BÁO cáo SERVO THỦY lực

BÁO CÁO SERVO THỦY LỰC Xilanh truyền động Hình 1-1 Xilanh thủy lực a) Nhiệm vụ Xy lanh thủy lực cấu chấp hành truyền dẫn thủy lực để thực chuyển động thẳng b) Phân loại ( Hình 1-2) Xi lanh thủy lực chia làm hai loại: xilanh lực xilanh quay (hay gọi xilanh mômen) Trong xilanh lực, chuyển động tương đối pittông xilanh chuyển động tịnh tiến xilanh quay chuyển động tương đối pittông xilanh chuyển động quay, góc quay thường nhỏ 360o Pittông bắt đầu chuyển động lực tác động lên hai phía ( lực áp suất, lực lò xo hay khí) lớn tổng lực cản có hướng ngược lại chiều chuyển động ( lực ma sát, thủy động, phụ tải, lò xo …) Hình 1-2 Phân loại xilanh c) Cấu tạo xilanh Xilanh có phận thân (gọi xilanh), pittông, cần pittông số vòng làm kín Hình 1-3 ví dụ xilanh tác dụng kép có cần pittông phía S Hình 1-3 Cấu tạo xilanh tác dụng kép có cần pittông tác dụng phía Thân Mặt bích hông Mặt bích hông Cần pittông 5.Pittông Ổ trượt Vòng chắn dầu Vòng đệm Tấm nối 10 Vòng chắn hình O 11 Vòng chắn pittông 12 Ống nối 13 Tấm dẫn hướng 14 Vòng chắn O 15 Đai ốc 16 Vít vặn 17 Ống nối d) Một số xilanh thông dụng  Xilanh tác dụng đơn ( hình 1-4) Chất lỏng làm việc tác động phía pittông tạo nên chuyển động chiều Chuyển động ngược lại thực nhờ lực lò xo  Xilanh tác dụng kép ( hình 1-5) Chất lỏng làm việc tác động vào hai phía pittông tạo nên chuyển động chiều  Kết cấu xilanh giảm chấn cuối hành trình Ở giai đoạn cuối khoảng chạy, pittông chạm lên mặt đầu xilanh, xảy va đập vận tốc chuyển động pittông xilanh lớn, đặc biệt pittông, xilanh có khối lượng lớn Để giảm khả va đập này, xi lanh thường có phận giảm chấn Phần lớn phận giảm chấn làm việc theo nguyên lý tăng áp suất khoảng đối áp cuối khoảng chạy Áp suất khoảng đối áp tăng, làm giảm vận tốc chuyển động, xem hình 1-6 e) Tính toán xilanh truyền lực  Áp suất P, lực F diện tích A ( hình -7) Áp suất P tính theo công thức: Trong đó: diện tích pittông Nếu tính đến tổn thất thể tích xilanh, để tính toán đơn giản, ta chọn: Áp suất: Diện tích pittông: Trong đó: A – diện tích tiết diện pittông [cm2] d – đường kính pittông [mm] p – áp suất [bar] η – hiệu suất, lấy theo bảng 3.5 F – lực [kN] Bảng 3.5 p(bar) 20 120 160 η(%) 85 90 95 Như pittông bắt đầu chuyển động được, lực: F > FG + FA+ FR Trong FG – trọng lực FA – lực gia tốc FR – lực ma sát  Liên hệ lưu lượng qv, vận tốc v diện tích A ( hình 1-8) Lưu lượng chảy vào xilanh tính theo công thức: qv =A.v Để tính toán đơn giản, ta chọn: qv =A.v.10-1 Trong đó: d – đường kính A – diện tích qv – lưu lượng v – vận tốc [mm] [cm2] [lít/phút] [m/phút] Động thủy lực thông dụng Động cánh quạt Động cánh quạt ( Hình 65) có cấu tạo tương tự bơm cánh quạt, khác nguyên lý hoạt động Ở bơm cánh quạt, tịnh tiến quay trục bơm làm cho dầu bơm vào hệ thống thủy lực Ngược lại, động cánh quạt phận tác động, nên tác động áp lực dầu bơm vào