Tự động hoá thuỷ - khí
Ngời soạn: Bùi Tuấn Anh
Bộ môn Máy và Ma sát học
Mục đích môn học

Cung cấp cho SV khái quát về các
phần tử thuỷ lực, khí nén.

Tính chọn các phần tử cho hệ
thống TĐH thuỷ khí

Tính toán, xây dựng sơ đồ thuỷ lực
cho các thiết bị tự động
Tài liệu tham khảo
1)
Truyền động dầu ép trong máy cắt kim
loại 1974 (Nguyễn Ngọc Cẩn)
2)
Các phần tử thuỷ khí trong tự động hoá
- 1997 (Nguyễn Tiến Lỡng)
3)
Hệ thống điều khiển tự động thuỷ lực
2002 (Trần Văn Tuỳ)
4)
Hệ thống điều khiển bằng khí nén
1999 (Nguyễn Ngọc Phơng)
NhËp m«n
T¶i träng
M¹ch ®iÒu khiÓn
M¹ch ®éng lùc
Y


Hệ thống khí nén: khí qua HT đợc thải ra ngoài.
u, nhợc điểm của hệ thống
thuỷ - khí

Ưu điểm

Truyền đợc công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tơng đối đơn
giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi ít phải chăm sóc, bảo dỡng.

-Điều chỉnh đợc vận tốc làm việc tinh và vô cấp, dễ thực hiện tự động
hoá theo điều kiện làm việc hay theo chơng trình cho sẵn.

- Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc
với nhau, các bộ phận nối thờng là những đờng ống dễ đổi chỗ.

- Có khả năng giảm khối lợng và kích thớc nhờ chọn áp suất thuỷ
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
nh trong trờng hợp cơ khí hay điện.

- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh
tiến của cơ cấu chấp hành.

- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.

- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều
mạch.

- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi, bởi
vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn, cho nên không thể thực hiện những
chuyển động thẳng hoặc qua đều.
- Dòng khí nén thoát ra ở đờng dẫn ra gây nên tiếng ồn.
Hiện nay, trong lĩnh vực điều khiển, ngời ta thờng kết hợp hệ thống điều
khiển bằng khí nén với cơ, hoặc với điện, điện tử. Cho nên rất khó xác định
một cách chính xác, rõ ràng u, nhợc điểm của từng hệ thống điều khiển.
Tuy nhiên có thể so sánh một số khía cạnh, đặc tính của truyền động bằng
khí nén đối với truyền động bằng cơ, bằng điện.
Nhắc lại định luật của chất lỏng
1)
áp suất thuỷ tĩnh.
Trong các chất lỏng, áp suất (áp suất do trọng
lợng và áp suất do ngoại lực) tác động lên mỗi
phần tử chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng
bình chứa

Nh¾c l¹i ®Þnh luËt cña chÊt láng
Tõ (d) ta cã: p
s
= h.g.ρ + p
L
Tõ (e) ta cã:
Tõ (f) ta cã:
A
F
p
F
=
2

- áp suất do lực trọng trờng.
p
L
- áp suất khí quyển.
p
F
- áp suất của tải trọng.
A - diện tích bề mặt tiếp xúc.
F - tải trọng ngoài.
Nh¾c l¹i ®Þnh luËt cña chÊt láng
KhuÕch ®¹i ¸p lùc
VÝ dô:
VÝ dô:
Nhắc lại định luật của chất lỏng
2)
Phơng trình dòng
chảy liên tục
Lu lợng trong đờng
ống từ vị trí (1) đến vị trí
(2) là không đổi. Lu lợng
Q của chất lỏng qua mặt
cắt S của ống bằng nhau
trong toàn ống (từ điều
kiện liên tục). Ta có
phơng trình dòng chảy
nh sau:
Q = S.v = const
Với v là vận tốc chảy trung
bình qua mặt cắt S


Nh¾c l¹i ®Þnh luËt cña chÊt láng
Nhắc lại định luật của chất lỏng
3)
Phơng trình Bernuli
áp suất tại một điểm chất
lỏng đang chảy:
const
v
ghp
v
ghp =++=++
22
2
2
22
2
1
11




Trong đó:
p + gh - áp suất thuỷ tĩnh
- áp suất thuỷ động.
= .g - trọng lợng riêng.
g
vv
22
22









=
2
m
N

n
dy
dv

dy
dv
Gradient vận tốc
n = 1

chất lỏng Nuitơn
n 1 chất lỏng phi Nui tơn
(NS/m
2
) - độ nhớt động lực học
n = 1
n > 1
n < 1

-

KK
= 17,07.10
-6
Ns/m
2

Độ nhớt động học: Độ động là tỷ số giữa hệ số nhớt động
lực với khối lợng riêng của chất lỏng.



=

dầu
= (0,85 0,96) kg/dm
3

KK
= 1,293 kg/dm
3
Đơn vị [m
2
/s]. Ngoài ra còn dùng đơn vị stốc (Stoke), viết
tắt là St hoặc centiStokes, viết tắt là cSt.
1St = 1 cm
2
/s = 10
-4

20
0
C
200 cm
3
2,8 mm
2)
Một số nhân tố ảnh hởng đến khả năng làm việc
của chất lỏng

Nhiệt độ: t
0
[t
0
]
dầu
(50 55)
0
C

Khi chọn dầu, mong muốn chỉ số nhiệt độ

áp suất : p


p
=
a
(1+kp);
a

C
i


b
dau
khidauhh
0015,01
)(
+=
+



3)
Một số lu ý khi chọn dầu
Chất lỏng làm việc phải đảm bảo các yêu cầu sau:
-
Có khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn nhiệt
độ và áp suất.
-
ĐKLV

Độ nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ.

Có tính trung hoà (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn
chế đợc khả năng xâm nhập của khí, nhng dễ dàng
tách khí ra.

Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít và khe

40
19,7
70
30
13,1
80
20
6,7
90
10
k
b
a
172528,627,225,5
1020304050
9080706050

Trích đoạn Van đảo chiều

---