2.2.6.1. Bể chứa
Là thiết bị để chứa lƣợng dầu cần thiết cho sự hoạt động của hệ thống thủy lực. Tựy theo kết cấu của mỏy mà bể chứa cú thể là khoảng khụng đƣợc đỳc liền trong thõn mỏy, hoặc một thựng riờng biệt đặt ngoài thõn. Để trỏnh tỏc dụng của nhiệt vào cỏc bộ phận mỏy, ngƣời ta cú xu hƣớng đặt bể chứa ra ngoài.
85
2.2.6.2. Thiết bị làm nguội
Trong hệ thống thủy lực làm việc với chế độ nặng, sinh nhiều nhiệt, cũng nhƣ ở những hệ thống cú yờu cầu đặc biệt phải ổn định nhiệt độ của dầu, thỡ cần phải dựng thiết bị làm nguội. Với thiết bị làm nguội, lƣợng dầu cần thiết cũng nhƣ kớch thƣớc bể chứa cú thể giảm một mức đỏng kể. Điều này cú ý nghĩa lớn đối với việc thiết kế đuờng dõy tự động cú nhiều thiết bị thủy lực. thiết bị làm nguội cú thể đặt trong bể chứa hoặc bờn cạnh bể chứa để lấy nhiệt từ dầu ra ngoài bằng nƣớc hoặc khụng khớ. Do đú trong hệ thống thủy lực thƣờng dựng hai loại thiết bị làm nguội là thiết bị làm nguội bằng nƣớc và hệ thống làm nguội bằng khụng khớ.
2.2.6.3. Bộ lọc
Bộ lọc dựng để lọc và ngăn cỏc hạt cú kớch thƣớc trong dầu, nhằm trỏnh gõy nờn những trở ngại, hƣ hỏng trong hoạt động của hệ thống. Trong cỏc hệ thống thủy lực đều dựng bộ lọc để ngăn ngừa chất bẩn thõm nhập vào bờn trong cơ cấu thủy lực. Bộ lọc thƣờng đƣợc đặt ở ống hỳt của mỏy bơm thủy lực. trƣờng hợp cần dầu tinh khiết hơn, ta đặt thờm một bộ lọc ở cửa ra của bơm, và một bộ lọc nữa ở trờn đƣờng ra của hệ thống thủy lực.
Tựy thuộc vào kớch thƣớc chất bẩn cú thể lọc đƣợc, bộ lọc cú thể phõn thành: - Bộ lọc thụ: cú thể lọc đƣợc những chất bẩn cú kớch thƣớc đến 0,1mm
- Bộ lọc trung bỡnh: cú thể lọc đƣợc những chất bẩn cú kớch thƣớc đến 0,01mm. - Bộ lọc tinh: cú thể lọc đƣợc những chất bẩn cú kớch thƣớc đến 0,005mm.
- Bộ lọc tinh đặc biệt: cú thể lọc đuợc những chất bẩn cú kớch thƣớc đến 0,001mm.
Dựa vào kết cấu ta cú thể phõn biệt đƣợc những bộ lọc sau: bộ lọc lƣới, bộ lọc lỏ, bộ lọc giấy, bộ lọc nỉ, bộ lọc nam chõm,v.v…
2.2.6.4. Đồng hồ đo ỏp
Đồng hồ đo ỏp là thiết bị chỉ thị ỏp suất hiện tại của hệ thống.
2.2.6.5. Ống dẫn, ống nối, tấm nối.
Ống dẫn: dựng trong hệ thống thủy lực phổ biến nhất là ống đồng và ống thộp.
86
(polymer) cú độ bền cơ học cao dẫn tới xu hƣớng dựng cỏc loại ống bằng polymer để thay thế. Những ống này cú ƣu điểm là dễ biến đổi hỡnh dạng. Đối với những ống cú tiết diện lớn và khụng cần uốn cong nhiều, ngƣời ta sử dụng cỏc ống bằng thộp. Vớ dụ nhƣ cỏc ống dẫn chớnh, ống nộn của cỏc bơm thủy lực.
Ống nối (cỳt nối): để nối cỏc ống dẫn với nhau, hoặc nối cỏc ống dẫn với cỏc cơ
cấu thủy lực khỏc.
