Đang tải... (xem toàn văn)
Lưu chất dùng trong truyền động thủy lực thể hiện khả năng tốt hơn khi chúng đóng vai trò là chất dẫn nhiệt làm giảm nhiệt độ cơ cấu máy thông qua việc trao đổi nhiệt giữa lưu chất với d[r]
(1)Truyền động thủy lực khí nén Power Hydraulics and Pneumatics
TS Ngô Quang Hiếu TS Trần Trung Tính
(2)Mục lục
1 Giới thiệu
1.1 Sơ lược dạng truyền động
1.2 Ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực
1.3 Nguyên lý hệ thống thủy lực
1.3.1 Áp suất áp suất thủy tĩnh
1.3.2 Nguyên lý Pascal
1.3.3 Phương trình dịng chảy liên tục
1.3.4 Phương trình Bernoulli
1.4 Tổn thất hệ thống thủy lực
1.4.1 Tổn thất thể tích
1.4.2 Tổn thất khí
1.4.3 Tổn thất áp suất
1.5 Độ nhớt yêu cầu dầu thủy lực
1.5.1 Định luật Newton 10
1.5.2 Yêu cầu dầu thủy lực 11
1.5.3 Cách lựa chọn dầu thủy lực 12
1.6 Đại lượng vật lý truyền dẫn thủy lực 12
1.6.1 Áp suất 12
1.6.2 Lực 13
1.6.3 Công 13
1.6.4 Công suất 13
1.7 Ứng dụng hệ thống truyền dẫn thủy lực 13
2 Bơm thủy lực 17 2.1 Phân loại bơm thủy lực 17
2.2 Đại lượng đặc trưng 19
2.3 Bơm dùng hệ thống thủy lực 20
2.3.1 Bơm piston 20
2.3.2 Bơm bánh 23
(3)MỤC LỤC ii
2.3.4 Bơm trục vít 26
3 Van thủy lực 28 3.1 Van điều khiển hướng chuyển động chất lỏng 28
3.1.1 Van chiều 28
3.1.2 Van đảo chiều (van phân phối) 29
3.2 Van điều khiển áp suất 34
3.2.1 Van an toàn 34
3.2.2 Van cân - Counterbalance valve 34
3.2.3 Van 36
3.2.4 Van giảm áp 36
3.3 Van điều chỉnh lưu lượng 37
3.3.1 Van tiết lưu 37
3.3.2 Van ổn định vận tốc 38
4 Cơ cấp chấp hành thủy lực 39 4.1 Xy lanh thủy lực 39
4.1.1 Cấu tạo xy lanh thủy lực 39
4.1.2 Phân loại xy lanh thủy lực 41
4.1.3 Cách lắp ghép xy lanh thủy lực 43
4.1.4 Tính tốn xy lanh thủy lực 44
4.1.5 Kiểm tra bền cần piston (trạng thái uốn dọc) 44
4.1.6 Điều kiện làm việc xy lanh thủy lực 46
4.1.7 Bảo quản vận hành xy lanh thủy lực 46
4.2 Động thủy lực 48
4.2.1 Động dầu bán quay 48
4.2.2 Động dầu 49
4.2.3 Cơng thức tính tốn động 51
5 Thiết bị phụ 52 5.1 Thùng dầu 52
5.2 Bộ lọc dầu 52
5.3 Thiết bị làm mát 54
5.4 Ống dẫn, đầu nối 54
5.4.1 Ống dẫn 54
5.4.2 Đầu nối 55
5.5 Ắc quy thủy lực 56
5.5.1 Bình ắc quy trọng lực 56
5.5.2 Bình ắc quy chứa lị xo 56
(4)MỤC LỤC iii
6 Mạch thủy lực thông thường 58
6.1 Mạch điều khiển áp suất 58
6.1.1 Mạch thủy lực với van tràn trực tiếp 58
6.1.2 Mạch thủy lực với van tràn trực tiếp 59
6.1.3 Mạch thủy lực với van tràn gián tiếp (unloading van) 59 6.1.4 Mạch 59
6.1.5 Mạch hãm cân 60
6.2 Mạch điều khiển lưu lượng 60
6.2.1 Mạch điều khiển lưu lượng vào 60
6.2.2 Mạch điều khiển lưu lượng 61
6.2.3 Mạch vi sai 62
6.2.4 Mạch thay đổi vận tốc 62
6.3 Mạch điều khiển trực tiếp 63
6.3.1 Mạch sử dụng cơng tắc hành trình chuyển động van điện từ 63
