Bài giảng Truyền động thuỷ lực thể tích

CL do Bm t o nên ph thuc ch y u vào ph ti, ⇒ phải chọn bơm đảm bảo áp suất làm việc lớn nhất và cơng suất cần thiết: max max max can can P M F M p S K = =
Giảm kích thước động cơ thuỷ lực bằng cách tăng áp suất làm việc. 10 2. Lưu lượng – Vận tốc cơ cấu chấp hành • Bỏ qua rị rỉ trong đcơ thủy lực: QđcơTL = QBom • Xét rị rỉ trong đcơ thủy lực: QđcơTL= QBom.ηQđcơTL dcTL dcTL dcTL dcTL dctldctl dcTL dcTL dctl K Q q Q n q Q n ===⇒= 60 2 60 2 pipi ω P dcTL S Q v = - Cơ cấu chấp hành cĩ chuyển động quay: - Cơ cấu chấp hành cĩ chuyển động tịnh tiến: QđcơTL = v.Sp ⇒ BomQ Bom BomBomQBomltBom nqQQ ηη ⋅⋅=⋅= 60 611 3. Cơng suất: ckBomQBom Bom Bomtr QpN ηη ⋅ ⋅ = a. Cơng suất trên trục bơm: 12 b. Cơng suất đcơ thủy lực: NĐcTL= Fphụ tải .v (= Mcản.ωđcTL ) ⇒ NĐcTL cĩ th tính theo yêu cu ca ti trng (F,v) hoc thơng s làm vic ca bm (p,Qbm). DcTLckDcoTLQckBomQBomtrBomĐcTL ĐcTLckDcTLQBom DcTLckđcoTL pis đcoTL DcTLckpisĐcTL NN Qp Qp S QSpN ηηηη ηη η η ⋅⋅⋅⋅= ⋅⋅⋅= ⋅⋅= ⋅⋅= .. 713 §3. CÁC SƠ ĐỒ TĐTL THỂ TÍCH I. Sơ đồ hở Động cơ thủy lựcBơm 14 II. Sơ đồ kín a) 1 2 4 3 5 6 b) 1 2 3 4 Bơm phụ • Bổ sung CL rị rỉ • Tăng áp suất làm việc của CL 815 Sơ đồ vi sai 1 2 3 45 6 16 §4 Các phần tử thuỷ lực trong TĐ thuỷ lực thể tích 1) Van mt chi
u: • Dẫn dịng chảy theo 1 hướng. • Thường đặt ở cửa vào của bơm, khi máy ngưng làm việc dầu khơng bị chảy hết về bể dầu
khơng khí khơng lọt vào hệ thống.a) b) c) I. Cơ cấu chỉnh hướng 917 II. Cơ cấu phân phối (van đảo chiều): Nhiệm vụ: • Đổi nhánh dchảy ở các nút của lưới đường ống • Phân phối CL vào các đường ống theo một qui luật nhất định ⇒ cĩ thể đảo chiều chuyển động của cơ cấu chấp hành (động cơ thuỷ lực) • Điều khiển cơ cấu chấp hành chuyển động theo một quy luật nhất định. - CL từ bơm --> cơ cấu phân phối --> các nhánh khác nhau --> động cơ thuỷ lực. - Cơ cấu phân phối gồm vỏ và bộ phận đổi nhánh. 18 1. Ngăn kéo phân phối A B C 1 2 Thơng với bể dầu A B C 1 2 Thơng với buồng trái của XLL Thơng với buồng phải của XLL 10 19 Ngăn kéo phân phối 08C4: 3 nhĩm, chuyển file hình 20 2. CON TRƯỢT PHÂN PHỐI: soạn, trình bày. Vê thùng Tư bơm b2 b1 Thơng với buồng trái của XLL Thơng với buồng phải của XLL 11 21 CON TRƯỢT PHÂN PHỐI • Piston bậc 1 + Xi lanh (vỏ) 2 • Piston chuyển động trong XL, các bậc của piston đĩng, mở các cửa lưu thơng trong XL • b1: chiều rộng bậc piston • b2: chiều rộng rãnh (cửa lưu thơng) • b1< b2: rị rỉ nhiều, độ nhạy cao, cơ cấu làm việc ít ổn định • b2<b1: ít rị rỉ, kém nhạy, cơ cấu làm việc ổn định 22 CON TRƯỢT PHÂN PHỐI b2 b1 1 2 Từ bơm 12 23 CON TRƯỢT PHÂN PHỐI 3 vị trí, 4 cửa lưu thơng T u bo m dên dên d .co T u d .co dên I a) II III Tu bo m dên Tu d.co dên Đ ên d .co 24 Con trượt phân phối điều khiển bằng cơ cấu phụ 2 3 Từ bơm 13 25 3. Khĩa phân phối AA p 0 1 2 A-A 1 20 26 1. Lỗ tiết lưu • Là tiết lưu cố định khơng điều chỉnh được. • Gây độ chênh áp cần thiết giữa 2 khoang làm việc • Hạn chế sự dao động áp suất của CL do va đập giữa các chi tiết làm việc (lỗ giảm chấn). III. TIẾT LƯU - Cơ cấu điều chỉnh lưu lượng 14 27 2. Tiết lưu điều chỉnh được a) c)b) • Điều chỉnh sức cản của tiết lưu ⇒ lưu lượng qua tiết lưu thay đổi ⇒ vận tốc cơ cấu chấp hành thay đổi. • Điều chỉnh tiết lưu bằng cách thay đổi tiết diện lưu thơng của CL khi qua tiết lưu. • Cĩ thể đặt ở đường vào hoặc đường ra của cơ cấu chấp hành, thường đặt ở đường ra
đĩng luơn vai trị van giảm áp. 28 F : tiết diện của piston của XL lc (cơ cấu chấp hành) v : vận tốc của piston của xilanh lực Q: lưu lượng qua tiết lưu Ax : tiết diện chảy qua tiêt lưu ∆p = p0 – p1 là hiệu áp khi CL qua tiết lưu. F pAC F pAC v pACpgAQ tiettluuxtiettluux tiettluux tiettluu x ∆⋅⋅⋅ = ∆⋅⋅⋅ = ∆⋅⋅⋅=∆⋅⋅⋅= µµ µ γ µ 2 Lưu lượng qua tiết lưu: 15 29 Fcảnp1 2 1 3 4 30 • Vận tốc cơ cấu chấp hành được điều chỉnh nhờ Ax và ∆p
thay đổi được với loại tiết lưu điều chỉnh được (vít điều chỉnh lị xo). • Khi đảm bảo được ∆p = const khi áp suất làm việc của cơ cấu thay đổi và cho Ax khơng đổi
Q=const
vận tốc cơ cấu chấp hành khơng đổi
nguyên lý của bộ ổn định tốc độ (điều tốc) • Tự soạn: Nguyên lý làm việc của bộ điều tốc. F pAC F pAC v tietluuxtietluux ∆⋅⋅⋅ = ∆⋅⋅⋅ = µµ 16 31 1. Van an tồn – Van tràn • Van an tồn: bảo vệ hệ thống khỏi bị quá tải. • Van tràn: điều chỉnh ứng lực lị xo để bi luơn mở
luơn cĩ CL thốt ra cửa b: nhờ hoạt động của van, áp suất trong hệ thống luơn ở giá trị khơng đổi. • Áp suất cửa vào cĩ tác dụng điều chỉnh van. • Van vi sai, van tác dụng tùy động: van bi đĩng vai trị cơ cấu phụ gây tác dụng lên piston. III- Cơ cấu điều chỉnh áp suất: van bảo vê, van tràn, van giảm áp (van cản) Tự soạn: Nhiệm vụ khác nhau của van an tồn, van tràn trong hệ thống TL 32 a. Van an tồn tác dụng trực tiếp 17 33 FcảnF=p.S Van phân phối Bơm cánh gạt Van an tồn Xi lanh lực 34 b. Van an tồn vi sai cĩ đệm giảm chấn Lị xo nhỏ vì diện tích chịu lực để mở van nhỏ (2 mặt bậc của piston) Plịxo= p.(F2-F1) Quá tải: áp lực CL
piston đi qua phải, cửa b mở, CL theo cửa b chảy ra ngồi Khi đĩng van: Khi p ↓đến [p]
Plị xo thắng áp lực CL, piston đi qua trái, CL từ A → lỗ giảm chấn (trên piston) → buồng lị xo B, pA > pB
hãm bớt chuyển động đi qua trái của piston, tránh sự va đập của đế piston với vỏ. d D p A Ba 18 35 c. Van an tồn tác dụng tùy động (tổ hợp bi – piston) Van ở vị trí đĩng: lị xo 5 ép bi 4 vào đế van; piston 2 ở vị trí thấp nhất dưới tác dụng của lị xo 3. Khơng cĩ sự lưu thơng CL từ a qua b Quá tải: Khi p1 ở a ↑, áp suất ở c,d,e ↑. Áp lực CL thắng lị xo 5, bi 4 mở, dầu từ c qua lỗ tiết lưu, qua van bi, vè bể dầu;.lỗ giảm chấn 8 tạo chênh áp giữa d, e, c
Pis đi lên, dầu từ a qua b chảy về bể
p1 ↓. Khi p1 cân bằng với Plị xo 5
van bi đĩng lại, dầu khơng chảy qua lỗ giảm chấn, ∆p giữa các buồng =0, lị xo 3 đưa piston đib xuống; đĩng cửa lưu thơng giữa a và b8, 9: lỗ tiết lưu 36 • Cĩ thể điều chỉnh lực lị xo 5 sao cho bi 4 luơn mở
luơn cĩ CL tháo qua bi tùy động và qua cửa lưu thơng giữa (a) và (b)
hoạt động của van tràn
