Xi-lanh thủy lực được chia làm hai loại: xi-lanh lực và xi-lanh quay (hay cịn gọi là xi- lanh mơmen). Trong xi-lanh lực, chuyển động tương đối giữa pit-tơng và xi-lanh là chuyển động tịnh tiến. Trong xi-lanh quay, chuyển động tương đối giữa pit-tơng và xi-lanh là chuyển động quay, gĩc quay thường nhỏ hơn 3600.
Pit-tơng bắt đầu chuyển động khi lực tác động lên hai phía của nĩ (lực áp suất, lị xo hoặc cơ khí) lớn hơn tổng các lực cản cĩ hướng ngược lại chiều chuyển động (lực ma sát, thủy động, phụ tải, lị xo...).
X1LANH
THEO CÂU TẠO THEO LẮP RÁP
6.1
LẮP CHẬT THÂN
TÁC DỤNG ĐƠN LÙI VẾ NGOAI Lực
f ......
X1LANH ĐƠN' XILANH VI SAI
THỰC HIỆN
Hình 10.18 Phân loại xi-lanh
XILANH kép"I LÌ ì VỀ THỦY Lực
LÁP CHẬT MẶT BÍCH
LẮP XOAY ĐƯỢC
LẮP GÁ ở 1 ĐẦU
Cấu tạo xi-lanh
Xi-lanh cĩ các bộ phận chính là thân (gọi là xi-lanh), pit-tơng, cần pit-tơng và một số vịng làm kín.
Hình 10.19 Cấu tạo xi-lanh: 1. Thân; 2. Mặt bích hơng; 3. Mặt bích hơng; 4. Cần pit-
tơng; 5. Pit-tơng; 6. Ổ trượt; 7. Vịng chắn dầu; 8. Vịng đệm; 9. Tấm nối; 10. Vịng chắn hình O; 11. Vịng chắn pit-tơng; 12. ỏng nối; 13. Tấm dẫn hướng; 14. Vịng chắn hình O.
6.2 Một số xi-lanh thơng dụng Xi-lanh tác dụng đơn Xi-lanh tác dụng đơn
Chất lỏng làm việc chỉ tác động một phía của pit-tơng và tạo nên chuyển động một chiều. Chuyển động ngược lại được thực hiện nhờ lực lị xo.
Xi-lanh tác dụng kép
Chất lỏng làm việc tác động vào hai phía của pit-tơng và tạo nên chuyển động hai chiều.
Kết cấu xi-lanh giảm chấn cuối hành trình
Ở giai đoạn cuối khoảng chạy, khi pit-tơng chạm lên mặt đầu xi-lanh cĩ thể gây ra va đập nếu vận tốc chuyển động của pit-tơng hoặc xi-lanh lớn, đặc biệt là các pit-tơng, xilanh cĩ khối lượng lớn. Để giảm khả năng va đập này, trong xi-lanh thường cĩ các bộ phận giảm chấn. Phần lớn các bộ phận giảm chấn làm việc theo nguyên lý tăng áp suất khoang đối áp ở cuối hành trình chạy. Áp suất khoang đối áp tăng làm giảm vận tốc chuyển động.
6.3 Tính tốn xi-lanh truyền lực
Áp suất p, lực F và diện tích A Áp suất p tính theo cơng thức:
F p A trong đĩ: 2 d A 4 là diện tích pit-tơng Nếu xét đến tổn thất: - Áp suất: F 4 p .10 A.
Hình 10.20 Xi-lanh tác động đơn: a. Cấu tạo; b. Ký hiệu.
a. b.
- Diện tích pit-tơng: 2 2 d A .10 4
trong đĩ: A – diện tích pit-tơng (cm2) d – đường kính pit-tơng (mm) p – áp suất (bar)
– hiệu suất
F – lực (kN)
Liên hệ giữa lưu lượng qv, vận tốc v và diện tích A
Lưu lượng chảy vào xi-lanh tính theo cơng thức:
qv = A.v Để tính tốn đơn giản, ta chọn: qv = A.v.10-1 2 2 d A .10 4
trong đĩ: d – đường kính pit-tơng (mm) A – diện tích pit-tơng (cm2) qv – lưu lượng (lít/phút) v – vận tốc (m/phút)
Chương 11 ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC MỤC TIÊU
Kiến thức:
- Vẽ được các sơ đồ lắp điển hình.
- Biết sử dụng các sơ đồ lắp điển hình trong các mạch cụ thể. Kỹ năng:
- Phân tích vấn đề qua các ví dụ minh họa. - Đọc được mạch của các ví dụ minh họa.
NỘI DUNG 1 Mục đích
Trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực, phần lớn các phần tử do nhà chế tạo sản xuất ra và cĩ những yêu cầu về các thơng số kỹ thuật được xác định, được tiêu chuẩn hĩa.
Dưới đây giới thiệu một số hệ thống điều khiển bằng thủy lực điển hình trong các máy và thiết bị cơng nghiệp. Các hệ thống điều khiển thủy lực được trình bày từ đơn giản đến phức tạp.
2 Các sơ đồ lắp điển hình
Để giới hạn áp suất làm việc trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực, cĩ thể thực hiện theo các sơ đồ lắp sau:
Hình 11,1 Giới hạn áp suất làm việc trong hệ thống: a. Qua van tràn cho chuyển
động thẳng; b. Qua van tràn cho chuyển động quay; c. Tải trọng thay đổi.
Trong khi hệ thống điều khiển thủy lực làm việc khơng liên tục, nhưng bơm hoạt động liên tục, để tránh quá trình sinh nhiệt sinh ra lớn khi qua van tràn, người ta lắp van đảo chiều 4/3, ở vị trí trung gian dầu sẽ trở về bể dầu, mà khơng cần qua van tràn; hoặc lắp vào hệ thống van đảo chiều 2/2; hoặc lắp van đảo chiều 6/3.
Hình 11,2 Giới hạn nhiệt sinh ra trong hệ thống:
a. Qua vị trí trung gian của van đảo chiều; b. Qua van đảo chiều 2/2; .
1 crQỊàửấ vam ' đảo í chiều 6/3'ỉ ỈỊ ìK íhõng J ic 11 k 111(
bơm mất điện, người ta lap vào hệ thống bỉnh trích chứa í
li g với vận tốc lớn, nhưng khi chạy làm việc chỉ cần áp suất lưu lượng nhỏ.
Hình 11.3 Lắp thêm bình trích chứa để ổn định áp suất hay lưu lượng
Trong cơng nghiệp, người ta cũng hay sử dụng hộp truyền động bằng thủy lực gồm: động cơ dầu và bơm dầu lắp chung thành một khối. Như vậy, tổn thất thể tích và tổn thất áp suất của hệ thống sẽ giảm đi.
3 3.1
3.2
Hình 11.4 Hộp truyền động thủy lực
Ví dụ minh họa
Máy dập thủy lực điều khiển bằng tay
Nguyên lý làm việc: khi cĩ tín hiệu tác động bằng tay, xi-lanh A mang đầu dập đi xuống. Xi-lanhAlùivề, khithảtay ra.
Hình 11.5 Máy dập
Cơ cấu rĩt tự độngtrongcơngnghệđúc Hình 116. Sơ đồ mạch thủy lực
nhả tay ra.
Sơ đồ mạch thủy lực:
Để cho chuyển động của xilanh, gàu múc đi xuống được êm, ta cần lắp một van cản 1.2 vào đường dầu xả về.
3.3 Nâng hạ chi tiết trong lị sấy
Nguyên lý làm việc: khi tác động bằng tay, pit-tơng nâng chi tiết lên gần nguồn nhiệt hơn. Khi chi tiết đã được sấy khơ, ta tác động bằng tay sang vị trí làm việc khác, chi tiết được hạ xuống.
Sơ đồ mạch thủy lực:
Để cho chuyển động của xi-lanh đi xuống được êm và cĩ thể dừng lại ở bất kỳ vị trí bất kỳ, ta lắp thêm van một chiều điều khiển được hướng chặn 1.2 vào đường nén.
Hình 11.8 Sơ đồ mạch thủy lực
3.4 Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia cơng
Nguyên lý làm việc: khi tác động bằng tay, pit-tơng mang hàm di động đi ra để kẹp chặt chi tiết. Khi gia cơng xong, thả tay ra, pit- tơng lùi về, chi tiết được mở ra.
Sơ đồ mạch thủy lực:
Để cho xilanh chuyển động đi tới kẹp chi tiết với vận tốc chậm, khơng va đập với chi tiết kẹp, ta sử dụng van tiết lưu một chiều. Van tiết lưu một chiều đặt ở đường ra và van tiết lưu đặt ở đường vào.
3.5 Hệ thống nâng
Nguyên lý làm việc: dây cáp nối với mĩc và đầu pit-tơng được mắc qua các rịng rọc cố
Hình 11.10 Sơ đồ mạch thủy lực
Hình 11.11 Êtơ thủy lực
định. Pit-tơng đi ra, tải trọng hạ xuống chậm. Khi pit-tơng lùi về, tải trọng được nâng lên.
Sơ đồ mạch thủy lực:
Khi tải trọng hạ xuống chậm, ta sử dụng van tiết lưu một chiều 1.2. để cho quá trình hạ cĩ giảm chấn, cĩ đối trọng, ta sử dụng van cản
1.4.
