MÁY VÀ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC

CHƯƠNG I

KHÁI QUÁT VỀ MÁY VÀ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC

1.1.Lịch sử phát triển và ứng dụng của truyền động thủy lực.-1920: đã có những ứng dụng trong lĩnh vực máy công cụ.-1925: được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau: máy khai thác

mỏ, máy hoá chất, giao thông vận tải, hàng không..-1960 đến nay: ứng dụng trong tự động hoá thiết bị và dây truyền thiết bị với trình

độ cao, có khả năng điều khiển bằng máy tính HTTĐTL với công suất lớn.

1.2.Những ưu điểm và nhược điểm của HTTĐ bằng thủy lực.a. Ưu điểm: -Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản,

hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng.-Điều chỉnh được vận tốc làm việc, dễ thực hiện việc tự động hoá theo điều kiện

làm việc hay theo chương trình có sẵn.-Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc vào nhau.-Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.-Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thuỷ lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có

thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh.-Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu

chấp hành.-Tính an toàn cao: +nhờ van an toàn: dễ đề phòng quá tải+nhờ các đồng hồ đo: dễ quan sát và theo dõi.-Tự động hoá đơn giản: kể cả các thiết bị phức tạp bằng cách dùng các phần tử tiêu

chuẩn hoá.

b. Nhược điểm:-Hiệu suất thấp so với truyền động cơ khí và truyền động điện: do mất mát trong

đường ống dẫn và dò rỉ trong các phần tử.-Khi phụ tải thay đổi thì khó giữ được vận tốc không đổi do tính nén được của chất

lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn.-Khi mới khởi động nhiệt độ của chất lỏng trong hệ thống chưa ổn định, vận tốc

làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi.

1.3.Các khái niệm và định nghĩa.a.Máy thủy lực: là máy khi làm việc có sự trao đổi năng lượng giữa máy với chất

lỏng công tác.

b.Máy thủy lực thể tích: là máy thủy lực làm việc theo nguyên tắc thủy tĩnh, chất lỏng được nén trong một thể tích kín và năng lượng chất lỏng được tạo ra dưới dạng áp năng. Ví dụ: kích thủy lực, bơm bánh răng…

c.Máy thủy lực cánh dẫn: là máy thủy lực làm việc theo nguyên tắc thủy động, chất lỏng được các cánh dẫn trao cho năng lượng dưới dạng thế năng và áp năng, bộ phận chính của máy là các cánh dẫn. Ví dụ: biến mô thủy lực, bơm ly tâm…

d.Bơm thủy lực: là máy thuỷ lực hoạt động theo nguyên tắc biến cơ năng thành năng lượng của dòng chất lỏng.

e.Động cơ thủy lực: là máy thủy lực làm việc theo nguyên tắc biến năng lượng của dòng chất lỏng thành cơ năng làm chuyển động trục máy.

f.Truyền động thủy lực: là hệ thống gồm có các bơm thủy lực, động cơ thủy lực, các ống dẫn và các van điều khiển.

g.Truyền động thủy lực thể tích: là truyền động thủy lực mà trong đó các bơm thủy lực, động cơ thủy lực là các máy thủy lực thể tích.

h.Truyền động thủy lực thủy động: là truyền động thủy lực mà trong đó các bơm thủy lực, động cơ thủy lực là các máy thủy lực cánh dẫn.

i.Các tổn thất trong TĐTL: -Tổn thất cơ: là tổn thất do ma sát giữa các khâu khớp chuyển động tương đối với

nhau hoặc do ma sát của các ổ đỡ trục. Đặc trưng cho tổn thất này là hiệu suất cơ khí ηc.-Tổn thất về lưu lượng: do sự dò rỉ chất lỏng: lọt dầu giữa piston và xilanh, dò rỉ

dầu trong đường ống, giãn nở đường ống. Đặc trưng của nó là ηQ.-Tổn thất áp suất: mất áp suất do lọt dầu, đường ống quá dài, hẹp, do lòng ống dẫn

không trơn nhẵn, do thay đổi kích thước đường ống một cách đột ngột, do thay đổi hướng dòng chảy. Đặc trưng của dạng tổn thất này là ηH.

Từ các tổn thất kể trên ta có tổn thất chung là:η = ηc×ηQ×ηH.