áp suất trong hệ thống luơn được giữ ở trị số khơng đổi. K t lun • Van an tồn tác dụng tùy động đảm bảo hệ thống khơng bị quá tải và ổn định áp suất làm việc trong hệ thống. • Áp suất ở cửa vào của van cĩ tác dụng điều khiển hoạt động của van • Bi tùy động (4) đĩng vai trị điều khiển gây tác động lên piston. 19 37 2. Van cản – Van giảm áp • Tạo sức cản trong hệ thống. • Thường lắp ở cửa ra của XL lực để tạo áp suất nhất định ở đường ra XL lực • Pis. chuyển động êm, nhẹ nhàng; khi máy ngưng làm việc dầu khơng chảy hết về bể dầu
khi khởi động lại, pis. khơng bị va đập. • Áp suất điều chỉnh van là p2 (áp suất ra của XLL=áp suất vào của van cản) • Cĩ thể điều chỉnh giá trị p2bằng cách điều chỉnh lị xo của van cản p2 a. Van cản: 38 b. Van giảm áp • Sức cản ở mỗi thời điểm cho trước bằng hiệu áp suất p1≠const ở lối vào của van và p2=const ở lối ra của van. • Dùng để giảm áp suất trong một đoạn của đường dẫn và duy trì áp suất này khơng đổi, khơng phụ thuộc áp suất của hệ thống (p1) • Áp suất điều khiển là áp suất dịng ra khỏi van 20 39 Van giảm áp piston hình nĩn 321 4 Van mở: Flịxo = lực tác dụng lên đáy nĩn. Nếu áp suất dầu ở cửa ra (4) tăng
piston đi về trái, đĩng bớt cửa lưu thơng, tổn thất thủy lực tăng, hạn chế dầu đi về 4
áp suất tại cửa 4 về lại giá trị pgiamap ban đầu. 40 • Giảm áp suất từ nguồn tới • Ổn định áp suất đã được giảm (tại cửa ra) • Áp suất tại cửa ra cĩ tác dụng điều khiển hoạt động của van
áp suất tại cửa ra được giữ khơng đổi. Van giảm áp tác dụng tùy động 21 41 Van giảm áp tác dụng tùy động (9): lỗ thơng ở đáy thân piston(8): lỗ giảm chấn trên thân piston (b), (d) thơng với (c) nhờ lỗ 9. (b) thơng với (e) qua lỗ 10. • Lị xo 5 đẩy bi tì vào đế van • Lị xo yếu 3 ép Piston 2 ở vị trí thấp nhất
Diện tich lưu thơng giữa (a) và (b): max • Dầu từ (a) → (b) qua cửa hẹp (giảm áp). Khi p ở buồng (b) tăng: • Bi mở, dầu từ (b) qua (d), (c), qua van bi thốt về thùng. • Chênh lệch áp suất làm pis. đi lên, dtích lưu thơng giữa a và b hẹp lại
p(b) giảm xuống. • Piston dừng lại khi cĩ sự cân bằng giữa áp lực dầu và lị xo 3. pgiảm áp điều chỉnh nhờ vít 7 của loxo 5. d b c e a 42 Van giảm áp tác dụng tùy động Khi p ở buồng (b) giảm
p(d) ; p(e) giảm
Cân bằng lực trên piston bị phá vỡ Lị xo (3) đẩy piston (2) đi xuống
dtích lưu thơng giữa a và b tăng lên
p(b) tăng cho đến khi về giá trị cũ d b c e a 22 43 • Nếu luơn để 1 ít CL tháo qua bi tùy động
hoạt động của van giảm áp tùy động làm cho p trong đường ống sau van luơn khơng đổi và nhỏ hơn áp suất vào van. • Giá trị áp suất sau van điều chỉnh bằng lị xo 5 tác dụng lên bi tùy động. 44 §4. ĐIỀU CHỈNH VẬN TỐC CƠ CẤU CHẤP HÀNH Các thơng số cơ bản của TĐTL : • vận tốc v ; lực đẩy piston F (XL lực); • vận tốc gĩc ω ; momen M của roto ĐCTL. Hai phương pháp điều chỉnh: - Điều chỉnh thể tích làm việc (lưu lượng riêng) của bơm hay của Đcơ thuỷ lực: phương pháp thể tích. - Dùng tiết lưu: phương pháp tiết lưu. 23 45 Bơm Đcơ TL 46 I. Phương pháp thể tích TĐTLTT cĩ chuyển động quay: B ltDc ltB Dc nq q n ⋅= ⇒ cĩ thể điều chỉnh vận tốc quay nDc của đcơ thủy lực khi vận tốc quay của bơm nB = const bằng cách: - thay đổi lưu lượng riêng của bơm qB - thay đổi lưu lượng riêng của đcơ thuỷ lực qDcTL - hoặc thay đổi cả hai. Bỏ qua rị rỉ: 24 47 Momen quay trên trục đcơ thuỷ lực ⇒ khi độ chênh áp ở đcơ thuỷ lực pDc=const
