Thiết bị làm mát

2. 7: Các mạch bơm cơ bản

5.2: Thiết bị làm mát

Dầu thủy lực sau khi trở về thùng thường cĩ nhiệt độ cao lúc đi vào hệ thống. Tùy theo áp suất làm việc của hệ thống mà nhiệt độ của dầu cao hay thấp. Để làm hạ nhiệt độ của dầu thủy lực phải dùng hệ thống làm mát, thường giống như hệ thống làm mát của động cơ (làm mát bằng nước) (hình 5.1).

Hình 5.1: Thiết bị làm mát

5.3. Bộ Lọc Dầu

5.3.1. Nhiệm vụ

Bộ lọc cĩ các kích thước và chủng loại khác nhau. Trong quá trình làm việc, dầu khơng thể tránh khỏi bị nhiễm bẩn do các chất bẩn từ bên ngồi vào hoặc do bản thân dầu tạo nên. Những chất bẩn ấy làm kẹt các khe hở, các tiết

diện chảy cĩ kích thước nhỏ trong các cơ cấu dầu ép, gây nên những trở ngại hư hỏng trong hoạt động của hệ thống. Bộ lọc dầu thường đặt ở ống hút của bơm dầu. Trong trường hợp cần dầu sạch hơn, đặt thêm một bộ nữa ở cửa ra của bơm và một bộ ở ống xả của hệ thống dầu ép.

5.3.2. Phân loại bộ lọc: tùy theo kích thước chất bẩn cĩ thể lọc được.

Bộ lọc thơ: Cĩ thể lọc những chất bẩn đến 0,1 mm

Bộ lọc trung bình: Cĩ thể lọc những chất bẩn đến 0,01 mm Bộ lọc tinh: Cĩ thể lọc những chất bẩn đến 0,005 mm

Bộ lọc đặc biệt tinh: Cĩ thể lọc những chất bẩn đến 0,001 mm

5.3.3. Phân loại bộ lọc theo kết cấu

a. Bộ lọc lưới

Bộ lọc lưới là loại bộ lọc dầu đơn giản nhất gồm cĩ khung cứng và lưới bằng đồng bao chung quanh. Dầu từ ngồi xuyên qua các mắc lưới và các lỗ để vào ống hút. Hình dạng và kích thước của bộ lọc lưới rất khác nhau tùy thuộc vào vị trí và cơng dụng của bộ lọc. Do sức cản của lưới nên dầu khi qua lỗ lọc bị giảm áp suất, tổn thất áp suất thường lấy ∆p = 1 - 2 bar.

Nhược điểm của bộ lọc lưới là chất bẩn dễ bám vào bề mặt lưới và khĩ tẩy ra. Do đĩ thường dùng nĩ để lọc thơ, như lắp vào ống hút của bơm. Trường hợp này phải dùng thêm bộ lọc tinh ở ống ra.

b. Bộ lọc lá, sợi thủy tinh

Bộ lọc lá là bộ lọc dùng những lá thép mỏng để lọc dầu. Những lá thép hình trịn và những lá thép hình sao. Những lá thép này được lắp đồng tâm trên trục, tấm nọ trên tấm kia. Yêu cầu chất lỏng lọc lọc phụ thuộc vào bề dày của lá thép. Bề dày này thơng thường là 0,08; 0,12; 0,2; 0,3 mm.

Số lượng lá thép cần thiết phụ thuộc vào lưu lượng cần lọc, nhiều nhất là 1000 ÷ 1200 lá. Tổn thất áp suất lớn nhất là ∆p = 4 bar. Lưu lượng lọc cĩ thể từ 8 ÷ 100 lít/phút.