1.4.Chất lỏng dùng trong TĐTL.a.Chất lỏng công tác: là chất lỏng dùng trong TĐTL.-Nước.-Dầu khoáng: là dầu khai thác trong mỏ đã qua chế biến. Được sử dụng rộng rãi

nhất hiện nay.-Dầu tổng hợp: lấy từ động vật, thực vật.

b.Độ nhớt của dầu thuỷ lực:-Độ nhớt động lực: kí hiệu µ, đơn vị tính Pa.s.-Độ nhớt động lực: kí hiệu ν, đơn vị tính cst.-Độ nhớt của dầu thuỷ lực không phải là một đại lượng cố định mà nó thay đổi theo

nhiệt độ và áp suất. Độ nhớt đặc biệt thay đổi nhiều khi nhiệt độ thay đổi: nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và ngược lại.

c.Yêu cầu đối với dầu thủy lực:-Độ nhớt ít phụ thuộc nhiệt độ.-Có tính trung hoà với các bề mặt kim loại, hạn chế được khả năng xâm nhập khí

nhưng dễ dàng tách khí ra.-Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện làm kín khe hở của các chi tiết di trượt

nhằm đảm bảo ít dò rỉ dầu nhất cũng như tổn thất ma sát ít nhất.-Dầu phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hoà tan trong nước và không khí, dẫn

nhiệt tốt, hệ số nở nhiệt và khối lượng riêng nhỏ.-Có khả năng bôi trơn tốt và không độc hại.

CHƯƠNG II

BƠM VÀ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC

2.1.Những vấn đề chung.a.Thể tích làm việc: là lượng chất lỏng mà máy vận chuyển được trong một chu kì

công tác (trong một vòng quay). Kí hiệu: V (m3).

b. Lưu lượng thể tích: là lượng chất lỏng qua máy trong một đơn vị thời gian được tính bằng thể tích. Kí hiệu: Q (m3/s).

c.Lưu lượng riêng: là lưu lượng thể tích tính trong một chu kì công tác. Kí hiệu: q (m3/vòng).

Mối liên hệ giữa Q và q: Q = q×n.Trong đó: n (vòng/s): tốc độ quay của máy.

d.Áp suất: lực tác dụng lên một đơn vị diện tích. Đơn vị N/m3; Pa; Bar.Bơm bánh răng: 150-200 (Bar).Bơm piston: 300-350 (Bar).

e.Công suất của máy thuỷ lực:-Công suất cơ trên trục:+Chuyển động tịnh tiến: Nc = lực×vận tốc dài.+Chuyển động quay: Nc = momen×vận tốc góc. -Công suất thủy lực: Ntl = áp suất×lưu lượng thể tích.-Nhận xét: Nếu bỏ qua các tổn thất thì:Nc=Ntl.Trong thực tế: Đối với bơm thuỷ lực: Nc > Ntl. Đối với động cơ thủy lực: Ntl > Nc.

f.Phân loại bơm thuỷ lực:-Bơm bánh răng: +Bánh răng ăn khớp ngoài;+Bánh răng ăn khớp trong;+Bơm ren vít.-Bơm cánh gạt:+Bơm cánh gạt tác dụng đơn;+Bơm cánh gạt tác dụng kép.-Piston:+Bơm piston hướng kính;+Bơm piston hướng trục.

2.2.Bơm bánh răng.Ứng dụng trong các hệ thống thuỷ lực có công suất nhỏ và đơn giản hoặc được sử

dụng làm bơm điều khiển trong hệ thống thuỷ lực công suất lớn.

2.2.1.Bơm bánh răng ăn khớp ngoài.a.Sơ đồ cấu tạo:

-Gồm một cặp bánh răng có cùng thông số: +Một bánh chủ động;+Một bánh bị động.-Vỏ bơm: +Dùng để đỡ các bánh răng;+Tạo ra các khoang làm việc; +Trên vỏ có các cửa của bơm.-Các bề mặt cần bao kín: +Đỉnh răng với vỏ bơm; +Hai mặt đầu của bánh răng với bạc.

b.Nguyên lý hoạt động:-Khi các bánh răng được dẫn động quay theo chiều mũi tên:+Ở khoang S các răng ra khớp, thể tích tăng, áp suất giảm do đó dầu được hút từ

bình chứa dầu tới điền đầy vào khoang hút rồi được vận chuyển qua khoang đẩy nhờ các rãnh răng.

+Ở khoang P các răng bắt đầu vào khớp, thể tích giảm do đó dầu được dồn tới cửa đẩy để đưa ra ngoài.

