Dễ thấy rằng hiệu suất của hệ thống sẽ tăng lên trong trường hợp này nếu như độ nghiêng của đường lưu lượng-áp suất ( Q/P ) giảm vì khi đó độ tăng áp suất sinh ra do lưu lượng qua van đi[r]
(1)VAN ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT
(2)Van giới hạn áp suất
1.
Van xả tải
2.
Van tuần tự
3.
Van giảm áp
(3)bằng với lực thủy lực Hình 3.1 biểu diễn nguyên lý làm việc van điều chỉnh áp suất
Lò xo
Dầu vào Dầu
Cửa điều khiển Cửa dầu rò rỉ
Áp suất P
Con trượt (spool) Lực thủy lực Fd= PA
Tiết diện A
Lực lò xo F
Trạng thái van PA ≤ F Trạng thái van PA > F
Hình 3.1 Van điều chỉnh áp suất
(4)Chức van giới hạn áp suất cài đặt áp suất làm việc lớn cho hệ thống thủy lực
(a) (b)
Hình 3.2 Ký hiệu van giới hạn áp suất (a) Van giới hạn áp suất tác
động trực tiếp, (b) van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Van giới hạn áp suất loại van thường đóng van mở cho dầu qua van để bể chứa dầu áp suất tác động lên van lớn giá trị cài đặc lò xo van
(5)Pressure port P
Tank port T
Hình 3.3 Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Hình 3.3 trình bày cấu tạo van giới hạn áp suất tác động trực tiếp Nó bao gồm trượt (cầu, cơn) lị xo Khi áp suất cửa P van đủ lớn để thắng lực lò xo, trượt chuyển động khỏi vị trí cân cho phép dầu trở bể chứa dầu qua cửa T van, từ giới hạn áp suất cho hệ thống
(6)Nguyên lý làm việc van giới hạn áp suất
P Fp
T Fx x
D Ap
Av
Hình 3.4 Nguyên lý làm việc van giới hạn áp suất
Con trược van tác động hai lực lò xo lực sinh áp suất Con trược nằm vị trí nghỉ (trạng thái đóng van) lực sinh áp suất, Fp = PAp, nhỏ lực lò xo Fx = kx0
Hai lực áp suất đạt tới giá trị nhỏ để mở van (cracking pressure), Pr Khi áp suất tăng cao giá trị này, trượt dịch chuyển dầu từ nới có áp suất cao, cửa P, đến nơi có áp suất thấp, cửa T
0
0 x
A k P
kx P
A
p r
r
(7)sự dịch chuyển trượt Tuy nhiên, số thiết kế khác diện tích tác động trượt số trình bày hình 3.5 Hình vẽ minh họa van giới hạn áp suất tác động trực tiếp, bao gồm: trượt (1), thân van (2), lò xo (3), chặn (4), nút điều chỉnh (5)
D P
Q
xr
T
3
5
1 Con trượt, Thân van, Lò xo, Đế van, Nút điều chỉnh
(8)D P Q xr T
Mối quan hệ lưu lượng qua van áp suất
) ( 0 r
p
r x x
A k
P x0
k A P
xr r p
4 /
2
D
Ap
Ở trạng thái ổn định, trượt van (1) đạt đến vị trí cân tác động lực sinh bời áp suất, lực lò xo, phản lực sinh dòng chảy Bỏ qua rò rỉ phản lực sinh dòng chảy, giả thiết áp suất cản ngõ zero, áp suất tăng trược di chuyển đoạn x, ta có
) ( , / , r v r v d v r x x A x x P A C A x x Q p r r A
x x P
k
(9)P P
P K P
P P
k A C
Q d p ( r) 2 / ( r)
(10)0 50 100 150 200 250 300 350 10 15 20 25 30 35
Áp suất, bar
L ưu lư ợn g, l /m in 180
Hình 3.6 Ví dụ đường đặc tính
của van giới hạn áp suất tác động trực tiếp Đường đặc tính lưu lượng-áp suất van
giới hạn áp suất mơ tả hình vẽ 3.6 Van giới hạn áp suất trường hợp cài giá trị Pr = 150 bar Áp suất
này gọi áp suất mở van
(cracking pressure) Nếu áp suất P < Pr = 150 bar lưu lượng qua van Khi áp suất P bắt đầu lớn Pr van bắt đầu mở lưu lượng qua van tính theo
P P P K
Q ( r)
(11)FC
ΔPM
Hình 3.7 Mạch điều khiển động thủy lực 50 100 150 200 250 300 350
5 10 15 20 25 30 35
Áp suất, bar
L
ưu
lư
ợn
g,
l
/m
in
180
(12)Muốn vận tốc động giảm 1/2 lần van điều chỉnh lưu lượng chỉnh để có lưu lượng cấp cho động giảm xuống 10 l/min, dư 10 l/min xả qua van giới hạn áp suất
Áp suất phải tăng lên giá trị 165 bar lưu lượng xả qua van 10 l/min Độ chênh áp động thủy lực 100 bar Như vậy, độ chênh áp van điều chỉnh lưu lượng là:
0 50 100 150 200 250 300 350 10 15 20 25 30 35
Áp suất, bar
L ưu lư ợn g, l /m in 180
165 – 100 = 65 bar
Tòan lượng thủy lực
Nhyd = PQ/600
= 165 x 20 /600 = 5.5 kW
Năng lượng chuyển thành nhiệt lưu lượng 10 l/min xả qua van giới hạn áp suất là:
Nrv = PQ/600
(13)Năng lượng chuyển thành nhiệt lưu lượng 10 l/min qua van điều chỉnh lưu lượng là:
NFC = PQ/600
= (165-100) x 10 /600 = 1.08 kW
Công suất thủy lực chuyển sang cơng có ích là: 5.5 – 2.75 – 1.08 = 1.67 kW
Hiệu suất hệ thống
1.67/5.5 = 0.3036 hay 30,36 %
ΔPFC
(14)Hiệu suất hệ thống 30.36 % Dễ thấy hiệu suất hệ thống tăng lên trường hợp độ nghiêng đường lưu lượng-áp suất (Q/P) giảm độ tăng áp suất sinh lưu lượng qua van điều chỉnh áp suất nhỏ
Độ nghiêng đường lưu lượng-áp suất (Q/P) tỉ lệ thuận với hệ số K Nếu van
làm việc với lưu lượng thấp áp suất cao kích thước ω A nhỏ,
khi độ cứng lò xo k lớn Khi hệ số K có giá trị nhỏ đường Q/P nghiêng nhiều phía trục P Trong trường hợp này, lưu lượng làm việc tăng lên
áp suất lớn tăng lên Nói cách khác, áp suất lớn hệ thống phụ thuộc vào độ lớn lưu lượng làm việc
(15)Con trượt P
T Lổ trích dầu O
P
T
P
T V Lị xo S
Hình 3.8 Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Nó bao gồm trượt điều khiển van giới hạn áp suất tác động trực tiếp gắn kèm van Áp suất phía trước trượt van điều khiển lấy từ áp suất cửa P van nhờ lổ trích dầu O Khi van điều khiển đóng, trượt trạng thái cân thủy lực có áp suất hai mặt đối diện
Tuy nhiên, nhờ tác động lực lò xo S, trượt bị ép vào đế van Bất kỳ gia tăng áp suất cửa P van dẫn tới gia tăng áp suất
(16)Ưu điểm bật van giới hạn áp suất tác động gián tiếp so với van tác động trực tiếp độ chênh áp suất trạng thái mở hòan tòan van với giá trị cài đặt cho van nhỏ, khỏang chừng bar
(17)FC
ΔPM
Hình 3.10 Mạch điều khiển động thủy lực dùng
van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Bơm có lưu lượng cố định cung cấp lưu lượng 20 l/min cho động thủy lực Van điều chỉnh lưu lượng mở hòan tòan, áp suất van giới hạn áp suất đo 100 bar Để giảm vận tốc động nửa so với độ áp qua van điều chỉnh lưu lượng bao nhiêu?
0 50 100 150 200 250 300 350
10 15 20 25 30 35
Áp suất, bar
L
ưu
lư
ợn
g,
l
/m Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
(18)Trở lại ví dụ vừa trình bày phần van giới hạn áp suất tác động gián tiếp dùng thay cho van giới hạn áp suất tác động trực tiếp Khi đó, lưu
lượng 10 l/min qua van giới hạn áp suất áp suất cửa van lúc 152 bar (xem hình 3.9)
Năng lượng dầu qua van giới hạn áp suất là:
Nrv = PQ/600
= 152 x 10 /600 = 2.53 kW
Năng lượng dầu qua van điều chỉnh lưu lượng là:
NFC = PQ/600
= (152-100) x 10 /600 = 0.87 kW
Toàn lượng thủy lực là:
Nhy = PQ/600
= 152 x 20 /600 = 5.06 kW
(19)cùng phía với phận điều khiển van nối với bể chứa dầu với áp suất nhỏ trượt bị đẩy khỏi vị trí cân Phương pháp sử dụng để xả tải bơm
P T
Đến hệ thống PH
V
PL < PH
Van điều khiển từ xa Van
Hình 3.10 Dùng van điều khiển từ xa
(20)P T
Đến hệ thống
a b
PH
PL
V
Cuộn dây Áp suất a b 0 0
PL PH
Dựa vào chức này, cách sử dụng van phân phối để làm thay đổi trạng thái đường điều khiển V, van cài đặt lúc nhiều giá trị khác