động làm cho trục động quay Về cấu tạo có vài điểm khác biệt, trong động cánh quạt, cánh quạt rotor lò xo đẩy để tì vào vòng cam chưa có lực ly tâm Hoạt động động cánh quạt cân Trong động cánh quạt cân bằng, momon quay tạo chênh lệch áp suất dầu thủy lực bơm vào làm quay động Chúng ta xem Hình 66,67 Ở phía mở đến cửa nạp, cánh quạt chịu áp suất hệ thống, phía bên cánh quạt áp suất thấp Sự chênh lệch áp suất hai bên cánh quạt tạo áp lực tiếp tuyến với chu vi rotor Lực tiếp tuyến tạo momen quay làm cho rotor quay Lưu ý, chênh lệch áp suất xảy cánh quạt số số (Hình 2-3) Ở cánh quạt khác áp suất bên cánh quạt cân Trong hình trên, lưu động dầu thủy lực có chiều ngược kim đồng hồ nên chiều quay trục động ngược kim đồng hồ muốn đảo chiều quay động đảo chiều lưu động dầu Động M2U (Hình 70,71) Động thủy lực M2U có cấu tạo tương tự động cánh quạt phần không đảo chiều, không cần dùng van đổi áp để điều khiển chắn áp lực Sự hình thành mômen quay tương tự động cánh quạt cân Giá trị mômen quay khoảng 10 đến 35lbs.in/100psi Động cánh quạt chất lượng cao (Hình 72, 73,74) Thiết kế khác động cánh quạt cân động chất lượng cao (Hình 72) Cấu tạo hoạt động tương tự bơm chất lượng cao Khu vực chịu áp suất chắn áp lực Hình 74 Động piston quay hướng trục ( Hình 75,76,77) Các động piston quay hướng trục có cấu tạo tương tự bơm piston quay hướng trục Chúng chế tạo với nhiều công suất khác có lưu lượng dầu tương ứng vòng quay cố định thay đổi Khi dầu từ bơm bơm vào xilanh động thông qua ngõ nạp (Hình 77), dầu áp lực đẩy piston tì vào điều khiển gắn lệch góc với trục rotor, trục rotor quay Cũng tương tự bơm, động thủy lực kiểu piston quay hướng trục có loại trục lệch, cấu tạo hoạt động bơm Một số mạch điều khiển động thủy lực điển hình  Máy dập thủy lực điều khiển tay ( Hình 4-5) Nguyên lý làm việc: có tín hiệu tác động tay, xilanh A mang đầu dập xuống Xilanh A lùi thả tay  Cơ cấu rót tự động cho quy trình công nghệ đúc (Hình 4-6) Nguyên lý làm việc Gàu múc xuống, tác động tay Gàu múc lên thả tay Sơ đồ mạch thủy lực Để cho chuyển động xilanh, gàu múc xuống êm, ta lắp van cản 1.2 vào đường xả dầu về, xem hình 4-7b  Hệ thống cẩu tải trọng nhẹ Nguyên lý làm việc (Hình 4-12) Dây cáp nối móc cẩu đầu piston mắc qua ròng rọc cố định Piston ra, móc cẩu tải trọng hạ xuống chậm, piston lùi tải trọng nâng lên Sơ đồ mạch thủy lực (Hình 4-13) Khi móc cẩu tải trọng hạ xuống chậm, ta sử dụng van tiết lưu chiều 1.2 Để cho trình hạ cẩu có giảm chấn, có đối trọng, ta sử dụng van cản 1.4 Phạm vi sử dụng Hệ thống điều khiển thủy lực sử dụng rộng rãi công nghiệp: máy dập, máy phay, máy ép nhựa, máy xúc, máy nâng chuyển, … Ưu nhược điểm hệ thống điều khiển thủy lực Ưu điểm: - Truyền 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, dễ thực tự động hóa theo điều kiện làm việc hay chương trình cho sẵn - Kết cấu gọn nhẹ, kết cấu phần tử dẫn bị dẫn không lệ thuộc với nhau, phận nối thường đường ống dễ đổi chỗ - Có khả giảm khối lượng kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao - Nhờ tính quán tính nhỏ bơm động thủy lực, nhờ tính chịu nén dầu nên sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh trường hợp khí hay 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 phức tạp, nhiều mạch - Tự động hóa đơn giản, kể thiết bị phức tạp, cách dùng phần tử tiêu chuẩn Nhược điểm: - Mất mát đường ống dẫn rò rĩ bên phần tử, làm giảm hiệu suất phạm vi sử dụng - Khó giữ vận tốc không 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 So sánh loại truyền động: Tiêu chuẩn Thủy lực Khí nén Điện tử Cơ học Mang lượng Dầu Khí nén Electron Trục; bánh răng; xích Truyền lượng Ống dẫn, đầu nối Ống dẫn, đầu nối Dây điện Trục, bánh Tạo lượng chuyển đổi thành dạng lượng khác Bơm, xy lanh truyền lực, động thủy lực Máy khí nén, xy lanh tuyền lực, động khí nén Máy phát điện, động điện, pin, ắc quy Trục, răng, truyền, truyền bánh đai xích Các đại lượng Áp p (400bar), lưu lượng q(m3/h) Áp suất p (khoảng 6bar), lưu lượng q(m /h) Hiệu điện U, cường độ dòng điện I Lực, mo6men, vận tốc xoắn, số vòng quay Công suất Rất tốt, áp suất đến khoảng 400bar, kết cấu gọn nhỏ, giá phù hợp Tốt, bị giới hạn áp suất làm việc khoảng 6bar Tốt, trọng lượng động điện có công suất lớn 10 lần so với động thủy lực đóng mở tiếp điểm thuận lợi so với van đảo chiều Tốt, chuyển đổi lượng Bị giới hạn lĩnh vực điều khiển điều chỉnh Độ xác vị trí hành trình Rất tốt, dầu độ đàn hồi Ít tốt khí nén có độ đàn hồi Tốt, độ trễ nhỏ Rất tốt, khả ăn khớp truyền động Hiệu suất Vừa phải, tổn thất thề tích, ma sát truyền động, chuyển đổi lượng, tổn thất áp suất van Tính chất khí nén có ảnh hưởng trình truyền tải Vừa phải Tồn thất lớn Khả điều khiển điều chỉnh Rất tối với loại van loại bơm điều chỉnh lưu lượng cấu servo Kết hợp tốt với điện – điện tử Điều khiển linh loạt Khó điều chỉnh ảnh hưởng độ đàn hồi khí nén Công suất tiêu thụ thấp, tốt Ít linh khó chỉnh Khả tạo chuyển động thẳng Đơn giản xy lanh truyền lực Đơn giản Thông động Đơn giản thông qua trục Khả ứng dụng Chuyển động thẳng máy sản xuất Lắp ráp Dây chuyền tự động Chuyển động quay Tịnh tiến qua Truyền khoảng ngắn hoạt, điều động cách ... lấy theo bảng 3.5 F – lực [kN] Bảng 3.5 p(bar) 20 120 160 η(%) 85 90 95 Như pittông bắt đầu chuyển động được, lực: F > FG + FA+ FR Trong FG – trọng lực FA – lực gia tốc FR – lực ma sát  Liên hệ... điều khiển thủy lực sử dụng rộng rãi công nghiệp: máy dập, máy phay, máy ép nhựa, máy xúc, máy nâng chuyển, … Ưu nhược điểm hệ thống điều khiển thủy lực Ưu điểm: - Truyền công suất cao lực lớn nhờ... hướng trục có loại trục lệch, cấu tạo hoạt động bơm Một số mạch điều khiển động thủy lực điển hình  Máy dập thủy lực điều khiển tay ( Hình 4-5) Nguyên lý làm việc: có tín hiệu tác động tay, xilanh