Giáo trình Điều khiển thủy lực (Ngành Điện công nghiệp)

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh bị nghiêm cấm Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình với mục đích khác hay nơi khác phải đồng ý văn trường Cao đẳng Công nghệ Hà Tĩnh GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN LỜI GIỚI THIỆU Tự động hóa q trình sản xuất tự động hóa q trình cơng nghệ u cầu thiết q trình chuyển tiếp từ cách mạng khoa học kỹ thuật sang cách mạng khoa học công nghệ từ nửa cuối kỷ 20 tự động hóa cơng nghệ cao kỷ 21 Để thực cơng nghiệp hóa kinh tế Việt Nam tương lại tới trình độ công nghệ sản xuất phải đánh giá tiêu công nghệ tiên tiến tự động hóa Chỉ tiêu cơng nghệ tiên tiến tự động hóa thể qua trang thiết bị, máy móc, cơng cụ kỹ thuật điều khiển để tự động hóa q trình sản xuất Hệ thống thủy lực làm phần khơng thể thiếu q trình sản xuất Cuốn sách cung cấp cho bạn Sinh Viên kiến thức hệ thống thủy lực Nó tài liệu phục vụ học tập công việc bạn Sinh Viên sau tốt nghiệp Mặc dù cố gắng chắn không tránh khỏi thiếu sót mong nhận đóng góp ý kiến từ đồng nghiệp em sinh viên Chúc em thành công học tập công tác! Hà Tĩnh, ngày … tháng … năm 2020 Tham gia biên soạn: Chủ biên: Ngô Minh Toản Phản biện: Tổ Điện Cơng Nghiệp GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN MƠ ĐUN Tên mơ đun: Điều khiển thủy lực Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun đào tạo sau sinh viên học môn học, mơ đun sở; - Tính chất: Là mơ đun chuyen mônthuộc môn học/mô đun chuyên môn nghề - ý nghĩa vai trị: Nhằm mục đích cung cấp cho Sinh Viên kiến thức kỹ làm việc với hệ thống điều khiển thủy lực Mục tiêu mơ đun: Về kiến thức: - Trình bày cấu hình hệ thống thủy lực - Trình bày cấu tạo trạm bơm thủy lực - Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng van chiều, van an toàn, van tiết lưu có điều chỉnh, van tràn; - Trình bày được, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng van đảo chiều 2/2, 3/2, 4/2, 4/3 điều khiển điều khiển cuộn dây điện từ; - Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng xi lanh đơn, xi lanh kép, động thủy lực; Về kỹ năng: - Đọc ký hiệu van đảo chiều 2/2, 3/2, 4/2, 4/3 điều khiển cuộn dây điện từ; - Đọc thông số đồng hồ đo áp suất; - Lắp đặt, vận hàng số mạch điều khiển điện thủy lực Về lực tự chủ trách nhiệm: + Làm việc độc lập làm việc theo nhóm, giải cơng việc, vấn đề phức tạp điều kiện làm việc thay đổi; + Hướng dẫn, giám sát người khác thực nhiệm vụ xác định; chịu trách nhiệm cá nhân trách nhiệm nhóm; + Đánh giá chất lượng cơng việc sau hoàn thành kết thực thành viên nhóm III Nội dung mơ đun: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số Tên mô đun Tổn g số Lý thuyết Bài 1: Giới thiệu hệ thống điều khiển thuỷ lực 4 TT GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Sơ lược lịch sử phát triển hệ thống điều khiển thuỷ lực Ưu, nhược điểm hệ thống điều khiển thuỷ lực Cấu trúc hệ thống thủy lực Đơn vị đo đại lượng Phạm vi ứng dụng Độ nhớt yêu cầu dầu thủy lực Bài 2: Thiết bị cung cấp xử lý dầu 1.Bể dầu 1.1 Ký hiệu 1.2 Nhiệm vụ 1.3 Cấu tạo chức phận bể dầu 1.4 Vị trí lắp đặt Bơm dầu 2.1 Ký hiệu 2.2 Nhiệm vụ 2.3 Phân lại 2.4 Vị trí lắp đặt Bơm bánh 3.1 Cấu tạo 3.2 Nguyên lý hoạt động 3.3 Ứng dụng Bơm piston 4.1 Bơm piston hướng tâm GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 4 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN 4.1.1 Cấu tạo 4.1.2 Nguyên lý hoạt động 4.1.3 Ứng dụng 4.2 Bơm piston hướng trục 4.2.1 Cấu tạo 4.2.2 Nguyên lý hoạt động 4.2.3 Ứng dụng Bộ lọc dầu 