-Phương pháp xác định cửa hút, cửa đẩy:+Theo chiều mũi tên trên vỏ bơm;+Cửa hút lớn hơn cửa đẩy.

2.2.2.Bơm bánh răng ăn khớp trong.a.Sơ đồ cấu tạo:

-Gồm một cặp bánh răng ăn khớp trong:+Bánh chủ động ở trong;+Bánh bị động ở ngoài.-Vành lưỡi liềm có tác dụng làm kín và ngăn cách giữa khoang hút và khoang đẩy.-Vỏ bơm:+Đỡ các bánh răng;+Trên vỏ có bố trí các cửa của bơm.

b.Nguyên lý làm việc:-Khi các bánh răng được dẫn động quay theo chiều mũi tên:+Tại phía cửa hút của bơm các bánh răng ra khớp, thể tích tăng, áp suất giảm do đó

dầu được hút từ két vào trong khoang hút rồi được vận chuyển qua khoang đẩy nhờ các rãnh răng.

+Tại phía cửa đẩy của bơm thì các răng vào khớp làm thể tích giảm, do đó dầu được dồn về phía cửa đẩy của bơm và được đưa ra ngoài.

2.3.Bơm cánh gạt.

2.3.1.Bơm cánh gạt tác dụng đơn.a.Sơ đồ cấu tạo:-Roto: là một khối kim loại hình trụ, có trục để dẫn động. Có xẻ các rãnh hướng

tâm. Trong các rãnh hướng tâm có đặt các cánh gạt dạng tấm chữ nhật có thể chuyển động tương đối trong các rãnh.

-Stato: có bề mặt làm việc bên trong là hình trụ tròn, trên stato có bố trí cửa hút và cửa đẩy. Tâm stato và roto có độ lệch e, bề rộng của roto, cánh gạt, stato là bằng nhau.

-Các bề mặt cần bao kín: +Hai mặt đầu;+Bề mặt tiếp xúc của cánh gạt với stato.-Về mặt cấu tạo thực tế: các cửa hút và cửa đẩy được bố trí ở mặt đầu của bơm để

tránh khoảng hẫng giữa cửa hút và cửa đẩy.

b.Nguyên lý hoạt động:-Khi roto được dẫn động quay theo chiều mũi tên, cánh gạt quay theo và chuyển

động tịnh tiến trong rãnh của nó để đảm bảo luôn tiếp xúc với bề mặt làm việc của stato.-Thể tích giữa hai cánh gạt kế tiếp ở khoang hút thì tăng dần theo chiều quay do đó

áp suất giảm và dầu được hút vào điền đầy các thể tích giữa hai cánh gạt.-Ở nửa chu kì sau, thể tích giữa hai cánh gạt kế tiếp giảm dần theo chiều quay, dầu

sẽ được dồn tới cửa đẩy đi ra ngoài bơm.-Lưu ý:+Để đảm bảo cánh gạt luôn tiếp xúc với bề mặt làm việc của stato thì có thể dùng:

lò xo đẩy; lực li tâm.+Nếu độ lệch tâm không đổi thì thể tích làm việc của bơm không đổi.

c.Ưu, nhược điểm:-Ưu điểm: là loại bơm có khả năng thay đổi thể tích làm việc do đó có thể thay đổi

lưu lượng thể tích.-Nhược điểm: do chênh lệch áp suất giữa hai nửa bơm nên hình thành một lực tác

dụng lên khối roto từ phía đẩy sang phía hút do đó ma sát tăng dẫn đến làm mài mòn nhanh ổ bạc trục.

-Thường được sử dụng trong hệ thống thuỷ lực có áp suất nhỏ 30÷50 (Bar).

2.3.2.Bơm cánh gạt tác dụng kép.a.Sơ đồ cấu tạo:

-Roto: giống bơm tác dụng đơn.-Stato: bề mặt làm việc dạng elip, có hai khoang hút và hai khoang đẩy. Các khoang

này được thu về một cửa hút và cửa đẩy.

b.Nguyên lý hoạt động:-Khi roto được dẫn động quay theo chiều ngược kim đồng hồ, các cánh gạt quay

theo và chuyển động tịnh tiến để luôn tiếp xúc với mặt làm việc của stato.-Tại các khoang hút, thể tích giới hạn giữa hai cánh gạt kế tiếp tăng theo chiều quay

do đó áp suất giảm và dầu sẽ được điền đầy vào khoang hút.-Tại các khoang đẩy, thể tích giới hạn giữa hai cánh gạt kế tiếp giảm dần theo chiều

quay do đó dầu được dồn tới cửa đẩy để đi ra ngoài.

c.Nhận xét:-Trong một vòng quay của roto thì nó thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy do đó

được gọi là bơm cánh gạt tác dụng kép.-Hai khoang đẩy này đối xứng nhau qua tâm roto nên sẽ triệt tiêu được lực tác dụng

lên roto, khắc phục được nhược điểm của bơm tác dụng đơn.-Bơm tác dụng kép làm việc với công suất cao hơn bơm tác dụng đơn, công suất

tương đương bơm bánh răng (từ 150÷200 Bar), thường được sử dụng trong hệ thống truyền động lái.