Ngày nay người ta thay lá thép bằng sợi thủy tinh. Độ bền của bộ lọc này cao và cĩ khả năng chế tạo dễ dàng, các đặc tính vật liệu khơng thay đổi nhiều trong quá trình làm việc do ảnh hưởng về cơ và hĩa của chất lỏng gây ra. Cơng thức tính tốn: η ∆ α = A. p Q [l/ph] A_ Diện tích tồn bộ bề mặt ∆p = p1 - p2 Hiệu áp của bộ lọc η_ Độ nhớt động lực của dầu α= 0,006 ÷ 0,009 [l/cm2.ph] Hệ số lọc

5.4. Ống Dẫn, Đầu Nối

5.4.1. Ống dẫn

ƠÚng dẫn dùng trong hệ thống thủy lực phổ biến là ống cứng (ống đồng và ống thép) và ống dẫn mềm (vải cao su và ống dẫn mềm bằng kim loại cĩ thể làm việc ở nhiệt độ 1350C). ƠÚng dẫn cần phải bảo đảm độ bền cơ học và tổn thất áp suất trong ống nhỏ nhất. Để giảm tổn thất áp suất, các ống dẫn càng ngắn càng tốt ít bị uốn cong để tránh sự biến dạng của tiết diện và sự thay đổi hướng chuyển động của dầu.

Vận tốc dầu chảy trong ống: ƠÚng hút: v = 0,5 ÷ 1,5 m/s ƠÚng nén: v = 4 ÷ 5 m/s với p < 50 bar v = 5 ÷ 6 m/s với p = 50 ÷ 100 bar v = 6 ÷ 7 m/s với p > 100 bar ƠÚng xả: v = 0,5 ÷ 1,5 m/s ⇒ Ký hiệu: Các đường ống hút Các đường ống nén Các đường ống xả ⇒ Chọn kích thước đường ống dẫn Lưu lượng qua ống dẫn

Q = A.v

4 .d2

A π

=

Vậy vận tốc trong ống được tính như sau: 102 2 . 4 . . 6 π d Q v= d_[mm] Q_[l/ph] v_[m/s]

Vậy kích thước đường kính ống dẫn

v d Q . . 3 . 2 . 10 π = 5.4.2. Đầu nối

Trong hệ thống thủy lực ống nối cĩ yêu cầu tương đối cao về độ bền và độ kín. Tùy theo điều kiện làm việc ta cĩ thể cố định hay tháo được. Cĩ hai loại ống nối:

− ƠÚng nối vặn ren được

− ƠÚng nối với khớp tháo lắp nhanh

5.4.3. Tấm nối

Các phần tử thủy lực được lắp trên một tấm thép phăĩng, bên trong cĩ các lỗ khoan, các rãnh tương ứng để nối liền chúng với nhau.

5.5. Ắc Quy Thủy Lực

Ắc quy thủy lực là cơ cấu dùng trong hệ thống truyền dẫn thủy lực để điều hịa năng lượng thơng qua áp suất và lưu lượng của chất lỏng làm việc.

5.5.1.Bình ắc quy trọng vật (hình 5.2)

Ắc quy tạo ra một áp suất lý thuyết hồn tồn cố định, nếu bỏ qua lực ma sát phát sinh ở chỗ tiếp xúc giữa cơ cấu làm kín piston và khơng tính đến lực quán tính của piston chuyển dịch khi thể tích bình ắc quy thay đổi trong quá trình làm việc. Ắc quy loại này yêu cầu phải bố trí trọng vật thật đối xứng so với piston, nếu khơng sễ gây ra lực thành phần ngang ở cơ cấu làm kín. Lực tác dụng ngang này sẽ làm hỏng cơ cấu làm kín và ảnh hưởng xấu đến sự làm việc ổn định của bình chứa.

Hình 5.2: Ắc quy trọng vật

5.5.2.Bình ắc quy chứa lị xo (hình 5.3)

Quá trình tích lũy năng lượng ở bình lị xo là quá trình biến dạng của lị xo. Bình ắc quy lị xo cĩ quán tính nhỏ hơn so với bình ắc quy trọng vật, vì vậy nĩ được sử dụng để làm tắt những va đập thủy lực trong các hệ thủy lực.

5.5.3.Bình ắc quy thủy khí (hình 5.4)

Bình ắc quy thủy khí lợi dụng tính nén được của khí, để tạo ra áp suất chất lỏng. Tính chất này làm cho bình cĩ khả năng giảm chấn.

