng (bơm thủy lực),
thông qua phần tử điều khiển tác động lên cơ cấu chấp hành, biến đổi thành năng
lượng cơ học để thực hiện chuyển động thăng (xi lanh), hoặc chuyển động quay (động cơ thủy lực)
3 Sơ đồ nguyên lý của bàn nâng công tác
Để thiết lập sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động thủy lực, ta dùng một ví dụ cụ
thể sau đây thể hiện trên hình 1.2 Đây là một bàn nâng công tác thủy lực dùng trong việc bảo dưỡng lắp ráp các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa Bàn nâng 1 được
nâng lên với một chiều cao tùy ý Bơm 2 hoạt động được là nhờ động cơ điện 3 Dầu
được hút lên từ bình chứa 4, thông qua bơm bánh răng 2, nó được tạo áp và đi qua van điều khiển 5 đến xi lanh 7 nhờ các hệ đường ống 6 Sự dịch chuyển của dầu trong xỉ lanh tạo nên sự chuyển động tịnh tiễn của can pit tong Can pit tông gắn với cơ cấu tay đòn 8, thông qua cơ cấu tay đòn này, bàn nâng sẽ được nâng lên hay hạ xuống từ sự điều khiển tại van hành trình 5 Đây là thiết bị sử dụng hai dạng truyền
năng lượng bằng cơ (cơ cấu tay đòn 8) và bằng thủy lực (tạo ra sự chuyển động tịnh
tiến của cán pit tong 7) Trọng lượng của bàn nâng m.g thông qua cơ cấu tay đòn sẽ tạo nên lực nén F Lực này tác dụng vào đầu cán pít tông của xi lanh 5 Dưới tác dụng của lực F tại tiết diện của pít tông trong xi lanh, dầu sẽ có một áp lực p nào đó, áp lực này là một thông số quan trọng của hệ truyền động thủy lực { mg Ban nang; Bơm thủy lực; Động cơ điện; Bình chứa dầu; Van điều khiển; Các đường Ống: XI lanh thủy lực; Cơ cầu tay đòn œ ~\) Œ Ớ + C2) t2) 8 7 6 5
Hình 1.2 Bàn nâng công tác bằng truyền động thủy lực
Với tốc độ nâng, hạ của bàn v và tỉ số truyền của hệ tay đòn 8, ta dễ dàng thiết
lập một hệ truyền động thủy lực phù hợp Khi này, hệ truyền động thủy lực được coi như hệ truyền động biến đổi cơ năng do động cơ điện gây nên, sang năng lượng thủy
lực (dòng dầu có áp) và tạo nên sự tịnh tiến (cơ năng) dẫn động cho hệ tay đòn 8
chuyển động nâng bàn lên hoặc xuống
Trang 11Wy CAC QUY LUAT TRUYEN DAN BANG THUY LUC 1 Chất lỏng thực và chất lỏng lý tưởng: 1.1 Tính chất vật lí của chất lỏng - - Tính chống lực cắt và lực kéo rất kém; - Tính chịu nén cao; - Có tính nhớt; - Có khối lượng và trọng lượng; - Tính liên tục; - Sức căng bề mặt; - Tính xâm thực; - Thay đổi thê tích khi áp suất và nhiệt độ thay đổi 1.2 Chất lỏng thực Là chất lỏng trong tự nhiên, trong mọi lĩnh vực của đời sống và có các tính cÌ vật lý cơ bản nêu trên 1.3 Chất lông lý tưởng Trong thực tế, các tính chất của chất lỏng gay ra rất nhiều khó khăn trong { toán thủy lực Vì vậy để đơn giản trong quá trình tính toán, người ta đưa ra | niém chat long ly tưởng ma đặc trưng quan trọng nhất là không có tính nhớt € lỏng lý tưởng có các tính chât: - Di động tuyệt đối (chất lỏng thực không thể di động tuyệt đối trong điều | bình thường);
- Tuyệt đối không nén được;
- Tuyệt đối không giản nở được khi thay đổi nhiệt độ;
- Hồn tồn khơng có khả năng chống lại lực kéo, lực cắt 2 Lực tác dụng lên chất lồng
Dù ở trạng thái tĩnh hay trạng thái động mỗi phần tử chất lỏng
luôn chịu tác
của hai loại lực:
- Luc bề mặt: là lực ngoài tác dụng lên các phần tử
chất lỏng qua mặt tiết Lực này tỉ lệ với diện tích bề mặt tiếp xúc Ví dụ: Lực khí quyên
tác dụng lê
thoáng của chất lỏng; áp lực của pít tông tác dụng lên mặt
tron của xi lanh;
Trang 12
3 Định luật của chất lỏng 3.1 Ấp suất thủy tinh
a) Dinh nghĩa áp suất thủy tĩnh
Do tác dụng của lực ngoài (lực bề mặt và lực khối) nên nội bộ của chất lỏng xuất
hiện những ứng suất Ta gọi những ứng suât đó là áp suật thuỷ tĩnh
Xét trên mặt phẳng w chịu lực P tác dụng áp suất thủy tĩnh trung bình: — Pp A= @ Xét một vùng Aw chịu một lực tác dụng An, áp suất tại một điểm sẽ bằng: 2 Hình 1.3 Phân tử chất long b) Tính chất của áp suất thủy tĩnh
- Áp suất thủy tĩnh luôn luôn vuông góc với diện tích chịu lực và hướng vào diện
tích chịu lực
- Áp suất thủy tĩnh tại một điểm theo mọi phương đều bằng nhau
Trang 13Hinh 1.5 Ap suất thủy tĩnh không phụ thuộc vào hình dạng của thùng chứa - Ví dụ: Tìm áp suất tại điểm A (như hình 1.6) biết điểm A ở độ sâu 4m, biế trọng lượng riêng của nước là 9810N/nỶ Áp suất mặt nước là 98100N/m’ ——— Hinh 1.6 Hinh anh minh hoa tính áp suất tại điểm A Giải: Áp suất tại diém A được tính theo công thức: P=Po+ yh Thay số ta CÓ: p = 98100 + 9810.4 = 137 340 (N/m?)