2.4.Bơm Piston.

2.4.1.Bơm và động cơ piston hướng kính.a.Sơ đồ cấu tạo:

-Roto: +Là một khối kim loại hình trụ, trên có gia công các lỗ xilanh hướng tâm có tiết

diện tròn, phía cuối thu nhỏ lại và thông với bộ phân phối.+Trong các lỗ xilanh có các quả piston có thể dịch chuyển tịnh tiến.-Stato: bề mặt làm việc phía trong là hình trụ tròn, có đường kính lớn hơn đường

kính ngoài của roto. Giữa roto và stato có độ lệch tâm.-Bộ phân phối dầu: khi làm việc các piston sẽ quay theo roto và từng piston sẽ thực

hiện hành trình hút và đẩy dầu. Để thu gom dầu từ các piston đang hút về một khoang hút chung và từ các piston đang đẩy về một khoang đẩy chung của bơm thì phải thông qua bộ phân phối dầu. Bộ phân phối dầu gồm hai khoang, mỗi khoang sẽ có một kênh thông ra ngoài, kênh này tương ứng với cửa hút và cửa đẩy của bơm; khoang hút và khoang đẩy được ngăn cách bởi một vách ngăn.

b.Nguyên lý làm việc:-Khi roto được dẫn động quay theo chiều mũi tên thì do piston nằm trong các lỗ

xilanh nên nó sẽ quay theo roto và chuyển động tịnh tiến trong lỗ xilanh, tiếp xúc với bề mặt làm việc của stato:

+Piston đi lên áp suất giảm do thể tích xilanh tăng dần, dầu được đưa vào trong xilanh thông qua kênh hút trên bộ phân phối.

+Roto tiếp tục quay, piston chuyển động đi xuống đến tâm roto, thể tích trong xilanh giảm nên dầu được góp vào trong kênh đẩy của bơm và bị đẩy ra ngoài.

c.Nhận xét: thể tích làm việc của bơm phụ thuộc độ lệch tâm e giữa roto và stato. Khi thay đổi độ lệch tâm thì thay đổi được thể tích làm việc.

2.4.2.Bơm và động cơ piston hướng trục.a.Sơ đồ cấu tạo:

-Khối roto và trục dẫn động:+Khối roto là khối kim loại hình trụ, được gia công các lỗ xilanh có tiết diện hình

trụ dọc theo tâm trục của xilanh. Ở phần cuối của xilanh cũng được thu nhỏ lại.+Trong lỗ xilanh được đặt các quả piston có thể chuyển động tịnh tiến ở bên trong

lỗ. Từ các lỗ piston sẽ có thanh truyền nối piston với đĩa dẫn động, liên kết giữa thanh truyền với piston và với đĩa dẫn động là liên kết cầu. Đĩa dẫn động được đặt nghiêng một góc γ và có trục dẫn động.

-Bộ chia dầu gồm đĩa chia dạng tấm tròn, có bề mặt tiếp xúc với đỉnh khối xilanh có dạng phẳng hoặc dạng cầu lồi, trên đó có hai rãnh dạng bán nguyệt thông với các lỗ xilanh. Từ hai rãnh này có hai kênh thông tới cửa hút và cửa đẩy của bơm, khi làm việc khối xilanh quay còn đĩa phân phối thì đứng yên.

-Vỏ bơm:+Có tác dụng đỡ toàn bộ khối roto với trục. +Bố trí cửa hút và cửa đẩy của bơm.

b.Nguyên lý làm việc:-Khi trục được dẫn động quay làm cho đĩa dẫn động quay theo, thông qua các thanh

truyền làm các piston và khối xilanh quay theo.-Do có góc nghiêng nên piston ngoài chuyển động quay còn chuyển động tịnh tiến

trong xilanh:+Các piston chuyển động từ đầu về cuối của xilanh thì thể tích trước piston tăng

dần, các xilanh thông với rãnh hút của đĩa chia nên dầu được hút vào các thể tích nói trên.