momen quay MDc chỉ phụ thuộc bậc nhất vào lưu lượng riêng của đcơ thuỷ lực (qDc ) ⇒ + Khi điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đi lu lng riêng ca bm: momen quay trên tr c ca đc thu lc khơng đi. + Khi qB= const, nếu điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đi lu lng riêng ca đc thy lc
momen quay MDc t l bc nht vi qDc . pi2 TLDcDcTL DcTL qp M ⋅ = 48 Cơng suất + Khi điều chỉnh vận tốc quay của đcơ bằng cách thay đổi lưu lượng bơm qB
cơng suất trên trục của đcơ thay đổi tỉ lệ bậc nhất với qB. + Khi điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đổi qĐc, cơng suất NĐc sẽ khơng thay đổi. DcTL DcTL DcTLTLDc p nqN ⋅⋅= 60 Bỏ qua tổn thất:: 25 49 max max ltDcDc BltBB ltDc q nq n ⋅ ⋅⋅ = ε ε pi ε 2 max DcltDcDc ltDc nq M ⋅⋅ = maxe e =εHệ số điều chỉnh : e: độ lệch tâm của roto (bơm hoặc đcơTL) emax: độ lệch tâm lớn nhất của roto 50 Kết luận • Vận tốc quay của roto đcơ thuỷ lực nDc phụ thuộc vào hệ số điều chỉnh εB và εDc. • Khi thay đổi qBơm, n đcơ thuỷ lực thay đổi từ 0 (εB= 0) đến cực đại (εB=1). • Khi thay đổi qDc , n đcơ thuỷ lực thay đổi từ cực đại (εDc=min) đến cực tiểu (εDc=1) . • Bằng cách điều chỉnh lưu lượng bơm và đcơ TL, về lý thuyết, cĩ thể thay đổi được giá trị vtốc quay của đcơ TL từ 0 đến max. • Bằng cách đổi dấu của các hệ điều chỉnh
đảo được chiều quay của đcơ thuỷ lực. 26 51 • Trong thực tế nđcơTL bị hạn chế do phải đảm bảo momen quay tối thiểu trên trục đcơ thuỷ lực để thắng sức cản ma sát trong Đcơ và kéo phụ tải
nmax của đcơ TL bị giới hạn bởi εDc min (ứng với MDc min) . • Nếu εDc min =0,5: bằng cách điều chỉnh đcơ thuỷ lực, n chỉ thay đổi 2 lần (khoảng thay đổi vận tốc hẹp)
thường điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đổi Qbơm. • Khi điều chỉnh vận tốc của đcơ thuỷ lực bằng cách dùng bơm điều chỉnh
nrotoĐCơ cĩ thể tăng rất cao do việc thay đổi εB khơng ảnh hưởng đến MDc. • Khi điều chỉnh vận tốc quay của đcơ thuỷ lực bằng cả bơm và đcơ thuỷ lực: - lúc đầu điều chỉnh cho lưu lượng của bơm nhỏ và cho εDc =1: nđcơTL = min; và MđcơTL = max. - tiếp tục nâng cao vận tốc quay bằng cách tăng dần Qbơm; sau khi Qbơm=max tiếp tục nâng cao vận tốc hơn nữa bằng cách hạ thấp trị số εDc 52 Xét đến tổn thất năng lượng và rị rỉ CL trong hệ thống: Q ltDc BltB Dc q nq n η⋅⋅= Q ltDcD BltBB Dc q nq n η ε ε ⋅ ⋅ ⋅⋅ = max max ckDc ltDcDc Dc qp M η pi ⋅ ⋅ = 2 ckDc DcltDcDc Dc pq M η pi ε ⋅ ⋅⋅ = 2 max 27 53 Hiệu suất thể tích của hệ thống: ηQ Phụ thuộc: • Rị rỉ CL qua khe hẹp giữa các chi tiết • Mức độ chứa đầy khoang làm việc của bơm và động cơ • Tính nén được của CL, tính đàn hồi của ống dẫn • Ảnh hưởng của nhiệt độ CL, Q bơm, áp suất trong hệ thống. QDcQoQBQ ηηηη ⋅⋅= + ηQBơm: hiệu suất thể tích của bơm . + ηQống: hiệu suất của lưới ống (cĩ thể bỏ qua). + ηQDcơ: hiệu suất thể tích của đcơ thuỷ lực. 54 Khi QB =∆Qrị rỉ trong Đcơ TL