5.1 Ký hiệu 5.2 Nguyên lý hoạt động 5.3 Chức 5.4 Lắp đặt 5.5 Ứng dụng Bình trích chứa (Bình tích năng) 6.1 Ký hiệu 6.2 Cấu tạo 6.3 Nguyên lý hoạt động 6.4 Chức 6.5 Lắp đặt 6.6 Ứng dụng Bài 3: Các phần tử thủy lực thông dụng Sơđồ cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực Van áp suất 2.1 Van tràn van an tồn GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 4 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH 2.1.1 Ký hiệu 2.1.2 Cấu tạo 2.1.3 Nguyên lý hoạt động 2.1.4 Ứng dụng 2.1.5 Lắp đặt 2.2 Van giảm áp 2.2.1 Ký hiệu 2.2.2 Cấu tạo 2.2.3 Nguyên lý hoạt động 2.2.4 Ứng dụng 2.2.5 Lắp đặt Van chặn 3.1 Van chiều 3.1.1 Ký hiệu 3.1.2 Cấu tạo 3.1.3 Nguyên lý hoạt động 3.1.4 Ứng dụng 3.1.5 Lắp đặt 3.2 Van chiều điều khiển hướng chặn 3.2.1 Ký hiệu 3.2.2 Cấu tạo 3.2.3 Nguyên lý hoạt động 3.2.4 Ứng dụng 3.2 Lắp đặt GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Bài 4: Các phần tử điện - thuỷ lực 16 Van đảo chiều 1.1 Nhiệm vụ 1.2 Cấu tạo 1.3 Nguyên lý làm việc 1.4 Các loại tín hiệu tác động Van đảo chiều 2/2 2.1 Ký hiệu 2.2 Cấu tạo 2.3 Nguyên lý hoạt động 2.4 Ứng dụng 2.5 Lắp đặt Van đảo chiều 3/2 3.1 Ký hiệu 3.2 Cấu tạo 3.3 Nguyên lý hoạt động 3.4 Ứng dụng 3.5 Lắp đặt Van đảo chiều 4/2 4.1 Ký hiệu 4.2 Cấu tạo 4.3 Nguyên lý hoạt động 4.4 Ứng dụng 4.5 Lắp đặt GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Van đảo chiều 4/3 5.1 Ký hiệu 5.2 Cấu tạo 5.3 Nguyên Lý hoạt động 5.4 Ứng dụng 5.5 Lắp đặt Van tỷ lệ 6.1 Ký hiệu 6.2 Cấu tạo 6.3 Nguyên lý hoạt động 6.4 Ứng dụng 6.5 Lắp đặt Xi lanh thủy lực (cơ cấu chấp hành) 7.1 Xi lanh tác động đơn 7.1.1 Ký hiệu 7.1.2 Cấu tạo 7.1.3 Nguyên lý hoạt động 7.1.4 Ứng dụng 7.1.5 Lắp đặt 7.2 Xi lanh tác động kép 7.2.1 Ký hiệu 7.2.2 Cấu tạo 7.2.3 Nguyên lý hoạt động 7.2.4 Ứng dụng 7.2.5 Lắp đặt GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Động thủy lực 8.1 Động bánh 8.2.1 Ký hiệu 8.2.2 Cấu tạo 8.2.3 Nguyên lý hoạt động 8.2.4 Ứng dụng 8.2.5 Lắp đặt 8.2 Động piston 8.2.1 Ký hiệu 8.2.2 Cấu tạo 8.2.3 Nguyên lý hoạt động 8.2.4 Ứng dụng 8.2.5 Lắp đặt 9.Ống dẫn, ống nối 9.1.Ống dẫn 9.2.Các loại đầu nối Bài 5: Các mạch điện - thuỷ lực ứng dụng 24 12 11 32 26 1 Máy dập thủy lực điều khiển tay Cơ cấu rót tự động cho quy trình đúc Hệ thống cấu nâng hạ Máy khoan bàn Cộng GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 60 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MÔ ĐUN Bài 1: Giới thiệu hệ thống điều khiển thuỷ lực 12 Sơ lược lịch sử phát triển hệ thống điều khiển thuỷ lực 12 Ưu, nhược điểm hệ thống điều khiển thuỷ lực 12 Cấu trúc hệ thống thủy lực 13 Đơn vị đo đại lượng 13 Phạm vi ứng dụng 13 Độ nhớt yêu cầu dầu thủy lực 14 Câu hỏi ôn tập 14 Bài 2: Thiết bị cung cấp xử lý dầu 15 Trạm dầu 15 Bơm dầu 16 Bơm bánh 17 Bơm piston 18 Bộ lọc dầu 20 Bình trích chứa (Bình tích áp) 20 Câu hỏi ôn tập 21 Bài 3: Các phần tử thủy lực thông dụng 22 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực 23 Van áp suất 23 Van chặn 25 Van tiết lưu 26 Bộ ổn tốc 26 Câu hỏi ôn tập 26 Bài 4: Các phần tử điện - thuỷ lực 27 Van đảo chiều 27 Van đảo chiều 2/2 29 Van đảo chiều 3/2 29 Van đảo chiều 4/2 29 Van đảo chiều 4/3 30 Van tỷ lệ 31 Van Servo 31 GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 10 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN - Trình bày ký hiệu, cơng dụng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động cuả loại van thủy lực thông dụng - Nhận biết loại van dùng thủy lực; - Chủ động, sáng tạo an tồn q trình học tập Nội dung: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực Hệ thống điều khiển thủy lực mơ tả qua sơ đồ hình 3.1, gồm cụm phần tử chính, có chức sau: Cơ cấu tạo lượng: bơm dầu, lọc, van điều chỉnh áp suất ( ) Phần tử đưa tín hiệu: loại nút ấn, cơng tắc hành trình, cảm biến ( ) Phần tử xử lý: van AND, van OR, điền khiển ( ) Phần tử điều khiển: van đảo chiều ( ) Cơ cấu chấp hành: xi lanh, động dầu Hình 3.1: Cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực Hình 3.2: Hệ thống điều khiển thủy lực Phần tử Van áp suất đưa tín Van áp suất dùng để điều chỉnh áp suất, tức cố định tăng, giảm trị số áp hiệu hệ thống điều khiển thủy lực 2.1 Van tràn van an toàn 2.1.1 Ký hiệu Hình 3.3: Ký hiệu van tràn van an tồn 2.1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc a Kiểu van bi Hình 3.4: Cấu tạo van an tồn van tràn kiểu bi Khi áp suất P1 bơm dầu tạo nên vượt mức điều chỉnh, thắng lực lò xo, van mở cửa đưa dầu bể Để điều chỉnh áp suất cần thiết nhờ vít điều chỉnh phía Kiểu van bi có kết cấu đơn giản có nhược điểm: khơng dùng áp suất cao, làm việc ồn Khi lò xo hỏng, dầu chảy bể làm cho áp suất hệ thống giảm đột ngột b Kiểu van trượt Hình 3.5: Cấu tạo van an toàn van tràn kiểu trượt Dầu vào cửa 1, qua lỗ giảm chấn vào buồng Nếu lực áp suất dầu tạo nên F lớn lực điều chỉnh lò xo Flx trọng lượng G pít tơng, pít tơng GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 23 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN dịch chuyển lên trên, dầu qua cửa bể Lỗ dùng để tháo dầu rị buồng ngồi Loại van có độ giảm chấn cao loai van bi, nên làm việc êm Nhược điểm trường hợp lưu lượng lớn với áp suất cao, lị xo phải có kích thước lớn, làm tăng kích thước chung van c Van điều chỉnh hai cấp áp suất Hình 3.6: Cấu tạo van an toàn van tràn kiểu hai cấp áp suất Dầu vào van có áp suất P1, phía phía trượt có áp suất dầu Khi áp suất dầu chưa thắng lực lò xo 1, áp suất P1 phía áp suất P2 phía tượt nhau, trượt đứng yên Nếu áp suất P1 tăng lên, bi cầu mở ra, dầu qua trượt, lên van bi chảy bể Khi dầu chảy, sức cản lỗ tiết l-u, nên p1 > p2, tức hiệu áp ∆p = p1 - p2 đ-ợc hình thành phía d-ới phía trượt (Lúc cửa đóng) Khi P1 tăng cao thắng lực lò xo ⇒ lúc van hoạt động Loại van làm việc êm, khơng có chấn động áp suất điều chỉnh phạm vi rộng: từ từ 63 bar cao 2.1.3 Ứng dụng Van tràn van an toàn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng hệ thống thủy lực vượt trị số quy định Van tràn làm việc thường xun, cịn van an tồn làm việc tải 2.2 Van giảm áp 2.2.1 Ký hiệu Hình 3.7: Ký hiệu van giảm áp 2.2.2 Cấu tạo Hình 3.8: Cấu tạo van giảm áp GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 24 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH - KHOA ĐIỆN Thân van Vít chỉnh Nịng van 2.2.3 Nguyên lý hoạt động Sử dụng vít điều chỉnh để thay đổi lực căng lò xo, nhờ lực căng lò xo tác động lên nòng van giúp áp suất đầu cửa P2 nhỏ áp suất cửa p1 2.2.4 Ứng dụng Trong nhiều trường hợp hệ thống thủy lực bơm dầu phải cung cấp lượng cho nhiều cấu chấp hành có áp suất khác Lúc ta phải cho bơm làm việc với áp suất lớn dùng van giảm áp đặt trước cấu chấp hành nhằm để giảm áp suất đến giá trị cần thiết Van chặn 3.1 Van chiều 3.1.1 Ký hiệu Hình 3.9: Cấu tạo van giảm áp 3.1.2 Cấu tạo Hình 3.10: Cấu tạo van chiều kiểu bi trượt 3.1.3 Nguyên lý hoạt động Van chiều dùng để điều khiển dòng chất lỏng theo hướng hướng dầu bị ngăn lại 3.1.4 Ứng dụng - Đặt đường bơm (để chặn dầu chảy bể) - Đặt cửa hút bơm (chặn dầu bơm) - Khi sử dụng hai bơm dầu dùng chung cho hệ thống 3.2 Van chiều điều khiển hướng chặn 3.2.1 Ký