C ảm biến Analog
7. Điều khiển động cơ thuỷ lực
Các động cơ thuỷ lực được điều khiển bằng cách thay đổi lưu lượng dầu qua bơm. Bất kể sự khác nhau về cấu trúc vật lý, các mối quan hệ cơ bản giữa lưu lượng 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 lưu lượng cung cấp, Qm là lưu lượng vào của động cơ, Qt là lưu lượng tổn hao do lọt dầu trên bơm, Qc là lưu lượng tổn hao do tính nén được của dầu, ta nhận được phương trình cân bằng lưu lượng như sau: Q = Qm + Ql + Qc (43)
Các đại lượng tổn hao Ql và Qc được tính đến khi hệ thống làm việc dưới 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 lượng do tính nén được 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 lưu lượng 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.
Lưu lượng chất lỏng vào động cơ tỷ lệ với lượng biến thiên trong một đơn vị thời gian của tể tích chất lỏng trong bể chứa. Mặt khác lượng biến thiên này tỷ lệ với vận tốc góc của động cơ. Cuối cùng nhận được:
Qm = kqω (46)
Điều kiện cân bằng cơ học của các chi tiết chuyển động được mô tả bằng phương trình tương tự như (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 được xác định như 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 Gsđược coi là hệ số truyền tương đương của van và quan hệ giữa Vc và X là tuyến tính. Qm X Q Qc P Cm Ω + + + - - -
Hình 4 – 7: Sơđồ khối hệđiêu khiển động cơ thuỷ lực
Trên cơ sở các phương trình đã nêu, có thể xây dựng sơđồ khối của hệ thống điều khiển của động cơ thuỷ lực, gồm van, bộ phân phối, động cơ như trong hình 4-7. So sánh hình 4-2 với hình 4-7 có thể nhận ra sự tương tự về hình thức giữa đặc tính động lực học của động cơ thuỷ lực và động cơđiện. Tuy nhiên điều đó không có nghĩa là có thể dùng động cơ thuỷ lực đểđiều khiển vận tốc và điều khiển mômen thay cho động cơđiện. Về hình thức thì mạch phản hồi áp suất của động cơ điện, nhưng không thể thay đổi kết cấu của panel thuỷ lực một cách dễ dàng nhưđối với một bảng mạch điện.
CHƯƠNG V