Một số sơ đồ điều chỉnh và ổn định ỏp suất, lƣu lƣợng bơm

- Điều chỉnh ỏp suất bơm khụng đổi (hỡnh 2.25)

a. Sơ đồ nguyờn lý b. Ký hiệu

61

Van servo 3/3 điều khiển piston thay đổi độ lệch tõm e hay α của bơm. Áp suất định mức đƣợc cõn bằng với Plx1 (van 3/3 ở vị trớ giữa), Plx2 và piston xỏc định vị trớ e hoặc α của bơm.

Khi ỏp suất trờn đƣờng A giảm hay tăng, van servo 3/3 ở vị trớ phải hoặc trỏi; bơm làm việc dao động với sự thay đổi thể tớch làm việc cả hệ sẽ tự động trở về trạng thỏi ban đầu.

- Điều chỉnh lƣu lƣợng bơm khụng đổi (hỡnh 2.26)

Nếu đƣờng ra A lắp van tiết lƣu thỡ đảm bảo lƣu lƣợng bơm sẽ khụng đổi.

Hỡnh 2.26: Ký hiệu sơ đồ điều khiển bơm để lƣu lƣợng khụng đổi

Hỡnh 2.27: Điều chỉnh thủy lực để cụng suất bơm khụng đổi

- Điều chỉnh bơm để cụng suất khụng đổi (hỡnh 2.27)

Nếu bơm làm việc theo chế độ cụng suất khụng đổi thỡ: N = p.Q = p.n.q = const Bơm thay đổi, tức là cú thể thay đổi đƣợc thể tớch làm việc hay lƣu lƣợng riờng q. Nguyờn tắc chung là làm sao để tớch p.q = const.

2.1.6. Hiện tƣợng hƣ hỏng và cỏc nguyờn nhõn xảy ra

Cú thể khỏi quỏt những hƣ hỏng thƣờng gặp và nguyờn nhõn phỏt sinh của cơ cấu chấp hành nhƣ bảng 2.1

Bảng 2.1. Những hƣ hỏng và nguyờn nhõn trong cơ cấu chấp hành

Hiện tƣợng hƣ hỏng Nguyờn nhõn

Bơm cú tiếng ồn lớn

+ Thiếu dầu hoặc khụng đủ dầu + Độ nhớt dầu quỏ cao

+ Khụng khớ lọt vào bơm ( lọt vào đầu trục, đƣờng ống hỳt bị hỏng hoặc lỏng khớp nối, mức dầu thấp, khụng khớ lọt vào thựng dầu )

62

+ Cỏc bộ phận trong bơm bị hỏng + Tốc độ quay quỏ lớn

+ Áp suất dầu vào lớn

Bơm khụng cú ỏp suất

+ Mức dầu quỏ thấp

+ Bơm khụng hoạt động hoặc hoạt động sai chiều + Valve ỏp suất bị hỏng hoặc bị kẹt

+ Bơm bị gẫy trục hoặc hỏng húc bộ phận

+ Mài mũn do dầu bẩn, do mạt kim loại trong dầu Áp suất bơm khụng ổn

định

+ Áp suất làm việc quỏ thấp, hệ thống valve bị hở + Dầu vào thựng quỏ nhiều hoặc quỏ ớt do valve hoặc xi lanh bị hỏng

Valve giảm ỏp cú tiếng ồn + Valve bị quỏ tải

+ Cú chất bẩn hoặc mạt thộp giữa thõn và đế valve

Xuất hiện bọt khớ trong dầu

+ Đƣờng ống hỳt bị hở + Ống hỳt quỏ tải

+ Miệng đƣờng ống hồi dầu cao hơn mức dầu + Sử dụng sai loại dầu

Hệ thống quỏ núng

+ Khụng cú nƣớc để làm mỏt + Dầu làm mỏt bị bẩn

+ Độ nhớt của dầu lớn hơn mức cho phộp

+ Cú kẽ hở, rũ rỉ giữa cỏc thành phần của hệ thống + Điều kiện hoạt động bị thay đổi

