5. Các phần thủy lực cơ bản trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích
5.1Cơ cấu phân phối
a) Chức năng, phân loại.
- Cơ cấu phân phối được dùng để đổi nhánh dòng chảy ở các nút của lưới đường ống và phân phối chất lỏng vào các đường ống theo một quy luật nhất định. Do đó có thể đảo chiều chuyển động của bộ phận chấp hành (động cơ thủy lực) hoặc điều khiển nó chuyển động theo một quy luật nhất định.
Chất lỏng đi từ bơm đến động cơ thủy lực thường phải qua các cơ cấu phân phối là nơi tập trung các đầu mối lưu thông chất lỏng.
- Dựa vào kết cấu có thể chia cơ cấu phân phối ra ba loại: + Loại con trượt (con trượt phân phối)
+ Loại khóa (khóa phân phối) + Loại van (van phân phối).
b) Kết cấu và đặc điểm thủy lực.
Nói chung cơ cấu phân phối gồm hai bộ phận chính: vỏ và bộ phận đổi hướng dòng chảy. Trên vỏ có khoét các cửa lưu thông nối với các đường ống thủy lực. Bộ phận đổi nhánh có thể di chuyển tương đối với vỏ để phân phối vào cửa lưu thông
tùy theo hướng dòng của bộ phận đổi nhánh. Bộ phận đổi nhánh có thể là piston bậc, ngăn kéo, núm xoay,...
*) Con trượt phân phối.
Con trượt phân phối được dùng phổ biến nhất trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích. Con trượt phân phối gồm có:
- Con trượt phân phối piston bậc (hình 5.1).
Con trượt phân phối piston gồm có piston bậc 5, xilanh (vỏ) 3, trong xilanh có những rãnh có cửa lưu thông với lưới ống của hệ thống để chất lỏng lưu thông.
Khi có chuyển động tương đối giữa piston và xilanh, các bậc của piston sẽ đóng hoặc mở những cửa lưu thông trong xilanh. Bởi vậy, bằng cách di chuyển tùy ý piston, ta có thể thực hiện việc chuyển mạch lưu thông của chất lỏng trong lưới ống theo ý muốn và kết quả là đảo được chiều chuyển động của bộ phận chấp hành.
Khi piston di chuyển sang trái, chất lỏng từ bơm vào lỗ a của xilanh, sau đó qua lỗ c vào ngăn phải của xilanh lực làm piston của xilanh lực di chuyển sang trái. Chất lỏng ở ngăn trái của xilanh lực qua lỗ b và lỗ d về thùng chứa.
Khi piston bậc di chuyển sang phải, dầu từ bơm vào cửa a sau đó qua cửa b đến ngăn trái của xilanh lực. Dầu ở ngăn phải của xilanh lực thoát về thùng chứa qua cửa c và e.
Gọi: b1 là chiều rộng piston và b2 là chiều rộng rãnh cửa lưu thông trên xilanh. + Khi b1 > b2 ta gọi là cơ cấu phân phối con trượt có độ đóng dương. Lúc đó cơ cấu làm việc ổn định, ít rò rỉ, nhưng độ nhạy kém.
+ Khi b1 < b2 ta gọi là cơ cấu phân phối con trượt có độ đóng âm. Cơ cấu làm việc khó ổn định, rò rỉ nhiều, nhưng có độ nhạy cao.
4 3 2 1 5 b2 b1 a e d b c F Từ bơm Thùng dầu
Hình 5-1 Sơ đồ kết cấu con trượt phân phối piston bậc. 1- Cần piston; 2- Phớt làm kín; 3- Vỏ (xilanh); 4- Xilanh lực; 5- Piston bậc; F- Lực điều khiển.
Cơ cấu phân phối con trượt piston bậc có ưu điểm là:
+ Điều khiển nhẹ nhàng : tín hiệu điều khiển nhỏ chỉ cần thắng lực ma sát giữa piston và thành xilanh của con trượt.
+ Khả năng làm kín tốt.
Tùy theo vị trí làm việc của con trượt piston, người ta chia cơ cấu phân phối ra các loại hai, ba hay nhiều vị trí. Ngoài ra tùy theo số cửa lưu thông, người ta còn chia cơ cấu phân phối con trượt piston ra các loại có một, hai hoặc nhiều cửa lưu thông.