3.2 Các loại áp suất - Chiều cao ẩo ap a) Ap suat tuyét đối (áp suất toàn phân)
Là áp suất được xác định theo công thức cơ bản: Pig = Po + #h
b) Ấp suất dư (áp suất tương đối)
Bằng hiệu số của áp suât tuyệt đối và áp suât tương khí trời:
Pac = Pia - Pa
Nếu áp suất mặt thoáng là áp suất khí quyền thì:
P du v.h
Trang 14
- Ví dụ 1: Tim áp suất tuyệt đối ở đáy bình áp lực, trong bình chứa nước, biết đáy bình ở độ sâu h = 1,2m Áp suất trên mặt nước là Pạ = 196200N/m? trọng lượng riêng của nước là 9810N/nỶẺ Giải: Áp suất tuyệt đối ở đáy bình áp lực được tính theo công thức: P=PB,+y.h = 196200 + 1,2 9810 = 207972N/m? - Ví dụ 2: Điều kiện bài toán như ví dụ 1 Tìm áp suất dư ở đáy bình áp lực Biết áp suất khí trời là P„= 98100N/mẺ Giải: Ta c6: Par = Pig — P= 196200 + 1,2 98100 — 98100 = 109872N/m? c) Ap sudt chan khéng Là trị số áp suất còn thiếu để làm cho áp suất tuyệt đối bằng với áp suất khí quyên: Pa = Pa —Pra
3.3 Phương trình lưu lượng không đổi (phương trình dòng cháy liên tục)
Trong chuyên động ôn định của chất lỏng không nén được, lưu lượng tại các mặt
cắt ướt của dòng chảy đêu như nhau
Nếu gọi Q là lưu lượng với tiết diện chảy A, ta có phương trình viết được như sau:
Ø =Œ;¡=ÓQ;= 4i.vị= Á›;.vạ= Constan,
Với v là vận tốc dòng chảy qua tiết diện A
Nếu tiết điện chảy là hình tròn ta có: đ}.z aa 4 7 4° Q) = A.V, = ArV2=V, trong đó:
Vị - vận tốc dòng chảy tại mặt cắt A¡ (m/s); V>- van téc dong chay tai mat cat A> (m/s); A, - tiết diện dòng chảy tại mặt cắt 1 (m?); A; - tiết điện dòng chảy tại mặt cắt 2 (m?; d¡,đ; - đường kính tại mặt cắt 1,2
- Ví dụ: Một dòng nước chảy đầy qua các ống tròn với lưu lượng Q = 30 lit/s, chảy từ ông thứ nhât có đường kính dị = 20cm sang ông thứ 2 có đường kính d; = 10cm Tìm tốc độ trung bình của dòng chảy trong mỗi ông
Giải:
Ta có: Q = 30 (1it/s) = 0,03 (m”/s)
Trang 15dị = 20cm = 0,2m dạ= 10cm = 0,1m Tốc độ trung bình của dòng chảy trong ống thứ nhất: Q 40 — 4.0,03 A, ~ mde ~ 7£.0,2° = 0,96(m/s); 1 Tốc độ trung bình của déng chay trong ống thứ hai: = 2 = 42 - 495 ~ 3,82(m/3) A, ad; z.01 3.4 Phương trình Bernoulli
Phương trình Bernoulli là phương trình cơ bản của thủy động lực học Phương trình có thể phát biểu như sau: Trong dòng chảy chất lỏng thực ổn định, thay đổi dần, năng lượng tại các điểm là một hằng số 2 2 h, Pi =h, 4 Pr, Gav = Const y 2g 7 2.2 trong do: hị, hạ: vị năng don vi (m); Pf, ap nang don vi (m); n+P= e,: năng lượng thuy tinh - thế năng đơn vị của dòng chảy; av? 2.2
khối chất lỏng tại mặt cắt đang xét tạo nên, đơn vị là m
Trang 16
3.5 Định luật Pascal
Áp suất do ngoại lực tác dụng lên mặt thoáng được truyền đi nguyên vẹn tới điểm
trong lòng chât lỏng :
Gia sử ta có một bình chứa chất lỏng dạng kín với pít tông có thể di chuyển, có
áp suất trên mặt thoáng pạ Khi đó áp suất tại hai điểm A và B sẽ là: Dạ= Po+7 hạ; Py = Dot Vy he đổi i iP J] P*aPs 1+ A “A Be [
Hình 1.8 Mô tính toán định luật Pascal
Nếu ta tăng áp suất trên mặt thoáng thêm một lượng Ap bằng cách tác động vào pít tông, thì áp suất tai A va B sé tăng lên:
P›= Pa +Äp+7hụ,
a Py = Po tApty-hg
Trang 17CAU HOI ON TAP
Ly thuyét
Câu 1: Nêu khái niệm, yêu cầu của thủy lực?
Câu 2: Nêu các thông số của thủy lực?
Câu 3: Trình bày sơ đồ nguyên lý và nêu nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực?
Câu 4: Nêu tính chất vật lý của chất lỏng?
Câu 5: Định nghĩa áp suất thủy tĩnh?
Câu 6: Trình bày phương trình lưu lượng không đối? Bài tập
Bài 1: Tìm áp suất dư ở chân tường chắn nước Biết tường ở chiều sâu h = 3m, trọng lượng riêng của nước là 98100N/wỶ, áp suất trên mặt nước là áp suất khí trời
Bài 2: Tại mặt cắt ống hút nước trước khi vào máy bơm có P;a = 30430N/m? Xác định áp suât chân không tại mặt cắt đó
Bài 3: Một dòng nước chảy đầy qua các ống tròn với lưu lượng Q = 25lit/s, chay từ ong thir nhat co duéng kinh d, = 30cm sang ong thứ 2 có đường kính d, = 15cm Tìm tốc độ trung bình của đòng chảy trong mỗi ống
| 20
Trang 18bm, KAC nay Bai 2
NHAN DANG CAC BO PHAN TRONG HE THONG THUY LUC
(Ma bai: MD17 - 02)
Muc tiéu
- Trình bày được nhiệm vụ, cấu tao va nguyên lý làm việc của các loại bơm thủy lực - Trình bày được nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại động cơ thủy lực
- Trình bày được nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của xi lanh thủy lực - Trình bày được nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại lọc dầu thủy lực
- Trình bày được nhiệm vụ, cau tao và nguyên lý làm việc của các loại van thủy lực
- Trình bày được nhiệm vu, cau tạo và nguyên lý làm việc của đồng hồ đo áp lực dầu
- Nhận dạng được một số các bộ phận khác trong hệ thống thủy lực - B6 trí vị trí làm việc hợp lý, đảm bảo an tồn và vệ sinh cơng nghiệp Nội dung
I BOM THUY LUC
1 Tac dung va Phan loai
1.1 Tác dụng
Trang 19+ Bom truc vit; + Bom mang
- Căn cứ vào dòng dầu cung cấp có: + Bơm đơn;
+ Bơm kép;
+ Bơm nhiều buồng
- Căn cứ vào khả năng cung cấp chất lỏng có:
+ Bơm điều chỉnh được;
+ Bơm không điều chỉnh được - Căn cứ vào kết cấu của thiết bị bơm có: + Bơm hướng trục; + Bơm hướng kính; + Bơm | ky; + Bơm 2 kỳ 2 Bơm bánh răng
Sử dụng bơm bánh răng làm nguồn tạo dòng chất lỏng có áp là kinh tế nhất, đo
nó có kết cấu đơn giản, đòi hỏi công nghệ chê tạo tương ứng với trình độ kỹ thuật
bình thường
Bơm bánh răng hay được dùng với loại bơm không điều chính (có lưu lượng luôn
là hằng số) Theo nguyên tắc hoạt động của loại bơm này, ta có thê dùng chúng làm
bơm và cũng có thể dùng làm mô tơ thủy lực Nó có thê dùng làm bơm cung câp dâu
bôi trơn với áp lực thấp và cũng có thê là bơm và mô tơ thủy lực với áp lực cao, thường dùng đên 16 hoặc 25Mpa
Hiện nay, hay dùng bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng ăn khớp
trong Sơ đồ kết cau của hai loại bơm này thê hiện trên các hình 2.1 và 2.2
Hình 2.1 Sơ đồ kết cầu bơm bánh răng Hình 2.2 Sơ đô kết cấu bơm bánh răng
ăn khớp ngoài ăn khớp trong
Trang 20Thể tích choán chỗ được xác định theo công thức sau: Vin = 4.7.Rạ( Rạ- Rọ).b trong đó: Rạ- là bán kính vòng lăn; R, - là bán kính vòng đỉnh của bánh răng; b - là chiều rộng bánh răng Khi có địch chỉnh, ta có công thức sau: Vin = 2.m2.(z + 2x).b VỚI:
m - là mô đun của bánh răng; z - là số răng của bánh răng;
x - là hệ số dịch chỉnh
2.1 Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng
Từ động cơ điện, dẫn động bánh răng chủ động quay, nó ăn khớp với bánh răng
bị động, giả thiết trên hình vẽ quay theo chiều mũi tên Chất lỏng công tác qua ống hút, hút đầy vào các rãnh giữa bánh răng nhỏ và vỏ rồi đi chuyển tới khoang đây Vì thể tích chất lỏng trong khoang đây của bơm giảm khi các răng của hai bánh răng ăn
khớp nên chất lỏng bị chèn ép và dồn vào đường ống ra của bơm một áp suất nào đó Trong khi đó, ở khoang hút do các răng ra khớp nên thể tích chất lỏng tăng, áp suất giảm xuống thấp hơn áp suất trên mặt thoáng của thùng chứa làm cho chất lỏng công
tác lại được hút vào bơm
b) c)
a) Bom bánh răng ăn khớp ngoài, b) Bơm bánh răng ăn khớp trong, c) Ký hiệu Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của bơm bánh răng
Ta có thể sử dụng bánh răng ăn khớp trong (hình 2.3b) hoặc cặp bánh răng ăn khớp ngoài (hình 2.3a)
Trang 212.2 Ưu nhược điểm 4) Ưu điểm
Bơm bánh răng hiện được dùng nhiều trong thực tế của hầu hết các thiết bị và
máy xây dựng, máy làm đường và thiết bị nâng (chỉ với công suất nhỏ và vừa) Sở dĩ nó được ứng dụng nhiêu do những ưu điểm sau:
- Truyền được công suất và lưu lượng lớn (có thể đến 500lit/phut) va 4p lực lớn
(dén 25Mpa);
- Kết cầu đơn giản, dễ chế tạo;
- Kích thước gọn
b) Nhược điểm
- Không điều chỉnh được lưu lượng và áp suất khi vòng quay không đổi
- Tuổi thọ của bơm thấp
c) Những thông số cơ bản
- Thể tích choán chỗ v = 3,5 + 1.000cm?/vong - Áp suất p đến 25Mpa
- Số vòng quay của bơm có thể lấy trong khoảng từ 600 + 1.500v/phút, VỚI các bơm có lưu lượng nhỏ có thể lấy tới 300v/phút Trong thực tế phần lớn các bơm
được sử dụng với động cơ điện có số vòng quay 1.450v/phúit
- Áp suất danh nghĩa rất khác nhau
Đối với các loại bơm có kết cấu đơn giản áp suất không quá 3Mpa
Các bơm có kết cấu bù trừ khe hở và làm rãnh ổ đỡ có thể lên toi 10 + 16Mpa
Với công nghệ chế tạo hiện đại, các bơm bánh răng đã được chế tạo và sử dụng lớn hơn 20Mpa (25Mpa)
Bơm bánh răng có thể làm việc quá tải 120 + 160% áp suất đanh nghĩa trong một
thời gian ngăn
Theo TCVN có các dòng:
Áp suất danh nghĩa (p): 2,5; 6,3; 10; 16; 20 (Mpa)
Số vòng quay danh nghĩa (n): 480; 600; 750; 960; 1.500; 1.720; 2.400; 3.000 (v/phút) 3 Bơm Cánh gạt Ÿ.1 Bơm cảnh gạt một kỳ a) So dé bom cánh gat mot ky (hinh 2.4) b) Nguyên lý làm việc
Rotor 5 nhận được truyền động từ trục cam Khi rotor quay mang theo các phiến
gạt 3 quay Nhờ lực văng ly tâm và lò xo 7 phiến gạt 3 luôn luôn tì sát bề mặt vỏ
Trang 22Ava b dĩ bom Ï tạo thành các không gian kín Và nhờ rotor và stato lắp lệch tâm tạo ra buồng hút và buồng đây
Ở buồng hút thê tích tăng, áp suất giảm đầu được hút từ thùng chứa và được các
phiến gạt, gạt sang phía buông đây 5 L 1 Thân bơm, 2 Đường dâu vào, 3 Cánh gạt, 4 Đường dầu ra; 5 Rotor; 6 Trục dẫn động, — 7 Lò xo
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý bơm cánh gạt một kp
Loại bơm này có ưu điểm rất đơn giản, nhỏ gọn Nhưng nhược điểm là mài mòn
bề mặt tiếp xúc giữa phiến gạt và thân bơm rất nhanh 3.2 Bơm cánh gạt hai kp a) Sơ đô bơm cánh gạt hai kỳ Budng day Budng hit ~~ ~ Stato Rotor Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý bơm cánh gạt hai kỳ b) Nguyên lý làm việc
Rotor được lắp bằng then hoa với trục của bơm Khi trục bơm quay theo chiều mũi tên thì dầu ở khoang nạp được vét vào trong khoang lệch tâm của bơm Do tôc độ quay của rotor mà làm cho các cánh gạt (cánh bơm, pít tông) được văng ra do lực
Trang 23ly tâm Nó vừa tham gia chuyên động quay vừa chuyên động tịnh tiến trong thân của rotor Cứ một vòng quay của rotor là có hai lần dầu có áp lực được ép vào buông