+Ở nửa chu kì sau thì các piston chuyển động tịnh tiến từ cuối piston đến đầu piston nên thể tích xilanh giảm dần, dầu được dồn tới rãnh đẩy, ra cửa đẩy của bơm.

c.Nhận xét: hành trình của piston phụ thuộc góc nghiêng γ, góc này càng lớn thì hành trình tăng làm lưu lượng tăng theo, thông thường góc này nhỏ hơn 30o.

2.5.Xilanh thuỷ lực.a.Loại tác dụng một chiều:

-Chất lỏng công tác được cung cấp vào một phía.-Phía còn lại do lò xo đẩy hay do trọng lượng của phần điều khiển đẩy di chuyển

ngược lại đồng thời đẩy chất lỏng ra khỏi xilanh.

b.Loại tác dụng hai chiều:

-Là loại có hai khoang công tác, lực của khâu đi ra và sự di chuyển của nó theo cả hai chiều phụ thuộc vào chất lỏng được cung cấp vào khoang nào.

CHƯƠNG III

CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG THỦY LỰC

3.1.Cơ cấu điều khiển hướng dòng chất lỏng.Trong quá trình vận hành hệ truyền dẫn thuỷ lực xuất hiện nhu cầu thay đổi chuyển

động của cơ cấu chấp hành. Việc thay đổi này được thực hiện một cách đơn giản nhất là thay đổi hướng di chuyển của dòng chất lỏng tới các bộ phận khác nhau trong hệ thống. Do đó van phân phối được sử dụng để thay đổi hướng di chuyển của dòng chất lỏng qua đó thực hiện việc điều khiển cơ cấu chấp hành.

Phân loại van phân phối:-Theo cấu trúc chi tiết điều khiển:+Dạng trượt: chi tiết điều khiển có dạng ống trụ hoặc dạng mặt phẳng có khả năng

trượt. Van này thực hiện việc thay đổi hướng dòng chất lỏng bằng cách trượt chi tiết điều khiển theo trục.

+Dạng xoay: van này thay đổi hướng di chuyển dòng chất lỏng bằng cách xoay chi tiết điều khiển. Chi tiết điều khiển có dạng mặt phẳng, dạng trụ, dạng côn hoặc dạng cầu.

-Theo dạng điều khiển:+Bằng tay+Bằng điện+Bằng thuỷ lực+Bằng khí nén-Theo số vị trí của phần tử trượt:+Hai vị trí+Ba vị trí+Nhiều vị trí

3.1.1.Loại tịnh tiến (dạng trượt).a.Cơ cấu phân phối kiểu tịnh tiến dạng piston bậc - Điều khiển bằng tay.-Cấu tạo:+Cần gạt thực hiện điều khiển vị trí làm việc của van+Cần này liên kết với ống trượt bằng khớp cầu và móc khoá để liên kết với con

trượt.+Ứng dụng cho hệ thống thuỷ lực đơn giản, công suất nhỏ.

-Nguyên lý làm việc:+Khi tay điều khiển ở vị trí trung gian cửa A và B đóng.+Khi đưa tay điều khiển sang phải: cửa P thông với A, cửa B thông với T. Dầu đi từ

P qua A đến cơ cấu chấp hành rồi từ B hồi về T.+Khi đưa tay điều khiển sang trái: cửa A thông với cửa T, cửa B thông với cửa P.

Dầu từ P qua B, qua cơ cấu chấp hành rồi từ A về T.

b.Cơ cấu phân phối kiểu tịnh tiến dạng piston bậc – Điều khiển bằng thuỷ lực.-Cấu tạo:

+Có cấu tạo tượng tự cơ cấu điều khiển bằng tay tuy nhiên thay vì sử dụng cần điều khiển thì sử dụng thuỷ lực để điều khiển piston phân phối.

+Ứng dụng cho cơ cấu chấp hành có lưu lượng lớn, áp suất lớn.

-Nguyên lý làm việc:+Piston ở vị trí trung gian thì các cửa A và B đóng.+Khi dầu thuỷ lực được cấp vào phía bên phải, piston dịch chuyển sang trái, cửa P

thông với cửa A và cửa B thông với cửa TB. Dầu đi từ P qua A, đến cơ cấu chấp hành, sau đó dầu đi từ B về TB và hồi về két.

