Giáo trình Truyền động thủy lực và khí nén

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PGS.TS LÊ VĂN THÁI (Chủ biên) TS PHẠM VĂN TỈNH - ThS NGUYỄN HOÀNG TÂN Giáo trình TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN (Giáo trình Đại học Lâm nghiệp) NHÀ XUẤT BẢN NƠNG NGHIỆP Hà Nội - 2018 MỤC LỤC LỜ I NÓI ĐẦ U Phầ n thứ nhấ t TRUYỀ N ĐỘ NG THỦ Y LỰ C Chư ng CƠ SỞ LÝ THUYẾ T VỀ TRUYỀ N ĐỘ NG THỦ Y LỰ C 11 1.1 Khái niệ m chung truyề n độ ng thủ y lự c 1.1.1 Phân loạ i 1.1.2 Các đạ i lư ợ ng bả n củ a truyề n độ ng thủ y lự c 11 11 11 1.2 Ư u, ợ c điể m củ a truyề n độ ng thủ y lự c 1.2.1 Ư u điể m 1.2.2 Như ợ c điể m 14 14 15 1.3 Nguyên lý làm việ c củ a truyề n độ ng thủ y lự c 15 1.4 Sơ đồ hệ thố ng truyề n độ ng thủ y lự c 1.4.1 Hệ thố ng truyề n độ ng thủ y lự c chuyể n độ ng tị nh tiế n 1.4.2 Hệ thố ng truyề n độ ng thủ y lự c chuyể n độ ng quay 15 15 16 1.5 Các đị nh luậ t chấ t lỏ ng 1.5.1 Đị nh luậ t áp suấ t thủ y tĩnh 1.5.2 Phư ng trình dịng chả y liên tụ c 1.5.3 Phư ng trình Bernulli 17 17 18 18 1.6 Tổ n thấ t hệ thố ng truyề n độ ng thủ y lự c 1.6.1 Tổ n thấ t thể tích 1.6.2 Tổ n thấ t khí 1.6.3 Tổ n thấ t áp suấ t 1.6.4 Ả nh hư ng củ a thơng số hình họ c đế n tổ n thấ t áp suấ t 19 19 20 20 21 1.7 Độ nhớ t yêu cầ u đố i vớ i dầ u thủ y lự c 1.7.1 Độ nhớ t 1.7.2 Yêu cầ u đố i vớ i dầ u thủ y lự c 25 25 25 Chư ng CƠ CẤ U BIẾ N ĐỔ I NĂNG LƯ Ợ NG VÀ HỆ THỐ NG XỬ LÝ DẦ U .27 2.1 Cơ cấ u biế n đổ i lư ợ ng 2.1.1 Nguyên lý biế n đổ i lư ợ ng 2.1.2 Bơ m độ ng thủ y lự c 2.1.3 Xi lanh thủ y lự c 27 27 27 43 2.2 Hệ thố ng xử lý dầ u 2.2.1 Thùng dầ u thủ y lự c 2.2.2 Bộ lọ c dầ u 2.2.3 Bình trích a (tích áp) 2.2.4 Ố ng dẫ n, ố ng nố i 2.2.5 Vòng chắ n 45 45 47 50 53 55 Chư ng HỆ THỐ NG ĐIỀ U KHIỂ N THỦ Y LỰ C VÀ ĐIỆ N THỦ Y LỰ C .57 3.1 Khái niệ m 57 3.2 Các phầ n tử củ a hệ thố ng điề u khiể n thủ y lự c điệ n - thủ y lự c 3.2.1 Van áp suấ t 3.2.2 Van đả o chiề u 3.2.3 Van tiế t lư u 3.2.4 Bộ ổ n tố c 3.2.5 Bộ phân dòng 3.2.6 Van chặ n 3.2.7 Các loạ i van điệ n - thủ y lự c 57 57 63 68 72 75 76 79 Chư ng Ứ NG DỤ NG VÀ THIẾ T KẾ HỆ THỐ NG TRUYỀ N ĐỘ NG THỦ Y LỰ C .87 4.1 Ứ ng dụ ng hệ thố ng truyề n độ ng điề u khiể n bằ ng thủ y lự c 4.1.1 Máy dậ p thủ y lự c 4.1.2 Cơ cấ u rót tự độ ng cho quy trình cơng nghệ đúc 4.1.3 Nâng hạ chi tiế t đư ợ c sơ n lò sấ y 4.1.4 Cơ cấ u kẹ p chặ t chi tiế t gia công 4.1.5 Hệ thố ng cẩ u tả i trọ ng nhẹ 4.1.6 Máy khoan bàn 87 87 87 88 90 91 92 4.2 Ứ ng dụ ng hệ thố ng truyề n độ ng điề u khiể n bằ ng điệ n - thủ y lự c 4.2.1 Thiế t bị uố n tôn 4.2.2 Thiế t bị ép lắ p chi tiế t 4.2.3 Máy dậ p ép 4.2.4 Điề u khiể n đóng mở cử a 4.2.5 Máy ép 4.2.6 Thiế t bị lắ p ráp vớ i hai cấ u chấ p hành 4.2.7 Thiế t bị nâng gói hàng 93 93 94 96 97 99 101 103 4.3 Ứ ng dụ 4.3.1 Hệ 4.3.2 Hệ 4.3.3 