hiệu Hình 3.11: Ký hiệu van chiều điều khiển hướng chặn 3.2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Hình 3.12: Cấu tạo nguyên lý van chiều điều khiển hướng chặn GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 25 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN a) Chiều A qua B, tác dụng van chiều; b) Chiều B qua A có dịng chảy, có tác dụng tín ngồi X; Khi dầu chảy từ A qua B, van thực theo nguyên lý van chiều Nhưng dầu chảy từ B qua A, phải có tín hiệu điều khiển bên tác động vào cửa X Van tiết lưu 4.1 Ký hiệu Hình 3.13: Ký hiệu van tiết lưu cố định Hình 3.13: Ký hiệu van tiết lưu thay đổi lưu lượng 4.2 Ứng dụng Van tiết lưu dùng để điều chỉnh lưu lượng dầu, điều chỉnh vận tốc cấu chấp hành hệ thống thủy lực Bộ ổn tốc 5.1 Ký hiệu Hình 3.14: Ký hiệu ổn tốc 5.2 Chức Bộ ổn tốc van ghép gồm có: van giảm áp van tiết lưu Bộ ổn tốc lắp đường vào đường cấu chấp hành van tiết lưu, phổ biến lắp đường cấu chấp hành Bộ ổn tốc cấu đảm bảo hiệu áp không đổi giảm áp (∆p = const), đảm bảo lưu lượng không đổi chảy qua van, tức làm cho vận tốc cấu chấp hành có giá trị gần không đổi Câu hỏi ôn tập Chức van giảm áp? A Điều chỉnh áp lực đầu cấp cho hệ thống điều khiển B Điều chỉnh áp lực đầu vào cấp cho hệ thống điều khiển C Điểu khiển lưu lượng dầu D Điều khiển cấu chấp hành Chức van an toàn? A Điều chỉnh lưu lượng dầu B Bảo vệ hệ thống thủy lực áp lực dầu vượt định mức C Điều chỉnh áp lực hệ thống D Bảo vệ hệ thống thủy lực nhiệt độ dầu vượt định mức Van an toàn làm việc nào? A Khi non tải B Khi đủ tải C Khi tải D Thường xuyên Van cản có tên gọi khác gì? A Van đảo chiều B Van hai chiều D Van chiều GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC C Van an tồn 26 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Rơ le áp suất có tác dụng hệ thống thủy lực? A Cắt điện cấp cho động điện áp suất hệ thống vượt qua giới hạn quy định B Cắt dầu cấp cho hệ thống C Cắt khí cấp cho hệ thống D Đóng cấp dầu Van chiều cho dòng dầu nào? A Đi theo chiều định B Đi theo hai chiều C Không cho dầu qua D Cả đáp án Van tiết lưu dùng để làm gì? A Điều chỉnh áp lực B Điều chỉnh nhiệt độ C Điều chỉnh lưu lượng D Điều chỉnh thể tích Bộ ổn tốc gồm van nào? A van chiều van đảo chiều B Van tiến lưu van đảo chiều C Van giảm áp van tiết lưu D Van an toàn van tiết lưu Bài 4: Các phần tử điện - thuỷ lực Giới thiệu: Để lắp đặt, sửa chữa mạch điều khiển điện thủy lực kỹ thuật viên phải có kiến thực loại van đảo chiều cấu chấp hành hệ thống thủy lực Bài học trang bị cho Sinh viên kiến thức loại đảo chiều cấu chấp hành hệ thống điều khiển điện thủy lực Mục tiêu: - Trình bày ký hiệu, cơng dụng ngun lý hoạt động cuả loại phần tử điện- thủy lực bản; - Nhận biết phần tử điện – thủy lực bản; - Chủ động, sáng tạo an tồn q trình học tập Nội dung: Van đảo chiều 1.1 Nhiệm vụ Van đảo chiều dùng đóng, mở dịng lượng dầu thủy lực để điều khiển cấu biến đổi lượng, dùng để đảo chiều chuyển động cấu chấp hành 1.2 Cấu tạo GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 27 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN - Thân van - Nịng van - Tín hiệu tác động 1.3 Nguyên lý làm việc Bằng cách tác động vào nịng van để đóng mở cửa van giúp điều khiển dòng lượng dầu cung cấp cho cấu chấp hành 1.4 Các khái niệm - Số cửa: số lỗ để dẫn dầu vào hay Số cửa van đảo chiều thường 2, 4, Trong tr-ờng hợp đặc biệt số cửa nhiều - Số vị trí: số định vị trượt van Thông thường van đảo chiều có hoặc3 vị trí Trong trường hợp đặc biệt số vị trí nhiều Ký hiệu: P- cửa nối bơm; T- cửa nối ống