day do thế tích của khoang lệch tâm thu hẹp lại Việc cánh bơm đi ra để ép sát vào
stato có thể là do lò xo đây hoặc đo lực văng ly tâm khi quay
Còn với bơm một kỳ thì sau một vòng quay chỉ có một lần áp lực cao được cung cấp
€) Phạm vi sử dụng và các thông số cơ bản
Bơm và động cơ thủy lực cánh gạt được sử dụng rộng rãi trong các hệ truyền dẫn thủy lực, đặc biệt trong các hệ yêu cầu sự ôn định và với áp suất làm việc không lớn
Trên thế giới đã có nhiều hãng đưa ra kết cầu bơm và động cơ thuỷ lực cánh gạt như
hang “Oswald Forst”, nha may “Truyén dẫn thủy lực (Liên Xô cũ)”, “Viker”,
“Demison” (Mỹ); động cơ thủy lực với mô men cao (CHLB Đức)
Các thông số cơ bản để dùng bơm và động cơ thuỷ lực cánh gạt:
- Thể tích choán chỗ 10 + 100cm/vòng;
- Ap lực làm việc đến 17,5Mpa 4 Bom truc vit
Bơm trục vít là sự biến đạng của bơm bánh răng Nếu bánh răng nghiêng có số
răng nhỏ, chiều dày và góc nghiêng của răng lớn thì bánh răng sẽ thành trục vít
Bơm trục vít thường có hai trục vít ăn khớp với nhau xem hình 2.6
Budng hút ‡ Budng day Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo của bơm trục vít
Bơm trục vít thường được sản xuất thành 3 loại:
- Loại áp suất thấp: p = 10-15 bar;
- Loại áp suất trung bình: p = 30 + 60 bar;
- Loại áp suất cao: p = 60 + 200 bar
Bơm trục vít có đặc điểm là dầu được truyền từ buông hút sang buồng nén theo chiều trục, và không có hiện tượng chèn dầu ở chân ren
Nhược điểm của bơm trục vít là chế tạo trục vít khá phức tạp Ưu điểm căn bản là chạy êm, độ nhấp nhô lưu lượng nhỏ
Trang 24
6 SO
vit
5 Bom pit tong
5.1 Bơm pí tông hướng trục
1 Van trợ động; 2 Xi lanh; 3 Lò xo ép; 4 Đĩa van phân phối; 5 Đường hút; 6 Nắp bơm; 7 Đường đẩy; 8 Thân bơm, 9 Pít tông; 10 Khóp nối chỏm cầu;
11 Đĩa trượt (đĩa lắc hay đĩa nghiêng); 12 Trục bơm Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo bơm pít tông hướng trục
* Nguyên lý hoạt động:
Khi trục bơm quay kéo cho cụm xi lanh quay làm cho pít tông quay theo Căn cứ
vào tải của hệ thống mà van trợ động sẽ điều chỉnh cho đĩa trượt thay đổi góc nghiêng cho phù hợp khi đó để trượt của pít tông sẽ trượt từ phần cao xuống phan
thấp của đĩa trượt lúc đó sẽ sảy ra hiện tượng nạp và đây dầu thủy lực giống như
hoạt động của bơm trục nghiêng |
Trang 25b) Nguyên lý làm việc
Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là thân của bơm, ở đây phần tĩnh stato q) làm chức năng thanh truyền, tâm chung (O1) còn các xi lanh được đặt trong phần quay rotor (2) khi quay rotor xung quanh tâm (O2) lệch tâm với (O1) một khoảng cách (e) thì pít tông thực hiện chuyên đông quay và tịnh tiến qua lại so với rotor, chất lỏng sẽ được đưa vào dưới pít tông và được đây ra theo kênh (3) đọc trục của rotor Chất lỏng được đây ra khi pít tông quay từ (A) tới (C) và dịch chuyên nó tới tâm (O2) Khi làm việc cần thiết phải cho pít tông ép sát vào stato, thực hiện ép bằng lò xo hay con trượt di chuyên trong rãnh của stato hay bơm phụ ép pít tông vào sát stato trong
khoang hút của bơm, áp lực tạo ra đến 250KG/cmZ 6 Bơm màng
Bơm màng là loại bơm có cầu tạo đơn giản sử dụng cho các hệ thống có lưu lượng
và áp suất nhỏ, thường sử dụng trong các hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Il BONG CƠ THỦY LỰC
1 Tác dụng và phân loại
1.1 Tác dụng
Nhận dầu áp lực cao từ bơm thủy lực và biến thành mô men quay để dẫn động
cho các cơ câu công tác
Động cơ thủy lực có cầu tạo các bộ phận giống như bơm thủy lực tuy nhiên làm việc ở chê độ ngược lại so với bơm thủy lực
1.2 Phân loại
Có bao nhiêu loại bơm thủy lực thì cũng có bay nhiêu loại động cơ thủy lực Tuy nhiên trong thực tế thì loại động cơ sử dụng phổ biến trong các hệ thống thủy lực có lưu lượng lớn, áp suất cao như máy xúc, máy khoan cọc nhồi, máy cắm bắc thắm, cần trục, lu rung là loại động cơ pít tông hướng trục vì có lưu lượng, áp suất cao,
có độ bền cao, cho mô men xoắn lớn dễ điều chỉnh lưu lượng
Các loại động cơ thủy lực bánh răng, cánh gạt sử dụng phổ biến cho các hệ thống thủy lực có áp suất và lưu lượng nhỏ Ưu điểm là cấu tạo đơn giản, kinh tế, kích thước nhỏ gọn dễ thay thế sửa chữa
4) Động cơ thủy lực loại bánh răng, — b) Động cơ thủy lực loại cảnh gạt;
c) Động cơ thủy lực loại pít tông hướng trục Hình 2.9 Các loại động cơ thủy lực chỉnh
Trang 26
png
ing
Hình 2.10 Động cơ thủy lực kiểu bánh răng II XI LANH THỦY LỰC
1 Tác dụng và phân loại
Id Tac dung
Xi lanh thuy luc va dong cơ thuỷ lực được sử dụng rộng rãi trong các cơ cầu chấp hành (công tác) của truyền dẫn thuỷ lực, thường dùng cho các chuyên động tịnh tiến (thường gọi là xi lanh lực); xi lanh có truyền động quay (xi lanh mô men) ít dùng
Các bộ phận chính của xi lanh là thân xi lanh, pít tông, cần pít tông và các vòng gioăng làm kín Thông thường xi lanh được cố định còn pit tong chuyển động, tất nhiên cũng có trường hợp ngược lại Sau đây là bang khái quát về xi lanh thuỷ lực
