Nguyờn tắc hoạt động của van tràn giống nhƣ van an toàn, chỉ khỏc ở chỗ khi ỏp xuất P đạt tới một giỏ trị nhất định thỡ cửa P nối với cửa A và nối với hệ thống điều khiển. Van tràn giữ cho ỏp suất trong hệ thống dầu ộp khụng đổi. Van tràn luụn tự động điều chỉnh giữ cho ỏp suất trong hệ thống luụn khụng đổi.
P A Hỡnh 2.29: Kớ hiệu van tràn 2.2.1.3. Van phõn ỏp a. kết cấu b. ký hiệu Hỡnh 2.30 : Van phõn ỏp
65
cho nhiều mục đớch khỏc nhau cần ỏp suất khỏc nhau. Ngƣời ta dựng đến cơ cấu phõn ỏp. p1 là ỏp suất vào, p2 là ỏp suất cần thiết (ở đõy thƣờng dựng giảm ỏp) p1>p2.
Áp suất p2 đƣợc xỏc định theo quan hệ: 2 12
4PX p
d
Điều chỉnh lực lũ xo thỡ sẽ điều chỉnh đƣợc ỏp suất p2 cần thiết.
2.2.1.4. Van cản
Van cản tạo sức cản thủy lực trong hệ thống thủy lực. Van cản thƣờng đƣợc lắp trờn đƣờng dầu ra về bể. Nhiệm vụ là để dũng chảy khụng bị đứt đoạn, chuyển động ờm, khi ngừng làm việc, dầu trờn nhỏnh dầu ra sẽ đƣợc giữ nguyờn trong đú mà khụng bị chảy hết về bể, để khụng khớ khụng chui vào hệ thống phỏ hỏng hệ thống. Van cản cú tỏc dụng nhƣ va một chiều. Áp suất tổn thất qua van cản khống chế nhỏ hơn 1 bar.
p2 – ỏp suất ra cản dũng chảy; p3 – ỏp suất khớ quyển về bể Hỡnh 2.31: Van cản.
Áp suất p2 đƣợc tớnh theo quan hệ: 2 4Pex2 p
d
Khi đú, lực lũ xo sẽ quyết định (điều chỉnh) ỏp suất p2.
2.2.2. Cơ cấu chỉnh lƣu
Điều chỉnh lƣu lƣợng dũng chảy trong hệ thống truyền dẫn thủy lực cú nhiều cỏch. Nhƣng ngoài bơm ra, ngƣời ta cú thể điều chỉnh lƣu lƣợng bằng cỏch thay đổi tiết diện dũng chảy (điều chỉnh tiết lƣu – hay van tiết lƣu). Nhiệm vụ của van tiết lƣu là điều chỉnh lƣu lƣợng qua van, tức là để điều chỉnh tốc độ của cơ cấu chấp hành động cơ thủy lực. Lƣu lƣợng chảy qua van đƣợc tớnh toỏn theo cụng thức Torricelli:
3 2 / 2 ( ) x x g p Q A CA p m s g C
66 Trong đú:
- hệ số lƣu lƣợng (= 0,6 0,8);
Ax – diện tớch tiết diện dũng chảy qua van, [m2]
p = p1 – p2 chờnh lệch ỏp suất trƣớc và sau van, [N/mm2] ρ - khối lƣợng riờng của dầu [kg/m3
]
a. van tiết lƣu lƣu lƣợng cố định b. van tiết lƣu điều chỉnh đƣợc lƣu lƣợng Hỡnh 2.32: Ký hiệu van tiết lƣu
Điều chỉnh tiết diện chảy Ax cú hai cỏch chủ yếu: điều chỉnh dọc trục và điều chỉnh quanh trục.
2.2.2.1. Van tiết lƣu điều chỉnh dọc trục
a. van trục b. van cụn c. van bi Hỡnh 2.33: Van tiết lƣu điều chỉnh dọc trục
Loại này cú con trƣợt gờ 900 và thƣờng gặp ở cỏc van đảo chiều. Tiết diện chảy của loại này là một bề mặt trụ, phụ thuộc vào lƣợng di động h của con trƣợt và đƣợc tớnh nhƣ sau: Ax = 2Dh
Van điều chỉnh dọc trục cú con trƣợt đầu cụn, đầu cụn cụt và đầu bi
Ở van tràn, van tiết lƣu cú kết cấu hiện đại thƣờng dựng tiết diện chảy là cỏc khe hở cú dạng nhƣ cỏc hỡnh 2.34.
