Mục tiêu của bài viết là phân tích yêu cầu về phần tử, hệ thống thủy lực. Từ đó đưa ra giải pháp truyền dẫn tối ưu. Kết quả của nghiên cứu có thể phát triển để lập các hệ thống truyền dẫn ứng dụng.
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 – ThiÕt kÕ cÊu tróc trun ®éng tù ®éng thuỷ lực tối u dùng van tổ hợp Hong Vị ( Trng i hc KTCN - ĐH Thái Nguyên) Giới thiệu chung Từ năm 1920 truyền động điều khiển thuỷ lực đ đợc ứng dụng máy công cụ , ban đầu chủ yếu dùng để thực chuyển động thẳng công suất bé, sau dùng để thực chuyển động quay Hiện truyền dẫn thuỷ lực đợc sử dụng rộng r i hầu hết ngành kỹ thuật: Hàng không, quân sự, xây dựng, giao thông vận tải, hoá chất, máy mỏ, khí luyện kimvà ngành khí chế tạo máy Đặc biệt máy công cụ nh máy tổ hợp, máy điều khiển theo chơng trình số, dây chuyền, hệ thống sản xuất tự động linh hoạtđể thực chuyển động chính, chuyển động chạy dao, chuyển động điều khiển Hiện tơng lai truyền dẫn thuỷ lực đợc sử dụng thiết bị thực chuyển động đồng hệ thống điều khiển tự động Trong truyền dẫn thủ lực, hƯ thèng trun ®éng cã mét khâu chất lỏng (dầu khoáng đợc ép) Thực cách cấp cho dầu lợng dới dạng áp suất (bơm nén dầu với áp suất định), sau dầu ép biến thành (của động dầu, cấu chấp hành) Trong điều khiển thuỷ lực, hệ thống truyền tín hiệu có khâu truyền tín hiệu dòng chất lỏng liên tục, để truyền tín hiệu điều khiển phần tử hệ thống đến khâu chấp hành Truyền động thuỷ lực truyền đợc công suất cao lực lớn nhờ cấu tơng đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi chăm sóc, bảo dỡng Có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ, dễ thực tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chơng trình logic cho trớc Kết cấu phần tử gọn nhẹ, vị trí cấu dẫn động cấu chấp hành không lệ thuộc Có khả giảm kích thớc khối lợng nhờ lựa chọn giải pháp áp suất thuỷ lực cao Có đặc tính giảm chấn cao, quán tính bé, dễ đề phòng tải, dễ theo dõi Tự động hoá đại hoá hệ thống đơn giản, kể hệ thống phức tạp cách dùng phần tử tiêu chuẩn, phần tử tổ hợp Mặc dù có nhiều tính tích cực nh nhng truyền dẫn thuỷ lực có nhợc điểm định Tổn thất thuỷ lực ống dẫn, rò dầu bên phần tử làm giảm hiệu suất hạn chế phạm vi sử dụng Vận tốc cấu chấp hành hệ thống thay đổi ®é nhít thay ®ỉi theo nhiƯt ®é, thay đổi phụ tải Khó đồng hoá xác chuyển động Vì để thiết kế đợc hệ thèng trun ®éng thủ lùc tèi −u, ng−êi thiÕt kÕ khả phân tích tổng hợp hệ thống theo yêu cầu Trong tác giả trình bày số phân tích yêu cầu phần tử , hệ thống thuỷ lực Từ đa giải pháp cấu trúc truyền dẫn tối u Kết nghiên cứu phát triển để thành lập hệ thống trun dÉn øng dơng Ph©n tÝch thiÕt kÕ hƯ thống a Các yêu cầu hệ thống truyền động thủy lực Một hệ thống truyền động đợc thiết lập phát triển ứng dụng cần có giải pháp tối u thiết kế Yêu cầu hệ thống truyền động thuỷ lực có khả điều chỉnh lực 21 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 truyền dẫn, điều chỉnh ổn định tốc độ cấu chấp hành, an toàn tải tốt, không gây va đập thuỷ lực, tự động điều khiển Giải pháp phần tử tổ hợp hệ thống truyền động thủy lực - Điều khiển van đảo chiều: Van đảo chiều dùng để đảo chiều dòng dầu hệ thống nhằm đảo chiều cấu chấp hành Tác động nhanh lực lực điện từ ống solenoit, thờng gây va đập thuỷ lực có hại cho hệ thống Để đợc trình độ tốt dùng tiết lu thuỷ lực nhiên trình tác động khó điều khiển Giải pháp đợc chọn tổ hợp van tiết lu với van chiều nh phần tử tác động chậm tháo nhanh (Hình 1) P A B P T T P T H×nh 1: Bộ điều khiển van đảo chiều tổ hợp van Tiết lu- chiều - Điều chỉnh ổn định tốc độ: Bộ điều chỉnh ổn định tốc độ hệ thống đợc tổ hợp từ van giảm áp van tiết lu Việc điều chỉnh tốc độ thực tế điều chỉnh tiết lu Tuy nhiên thiết bị tác động theo chiều đặt đờng dầu chiều hệ thống không điều chỉnh độc lập tốc độ đảo chiều khả ổn định tốc độ bị hạn chế Giải pháp đợc chọn tổ hợp song song đảo chiều với van chiều Bộ đôi van tổ hợp đợc đặt đờng dầu hai chiều