Tấm nối: trong cỏc mỏy cụng cụ hiện đại, sự dũ dầu ở cỏc mối nối nhiều khi dẫn
đến sự làm việc khụng ổn định của cỏc cơ cấu thủy lực. Do đú ngƣời ta đó nghĩ ra cỏch thay thế ống nối, ống dẫn bằng cỏc tấm nối gọi là panel để nối liền cỏc cơ cấu dầu ộp. Đặc điểm của cỏch nối này là tất cả cỏc cơ cấu dầu ộp đƣợc lắp trờn một tấm thộp phẳng, bờn trong cú cỏc lỗ khoan, cỏc rónh tƣơng ứng để nối liền chỳng với nhau.
2.2.6.6. Vũng chắn
Việc chắn khớ cú ảnh hƣởng rất lớn đến việc truyền ỏp suất và lƣu lƣợng của cả hệ thống. Chắn dầu khụng tốt sẽ gõy nờn sự dũ dầu ở cỏc mối nối, dẫn đến hao hụt dầu và khụng bảo đảm đƣợc ỏp suất cao, khụng khớ dễ xõm nhạp vào cỏc hệ thống dầu ộp, làm cho cỏc cơ cấu làm việc khụng ổn định. Để trỏnh hiện tƣợng này ngƣời ta dựng cỏc loại vũng chắn cú kết cấu khỏc nhau, với những vật liờu khỏc nhau tựy thuộc vào ỏp suất và nhiệt độ dầu, vào hỡnh dỏng cũng nhƣ đặc điểm bề mặt cần chắn khớt. Chắn khớt những chi tiết cố định tƣơng đối đơn giản, thƣờng dựng cỏc vũng chắn bằng chất dẻo, hoặc bằng cỏc kim loại mềm nhƣ đồng, nhụm. Chắn khớt những bề mặt cố định thƣờng dựng những sợi dõy bện bằng gai, hoặc vũng chắn chữ O. Chắn khớ những chi tiết cú chuyển động thẳng hoặc vũng là vũng chắn chữ O, với những rónh lắp cú kết cấu thớch hợp.
2.2.6.7. Rơle ỏp suất
Rơle ỏp suất thƣờng đƣợc dựng trong hệ thống dầu ộp của mỏy tự động và bỏn tự động để phũng quỏ tải, vỡ khi ỏp suất của hệ thống vƣợt quỏ giới hạn nhất định, rơle ỏp suất sẽ cắt dũng điện và do đú làm ngừng hoạt động của bơm dầu, của cỏc van hay cỏc bộ phận khỏc. Vỡ đặc điểm này mà phạm vi sử dụng của rơle ỏp suất đƣợc dựng rộng rói, nhất là trong phạm vi điều khiển.
87
2.2.7. Kết luận
Trong chƣơng này đó trỡnh bày rừ đƣợc cỏc cơ cấu biến đổi năng lƣợng với việc điều chỉnh bơm, động cơ và sơ đồ điều chỉnh một cỏch cụ thể để cú thể đạt đƣợc hiệu suất và cụng suất tốt nhất cho cỏc cơ cấu truyền động trong hệ thống thủy lực ở mỏy cụng cụ. Trong chƣơng cũng trỡnh bày một cỏch khỏi quỏt cỏc cơ cấu điều khiển điều, điều chỉnh. Trong đú làm rừ đƣợc cỏc đặc tớnh của một số van chuyờn dựng nhƣ van đúng mở, van tiết lƣu, van đảo chiều,van tỉ lệ, van servo. Đõy chớnh là những van đƣợc đặc biệt chỳ ý trong cỏc mỏy cụng cụ hiện đại. Chƣơng III sẽ làm rừ từng chức năng ứng dụng của cỏc phần tử trong hệ thống thủy lực mỏy cụng cụ.
88
CHƢƠNG III: ỨNG DỤNG CÁC PHẦN TỬ THUỶ LỰC TRONG MÁY CễNG CỤ
Với một số phần tử chức năng cơ bản trong truyền dẫn thuỷ lực đó đƣợc trỡnh bày ở chƣơng trƣớc, ta cú thể lựa chọn và nối ghộp cỏc phần tử đú để đạt đƣợc yờu cầu mục đớch sử dụng. Trong hệ thống mỏy cụng cụ, cỏc phần tử thuỷ lực đƣợc ứng dụng một cỏch phổ biến và rộng rói. Vỡ vậy việc nghiờn cứu và phõn tớch phạm vi ứng dụng cỏc phần tử là một nhu cầu thiết thực.
3.1. LIấN HỆ NGƢỢC VÀ ĐỒNG BỘ HểA ĐIỀU KHIỂN. 3.1.1. Cơ cấu điều khiển cú liờn hệ ngƣợc
Liờn hệ ngƣợc cú ý nghĩa quyết định đến độ tin cậy và độ chớnh xỏc của hệ thống, trong đú cơ cấu servo đƣợc dựng phổ biến với ớt nhất cú một mối liờn hệ ngƣợc trong hệ thống điều khiển. Mối liờn hệ ngƣợc đú cú thể là liờn hệ ngƣợc theo vị trớ (hoặc gúc quay), liờn hệ ngƣợc theo tốc độ, theo ỏp suất, theo lƣu lƣợng và phối hợp.
3.1.1.1. Liờn hệ ngƣợc theo vị trớ
Hỡnh 3.1: Truyền dẫn servo chuyển động thẳng liờn hệ ngƣợc cơ khớ theo vị trớ
Hỡnh 3.2: Liờn hệ ngƣợc cơ khớ – thủy lực theo vị trớ
Liờn hệ ngƣợc cơ khớ theo vị trớ
Nguyờn lý làm việc (hỡnh 3.1): Tớn hiệu điều khiển X1 tỏc động thụng qua cỏc tay đũn tạo tớn hiệu X làm dịch chuyển nũng van servo để piston chuyển động với lƣợng Y. Giỏ trị Y liờn hệ ngƣợc thụng qua chiều dài a, b, c, d và X, X1 xỏc định đƣợc vị trớ chớnh xỏc của piston. Liờn hệ ngƣợc này đƣợc sử dụng khụng rộng rói.
89 Liờn hệ ngƣợc cơ khớ – thủy lực:
Nguyờn lý làm việc (hỡnh 3.2): Sử dụng van servo 8/3 trong mạch truyền dẫn. Khi con trƣợt van ở vị trớ giữa dầu về bể, piston chớnh khụng chuyển động. Khi con trƣợt ở vị trớ sang phải thỡ van servo làm việc ở vị trớ trỏi (B/-1) đƣờng dầu theo P vào C, B nối với A, D nối với T về bể, động cơ quay sang phải (C/+1). Vỏ của van servo liờn hệ bằng cơ khớ trục động cơ đƣợc quay về đến vị trớ giữa của van servo, piston chớnh ngừng chuyển động. Gúc quay của động cơ tƣơng ứng với lƣợng dầu qua A, B vào xilanh chớnh xỏc định vị trớ tƣơng ứng cần thiết của piston chớnh (Y).
Liờn hệ ngƣợc điện thuỷ lực theo vị trớ (hỡnh 3.3)
Tớn hiệu liờn hệ ngƣợc lấy từ vị trớ Y cần xỏc định của piston qua cảm biến vị trớ (CBVT) tới đƣờng 1 qua xử lý tớn hiệu EY – so sỏnh với tớn hiệu cần cho vị trớ xỏc định rồi điều chỉnh cỏc nam chõm từ Y1 hoặc Y2 thớch ứng.
Hỡnh 3.3: Truyền dẫn servo chuyển động thẳng liờn hệ ngƣợc điện thủy lực theo vị trớ
3.1.1.2. Liờn hệ ngƣợc theo tải trọng (hỡnh 3.4)
90
Hỡnh 3.4 minh hoạ sơ đồ truyền dẫn servo chuyển động thẳng liờn hệ ngƣợc theo ỏp suất giữa hai buồng của xilanh lực. Hiệu ỏp đú với diện tớch hữu ớch của piston sẽ xỏc định đƣợc tải trọng P. Giỏ trị thực của lực qua hiệu ỏp đƣợc đo bằng cảm biến hiệu ỏp (HP) (hay cũn gọi là đatric hiệu ỏp) chuyển qua bộ xử lý và so sỏnh để điều chỉnh cỏc nam chõm điện Y1 hoặc Y2 để đạt đƣợc tải trọng cần
3.1.1.3. Liờn hệ ngƣợc theo tốc độ
Truyền dẫn servo chuyển động thẳng, quay với van servo điện-thuỷ lực liờn hệ ngƣợc điện theo tốc độ (hỡnh 3.5; hỡnh 3.6)
Nguyờn lý làm việc: Giống nhƣ
liờn hệ ngƣợc điện theo vị trớ, chỉ khỏc ở đõy dựng cảm biến đo tốc độ thẳng (CBT) và cảm biến đo tốc độ quay (CBQ). Tốc độ thực đƣợc xỏc định qua cỏc cảm biến đƣợc chuyển về bộ xử lý điều khiển EY và so sỏnh với vận tốc cần để điều khiển dũng điện trờn cỏc nam chõm Y1 hoặc Y2 thay đổi khe hở của van servo để đảm bảo tốc độ cần thiết.