nđcTL= 0. ∆Q = k.p; p: N/cm2 k: hệ số rị rỉ - Bơm: k = 0,05 → 0,5 cm5/N.s - Cơ cấu phân phối loại con trượt pittơng: k = 0,002 cm5/N.s - XL lực trong đĩ pittơng cĩ vịng đệm: k = 0,002 cm5/N.s 28 55 Cas chuyển động tịnh tiến • Chỉ cĩ thể điều chỉnh được vận tốc của ĐCTL khi lưu lượng bơm lớn hơn lưu lượng rị rỉ chất lỏng trong hệ thống. Kết luận về phương pháp thể tích: Ưu điểm: Tính kinh tế: lưu lượng (cơng suất) của bơm luơn biến đổi phù hợp với lưu lượng mà đcơ TL yêu cầu (theo y/cầu phụ tải). Nhược điểm: Sự rị rỉ CL trong bơm phụ thuộc vào phụ tải
khi phụ tải thay đổi, việc điều chỉnh vận tốc sẽ khơng nhạy, khĩ chính xác, nhất là đối với những hệ thống cĩ lưu lượng nhỏ. Thường được dùng đối với: • Hệ thống cĩ lưu lượng làm việc lớn, khơng cĩ yêu cầu điều chỉnh chính xác vận tốc chuyển động của bộ phận chấp hành • Hệ thống cĩ phụ tải thay đổi rất ít . PisPis BBlt B Pis ltB P F Q F nq F QQ v ∆ − ⋅ = ∆− = maxε 56 II. Phương pháp tiết lưu Nhược điểm: khơng kinh tế bằng pp thể tích vì phải mất một phần năng lượng do bơm tạo ra để khắc phục sức cản của tiết lưu và thải qua van an tồn. Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản, độ tin cậy cao. - Sử dụng trong trường hợp cần phải đảm bảo điều chỉnh nhạy, vơ cấp và chính xác vận tốc của bộ phận chấp hành. Cĩ 3 cách đặt tiết lưu trong hệ thống thuỷ lực : 1.- Đặt ở lối vào động cơ thuỷ lực. 2.- Đặt ở lối ra động cơ thuỷ lực. 3.- Đặt song song với động cơ thuỷ lực. 29 57 Đặt tiết lưu ở lối vào đcơ thuỷ lực Q vào ĐCTL phụ thuộc ∆p và diện tích lưu thơng trong tiết lưu. Van tràn
po = const (trước tiết lưu) ; p1 sau ti t lu ph thuc Pphụtải Khi Pphụtải ↑
p1 ↑
∆p ↓ ⇒ lưu lượng qua tiết lưu giảm ⇒ vpiston giảm. Khi Pphụtải ↓
v piston tăng. K t lun: • Vận tốc piston khơng ổn định ( ≠const) khi tải trọng thay đổi. • CL nĩng lên ⇒ rị rỉ tăng, giảm hiệu suất của hệ thống . Fcảnp1 2 1 3 4 58 Đặt tiết lưu ở lối ra đcơ thuỷ lực Nhờ van tràn: p1 =const (do bơm tạo ra)
khơng phụ thuộc vào tải trọng đặt trên piston. Áp suất p2 (khoang phải của XL lực) phụ thuộc vào tải trọng đặt trên pittơng. Tải trọng tăng, p2 giảm ⇒ hiệu áp suất qua tiết lưu giảm ⇒ lưu lượng qua tiết lưu giảm ⇒ vận tốc của piston giảm. p2 Fcảnp1 2 1 3 4 p1.Fpis = p2 ( Fpis – Fcần ) +Pphụtải 30 59 Kết luận: • Khơng đảm bảo vận tốc = const của piston khi tải trọng thay đổi. • CL qua tiết lưu bị nĩng lên nhưng được kịp thời làm nguội ở thùng chứa: khơng ảnh hưởng đến sự làm việc của hệ thống. • Tạo nên đối áp lớn trong khoang khơng làm việc của XL lực
đệm giảm chấn
chđộng của piston êm dịu. 60 Đặt tiết lưu song song đcơ thuỷ lực • CL từ bơm 1 chảy theo 2 đường: - Bơm 1 → van phân phối 2 → XL lực 3 . - Bơm 1 → tiết lưu 4 → thùng chứa . • Khi tiết lưu đĩng hồn tồn, tồn bộ CL từ bơm 1 vào XL lực.