+ Bơm, valve, động cơ bị quỏ tải

Tốc độ quay của động cơ nhỏ

+ Bơm bị hỏng, tốc độ quay của bơm quỏ thấp + Nhiệt độ dầu quỏ cao, bơm bị lọt khớ

+ Sử dụng đƣờng ống cú kớch thƣớc khụng đủ + Áp suất mở của valve giảm ỏp quỏ thấp + Valve điều khiển bị hở, động cơ bị quỏ tải

Trục của động cơ khụng

+ Bơm khụng hoạt động hoặc hoạt động sai chiều + Trục động cơ bị bú sỏt vào thõn

63

quay + Trục cỏc đăng hoặc thõn trục bị vỡ

+ Áp suất làm việc quỏ thấp + Động cơ bị lẫn chất bẩn Trục động cơ quay sai

chiều

+ Đƣờng ống dầu đƣợc nối sai cửa động cơ + Khớp nối và valve bị lắp sai

Trục động cơ bị rũ rỉ + Phớt đầu trục bị hỏng Đầu nối giữa động cơ và

thõn bị rũ rỉ + Đầu nối bị lỏng + Gioăng phớt mất tỏc dụng Thõn động cơ, bỏnh răng và vỏ bị rũ rỉ + Ốc lỏng + Gioăng phớt mất tỏc dụng + Miếng đệm bằng thộp mất tỏc dụng Khoảng thời gian đúng mở

bơm lớn

+ Cỏc bộ phận trong bơm bị hỏng + Cụng suất bơm nhỏ

Cơ cấu chấp hành chuyển động khụng ổn định

+ Bộ phận điều chỉnh bơm bị hỏng + Bơm hỏng, dầu bẩn, dầu bị bọt

+ Van phụ trợ điều chỉnh khụng phự hợp Khụng đủ lực hay mụmen

ở cơ cấu chấp hành

+ Tổn thất thể tớch trong xilanh, động cơ + Ma sỏt lớn, bề mặt tiếp xỳc bị mũn

+ Bộ phận điều chỉnh lƣu lƣợng bơm bị hỏng Cơ cấu chấp hành khụng

hoạt động hoặc chạy chậm

+ Tổn thất thể tớch lớn

+ Bơm bị hỏng, đƣờng ống dầu vào và xả bị đúng Xilanh bị xỡ dầu + Cỏc phớt chắn dầu bị lệch hoặc rỏch

+ Đầu nối bị lỏng

2.2. CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN, ĐIỀU CHỈNH

Trong hệ thống thuỷ lực, tuỳ thuộc vào nhiệm vụ của hệ thống mà cỏc cơ cấu điều chỉnh, điều khiển chia ra làm ba loại chủ yếu: Cơ cấu chỉnh ỏp, cơ cấu chỉnh lƣu lƣợng, cơ cấu chỉnh hƣớng.

2.2.1. Cơ cấu chỉnh ỏp

64 lực. Cơ cấu chỉnh ỏp cú cỏc loại phần tử sau:

2.2.1.1. Van an toàn

Van an toàn cú nhiệm vụ giữ ỏp suất lớn nhất mà hệ thống cú thể tải. Khi ỏp suất lớn hơn ỏp suất chú phộp của hệ thống thỡ dũng ỏp suất lƣu chất sẽ thắng lực lũ xo, và lƣu chất sẽ theo cửa T chảy về lại thựng chứa dầu (hỡnh 2.28), lỳc này ỏp suất trong đƣờng ống giảm xuống. Van an toàn luụn đúng kớn và chỉ mở khi hệ thống bị quỏ tải. Van an toàn thƣờng lắp ở đầu nguồn từ bơm.

P

T Hỡnh 2.28: Van an toàn Kớ hiệu

2.2.1.2. Van tràn

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 = 2Dh

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: Azbhsin

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

Am 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