+Khi dầu thuỷ lực được cấp vào phía trái, piston dịch chuyển sang phải, cửa P thông với cửa B, cửa A thông với TA. Dầu từ P đến B, đến cơ cấu chấp hành, sau đó dầu đi từ A qua TA rồi hồi về két.

c.Cơ cấu phân phối kiểu tịnh tiến dạng piston bậc – Điều khiển bằng điện.-Cấu tạo: tương tự như cơ cấu điều khiển bằng tay nhưng sử dụng van điện từ để

điều khiển con trượt di chuyển.

-Nguyên lý hoạt động:+Khi chưa có dòng điện tác dụng thì con trượt ở vị trí trung gian, cửa A và B đóng.

+Khi có dòng điện qua van điện từ bên phải, trên cuộn dây sẽ sinh ra một lực hút kéo lõi van dịch chuyển sang trái, tác động lên con trượt làm con trượt dịch chuyển sang trái. Lúc này cửa A thông với cửa P, cửa B thông với cửa T. Dầu theo cửa P qua A, đi tới cơ cấu chấp hành, dầu từ cơ cấu chấp hành quay trở về cửa B, qua T rồi hồi về két.

+Khi có dòng điện đi qua van điện từ bên trái, trên cuộn dây của van sẽ sinh ra một lực hút để kéo lõi van đi về phía phải. Lúc này cửa P thông với cửa B, cửa A thông với cửa T. Dầu từ két qua cửa P qua B rồi đi đến cơ cấu chấp hành, từ cơ cấu chấp hành dầu đi về cửa A qua T rồi hồi về két.

3.1.2.Cơ cấu phân phối dạng xoay.a.Cấu tạo:

-Chi tiết điều khiển hướng dòng là một khoá xoay. Khoá xoay này thường có dạng mặt phẳng, dạng trụ, dạng cầu hoặc dạng côn.

-Trên bề mặt khoá xoay được khoét bốn rãnh, khi kết hợp với vỏ van sẽ tạo thành bốn khoang. Khoá xoay còn có hai lỗ khoan vuông góc nhưng không cắt nhau để nối từng cặp khoang đối xứng.

-Trên vỏ van được khoan các cửa nối với cơ cấu chấp hành, bơm thuỷ lực và bình chứa.

b.Nguyên tắc hoạt động:-Ở hình 1, khoá xoay xoay một góc nhỏ, cửa nối với cơ cấu chấp hành được mở.

Dầu từ két qua cửa P đi qua B đến cơ cấu chấp hành, sau đó dầu từ cơ cấu chấp hành đến A qua T thông qua lỗ khoan rồi hồi về két.

-Ở hình 2, với góc xoay này của khoá xoay làm bít kín cửa nối với cơ cấu chấp hành trên vỏ van.

-Ở hình 3, khoá xoay xoay tiếp một góc, ở góc này cửa nối với cơ cấu chấp hành được mở. Dầu từ két qua cửa P đi qua lỗ khoan đến cửa A rồi mới đến cơ cấu chấp hành. Từ cơ cấu chấp hành, dầu đi đến cửa B rồi qua lỗ khoan đến cửa T và hồi về két.

3.2.Cơ cấu điều khiển áp suất.

3.2.1.Van an toàn.Là một thiết bị thuỷ lực dùng để điều chỉnh áp suất trong mạch thuỷ lực. Nhiệm vụ

chính của van là bảo vệ mạch thuỷ lực khỏi sự tăng áp suất vượt giá trị định mức. Trong quá trình làm việc, van an toàn luôn ở trạng thái đóng, khi áp suất đầu vào của van vượt quá giá trị định mức thì van mở ra cho phép một phần chất lỏng chảy qua van về thùng chứa.

a.Van an toàn tác dụng trực tiếp:-Sơ đồ cấu tạo:+Dạng bi cầu+Dạng trụ côn+Dạng piston.

-Ưu, nhược điểm:+Ưu điểm: kết cấu đơn giản, tốc độ phản ứng cao.+Nhược điểm: bị giới hạn bởi kích thước lò xo khi yêu cầu lưu lượng làm việc của

van lớn. Để khắc phục nhược điểm của van an toàn tác dụng trục tiếp người ta sử dụng van an toàn tác dụng gián tiếp.

b.Van an toàn tác dụng gián tiếp:-Sơ đồ cấu tạo: +Cửa P thông với khoang sau piston nhờ lỗ tiết lưu.+Cửa hồi của van phụ thông với đường hồi chung.+Van thứ cấp có tác dụng giống van an toàn tác dụng trực tiếp.

