Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 4: Van điều chỉnh lưu lượng

Bài giảng “Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 4: Van điều chỉnh lưu lượng” trình bày những nội dung chính sau: Van chỉnh lưu lượng không bù áp suất, van chỉnh lưu lượng có bù áp suất, van giảm tốc, van tiết kiệm năng lượng. Mời các bạn cùng tham khảo.

CENNITEC VAN ĐIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG LE THE TRUYEN le the truyen Nội dung Van chỉnh lưu lượng khơng bù áp suất Van chỉnh lưu lượng có bù áp suất Van giảm tốc Van tiết kiệm lượng Cennitec le the truyen Van điều chỉnh lưu lượng Van điều chỉnh lưu lượng dùng để điều chỉnh lượng dầu cung cấp cho xy lanh từ định vận tốc làm việc cho cấu chấp hành Điều đạt cách thay đổi tiết diện dịng chảy, đồng thời hình dáng hình học tiết diện giữ vai trò quan trọng vấn đề thiết kế van điều chỉnh lưu lượng Lưu lượng qua tiết diện nhỏ thường xem dịng rối tính theo cơng thức sau: q = C x (ΔP)1/2 đó, q lưu lượng, x diện tích lổ chảy, ΔP độ chênh áp trược sau lổ, C số phụ thuộc vào hình dáng lổ chảy, độ nhớt lưu chất hệ số Reynolds ΔP q Con trượt x, tiết diện Hình 3.39 Lưu lượng qua tiết diện hẹp Cennitec le the truyen Van chỉnh lưu lượng không bù áp suất Cấu tạo loại van không chứa phận cân áp suất Do vậy, tải thay đổi độ chênh áp trước sau van thay đổi, lưu lượng qua van bị thay đổi theo Loại van dùng để điều chỉnh vận tốc cấu chấp hành mà tải khơng thay đổi thay đổi Cấu tạo ký hiệu van trình bày hình 3.40 Lưu lượng vào Lưu lượng Lưu lượng Lưu lượng vào Đi tự Hình 3.40 Van chỉnh lưu lượng khơng bù áp suất Cennitec le the truyen Van chỉnh lưu lượng có bù áp suất Tiết diện A Van chiều Lưu lượng vào Bộ phận cân áp suất F lò xo P1 P2 Con trượt Tiết diện a P3 Lưu lượng Bộ tiết lưu Nút điều chỉnh Hình 3.41 Van chỉnh lưu lượng có bù áp suất Hình 3.41 trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc van điều chỉnh lưu lượng có bù áp suất Gọi P1 áp suất cửa vào van, P2 áp suất cửa phận cân áp suất (cũng áp suất cửa vào tiết lưu) P3 áp suất cửa van Cennitec le the truyen Van chỉnh lưu lượng có bù áp suất Phương trình cân lực tác động lên trượt viết sau: P3A + F lò xo = P2A Khi áp suất P3 cửa van tăng lên điều kiện cân đi, P3A + F lò xo > P2A Do trượt bị đẩy bên phải cho phép mở rộng tiết diện cân áp suất Lưu lượng tăng lên áp suất P2 tăng lên điều kiện cân xác lập Quá trình tương tự xảy áp suất P3 giảm Nhờ họat động phận cân áp suất mà độ chênh áp trước sau tiết lưu số bất chấp có thay đổi áp suất hệ thống Độ chênh áp tính sau: Tiết diện A ΔP = P2 - P3 = F lò xo / A Van chiều Lưu lượng vào Bộ phận cân áp suất F lò xo P1 P2 Con trượt Tiết diện a P3 Lưu lượng Bộ tiết lưu Nút điều chỉnh Cennitec le the truyen Van giảm tốc Con trượt Con lăn Cam Cam Tiết lưu Tiết lưu Van chiều Tiết diện a Lưu lượng vào Lưu lượng Bạc Bộ phận cân áp suất Tiết diện A Lưu lượng Nút điều chỉnh Lổ tiết lưu Nhanh Hình 3.43 Sự thay đổi lưu lượng theo hành trình cam Giảm dần Chậm Hành trình cam Mở hịan tịan Con trượt đóng dần theo hành trình cam Đóng hịan tịan Cennitec le the truyen Van giảm tốc Lổ tiết lưu Van chiều Con lăn Cam Tiết lưu Con trượt Lưu lượng Lưu lượng vào Nhanh Giảm tốc Lưu lượng Trung bình Chậm Bộ phận cân áp suất Dầu rị rỉ Hành trình cam Mở hịan tịan Bạc Đóng phần Hình 3.44 Van giảm tốc nhiều cấp Đóng hịan tịan Cam Cam Van điều chỉnh nhỏ, QL Đóng hịan tịan Van điều chỉnh lớn, QH Van điều chỉnh nhỏ, QL Van điều chỉnh lớn, QH Cennitec le the truyen Van giảm tốc Hình 3.45 Mạch dùng van giảm tốc Cennitec le the truyen Van tiết kiệm lượng A B A0 A P1 P2 B Hình 3.46 Van tiết kiệm lượng Hình 3.46 minh họa nguyên lý làm việc van tiết kiệm lượng Nó bao gồm van tiết lưu cân áp suất lắp song song Tải bơm thay đổi theo tải hệ thống ln cao ít, P1 = P2 + ΔP, ΔP = đến 10 bar Vì mà gọi van tiết kiệm lượng Cennitec le the truyen Van tiết kiệm lượng Sơ đồ trình bày hệ thống thủy lực dùng van điều chỉnh lưu lượng cửa trạng thái nghỉ D1 bar b Chỉnh 50 l/min A 50 l/min B P T a Lò xo điều khiển-5 bar P1 Chỉnh 100 bar bar 50 l/min M 100 l/min Lưu lượng cung cấp bơm 100 l/min Van điều chỉnh lưu lượng chỉnh 50 l/min Lò xo điều khiển van áp suất có giá trị bar (giá trị dao động từ đến 10 bar tùy theo nhà chế tạo) Trong trạng thái nghỉ hình trên, lưu lượng 50 l/min xả bể chứa dầu với độ chênh áp suất bar Cennitec le the truyen Van tiết kiệm lượng 70 bar D1 Chỉnh 50 l/min b P A T B 50 l/min Lò xo điều khiển-5 bar a P1 Chỉnh 100 bar 75 bar 50 l/min M 100 l/min Giả thiết tải xy lanh 70 xả bể chứa với độ chênh áp (70 + = cửa sử dụng lưu lượng dư ứng với tải cấu chấp hành Vì lượng bar, lưu lượng dư 50 l/min 75 bar) Khi van điều chỉnh lưu lượng xả bể chứa với độ chênh áp tướng van gọi van tiết kiệm Cennitec le the truyen Van tiết kiệm lượng 100 bar D1 Chỉnh 50 l/min b P A T B l/min Lò xo điều khiển-5 bar a P1 Chỉnh 100 bar 100 bar 100 l/min M 100 l/min Khi tải cấu chấp hành tăng lên điều chỉnh áp suất tự cân để giữ cho độ chên áp bar Khi tải tăng đến ngưỡng cài đặt van, trường hợp 100 bar, tồn lưu lượng bơm trả bể chứa dầu Cennitec le the truyen Bộ chia lưu lượng Bộ chia lưu lượng dùng để chia lưu lượng thành hay nhiều thành phần theo tỉ lệ định Bộ chia lưu lượng có dạng dịch chuyển thể tích trượt Dạng dịch chuyển thể tích bao gồm hai hay nhiều động thủy lực lắp trục, quay vận tốc Q1 = Vg1n, Q2 = Vg2 n Q3 = Vg3n Vậy, Q1 : Q2 : Q3 = Vg1 : Vg2 : Vg3 Q1 + Q2 + Q3 = Q P1 Q Vg1 P2 Q2 Vg2 P P3 Q3 Vg3 Q Trong đó, n = vận tốc động (rps), Q = lưu lượng động (m3/s), Vg = thể tích riêng động (m3/s) Bằng cách dùng chia lưu lượng dạng thể tích này, lưu lượng chia thành hay nhiều phần khác nhau, với tỉ lệ cho trước Cennitec le the truyen Bộ chia lưu lượng Bộ chia lưu lượng dạng dùng để tăng áp suất đầu (xem hình 3.45) Động thứ nối bể chứa dầu Nó kéo động thứ nhất, hoạt động bơm với áp suất vào P Giả thiết hệ thống lý tưởng, công suất thủy lực đầu vào đầu Do vậy, Q1P1 + Q2P2 = QP Q1 = Vg1n, Q2 = Vg2n Q1 + Q2 = Q P1 Q P2 Q2 Vg1 Vg2 Vì P2 = nên P1 = P(Vg1+ Vg2)/ Vg1 P Q Cennitec le the truyen Bộ chia lưu lượng P2 P4 bar 90 bar A B D1 b P a T 30 l/min 60 l/min A B P T c A B d T 30 l/min Xy lanh nhận lưu lượng 30 l/min áp suất xy lanh cần để thắng tải 90 bar Áp suất làm việc bơm 30 bar Sở dĩ chia lưu lượng nhận 90 l/min, dùng có 30 l/min để tạo công Hai lưu lượng 30 l/min lại xả bể chứa dầu với áp suất Năng lượng chuyển qua cho chia lại Như chia lại trở thành bơm với áp suất cửa vào 30 bar hai động kéo đến áp suất 90 bar Trong hệ thống có sử dụng chia dạng áp suất trung bình cửa áp suất cửa vào Trong trường hợp (90 bar + bar + bar)/3 = 100 bar P1 30 bar 120 bar p0 P T M 90 l/min Cennitec le the truyen Bộ chia lưu lượng P2 P4 bar 90 bar A B D1 b P a T 30 l/min 30 l/min 30 l/min Để xy lanh có vận tốc trung bình, vị trí van phân phối điều khiển hình Cuộn dây d kích hoạt cho phép 30 l/min cấp thêm cho xy lanh Lúc áp suất làm việc bơm 60 bar A B P T c A B d 30 l/min T P1 60 bar 120 bar p0 P T M 90 l/min Cennitec le the truyen Bộ chia lưu lượng P2 P4 bar 90 bar A D1 b P a T 60 l/min 30 l/min l/min A B P T c A B d T 30 l/min Để xy lanh với vận tốc nhanh nhất, van phân phối điều khiển hình 3.48c Áp suất làm việc bơm giai đoạn tải xy lanh B P1 90 bar 120 bar p0 P T M 90 l/min Cennitec le the truyen Bộ chia lưu lượng P2 P4 bar 90 bar A B D1 b P a T 60 l/min l/min 30 l/min Để xy lanh với vận tốc nhanh nhất, van phân phối điều khiển hình Áp suất làm việc bơm giai đoạn tải xy lanh A B P T c A B d 30 l/min T P1 90 bar 120 bar p0 P T M 90 l/min Cennitec le the truyen Bộ chia lưu lượng P2 bar P4 90 bar A B P T a D1 b 60 l/min 30 l/min l/min Để xy lanh với vận tốc nhanh nhất, vị trí van phân phối điều khiển A B P T c A B d 30 l/min T P1 120 bar p0 90 bar P T M 90 l/min Cennitec Các phương pháp điều chỉnh vận tốc xy lanh le the truyen a) Điều chỉnh lưu lượng ngõ vào Lưu lượng bơm cung cấp Q (l/min) Lưu lượng cần chỉnh cho xy lanh q (l/min) Lưu lượng dư xả va van an tòan (Q – q) (l/min) Năng lượng mát [P x (Q - q)]/600 (kW), P (bar) giá trị cài cho van giới hạn áp suất Vận tốc xy lanh trường hợp v = q/6A (m/s) Dầu vào xy lanh bị nén trước xy lanh bắt đầu chuyển động Lực (hoặc áp suất) cần di chuyển xy lanh từ trạng thái đứng yên lớn lực (hoặc áp suất) cần để trì chuyển động xy lanh Khi tải bắt đầu chuyển động, lực cản giảm áp suất piston rơi tăng thể tích đột ngột Do với cách điều khiển tồn thời điểm không ổn định chuyển động xy lanh a (cm2) A (cm2) (Q-q) (l/min) q (l/min) p (bar) Q (l/min) Cennitec Các phương pháp điều chỉnh vận tốc xy lanh le the truyen Điều chỉnh lưu lượng ngõ Trong trường hợp lưu lượng bơm cần phải lớn lưu lượng cần điều chỉnh Như trình bày hình 3.51, lưu lượng dư phải xả qua van giới hạn áp suất trường hợp (Q – q(A/a)) (l/min), vận tốc xy lanh v = q/6a Vì tỉ lệ diện tích hai buồng xy lanh khác nên cần phải ý đến áp suất buồng nhỏ xy lanh Giả sử tỉ lệ diện tích hai buồng xy lanh A:a = 2:1, áp suất buồng lớn xy lanh 150 bar áp suất buồng nhỏ 300 bar a (cm2) A (cm2) qA a A Q - q a (l/min) q (l/min) p (bar) Q (l/min) Cennitec le the truyen Các phương pháp điều chỉnh vận tốc xy lanh Lưu lượng dư xả qua van giới hạn áp suất (l/min) Về lý thuyết phương pháp mang lại hiệu suất cao Nhưng độ xác phương pháp phụ thuộc vào độ ổn định lưu lượng bơm Phương pháp nên sử dụng cho hệ thống mà áp suất số yêu cầu độ xác vận tốc cấu chấp hành không cao A (cm2) (Q-q) (l/min) a (cm2) q (l/min) (l/min) p (bar) Q (l/min) Cennitec CENNITEC www.themegallery.com ... Van chỉnh lưu lượng khơng bù áp suất Van chỉnh lưu lượng có bù áp suất Van giảm tốc Van tiết kiệm lượng Cennitec le the truyen Van điều chỉnh lưu lượng Van điều chỉnh lưu lượng dùng để điều chỉnh. .. Cấu tạo ký hiệu van trình bày hình 3.40 Lưu lượng vào Lưu lượng Lưu lượng Lưu lượng vào Đi tự Hình 3.40 Van chỉnh lưu lượng khơng bù áp suất Cennitec le the truyen Van chỉnh lưu lượng có bù áp... Cam Cam Tiết lưu Tiết lưu Van chiều Tiết diện a Lưu lượng vào Lưu lượng Bạc Bộ phận cân áp suất Tiết diện A Lưu lượng Nút điều chỉnh Lổ tiết lưu Nhanh Hình 3.43 Sự thay đổi lưu lượng theo hành