Hỡnh 2.34a là loại tiết diện chảy hỡnh tam giỏc trờn con trƣợt điều chỉnh dọc trục. Nếu gọi z là số rónh trờn con trƣợt và x là một cạnh của tam giỏc (thật ra x là cung trũn) thỡ tiết diện chảy đƣợc tớnh gần đỳng của loại này là:
2
sin
2
67
a. rónh tang cầu b. Rónh chữ nhật
Hỡnh 2.34: Sơ đồ tớnh toỏn tiết diện chảy của van tiết lƣu
Hỡnh 2.34b là tiết diện chảy hỡnh chữ nhật trờn con trƣợt điều chỉnh dọc trục. Tiết diện chảy cú thể tớnh:
2 .sin sin 2 180 r A z bh Trong trƣờng hợp nếu 2r 6
b thỡ tiết diện A2 khụng đỏng kể, ta cú thể lấy tiết diện chảy gần đỳng: Azbhsin
2.2.2.2. Van tiết lƣu điều chỉnh quanh trục
Ở van tiết lƣu điều chỉnh quanh trục thƣờng dựng cỏc tiết diện chảy nhƣ sau: Tiết diện chảy của hỡnh 2.35a là loại rónh chữ nhật cú chiều rộng là b, đƣợc xẻ trờn mặt trụ của chốt cú đƣờng kớnh D. Nếu quay chốt một gúc , thỡ tiết diện chảy cú:
360
Db A
Hỡnh 2.35b cú tiết diện chảy là hỡnh tam giỏc, đỉnh của nú thay đổi trờn cung trũn cú bỏn kớnh r đặt lệch tõm với tõm O2 một đoạn e. Tiết diện chảy cú thể tớnh gần đỳng theo cụng thức sau đõy: 2
2
Am tg
a. Dạng trục b. Dạng Acsimet
68
Tiết diện chảy phụ thuộc vào cỏc thụng số hỡnh học, trƣớc tiờn là phụ thuộc vào lƣợng di động h của con trƣợt hoặc gúc xoay của chốt xoay. Trị số h và cú thể thay đổi trong quỏ trỡnh làm việc, và ở trị số lớn nhất của chỳng van phải đảm bảo lƣu lƣợng lớn nhất Qmax đi qua tiết diện chảy. Muốn tớnh toỏn tiết diện chảy lớn nhất để đảm bảo lƣu lƣợng đó cho phải dựa vào cụng thức Torricelli:
max max
Q A C p
Từ cụng thức trờn ta cú thể xỏc định tiết diện chảy lớn nhất: max max Q A C p
Thay cỏc cụng thức tớnh toỏn tiết diện chảy A của cỏc loại van ở trờn vào vị trớ Qmax và từ đú cú thể xỏc định đƣợc cỏc thụng số hỡnh học bất kỳ (thụng thƣờng là xỏc định h và với việc chọn trƣớc cỏc thụng số khỏc).
2.2.3. Cơ cấu dẫn hƣớng
Cơ cấu chỉnh hƣớng ở đõy là để đúng mở hƣớng dũng dầu chảy trong hệ thống và để đảm bảo hƣớng chuyển động cho cơ cấu chấp hành.
2.2.3.1.Van một chiều
a. Van loại bi b. Van loại cụn c. Ký hiệu Hỡnh 2.36: Van một chiều
Trờn hỡnh 2.36 giới thiệu nguyờn lý làm việc của van 1 chiều thụng thƣờng, dầu chỉ đi từ dầu A đến đầu B chứ khụng đi đƣợc theo chiều ngƣợc lại.
Khi tớnh toỏn lũ xo và kết cấu để tổn thất ỏp suất qua van khụng qỳa 1 bar.
Hỡnh 2.37 là van một chiều điều khiển đƣợc hƣớng chặn. Van 1 chiều điều khiển đƣợc hƣớng chặn cú nhiều cụng dụng. Ở đõy nờu một vớ dụ: dựng để nõng hạ tải trọng ở vị trớ chớnh xỏc và an toàn. Ở đõy dựng 2 van điều chỉnh hƣớng chặn khúa lẫn nhau.