Trong bình ắc quy trọng vật áp suất hầu như cố định khơng phụ thuộc vào vị trí piston. Trong bình ắc quy lị xo, áp suất thay đổi tỉ lệ tuyến tính, cịn trong bình ắc quy thủy khí, áp suất thay đổi theo những định luật thay đổi áp suất của chất khí.

CHƯƠNG VI: CÁC MẠCH TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC CƠ BẢN

6.1. Mạch Điều Khiển Áp Suất

6.1.1. Mạch thủy lực với một van tràn trực tiếp .

Hầu hết các mạch thủy lực với một xylanh và một van tràn (relief valve). Khi van điều khiển ở vị trí trung gian, dầu từ bơm đi về thùng thơng qua cửa thốt. Khi van điều khiển di chuyển qua trái hay phải, tương ứng là piston đi vào hoặc đi ra. Khi piston đến cuối hành trình thì áp suất dầu tăng lên và van tràn mở ra cho dầu trở về thùng. Trong quá trình làm việc nếu piston gặp trường hợp quá tải tức áp suất tăng lên thì van tràn lập tức mở ra. Chức năng chính của van tràn là bảo vệ xylanh và bơm tránh trường hợp quá tải.

6.1.2. Mạch thủy lực với 2 van tràn trực tiếp

Mạch này điều chỉnh áp suất ở mạch chính băịng việc lắp thêm van tràn tại một vị trí thích hợp. Bơm khi khởi động trong điều kiện khơng tải

bởi vì dầu đi thăĩng về thùng thơng qua cửa thốt.

6.1.3. Mạch thủy lực với van tràn gián tiếp (unloading van).

Mạch này cịn được gọi là mạch Hi - Lo. Mạch này cĩ tác dụng nhanh nhờ việc sử dụng 2 bơm. Bơm A là bơm cĩ áp suất thấp nhưng lưu lượng cao. Bơm B là bơm cĩ áp suất cao nhưng lưu lượng thấp. Khi mạch hoạt động dầu cung cấp cho mạch tư hai bơm. Khi áp suất mạch tăng và đạt giới hạn 20 kg/cm2 thì van C mở ra và dầu trở về thùng. Chỉ cĩ bơm B chịu tải trọng của mạch. Khi áp suất của mạch tăng đến 70 kg/cm2 thì van D mở ra dầu trở về thùng. 15Kg/cm2 70Kg/cm2 M B A D 70 kg/cm2 C 20 kg/cm2 M

6.1.4. Mạch tuần tự

Là mạch phải cĩ nhiều hơn 2 xylanh được nối với nhau. Mạch này phải được xác định nguyên lý làm việc trước. Ví dụ như trên máy cơng cụ.

6.1.5. Mạch giảm áp suất

Trong trường hợp xylanh hoạt động dưới áp suất của mạch chính, một mạch nhánh được tạo thành bằng việc sử dụng van giảm áp. Aïp suất lớn nhất của mạch chính được đặt bởi van áp suất. Aïp suất của mạch nhánh được đặt bằng van giảm áp. 3 4 B A 1 2 A B M

6.1.6. Mạch haỵm cân băịng.

Mạch này làm giảm chuyển động tự do của vật mà khơng cần cơ cấu đỡ. Như trong trường hợp máy khoan, cần thiết phải làm giảm chuyển động đi xuống của mũi khoan.

6.2. Mạch Điều Khiển Lưu Lượng.

6.2.1. Mạch điều khiển lưu lượng vào.

Vận tốc của xylanh được điều khiển bằng van tiết lưu (flow control valve) trên đường dầu cung cấp. Cần thiết nối với bộ hãm cân bằng. Trong mạch này bơm luơn luơn cung cấp lưu lượng dầu trên đường ống vượt mức giới hạn và qua van tràn về thùng. Aïp suất P1 khơng phụ thuộc với áp suất P2 . Khi tải trọng nhỏ, cơng suất mất đi lớn và cũng là nguyên nhân gây cho dầu tăng nhiệt độ. W M P2 P1 M

6.2.2. Mạch điều khiển lưu lượng ra

Trên đường dầu về thùng được lắp van tiết lưu, nhằm giữ cho vận tốc đi ra của xylanh khơng đổi khi tải trọng thay đổi tức thời. Aïp suất dầu cung cấp khơng phụ thuộc với áp suất đặt ở xylanh và cũng là nguyên nhân tạo nhiệt trong dầu.

