III. Hệ thống chấp hành.
7. Điều khiển động cơ thuỷ lực
Các động cơ thuỷ lực đợc điều khiển bằng cách thay đổi lu lợng dầu qua bơm. Bất kể sự khác nhau về cấu trúc vật lý, các mối quan hệ cơ bản giữa lu l-
KP
KD
ợng và áp suất, chuyển động của chất lỏng và chuyển động của các chi tiết, sự cân bằng cơ học của các chi tiết đếu xuất phát từ đạo hàm quan hệ vào/ra. Giả sử Q là lu lợng cung cấp, Qm là lu lợng vào của động cơ, Qt là lu lợng tổn hao do lọt dầu trên bơm, Qc là lu lợng tổn hao do tính nén đợc của dầu, ta nhận đợc phơng trình cân bằng lu lợng nh sau:
Q = Qm + Ql + Qc (43)
Các đại lợng tổn hao Ql và Qc đợc tính đến khi hệ thống làm việc dới áp suất cao, cỡ hàng trăm atmosphe.
Gọi P là chênh lệch áp suất giữa đầu ra và đầu vào của bơm do tải, ta có quan hệ:
Ql = klP (44)
Tổn hao năng lợng do tính nén đợc của chất lỏng tỷ lệ với thể tích tức thời của chất lỏng V và áp suất P hệ số nén γ và biến thức s :
Qc = γ,VsP (45)
Từ (6.12) thấy rằng hệ số tỷ lệ kc = Υ.V giữa đạo hàm theo thời gian của áp suất P và lu lợng Qc phụ thuộc vào thể tích V của chất lỏng.Vì vậy đối với động cơ quay thì kc là hằng số, còn đối với động cơ tịnh tiến thì V thay đổi nên phản ứng của hệ thống tuỳ thuộc điểm công tác.
Lu lợng chất lỏng vào động cơ tỷ lệ với lợng biến thiên trong một đơn vị thời gian của tể tích chất lỏng trong bể chứa. Mặt khác lợng biến thiên này tỷ lệ với vận tốc góc của động cơ. Cuối cùng nhận đợc:
Qm = kqω (46)
Điều kiện cân bằng cơ học của các chi tiết chuyển động đợc mô tả bằng ph- ơng trình tơng tự nh (3.3)
Cm = (sIm + Fm)ω +Cr (47)
Cuối cùng thì momen của động cơ tỷ lệ với độ chênh lêch áp suất của bơm: Cm = ktP (48)
Đối với van điều khiển, hàm truyền giữa vị trí X của van và điện áp điều khiển Vc đợc xác định nh sau: s s c sT G V x + = 1 (49)
Vì hằng số thời gian Ts rất nhỏ (cỡ mili giây) so với các hằng số thời gian khác của hệ thống, nên Gs đợc coi là hệ số truyền tơng đơng của van và quan hệ giữa Vc và X là tuyến tính. Qm X Q Qc P Cm Ω + + + - - -
Hình 4 – 7: Sơ đồ khối hệ điêu khiển động cơ thuỷ lực
Trên cơ sở các phơng trình đã nêu, có thể xây dựng sơ đồ khối của hệ thống điều khiển của động cơ thuỷ lực, gồm van, bộ phân phối, động cơ nh trong hình 4-7. So sánh hình 4-2 với hình 4-7 có thể nhận ra sự tơng tự về hình thức giữa đặc tính động lực học của động cơ thuỷ lực và động cơ điện. Tuy nhiên điều đó không có nghĩa là có thể dùng động cơ thuỷ lực để điều khiển vận tốc và điều khiển mômen thay cho động cơ điện. Về hình thức thì mạch phản hồi áp suất của động cơ điện, nhng không thể thay đổi kết cấu của panel thuỷ lực một cách dễ dàng nh đối với một bảng mạch điện.
s s sT G + 1 v s k k c sk 1 K q t k m sI 1 s 1 m F kq s k 1
Chơng V