Hỡnh 3.5: Truyền dẫn servo chuyển động thẳng với van servo điện - thủy lực liờn hệ
ngƣợc điện theo tốc độ
Hỡnh 3.6: Sơ đồ nguyờn lý truyền dẫn servo chuyển động quay với van servo điện - thủy lực liờn hệ ngƣợc điện theo tốc độ
91
Hỡnh 3.7: Điều chỉnh tốc độ động cơ với liờn hệ ngƣợc điện - thủy lực
Ở hỡnh 3.7, đại lƣợng điều chỉnh vào là điện ỏp U qua xử lý tớn hiệu và qua bộ khuếch đại EX đƣa dũng điện vào điều khiển van servo để điều khiển tốc độ quay đ
rồi đi tới bộ xử lý cảm biến tốc độ quay (CBQ) đƣa tớn hiệu liờn hệ ngƣợc Uđ so sỏnh với điện ỏp U cần thiết, điều chỉnh van servo để đạt tốc độ quay chớnh xỏc theo yờu cầu cho động cơ. Phƣơng phỏp này thƣờng dựng cho truyền dẫn với cụng suất thấp vỡ ỏp suất nguồn p = const với chế độ tải trọng khỏc nhau dầu thừa qua van tràn AT về bể làm dầu núng nhanh hơn.
Hỡnh 3.8: Sơ đồ truyền dẫn chuyển động quay liờn hệ ngƣợc điện thủy lực liờn hệ ngƣợc theo tốc độ với điều chỉnh lƣu lƣợng bơm.
Ở hỡnh 3.8, về nguyờn lý điều chỉnh liờn hệ ngƣợc nhƣ sơ đồ hỡnh 3.7. Chỉ khỏc là tớn hiệu ra của van servo đƣa vào pittụng - xilanh điều chỉnh lƣu lƣơng bơm. Lƣu lƣợng bơm điều chỉnh thớch ứng với tốc độ quay ωd cần thiết, vỡ vậy hiệu suất cao hơn, dầu đỡ núng hơn.
92
3.1.1.4. Liờn hệ ngƣợc theo cụng suất
Khi cần điều chỉnh cụng suất tiờu thụ hoặc cần đảm bảo cụng suất ra đạt giỏ trị cần thiết hoặc kiểm tra để cụng suất tiờu thụ khụng đƣợc quỏ cụng suất tiờu thụ của bơm ngƣời ta dựng điều chỉnh liờn hệ ngƣợc theo cụng suất. Thực chất của điều chỉnh này là dựng cảm biến tốc độ và cảm biến hiệu ỏp (hỡnh 3.9)
Hỡnh 3.9: Truyền dẫn servo chuyển động thẳng với van servo điện thủy lực cú liờn hệ ngƣợc theo ỏp suất và vận tốc
3.1.2. Đồng bộ làm việc của nhiều cơ cấu chấp hành 3.1.2.1. Đồng bộ húa dựng liờn hệ cơ khớ 3.1.2.1. Đồng bộ húa dựng liờn hệ cơ khớ
Giả sử cần 2 piston của 2 xilanh lực 1 và 2 lờn xuống đồng thời dựng 2 bỏnh răng cú số răng nhƣ nhau lắp đồng trục và đƣợc ăn khớp với hai thanh răng là cỏn của hai cần piston (hỡnh 3.10)
Sơ đồ trờn điều chỉnh tốc độ khi hạ, cú thể dựng một nguồn và một van 3/3. Nếu hai cỏn piston ăn khớp khỏc phớa với 2 bỏnh răng thỡ đồng bộ ngƣợc pha.
Hỡnh 3.10: Đồng bộ liờn hệ cơ khớ
3.1.2.2. Đồng bộ bằng kết hợp hai bơm (hỡnh 3.11)
Mỗi bơm điều khiển một xilanh lực, do vậy cú thể làm việc đồng bộ cựng pha, lệch pha, hoặc ngƣợc pha bằng cỏch lập chu trỡnh điều khiển cho 2 van 3/3: 1.1 và 2.1 tƣơng thớch.
93
Hỡnh 3.11: Đồng bộ bằng kế hợp hai bơm
3.1.2.3. Đồng bộ dựng tiết lƣu
Việc chế tạo và lắp ghộp cỏc cơ cấu, kể cả chiều dài và độ cong của ống dẫn … dẫn đến trở thủy trờn cỏc đƣờng dẫn là khỏc nhau. Do vậy điều chỉnh bằng tiết lƣu để đạt đồng bộ làm việc là hợp lý hơn cả.