69
x = 0 dầu đi từ hƣớng A đến B (nhƣ van 1 chiều bỡnh thƣờng) x 0 dầu đi từ B đến A
Hỡnh 2.37: Van một chiều điều khiển đƣợc hƣớng chặn
Nguyờn lý làm việc (hỡnh 2.38)
Khi nõng tải trọng M dầu cú ỏp suất cao vào A2 đến B2, đồng thời tớn hiệu điều khiển X2 (ỏp suất) mở vam để dầu B1 đến A1. Và ngƣợc lại cho hạ tải trọng. Ở vị trớ khụng nõng hạ (van trƣợt điều khiển ở giữa) tải trọng M ở vị trớ cố định.
Hỡnh 2.38: Sơ đồ nõng hạ tải khi dựng van một chiều điều khiển đƣợc hƣớng chặn
2.2.3.2. Van đảo chiều
Van đảo chiều cú nhiều dạng khỏc nhau. Tựy theo yờu cầu, ta chọn cho phự hợp. Bảng 2.2. Ký hiệu cửa nối van
STT Tờn gọi Ký hiệu theo ISO5599 Ký hiệu theo ISO1219
1 Cửa nối với nguồn 1 P
2 Cửa ra nơi làm việc 2, 4, 6… A, B, C, …
3 Cửa nối về bề 3, 5, 7, R, S, T
4 Cửa nối tớn hiệu điều khiển 12, 14… X, Y …
Bảng 2.3. Ký hiệu phƣơng tiện điều khiển van Ký hiệu nhấn nỳt tổng
quỏt bàn đạp Đầu dũ
70 Tay gạt cửa chặn con lăn
tỏc dụng 2 chiều
Cữ chặn con lăn tỏc dụng 1 chiều
Bàn đạp
Lũ xo
Điều khiển trực tiếp bằng
điện từ Nỳt nhấn cú rónh định vị
Điều khiển bằng khớ nộn Điều khiển bằng dầu ộp
a. Một số loại van đảo chiều thụng dụng
- Van 2/2: Thƣờng dựng để đúng, mở đƣờng dẫn dầu
Hỡnh 2.39: Van 2/2
- Van 3/2: Thƣờng dựng làm rơle dầu ộp
Hỡnh 2.40: Van 3/2
- Van đảo chiều 4/2
a. Sơ đồ b. Ký hiệu Hỡnh 2.41: Sơ đồ dựng van 4/2
71
Sơ đồ hỡnh 2.41 dựng van đảo chiều 4/2. Rất phổ thụng để đảo chiều bàn mỏy nhƣ mỏy tiện, phay…cú gia tốc khụng lớn. Loại này dựng cho mỏy mài thỡ khụng tốt.
- Van đảo chiều 4/3
Hỡnh 2.42 giới thiệu nguyờn lý và ký hiệu van 4/3 điều khiển bằng điện từ (N1, N2). Đặc biệt van này là ở vị trớ giữa dầu từ bơm về bể cú tỏc dụng giảm tải cho bơm khi chƣa làm việc (khụng phải thắng lực lũ xo trong van an toàn).
a. Kết cấu b. Ký hiệu Hỡnh 2.42: Sơ đồ van 4/3
- Van đảo chiều 5/3
Hỡnh 2.43 giới thiệu sơ đồ nguyờn lý và ký hiệu loại van 5/3 điều khiển bằng điện từ. Tựy theo khoảng cỏch của cỏc mộp điều khiển sẽ đƣợc cỏc loại van cú cỏc chức năng khỏc nhau.
Hiện nay để đơn giản cho lắp rỏp ngƣời ta chế tạo thụng cỏc cửa về bể chung làm một và đƣợc ký hiệu là van 4/2, 4/3...
a. Kết cấu b. Ký hiệu Hỡnh 2.43: Van 5/3
Sau đõy giới thiệu ký hiệu một số loại van cú cỏc chức năng khỏc nhau, tựy theo yờu cầu cụng nghệ sử dụng.
72
Hỡnh 2.45: Ký hiệu một số loại van 4/3
b. Cấu tạo van đảo chiều
Cấu tạo van đảo chiều loại điều khiển trực tiếp (hỡnh 2.46) gồm: Thõn van, con trƣợt, nam chõm điện. Con trƣợt của van sẽ hoạt động ở hai hay ba vị trớ tựy theo tỏc động của nam chõm.