xả thùng dầu; A, B- cửa nối với cấu điều khiển hay cấu chấp hành; L- cửa nối ống dầu thừa thùng 1.5 Các loại tín hiệu tác động 1.5.1 tín hiệu tác động tay 1.5.2 Tín hiệu tác động 1.5.3 Tín hiệu tác động điện 1.5.4 Gọi tên van đảo chiều Gọi tên van đảo chiều sau: Van đảo chiều + Số cửa + Số vị trí + Tín hiệu tác tác động 1.5.5 Các loại mép điều khiển van đảo chiều Khi nòng van dịch chuyển theo chiều trục, mép đóng mở cửa thân van nối với kênh dẫn dầu Van đảo chiều có mép điều khiển dương (hình 4.1a), sử dụng kết cấu đảm bảo rò dầu nhỏ, nịng van vị trí trung gian vị trí làm việc đó, đồng thời độ cứng vững kết cấu (độ nhạy phụ tải) cao Van đảo chiều có mép điều khiển âm (hình 4.1b), loại van có mát chất lỏng chảy qua khe thông thùng chứa, nịng van vị trí trung gian Loại van sử dụng khơng có u cầu cao rò chất lỏng, độ cứng vững hệ Van đảo chiều có mép điều khiển khơng (hình 4.1c), sử dụng phần lớn hệ thống điều khiển thủy lực có độ xác cao ví dụ van thủy lực tuyến tính hay cấu servo Công nghệ chế tạo loại van tuơng đối khó khăn Hình 4.1: Ký hiệu ổn tốc a Mét điều khiển dương b Mét điều khiển âm GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 28 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN c Mép điều khiển không Van đảo chiều 2/2 2.1 Ký hiệu Hình 4.2: Ký hiệu van đảo chiều 2/2 2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 2.3 Ứng dụng Được sử dụng để đóng cắt nguồn dầu cung cấp cho mạch điều khiển Van đảo chiều 3/2 3.1 Ký hiệu Hình 4.3: Ký hiệu van đảo chiều 3/2 3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 3.3 Ứng dụng Được sử dụng để điều khiển cấu chấp hành mạch điều khiển thủy lực Van đảo chiều 4/2 4.1 Ký hiệu Hình 4.4: Ký hiệu van đảo chiều 4/2 4.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 29 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN 4.3 Ứng dụng Được sử dụng điều khiển cấu chấp hành mạch điều khiển thủy lực Van đảo chiều 4/3 5.1 Ký hiệu Hình 4.5a: Ký hiệu van đảo chiều 4/3 tác động trực tiếp nam châm điện Hình 4.5b: Ký hiệu van đảo chiều 4/3 tác động gián tiếp nam châm điện van phụ trợ 5.2 Cấu tạo Hình 4.6a: Cấu tạo van đảo chiều 4/3 tác động trực tiếp nam châm điện 1, Cuộn dây nam châm điện; 3, Vít hiệu chỉnh lõi sắt từ; 4, Lò xo Hình 4.6b: Cấu tạo van đảo chiều 4/3 tác động gián tiếp nam châm điện van phụ trợ Van sơ cấp Van thứ cấp 5.3 Nguyên Lý hoạt động Cấu tạo van điện từ gồm phận là: loại điều khiển trực tiếp (hình 4.6a) gồm có thân van, trượt hai nam châm điện; loại điều khiển gián tiếp (hình 4.6b) gồm có van sơ cấp 1, cấu tạo van sơ cấp giống van điều khiển trực tiếp van thứ cấp điều khiển trượt dầu ép, nhờ tác động van sơ cấp Con trượt van GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 30 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN hoạt động hai ba vị trí tùy theo tác động nam châm Có thể gọi van điện từ loại van điều khiển có cấp 5.4 Ứng dụng Dùng để đóng mở (như van phân phối thơng thường), điều khiển nam châm điện dùng mạch điều khiển logic Van tỷ lệ 6.1 Ký hiệu 6.2 Cấu tạo Hình 4.7: Ký hiệu van tỷ lệ Hình 4.8: Cấu tạo van tỷ lệ Cấu tạo van tỷ lệ có gồm ba phận : thân van, trượt, nam châm điện.Van có hai nam châm 1, bố trí đối xứng, lị xo 10 12 phục hồi vị trí cân trượt 11 6.3 Nguyên lý hoạt động Để thay đổi tiết diện chảy van, tức thay đổi hành trình trượt cách thay đổi dịng điện điều khiển nam châm Có thể điều khiển trượt vị trí phạm vi điều chỉnh nên van tỷ lệ gọi loại van điều khiển vô cấp 6.4 Ứng dụng Là phối hợp hai loại van phân phối van tiết lưu (gọi