Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
MỤC LỤC
1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài 4
2. Giới thiệu chung về truyền động thủy lực 4
2.1. Khái niệm về truyền động thủy lực 4
2.2. Ưu - nhược điểm của truyền động thủy lực 4
2.3. Phân loại hệ thống truyền động thủy lực 5
2.4. Yêu cầu của chất lỏng làm việc trong hệ thống truyền động thủy lực 5
3. Truyền động thủy lực thủy tĩnh (truyền động thủy lực thể tích) 6
3.1. Giới thiệu chung 6
3.2. Nguyên lý hoạt động của truyền động thủy lực thể tích 7
3.3. Các loại sơ đồ của hệ thống truyền động thủy lực thể tích 11
4. Máy thủy lực thể tích 14
4.1 Nguyên lý chuyển đổi năng lượng của các máy thủy lực thể tích 14
4.2 Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích 14
4.3 Bơm và động cơ thủy lực piston 16
4.4 Máy thủy lực rôto 26
4.4.1. Giới thiệu chung 26
4.5 Bơm và động cơ thủy lực piston rôto 42
5. Các phần thủy lực cơ bản trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích 48
5.1 Cơ cấu phân phối. 48
5.2 Cơ cấu tiết lưu 53
5.3 Các loại van 55
5.4 Các bộ phận khác 62
6. Điều khiển và ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành 71
6.1 Điều khiển vận tốc cơ cấu chấp hành trong hệ thống truyền động thủy lực 71
6.2 Ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành 78
7. Tính toán hệ thống truyền động thủy lực ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu
tải trọng biến thiên tới 1000kN 86
7.1 Lựa chọn sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực 86
Văn Linh cùng nhau thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình ổn định vận
tốc cơ cấu chấp hành trong hệ thống truyền động thủy lực” đây là đề tài mang
tính lý thuyết và thực tế cao, sinh viên được nghiên cứu lý thuyết về truyền động
thủy lực, tìm hiểu quá trình điều khiển vận tốc cơ cấu chấp hành trong hệ thống
truyền động thủy lực, các phương án nâng cao độ ổn định trong điều khiển thủy lực
khi tải trọng tác dụng lên cơ cấu chấp hành thay đổi, sau đó sinh viên được vận
dụng những kiến thức về truyền động thủy lực cũng như về cơ khí nói chung để chế
tạo mô hình thực nghiệm minh họa cho những cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu tìm
hiểu.
Khi thực hiện đồ án này, bản thân chúng em cũng đã cố gắng tìm tòi, nghiên
cứu các tài liệu một cách nghiêm túc và mong muốn là đồ án đạt kết quả tốt nhất.
Tuy nhiên vì bản thân còn ít kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót.
Một lần nữa Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tụy truyền
đạt các kiến thức quý báu cho chúng Em. Đặc biệt, chúng em xin gởi lời biết ơn
đến thầy Lê Minh Đức, đã quan tâm giúp đỡ trong suốt quá trình làm việc, chúng
em xin cảm ơn tất cả các thầy trong bộ môn thủy khí và máy thủy khí đã đóng góp ý
kiến để tạo điều kiện thuận lợi cho bản thân chúng em hoàn thành đề tài.
Đà Nẵng, ngày 1 tháng 06 năm 2010
Sinh viên thực hiện:
Hoàng Thế An Nguyễn Văn Linh
3
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài
Với những ưu điểm cơ bản, truyền động thủy lực ngày càng được ứng dụng
rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Ở nước ta hiện nay trong nhiều máy
công cụ, máy nông nghiệp, máy vận chuyển, máy xây dựng, khai thác mỏ, địa chất,
vận tải,.v.v. đã có nhiều bộ phận dùng đến truyền động thủy lực. truyền động thủy
lực có nhiều ưu điểm, dễ dàng điều khiển tự động hóa vận tốc cơ cấu chấp hành,
quá trình điều khiển yêu cầu độ chính xác cao như trong các máy công cụ, các cơ
- Cho phép đảo chiều chuyển động của bộ phận làm việc dễ dàng.