1; 5: vớt điều chỉnh vị trớ của lừi sắt từ 2; 4: lũ xo
3; 6: cuộn dõy của nam chõm điện
Hỡnh 2.46: Cấu tạo và ký hiệu van đảo chiều điều khiển trực tiếp
Cấu tạo van đảo chiều điều khiển giỏn tiếp (hỡnh 2.47) gồm: + Van sơ cấp (điều khiển van thứ cấp)
+ Van thứ cấp (điều khiển con trƣợt bằng thủy lực nhờ tỏc dụng của van sơ cấp)
1. Van sơ cấp; 2. Van thứ cấp
73
c. Điều khiển van
Để điều khiờn con trƣợt van đảo chiều từ vị trớ này sang vị trớ khỏc để thay đổi hƣớng chuyển động của dầu, ngƣời ta dựng cỏc nắp điều khiển lắp vào hai bờn mặt đầu của con trƣợt. Tựy theo nguyờn lý làm việc, cỏc nắp điều khiển cú thể dựng cơ khớ, điện từ hoặc thủy lực.
Nắp điều khiển bằng cơ khớ
a. điều khiển dựng thanh kộo b. điều khiển bằng tay c. điều khiển bằng lũ xo d. điều khiển bằng con lăn Hỡnh 2.48: Nắp điều chỉnh van bằng cơ khớ
Hỡnh 2.48a là nắp điều khiển bằng thanh kộo. Hai nắp điều khiển (1) đƣợc lắp ở đầu van bằng 4 bu lụng. Ở loại này, nắp bờn trỏi chỉ cú tỏc dụng chắn dầu, nắp bờn phải cú thanh kộo (2) đƣợc nối liền với thanh trƣợt (3) bằng chi tiết trung gian cú một đầu cú ren (4). Thanh kộo (2) điều chỉnh con trƣợt (3) sang vị trớ trỏi hay phải nhờ mấu tỳ (5) lắp ở cuối hành trỡnh của bàn mỏy và cỏnh tay đũn (6). Vỡ ở cuối hành trỡnh, vận tốc của bàn mỏy giảm, nờn việc đảo chiều của con trƣợt (3) đƣợc nhanh, ngƣời ta dựng chốt cú đỉnh nhọn (7). Đỉnh nhọn của chốt (7) luụn tỳ sỏt vào đỉnh nhọn của tay đũn (6). Khi vấu tỳ (5) quay tay đũn (6), đỉnh nhọn của nú đẩy chốt (7) sang trỏi, ộp lũ xo (8) lại. Khi hai mũi nhọn vừa vƣợt qua nhau, lũ xo, lũ xo đẩy chốt (7) sang phải, đẩy nhanh tay đũn (6) sang vị trớ bờn kia. Bằng cỏch đú, tay đũn (6) sẽ vƣợt lờn trƣớc vấu tỳ (5).
74
trớ. Cỏch lắp nú vào van đảo chiều cũng giống nhƣ nắp điều khiển bằng thanh kộo. Để chắn khớt, ngƣời ta dựng vũng chắn chữ O (1). Để nối con trƣợt của van đảo chiều với tay kộo (2) dựng chi tiết trung gian (4). Bi (3) dựng để định vị tay kộo.
Hỡnh 2.48c là nắp điều khiển lũ xo kộo hoặc đẩy. Nú đƣợc dựng phối hợp với cỏc loại nắp khỏc để tạo nờn một đối lực tỏc dụng lờn con trƣợt của van đảo chiều.
Hỡnh 2.48d là loại nắp điều khiển con lăn, loại này đƣợc dựng phổ biến để điều khiển cỏc chu kỳ tự động. Con lăn (1) đƣợc tỳ vào cam, vấu tỳ của cơ cấu chuyển động vũng hoặc chuyển động thẳng làm di động piston (2). Piston (2) tỳ vào con trƣợt của van đảo chiều để điều khiển nú từ vị trớ này sang vị trớ khỏc. Nắp điều khiển bằng con lăn phải lắp phối hợp với nắp điều khiển bằng lũ xo ở vị trớ đối diện.
Nắp điều khiển bằng điện từ
a. Điều khiển 2 vị trớ b. Điều khiển 3 vị trớ
Hỡnh 2.49: Nắp điều khiển bằng điện từ
Hỡnh 2.49a là nắp điều khiển bằng điện từ để điều khiển van đảo chiều cú hai vị trớ. Phần cú ren của chốt (1) đƣợc lắp vào con trƣợt của van đảo chiều. Nam chõm điện đƣợc lắp vào lỗ ren và dựng vớt (2) để cố định. Trục của lừi nam chõm tỳ vào đầu khụng cú ren của chốt (1) và đẩy nú di động theo chiều trục khi đúng mở nam chõm. Miếng đệm (3) dựng để ngăn chặn dầu khụng cho rũ rỉ sang nam chõm. Vỡ thế, kết cấu của thõn van đảo chiều cần cú rónh để dẫn dầu đọng lại ở nắp điều khiển về bể dầu.
