Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
Chương 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT THỦY LỰC VÀ MÁY THỦY LỰC
1. 1. GIỚI THIỆU CHUNG.
1.1.1. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG-BERLLOULI
Chất lỏng và chất khí đều là một dạng của vật chất nói chung. Trong thực tế chúng luôn tiềm tàng
năng lượng dưới ba dạng chủ yếu; Động năng (
2
2
mv
) của môi chất chuyển động, áp năng (pV) của môi
chất có áp suất và thế năng (mgh) của môi chất trong môi trường trọng lực.
Năng lượng của môi chất ký hiệu E là tổng các năng lượng thành phần và được viết dưới dạng tổng
quát:
mgh
mv
pVE ++=
2
2
;
Đơn vị của năng lượng là N.m hoặc KN.m.
Đối với chất lỏng, để tiện cho việc khảo sát và nghiên cứu, năng lượng của chất lỏng thường được
tính cho một đơn vị trọng lượng (G=mg) của chất lỏng, được ký hiệu là H và gọi là cột áp của một trạng
thái chất lỏng.
(H=
G
E
); trong đó G là trọng lượng của chất lỏng, G=mg.
Như vậy cột áp của chất lỏng:

G

p
- Cột áp áp năng;

g
v
2
2
- Cột áp động năng;

h
- Cột áp thế năng.
Giảng viên: Trần Tiến Anh
1
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
Tổng ba giá trị của cột áp áp năng, cột áp thế năng và cột áp động năng biểu thị cột áp toàn phần của
một chất lỏng đang tồn tại ở trạng thái nào đó và được xác định bằng công thức (1-2).
Dựa trên cơ sở của định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng áp dụng cho một dòng chảy của
chất lỏng từ điểm 1 đến điểm 2, ta xét quy luật của nó đối với từng điều kiện cụ thể.

Hình 1.1. Sơ đồ xây dựng phương trình năng lượng
a. Phương trình cân bằng năng lượng Berllouli đối với chất lỏng lý tưởng
Xét trường hợp quãng đường chuyển động từ mặt cắt 1-1 đến mặt cắt 2-2 (Hình 1.1) mà chất lỏng
không trao đổi năng lượng với môi trường bên ngoài. Khi chất lỏng là lý tưởng (độ nhớt bằng không) ta
có:
E
1
=E
2
Có nghìa là tổng năng lượng tại đầu vào (1-1) và tại đầu ra (2-2) của đường dòng là như nhau. Hoặc
có thể viết dưới dạng cột áp ta có:

=++
2
2
γ
; (1-3)
Đây là phương trình Berllouli viết cho chất lỏng dưới dạng tổng quát.
b. Phương trình cân bằng năng lượng Berllouli đối với chất lỏng thực
* Xét trường hợp quãng đường chuyển động từ mặt cắt 1-1 đến mặt cắt 2-2 (Hình 1.1) mà chất lỏng
không trao đổi năng lượng với môi trường bên ngoài. Chất lỏng thực với độ nhớt (ν ≠ 0), dòng chảy ổn
định. Vì chất lỏng có ν ≠ 0, nên khi chất lỏng chuyển động từ mặt cắt 1-2 đến mặt cắt 2-2 phải chi phí
một giá trị cột áp để thắng các sức cản dọc đường và một số điểm cục bộ. Giá trị tổn thất này gọi là tổn
thất cột áp và ký hiệu là h
tt
, phương trình được viết dưới dạng sau:
E
1
= E
2
+ E
tt
hoặc H
1
= H
2
+ h
tt(1
→
2)
;
Hoặc

dọc đường
+ h
cục bộ
; (1-5)
Giảng viên: Trần Tiến Anh
2
P
2
v
2
h
2
P
1
v
1
h
1
2
2
1
1
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
* Một số ít trường hợp đối với dòng chất lỏng thực ( ν ≠ 0), dòng chảy không ổn định (v= variant).
Khi đó tồn tại quán tính tức là chất lỏng chuyển động có gia tốc a thì phương trình cân bằng năng lượng
tổng quát có dạng:
H
1
= H
2

Giá trị của hệ số tổn thất dọc đường phụ thuộc vào tình trạng của ống (ví dụ ống nhẵn trơn, ống
nhám ) và được tra bảng hoặc tính toán bằng các công thức thực nghiệm.
Trong thực tế nếu đường ống được tạo thành bởi nhiều đoạn ống có kích thước khác nhau và tình
trạng ống khác nhau thì h
λ
tổng quát được tính theo công thức sau:

g
v
d
L
h
i
i
i
i
n
i
2

2
1
λ
λ
∑∑
=
=
; (1-7)
* Tổn thất cục bộ
Khi đổi hướng đột ngột hay gặp vật cản trên đường đi, dòng chảy bị tách khỏi thành ống và lập tức

∑∑
=
=
; (1-8)
1.2. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY THỦY LỰC TÀU THỦY
Máy thuỷ lực là danh từ chung để chỉ các máy làm việc bằng cách trao đổi năng lượng với chất lỏng
theo nguyên lý thuỷ lực học nói riêng và cơ học chất lỏng nói chung.
Máy thuỷ lực trong thực tế được ứng dụng rất rộng rãi. Trong lĩnh vực công nghiệp tàu thuỷ thường
ứng dụng các loại máy thuỷ lực như các loại bơm, động cơ thuỷ lực, các loại xy lanh lực, xy lanh mô
men
Giảng viên: Trần Tiến Anh
3
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
Có thể phân loại máy thuỷ lực theo một số cơ sở sau.
Trên phương diện trao đổi năng lượng với chất lỏng tồn tại hai nguyên tắc chính: Nhận năng lượng
(Bơm) và truyền năng lượng (Động cơ).
Các máy thuỷ lực nhận năng lượng từ nguồn bên ngoài dưới dạng cơ năng (do các động cơ lai), sau
đó truyền năng lượng cho chất lỏng dưới dạng động năng và áp năng được gọi là bơm. Biểu thị năng
lượng của bơm như sau:
E
1

<
E
2
Hay E
2
-E
1
= N

Trong thực tế máy thuỷ lực cánh dẫn thường là: bơm ly tâm, bơm hướng trục, tua bin nước, khớp nối
và biến tốc thuỷ lực
Máy thuỷ lực thể tích là máy thuỷ lực mà trong đó việc trao đổi năng lượng giữa chúng với chất lỏng
được thực hiện nhờ sự nén chất lỏng trong những thể tích công tác kín và dưới áp lực thuỷ tĩnh nhất định
(biến áp năng của dòng chất lỏng thành cơ năng đối với động cơ và biến cơ năng thành áp năng của dòng
chất lỏng đối với bơm thuỷ lực)
Các máy thuỷ lực thể tích có thể là: bơm piston, bơm bánh răng, bơm cánh gạt và các loại bơm và
động cơ thuỷ lực kiểu rotor.
1.3. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY THỦY LỰC
1.3.1. CỘT ÁP
Cột áp của chất lỏng hay của máy thuỷ lực là giá trị năng lượng tính cho một đơn vị trọng lượng của
chất lỏng. Cột áp thường được ký hiệu là H, đơn vị là mét và được tính bằng công thức dưới đây:
G
E
H =

E- Năng lượng của chất lỏng,
G- trọng lượng chất lỏng.
Để tiện cho việc khảo sát ta đi xác định cột áp cho từng đối tượng cụ thể.
a. Cột áp của trạng thái chất lỏng
Là giá trị cột áp của chất lỏng nói chung ở dạng tổng quát hoặc trạng thái chất lỏng của đường dòng
tại một điểm nào đó:
Giảng viên: Trần Tiến Anh
4
N
2
1
N
2
1

1.
E
1
và H
1
- là năng lượng và cột áp tại cửa vào của bơm.
E
2
và H
2
- là năng lượng và cột áp tại cửa ra của bơm.
Hình 1.4. Sơ đồ tính cột áp của bơm
Cột áp của bơm còn được tính bằng công thức sau:








++−















++=
1
2
111
2
2
222
22
h
g
vp
h
g
vp
H
B
α
γ
α
γ
,
Trong đó:
α
1

−
=
αα
γ
. (1-12)
Giảng viên: Trần Tiến Anh
5
1
h
h
1
h
2
p
1
v
1
p
2
v
2
2
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
Nếu quy ước:
( )
12
12
hh
pp
−+

Lưu lượng (hay còn gọi là sản lượng) của máy thuỷ lực là lượng chất lỏng chuyển qua máy thuỷ lực
trong một đơn vị thời gian, ký hiệu là (Q) hoặc (G).
Tuỳ thuộc lượng chất lỏng được đo như thế nào mà ta có một số dạng lưu lượng sau:
Lưu lượng thể tích là lưu lượng được đo bằng đơn vị thể tích. Thứ nguyên của lưu lượng thể tích là:
m
3
/h; m
3
/s;
Lưu lượng khối lượng là lưu lượng được đo bằng đơn vị khối lượng. Thứ nguyên của lưu lượng khối
lượng là kg/h, kg/s, tấn/h…
Lưu lượng trọng lượng là lưu lượng được đo bằng đơn vị trọng lượng. Thứ nguyên của lưu lượng
trọng lượng là T/h, kg/s…
Quan hệ giữa lưu lượng thể tích và lưu lượng trọng lượng như sau:
G =
γ
. Q.
1.3.3. CÔNG SUẤT
Công suất là năng lượng mà máy thuỷ lực trao đổi với chất lỏng trong một đơn vị thời gian.
Giá trị công suất thực mà máy thuỷ lực trao đổi được với chất lỏng gọi là công suất thuỷ lực.
Công suất thuỷ lực được xác định như sau:
N
thuỷ lực
=
γ
.Q.H. (1-14)
Trong đó:
γ
- Trọng lượng riêng của chất lỏng.
Q - Lưu lượng thể tích của máy thuỷ lực.

động cơ.
H
động cơ.
Trong đó:
Giảng viên: Trần Tiến Anh
6
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
γ
- Trọng lượng riêng của chất lỏng,
Q
động cơ
- Lưu lượng thể tích của động cơ thuỷ lực,
H
động cơ
- Cột áp của động cơ thuỷ lực
1.3.4. HIỆU SUẤT CỦA MÁY THỦY LỰC
Hiệu suất của máy thuỷ lực là phần trăm công suất sử dụng có ích sau khi trao đổi năng lượng với
môi chất.
a. Hiệu suất của bơm
lv
B
lv
B
B
N
HQ
N
N
γ
η