vtốc piston: max. • Khi mở tiết lưu, một phần CL thốt ra qua tiết lưu chảy về thùng chứa: Đi
u chnh ca thơng ca ti t lu s đi
u chnh đc vn tc chuyn đng ca b phn chp hành. • Van an tồn chỉ mở ra khi hệ thống quá tải; • Áp suất cửa ra của XL (p2) bằng áp suất khí trời. • Áp suất trước tiết lưu po bằng p1 trong khoang trái XL lực. 4 (Van tiết lưu) Fcảnp1 p2 1 2 3 31 61 4 (tiết lưu) Fcảnp1 p2 1 2 3 p1.Fpis = p2 ( Fpis – Fc ) + Pphụtải + Pmasát pis masatphutai pis cpis F PP F FF pp + + − ⋅= 21
p1 phụ thuộc Pphụtải
lu lng qua ti t lu ph thuc Pph ti
lu lng vào XL lc cũng ph thuc Pph ti
Vn tc pis thay đi khi Pph ti thay đi 62 Nhận xét cas đặt tiết lưu song song đcơ thuỷ lực Nhược điểm: - Khơng bảo đảm cho vận tốc bộ phận chấp hành v=const khi thay đổi tải trọng. - Việc điều chỉnh khĩ chính xác do sự rị rỉ của CL trong bơm phụ thuộc vào phụ tải. Ưu điểm: Kinh tế hơn so với hai hệ thống trên: cột áp và lưu lượng của bơm phụ thuộc vào phụ tải. Kết luận chung v/v sử dụng tiết lưu để điều chỉnh : N u khơng cĩ c cu ph , vic đi
u chnh vn tc ca b phn chp hành b ng ti t lu khơng th đm bo vn tc khơng đi khi ti trng thay đi. 32 63 §5. ỔN ĐỊNH VẬN TỐC CƠ CẤU CHẤP HÀNH I. Bộ điều tốc p3 p4p2p1 64 p3 p4p2p1 • Van giảm áp + tiết lưu • Đảm bảo Q = const (vào cơ cấu chấp hành) khi tải trọng thay đổi. • Cĩ đường thơng để dầu p4 đi về lại buồng lị xo của van giảm áp. • Pt cân bằng lực: p3.F - p4.F - Ploxo=0 F: diện tích mặt làm việc của van giảm áp ∆ptietluu= p3 – p4 = Ploxo/F =const 33 65 p3 p4p2p1 Khi p4 ↓
áp lực trong buồng lị xo van giảm áp ↓
piston bị đẩy lên
khe hở lưu thơng giữa piston và vỏ hẹp lại
sức cản ↑
p3 ↓
∆ptietluu= p3 – p4=const ⇒ v=const 66 II. Các sơ đồ lắp bộ điều tốc (BĐT) p2 3 c b a 1 p1 p3 p4 p5 2 • CL từ bơm 1
khoang a của van điều áp 2
khe hẹp
khoang b
tiết lưu 4, van phân phối 3
khoang làm việc của XL lực. • CL từ bơm 1
van tràn
thùng chứa: áp suất trước bộ điều tốc = const, khơng phụ thuộc vào tải trọng đặt lên piston của XLL • p1, p2: khoang trái, phải XLL • p3, p4: trước, sau van điều áp; • p4 p5: trước, sau tiết lưu 1. Lắp BĐT tại cửa vào 34 67 γ µ 542 ppgAQ x − ⋅⋅=Lưu lượng CL qua tiết lưu: Pphụtải tăng
p1; p5 tăng
áp sut trong bu!ng lị xo ca van đi
u áp tăng
piston của van điều áp bị đẩy xuống
cửa lưu thơng giữa b và a mở rộng hơn
CL dồn vào b nhiều hơn
p4 trước tiết lưu tăng lên
(p4 –p5)=const: Khi lực phụ tải thay đổi, độ chênh áp qua tiết lưu vẫn khơng đổi
bộ điều áp giữ vận tốc của piston XLL ổn định. p2 3 c b a 1 p1 p3 p4 p5 2         ++−⋅=⋅ ≈ 43421 0 2 4 2 5 44 qtmsloxo FFFDpDp pipi ( ) 254 4 D Fpp loxo pi =−⇒ 68 Nhận xét cas lắp BĐT tại cửa vào • Khơng thể đảm bảo sự ổn định tuyệt đối của vận tốc pittơng: Khi lực phụ tải thay đổi, lượng rị rỉ của CL trong XL lực cũng thay đổi. • Phụ tải tăng, p1 tăng
độ chênh áp (p1–p2) trong XL lực tăng lên ⇒ lưu lượng rị rỉ trong hệ thống (XL lực, van phân phối, bộ điều tốc) tăng