1.van chính; 2.lỗ tiết lưu; 3.cửa xả; 4.lò xo; 5.nấm van phụ; 6.cửa hồi van phụ; 7.lò xo van phụ; 8.vít điều chỉnh; 9.đường hồi dầu.

-Nguyên lý hoạt động:+Khi áp suất trong hệ thống còn nhỏ hơn áp suất đặt thì áp lực tác dụng lên van phụ

nhỏ hơn sức căng lò xo, do đó van phụ đóng. Áp lực tác dụng lên phía trước piston van chính nhỏ hơn tổng áp lực tác dụng lên phía sau piston van chính (gồm sức căng lò xo và áp lực dầu qua tiết lưu) do đó van chính đóng.

+Khi áp suất trong hệ thống tăng lớn hơn áp suất đặt thì áp suất trong khoang sau piston lớn hơn lò xo van phụ, van phụ mở, dầu qua lỗ dầu hồi về đường hồi chung T. Đồng thời áp lực phía trước piston van chính lúc này lớn hơn áp lực phía sau piston van chính (do một phần dầu đi qua van phụ) điều này dẫn đến van chính mở ra và dầu hồi về đường dầu chung qua van chính, áp suất trong hệ thống giảm.

3.2.2.Van giảm áp.Chức năng: khi trong hệ thống thủy lực chỉ có một bơm nguồn với áp suất làm việc

nhất định mà trong hệ thống lại có một hoặc nhiều phần tử làm việc với áp suất nhỏ hơn thì ta sử dụng van giảm áp để hạ áp suất hệ thống xuống cho phù hợp với phần tử làm việc với áp suất nhỏ hơn.

a.Van giảm áp loại điều tiết cửa ra:-Sơ đồ cấu tạo:

1.piston van; 2.lò xo; 3.bulông điều chỉnh; 4.cửa vào; 5.cửa ra; 6.đường phản hồi.

-Nguyên lý làm việc:+Khi không có áp suất, cửa ra của van mở hoàn toàn do sức căng lò xo.+Khi có áp suất thì phía cửa ra lại bị đóng một phần do áp lực từ đường phản hồi

đẩy piston đi lên làm đóng bớt một phần cửa ra, áp suất phía cửa ra giảm.+Lò xo của van giảm áp có sức căng nhỏ hơn so với van an toàn.

b.Van giảm áp loại điều tiết cửa vào:-Sơ đồ cấu tạo:

supply oil: đường dầu cấpcontrolled oil circuit: đường dầu rapiston chamber: khoang piston valve spring: lò xo vanshim: tấm lótdrain: đường xảvalve spoon: ống bao van

-Nguyên lý làm việc:+Tương tự như van giảm áp loại điều tiết cửa ra nhưng thay vì đóng bớt một phần

cửa ra thì nó đóng bớt một phần cửa vào để giảm áp.

3.3.Cơ cấu điều khiển lưu lượng.

3.3.1.Van một chiều.Công dụng của van một chiều là chỉ cho chất lỏng đi qua theo một chiều và ngăn

không cho đi theo chiều ngược lại.a.Van một chiều thông thường:

-Chỉ cho chất lỏng đi theo một chiều.

-Kết cấu: +Nắp van: dạng cầu, côn hoặc trụ côn. +Lò xo van có độ cứng thấp.+Thân van: gồm hai cửa van, đế van và nắp van tạo thành phần làm kín.

b.Van một chiều có điều khiển:

-Có thể cho chất lỏng đi theo cả hai chiều nhưng cần có phần tử điều khiển.-Kết cấu:+Nắp van: dạng côn trụ.+Thân van: đế van tạo với nắp van thành phần làm kín, khoang điều khiển được nối

với đường điều khiển bằng dầu thủy lực.+Piston điều khiển: nằm trong khoang điều khiển và chịu tác dụng của dầu điều

khiển để giữ nắp van ở vị trí mở cho dầu chảy theo chiều ngược lại được.-Ứng dụng cho van một chiều có điều khiển:

+Mục đích của van một chiều có điều khiển ở đây là để chống tụt cần piston khi đang mang tải kể cả ở vị trí trung gian.

+Van một chiều có tiết lưu mắc song song dùng để điều khiển tốc độ cơ cấu chấp hành cho piston đi xuống từ từ.