van đóng, mở nối tiếp), điều khiển vô cấp lưu lượng qua van Được dùng mạch điều khiển tự động Van Servo Van servo dạng van phối hợp hai loại van: van phân phối van tiết lưu, kết hợp với tín hiệu điều khiển điện Van servo điều khiển vơ cấp lưu lượng qua van với sai số khoảng 5% Van servo dùng mạch điều khiển tự động chẳng hạn máy điều khiển rô-bốt, máy gia công khí, máy ép nhựa đắt tiền… xuất xứ từ Đức, Anh, Mỹ Hiện sản xuất cung cấp van servo đến hãng Rexroth, MOOG (Mỹ) hay Juken (Nhật) có giá thành dao động từ vài ngàn USD trở lên Link nguồn : https://www.ebookbkmt.com/2016/01/van-servo-cau-tao-va-nguyen-lyhoat-ong.html 7.1 Ưu nhược điểm: + Ưu điểm Với hệ thống thủy lực yêu cầu làm việc mượt độ xác cao nhiều vận tốc áp suất làm việc khác hành trình nhỏ, dùng van servo cho kết cấu gọn nhẹ linh kiện thủy lực (giảm phức tạp đấu nối, tổn hao) - Khi hệ thống thủy lực làm việc, tải thường xun thay đổi cơng suất bơm có thời điểm lớn nhiều công suất cần thiết, dẫn đến tổn thất lượng Van servo có ưu điểm giúp bơm GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 31 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN thủy lực điều chỉnh công suất phù hợp với tải tải thay đổi (bơm linh hoạt theo tải), nâng cao hiệu suất hệ thống + Nhược điểm Giá lắp đặt hệ thống thủy lực có giá cao Nguyên nhân van servo có giá thành đắt nhiều so với van thủy lực thông thường (ON/OFF), cộng thêm hệ thống điều khiển PLC kèm yêu cầu hệ thống thủy lực phải đảm bảo kín, - Dải lưu lượng áp suất làm việc cho phép nhỏ Vì nhược điểm nên thơng thường người ta sử dụng kết hợp van servo van tỷ lệ Valve servo đóng vai trị nhận tín hiệu điện chuyển thành tín hiệu dầu thủy lực để điều khiển valve tỷ lệ trượt, đóng vai trị valve làm việc Van loại gọi “High Response Control Valve” 7.2 Nguyên lý làm việc Có hai nguyên lý hoạt động valve servo: 1- Nguyên lý vòi phun - chắn: Tên nguyên thủy tiếng Anh là: Double Flapper Nozzle 2- Nguyên lý ống phun: Jet pipe Các valve servo, dù theo nguyên lý nào, bao gồm phần chính: - Cụm coil điện nhận tín hiệu điều khiển gắn liền với phát tín hiệu dầu thủy lực - Phần thứ nhận tín hiệu thủy lực biến đổi thành tín hiệu điều khiển lõi trượt phân phối - Phần thứ lõi trượt phân phối làm nhiệm vụ cung cấp lượng dầu cần thiết theo tín hiệu điều khiển Dưới mô tả nguyên lý làm việc valve servo kiểu vòi phun - chắn hay vòi phun – cánh chặn Bộ phận điều khiển trượt van servo (torque motor) thể hình gồm chi tiết sau: Sơ đồ nguyên lý phận điều khiển trượt van servo Nam châm vĩnh cửu Phần ứng hai cuộn dây Cánh chặn đàn hồi Ống đàn hồi Miệng phun dầu Hai nam châm vĩnh cửu đặt đối xứng tạo thành khung hình chữ nhật, phần ứng có hai cuộn dây cánh chặn dầu (flapper) mềm, ngàm với phần ứng (gắn cố định), tạo nên kết cấu cứng vững Định vị phần ứng cánh chặn dầu ống đàn hồi, ống có tác dụng phục hồi cụm phần ứng cánh chặn vị trí trung gian dịng điện vào hai cuộn dây cân Nối với cánh chặn đàn hồi, nối trực tiếp với trượt Khi dòng diện vào hai cuộn dây lệch nhau, tác dụng lực điện từ phần ứng bị hút lệch sang phải - trái theo biên độ tỷ lệ với tín hiệu điện đưa vào coil, đối xứng cực nam châm mà phần ứng quay Có hai vịi phun (tiết lưu - Nozzle) đặt chắn hai vòi phun cấp áp suất Ps Khi chắn vị trí "0", áp suất hai đầu vòi phun giữ cho áp lực hai phía lõi valve chia trượt bên Lõi valve cân vị trí "0" GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 32 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Khi phần ứng quay, ống đàn hồi biến dạng đàn hồi, cánh chặn bị