c
).
Tổn thất do rò rỉ chất lỏng làm giảm lưu lượng của máy, gọi là tổn thất lưu lượng (
η
Q
)
.
Hiệu suất của máy thuỷ lực:
η
=
η
h.
.
η
c
.
η
Q.
CHƯƠNG II : TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC THỂ TÍCH
KHÁI NIỆM VỀ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC THỂ TÍCH
Truyền động thủy lực thể tích là một thể loại (phương thức) truyền động mà trong đó các thiết bị
tham gia trong hệ truyền động là các máy thủy lực thể tích và một số phần tử thủy lực hỗ trợ khác. Các
máy thủy lực thể tích trong hệ truyền động thủy lực thể tích là bơm thủy lực thể tích và động cơ thủy lực
thể tích. Ngoài ra, trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích còn có các phần tử thủy lực phụ khác làm
nhiệm vụ hỗ trợ như điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ ;.
Ví dụ, hệ thống máy lái thủy lực tàu thủy, hệ thống cẩu thủy lực, hệ thống đóng mở hầm hàng tàu
thủy thường là những hệ thống truyền động thủy lực thể tích. Dưới đây là một số hình vẽ ví dụ về truyền
động thủy lực thể tích trong công nghiệp. Ví dụ: máy xếp dỡ hàng hóa, máy lái thủy lực tàu thủy
Giảng viên: Trần Tiến Anh
7

b) Động cơ thủy lực;
c) Các phần tử thủy lực hỗ trợ (các van thuỷ lực…).
Ba nhóm thiết bị này kết hợp lại với nhau theo một nguyên tắc nhất định, có sự trợ giúp của chất
lỏng là môi chất chất truyền tải năng lượng trong hệ thống ống dẫn, tạo lên hệ thống truyền động thủy
lực, nhằm đạt được những yêu cầu của người thiết kế. Các nhóm thiết bị này kết hợp lại với nhau theo
nguyên tắc dưới đây thành hệ thống truyền động thủy lực thể tích:
(a) (b)
Hình 6.4. Nguyên tắc kết cấu một hệ thống truyền động thủy lực thể tích cơ bản
(a) Sơ đồ khối hệ thống truyền động thủy lực thể tích
(b) Ví dụ ứng dụng của TĐTLTT (Kích thủy lực)
Hệ thống truyền động thủy lực thể tích có cấu trúc như sơ đồ khối (hình 6.4a), bao gồm ba nhóm
thiết bị là bơm thủy lực, động cơ thủy lực và nhóm các van thủy lực. Ví dụ: Kích thủy lực là một hệ
thống truyền động thủy lực thể tích phổ biến và đơn giản nhất (hình 6.4b). Nguyên lý chung về hoạt động
của của hệ thống truyền động thủy lực thể tích như sau:
Bơm thủy lực có nhiệm vụ nhận năng lượng từ nguồn bên ngoài để biến đổi nguồn năng lượng ấy
truyền cho chất lỏng thành thủy năng. Chất lỏng đã được tiếp nhận năng lượng tại bơm và trở thành dòng
chảy có tốc độ và áp suất. Dòng chất lỏng tiềm chứa năng lượng trong chính nó được dẫn đi bằng đường
ống để tới động cơ thủy lực và tại động cơ thuỷ lực biến đổi thành cơ năng nhằm thực hiện các hoạt động
cần thiết theo yêu cầu của thiết kế. Trong truyền động thủy lực thể tích, các động cơ thủy lực còn được
gọi là phần tử thực hiện hay bộ phận chấp hành. Việc điều khiển các chức năng hoạt động, chiều quay
hoặc tốc độ của các động cơ thủy lực và bảo vệ hệ thống được an toàn nhờ vào hệ thống các phần tử thủy
lực phụ hỗ trợ như van an toàn, van tràn, van phân phối v.v
BƠM THỦY LỰC
Giảng viên: Trần Tiến Anh
9
Động cơ
thủy lực
Nhóm
động cơ
thủy lực

, lưu lượng Q
ct
, và công suất thủy lực N
tl
phải đáp ứng được các yêu
cầu công tác của hệ thống.
Quy ước về ký hiệu các bơm thủy lực như sau:
. Ký hiệu bơm thủy lực trong truyền động thủy lực thể tích
ĐỘNG CƠ THỦY LỰC
Động cơ thủy lực có nhiệm vụ biến đổi năng lượng (thủy năng) của dòng chất lỏng thành cơ năng
để thực hiện mục đích công tác. Ví dụ như quay trống tời quấn dây, tạo mômen quay trụ máy lái tàu thủy,
tạo ra lực ép nén cho thiết bị cơ khí Trong lĩnh vực tàu thủy, do nhu cầu chức năng công tác của thiết bị
mà có thể sử dụng bất kỳ loại động cơ thủy lực miễn sao chúng phù hợp cho thiết bị.
Động cơ thủy lực có chuyển động quay
Động cơ thủy lực có chuyển động quay trên tàu thủy thường được dùng để quay trống quấn dây
cáp cần cẩu, lai trống tời dây buộc tàu, dùng trong hệ thống đạo lưu hệ thống chân vịt biến bước vv. Ký
hiệu các động cơ thủy lực có chuyển động quay trên hình 7.6 sau:
Hình 6.6. Ký hiệu động cơ thủy lực có chuyển động quay
Trong thực tế, động cơ thủy lực bánh răng và động cơ thủy lực trục vít thường được sử dụng là
các động cơ có chiều quay và tốc độ không đổi. Nhưng nếu chúng được cấp nguồn chất lỏng từ bơm tới
có lưu lượng thay đổi thì các động cơ thủy lực ấy sẽ thay đổi được tốc độ quay tùy thuộc vào lưu lượng
Giảng viên: Trần Tiến Anh
10
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
của bơm. Điều đó có nghĩa là nếu lưu lượng chất lỏng qua động cơ thủy lực càng nhiều thì tốc độ quay
của động cơ thủy lực càng lớn. Loại động cơ thủy lực cánh gạt, pitông-rôto-hướng kính, pitông-rôto-
hướng trục đều có khả năng là những động cơ thủy lực có chiều quay và tốc độ quay thay đổi bằng cách
đảo vị trí lệch tâm hoặc đĩa nghiêng trong các động cơ thủy lực đó.
CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC KHÁC
Dầu thủy lực

Van an toàn
Van an toàn là phần tử thủy lực, được lắp đặt để làm nhiệm vụ hạn chế khả năng gia tăng áp suất
trong hệ thống thủy lực và giữ cho hệ thống không bị hư hỏng do áp suất quá cao gây nên. áp suất công
tác trong hệ thống thủy lực phụ thuộc vào điều kiện công tác trong quá trình khai thác. Để tránh hư hỏng
hệ thống do sự gia tăng áp suất bất thường có thể xảy ra, trong mỗi hệ thống thủy lực đều phải bố trí một
hoặc nhiều van an toàn. Van an toàn có khả năng trực tiếp mở thông đường thóat để xả ngay lập tức một
lượng chất lỏng từ phần có áp suất cao về nơi có áp suất thấp. Trên hình 6.12 là sơ đồ kết cấu của van an
toàn hoạt động trực tiếp.
Giảng viên: Trần Tiến Anh
11
Van an
to nà
nĐườ
g h iồ
A
B
S
Vít
ch nhỉ
i Đ
công tác
C
VAT
i Đ
công tác
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
(a) (b)
Hình 6.12. Sơ đồ kết cấu và bố trí van an toàn hoạt động trực tiếp trong hệ thống thủy lực
(a) Sơ đồ kết cấu van an toàn
(b) Ký hiệu van an toàn trong hệ thống thủy lực

Nếu p
A
giảm quá mức thì nấm van F đóng lại, áp suất p
D
lại tăng, con trượt C đóng và lại không cho chất
lỏng trở về két chứa. Như thế, áp suất p
A
lại tăng. Giá trị áp suất mở của van tràn được chỉnh bằng vít H.
Hình 6.14-b và 6.14-c là những ứng dụng của van tràn vào hệ thống truyền động thủy lực thể tích.
Giảng viên: Trần Tiến Anh
12
GF
D
C
A
p
D
p
A
B
p
B
K H
E
N
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
Van phân phối
Van phân phối (còn được gọi là van hướng dòng) là phần tử thủy lực dùng để dẫn đường dòng
chất lỏng công tác (dầu thủy lực) đến nơi tiêu thụ năng lượng (động cơ thủy lực) trong hệ thống theo sự
điều khiển của người khai thác. Trong thực tế, sử dụng van phân phối để phân bố, điều khiển các nhóm

A
2
5
1
C
A
B
1
C
4
6
3
D
2
7
A
8
B
5
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
(b) Ký hiệu van một chiều
Van tiết lưu một chiều
Van tiết lưu trong hệ thống thủy lực có tác dụng gây sức cản làm giảm áp suất chất lỏng qua van.
Về nguyên tắc, cơ cấu làm việc của van tiết lưu chủ yếu là có nhiệm vụ thu hẹp dòng chảy qua van, do đó
tăng tổn thất cục bộ tại van. Chính vì tổn thất thủy lực tăng mà kéo theo sự giảm áp suất và tổn thất thủy
lực chuyển thành nhiệt nên làm cho dầu thủy lực nóng lên.
(a) (b)
Hình 6.18. Sơ đồ cấu tạo và ký hiệu nhóm van tiết lưu-một chiều
Hình 6.18-a là sơ đồ cấu tạo nhóm van tiết lưu song song với van một chiều. Loại van này cho
phép chất lỏng đi theo một chiều một cách tự do, nhưng lại điều tiết được chất lỏng đi theo chiều ngược

mức độ tiêu thụ lượng chất lỏng của bộ phận chấp hành giảm), tín hiệu áp suất này đi qua rãnh tiết lưu 5,
về khoang D, qua đường dẫn 3 để tác dụng vào nấm van 4. Nếu áp suất tăng ấy thắng sức căng lò xo 1
(chỉnh sức căng bằng vít 6) thì sẽ làm mở van tràn 4 và chất lỏng khi đó thoát về cửa C rồi đi về két chứa.
Có sự thoát chất lỏng khi mở nấm van 4 sẽ gây áp suất khoang D giảm mạnh, vì thế pitông trượt 7 lập tức
đi lên kéo theo việc đóng bớt cửa thông 8. Cửa thông 8 đóng bớt sẽ giảm được áp suất cửa B xuống trở
về giá trị ban đầu. Trường hợp tiếp đó, nếu áp suất B lại giảm so với giá trị ban đầu thì nấm van 4 đóng
lại, áp suất khoang D tăng lên, pitông trượt 7 đi xuống để trả lại lối thông 8 như cũ, mức cấp chất lỏng tới
B tăng, như vậy áp suất cửa B lại về giá trị đã đặt. Bằng hình thức hoạt động như trên, van này có khả
năng luôn luôn giữ được giá trị áp suất sau van không đổi (p
B
=constant), không phụ thuộc vào áp suất
nguồn cấp và cũng không phụ thuộc vào mức độ tiêu thụ chất lỏng của bộ phận chấp hành sau van. Sử
dụng vít chỉnh 6 để tăng hoặc giảm (đặt áp suất làm việc) áp suất công tác của van.
Van giảm áp thường được sử dụng trong một số hệ thống truyền động thủy lực thể tích tàu thủy
Van chặn (check valve)
Van chặn dùng để cách biệt hoàn toàn sự lưu thông chất lỏng trong mạch thủy lực khi cần thiết.
Kết cấu các van chặn thường khá đơn giản, tuy nhiên khi sử dụng chúng cần chú ý mức độ áp suất công
tác của hệ thống thủy lực và lưu lượng qua van mà chọn loại van chặn cho phù hợp.
Hình 6.20. Ký hiệu van chặn trong hệ thống thủy lực
Phin lọc
Phin lọc trong hệ thống thủy lực dùng để giữ lại các tạp bẩn ở dạng rắn có mặt trong hệ thống
như: cát, gỉ sắt, vảy sơn, mạt kim loại v.v. Nếu không loại được các tạp chất vừa nêu ra khỏi hệ thống
thì chúng sẽ gây ra kẹt và mài mòn các chi tiết của máy thủy lực. Điều này rất có hại cho hệ thống truyền
động thủy lực. Vì vậy, bắt buộc phải trang bị phin lọc cho hệ thống thủy lực. Phin lọc dùng trong hệ
thống thủy lực có nhiều loại, chúng được lựa chọn để lắp đặt vào hệ thống phụ thuộc vào áp suất công
tác và mức độ tinh lọc. Mức độ tinh lọc được đánh giá bằng kích thước tạp chất cho phép lớn nhất lọt qua
mắt lưới của phin lọc. Ký hiệu phin lọc trong hệ thống thủy lực như (Hình 6.21). Ba thông số kỹ thuật
của phin lọc được quan tâm nhất, đó là áp suất công tác p(KG/cm
2
), lưu lượng dầu thủy lực qua phin lọc

Nếu hệ thống thủy lực làm việc trong điều kiện nhiệt độ môi trường quá thấp và dầu thủy lực bị
nhiễm bẩn sẽ dẫn đến tăng độ nhớt dầu thủy lực và hậu quả là tăng tổn thất thủy lực. Vì thế, hệ thống cần
bầu hâm làm nóng dầu thủy lực lên tới nhiệt độ để có độ nhớt làm việc thích hợp. Tuy nhiên, trong thực
tế chỉ sử dụng bầu hâm khi hệ thống hoạt động tại vùng lạnh, bởi vì dầu thủy lực sạch, nó có độ nhớt thấp
và nhiệt độ đông đặc ở vào khoảng -20
0
C cho đến -35
0
C.
7.3. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRONG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC THỂ TÍCH
Về nguyên tắc, điều chỉnh tốc độ thực hiện của bộ phận chấp hành là nhờ vào điều chỉnh lượng
chất lỏng cấp cho nó. Điều đó cũng chính là điều chỉnh sản lượng Q(lit/min) của bơm cấp vào động cơ
thủy lực. Có thể nói một cách đơn giản là, nếu cấp vào cho động cơ thủy lực với lưu lượng lớn thì động
cơ thủy lực đó có được tốc độ cao và ngược lại. Điều chỉnh tốc độ thực hiện cho bộ phận chấp hành có
thể theo một trong những nguyên tắc sau:
• Đặt tiết lưu trước bộ phận chấp hành (Hình 6.22-a);
• Đặt tiết lưu sau bộ phận chấp hành (Hình 6.22-b);
• Đặt tiết lưu song song với bộ phận chấp hành (By-pass) (Hình 6.22-c);
• Điều chỉnh sản lượng bơm thủy lực; và
• Điều chỉnh lưu lượng riêng (q=lit/vòng quay) của bộ phận chấp hành (đ/c thủy lực).
Hình 6.22. Sơ đồ các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ thủy lực
(a) Điều chỉnh bằng van tiết lưu trước bộ phận chấp hành
(b) Điều chỉnh bằng van tiết lưu sau bộ phận chấp hành
(c) Điều chỉnh bằng van tiết lưu song song với bộ phận chấp hành (By-pass)
Giảng viên: Trần Tiến Anh
16
C
B
A
B

dễ dàng đi về cửa B qua van một chiều số 2. Nhưng nếu dầu đi vào từ cửa B về cửa A thì bị van một
chiều 2 tự động đóng lại, trừ khi đường dẫn số 3 có áp suất dầu vào khoang C cưỡng chế pitông 1 để mở
bi cầu của van một chiều 2. Dầu từ cửa B chỉ đi được về cửa A khi có tín hiệu áp suất tới kênh 3 qua tiết
lưu 4 vào khoang C. Van tiết lưu 4 có tác dụng đóng, mở từ từ van bi cầu tại van 2. Đường dẫn số 5 dùng
để thông thóat chất lỏng trong van. Cơ cấu hãm thuỷ lực này đặc biệt có ý nghĩa cho chức năng nâng hạ
hàng và nâng hạ cần của nhóm cẩu thuỷ lực. Khi lắp cơ cấu này cho cẩu thì phải tuân theo nguyên tắc là:
chiều của dầu thuỷ lực đi từ A sang B khi nâng hàng và chiều của dầu thuỷ lực từ B về A khi hạ hàng
xuống.
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TÀU THỦY
CẨU THỦY LỰC
Hình 6.25. Sơ đồ hệ thống cẩu thủy lực
A - Nhóm tạt cần (Guy Winch)
B - Nhóm nâng hạ hàng (Cargo Winch)
C - Nhóm nâng hạ cần (Topping Winch)
Giảng viên: Trần Tiến Anh
17
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
Trạm bơm chính làm nhiệm vụ cung cấp dầu thủy lực cho cả 3 nhóm chức năng (Hình 6.25): tạt
cần trái-phải A-(Guy Winch), nâng hạ hàng B-(Cargo Winch) và nâng hạ cần C-(Topping Winch) của
toàn bộ hệ thống cẩu. Ba nhóm chức năng này có thể hoạt động độc lập hoặc nối tiếp đồng thời cùng một
lúc. Đương nhiên, khi làm việc nối tiếp thì tải của hệ thống cẩu tuân theo quy luật là bằng tổng các phụ
tải của từng nhóm chức năng. Trong mỗi mạch công tác riêng, người ta bố trí hai van an toàn lắp đối
nhau để đề phòng áp suất vượt quá mức. Van chặn cho từng mạch có tác dụng như van by-pass, nó có thể
dùng để hạ hàng hay hạ cần cẩu bị treo khi sự cố mất điện đột ngột. Nhóm van cân bằng (counter balance
valve) có tác dụng khi hạ hàng hoặc hạ cần cẩu (tham khảo phần counter balance valve).
HỆ THỐNG ĐÓNG MỞ NẮP HẦM HÀNG TÀU THỦY
Hình 7.26. Sơ đồ hệ thống đóng mở nắp hầm hàng tàu thuỷ và tời quay quấn dây cáp
Trạm bơm chính của hệ thống (Hình 6.26) cũng làm nhiệm vụ cung cấp dầu thủy lực cho việc
đóng, mở hàng loạt các nắp hầm hàng trực tiếp bằng pitông xilanh lực (A và B) hoặc gián tiếp bằng cách
quấn dây cáp trên các trống tời (C). Nguyên lý hoạt động của các nhóm thủy lực đóng mở hầm hàng là có

dịch, làm xoay trục bánh lái sang bên trái. Cửa tiết lưu trên các van hãm/hạn chế tốc độ có tác dụng hạn
chế tốc độ xoay của bánh lái, đặc biệt là dưới tác động của các mômen xung do sóng gió gây ra.
Hình 7. 1. Máy lái điện-thuỷ lực với bơm có sản lượng và chiều cấp không đổi
1. Cụm bơm tay, 2. Xy lanh lực, 3. Van an toàn, 4. Cụm van hãm/hạn chế tốc độ, 5. Van điều
khiển, 6. Phin lọc, 7. Két chứa dầu, 8. Bơm, 9. Kính nhìn
Khi muốn xoay bánh lái theo chiều ngược lại, cuộn hút điện từ phía bên phải sẽ được cấp điện. Nhờ
đó píttông của van hướng được đẩy dịch sang trái, nối thông cửa đẩy của bơm tới van một chiều của cụm
van hãm/hạn chế tốc độ phía bên phải (theo mũi tên chéo). Van một chiều mở, nối thông đường một phía
của hai xilanh lực. Tương tự, một nhánh dầu được nối tới xilanh điều khiển của cụm van hãm/hạn chế tốc
độ bên trái, đẩy píttông của van này sang trái, nối thông phía còn lại của các xilanh lực qua cửa tiết lưu và
về đường dầu hồi về két. Do sự chênh áp suất, píttông của các xilanh lực sẽ dịch, làm xoay trục bánh lái
sang bên phải, theo hướng yêu cầu.
Khi bánh lái đã xoay đến góc yêu cầu, tín hiệu điều khiển cấp đến các cuộn hút bị ngắt. Khi đó, nhờ
lò xo ở hai phía mà píttông của van hướng sẽ tự trở về vị trí giữa, đưa bơm về trạng thái hoạt động không
tải và cũng xả hết toàn bộ phần áp suất dư ở phía trước các van hãm hạn chế tốc độ. Cũng nhờ sức căng
lò xo mà píttông của các van hãm hạn chế tốc độ tự trở về vị trí tương ứng với van một chiều, nhờ vậy mà
toàn bộ hệ thống phía sau các van này được tách ra khỏi phần bơm. Khi đó, bánh lái sẽ bị hãm tại nguyên
vị trí khi không có tác động điều khiển. Như vậy, nếu có trục trặc ở phần hệ thống phía trước các van này
(ví dụ bơm hỏng) thì bánh lái cũng tự hãm tại nguyên vị trí.
Mỗi hệ thống máy lái được trang bị ba van an toàn. Một van an toàn chính được bố trí nối cửa đẩy
của bơm với đường dầu hồi về két để bảo vệ phần hệ thống phía cửa đẩy bơm khỏi quá áp. Trên mỗi
nhánh của hệ thống phía các xilanh lực được bố trí một van an toàn để bảo vệ áp suất trên nhánh đó. Điều
này đặc biệt quan trọng vì khu vực này thường chịu các xung áp suất gây ra do sóng biển đánh vào bánh
lái.
Hệ thống máy lái này có hai chế độ lái sự cố: chế độ thứ nhất được áp dụng khi hệ điều khiển từ xa
máy lái từ buồng lái bị hỏng, trong khi các bơm thủy lực vẫn hoạt động được; chế độ thứ hai là chế độ lái
tay khi cả hai bơm thủy lực đều không thể hoạt động.
Ở chế độ thứ nhất, các bơm thủy lực vẫn hoạt động, còn việc điều khiển máy lái được thực hiện
bằng tay nhờ tác động trực tiếp vào các van hướng (dùng một que nhỏ ấn vào ty đẩy ở hai đầu cuộn hút
của van hướng). Trong trường hợp này, người lái phải thường trực trong buồng lái, còn việc liên lạc với

an toàn
Bơm thủy lực Cần nổi
Trục điều khiển
Thanh phản hồi
Trục lái
Senxin phản
hồi
Xilanh lực
Bộ nhận tín
hiệu điều khiển
A C B
Hỡnh 7.2: Mỏy lỏi s dng bm cú sn lng v chiu cp thay i
Gi s cú tớn hiu iu khin t bung lỏi (thng l tớn hiu in). Tớn hiu ny c truyn ti b
nhn v bin i tớn hiu, lm cho thanh iu khin dch chuyn (vớ d xung di). Chuyn ng ca
thanh iu khin tỏc ng vo im A ca cn ni iu khin bm, lm cho cn ny dch chuyn, xoay
quanh im B. Tỏc ng xoay ca cn ni lm cho im C cng xoay quanh im B v dch chuyn
xung di. im C ni vi cht iu khin bm, kộo xilanh ca bm xung di, to ra s lch tõm
gia xilanh v rụto. Nh vy bm s cp du ti ca bờn phi v hỳt du ca bờn trỏi. Du ỏp sut cao
c dn ti mt phớa ca cỏc xilanh lc qua van mt chiu. Phớa cũn li ca cỏc xilanh lc c ni vi
ca hỳt ca bm phớa bờn trỏi qua van mt chiu. Van mt chiu ny c iu khin m nh ỏp lc du
trớch t nhỏnh bờn phi. Tỏc ng ca chờnh lch ỏp sut du thy lc hai phớa ca cỏc xilanh lc lm
Ging viờn: Trn Tin Anh
20
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
các xilanh này dịch chuyển, xoay trục bánh lái ngược chiều kim đồng hồ. Khi trục bánh lái quay, qua các
khớp và thanh phản hồi, điểm B của cần nổi được kéo dịch lên trên. Tác động này làm cần nổi xoay tức
thời quanh điểm A. Khi đó điểm C sẽ dịch chuyển dần về vị trí ban đầu, làm giảm dần độ lệch tâm của
bơm. Khi điểm C trở về vị trí ban đầu, tâm của xilanh bơm và tâm của rôto trở về trạng thái trùng nhau,
sản lượng bơm bằng không. Quá trình điều khiển kết thúc tương ứng với một vị trí nhất định của bánh lái
theo giá trị đặt của tín hiệu điều khiển. Ở trạng thái này, cần nổi ABC ở vị trí lệch so với vị trí “không’

Chân vịt biến bước ngày nay được sử dụng rộng rãi trên các tàu đòi hỏi tính cơ động cao như các
tàu dịch vụ, tàu lai dắt trong các cảng, các công trình nổi, tàu container, tàu khách, Ứng dụng chân vịt
biến bước cũng cho phép sử dụng các động cơ diesel trung tốc, lai chân vịt qua hộp giảm tốc/ly hợp, nhờ
vậy cấu hình hệ động lực nhỏ gọn hơn, việc điều động tàu trong luồng lạch cũng thuận tiện và an toàn
hơn. Nhờ thay đổi được chiều và công suất đẩy bằng cách thay đổi bước theo cả hai chiều, hệ thống cho
phép sử dụng động cơ diesel không đảo chiều, hoạt động ở một giá trị vòng quay không đổi. Vì vậy hệ
thống có khả năng lai máy phát điện đồng trục.
Một trong những hệ thống chân vịt biến bước được sử dụng phổ biến trên thế giới là của hãng
KaMeWa, Thụy Điển (hình 7.12). Hệ thống chân vịt biến bước gồm bốn cánh được lắp với các vòng
xoay. Mỗi vòng xoay có một chốt xoay lệch tâm, được lắp với guốc trượt của đầu chữ thập. Đầu chữ thập
được nối với piston động cơ trợ động. Piston này có thể chuyển động tịnh tiến trong xilanh nhờ dầu thủy
lực cấp từ hệ thống thủy lực điều khiển. Nhờ cơ cấu khớp trượt, chuyển động tịnh tiến của đầu chữ thập
được biến thành chuyển động xoay của cánh chân vịt. Toàn bộ cơ cấu truyền động được đặt bên trong
may ơ chân vịt và được kín nước bằng các gioăng cao su.
Giảng viên: Trần Tiến Anh
21
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
Hình 7.3. Cấu tạo chân vịt biến bước
Hình 7.13 mô tả một phương án bố trí hệ thống chân vịt biến bước tiêu biểu. Trục chân vịt được lai
bởi động cơ chính qua hộp giảm tốc bánh răng một cấp. Trục ra của hộp giảm tốc được nối với trục chân
vịt, tâm trục được tổ hợp phần cán piston dịch bước. Bộ phân phối dầu dịch bước được bố trí ở phần đuôi
cán piston, cùng với các ống lồng dọc theo cán piston, có nhiệm vụ dẫn dầu thủy lực đến và đi khỏi
xilanh dịch bước. Dầu thủy lực được bơm độc lập hoặc bơm động cơ lai hút từ két qua van một chiều,
phin lọc, đến van điều khiển (van hướng dòng). Van hướng dòng được điều khiển từ xa từ buồng máy
hoặc buồng lái. Ban đầu, do chưa có tác động điều khiển, van ở vị trí giữa, tương ứng với trạng thái
không cấp dầu và vị trị “0” của bước chân vịt. Khi đó van không tải không được cấp dầu điều khiển nên
mở thông đường dầu từ cửa đẩy của bơm, qua sinh hàn, phin lọc, và về két. Nhờ vậy mà bơm thủy lực
luôn làm việc ở chế không tải khi chưa có tác động điều khiển. Khi cần dịch bước, tác động điều khiển
được đưa tới van điều khiển. Giả sử cần điều khiển bước chân vịt theo chiều tới, van điều khiển nhận tác
động điều khiển sẽ mở thông đường dầu đến phía bên trái của xilanh dịch bước. Phía còn lại được nối

Van một chiều
Van phân phối
Xilanh lực
Bơm thủy lực số 2
M
Van một chiều kép
Van hãm
áp kế
Sinh hàn
Phin lọc
Rơle áp suất
Van không tải
Van an toàn
Lùi Tới
Cơ cấu phản hồi
Hỡnh 7.5. H thng thy lc iu khin chõn vt bin bc
Vic iu khin bc theo chiu lựi c thc hin bng cỏch xoay rut van phõn phi theo chiu
ngc li. Khi ny du c cp v phớa bờn phi piston dch bc. Mt nhỏnh du c trớch ti iu
khin m van hóm ni thụng phớa bờn trỏi piston dch bc vi ng du hi. Vic b trớ van hóm
giỳp cho bc chõn vt khụng b trụi khi khụng cú tỏc ng iu khin. Van hóm cng cho phộp khúa
bc chõn vt chiu tin ngay c khi h hng h thng thy lc iu khin. Van khụng ti c trang b
trong h thng cho phộp cỏc bm thy lc lm vic nh nhng khi khụng cú tỏc ng iu khin bc.
Cỏc h thng chõn vt bin bc cũn thng c ng dng trờn cỏc tu dch v nh cỏc tu lai dt
trong cng, tu phc v dn khoan, cỏc cụng trỡnh ni. cỏc h thng nh vy, h ng lc thng bao
gm hai ng c chớnh lai hai chõn vt bin bc qua b gim tc/ly hp. Khi ú h thng iu khin
bc chõn vt c t hp c chc nng iu khin ly hp v bụi trn hp gim tc. Hỡnh 9.15 mụ t mt
h thng nh vy.
Bơm thủy lực số 1
Van một chiều
Bơm thủy lực số 2

24
Bài Giảng Môn Học :Thủy lực – Máy thủy lực
Hình 7.6. Hệ thống điều khiển bươc chân vịt và ly hợp

Các hệ thống như vậy thường bố trí piston dịch bước ở ngay trong bánh răng bị động của hộp giảm
tốc (trục bánh răng bị động được nối trực tiếp với trục chân vịt). Việc phân phối dầu đến xilanh dịch bước
được thực hiện nhờ van phân phối bố trí ở phần cuối cán piston dịch bước. Bơm thủy lực hút dầu từ các
te hộp giảm tốc, đẩy qua van một chiều, phin lọc kép. Tại đây dầu thủy lực được chia làm hai nhánh:
nhánh dầu điều khiển qua van ổn áp sau qua phin lọc đến van điều khiển và hệ thống điều khiển ly hợp.
Áp suất nhánh dầu chính (dầu dịch bước) được duy trì bởi van tràn dầu dịch bước. Van an toàn, được đặt
giá trị mở cao hơn, có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống khỏi quá áp.
Khi hoạt động, ban đầu động cơ diesel được khởi động để hoạt động ở chế độ không tải, ly hợp mở
(trục chân vịt được tách khỏi động cơ). Sau khi động cơ đã chạy ổn định, mọi công việc điều động tàu
được thực hiện từ buồng lái. Khi cần điều động tàu, trước hết cần vào ly hợp bằng cách cấp điện đến
cuộn hút điện từ của van điều khiển ly hợp. Nhờ đó dầu áp suất cao được cấp tới piston điều khiển vào ly
hợp. Ly hợp đóng lại, trục chân vịt bắt đầu quay. Tuy nhiên, bước chân vịt vẫn ở vị trí “0”.
Việc điều khiển bước được thực hiện bằng cách cấp điện đến van điều khiển. Van điều khiển dịch
chuyển, mở thông đường dầu đến một phía của xilanh phụ. Dầu cấp đến làm piston của xilanh phụ dịch
chuyển, qua cơ cấu liên kết cơ khí, làm dịch chuyển van phân phối, được lắp ở phần đuôi piston dịch
bước. Nếu van phân phối dịch chuyển về phía sau, cửa van sẽ nối thông đường dầu cao áp tới khoang
phía trước của xilanh dịch bước. Còn khoang phía sau sẽ nối thông với đường dầu hồi. Nhờ vậy piston
dịch bước chuyển động về phía cùng hướng với chuyển động của van phân phối. Khi piston dịch bước
chuyển động, qua cơ cấu liên hệ ngược sẽ đưa cơ cấu phân phối dần về trạng thái che kín cửa cấp dầu.
Khi cửa cấp dầu được che kín, quá trình điều khiển kết thúc, tương ứng với giá trị bước chân vịt mong
muốn. Độ lớn bước chân vịt tỷ lệ với độ lớn của tín hiệu điều khiển (mức độ dịch chuyển của piston
xilanh phụ). Việc điều khiển bước theo chiều ngược lại được thực hiện bằng cách cấp tín hiệu điều khiển
tới van điều khiển về phía ngược lại.
Dầu thủy lực ở đường hồi của xilanh dịch bước được dẫn qua sinh hàn và được duy trị một giá trị
áp suất nhỏ nhờ van tràn dầu bôi trơn. Đường dầu áp suất thấp này được đưa đến bôi trơn các ổ đỡ, bánh
răng và làm mát ly hợp.