3.3.2.Van tiết lưu.Là cơ cấu có tiết diện lưu thông nhỏ để hạn chế dòng dầu đi qua.a.Van tiết lưu cố định: tiết diện lưu thông cố định không đổi.

b.Van tiết lưu điều chỉnh: tiết diện lưu thông thay đổi được nhờ vít điều chỉnh.

CHƯƠNG IV

CÁC PHẦN TỬ KHÁC TRONG HỆ THỐNG THỦY LỰC

4.1.Thùng chứa dầu.a.Nhiệm vụ:-Chứa dầu thủy lực của toàn hệ thống.-Là nơi phân tách khí ra khỏi dầu.-Giải nhiệt của dầu.-Lưu giữ những chất bẩn trong hệ thống.-Nhiều khi là nơi gá lắp các thành phần của hệ thống thủy lực như: động cơ điện,

khối van điều khiển...

b.Phân loại:-Bình hở: có lỗ thông hơi được bố trí riêng hoặc kết hợp trong nắp để tạo ra áp suất

khí quyển trên mặt thoáng chất lỏng.

-Bình kín: kín hoàn toàn và tạo áp suất trên mặt thoáng của chất lỏng trong bình bằng cách cấp khí nén có áp suất vào khoang mặt thoáng: khoảng 1,5÷2 bar. Mục đích là tăng khả năng hút cho các bơm, giảm tiếng kêu so với việc bơm từ bình hở.

c.Kết cấu:-Có dạng cao/hẹp hoặc thấp/rộng ngang để hạn chế ảnh hưởng của đường hút bơm

dầu.-Đường hút dầu và đường dầu hồi được ngăn cách với nhau bởi các tấm vách có

chiều cao bằng mức dầu cao nhất, giúp tăng cường hiệu ứng làm mát dầu nhờ luân chuyển chất lỏng, tránh hiện tượng trộn lẫn không khí vào dầu từ đường hồi và tách những hạt bẩn đi vào đường hút của bơm dầu. Để cân bằng mức dầu giữa hai bên vách thì có đường thông ở góc vách ngăn dầu.

-Đường hút dầu đặt ở trên đáy thùng đủ để không cho hút cặn bẩn vào bơm.

-Đường hồi dầu và đường dầu thừa được đặt ở phía đỉnh thùng và được nối kéo dài ít nhất tới mức dầu tối thiểu của thùng nhằm ngăn dầu bên trong đi ngược lại vào đường này.

4.2.Bộ lọc dầu.a.Nhiệm vụ:-Lọc các cặn bẩn, tạp chất ra khỏi hệ thống nhằm đảm bảo sự làm việc an toàn, tin

cậy của hệ thống.

b.Phân loại:-Lọc thô: lọc được tạp chất với kích thước 0,1mm.-Lọc trung bình: lọc được tạp chất với kích thước 0,01mm.-Lọc tinh: lọc được tạp chất với kích thước 0,05mm.-Lọc đặc biệt tinh: lọc được tạp chất với kích thước 0,0001mm.Trong hệ thống thủy lực thường sử dụng loại lọc trung bình và lọc tinh.

c.Các cách bố trí bộ lọc dầu trong hệ thống thủy lực:

-Bộ lọc dầu có thể được bố trí phía trước cửa hút của bơm, phía sau cửa đẩy của bơm và bố trí ở đường dầu hồi về két tương ứng với các hình phía trên.

4.3.Bình tích năng.a.Nhiệm vụ:-Để ổn định áp suất của hệ thống, áp suất tăng thì tích áp suất, áp suất giảm thì bù

áp suất.-Để khởi động cơ cấu chấp hành được êm dịu.-Là nguồn điều khiển dự phòng khi nguồn chính bị hỏng.

b.Phân loại và cấu tạo:-Loại khí nén:+Khí nén dùng màng cao su được nén lại bởi khí nén hoặc bằng thủy lực. Dùng để

ổn định áp suất hoặc làm êm dịu hoạt động của cơ cấu chấp hành.

+Khí nén dùng piston: piston làm nhiệm vụ nén thể tích khí nén lại.-Loại lò xo: lò xo được đặt ở vị trí khoang khí nén, dùng năng lượng đàn hồi của lò

xo để làm việc. Có thể dùng màng ngăn hoặc dùng piston để nén lò xo.-Loại dùng trọng vật: dùng piston nối liền với một cần mang tải, ít được sử dụng do

cồng kềnh và đặc tính không thuận tiện.

c.Nguyên lý làm việc: