CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ
5.1. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC
5.1.3. Tính các tổn thất trong hệ thống
Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do sức cản trên đường đi của dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành (xi lanh thuỷ lực). Sức cản này chủ yếu được hình thành do chiều dài ống dẫn, sự thay đổi tiết diện ống dẫn, thay đổi hướng chuyển động cũng như sự thay đổi của vận tốc chuyển động và độ nhớt của dầu gây nên. Vì vậy tổn thất áp suất có thể xảy ra ở nhiều bộ phận trong hệ thống thuỷ lực
Nếu gọi p0 là áp suất mà bơm cung cấp vào hệ thống, p1 là áp suất đo tại buồng công tác cuả cơ cấu chấp hành, thì tổn thất áp suất cúa hệ thống đựơc biểu thị ở dạng hiệu suất :
=
0 0
1 0
p p p
p p − =
. [tài liệu 3] (5.10) Xét về mặt kết cấu của hệ thống thuỷ lực thì tổn thất áp suất có thể qui về hai dạng tổn thất chính:
➢ Tổn thất áp suất qua van.
➢ Tổn thất áp suất trên ống dẫn.
* Tổn thất áp suất qua van: (p1)
Bằng thực nghiệm người ta đã xác định được những khoảng giá trị tổn thất áp suất đối với từng loại van.
Bảng 5.1: Các mức tổn thất áp suất trên van Kiểu van Tổn thất áp suất p1
Khoá điều chỉnh 1,5 2 (KG/cm2) Van đảo chiều 1,5 3 (KG/cm2) Van điều áp 2,56 (KG/cm2) Van tiết lưu 23,5 (KG/cm2)
DUT.LRCC
Van tiết lưu điều chỉnh 36 (KG/cm2) Van giảm áp 310 (KG/cm2) Van một chiều 1,52 (KG/cm2) Van an toàn 23 (KG/cm2)
Như vậy đối với sơ đồ thuỷ lực như hình vẽ, ta có các giá trị tổn thất áp suất sau đây:
+ Tổn thất áp suất qua van đảo chiều :2(KG/cm2) + Tổn thất áp suất qua van an toàn : 2.5(KG/cm2)
+ Tổn thất áp suất qua van tiết lưu điêù chỉnh :4(KG/cm2) + Tổn thất áp suất qua van giảm áp : 3,5(KG/cm2)
Tổng tổn thất áp suất trong van sẽ là:
p1 = 2 + 2,5 + 4 + 3,5 = 12 (KG/cm2)=12 (bar) = 1,2 (N/mm2)
* Tổn thất áp suất trong ống dẫn: (p2) Tổn thất áp suất trong ống dẫn có hai loại cơ bản:
➢ Tổn thất đường dài.
➢ Tổn thất cục bộ.
Xét về chiều dài ống dẫn trong hệ thống thuỷ lực của máy có thể coi là khá ngắn nên ta có thể bỏ qua tổn thất áp suất do chiều dài ống. Ở đây ta chỉ quan tâm đến tổn thất áp suất cục bộ trong hệ thống ống dẫn.
Giá trị tổn thất áp suất cục bộ được tính theo công thức sau:
p2 =10..
2.g
.V2 (N/m2) (5.11)
Hay: p2 =10-4..
2.g
.V2 (KG/cm2) [tài liệu 3] (5.12) Trong đó:
𝜌: khối lượng riêng của dầu (KG/m3).
g: gia tốc trọng trường g = 9,81(m/s2).
: hệ số tổn thất cục bộ.
Hệ số này trong từng bộ phận của hệ thống thuỷ lực thường được xác định bằng thực nghiệm. Nó phụ thuộc vào trị số Re, vào nhiệt độ, vận tốc, hướng chuyển động của dòng dầu và hình dáng tiết diện tại nơi gây ra tổn thất.
DUT.LRCC
Để đơn giản trong quá trình thiết kế, có thể lấy giá trị tổn thất áp suất cục bộ trong ống dẫn theo công thức sau đây :
p2 = 0,05.pct (5.13)
Trong đó: pct – là áp suất của cơ cấu chấp hành. pct = p1 = 140 (KG/cm2).
Vậy: p2 = 0,05.140 = 7 (KG/cm2) = 7 (bar).
Tổng tổn thất áp suất trong hệ thống: p = 12 + 7 =19 (KG/cm2)= 19 (bar) b) Tổn thất thể tích trên hệ thống
Dạng tổn thất thể tích trong hệ thống thuỷ lực chủ yếu do dầu chảy qua các khe hở gây ra. Nếu áp suất càng lớn, vận tốc càng nhỏ, độ nhớt càng nhỏ thì tổn thất thể tích là đáng kể. Trong các yếu tố ảnh hưởng trên thì áp suất của hệ thống là yếu tố quyết định đến giá trị tổn thất thể tích.
Tổn thất thể tích xảy ra ở mọi bộ phận trong hệ thống, chủ yếu là ở các cơ cấu biến đổi năng lượng như: bơm dầu, động cơ dầu, xilanh truyền lực.
Ước tính tổn thất thể tích trong hệ thống dầu ép theo công thức sau:
qtt =.p qtt (5.14)
Trong đó: - Trị số tổn thất thể tích (cm3/s)
p: Tổn thất áp suất trên hệ thống.
p = p1 + p2 +p3 + p4+.p5 + p6 (5.15) Trong đó:
p1: Tổn thất áp suất của bộ lọc dầu, p1 = 1.5 bar.
p2: Tổn thất áp suất của bộ van tràn, p2 = 2.5 bar.
p3: Tổn thất áp suất của van tiết lưu điều chỉnh được, p3 = 4 bar.
p4: Tổn thất áp suất của van đảo chiều, p4 = 2 bar.
p5: Tổn thất áp suất của van 1 chiều, p5 = 1.5 bar.
p6 : Tổn thất áp suất trên đường ống dẫn dầu, p6 = 4.35 bar.
Và =1 +2 +3 (5.16)
Trong đó:
1: Trị số tổn thất thể tích đối với bơm: 0,6.10-6 (cm3/s).
2: Trị số tổn thất thể tích đối với van đảo chiều: 0,025.10-6 (cm3/s).
3: Trị số tổn thất thể tích đối với xilanh: 0,015 (cm3/s).
DUT.LRCC
(0,6+0,025+0,015) (10 61,5+2,5+4+2+1,5+4,35)
= −
qtt .
10,144*10 ( /−6 l ph) qtt 0.5
= (l/ph)