6.2.3. Mạch cản dịng dầu về (Bleed - off circuit)

Với hệ thống này, trên đường dầu vào xylanh cĩ lắp van tiết lưu. Thể tích dầu cung cấp tới xylanh khác với thể tích dầu mà bơm cung cấp. Với mạch này khi dầu trên đường ống vượt mức giới hạn thì dầu sẽ về thùng qua van tiết lưu và lưu lượng mất lớn, van tràn khơng hoạt động và áp suất cung cấp của bơm bằng với áp suất tải trọng. Với mạch này nhiệt của dầu và cơng suất mất đi ít so với hai trường hợp trên.

P2 P1

M

6.2.4. Mạch vi sai

Mạch vi sai là mạch được sử dụng để tăng vận tốc hoạt động tức thời của piston. Việc tăng vận tốc piston mà khơng tăng lưu lượng cung cấp dầu của bơm. 6.2.5. Mạch thay đổi vận tốc M Vật cần khoan Ls-2 Ls-1 Sol_1 Sol_2 M M M

6.3. Mạch Điều Khiển Trực Tiếp.

6.3.1. Mạch sử dụng cơng tắc hành trình và chuyển động của van băịng

điện từ.

Khi xylanh đến cuối hành trình, cơng tắc hành trình hoạt động, tức là cung cấp điện cho solenoid relay điều khiển van trực tiếp.

6.3.2. Mạch sử dụng nhiều van điều khiển nối với nhau.

6.3.2.1 Mạch nối song song.

Mạch nối song song là mạch nối nhiều của cổng van song song với nhau. Mọi van điều cĩ thể hoạt động đồng thời. Cơ cấu chấp hành cĩ tải trọng nhỏ thì sẽ hoạt động trước bởi vì áp suất dầu cần thiết cho hoạt động nhỏ. Aïp suất dầu trong mạch được tải trọng của cơ cấu chấp hành. Mạch này cần cĩ một check van để tránh tác động quá tải xảy ra bất ngờ.

6.3.2.2 Mạch riêng lẻ

Mạch riêng lẻ khơng thể hoạt động đồng thời nhiều cơ cấu chấp hành. Bởi vì dầu cung cấp tới cơ cấu này thì cơ cấu khác dầu khơng được cung cấp.

6.3.2.3 Mạch nối tiếp (Series circuit)

Mạnh này dịng dầu về của cơ cấu chấp hành này thì nĩ trở thành dịng dầu cung cấp cho cơ cấu khác. Mạch này nĩ cĩ thể hoạt động hơn 2 cơ cấu chấp hành cùng lúc, nhưng áp suất cung cấp cho 2 cơ cấu này phải nhỏ hơn áp suất ở van tràn chính (relief valve).

CHƯƠNG VII: MỘT SỐ MẠCH ĐIÊØN HÌNH

7.1. Máy Dập Thủy Lực Băịng Tay.

Hình 7.1: Máy dập thủy lực bằng tay

7.2. Cơ Cấu Kẹp Chặt Chi Tiết Gia Cơng.

Hình 7.2: Cơ cấu kẹp chặt chi tiết khi gia cơng

M

7.3. Hệ Thống Cẩu Tải Trọng Nhẹ

Dây cáp nối với mĩc cẩu và đầu piston được mắc qua các rịng rọc cố định. Piston đi ra, mĩc cầu tải trọng hạ xuống chậm, khi piston đi về, tải trọng được nâng lên.

Hình 7.3: Caăn caơu tại trĩng nhé

7.4. Mạch Thủy Lực Máy Khoan Bàn

Hệ thống thủy lực điều khiển 2 xylanh. Xilanh A làm nhiệm vụ kẹp chi tiết trong quá trình khoan, xilanh B mang đầu khoan đi xuống với vận tốc đều được điều chỉnh trong quá trình khoan. Khi khoan xong, xilanh B mang đầu khoan lùi về. Sau đĩ xi lanh A lùi về mở hàm kẹp. Chi tiết được tháo rời ra.

Hình 7.4: Máy khoan bàn thuỷ lực

B A

CHƯƠNG VIII: ĐẠI CƯƠNG VỀ KYỴ THUẬT KHÍ NÉN

8.1. Giới Thiệu Về Kyỵ Thuật Khí Nén

Ø Hiện nay kỹ thuật khí nén rất là phát triển, đã chế tạo ra những phần tử logic khí nén và đã được thương mại hĩa bên cạnh các cơ cấu chấp hành khác như là xy lanh, động cơ, van phân phối khí nén. Điều này tạo ra sự phát triển của cơng nghệ tự động hĩa dựa vào kỹ thuật khí nén ngày càng mạnh mẽ. Bên cạnh đĩ cĩ thể kết hợp các phần tử logic khí nén với các mạch điện tử làm cho quá trình tự động hĩa hệ thống khí nén đạt tốc độ và độ chính xác cao. Ngồi ra cịn cĩ thể kết hợp điều khiển khí nén với bộ điều khiển logic lập trình được (PLC).

Ø Trong lĩnh vực dầu khí thì các thiết bị điều khiển cũng chỉ dùng khí nén mà khơng dùng các linh kiện điện tử

Ø Tuy nhiên sử dụng khí nén cũng cĩ những nhược điểm như: khơng khí thường qua máy nén khí để tạo áp suất cần thiết, phải xử lý tạp chất như bụi, hơi nước, dầu để được khí nén cĩ chất lượng cao (nếu khơng sẽ gây gỉ, mịn và mau làm hỏng thiết bị). Tính nén được của khơng khí làm vận tốc chuyển động khơng ổn định. Lực làm việc của khí nén khơng lớn lắm do bị giới hạn áp suất làm việc (p < 10 bar). Làm việc ồn (xả khí), khắc phục bằng các bộ giảm thanh.

8.2. Đặc Điểm Của Khơng Khí

Thành phần khơng khí trong khí quyển bao gồm N2 (78%), O2 (21%), cịn lại là các thành phần hơi nước, bụi, khí CO2, H2,... Ngồi những thành phần chính của khí thì các thành phần cịn lại là các tác nhân gây ra sự hoạt động khơng chính xác của các phần tử khí nén (mịn nhanh, gỉ sét,...), vì vậy cần phải cĩ những biện pháp cần thiết để loại bỏ các thành phần đĩ ra khỏi hệ thống khí nén.

Thành phần khơng khí:

N2 O2 Ar CO2 H2 Ne. 10- 3 He. 10- 3 Kr. 10- 3 X. 10- 6

Thể tích % 78,08 20,95 0,93 0,03 0,01 1,8 0,5 0,1 9

Khối lượng % 75,51 23,01 1,286 0,04 0,001 1,2 0,07 0,3 40

Áp suất của khơng khí cĩ hai dạng: áp suất tương đối và áp suất tuyệt đối. Trong kỹ thuật khí nén chỉ sử dụng áp suất tuyệt đối (chân khơng tuyệt đối cĩ áp suất tuyệt đối bằng 0). Áp suất khí quyển phụ thuộc vào độ cao địa lý, khi tính tốn lấy Pa = 1bar.

Áp suất tuyệt đối so với chân khơng tuyệt đối. Áp suất tương đối so với áp suất khí quyển.

8.3. Các Đại Lượng Vật Lý Và Đơn Vị Thường Dùng Trong Khí Nén Chieău dài l m Chieău dài l m Quạng đường s m Dieơn tích A m2 Theơ tích V m3 Thời gian t s Vaơn tơc v m/s Gia tơc a m/s2 Lưu lượng Q m3/s Khơi lượng m kg

Khơi lượng rieđng ρ kg/m3

Lực F N

Áp suât P N/m2

Nhieơt đoơ T K