Khi xảy ra hiện tƣợng quá tải (khối lƣợng xe thử nghiệm vƣợt mức cho phép hoặc cơ cấu nâng bị kẹt …) pit tông không dịch chuyển đƣợc, bơm vẫn hoạt động, áp suất dầu trong đƣờng ống sau bơm tăng lên đột ngột vƣợt quá mức giới hạn cho phép. Lúc này van an toàn tổng sẽ mở ra để bảo vệ hệ thống và dầu sẽ hồi về thùng chứa.
Với cơ cấu nâng đƣợc lựa chọn là xy lanh thủy lực thì việc chống quá tải đƣợc thực hiện thông qua van an toàn.
25
Hình 2.12. Van an toàn
Van an toàn là thiết bị thủy lực dùng đề điều chỉnh áp suất trong mạch thủy lực. Van an toàn thuộc nhóm thiết bị điều chỉnh áp suất đầu vào. Nhiệm vụ chính của van an toàn là bảo vệ mạch thủy lực khỏi sự tăng áp vƣợt giá trị định mức (giá trị định mức đƣợc cài đặt sẵn ). Trong quá trình làm việc Van an toàn luôn ở trạng thái đóng. Khi áp suất đầu vào của van vƣợt giá trị định mức van an toàn mở ra cho phép một phần dầu chảy qua van về thùng chứa.
Van an toàn có 2 loại: van an toàn tác động trực tiếp và van an toàn tác động gián tiếp.
* Van an toàn tác động trực tiếp
Sơ đồ hoạt động của van an toàn tác động trực tiếp đƣợc mô tả trong (hình 2.12) Trong đó:
FF – Lực lò xo
Fhyd – Áp lực chất lỏng PE – Áp suất tại cửa vào
PA – Áp suất tại cửa ra của van an toàn (chính là áp suất khí quyển)
26
Áp suất định mức đã đƣợc xác định trƣớc khi thiết kế bằng cách điều chỉnh độ nén của lò xo và chọn độ cứng của lò xo.
Tại thời điểm bắt đầu mở van ta có:
F hyd F F (2.26) F 0 F c.h (2.27) 2 hyd E0 d F P 4 (2.28) => E0 2 0 4 P c.h d (2.29) Trong đó
PE0 – Áp suất tại thời điểm mở
h0 – Khoảng bị nén ban đầu của lò xo c – Độ cứng của lò xo
Tại thời điểm van mở hoàn toàn
F 0 F c(hh ) (2.30) 2 hyd E D F P 4 (2.31)
Hình 2.14. Trạng thái van mở hoàn toàn
Áp suất định mức của van:
E 2 0 4 P c(h h ) D (2.32)
27 F 0 F c.h (2.33) hyd Ed F P .S (2.34) 2 2 2 2 2 d 1 (D d ) (D d ) S . 4 2 4 8 (2.35) => Ed 28 2 0 P c.h (D d ) (2.36)
Từ công thức (2.29) và (2.36) ta nhận thấy PEd < PE0. Đây chính là nguyên nhân làm cho van dao động khi áp suất tại cửa vào của van nằm trong khoảng [PEd – PE0]. Hiện tƣợng này gây ảnh hƣởng xấu tới kết quả điều chỉnh áp suất. Vì vậy cần phải triệt tiêu dao động. Để triệt tiêu dao động ngƣời ta gắn thêm vào van bộ phận chống rung :
Hình 2.15. Phần tử chống rung
Bộ phận chống rung gồm một pit tông có thanh đẩy gắn chặt vào van. Có 2 phƣơng án.
- Pit tông kết hợp với van tiết lƣu (1) - Pit tông với mặt vát phẳng (2)
Ƣu điểm
- Kết cấu đơn giản, tốc độ phản ứng cao
Nhƣợc điểm
- Bị giới hạn bởi kích thƣớc lò xo khi yêu cầu lƣu lƣợng làm việc của van lớn.
Để khắc phục nhƣợc điểm của van an toàn tác động trực tiếp ngƣời ta sử dụng van an toàn tác động gián tiếp.
28
Sơ đồ van an toàn tác động gián tiếp Nguyên lý hoạt động:
Khi áp suất cửa vào van PV < PE0, ta có Pb < Pa van phụ (5) đóng và van chính cũng đóng.
Hình 2.16. Van an toàn tác động gián tiếp
1 – Vỏ van chính;2 – Van tiết lƣu;3 – Pit tông;4 – Lò xo chính;5 – Van an toàn tác động trực tiếp
Khi áp suất cửa vào van PV > PE0 , van phụ (5) mở, dầu chảy từ cửa vào qua van tiết lƣu (2) – qua van (5) – vào thùng chứa. Do có dòng chảy qua van tiết lƣu (2) sẽ tạo biến thiên áp suất ΔP = Pb – Pa. Biến thiên áp suất sinh lực đẩy pit tông (3) di chuyển lên trên, đồng thời kéo van đi lên chuyển van sang trạng thái mở cho phép dầu đi qua. Lƣu ý khi thiết kế cần tính toán lò xo (4) và tiết diện van tiết lƣu (2) để đảm bảo lực sinh ra do biến thiên áp suất lớn hơn tổng lực lò xo, trọng lƣợng của pit tông và van.
Van chính trở về trạng thái đóng khi van phụ (5) đóng. Van an toàn tác động gián tiếp tuy khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của van an toàn tác động trực tiếp nhƣng vẫn có những nhƣợc điểm nhất định.
Ƣu điểm
- Kích thƣớc nhỏ gọn, độ kín khít cao
29
- Tốc độ phản ứng thấp hơn so với van an toàn tác động trực tiếp