vận tốc của pittơng bị giảm xuống. 35 69 2. Lắp BĐT tại cửa ra • Van tràn ⇒ p1 = const, khơng phụ thuộc vào phụ tải • Phụ tải thay đổi (↓)
p2 tăng
p3, p4 trong khoang a, b của van điều áp tăng. • b thơng với c
áp suất trong c tăng
piston 4 bị đẩy lên
thu hẹp cửa lưu thơng giữa a và b
p4 ↓ về trị số cũ p1 p2 p3 a b c 3 2 p4 4 p5 1 70 • Bơm 1 đẩy CL qua cơ cấu phân phối 2
khoang làm việc của XLL 3. • CL ở khoang phải qua cơ cấu phân phối 2
bộ điều tốc
chảy vào thùng chứa. • Van tràn
p1 trong khoang trái của XLL = const
khơng phụ thuộc vào lực phụ tải trên pis. • Lực phụ tải thay đổi (↓) ⇒ p2 tăng ⇒ p3, p4 trong khoang a, b của van điều áp cũng tăng. • Do khoang b nối với khoang c
p trong khoang c tăng
pis 4 bị đẩy lên
thu hẹp cửa lưu thơng giữa khoang a và b ⇒ áp suất p4 ↓ về trị số cũ . p1 p3 a b c 3 2 p2 p4 4 p5 1 36 71 Nhận xét cas lắp BĐT tại cửa ra • Độ chênh áp (p4–p5) qua tiết lưu luơn khơng đổi, khơng phụ thuộc vào sự thay đổi của lực phụ tải ⇒ vận tốc của pittơng XL lực được ổn định. • Lắp bộ điều tốc ở lối ra ⇒ chđộng của bộ phận chấp hành được êm hơn. • CL khi qua tiết lưu
được làm lạnh ở thùng chứa trước khi tiếp tục vào hệ thống ⇒ với các đk như nhau, lượng rị rỉ trong XL lực nhỏ hơn cas 1. • Áp suất ra của bơm luơn luơn ổn định (do van tràn)
sự thay đổi phụ tải khơng ảnh hưởng đến sự rị rỉ CLtrong bơm. • Nhược điểm chung: Qbơm (Nbơm) của > Q (hoặc N) yêu cầu của cơ cấu chấp hành
lưu lượng thừa luơn luơn thốt ra khỏi van an tồn chảy về thùng ⇒ khi vận tốc của bộ phận chấp hành nhỏ, hiệu suất của tồn bộ hệ thống sẽ giảm nhiều. 72 • CLđược bơm đẩy theo 2 đường: - Tới XL lực - Tới bộ điều tốc rồi chảy về thùng chứa • Khi phụ tải tăng, áp suất dầu trên đường cĩ áp của bơm, trong khoang trái của XL lực, trong khoang a và b của van điều áp đều tăng . • Khoang b của van điều áp thơng với khoang c ⇒ p trong khoang c tăng • Kết quả: pittơng được nâng lên, cửa lưu thơng giữa a và b bị thu hẹp ⇒ làm tăng tổn thất cột áp ⇒ áp suất trong buồng b (=áp suất tiết lưu) giảm về trị số ban đầu. 3. Lắp BĐT song song P1 P2 a b c P3 P4 37 73 • Áp suất trong đường cĩ áp của bơm phụ thuộc vào phụ tải vì van an tồn làm việc theo chức năng chống đỡ (chỉ khi hệ thống bị quá tải) ⇒ cơng suất của bơm luơn biến đổi phù hợp với yêu cầu của đcơ thuỷ lực (của phụ tải) ⇒ làm việc kinh tế hơn trường hợp bộ điều tốc đặt ở lối vào và lối ra của đcơ thuỷ lực. • Cơng suất (lưu lượng) của bơm phụ thuộc vào phụ tải
sự rị rỉ trong bơm cũng phụ thuộc vào phụ tải
hệ thống làm việc kém nhạy và kém ổn định so với hai hệ thống trên, nhất là khi phụ tải thay đổi nhiều
ch dùng khi khơng cn địi h"i cao v