lệch đi, khe hở từ cánh chặn đến miệng phun dầu thay đổi (phía hở phía hẹp lại), tiết lưu làm thay đổi áp suất hai vòi phun Do chênh lệch áp suất hai vịi phun dẫn đến áp suất hai phía trượt lệch trượt di chuyển tương ứng để mở cửa dầu (Giữa lõi valve trượt chắn có "que dị” hay “càng đàn hồi” để đẩy cánh chặn vị trí "0" lõi trượt xác lập vị trí "mở" yêu cầu theo tín hiệu điện từ đưa vào cuộn coil) Như vậy: - Khi dòng điện điều khiển hai cuộn dây phần ứng, cánh, trượt vị trí trung gian (áp suất hai buồng trượt cân nhau) - Khi dòng điện i1 ≠ i2 phần ứng quay theo chiều tùy thuộc vào dịng điện cuộn dây lớn Giả sử phần ứng quay thuận chiều kim đồng hồ, cánh chặn dầu quay theo làm tiết diện chảy miệng phun dầu thay đổi, khe hở miệng phun phía phải rộng khe hở miệng phun phía trái hẹp lại, áp suất dầu vào hai buồng trượt không cân bằng, tạo lực dọc trục, đẩy trượt di chuyển bên phải, hình thành tiết diện chảy qua van (tạo đường dẫn dầu qua van) Quá trình thể hình 2b Đồng thời trượt sang phải cong theo chiều di chuyển trượt làm cho cánh chặn dầu di chuyển theo Lúc khe hở miệng phun phải hẹp lại khe hở miệng phun trái rộng lên, khe hở hai miệng phun áp suất hai phía trượt vị trí cân Q trình thể hình 2c Mơmen quay phần ứng mômen lực đàn hồi cân Lượng di chuyển trượt tỷ lệ với dòng điện vào cuộn dây - Tương tự phần ứng quay theo chiều ngược lại trượt di chuyển theo chiều ngược lại Qua nguyên lý van servo để so sánh với van tỉ lệ ta nhận thấy Van tỷ lệ điều khiển làm cho dịng diện hai cuộn dây thay đổi, làm cho trượt van phân phối thay đổi lại khơng có phản hồi lại, có số loại van có thêm chuyển đổi tuyến tính vị trí trượt (LVDT) Nhưng van servo khác, van servo có phản hồi này, trượt thay đổi vị trí tạo mơ men phản hồi "feedback spring" (đầu dị hay đàn hồi nêu trên) làm cho cánh chắn trở vị trí cân giữ yên vị trí trượt có tín hiệu thay đổi dịng điện từ hai cuộn dây Vì lý mà van servo có độ xác cao 7.3 Ký hiệu Hình 4.9: Ký hiệu van servo Xi lanh thủy lực Xi lanh thủy lực cấu chấp hành dùng để biến đổi dầu thành năng, thực chuyển động thẳng 8.1 Xi lanh tác động đơn 8.1.1 Ký hiệu GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 33 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Hình 4.10a: Ký hiệu xi lanh tác động đơn lùi ngoại lực Hình 4.10b: Ký hiệu xi lanh tác động đơn lùi lò xo 8.1.2 Cấu tạo - Vỏ xi lanh - Trục piston - Piston - Lò xo - Cửa điều khiển xi lanh 8.1.3 Nguyên lý hoạt động Khi dầu cấp vào cửa điều khiển xi lanh, xi lanh tiến lên Khi ngừng cấp dầu vào cửa điều khiển, xi lanh lùi ngoại lực lò xo 8.1.4 Ứng dụng Được sử để dẫn động máy sản xuất phanh thủy lực 8.2 Xi lanh tác động kép 8.2.1 Ký hiệu Hình 4.11a: Ký hiệu xi lanh tác động kép Hình 4.11b: Ký hiệu xi lanh tác động kép có giảm chấn điều chỉnh Hình 4.11c: Ký hiệu xi lanh tác động hai phía GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 34 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Hình 4.11d: Ký hiệu xi lanh quay Hình 4.11e: Ký hiệu xi lanh vi sai 8.2.2 Cấu tạo Hình 4.12: Cấu tạo xi lanh tác động kép Thân; Mặt bích hơng; 3.Mặt bích hơng; Cần pittơng; Pittơng; ổ trượt; Vịng chắn dầu; Vịng đệm; Tấm nối; 10 Vịng chắn hình O; 11 Vịng chắn pittơng; 12 ống nối; 13 Tấm dẫn hướng; 14 Vịng chắn hình O; 15 Đai ốc; 16 Vít vặn; 17 ống nối 8.2.3 Nguyên lý hoạt động Khi cấp dầu vào cửa sau xi lanh xi lanh tiến, cấp dầu vào cửa trước xi lanh xi lanh lùi 8.2.4 Ứng dụng Được sử dụng để dẫn cấu máy sản xuất Động thủy lực Là thiết bị dùng để biến lượng dòng chất lỏng thành động