6.3.2 Mạch sử dụng nhiều van điều khiển nối với 63
6.4 Mạch thủy lực ứng dụng 67
6.4.1 Máy ép thủy lực 67
6.4.2 Ngàm kẹp thủy lực 67
7 Đại cương khí nén 68 7.1 Giới thiệu kỹ thuật khí nén 68
7.2 Đặc điểm khơng khí 69
7.3 Đặc điểm truyền động khí nén 71
7.4 Cấu trúc hệ thống truyền động khí nén 72
8 Cung cấp xử lý khí nén 73 8.1 Máy nén khí 73
8.1.1 Máy nén khí thể tích 73
8.1.2 Máy nén khí kiểu root 75
8.1.3 Máy nén khí kiểu tuabin 75
8.2 Bộ lọc 76
8.3 Bộ điều chỉnh áp suất 77
8.3.1 Bộ điều chỉnh áp suất khơng có lỗ 77
8.3.2 Bộ điều chỉnh áp suất có lỗ 78
8.4 Thiết bị bơi trơn 78
8.5 Nhóm thiết bị điều hòa 79
8.6 Hệ thống xử lý khí nén cơng nghiệp 79
8.6.1 Bình ngưng tụ - Làm lạnh khí nén khơng khí (bằng nước) 80
(5)MỤC LỤC iv
8.6.3 Sấy khô hấp thụ 80
8.7 Hệ thống thiết bị phân phối khí nén 81
8.8 Ký hiệu sử dụng thiết bị khí nén 82
8.8.1 Biểu diễn đường dẫn ký tự 82
8.8.2 Biểu diễn số 82
8.8.3 Nguyên tắc trình bày sơ đồ mạch khí nén 82
9 Phần tử xử lý 85 9.1 Van điều chỉnh áp suất 85
9.1.1 Van an toàn 85
9.2 Van chiều 85
9.3 Van điều chỉnh lưu lượng (Van tiết lưu) 85
9.4 Van logic 87
9.4.1 Van logic AND 87
9.4.2 Van logic OR 87
9.4.3 Van xả khí nhanh 88
9.4.4 Van định thời 88
9.4.5 Van áp suất 89
10 Phần tử điều khiển 90 10.1 Van phân phối (Van đảo chiều) 90
10.2 Ký hiệu vị trí cửa van phân phối 91
10.3 Phương pháp điều khiển van phân phối 91
10.4 Van đảo chiều thông dụng 93
11 Cơ cấu tác động 96 11.1 Xy lanh khí nén 96
11.1.1 Phân loại xy lanh khí nén 96
11.1.2 Phương pháp cố định xy lanh (xem mục 4.1.3) 96
11.1.3 Tính tốn xy lanh 96
11.1.4 Tính tốn kiểm tra bền cần piston (xem mục 4.1.5) 97 11.1.5 Độ dài hành trình 97
11.1.6 Tốc độ piston 97
11.1.7 Sự tiêu thụ không khí 97
11.2 Động khí nén 98
11.3 Van chân không 99
12 Mạch khí nén 101 12.1 Điều khiển trực tiếp 101
12.2 Điều khiển gián tiếp 102
(6)MỤC LỤC v
12.4 Mạch khí nén dùng van xả khí nhanh 103
12.5 Mạch khí nén dùng van logic AND 103
12.6 Mạch khí nén dùng van 5/2 104
12.7 Mạch khí nén dùng cơng tắc hành trình 104
13 Thiết kế mạch khí nén hoạt động tự động 105 13.1 Phương pháp thiết kế mạch khí nén hoạt động tự động 105
13.2 Giản đồ hoạt động 106
13.3 Phương pháp biểu diễn trình tự làm việc theo Grafcet 107
13.4 Phương pháp thiết kế mạch theo module (mạch đếm bước) 108
13.5 Phương pháp thiết kế mạch biểu đồ Karnaugh 109
13.5.1 Các khái niệm đại số Boolean 110
13.5.2 Cấu trúc bảng chân trị cách sử dụng 110
13.5.3 Bảng chân trị phần tử logic khí nén 111
(7)Danh sách hình vẽ
1.1 Thủy tĩnh thủy động học
1.2 Nguyên lý truyền dẫn thủy lực
1.3 Phương trình Bernoulli
1.4 Tổn thất mạch thủy lực 10
1.5 Hệ thống cân xe 14
1.6 Hệ thống thắng trợ lực ABS 15
1.7 Máy xúc thủy lực 16
1.8 Máy gặt đập liên hợp 16
2.1 Phân loại bơm thủy lực 17
2.2 Bơm ly tâm 18
2.3 Bơm hướng trục 18
2.4 Bơm piston thông thường 21
2.5 Bơm piston hướng tâm 21
2.6 Bơm piston hướng trục 22
2.7 Điều chỉnh lưu lượng bơm piston hướng trục 22
2.8 Cấu tạo bơm bánh 23
2.9 Bơm bánh ăn khớp 24
2.10 Bơm bánh ăn khớp 24
2.11 Bơm cánh gạt điều chỉnh lưu lượng 24
2.12 Kết cấu bơm cánh gạt điều chỉnh lưu lượng 25
2.13 Bơm cánh gạt kép 25
2.14 Kết cấu bơm cánh gạt 25
2.15 Bơm trục vít 26
2.16 Kết cấu bơm trục vít 27
3.1 Ký hiệu van chiều 29
3.2 Cấu tạo van chiều tải lò xo 30
3.3 Tổn thất áp suất van chiều 30
3.4 Dòng chảy bị ngăn từ B đến A 30
(8)DANH SÁCH HÌNH VẼ vii
3.6 Dịng chảy từ B đến A có tín hiệu điều khiển 31
3.7 Mạch thủy lực sử dụng van chiều có điều khiển 31
3.8 Cấu tạo van đảo chiều 31
3.9 Các phương pháp tác động vào van đảo chiều 32
3.10 Van đảo chiều cửa, vị trí 32
3.11 Van đảo chiều cửa, vị trí 32
3.12 Van đảo chiều cửa, vị trí 33
3.13 Van đảo chiều cửa, vị trí 33
3.14 Van an toàn điều khiển trực tiếp 35
3.15 Van an toàn điều khiển gián tiếp 35
3.16 Van an toàn kiểu nắp đậy 35
3.17 Van an toàn kiểu vi sai 35
3.18 Van cân thông thường 36
3.19 Van cân có điều khiển 36
3.20 Mạch thủy lực sử dụng van 37
3.21 Van giảm áp 37
3.22 Van ổn định vận tốc (giảm tốc) 38
4.1 Cấu tạo xy lanh thủy lực 40
4.2 Xy lanh tác động đơn 41
4.3 Xy lanh tác động kép 42
4.4 Xy lanh nhiều tầng 42
4.5 Xy lanh tác động hai phía 42
4.6 Xy lanh quay (cơ cấu - bánh răng) 43
4.7 Lắp xy lanh cố định 43
4.8 Lắp xy lanh có chuyển động 43
4.9 Bảng tra thông số xy lanh 45
4.10 Chiều dài tương đương theo phương pháp cố định xy lanh 46
4.11 Động cánh gạt đơn 48
4.12 Động cánh gạt kép 48
4.13 Động bán quay kiểu - bánh 48
4.14 Động bánh 49
4.15 Động cánh gạt 49
4.16 Động dầu piston hướng kính 50
4.17 Động dầu piston hướng trục 50
4.18 Động dầu piston hướng trục thay đổi lưu lượng riêng 50 5.1 Thùng dầu thủy lực 53
5.2 Các loại lọc dầu 53
5.3 Các loại lọc dầu 54
(9)DANH SÁCH HÌNH VẼ viii
5.5 Đầu nối ống thủy lực 55
5.6 Cách lắp ống dẫn mềm vào đầu nối 55
5.7 Ắc quy trọng lực 56
5.8 Ắc quy lò xo 57
5.9 Ắc quy thủy khí 57
5.10 Ắc quy thủy khí 57
6.1 Mạch thủy lực điều khiển tay với van tràn trực tiếp 58
6.2 Mạch thủy lực với van tràn trực tiếp 59
6.3 Mạch thủy lực với van tràn gián tiếp 60
6.4 Mạch thủy lực 60
6.5 Mạch hãm cân 61
6.6 Mạch điều khiển lưu lượng 61
6.7 Mạch vi sai 62
6.8 Mạch thay đổi vận tốc 62
6.9 Mạch điều khiển trực tiếp cơng tắc hành trình 63
6.10 Mạch nối song song 64
6.11 Mạch riêng lẻ 65
6.12 Mạch nối tiếp 66
6.13 Mạch máy ép thủy lực 67
6.14 Ngàm kẹp thủy lực 67
7.1 Thành phần khơng khí 70
7.2 Áp suất tuyệt đối áp suất dư (áp suất tương đối) 71
7.3 Cấu trúc hệ thống truyền động khí nén 72