n đ#nh tc đ ca b phn chp hành hoặc khi ph ti thay đi rt ít. 74 Nhiệm vụ • Vẽ lại bộ điều tốc, nghiên cứu nguyên lý làm việc • Phân tích sự khác nhau, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng của 3 sơ đồ lắp bộ điều tốc. • Khi nào cần sử dụng bộ điều tốc??? • Các tiêu chí để đánh giá 1 tiết lưu. 38 75 §6. Phương trình đặc tính của truyền động – Khu vực điều chỉnh D d P Ví dụ: P=17 170 N, Fpiston=50cm2, QB=55 lit/ph, ptl=40 at ηQ=0.98 Xác định pt đặc tính và khu vực điều chỉnh của truyền động (sử dụng pp tiết lưu đặt ở lối vào) tiết lưu 76 Các bước giải • Vận tốc cực đại của piston ứng với tải trọng cho trước • Tải trọng Pmax để piston ngưng chuyển động • Lưu lượng rị rỉ trong truyền động: • Thơng số điều chỉnh cực tiểu • Khu vực điều chỉnh của truyền động • Vận tốc cực tiểu của piston ứng với tải trọng P cho trước (đề bài) • Diện tich tiết diên lưu thơng cực đại của tiết lưu: pA Qftl ∆⋅=max • Pt Vận tốc chđộng của piston: P tltltl PP tl P F PpfA FF Q v −⋅⋅⋅⋅== ε 1 39 77 Phương trình đặc tính của truyền động Biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc cơ cấu chấp hành (piston) theo tải trọng tác dụng P phutai tltltl PP tl Pis F P pfA FF Q v −⋅⋅⋅⋅== ε 1 P phutai tltltltltltl F P pfApfAQ −⋅⋅⋅=∆⋅⋅⋅= εε • Qtl: lưu lượng chất lỏng qua tiết lưu • FP: diện tích piston γ α gA 2⋅=• A: hằng số lưu lượng của tiết lưu: •α=0,60 ÷ 0,85: hệ số phụ thuộc kết cấu của cơ cấu điều chỉnh • ftl: diện tích tiết diện lưu thơng lớn nhất của tiết lưu •∆p : độ chênh áp trước và sau tiết lưu •εtl = εmin ÷ εmax ≈ 0 ÷ 1 : thơng số điều chỉnh của tiết lưu; P phutai tl F P pp −=∆ 78 Khu vực điều chỉnh của truyền động minmin max 1 tlQ Q D ε == max maxmax max min tlptl tl QF Pa Q Q ⋅ ⋅ = ∆ =εThơng số điều chỉnh cực tiểu: amax = aBmax + aĐCmax : hệ số rị rỉ cực đại (trong bơm và đcơ) B B B p Q a maxmax ∆ = DC DC D p Q a maxmaxC ∆ = 40 79 Ví dụ 2 Cho TĐTLTT cĩ chuyển động làm việc là ch động quay. Lưu lượng QB=160 lit/ph (cực đại), nB=1470v/ph, áp suất CL làm việc là pB=35at. • Đcơ thủy lực chịu tác dụng của Moment quay Mđc=19900Ncm , nđc=340v/ph • ηQB=ηQđc=0,9 • Xác định pt đặc tính và khu vực điều chỉnhNhim v : Phân tích s đ!, so n bài gii Bơm Đcơ TL Bơm phụ 80 Bơm Đcơ TL 41 81 • Lưu lượng lý thuyết của bơm • Lưu lượng riêng của động cơ • Lưu lượng rị rỉ trong bơm • Lưu lượng rị rỉ trong đcơ • Hệ số rị rỉ (a) trong bơm và đcơ • Hệ số rị rỉ của truyền động • Hệ số moment của đcơ
Kđc=Mđc/pđc • Pt đặc tính: đcđc đc B đc ltB đc Kq Ma q Q n ⋅ ⋅ −⋅= εmax 82 • Svq cực đại của đcơ ứng với Mđc đã cho trong đề bài • Giá trị cực đại của moment khi đcơ ngừng quay 42 83 Xác định khu vực điều chỉnh • Thơng số điều chỉnh cực tiểu của bơm: εBmin • Khu vực điều chỉnh: D = εBmax / εBmin= 1 / εBmin • Vận tĩc quay nhỏ nhất của đcơ thủy lực ứng với Mđc đã cho trong đề bài 84 Xác định cột áp và cơng suất của bơm piston. Cho lưu lượng dầu của hệ thống Q=3,5 lit/s, độ nhớt động của dầu ν(nuy)=12cSt; γdầu=8720N/m3. Cho: Dđ=32mm; Lđ=15m; dh=50mm; Lh=5m;ζlưới=5; ζkhuỷu=0,5; ζvan=0,2;(trên đường ống đẩy cĩ 3 khuỷu cong) Ở lối vào của Bình tích năng ζv=1; Áp suất trong bình tích năng: p=25 at Mặt thống bể hút: pa; Z=2m; ηBơm=0,82