Hỡnh 3.12: Dựng 2 van tiết lƣu điều chỉnh lƣu lƣợng vào 2 xilanh lực 1.1; 2.1 Van tiết lƣu; 1.0; 2.0 Xilanh lực
Sơ đồ trờn hỡnh 3.12 cú nhƣợc điểm là khi hạ hai piston đi xuống, dầu vẫn phải qua hai van tiết lƣu, ảnh hƣởng đến năng suất, kộo dài thời gian hạ. Đẻ khắc phục nhƣợc điểm này ngƣời ta dựng sơ đồ nhƣ hỡnh 3.13
94
Hỡnh 3.13: Sơ đồ đồng bộ làm việc cả hai chiều của hai xilanh lực bằng van tiết lƣu lắp trờn đƣờng ra
Van tiết lƣu 1.1 và 1.2 để điều chỉnh tốc độ đi lờn của 2 xilanh lực 1.0 và 2.0. Van tiết lƣu 1.3 và 1.4 để điều chỉnh tốc độ đi xuống của 2 xilanh lực 1.0 và 2.0. van 4/3 dựng để điều khiển chung.
Nếu cỏn của hai piston 1.0 và 2.0 lắp vào bàn mỏy thỡ bàn mỏy cú thể chuyển động lờn xuống mà khụng bị nghiờng.
3.1.2.4. Đồng bộ nhờ liờn hệ ngƣợc cơ khớ theo vị trớ
Giả sử cần bàn mỏy chuyển động lờn xuống khụng bị nghiờng, sơ đồ nhƣ hỡnh 3.14
95
Khi van 4/3 ở vị trớ phải (+1) dầu qua 2 van một chiều vào đƣờng 3,5 tới xilanh 1.0 và 2.0, bàn mỏy đi lờn, dầu phớa trờn qua đƣờng 4,6 vào van tiết lƣu phõn nhỏnh 1.1 về bể. Hành trỡnh ngƣợc lờn van 4/3 ở vị trớ trỏi (-1). Cả hai chiều chuyển động đƣợc điều chỉnh bằng tiết lƣu trờn đƣờng ra về bể.
Khi bàn mỏy bị nghiờng do tải trọng lệch, nếu piston của xilanh 1.0 lờn chậm, thỡ nhờ cần gạt liờn hệ ngƣợc 7 gắn vào bàn mỏy gạt con trƣợt của 1.1 sang phải mộp điều khiển qua đƣờng A mở rộng thờm và qua B thỡ hẹp lại làm dầu qua 1.0 nhiều hơn, bàn mỏy trở về vị trớ cõn bằng. Khi bàn mỏy đi xuống bị lệch thỡ liờn hệ ngƣợc 7 sẽ điều chỉnh van 1.2 để bàn mỏy xuống đều (hỡnh 3.14).
Kiểu điều chỉnh đồng bộ này hạn chế sử dụng cho những mỏy cú hành trỡnh của bàn mỏy lớn.
3.1.2.5. Đồng bộ liờn hệ ngƣợc điện
Phƣơng phỏp đồng bộ này rất phự hợp cho tự động húa cỏc mỏy, độ chớnh xỏc cao hơn, khụng hạn chế hành trỡnh làm việc của nhiều piston.
a. Sơ đồ nguyờn lý b. Sơ đồ khối
Hỡnh 3.15: Đồng bộ làm việc bằng liờn hệ ngƣợc điện theo vị trớ hoặc tốc độ.
Hỡnh 3.1.15, mỗi xilanh lực đƣợc điều khiển khi nhờ hai van servo riờng biệt 1.1, 2.1. Cỏc cảm biến CB1, CB2 cú thể dựng cảm biến vị trớ hay cảm biến tốc độ tuỳ theo yờu cầu kỹ thuật sử dụng. Nếu xảy ra hiện tƣợng mất đồng bộ vị trớ hay tốc độ thỡ cỏc cảm biến chuyển tớn hiệu về bộ khuyếch đại và so sỏnh EY để điều chỉnh cỏc nam chõm từ của van servo điện từ - thuỷ lực . Theo sơ đồ hỡnh 3.15, giữ chuẩn là van 1.1và van điều chỉnh 2.1(điều khiển dạng qua nam chõm Y2.1).
96
3.1.2.6. Đồng bộ nối tiếp của nhiều xilanh lực
Nếu mỗi xilanh lực cú hệ điều khiển (cỏc van) độc lập thỡ làm việc theo chu kỳ