Hệ 105 105 108 109 ng hệ thố ng truyề n độ ng điề u khiể n tự độ ng thủ y lự c thố ng truyề n độ ng điề u khiể n vị trí sử dụ ng van servo thố ng truyề n độ ng điề u khiể n vị trí sử dụ ng van tỷ lệ thố ng truyề n độ ng điề u khiể n tố c độ sử dụ ng van servo 4.4 Thiế t kế hệ thố ng truyề n độ ng thủ y lự c 4.4.1 Tính tốn mộ t số đạ i lư ợ ng củ a bơ m độ ng thủ y lự c 4.4.2 Tính tốn hệ thố ng thủ y lự c chuyể n độ ng tị nh tiế n 4.4.3 Tính tốn hệ thố ng thủ y lự c chuyể n độ ng quay 4.4.4 Tính tốn ố ng dẫ n thủ y lự c 4.4.5 Tính tốn mộ t số mạ ch thủ y lự c điể n hình 110 110 111 114 115 117 Phầ n thứ hai TRUYỀ N ĐỘ NG VÀ ĐIỀ U KHIỂ N KHÍ NÉN 125 Chư ng CƠ SỞ LÝ THUYẾ T VỀ TRUYỀ N ĐỘ NG KHÍ NÉN 127 5.1 Khả ứ ng dụ ng củ a khí nén 5.1.1 Trong lĩnh vự c điề u khiể n 5.1.2 Trong hệ thố ng truyề n độ ng 127 127 127 5.2 Ư u, ợ c điể m củ a hệ thố ng truyề n độ ng bằ ng khí nén 5.2.1 Ư u điể m 5.2.2 Như ợ c điể m 128 128 128 5.3 Mộ t số đặ c điể m củ a hệ thố ng truyề n độ ng khí nén 129 5.4 Cơ sở lý thuyế t tính tốn truyề n độ ng khí nén 5.4.1 Thành phầ n hóa họ c đạ i lư ợ ng vậ t lý bả n củ a khơng khí 5.4.2 Phư ng trình trạ ng thái nhiệ t độ ng họ c 5.4.3 Phư ng trình dịng chả y 5.4.4 Lư u lư ợ ng khí nén qua khe hở hẹ p 5.4.5 Tổ n thấ t áp suấ t truyề n độ ng khí nén 130 130 131 136 137 140 Chư ng SẢ N XUẤ T, PHÂN PHỐ I VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN 148 6.1 Sả n xuấ t khí nén 6.1.1 Nguyên tắ c hoạ t độ ng phân loạ i máy nén khí 6.1.2 Máy nén khí kiể u píttơng 6.1.3 Máy nén khí kiể u cánh gạ t 6.1.4 Máy nén khí kiể u trụ c vít 6.1.5 Máy nén khí kiể u Root 148 148 148 149 150 152 6.2 Phân phố i khí nén 6.2.1 u cầ u 6.2.2 Bình trích a khí nén 6.2.3 Mạ ng đư ng ố ng dẫ n khí nén 152 152 153 154 6.3 Xử lý khí nén 6.3.1 Yêu cầ u khí nén 6.3.2 Các phư ng pháp xử lý khí nén 157 157 158 Chư ng HỆ THỐ NG ĐIỀ U KHIỂ N KHÍ NÉN VÀ ĐIỆ N KHÍ NÉN 166 7.1 Khái niệ m 166 7.2 Các phầ n tử hệ thố ng điề u khiể n khí nén điệ n khí nén 7.2.1 Van đả o chiề u 7.2.2 Van chặ n 7.2.3 Van tiế t lư u 7.2.4 Van áp suấ t 7.2.5 Van điề u nh thờ i gian 7.2.6 Van chân không 7.2.7 Cơ cấ u chấ p hành 167 167 175 178 179 181 181 182 Chư ng Ứ NG DỤ NG VÀ THIẾ T KẾ HỆ THỐ NG ĐIỀ U KHIỂ N KHÍ NÉN 187 8.1 Ứ ng dụ ng hệ thố ng điề u khiể n khí nén điệ n - khí nén 8.1.1 Thiế t bị chuyể n hư ng 8.1.2 Điề u khiể n phễ u 8.1.3 Ổ nạ p đứ ng 8.1.4 Ổ nạ p đứ ng có nhiề u khoang 8.1.5 Điề u khiể n dây đai băng chuyề n 8.1.6 Bàn quay vị trí 8.1.7 Hệ thố ng ép vậ t liệ u rờ i thành khố i 8.1.8 Cơ cấ u ép hàn nhiệ t điệ n 8.1.9 Máy thở tích cự c y tế 187 187 188 190 191 192 194 195 196 197 8.2 Thiế t kế hệ thố ng điề u khiể n khí nén 8.2.1 Biể u đồ trạ ng thái 8.2.2 Các phư ng pháp điề u khiể n bằ ng khí nén 198 198 199 8.3 Thiế t kế mạ ch điề u khiể n