(chuyển động tịnh tiến)
1.2 Phân loại
- Phân loại theo áp lực (được chia làm 4 loại): xi lanh loại CD 70; xi lanh loại CD 120; xi lanh loại CD 250; xi lanh loại CD 350
- Phân loại theo chiều tác dụng và kết cấu (chia làm 2 loại): + Tác dụng 1 chiều; + Tác dụng 2 chiều Bảng 2.1 Đặc tính của từng loại xi lanh thể hiện trên bảng Ký hiệu Đặc tính Thông số kỹ thuật Áp lực định mức: P, = 16Mpa
1 Tác dụng một chiều | Đường kính pit tong:
pit tong dai Dy= 25 + 200mm
Trang 27Ký hiệu Đặc tính Thông số kỹ thuật Tác dụng một chiều it tong tru ;
P ; 8 " ` Không có quy chuân
Trở lại vị trí ban đầu
A —> ` 'nhờngoại lực
Tác dụng một chiều
it tông trụ ,
P 5 , ` Không có quy chuẩn
Trở lại vị trí ban đầu —> nhờ lò xo Tác dụng một chiều
pit tong nhieu cap Trở lại vi trí ban đầu nhờ ngoại lực Áp lực định mức: Pạ = I0Mpa Đường kính pít tông: D, = 137/75mm Khoang tinh tién: Hy, = 412 + 1.079mm Luc cua pit tong: F, = 44.180 + 113.100N Ap lực định mức: P, = 16Mpa ` Đường kính pít tông: Tác dụng 2 chiêu pít Dy = 32 + 200mm tong tru, | cén pit tong | Cyidy dai làm việc: không có đầu tỳ H, = 25 + 320mm TỐ Lực trên pít tông: F, = 7.650 + 492.4660N Tác dụng 2 chiều pít P,, = 16Mpa; tong tru, 1 can pit tông D,= 90 + 110mm; có 2 đầu tỳ ở2 phía =| , (dau tỳ được chế tạo Hạ = 100 + 1.800mm; > ` <, — “
A BỊ liền với pít tông) F, = 60.820 + 149.100N
Tac dung 2 chiéu pit Pị =32Mpa; tông trụ, 1 can pit tông Dy, = 63 + 160mm;
có 1 kết cầu có thê H, = 250 + 1.250mm;
Trang 28| Ký hiệu Đặc tính Thông số kỹ thuật 9 Tác dụng 2 chiều pít P, = 6,3Mpa; i tông trụ, 2 can pit tong | Dk = 32 + 125mm; TT l—T—” có 2 kết cầu tỳ có thể | Hy = 25 + 1.000mm; Al 7 Ẩm tháo rời khỏi pít tông F, = 4.100 + 61.800N 10 Tác dụng 2 chiều pít tông trụ, 2 cán pít tông | Không tiêu chuân không có kết cấu tỳ I1 Tác dụng 2 ch ‘eu pit Không có tiêu chuẩn tông nhiêu bậc 2 Xi lanh thủy lực tác dụng một chiều Lực tác dụng lên pít tông: Fy= ppAp Fy = Fe Neo trong đó:
F, - lực đây lý thuyết của pít tông:
A, - diện tích mặt đầu pít tông; Pp - 4p luc làm việc;
Fy, - lực tác dụng thực tế đến pit tong; Neco - hi€u suất cơ học | J A - B
Hinh 2.11 Ky hiéu xi lanh thiy luc tac dụng một chiéu
Vận tốc dịch chuyển của pít tông được xác định theo công thức:
9
Vạ — A,
trong do:
v, - vận tốc day cua pit tông;
Q, - lưu lượng dòng chất lỏng đầu vào xi lanh;
A, - điện tích tiết diện mặt đầu pit tong
31
Trang 29Một thông số quan trọng của xi lanh thủy lực có cán 1 chiều là tý lệ giữa diện tích
2 x 4 + ˆ 4 a , a, ` - , ;„ A 2 nw ` `
của 2 bề mặt pít tông (mặt không có cán và mặt có cán): =——*- Tý lệ này thường
k2
lấy bằng 1,25 hoặc 1,6
3 Xi lanh thủy lực tác dụng hai chiều
Xi lanh tác dụng 2 chiều có thể truyền lực cả 2 phía - Xi lanh có l cán pít tông:
Để có chuyển dịch về phía trước, dòng chất lỏng tác động vào diện tích đầu pít
tông với lực F¿ và làm cho pít tông chuyên động với vận tôc v, ta có ngay: D` 4 = và y-£- < h „ aD F, = p.A = p Ở đây: F, - luc tác đụng lý thuyết tác dụng đến pit tông; p - áp lực làm việc;
A, - điện tích tiết diện mặt đầu cua 1 pit tong; Q - lưu lượng của xi lanh
Ta cho dòng chất lỏng có áp lực vào đầu mối B, tương tự ở trên pít tông dịch
chuyên ngược lại và ta cũng có công thức tính lực và vận tôc tương tự nhưng phải thay diện tích A; băng diện tích A¿, cụ thê: 2 2 Fi, = p.A, = p22 4 2) va v.#=— A, z(Dˆ-đd') _ 2" G day: A; là diện tích thực chịu áp lực của chất lỏng công tác và bằng: p.F.a(D’ —d’) A, = I
Qua đây thấy được rằng, khi pit tong chuyên động về phía trước sẽ có lực tác dụng lớn hơn nhưng vận tốc địch chuyển chậm hơn khi pít tông chuyển dịch về phía sau
- XI lanh với 2 cán pít tông:
—_—
A B
Hình 2.12 Ký hiệu xi lanh thủy lực tác dụng hai chiêu
Trang 30
+
Bere
Trong trường hợp kết cấu này ta thấy hai mặt bù của pít tông có kết cấu như
nhau, diện tích chịu áp lực như nhau, do vậy nó cho phép truyền tải trọng và vận tốc chuyển dịch như nhau, khắc phục được sự khác biệt ở trên
IV BỘ LỌC
1 Pham vi tng dung
- Hình 2.13 là các bộ lọc với kích thước và chủng loại khác nhau Trong quá trình làm việc, dầu không tránh khỏi bị nhiễm ban do cdc chat ban tir bén ngoai vao, hoac do bản thân dầu tạo nên Những chất bản ấy sẽ làm kẹt các khe hở, các tiết diện chảy
có kích thước nhỏ trong cá cơ cấu dầu ép, gây nên những trở ngại, hư hỏng trong
hoạt động của hệ thống Do đó trong các hệ thống dầu ép đều dùng bộ lọc dầu để ngăn ngừa chất bân thâm nhập vào bên trong các cơ cấu, phần tử dầu ép
- Bộ lọc dầu thường đặt ở ống hút của bơm dầu Trường hợp cần dầu sạch hơn,
đặt thêm một bộ nữa ở cửa ra của bơm, và một số ống xả của hệ thống dầu ép
Hình 2.13 Bộ lọc
- Phạm vi ứng dụng: được str dung loc cin ban trong các hệ thống thủy lực Là loại lọc làm việc trong điều kiện nhiệt độ, áp suất cao đặc biệt là ngâm trong dầu thủy vì vậy lọc thủy lực có các tính chất đặc biệt
2 Phân loại
* Phân loại theo đường dau di va vé, duoc chia lam 2 loai:
- Lọc đi yêu cầu phải đảm bảo thoáng cung cấp đủ lưu lượng dầu cho bơm thủy lực nên thường được chế tạo bằng lưới thép hoặc lưới đồng
- Lọc về có nhiệm vụ lọc sạch cặn bân trước khi về thùng nên được chế tạo bằng
loại giấy đặc biệt có khả năng thoát dau cao chịu được nhiệt độ cao và áp suất lớn
Trang 31* Phân theo kích thước lọc:
Tùy thuộc vào kích thước chất bân có thê lọc được, bộ lọc dầu có thể phân thành các loại sau: - Bộ lọc thô: có thể lọc những chất bân đến 0,1mm; - Bộ lọc trung bình: có thể lọc những chất bân đến 0,01mm; - Bộ lọc tính: có thể lọc những chất bẩn đến 0,005mm; - Bộ lọc đặc biệt tỉnh: có thể lọc những chất bản đến 0,001mm
Các hệ thống dầu trong máy xây dựng thường dùng bộ lọc trung bình và bộ lọc tinh Bộ lọc đặc biệt tinh chủ yêu sử dụng trong phòng thí nghiệm
* Phán loại theo kết cấu:
- Dựa vào kết cấu, ta có thê phân biệt được các loại bộ lọc dầu như sau: bộ lọc lưới, bộ lọc lá, bộ lọc giây, bộ lọc nỉ, bộ lọc nam châm v.v
3 Cấu tạo
3.1 Cầu tạo bộ lọc lưới
Bộ lọc lưới là loại bộ lọc dầu đơn giản nhất Nó gồm có khung cứng và lưới bằng
đồng bao chung quanh Dầu từ ngoài xuyên qua các mắt lưới và các lỗ để vào ống
hút Hình dáng và kích thước của bộ lọc lưới rất khác nhau tùy thuộc vào vị trí và
công dụng của bộ lọc
Nhược điểm của bộ lọc lưới là chat ban dễ bám vào các mặt lưới và khí tây ra Do thường dùng nó dé loc thô, như lắp vào ống hút của bơm Trường hợp này phải dùng thêm bộ lọc tinh ở ống ra
ag}
aaa Hình 2.14 Màng lọc lưới
3.2 Cầu tạo bộ lọc lá, sợi thủy tỉnh
Bộ lọc lá là bộ lọc dùng những lá thép mỏng đề lọc dầu Đây là loại dùng rộng rãi nhất trong hệ thống dầu ép của máy công cụ Kết cấu của nó như sau: làm nhiệm vụ lọc ở các bộ lọc lá là các lá thép hình tròn và những lá thép hình sao Những lá thép này được lắp đồng tâm trên trục, tắm nọ trên tắm kia Giữa các cặp lắp chen mảnh thép trên trục có tiết điện vuông
Trang 32n thanh bộ lọc bộ lọc | bang bông tri va by ra phai Yêu cầu chất lỏng phụ thuộc vào bề dày của lá thép Bè day này thông thường là: 0,08; 0,12; 0,2; và 0,3mm
Số lượng lá thép cần thiết phụ thuộc vào lưu lượng cần lọc, nhiều nhất là 1000 - 1200 lá Tổn thất áp suất lớn nhất là p = 4bar Lưu lượng lọc có thể từ § - 100
lít/phút
Bộ lọc lá chủ yếu để lọc thô Ưu điểm lớn nhất của nó là khi tây chất bản, khỏi
phải dùng máy và tháo bộ lọc ra ngoài
Hiện nay phan lớn người ta thay vật liệu của các lá thép bằng vật liệu sợi thủy tỉnh, ví dụ Hãng Intrenormen của Cộng hòa Liên bang Đức chuyên sản xuất loại lọc
này, xem hình 2.15 và xem phần phụ lục Độ bền của tác bộ lọc này cao và có khả năng chế tạo dễ dàng, các tính vật liệu không thay đổi nhiều trong quá trình làm việc
do ảnh hướng về cơ và hóa của dầu
V CÁC LOẠI VAN
1 Van an toàn
Van an toàn (van áp lực) là van điều chỉnh cho dòng chất lỏng có một áp lực tương ứng cho trước Van áp lực tạo nên trong thiết bị thủy lực hay một nhánh thủy lực một sự chênh áp hoặc trạng thái áp lực với các giá trị áp lực đến một giới hạn cho trước hay hăng số đến dừng, hoặc phụ thuộc một cách xác định những thông số
tương ứng với điêu kiện làm việc của hệ thông
Theo chức năng của van áp lực, người ta chia van áp lực ra các loại như sau: - Van giới hạn áp lực; - Van áp lực nhỏ nhất; - Van chênh áp; - Van trạng thái áp lực 1.1 Van giới hạn áp lực
_ Van giới hạn áp lực có những nhiệm vụ sau:
- Đảm bảo cho thiết bị thủy lực hoặc một nhánh thủy lực làm việc với một áp lực
cho trước nào đó, nếu có sự tăng áp do nguyên nhân nào đó, quá giá trị áp lực cho
trước, thiết bị sẽ không làm việc
Trang 33- Van giới hạn áp lực là van an toàn cho cả hệ thống thủy lực và trước hết bảo vệ cho bơm thủy lực Để thực hiện nhiệm vụ này không cho phép thiết lập giữa bơm và
van giới hạn áp lực một van chặn nào Thông thường van giới hạn áp lực trong trường hợp này là van thường đóng
- Với hệ thống thủy lực làm việc với một áp lực không đổi, van giới hạn áp lực
đóng vai trò như một van giới hạn dòng Trong trường hợp này, ap luc khong phụ thuộc vào lưu lượng của dòng Van giới hạn dòng thường được bố trí trên dòng hồi
của hệ thống như là một van cản Van giới hạn áp lực dùng trong trường hợp này là loại van thường mở
Do có sự chênh áp giữa dòng vào và dòng ra của van giới hạn áp lực gây nên sự tổn hao công suất Phần công suất bị tổn hao được xác định theo công thức sau:
Py = n.Pi trong đó:
Pụ, - công suất tôn hao;
Qr, - lu luong cua dong tai đầu ra của van;
Pp; - ap luc cua dong tai đầu ra của van
Chính phần tổn hao công suất này sẽ bien đổi thành nhiệt năng, làm cho chất lỏng
trong hệ thống nóng, lên Người ta mong muốn ngăn chặn sự tổn hao này hoặc làm cho nó càng nhỏ càng tốt Song đây là công việc khó khăn, hiện nay trong nhiều thiết bị người ta vẫn phải dùng hệ thống làm mát cho dòng chất lỏng của mạch thủy lực
Van giới hạn áp lực theo cách điều chỉnh chia ra hai loại: van điều chỉnh trực tiếp và van tự điều chỉnh Trên hình 2.16 là sơ đề làm việc của van giới hạn áp lực điều chỉnh trực tiếp
a) Sơ đồ nguyên tắc; b) Ký hiệu; c) Ký hiệu đơn giản Hình 2.16 Van giới hạn áp lực điều khiển trực tiếp
Trong sơ đồ này, áp lực p tác dụng lên diện tích A tạo nên lực pA, cân bằng với lực tác dụng của lò xo, Fix = CLx(S + Sy); tại trạng thái mở của van Áp lực mở của van có thể thực hiện thông qua thay doi s, cua 10 xo Tại bên đặt lò xo của buồng 36
Trang 34
b lực phụ hồi hy là Ỷ sự
van không để có dầu lưu, nhằm bảo đảm cho con trượt di động với độ nhậy cao, do
vậy người ta phải đặt ống thông buồng này với đường dầu hồi về thùng, hoặc khoan lỗ trên vỏ van thông với đường dầu hồi Trong phương án này đường dầu hồi không
có áp lực Những van chế tạo theo nguyên tắc này được gọi là van không giảm áp đường dầu hồi, với các van có rãnh thông ngăn được gọi là van giảm áp đường dầu hồi Với sơ đồ của các van theo các phương án này, sự phụ thuộc giữa áp lực đầu
vào p¡ và áp lực đầu ra p; được chỉ ra bằng đồ thị trên hình 2.16
Van được sử dụng như sơ đồ trên hình 2.16, sự hoạt động của con trượt thích ứng
theo áp lực p¡ của đường dầu vào Những phương án van này được gọi là van tự điều khiển trong phạm vi điều khiển từ bên ngoài với áp lực p„ theo đường đầu riêng độc lập với đường dầu vào Áp lực điều khiển p„ không phụ thuộc và có giá trị không bằng áp lực trên đường dầu vào pạ Van điều khiển từ bên ngoài có thé coi là van vị trí, ví dụ van ngắt, van tùy động với trạng thái làm việc cho trước là mở hay đóng Trên hình 2.14 chỉ ra một ví dụ ứng dụng với van giới hạn áp lực được điều khiển từ bên ngoài làm việc như một van ngắt Trong mạch thủy lực này, cả hai bơm đều cung cấp dòng chất lỏng có áp cho bộ phận biến đổi năng lượng thủy lực, van ngắt VD2 với áp lực đặt là pạo thường đóng, khi áp lực của dòng tăng đến p, van VD2
được mở hoàn toàn, dầu do bơm 2 trở về thùng toàn bộ Van VDI làm việc như một van an toàn với áp lực dat 1a pjo P, Pro Ð; P, a)
a) Tién trình không có tải của áp; b) Tiến trình có tải của áp luc pio là áp lực định mức Hình 2.17 Sơ đô biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất đầu vào p và
áp suất đầu ra pạ trên van giới hạn áp lực (Q = const) Q, Qi + Q, Q, Đạo Pro p b)
a) Sơ đô nguyên lý; b) Đường đặc tính
Hình 2.18 Một trường hợp ứng dụng van giới han áp lực điều khiển từ bên ngoài
Trang 35
Van giới hạn áp lực điều khiển trực tiếp, thường được hay dùng trong thời gian hiện nay, có 4 loại van như chỉ ra trên hình 2.19
1 Điễu khiển trực tiếp, 2 Điễu khiển tùy động; 3 Điễu khiến từ bên ngoài, 4 Van giảm áp đường hôi; 5 Van không giảm áp đường hồi
Dị Ấp lực đầu vào; pz Ap luc đầu ra; px Ấp lực dòng điều khiển ngoài Hình 2.19 Các phương án hay dùng của van giới hạn áp lực
1.2 Van tự điều khiển
Bên cạnh van giới hạn áp lực điều khiển trực tiếp, trong kỹ thuật truyền động
thuý lực người ta đa phần sử dụng van điều khiển trước (van đã được đặt trước
những giá trị giới hạn áp lực)
Trên hình 3.20 là một sơ đồ nguyên lý làm việc của loại van này, tương tự ta cũng có những phương án sử dụng như trên hình 3.16 Van được thiết lập từ một van chink và một van điều khiển trước, trong đó để tương thích với quy luật của pị cả hai mặ của pít tông trong quá trình dịch chuyên Thông qua lực của lò xo van được đóng
Trên van điều khiển trước, áp lực tương tự và van được coi như van điều khiểr trực tiếp Để mở van này chỉ dùng dòng có áp của hệ điều khiến, đây là một ưu điển của van này Sự chênh áp p¡ - p„ do chức năng tiết lưu tạo ra bởi sự cân bằng lực tạ van trượt chính Trong trường hợp này, bỏ qua lực động
a) Sơ đồ nguyên lý, b) Ký hiệu, ©) Ký hiệu đơn giảm Hình 2.20 Van giới hạn áp lực tự điều khiển
Trang 36| eae N XUAN a) b) h te h
Hình 2.21 Những ví dụ ứng dụng loại van giới hạn áp lực điễu khiển trước với
Ống tròn (a) và lỗ trong thân van (b) 1.3 Van áp lực nhỏ nhất
Van áp lực nhỏ nhất hay còn gọi là van giảm áp có nhiệm vụ duy trì áp lực sau van p; luôn luôn ổn định, không phụ thuộc vào lưu lượng Q và áp lực pị ở đầu vào,
thường dùng cho mạch phụ nối từ mạch chính
Điều khiển trực tiếp van áp lực nhỏ nhất là một con trượt với lò xo duy trì cho sự
mở của van (xem hình 2.22) Bình thường không có sự xáo trộn về áp lực, con trượt và lò xo ở đúng vị trí của nó Khi áp lực ở đầu vào p¡ tăng lơn hơn áp lực định mức
P2, gay nên lực lớn hơn lực duy trì của lò xo, van được đóng lại tạo ra khe chỉnh
dòng nào đó, làm thay đổi giá trị của lưu lượng Q và áp lực pị của đầu vào dẫn đến cân bằng với áp lực p; S Im | 8) b) ©)
a) Sơ đồ nguyên lý, b) Sơ đồ hóa; c) Sơ đồ hóa với van an toàn quá tải
Hình 2.22 Sơ đồ điều khiển trực tiếp van áp lực nhỏ nhất
Điều khiển van áp lực nhỏ nhất theo chương trình cho trước tương tự như điều
khiển van giới hạn áp lực (ví dụ như sơ đồ trên hình 2.23)
Trang 37
a) So dé nguyén ly; b) Sơ do hoa
Hình 2.23 Sơ đồ điều khiển theo ý đô cho trước van áp lực nhỏ nhất
2 Van một chiều (van hồi)
Van một chiều thường được dùng khi chỉ cho phép chất lỏng chảy theo một chiều nhất định Thành phần chính của van thường là một viên bi Viên bỉ này bị ép vac
họng chảy bởi một lò xo (hình 2.24) Lực ép do lò xo này tạo nên được tính tối trước, thơng thường lấy bằng 0,1Mpa Người ta còn sử dụng loại van hồi không c‹ lò xo ry ah epee Pig F A ae ` ẬR= i See NÓ Ỷ 7 ed
Hình 2.24 Kết cấu và ký hiệu van hồi dùng cho Ống tròn
Van một chiều được ứng dụng rAt rong rai, da dang trong các hệ truyền động tht
lực, sau đây có thể nêu vài trường hợp sử dụng nó:
- Sử dụng trong mạch song song với một hệ thủy lực khác, dong chay dén hé ni
thông qua van một chiều, còn nhánh khác thông qua van tiết lưu (hình 2.25) - Sử dụng dé cản khí trong bình tích áp
- Su dụng trong trường hợp nhiều bơm cung ¢ dùng để ngăn dòng chảy ngược khi tắt một bơm
- Van một chiều dùng để ngăn dầu từ ống hút về thùng với van không lò xo dầu hồi, không cho khô
ấp cho một dòng, van một chì
- Dùng van một chiều như một van cản áp trong đường
khí lọt vào trong đường ống
- Dùng trong cầu cân bằng của đòng thông qua với
dụ van giới hạn áp lực của một dòng cố định
4 van hồi (xem hình 2.26)
Trang 38_— d yf Me i! Nessa : Hình 2.25 Van một chiều có nhánh khác thông qua van tiết lưu Hình 2.26 Mạch van giới hạn áp lực 3 Van Cầu (van giảm áp) k—— —<- 7 ~ ———— b)
Van giảm áp được sử dụng khi cầẦn cung cấp chất lỏng từ nguồn (bơm) cho một số cơ cấu chấp hành có những yêu cầu khác nhau về áp suất Trong trường hợp này, người ta phải cho bơm làm việc với áp suất lớn nhất và dùng van giảm áp đặt trước cơ cấu chấp hành để giảm áp suất đến một trị số cần thiết
3.1 Van giảm áp điều khién trực tiép
Nguyên tắc làm việc của van giảm áp dựa trên sự cân băng tác dụng của những
lực ngược chiêu nhau trên nút van: lực tạo thành bởi kêt câu van (lò xo) và áp suât
Trang 393.2 Van giảm áp điều khiển gián tiếp
Dòng thủy lực sẽ chảy từ B qua A qua rãnh (7), khi áp suất được điều chỉnh giảr áp theo yêu cầu, khi đó nút côn (1) sẽ đóng lại Khi áp suất ở cửa A tăng lên, tạ
chênh lệch áp ở vòi phun (4), nút côn (1) sẽ mở ra, con trượt (5) sẽ dịch chuyển lêr
như vậy khe hở (7) nhỏ lại, áp suất ở cửa A sẽ giảm xuống và giữ mức ổn định A ‘| 8 y -1Z% — Lo
I Nut c6n; 2 Lò xo của van phụ trợ; 3 Lò xo của van chính; 4 Vòi phun, 3 Con trượt van chính; 6 Cửa nối phía giảm áp; 7 Khe giảm ap; 8 Ctra xd
Hình 2.28 Van gidm dp diéu khiển gián tiếp
4 Van cửa (van tiết lwu - van diéu chinh dong)
Ưu điểm chính của hệ truyền động thủy lực là số vòng quay và vận tốc của mội mô tơ thủy lực có thê thay đổi vô cấp Điều này có được khi thiết lập một mô tơ thủy
lực có thể tích chốn chỗ khơng đổi với một bơm điều chỉnh được thể tích choán chế
(bơm điều chỉnh được) hoặc dùng một van chỉnh dòng
Nhiệm vụ của van điều chỉnh dòng là luôn thích ứng với những thông số của
dòng chất lỏng, thông qua sự thay đổi tiết diện của dòng trong van
Trên hình 2.28 đưa ra một sơ đồ nguyên tắc khi sử dụng một van tiết lưu có thể
thay đổi được sức cản dòng và một mô tơ thủy lực
Đa phần người ta thường dùng một bơm có lưu lượng không đổi (để cho đơn giản và rẻ) tạo nên nguồn dòng và một van điều chỉnh dòng (van tiết lưu) trên một nhánh
của dòng Trên nhánh đó dầu chỉ được đưa đến mô tơ thủy lực thông qua van tiết lưu mà thôi
Trang 40Hiện nay có 3 loại van điều chỉnh dòng Dé là van tiết lưu, van hiệu chỉnh dòng và van phân dòng p,=fÍp,W,) con p =f(Mg) Or Md )à Md [a= const] f C) © nN =const n=f(Q) ADps = f(W,,,) AP op - f(p„ W,,) - P, 7 P, = p - p a) b) xxx
Hình 2.29 Sơ đô nguyên ly cho mạch thủy lực từ nguồn dòng (bơm) a hoặc từ nguồn áp lực (bình tích áp) b dòng có sự chênh áp khi sử dụng
một cản tiết lưu và một mô tơ thủy lực
4.1 Van tiét leu
Van tiết lưu là một van điều chỉnh dong đơn giản Lưu lượng dòng qua tiết lưu phụ thuộc vào tiết diện cản của tiết lưu và sự chênh áp theo công thức sau:
|2 1
Or, = An, —.—— Af, P on
Sức cản tiết lưu không những phụ thuộc vào hệ số Rây nôn, diện tích tiết diện và
hình dạng hình học mà còn phụ thuộc vào độ nhớt của dòng chất lỏng có áp Để thay
đổi sức cản tiết lưu, người ta thay đổi tiết diện tiết lưu Nghiên cứu về sự ảnh hưởng
của độ nhớt, hình dạng dòng chảy đến sức cản tiết lưu đến nay nói chung vẫn là những vấn đề đang được nghiên cứu
Van tiết lưu có hai loại: loại có tiết điện không đổi (van tiết lưu không điều chỉnh
được) và loại có thể thay đổi được tiết diện (van tiết lưu điều chỉnh được)
a) Van tiết lưu không điều chỉnh được
Hiện nay van tiết lưu không điều chỉnh được (không thay đổi tiết diện) thường hay được dùng trong nhiều hệ thủy lực khác nhau, ví dụ như van chức năng tiết lưu hay tiết lưu giảm chắn
Tổn thất năng lượng khi dòng đi qua van tiết lưu được xác định theo công thức sau:
Pin = Qn Apr At;
Năng lượng tổn thất này sẽ biến đổi thành nhiệt năng, làm cho nhiệt độ dầu tăng lên khi đi qua tiết lưu
Trên hình 2.29 cho thấy hai dạng tiết lưu không thay đổi (không điều chỉnh được)