3.1 Xilanh thủy lực
Nhiệm vụ: Xylanh thủy lực là cơ cấu chấp hành của truyền dẫn thủy lực để thực
hiện di chuyển thẳng.
Phân loại: Xylanh thủy lực được chia thành hai loại xylanh lực và xylanh quay. Trong xylanh lực chiều di chuyển tương đối giữa pittông và xylanh là chiều di chuyển tịnh tiến, trong xylanh quay, chiều di chuyển tương đối giữa pittông và xylanh là chiều di chuyển quay, góc thường nhỏ hơn 3600.
3.1.1. Xy lanh tác động đơn. a. Cấu tạo
1: Thân xylanh 2; 3: Mặt bích hơng 4: Cần pittơng
5: Pittơng 6: Ổ trượt 7: Vịng chắn dầu
8: Vòng đệm 9: Vịng chắn hình O 10: Lị xo hồi vị 11: Cửa dẫn dầu vào
b. Nguyên lý làm việc
Với xylanh tác động đơn, chất lỏng chỉ tác dụng theo một chiều. Hành trình ngược lại được tác dụng bằng lực đẩy của lị xo.
Lực đẩy pittơng phụ thuộc vào áp suất và diện tích cản của pittơng, nếu khơng kể đến lực ma sát tác dụng lên pittông.
Lực tác dụng lên pittông = .
3.1.2. Xy lanh tác động kép.
a. Cấu tạo
Hình Cấu tạo xylanh tác động kép
1: Thân 2; 3: Mặt bích hơng 4: Cần pittông 5: Pittông 6: Ổ trượt 7: Vòng chắn dầu 8: Vòng đệm 9: Tấm nối 10; 14: Vịng chắn hình O 11: Vịng chắn pittơng 12; 17: Ống nối 13: Tấm dẫn hướng 15: Đai ốc 16: Vít vặn
b. Nguyên lý làm việc: Xylanh tác động kép cho phép chất lỏng tác dụng cả hai chiều tạo nên chiều di chuyển hai chiều của pittông
c. Tính tốn xylanh
- Diện tích A, lực F, và áp suất P
(Lực F, và áp suất P trong xylanh)
= . = .( ư )
+ Lực Ft = P.A + Áp suất =
Trong đó:
A: Diện tích tiết diện pittơng (cm2) D: Đường kính của xylanh (cm) d: Đường kính của cần pittơng (cm) P: Áp suất (bar)
Ft: Lực (kN)
Nếu tính đến tổn thất thể tích ở xylanh, để đơn giản, ta chọn + Áp suất: =
. . 10
+ Diện tích pittơng: = . . 10ư
d: Đường kính của pittơng (mm) η: Hiệu suất, lấy theo bảng sau:
P (bar) 20 120 160
η (%) 85 90 95
Như vậy pittông bắt đầu chuyển động được khi lực Ft > FG + FA + FR Trong đó:
FG: Trọng lượng FA: Lực gia tốc FR: Lực mát
- Quan hệ giữa lưu lượng Q, vận tốc v và diện tích A Lưu lượng chảy vào xylanh tính theo cơng thức sau: Q = A.v
Ví dụ: Cho cơ cấu ép thủy lực như hình vẽ dưới. Hãy tính lực tác dụng (F) và thời gian (t) của hành trình ép.
Giải:
- Gọi F là lực tác dụng lên pittông.
Phương trình cân bằng lực: ⃑ + ⃗ + ⃗ = 0
Suy ra F = F1 - F2 = . ư ư = 58,87( )
- Thời gian t của hành trình ép
Có = . . suy ra = . = , . .( , ) .
. = 3,68( )
3.1.3. Xy lanh quay
- Cấu tạo: Cấu tạo của xylanh quay thể hiện hình
- Xylanh quay có khả năng tạo mơmen quay rất lớn. Góc quay phụ thuộc vào số cánh gạt của trục. Đối với xylanh có một cánh gạt, góc quay có thể đạt 270 – 2800 . Giá trị lý thuyết mơ men quay M và vận tốc góc trên trục xylanh có thể tính theo cơng thức:
= . = ∆ . . =∆ ( ư ). 2 . + 4 = ∆ . 8 . ( ư ) = 8. . ( ư ) Trong đó: P: Lực áp suất tác động lên cánh gạt
R: Khoảng cách từ trọng tâm diện tích làm việc của cánh gạt đến tâm quay ∆P: Chênh lệch áp suất giữa hai phía cánh gạt
D: Đường kính trong của xylanh d: Đường kính trục lắp cánh gạt
b: Chiều rộng cánh gạt (theo chiều dài xylanh)
Nếu sử dụng nhiều cánh gạt thì mơ men quay sẽ tăng với số lần bằng cánh gạt, nhưng góc quay sẽ giảm với số lần như thế.
= .∆ . . ( ư ) = .
. ( ư )
Tên gọi:
- Barrel: Vỏ xy lanh - Piston: Quả piston
- Cylinder rod: Cán xy lanh - Gland: Cổ xy lanh
- Pin eye / Clevis: Tai lắp ghép
- Ports: Đường dầu cấp vào/ra xy lanh
- Piston seal; Rod seal, Wear ring; O-ring; Wiper...: Bộ gioăng phớt làm kín
3 thông số quan trọng nhất của một xy lanh thủy lực là: Đường kính lịng xy lanh (bore), thường được ký hiệu là D; đường kính cán (rod) – d và hành trình làm việc
(stroke), tức là khoảng chạy của cán xy lanh, - s.
D và d biểu thị kích cỡ và khả năng tạo lực đẩy/kéo cho xy lanh S biểu thị chiều dài và tầm với, khoảng làm việc của xy lanh đó.
3.2 Động cơ thủy lực.
Về cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ thủy lực tương tự như máy bơm thủy lực ( xem bài 2)
3.2.1. Bơm bánh răng. 3.2.2. Bơm trục vít 3.2.3. Bơm cánh gạt 3.2.4. Bơm pittông.