điệ n - khí nén 8.3.1 Nguyên tắ c thiế t kế 8.3.2 Mạ ch điề u khiể n điệ n - khí nén vớ i mộ t xilanh 8.3.3 Mạ ch điề u khiể n điệ n - khí nén theo nhị p có xilanh khí nén 8.3.4 Mạ ch điề u khiể n điệ n - khí nén theo tầ ng 211 212 212 214 216 PHỤ LỤ C .218 TÀI LIỆ U THAM KHẢ O 230 LỜI NÓI ĐẦU Để đáp ứng nhu cầu học tập sinh viên yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, giáo trình “Truyền động thủy lực khí nén” biên soạn để làm tài liệu giảng dạy học tập cho giảng viên, sinh viên ngành Kỹ thuật khí, Cơng nghệ kỹ thuật Cơ điện tử Công nghệ kỹ thuật tơ Khoa Cơ điện Cơng trình - Trường Đại học Lâm nghiệp, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành kỹ thuật khác, kỹ sư, cán kỹ thuật vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa tính tốn thiết kế hệ thống thủy lực - khí nén máy thiết bị cơng nghiệp Nội dung giáo trình gồm hai phần chính: Phần thứ Truyền động thủy lực, bao gồm nội dung: Chương - Cơ sở lý thuyết truyền động thủy lực; Chương - Cơ cấu biến đổi lượng hệ thống xử lý dầu; Chương - Hệ thống điều khiển thủy lực điện - thủy lực; Chương - Ứng dụng thiết kế hệ thống truyền động thủy lực; Phần thứ hai Truyền động điều khiển khí nén, bao gồm nội dung: Chương - Cơ sở lý thuyết truyền động khí nén; Chương - Sản xuất, phân phối xử lý khí nén; Chương - Hệ thống điều khiển khí nén điện - khí nén; Chương - Ứng dụng thiết kế hệ thống điều khiển khí nén; Tập thể tác giả chân thành cảm ơn môn Kỹ thuật khí, khoa Cơ điện Cơng trình, trường Đại học lâm nghiệp tạo điều kiện thuận lợi đóng góp nhiều ý kiến quý báu nhằm nâng cao chất lượng giáo trình Trong trình biên soạn, chúng tơi cố gắng trình bày vấn đề nhất, cập nhật kiến thức mới, đại số ứng dụng từ thực tế sản xuất để đáp ứng yêu cầu đào tạo phù hợp với thực tiễn Việt Nam Tuy nhiên, điều kiện thời gian có hạn, q trình biên soạn khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng tơi mong góp ý bạn đọc để giáo trình hồn thiện lần xuất sau Thư góp ý xin gửi Bộ mơn Kỹ thuật khí, khoa Cơ điện Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp - Hà Nội Các tác giả Phần thứ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 10 ... loại động thủy lực Động thủy lực Động píttơng chuyển động Động thủy lực píttơng hướng trục quay 28 Ký hiệu Trục thẳng Trục cong (nghiêng) Động thủy lực píttơng hướng tâm Nén Nén Động thủy lực. .. khiển thủy lực điện - thủy lực; Chương - Ứng dụng thiết kế hệ thống truyền động thủy lực; Phần thứ hai Truyền động điều khiển khí nén, bao gồm nội dung: Chương - Cơ sở lý thuyết truyền động khí nén; ... PHỐ I VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN 148 6.1 Sả n xuấ t khí nén 6.1.1 Nguyên tắ c hoạ t độ ng phân loạ i máy nén khí 6.1.2 Máy nén khí kiể u píttơng 6.1.3 Máy nén khí kiể u cánh gạ t 6.1.4 Máy nén khí kiể