quay trục động Quá trình biến đổi lượng dầu có áp suất đưa vào buồng cơng tác động Dưới tác dụng áp suất, phần tử động quay 9.1 Ký hiệu Hình 4.13a: Ký hiệu bơm thủy lực khơng đảo chiều quay Hình 4.13b: Ký hiệu bơm thủy lực có đảo chiều quay điều chỉnh tốc độ 9.2 Động bánh 9.2.1 Cấu tạo Cấu tạo loại motor bao gồm bánh răng: bánh không tải bánh gắn với trục Cơ giống cấu tạo bơm bánh 9.2.2 Nguyên lý làm việc Khi dầu hay chất lỏng thủy lực có áp suất cao đưa vào bên bánh Nó chảy quanh bánh đến vỏ động sau nén khỏi động 9.2.3 Ứng dụng – Ứng dụng ngành công nghiệp xây dựng – Ứng dụng xe nâng hàng – Ứng dụng thang máy – Ứng dụng nhà máy nước ép, nước sốt GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 35 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN 9.3 Động piston 9.3.1 Cấu tạo - Động piston hướng kính gồm xy lanh quay quanh trục cố định, dầu với áp suất cao vào cổng trục, buộc piston di chuyển ngoài, làm cho xy lanh quay theo chiều kim đồng hồ - Động piston hướng trục loại động dùng hệ thống thủy lực để chuyển đổi áp suất chất lỏng thành chuyển động quay học điều khiển tốc độ, chiều quay thực dễ dàng đơn giản - Cấu tạo động giống cấu tạo bơm 9.3.2 Nguyên lý hoạt động Chức động đạt thơng qua năm pít-tơng, vận chuyển triệt để khối xi-lanh, gắn trục khửu, kết hợp phần bù từ tâm quay Dầu thủy lực áp suất từ máy bơm đưa đến piston thông qua đường dẫn trục khuỷu Tạo áp lực cho pít-tơng áp suất thủy lực trực tiếp từ dầu, kết hợp với trục truyền động tạo chuyển động quay Chuyển động xoay tạo sức mạnh học điều khiển ứng dụng 9.3.3 Ứng dụng Động sử dụng để cung cấp lượng cho thiết bị hạng nặng ứng dụng lượng cao Các ứng dụng điển hình bao gồm máy đào sử dụng để đào kênh sâu 10 feet để đặt cáp điện đường ống để thoát nước, máy đẩy địa hình, sử dụng để phá hủy nhanh chóng mặt đường, chuẩn bị vị trí cho máy xây dựng khai thác bề mặt hoàn chỉnh Động hồn hảo cho ứng dụng chịu tải trọng sốc học thủy lực cao, mang lại tuổi thọ tuyệt vời sử dụng lượng cao liên tục 10 Ống dẫn, ống nối Để nối liền phần tử điều khiển (các loại van) với cấu chấp hành, với hệ thống biến đổi lượng (bơm dầu, động dầu), người ta dùng ống dẫn, đầu nối 10.1.Ống dẫn Ống dẫn dùng hệ thống điều khiển thủy lực phổ biến ống dẫn cứng (vật liệu ống đồng thép) ống dẫn mềm (vải cao su ống mềm kim loại làm việc nhiệt độ 1350C) ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền học tổn thất áp suất ống nhỏ Để giảm tổn thất áp suất, ống dẫn ngắn tốt, bị uốn cong để D 27 Van đảo chiều 3/2 ký hiệu nào? A GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 36 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN B C D 28 Van đảo chiều 2/2 ký hiệu nào? A B C D 29 Tín hiệu tác động cuộn dây điện từ có phụ trợ dịng dầu đầu vào ký hiệu nào? A B C GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 37 ... defined GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 11 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Bài 1: Giới thiệu hệ thống điều khiển thuỷ lực Giới thiệu: Bài học tìm hiểu tổng quan hệ thống điều khiển thủy lực, ... thống điều khiển thủy lực sử dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp máy ép áp lực, máy nâng chuyển, máy công cụ gia công kim loại, máy dập, múc xúc, máy tời Dưới số ứng dụng điều khiển thủy lực: GIÁO TRÌNH... khăn Hình 4.1: Ký hiệu ổn tốc a Mét điều khiển dương b Mét điều khiển âm GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 28 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN c Mép điều khiển không Van đảo chiều 2/2 2.1