Hỡnh 2.49b là nắp điều khiển điện từ để điều khiển van đảo chiều cú 3 vị trớ. Cả hai bờn van đều lắp cựng một loại nắp điều khiển điện từ này. Lũ xo (1) và bạc đỡ (2) giữ cho con trƣợt của van đảo chiều ở vị trớ giữa. Chốt (3) tỳ vào trục của lừi nam chõm, sẽ di động con trƣợt sang vị trớ này hay vị trớ kia. Để chống dầu rũ vào nam chõm, cần cú dung sai của chốt (3) với lỗ khoảng 5 - 12àm. Ƣu điểm của van 3 vị trớ lắp loại nắp điều khiển này là khi nam chõm mở (ngắt điện, nam chõm khụng làm
75
việc) van đảo chiều ở trạng thỏi cõn bằng, làm ngừng chuyển động của cơ cấu chấp hành.
Điều khiển van đảo chiều bằng điện từ đƣợc sử dụng rộng rói vỡ nú cú thể điều khiển xa, do đú rất dễ dàng tự động húa trong quỏ trỡnh điều khiển.
Nắp điều khiển bằng dầu ộp
Hỡnh 2.50a là loại nắp điều khiển đơn giản nhất. Dầu cú ỏp suất p đƣợc dẫn vào buồng (1), và ở đú tỏc dụng lờn bề mặt con trƣợt van đảo chiều, di động nú từ vị trớ này sang vị trớ khỏc. Miếng đệm (2) bằng cao su chịu dầu dựng để giảm chấn động con trƣợt. Loại này thƣờng dựng chi những van đảo chiều cú kớch thƣớc lớn. Cả hai đầu của con trƣợt đều cú thể lắp loại này. Hoặc 1 bờn dựng nắp điều khiển loại này, bờn cũn lại lắp nắp điều khiển bằng lũ xo.
Hỡnh 2.50: Nắp điều khiển bằng dầu ộp
a. điều khiển đơn b. điều khiển nhanh c. điều khiển chậm
Hỡnh 2.50b là loại nắp điều khiển nhanh bằng thủy lực. Dầu cú ỏp suất p tỏc dụng lờn một đầu của con trƣợt phụ (1) và đầu kia sẽ đẩy con trƣợt của van đảo chiều. Với việc lực chọn hợp lý đƣờng kớnh của con trƣợt phụ, thời gian đảo chiều cú thể giảm xuống đến phần nghỡn giõy. Cỏch lắp loại nắp này vào van đảo chiều cũng giống nhƣ nắp điều khiển đơn.
Hỡnh 2.50c là nắp điều khiển chậm bằng thủy lực, hay cũn gọi là rơle thời gian bằng thủy lực, loại này dựng để điều chỉnh thời gian đảo chiều chậm lại một mức độ nhất định. Dầu cú ỏp suất p đƣợc đƣa vào buồng (3) qua van một chiều (1) và van tiết lƣu (2) để tỏc dụng lờn bề mặt con trƣợt của van đảo chiều. Cả hai đầu van đảo chiều đề lắp cựng loại nắp này. Thời gian đảo chiều đƣợc điều chỉnh bằng van tiết lƣu (2) nhờ vớt (4) di chuyển rónh tiết lƣu theo dọc trục. Khi đảo chiều, dầu từ buồng (3)chỉ cú thể chảy qua van tiết lƣu, vỡ van 1 chiều lỳc đú đúng lại. Sức cản của dầu ộp tạo nờn bằng tiết lƣu làm cho con trƣợt của van đảo chiều chuyển động ờm.
76
2.2.4. Van tỉ lệ và van servo
Cỏc van servo và van tỉ lệ dựng cho điều khiển liờn tục vị trớ, tốc độ và lực của một cơ cấu chấp hành thủy lực, yờu cầu độ chớnh xỏc về vị trớ hoặc chớnh xỏc trong điều kiện chạy và dải tần số làm việc, trong cả hai cấu trỳc điều khiển vũng mở và