- Có thể phòng sự cố khi máy quá tải.
- Có thể thực hiện việc truyền động xa dễ dàng.
- Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ, được dùng nhiều trong hệ thống tự động.
- Truyền động công suất làm việc lớn.
Tuy nhiên truyền động thủy lực cũng có những nhược điểm hạn chế phạm vi
sử dụng của nó:
- Vận tốc chuyển động bị hạn chế vì phải đề phòng sự va đập thủy lực khi thao
tác với các thiết bị, tổn thất cột áp, công suất và ngăn ngừa hiện tượng xâm thực.
- Khó khăn làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng dễ bị rò rỉ, hay bị không
khí bên ngoài lọt vào làm giảm hiệu suất và tính chất ổn định của truyền động.
Muốn khắc phục nhược điểm này cần có các kết cấu phức tạp và chế tạo khó khăn.
- Yêu cầu chất lỏng làm việc rất phức tạp: độ nhớt phải thích hợp (để tránh rò
rỉ nhiều và tổn thất năng lượng) và ít thay đổi khi nhiệt độ, áp suất thay đổi; hệ số
chịu nén nhỏ; ổn dịnh và bền vững về mặt tính chất hóa học; khó bị ôxy hóa, khó
cháy; ít hòa tan khí và hơi nước;.v.v.
2.3. Phân loại hệ thống truyền động thủy lực
Dựa vào nguyên lý làm việc, truyền động thủy lực được chia thành:
- Truyền động thủy lực thủy động: truyền năng lượng chủ yếu dựa vào vận tốc
của dòng chất lỏng.
- Truyền động thủy lực thủy tĩnh (truyền động thể tích): truyền năng lượng chủ
yếu dựa vào áp năng của dòng chất lỏng.
2.4. Yêu cầu của chất lỏng làm việc trong hệ thống truyền động thủy lực
Chất lỏng làm việc trong hệ thống truyền động thủy lực có nhiều loại khác
nhau: nước lã, dầu khoáng, dầu tổng hợp, các hỗn hợp cồn, glixêrin và các hóa chất
khác,.v.v.
Về nguyên lý thì các máy thủy lực đều có thể làm việc được với mọi chất lỏng
bởi vì các loại chất lỏng đều có thể truyền năng lượng trong phạm vi áp suất lơn.
Tuy nhiên không phải chất lỏng nào cũng phù hợp với điều kiện làm việc của các
máy thủy lực.
Như chúng ta đã biết truyền động thủy lực thể tích chủ yếu dựa vào tính chất
không nén được của chất lỏng để truyền áp năng, nhờ đó có thể truyền động được
xa mà ít tổn thất năng lượng. Để tạo được áp năng lớn, nâng cao công suất truyền,
trong truyền động thủy lực thể tích người ta sử dụng các máy thủy lực thể tích.
Hệ thống truyền động thủy lực thể tích gồm có ba phần:
- Nguồn cung cấp năng lượng (bơm).
- Cơ cấu chấp hành (động cơ thủy lực)
6
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
- Cơ cấu trung gian (biến đổi và điều chỉnh).
*) Nguyên lý biến đổi năng lượng chung:
Ban đầu, cơ năng của bộ phận cung cấp năng lượng được biến thành áp năng
của chất lỏng. Ở bộ phận chấp hành, áp năng của chất lỏng được biến thành cơ năng
của động cơ thủy lực làm chuyển động bộ phận chấp hành. Cơ cấu trung gian dùng
để điều chỉnh và điều khiển năng lượng dòng chất lỏng phù hợp với yêu cầu của
động cơ thủy lực.
*) Phân loại truyền động thủy lực thể tích:
Dựa vào dạng chuyển động của cơ cấu chấp hành có thể chia truyền động thủy
lực thể tích thành:
- Loại có chuyển động tịnh tiến.
- Loại có chuyển động quay.
- Loại có chuyển động tùy động.
3.2. Nguyên lý hoạt động của truyền động thủy lực thể tích
3.2.1. Truyền động thủy lực thể tích có chuyển động tịnh tiến
*) Sơ đồ và nguyên lý hoạt động:
Nhờ dẫn động cơ khí, piston của bơm 1 chuyển động tịnh tiến lên xuống. Khi
piston chuyển động lên, chất lỏng từ thùng chứa được hút qua van 3 vào xilanh của
bơm. Khi piston di chuyển xuống, van 3 bị đóng lại, chất lỏng trong xilanh bị nén
và đẩy qua van 2 đến cơ cấu phân phối sau đó đi vào khoang bên phải hoặc bên trái
xilanh lực. x
B
.S
B
= x
Đ
.S
Đ
Trong đó: x
B
và x
Đ
- đoạn di chuyển của piston trong bơm và trong xilanh lực.
S
B
và S
Đ
- diện tích mặt làm việc của piston trong bơm và trong xilanh
lực.
Vận tốc của piston trong bơm và trong xilanh lực là: v =
dt
dx
+ Lưu lượng do bơm cấp:
BBB
SvQ .
=
+ Lưu lượng nạp vào xilanh lực:
DCDCDC
SvQ .
=
B
B
S
F
p
=
được truyền đến xialnh lực và gây ra
lực làm cho piston chuyển động: F
DC
= p.S
DC
+ Công suất của bơm là: N
B
= p.Q
B
= F
B
.v
B
+ Công suất của xilanh lực: N
DC
= p.Q
DC
= F
DC
.v
DC
Ta có: N
B
= N
B
= p.q
B
.n
B
3.2.2. Truyền động thủy lực thể tích có chuyển động quay
a
p
3
2
1
4
Hình 3-2 Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực thể tích có chuyển động quay.
1-Bơm rôto; 2- Van an toàn; 3- Cơ cấu phân phối; 4- Động cơ thủy lực.
Chất lỏng từ thùng chứa vào bơm, qua cơ cấu phân và đi vào động cơ thủy lực
sau đó về lại thùng chứa. Van an toàn được lắp sau bơm để tháo chất lỏng về thùng
chứa khi có quá tải.
- Lưu lượng tiêu thụ của động cơ rôto là : Q
DC
= q
DC
.n
DC
9
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
Trong đó : q
DC
– lưu lượng riêng của động cơ thủy lực.
n
.
DC
qp
*) Nhận xét:
- Nếu bỏ qua tổn thất lưu lượng, áp suất thì vận tốc của động cơ thủy lực (có
chuyển động tịnh tiến hay quay vòng) phụ thuộc vào lưu lượng của bơm và động cơ
thủy lực. Khi thay đổi một trong hai yếu tố đó thì có thể thay đổi được vận tốc của
cơ cấu chấp hành.
Thực tế không thể tránh khỏi sự rò rỉ nên lưu lượng vào động cơ thủy lực nhỏ
hơn lưu lượng mà bơm cung cấp:Q
DC
= Q
B
– ΔQ
Với ΔQ là tổn thất lưu lượng.
Mà tổn thất lưu lượng tỷ lệ với áp suất của chất lỏng trong hệ thống: ΔQ = k.p
Do đó: Q
DC
= Q
B
– k.p; Với: k – là hệ số rò rỉ.
Vậy nếu động cơ thủy lực là xilanh lực thì vận tốc của piston là:
p
S
k
S
Q
v
DCB
B
các phần tử thủy lực được nối với nhau bằng hệ thống đường ống. Tùy theo đặc
điểm của các máy thủy lực cũng như các phần tử thủy lực, tùy theo yêu cầu làm
việc của truyền động thủy lực mà chúng ta có thể ghép mạch thủy lực theo ba loại
sơ đồ sau.
3.3.1. Sơ đồ hở (hình 3-1 và 3-2 )
Chất lỏng từ động cơ thủy lực sau khi làm việc xong được chuyển về thùng
chứa mà không vào ngay bơm.
a) Ưu điểm :
- Sơ đồ hở có kết cấu đơn giản, việc bổ sung chất lỏng dễ dàng hơn, không cần
thiết bị gì đặc biệt, chỉ cần rót thêm chất lỏng vào thùng chứa.
- Chất lỏng được lọc tạp chất trước khi vào bơm.
- Nhiệt độ chất lỏng làm việc thấp vì sau khi làm việc nó được đưa về thùng
chứa nên có thời gian để nguội, vì thế mà rò rỉ trong hệ thống hở cũng ít hơn.
b) Nhược điểm :
- Hệ thống có kết cấu cồng kềnh.
- Áp suất làm việc của hệ thống hở cũng không cao, công suất thấp.
- Khó đảo chiều chuyển động của bộ phận chấp hành khi phụ tải lớn.
3.3.2. Sơ đồ kín
a) Nguyên lý làm việc
Chất lỏng từ bơm 1 qua tiết lưu 3, van một chiều, cơ cấu phân phối 4 vào động
cơ thủy lực 5. Sau khi làm việc chất lỏng trở về khoang hút của bơm.
Bơm phụ 6 dùng để bổ sung chất lỏng mất mát trong hệ thống do rò rỉ qua các
khe hở và van an toàn 2.
11
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
a
p
5
4
lưu lượng của chất lỏng đi vào và ra động cơ thủy lực khác nhau. Khi đó nếu ghép
mạch truyền động theo sơ đồ kín thì lưu lượng chất lỏng qua ống đẩy và vào ống
12
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
hút của bơm sẽ khác nhau. Để khắc phục hiện tượng đó người ta phải bố trí thêm
thùng chứa phụ và ghép mạch truyền động theo sơ đồ vi sai.
a) Sơ đồ và nguyên lý làm việc
Bơm rôto đẩy chất lỏng qua cơ cấu phân phối vào khoang bên phải của xilanh
lực, làm piston chuyển động sang trái. Chất lỏng từ khoang trái xilanh lực qua cơ
cấu phân phối về ống hút của bơm.
Ta thấy khi piston di chuyển, lưu lượng vào và ra khỏi xilanh lực sẽ khác nhau.
1
2
3
5
4
6
Hình 3-4 Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực thể tích vi sai.
1- Bơm; 2- Cơ cấu phân phối; 3- Xilanh lực;
4- Bình chứa phụ; 5- Van một chiều; 6- Van điều khiển.
- Khi piston sang phải, lưu lượng đi ra nhỏ hơn lưu lượng vào xilanh lực, do đó cần
bổ sung chất lỏng vào ống hút của bơm.
- Ngược lại, khi piston di chuyển sang trái lưu lượng ra lớn hơn lưu lượng vào, nên
cần phải tháo bớt chất lỏng ra khỏi ống hút.
Để làm các công việc trên ta dùng bình phụ 4 bố trí trên sơ đồ (hình vẽ). Khi
piston di chuyển sang trái chất lỏng từ khoang trái của xilanh lực sẽ chảy vào ống
hút của bơm, nhưng một phần qua van 6 vào thùng 4. Khi đó dưới áp lực cao van 5
đóng lại.
Khi piston sang phải, chất lỏng từ thùng 4 sẽ bổ sung vào ống hút qua van 5,
- Loại rôto (có chuyển động quay).
Theo lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc chia ra:
- Bơm có lưu lượng không thay đổi gọi tắt là bơm không điều chỉnh.
- Bơm có lưu lượng thay đổi gọi là bơm điều chỉnh.
4.2 Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích
a) Lưu lượng:
- Lưu lượng trung bình lý thuyết Q
l
(chưa kể đến sự rò rỉ) của máy thủy lực thể
tích bằng tổng của thể tích làm việc trong một đơn vị thời gian: Q
l
= q
l
.n
14
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
Trong đó: - q
l
là lưu lượng riêng của máy hay cũng là thể tích làm việc của
máy trong một chu kỳ.
- n là số vòng quay của trục máy.
- Lưu lượng trung bình thực tế của máy Q thường nhỏ hơn lưu lượng lý thuyết
vì máy luôn có sự rò rỉ chất lỏng khi làm việc. Q = η
Q
.Q
l
Với: η
Q
là hiệu suất lưu lượng của bơm.
l
.p
Mặt khác: N
lt
= ω.Μ Nên: M =
p
Q
l
.
ω
Do đó: k
M
=
πω
2
ll
qQ
=
Hệ số mômen thực tế của máy nhỏ hơn hệ số mômen lý thuyết và phụ thuộc
hiệu suất toàn phần η của máy.
Khi kể tới tổn thất thì công thức tính mômen quay của trục bơm và động cơ
thủy lực phải viết riêng:
15
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
- Đối với bơm: p.Q = η
B
.M.ω
- Đối với động cơ: η
DC
C
.η
H
Đối với máy thủy lực thể tích, tổn thất thủy lực tương đối nhỏ (vì động năng
của phần tử chất lỏng nhỏ) nên thường cho η
H
= 1.
Công suất của bơm thường được xác định bằng các thông số thủy lực:
ηη
ρ
QpHQg
N
B
==
Công suất làm việc của động cơ thường được xác định theo các thông số cơ
khí:
- Đối với động cơ có chuyển động tịnh tiến:
.FN
DC
=
v
Với: F là lực tác dụng lên piston
v là vận tốc của piston.
- Đối với động cơ có chuyển động quay: N
DC
= M.ω
Với: M là mômen trên trục.
ω là vận tốc góc.
4.3 Bơm và động cơ thủy lực piston.
x
L = 2R
Hình 4-1: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm piston tác dụng đơn.
1- Piston; 2- Xilanh; 3- Ống đẩy; 4- Van đẩy; 5- Buồng làm việc;
6- Van hút; 7- Ống hút; 8- Bình chứa dầu; 9- Tay quay; 10- Thanh truyền.
Bơm piston có thể tạo được áp suất lớn, nhưng chuyển động của chất lỏng qua
bơm không đều, lưu lượng của bơm dao động. Kết cấu của bơm tương đối cồng
kềnh. Khi cần áp suất cao 20 MPa trở lên và lưu lượng tương đối nhỏ thì nên dùng
bơm piston.
b) Phân loại bơm piston.
*) Theo phương pháp dẫn động có:
- Bơm tay: dẫn động bằng tay.
- Bơm dẫn động bằng cơ cấu tay quay – thanh truyền.
*) Theo kết cấu piston có:
- Piston dạng đĩa: mặt bên piston tiếp xúc với thành xilanh, lót kín bằng các
secmăng đặt trên piston, cả piston và lòng xilanh phải được chế tạo chính xác.
- Piston dạng trụ: đường kính piston nhỏ, mặt tiếp xúc là piston và cổ xilanh,
do đó lòng xilanh không cần chế tạo với độ chính xác cao.
*) Theo số lần tác dụng:
- Bơm piston tác dụng đơn: trong 1 vòng quay của tay quay chỉ thực hiện một
lần hút - đẩy chất lỏng qua bơm. Với loại bơm này chất lỏng làm việc ở 1 phía của
piston.
- Bơm piston tác dụng kép (bơm tác dụng 2 chiều) (hình 4.2):
17
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
Khi piston qua phải, buồng A là buồng đẩy, buồng B là buồng hút, khi piston
qua trái thì ngược lại; a và b là ống hút chung và ống đẩy chung.
B
A
xilanh bằng một đường ống hút chung và một đường ống đẩy chung.
*) Theo áp suất làm việc có:
- Bơm áp suất thấp: p < 1MPa
- Bơm áp suất trung bình: p = (1 ÷ 2) MPa
- Bơm áp suất cao: p > 2 MPa
*) Theo lưu lượng có:
- Bơm lưu lượng nhỏ: Q < 15 m
3
/h
- Bơm lưu lượng trung bình: Q = (15 ÷ 60) m
3
/h
- Bơm lưu lượng lớn: Q > 60 m
3
/h
Chất lỏng qua các bơm piston có tính chất không ổn định (không đều). Tính
chất dao động lưu lượng là nhược điểm cơ bản trong máy thể tích. Nhược điểm này
dẫn đến dòng chảy trong bơm không ổn định do đó trong các truyền động thủy lực
và các hệ thống điều khiển tự động có độ chính xác cao bơm piston thường bị hạn
chế sử dụng. Vấn đề đặt ra cho bơm thể tích là phải khắc phục hiện tượng dao động
lưu lượng. Trong thực tế, bơm piston là loại bơm không điều chỉnh được. Việc thay
đổi các thông số kết cấu của bơm là không thể khi bơm đang hoạt động. Còn số
vòng quay bị giới hạn trong một phạm vi nhất định. Khi bơm piston làm việc, lưu
lượng và áp suất trong hệ thống bơm và đường ống bị dao động gây ra nhiều tác hại
làm tăng tổn thất thủy lực, gây chấn động và nếu bơm làm việc trong đường ống dài
có thể xuất hiện va đập thủy lực làm hỏng các chi tiết của bơm và hệ thống.
Trong trường hợp nhiều bơm cùng làm việc trong một hệ thống thì biên độ dao
động của áp suất có thể tăng lên rất lớn do cộng hưởng.
Khi bơm hoạt động trong hệ thống truyền động thủy lực, hiện tượng dao động
lưu lượng và áp suất còn ảnh hưởng xấu đến chất lượng làm việc của hệ thống.
η
Q
N
n =
co
ns
t
Q
N
η
Hình 4-4 Các loại đường đặc tính của bơm piston.
Theo lý thuyết của máy thủy lực thể tích, cột áp của máy không phụ thuộc vào
lưu lượng. Vì vậy đường đặc tính lý thuyết của bơm piston (bỏ qua các tổn thất)
biểu diễn mối quan hệ H = f(Q) ở các số vòng quay khác nhau sẽ là các đường
thẳng đứng song song với trục tung (các đường nét đứt). Nhưng đường đặc tính
thực nghiệm của bơm piston thì hoàn toàn khác (các đường nét liền), khi cột áp tăng
lên thì lưu lượng có giảm đi. Bởi vì áp suất tăng thì tổn thất lưu lượng (do chất lỏng
rò rỉ qua bộ phần làm kín) tăng, làm giảm lưu lượng thực tế của bơm.
Nếu áp suất làm việc quá lớn thì lưu lượng có thể mất hoàn toàn vì rò rỉ hoặc
van an toàn mở để xả hết chất lỏng về bể hút. Áp suất và lưu lượng lúc này được
biểu diễn bằng đoạn GL, điểm G ứng với điểm van an toàn được mở.
Sự chênh lệch giữa đường đặc tính lý thuyết và thực tế càng nhiều khi số vòng
quay làm việc n càng lớn, vì khi đó ngoài tổn thất lưu lượng do rò rỉ mà còn có sự
tổn thất do sự đóng mở các van đẩy và van hút không kịp thời.
Hình trên biểu diễn các đường đặc tính làm việc Q = f(H), N = f(H), η
Q
= f(H)
ứng với số vòng quay n = const. Đối với máy thủy lực thể tích có n = const, thường
biểu diễn các thông số làm việc theo H vì lúc đó việc điều chỉnh chế độ làm việc
của máy được thực hiện bằng cách thay đổi áp suất làm việc.
st
1
2
Hìn 4-5 Các đường đặc tính theo tốc độ và
đường đặc tính xâm thực của bơm piston.
Khi áp suất làm việc của bơm không đổi (H = const), nếu số vòng quay n tăng thì:
- Q tăng khi n tăng vì Q = q.n
- N = γ.Q.Η do đó N tăng khi Q tăng.
- η
Q
tăng khi n tăng vì Q tăng còn H = const nên ΔQ coi như không đổi.
Tuy nhiên khi n tăng quá lớn, η
Q
sẽ giảm do mất mát qua van và ảnh hưởng
đến khả năng điền đầy của buồng piston.
Đường đặc tính xâm thực của bơm piston cho ta biết khả năng làm việc bình
thường (không xảy ra xâm thực) của bơm ứng với số vòng quay không đổi và nhiệt
độ làm việc nhất định phụ thuộc vào độ chân không. Các điểm K
1
, K
2
là điểm giới
hạn phạm vi làm việc an toàn của bơm ứng với các trị số áp suất chân không giới
hạn ΔH = H
ck(gh)
. Nếu độ chân không trong bơm vượt quá các trị số giới hạn thì bơm
sẽ làm việc trong tình trạng bị xâm thực.
4.3.2. Động cơ thủy lực piston (xilanh thủy lực).
Động cơ thủy lực piston hay còn gọi là xilanh thủy lực là một dạng động cơ
thủy lực, có nhiệm vụ biến đổi năng lượng chất lỏng (chủ yếu là áp năng) thành cơ
c)
d
D
d
d
D
D
d
a) b)
d)
c)
d
D
d
d
D
D
d
Hình 4-7 Các loại xilanh lực.
+ Xilanh lực có cần hai phía (hình 4-7:b): loại này có ưu điểm là vận tốc và
lực tác dụng khi đưa chất lỏng vào một trong hai phía đều như nhau do diện tích
mặt làm việc của piston ở cả hai phía đều là S – S
c
.
22
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
Nhưng loại này có nhược điểm là kích thước của máy tăng do hai phía đều có
cần và công nghệ chế tạo phức tạp hơn, khó đảm bảo độ đồng tâm của lòng xilanh
và hai lỗ cần.
, đồng thời chất
lỏng từ buồng A đi vào buồng B làm piston 1 di chuyển một đoạn L
1
. Như vậy
piston 1 chuyển động từ phải sang trái một hành trình tổng cộng là L
1
+ L
2
.
+ Để có hành trình ngược lại, ta dẫn chất lỏng đồng thời vào II và III, piston 2
di chuyển một hành trình L
2
và piston 1 di chuyển một đoạn L
1
. Như vậy piston 1
chuyển động từ phải sang trái một hành trình tổng cộng là L
1
+ L
2
.
23
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
Loại xilanh này có chuyển động từ từ, điều hòa, dùng trong các máy cần trục
và bốc dỡ hàng hóa, có thể dùng xilanh lồng tác dụng kép với số xilanh là 4 hay 6.
Dòng chất lỏng đưa vào và đưa ra có thể khống chế, điều chỉnh theo ý đồ của người
điều khiển.
*) Xilanh bậc:
3
2
Q
: trong thực tế do có rò rỉ chất lỏng nên vận tốc thực
của piston là:
S
Q
v
Q
thuc
η
⋅
=
Nếu giữa piston và xilanh lực được lót kín bằng đệm hay cao su thì khe hở rất
nhỏ, có thể bỏ qua sự rò rỉ chất lỏng và do đó η
Q
= 1.
24
Thiết kế hệ thống TĐTL ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành chịu tải trọng
1000kN
Nếu làm kín bằng các vòng kim loại mềm thì η
Q
= 0,98 ÷ 0,99
Đệm lót kín được chọn như sau:
+
D
L
< 15: loại xilanh ngắn, có thể đảm bảo gia công chính xác bề mặt xilanh
do đó dùng secmăng kim loại.
+
D
L
truyền động, người ta thường dùng xilanh mômen.
Kết cấu của xilanh mômen gồm trục 1 gắn liền với cánh gạt 2, vỏ xilanh hình
trụ 3. Khi nạp chất lỏng vào khoang A, dưới tác dụng của áp suất chất lỏng lên cánh
gạt, trục quay tương đối với vỏ xilanh.
Theo kết cấu xilanh mômen được chia thành:
- Xilanh mômen một cánh gạt.
- Xilanh mômen hai hoặc nhiều cánh gạt
25
Copyright: Tài liệu đại học ©