8.1 Máy nén khí kiểu piston 73
8.2 Máy nén khí kiểu piston ba cấp 74
8.3 Máy nén khí kiểu màng 75
8.4 Máy nén khí kiểu cánh gạt 75
8.5 Máy nén khí kiểu root 76
8.6 Máy nén khí kiểu tuabin 76
8.7 Bộ lọc khí 76
8.8 Bộ điều chỉnh áp suất khí khơng có lỗ 77
8.9 Bộ điều chỉnh áp suất khí có lỗ 78
8.10 Thiết bị bơi trơn 79
8.11 Nhóm thiết bị điều hịa 79
8.12 Thiết bị sấy khơ khí nén chất làm lạnh 80
8.13 Sấy khơ khí nén hấp thụ 81
(10)DANH SÁCH HÌNH VẼ ix
9.1 Van khí nén chiều 86
9.2 Ký hiệu van chiều 86
9.3 Van tiết lưu 86
9.4 Ký hiệu van tiết lưu 86
9.5 Van logic AND 87
9.6 Van logic OR 87
9.7 Van xả khí nhanh 88
9.8 Van định thời 88
9.9 Van áp suất 89
10.1 Van phân phối 90
10.2 Mơ tả vị trí cửa van phân phối 91
10.3 Tác động vào van phân phối 92
10.4 Van phân phối 3/2, tác động nút nhấn 93
10.5 Van phân phối 3/2, tác động khí 93
10.6 Van phân phối 3/2, tác động lăn 94
10.7 Van phân phối 4/2, tác động nút nhấn 94
10.8 Van phân phối 4/3, tác động cần gạt có chốt định vị 94
10.9 Van phân phối 5/2, tác động hỗn hợp khí nút nhấn 95
11.1 Động khí nén kiểu cánh gạt 98
11.2 Động khí nén kiểu ly tâm tuabin 98
11.3 Một số động khí nén thị trường 99
11.4 Cấu tạo ký hiệu van chân không 99
11.5 Van chân không 99
11.6 Thiết bị nâng kiếng sử dụng van chân không 100
12.1 Điều khiển trực tiếp xy lanh đơn 101
12.2 Điều khiển gián tiếp xy lanh đơn 102
12.3 Mạch khí nén sử dụng van OR 102
12.4 Mạch khí nén sử dụng van xả khí nhanh 103
12.5 Mạch khí nén sử dụng van xả khí nhanh 103
12.6 Mạch khí nén sử dụng van 5/2 104
12.7 Mạch khí nén sử dụng cơng tắc hành trình 104
13.1 Bộ thiết bị cho thiết kế mạch khí nén tư động 107
13.2 Module khí nén 109
13.3 Mạch khí nén với module 109
13.4 Mạch khí nén theo chu trình A+, B+, B-, A- 110
13.5 Các định lý boolean (đầy đủ) 111
13.6 Phần tử OR) 112
(11)DANH SÁCH HÌNH VẼ x
13.8 Phần tử YES 112
13.9 Phần tử NOT 112
13.10Phần tử MEMORY 113
13.11Chu trình làm việc 113
13.12Bảng Karnaugh hệ thống 114
(12)(13)Chương 1 Giới thiệu
1.1 Sơ lược dạng truyền động
Sự phát triển công nghiệp đặt nhu cầu phải tải lượng quãng đường lớn, từ nguồn sản xuất đến nơi tiêu thụ Tuỳ theo công suất khoảng cách vận chuyển, người ta áp dụng loại truyền động khác Trong thực tế có dạng truyền động phổ biến truyền động điện, truyền động khí truyền động thuỷ lực
• Truyền động khí
Truyền động khí phương pháp truyền động mà biến đổi qua lại với Truyền động khí cho phép truyền cơng suất tương đối lớn, hiệu suất cao, cồng kềnh, khoảng cách truyền hạn chế, độ nhạy độ xác Một hệ truyền động khí bao gồm phận sau:
– Bộ phận nối (trục truyền động, khớp nối, )
– Bộ phận đáp ứng (bộ giảm tốc tăng tốc, hộp số, dây đai, ) – Bộ phận an toàn (phanh, hạn chế mơmen, )
• Truyền động điện
(14)1.2 Ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực
– Động điện (cơ cấu chấp hành) làm nhiệm vụ chuyển đổi từ điện sang
– Các khâu trung gian dây nối, công tắc, đáp ứng, cấu phân phối, cấu an toàn thiết bị kiểm tra,
• Truyền động thủy lực
Truyền động thủy lực phương pháp truyền động mà truyền thông qua môi chất chất lỏng Các phận hệ truyền động thủy lực gồm có:
– Bơm thuỷ lực làm nhiệm vụ biến đổi thành lượng thủy lực
– Động thuỷ lực làm nhiệm vụ biến đổi lượng thủy lực thành khâu hệ truyền động
– Hệ thống đường ống cấu lọc chất lỏng
– Các phần tử thủy lực (cơ cấu phân phối, cấu an toàn, cấu điều chỉnh)
– Các thiết bị kiểm tra thông số nhiệt độ, áp suất, mức nước,
1.2 Ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực
Truyền động thủy lực có nhiều đặc điểm ưu việt so sánh với dạng truyền động khác nhờ vào tính chất dịng lưu chất Những ưu điểm sau:
• Việc gia tăng nhiệt độ trình hoạt động giới hạn thiết bị Dầu bôi trơn bị tính nhớt, cấu khí bị kẹt lại tượng làm phá hỏng thiết bị nhiệt độ tăng cao Lưu chất dùng truyền động thủy lực thể khả tốt chúng đóng vai trị chất dẫn nhiệt làm giảm nhiệt độ cấu máy thông qua việc trao đổi nhiệt lưu chất với dung dịch làm mát trao đổi nhiệt Đặc tính làm cho kích thước phận nhỏ khối lượng nhẹ
(15)1.2 Ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực
• Moment tạo cấu chấp hành thủy lực (động xy lanh thủy lực) tỉ lệ với độ chênh lệch áp suất bị giới hạn van an tồn Vì cấu chấp hành thủy lực có khả giảm khối lượng kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao Đặc điểm thể trội hệ thống thủy lực so sánh với đặc tính động điện Moment tạo động điện tỉ lệ với dòng điện bị giới hạn giá trị bảo hòa (magnetic saturation) Giá trị bảo hịa phụ thuộc vào vật liệu từ tính
• Đáp ứng vận tốc động điện chậm cấu chấp hành thủy lực Vì cấu chấp hành thủy lực có khả khởi động, dừng đảo chiều cách nhanh chóng
• Cơ cấu chấp hành thủy lực hoạt động liên tục (continuous), gián đoạn (intermittent), đảo chiều (reversing) khóa cứng (stalled) mà khơng gây hư hỏng Với việc sử dụng van an toàn, cấu chấp hành thủy lực dùng cho cấu thắng động (dynamic breaking) Cơ cấu chấp hành tuyến tính (linear actuator) cấu chấp hành quay (rotary actuator) dùng mang lại tính linh hoạt cho hệ thống thủy lực Chuyển động quay dễ biến đổi thành chuyển động tịnh tiến cấu chấp hành
• Cơ cấu chấp hành thủy lực có độ cứng cao so sánh với cấu chấp hành khác
• Điều khiển vịng hở điều khiển vịng kín cấu chấp hành thủy lực tương đối đơn giản nhờ vào van (valves) bơm (pumps) Điều chỉnh vận tốc làm việc, dễ thực tự động hóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có trước
• Truyền cơng suất cao lực lớn nhờ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi chăm sóc, bảo dưỡng
• Kết cấu gọn nhẹ, vị trí phần tử dẫn bị dẫn không lệ thuộc nhau, phận nối thường đường ống dễ đổi chỗ
• Nhờ quán tính nhỏ bơm động thủy lực, sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh trường hợp khí hay điện
• Dễ đề phịng q tải nhờ van an toàn
(16)1.2 Ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực
Mặc dù truyền động thủy lực mang lại nhiều thuận lợi, khó khăn sau làm cho việc ứng dụng chúng bị giới hạn
• Nguồn thủy lực khơng sẳn sàng (phổ biến) nguồn điện
• Yêu cầu dung sai nhỏ thiết bị thủy lực dẫn đến giá thành tương đối cao
• Việc tăng cao nhiệt độ dầu thủy lực nguyên nhân gây hỏa hoạn chúng sử dụng gần nguồn dễ bị bốc cháy Tuy nhiên điều khắc phục cách sử dụng loại dầu chịu nhiệt
• Hệ thống thủy lực khơng việc bảo trì hệ thống thủy lực ln gặp khó khăn ln tồn tượng rò rỉ dầu hệ thống Mất mát đường ống rò rỉ bên phần tử làm giảm hiệu suất hạn chế khả sử dụng hệ thống thủy lực
• Khơng thể bảo trì bảo vệ dầu thủy lực khỏi bẩn Dầu bẩn làm tắt van cấu chấp hành Chất bẩn tồn hệ thống thủy lực làm cho hệ thống bị mài mịn nhanh chóng, điều làm đặc tính tốt hệ thống thủy lực hay làm cho hệ thống bị phá hủy Thuật ngữ dầu (clean oil) dầu tin cậy (reliability) đồng nghĩa điều khiển thủy lực
• Qui trình thiết kế khơng đủ khó khăn để xác định độ phức tạp hệ thống thủy lực Ví dụ dịng điện qua điện trở xác định dễ dàng định luật Ohm Ngược lại, không tồn định luật để mô tả trở lực thiết bị dịng lưu chất chảy qua
• Hệ thống thủy lực khơng linh hoạt, tuyến tính, xác, giá rẻ thiết bị điện tử hay thiết bị điện (electromechanical) việc tạo tín hiệu cơng suất thấp cho việc tính tốn, chuẩn lỗi, khuếch đại đo lường Vì thiết bị thủy lực khơng mơ tả hệ thống điều khiển cơng suất thấp
• Khó giữ vận tốc khơng đổi phụ tải thay đổi tính đàn hồi đường ống dẫn
(17)1.3 Nguyên lý hệ thống thủy lực
1.3 Nguyên lý hệ thống thủy lực
1.3.1 Áp suất áp suất thủy tĩnh
Thủy lực ngành khoa học lực mô men truyền chất lỏng Thủy lực thuộc học chất lỏng Một khác biệt thủy tĩnh thủy động học hiệu ứng động học gây áp suất tiết diện hiệu ứng gây khối lượng gia tốc khối lưu chất Chất lỏng có đặc tính nén lên bề mặt thùng chứa áp lực xác định Áp lực chất lỏng nén lên bề mặt thùng chứa có phương vng góc với bề mặt Áp lực tác động lên điểm bề mặt thùng chứa khác phụ thuộc vào vị trí điểm so với mặt thống chất lỏng Áp suất chất lỏng điểm có giá trị áp lực lên đơn vị diện tích điểm Trong chất lỏng, áp suất (áp suất trọng lượng áp suất ngoại lực) tác động lên phần tử chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng thùng chứa Áp suất thủy tĩnh áp suất trung bình chất lỏng độ sâu h so với mặt thoáng chất lỏng tính bằng:
p=pa+ρgh,
trong đó, p áp suất thủy tĩnh áp suất tĩnh chất lỏng, pa áp
suất khí quyển, g gia tốc trọng trường
(18)1.3 Nguyên lý hệ thống thủy lực
1.3.2 Nguyên lý Pascal
Phát biểu: Áp suất chất lỏng ngoại lực tác dụng lên mặt thoáng truyền nguyên vẹn tới điểm lòng chất lỏng Biểu thức nguyên lý Pascal cho sau:
p=pn+ρgh,
trong đó, p áp suất tĩnh điểm có độ sâu h so với mặt thoáng chất lỏng, pn áp suất gây ngoại lực tác động lên mặt thoáng khối
chất lỏng, ρ trọng lượng riêng chất lỏng Khi hệ thống bình chứa tạo hình 1.2 Áp suất bề mặt piston tính sau:
p1 =
F1
A1
và p2 =
F2
A2
Khi hệ thống cân p1 =p2:
F1
A1
= F2 A2
1.3.3 Phương trình dịng chảy liên tục
Chất lỏng lý tưởng chất lỏng mà ta bỏ qua lực ma sát nhớt phần bên chất lỏng chuyển động tương Đối với chất lỏng lý tưởng, đường phân tử chất lưu biểu diễn đường dịng mà tiếp tuyến với điểm có phương chiều trùng với véc tơ vận tốc chất lưu điểm Tập hợp tồn đường dòng biểu
(19)1.3 Nguyên lý hệ thống thủy lực
diễn cho khối chất lưu gọi ống dòng Nếu cắt ống dịng mặt phẳngS vng góc đồng thời với đường dịng, điểm diện tích S vận tốc phân tử có độ lớn
Phương trình dịng chảy liên tục định luật bảo tồn khối lượng chất lưu Đối với chất lưu khơng nén được, xét thể tích tham khảo lưu lượng chất vào phải lưu lượng chất thể tích Hay nói cách khác, lưu lượng chất lỏng qua mặt cắtS điểm chứa mặt cắt
Q=Sv =hằng số (constant),
trong đó, Q lưu lượng chất lỏng qua mặt cắt S, S tiết diện mặt cắt, v vận tốc trung bình dịng chất lỏng qua mặt cắt S
1.3.4 Phương trình Bernoulli
Phương trình Bernoulli mơ tả biến đổi lượng dịng lưu chất Phương trình viết sau:
p1+ρgz1+
ρv2
2 =p2+ρgz2+ ρv2
2
2 +pw,
trong đó, số thể giá trị vị trí 2, pw tổn thất
cột áp hai vị trí hình 1.3
(20)1.4 Tổn thất hệ thống thủy lực
1.4 Tổn thất hệ thống thủy lực
1.4.1 Tổn thất thể tích
Tổn thất thể tích dầu thủy lực chảy qua khe hở phần tử hệ thống Áp suất lớn, vận tốc nhỏ độ nhớt nhỏ tổn thất thể tích lớn Tổn thất thể tích đáng kể cấu biến đổi lượng Tổn thất thể tích đánh giá hiệu suất thể tích
1.4.2 Tổn thất khí
Tổn thất khí ma sát chi tiết có chuyển động tương Tổn thất khí đánh giá hiệu suất khí
1.4.3 Tổn thất áp suất
Tổn thất áp suất giảm áp suất lực cản đường chuyển động dầu từ bơm đến cấu chấp hành Tổn thất phụ thuộc vào yếu tố khác chiều dài ống dẫn, độ nhẵn thành ống, độ lớn tiết diện ống dẫn, tốc độ dòng chảy, thay đổi tiết diện, trọng lượng riêng, độ nhớt Nếu áp suất vào hệ thống pi vàpo áp suất ra, tổn thất áp suất
biểu thị ∆p=pi −po Tổn thất áp suất dẫn đến tổn thất lượng
trong toàn mạch thủy lực Tỉ lệ tổn thất lượng trung bình mạch thủy lực phân bố hình 1.4
1.5 Độ nhớt yêu cầu dầu thủy lực