Hình 11.14 Sơ đồ mạch thủy lực
3.6 Máy khoan bàn
Nguyên lý làm việc: hệ thống thủy lực điều khiển hai xi-lanh. Xi-lanh A kẹp chi tiết trong quá trình khoan, xi-lanh B mang đầu khoan đi xuống với vận tốc đều, được điều chỉnh trong quá trình khoan. Khi khoan xong, xi-lanh B mang khoan lùi về. Sau đĩ, xi-lanh
Hình 11.15 Máy khoan bàn
Sơ đồ mạch thủy lực:
Để cho vận tốc trong quá trình khoan khơng đổi, mặc dầu cĩ thể tải trọng thay đổi, ta dùng bộ ổn tốc 2.2. Áp suất cho kẹp chi tiết nhỏ, ta sử dụng van giảm áp 1.2.
STT Tên gọi Ký hiệu STT Tên gọi Ký hiệu
1 Tay gạt 3/2 2 Van tiết lưu
một chiều 3 Van đảo chiều 4/2 điều khiển lị xo và điện từ 3 Van một chiều 5 Van 4/2 tay gạt 6 Van một chiều điều khiển được hướng chặn 7 Van 4/3 điều khiển bằng tay 8 Van 4/3 hai đầu điện từ 9 Van điều chỉnh áp suất 10 Van giảm áp
11 Van tràn 12 Van điều
chỉnh áp suất gián tiếp 13 Van tràn điều khiển gián tiếp 14 Van điều khiển giảm áp gián tiếp 15 Van tiết lưu
hai chiều 16 Van ổn tốc 17 Nguồn dầu 18 Áp kế 19 Bể dầu 20 Van đĩng mở 21 Động cơ dầu 22 Lưu lượng kế
23 Động cơ dầu 24 Xi-lanh 25 Bộ phận cung cấp dầu 26 Bộ trích chứa 27 Đèn 28 Cịi 29 Tiếp điểm thường mở 30 Tiếp điểm thường đĩng 31 Nút nhấn thường mở 32 Cơng tắc thường mở 33 Nút nhấn thường đĩng 34 Cơng tắc thường đĩng 35 Nút nhấn chuyển đổi 36 Cơng tắc chuyển đổi 37 Cuộn từ của van 38 Rơ-le 39 Rơ-le thời gian đĩng chậm 40 Rơ-le thời gian mở chậm 41 Cảm biến điện từ 42 Cảm biến điện dung 43 Bộ đếm 44 Cảm biến quang
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phạm Văn Khảo – Truyền động tự động khí nén – Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, 1999
[2] Nguyễn Ngọc Phương – Hệ thống điều khiển bằng khí nén – Nhà xuất bản Giáo Dục, 1999
[3] Nguyễn Ngọc Phương – Hệ thống điều khiển bằng thủy lực – Nhà xuất bản Giáo Dục, 1999
[4] Đỗ Đức Túy – Giáo trình kỹ thuật điều khiển bằng thủy lực – Trường Đại học Sư
Phạm Kỹ Thuật, Trung tâm Việt Đức, 1999
[5] Phạm Thị Thanh Tâm – Thủy khí kỹ thuật và máy bơm – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, 2003
[6] Hồ Vĩnh An – Giáo trình khí nén – điện khí nén – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, Trung tâm Việt Đức, 2004
[7] Hồ Vĩnh An – Giáo trình thủy lực – thủy lực tuyến tính – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, Trung tâm Việt Đức, 2004
[8] Frank Ebel – Fundamentals of Pneumatics – © Festo Didactic GmbH & Co., D-73770
Denkendorf, Germany, 2000
[9] Peter Croser, Frank Ebel – Pneumatics Basic Level – © Festo Didactic GmbH & Co., D- 73770 Denkendorf, Germany, 2000
[10] Frank Ebel – Fundamentals of Electropneumatics – © Festo Didactic GmbH & Co., D- 73770 Denkendorf, Germany, 2000
[11] Frank Ebel, G. Prede, D. Scholz – Electroneumatics Basic Level – © Festo Didactic
GmbH & Co. KG, D-73770 Denkendorf, Germany, 2004
[12] D. Merkle, H. Werner – Electrohydraulics Basic Level – © Festo Didactic GmbH & Co. KG, D-73770 Denkendorf, Germany, 2003
[13] D. Merkle, H. Werner, A. Zimmermann – Electrohydraulics Advanced Level – © Festo
Didactic GmbH & Co., D-73770 Denkendorf, Germany, 2003
[14] Dieter Scholz – Fundamentals of Electrohydraulics –© Festo Didactic GmbH & Co., D- 73770 Denkendorf, Germany, 2001