Để điều khiển con trượt di chuyển có thể dùng tay, trục cam, nam châm điện, thủy lực,…
Ngoài ra để điều khiển nhẹ nhàng cơ cấu phân phối khi có phụ tải lớn, người ta dùng cơ cấu phân phối tùy động. Dùng một cơ cấu phân phối con trượt phụ có kích thước nhỏ để điều khiển cơ cấu phân phối chính có kích thước lớn hơn.
1 2
3
Hình 5-2 Sơ đồ cơ cấu phân phối tùy động.
1- Động cơ thủy lực; 2- Cơ cấu phân phối chính; 3- Cơ cấu phân phối phụ.
- Con trượt ngăn kéo phân phối: + Nguyên lý:
Khi đẩy ngăn kéo sang trái (hình 5.3a), chất lỏng từ bơm qua qua lỗ C, lỗ A đến động cơ thủy lực. Chất lỏng từ động cơ thủy lực qua lỗ B về thùng chứa (hoặc bơm). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đẩy ngăn kéo qua phải (hình 5.3b), chất lỏng từ bơm qua lỗ C, lỗ B đến động cơ thủy lực. Chất lỏng từ động cơ thủy lực qua lỗ A về thùng chứa (bơm).
+ Điều khiển : có thể điều khiển bằng tay, trục cam, điện, thủy lực,…
C B A C B A 1 2 3 4 5 b) a)
Hình 5.3: Sơ đồ kết cấu con trượt ngăn kéo phân phối.
1-Lò xo; 2- Piston định vị; 3- Con trượt; 4- Vỏ; 5- Cần điều khiển. *) Khóa phân phối.
Thùng chứa
Khóa phân phối là loại đơn giản nhất trong các cơ cấu phân phối. - Cấu tạo, gồm:
+ Vỏ : trên vỏ có các cửa thông với đường ống để chất lỏng lưu thông.
+ Nút xoay : trên nút xoay có lắp bộ điều khiển, có 2 loại: nút xoay hình trụ và nút xoay hình nón.
• Nút xoay hình trụ: điều khiển nhẹ nhàng. Nhưng khó đảm bảo đóng kín khít vì áp lực chất lỏng không cân đối sẽ đẩy nút lệch về một phía, làm khe hở giữa vỏ và nút tăng lên chất lỏng dễ bị rò rỉ. 1 2 3 4 A A A - A
Hình 5-4 Kết cấu khóa phân phối.
1- Nút xoay; 2- Lò xo; 3- Vỏ; 4- Các cửa lưu thông.
Để khắc phục người ta dùng nút hình trụ, trong thân nút có khoan những lỗ thông hướng kính. Nhờ đó có thể làm cho những khoang có áp suất cao đối diện nhau, áp lực tác dụng lên nút cân bằng hơn.
• Nút xoay hình nón: đảm bảo đóng khít. Nhưng do hình nón nên nút chịu áp lực dọc trục, vì vậy cần phải có lò xo để khử nó, làm cho nút ép khít vào vỏ. Áp lực chất lỏng càng tăng, lò xo càng phải cứng, lực điều khiển nút càng phải lớn.
Nói chung khóa phân phối có ưu điểm là: kết cấu đơn giản, ít đòi hỏi độ chính xác khi chế tạo.
Tuy nhiên chúng có nhược điểm là dễ bị rò rỉ, chênh lệch áp suất cao.
Van phân phối dùng để phân phối chất lỏng một cách gián đoạn theo một quy luật nhất định. Van phân phối có nhiều kiểu khác nhau. Nhưng chúng đều có hai bộ phận chính : nắp van và vỏ van. 1 2 3 4 5
Hình 5-5 Kết cấu van phân phối.
1- Trục cam dẫn động ; 2- Vỏ van ; 3- Nắp van ; 4- Lò xo, 5- Xilanh lực.
Khi không có lực tác dụng, nắp van ép khít vào đế van của vỏ van (nhờ lò xo hoặc trọng lượng bản thân), ngăn không cho chất lỏng chảy qua nó.
Để đóng mở van có thể dùng tay, truyền động cơ khí, điện,…
Loại van phân phối có ưu điểm : kết cấu chắc chắn, đơn giản, dễ chế tạo, độ kín khít rất cao,… Nó được dùng trong các hệ thống cần có độ chính xác cao (trong điều khiển tự động).