để điều chỉnh ổn định tốc độ chiều thuận ngợc độc lập (Hình 2) Hình 2: Bộ điều điều chỉnh ổn định tốc độ đặt đờng dầu hai chiều - Tự động khống chế lu lợng, áp suất bảo vệ hệ thống: Khống chế lu lợng áp suất bảo vệ hệ thống thuỷ lực thờng sử dụng van tràn, van an toàn Tuy nhiên không khắc phục đợc tác động gây tải tức thời nh va đập thuỷ 22 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 lực, dao động hệ thống tải cục Giải pháp đợc chọn lựa tổ hợp van tràn van chiều - van đảo chiều 3/2 thành tự động khống chế (Hình 3) Hình 3: Bộ tự động khống chế lu lợng, áp suất bảo vệ hệ thống b.Cấu trúc hệ thống truyền động thủy lực tối u dùng van tổ hợp Khi thiết kế hệ thống truyền động nhằm thoả m n yêu cầu kỹ thuật chủ yếu nh đảm bảo công suất, vận tốc truyền động Hệ thống phải đạt đợc tiêu kinh tế, kỹ thuật khác nh kết cấu hợp lí Hệ thống dùng thiết bị tiêu chuẩn Phòng ngừa tải tốt Mức độ tự động hoá cao Làm việc êm, không gây va đập tợng có hại khácĐể thoả m n yêu cầu cần có giải pháp cấu trúc tối u, Tính toán thông số động học, động lực học hệ thống hợp lí lựa chọn thiết bị thoả m n thông số thiết kế Trên hình trình bày giải pháp cấu trúc truyền dẫn thuỷ lực tối u Bơm dầu (1) làm nhiệm vụ biến đổi lợng, cấp dầu tự động cho ắc quy (14) Khi ăc quy đầy dầu van (2) tự động ngắt đờng dầu từ bơm tới hệ thống tự động cấp áp suất hệ thống giảm Van tràn (4) làm nhiệm vụ điều áp, xả dầu thừa bể chức an toàn tải cho hệ thống Van chiều (3) có chức bảo vệ bơm dầu không bị va đập thuỷ lực Nh thiết bị tổ hợp gồm van (2) , (3) (4) làm nhiệm vụ khống chế bảo vệ hệ thống Để đa hệ thống vào hoạt động van thờng ngắt (5) chuyển sang trạng thái mở van logic (6) (7) làm nhiệm vụ cấp tín hiệu điều khiển đảo chiỊu chun ®éng cho bé ®iỊu khiĨn thêi gian ®ãng chậm (9) (10) chống va đập thuỷ lực đảo chiều van cấu chấp hành Bộ van tổ hợp (11) điều khiển ổn định tốc độ V1 van tổ hợp (12) điều khiển ổn định tốc độ V2 xy lanh truyền lực 13 23 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 11 12 13 V2 10 V1 B C A 14 H×nh 4: CÊu tróc hƯ thèng trun ®éng thđy lùc tèi −u dïng van tỉ hỵp Theo cấu trúc lu lợng dầu qua van tiết lu van tổ hợp (11): Q = A1 2g γ ( p − p ) = const Lu lợng dầu qua van tiết lu van tổ hợp (12): Q = A g γ ( p − p ) = const V× vËy vËn tèc V1 , V2 đợc điều chỉnh độc lập ổn định Các kí hiệu: Qi: Lu lợng dầu qua van tiết lu Ai: Diện tích tiết diện chảy van tiết lu à: HƯ sè nhít poaser g: Gia tèc träng tr−êng γ: Khối lợng riêng dầu (pi-pj): Hiệu áp qua van tiết lu 24 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 Kết luận Các nghiên cứu phân tích thiết kế hệ thống truyền động thuỷ lực đ xác lập đợc cấu trúc tối u với mức độ tự động hoá cao Tuy nhiên để phát triển hệ thống ứng dụng cần tiếp tục nghiên cứu xác định thông số kỹ thuật giải pháp kết cấu công bố nghiên cứu Tóm tắt Trong trình bày phân tích tối u lí giải nhằm đến kết giải pháp cấu trúc cho truyền động tự động đảo chiều hợp lí Với việc kết hợp tác dụng phần tử thuỷ lực thành van tổ hợp đáp ứng tốt yêu cầu thiết kế Tài liƯu tham kh¶o [1] N.Acherkan D.Sc (1982), Machine Tool Design (Hydraulic Circuit Design), Moscow [2] Hsu- PinWang, Jian-KangLi (1991), Computer Aided Process Planning, Elsevier science publishers [3] Steve F Krar- J.william Oswald (1996), Technology of Machine Tools, Glencoe 25 ... pháp kết cấu công bố nghiên cứu Tóm tắt Trong trình bày phân tích tối u lí giải nhằm đến kết giải pháp cấu trúc cho truyền động tự động đảo chiều hợp lí Với việc kết hợp tác dụng phần tử thuỷ lực. .. động lực học hệ thống hợp lí lựa chọn thiết bị thoả m n thông số thiết kế Trên hình trình bày giải pháp cấu trúc truyền dẫn thuỷ lực tối u Bơm dầu (1) làm nhiệm vụ biến đổi lợng, cấp dầu tự động. .. trun ®éng thđy lùc tèi −u dùng van tổ hợp Theo cấu trúc lu lợng dầu qua van tiết lu van tổ hợp (11): Q = µ A1 2g γ ( p p ) = const Lu lợng dầu qua van tiÕt l−u cđa bé van tỉ hỵp (12): Q = µ A