Các cơ cấu cơ bản của thủy lực

Thủy lực là một cụm từ khái quát một phương pháp truyền tải năng lượng có chủ đích của con người thông qua chất lỏng, trong cuộc sống hàng ngày chúng ta có 3 phương pháp chuyển tải năng lượng,

1- cổ điển là phương pháp cơ năng,

2- Chuyển tải năng lượng dưới dạng điện năng, 3- Chuyển tải năng lượng dưới dạng thủy năng.

I/ Khái niệm về thủy lực
1.1 Khái niệm
Thủy lực là môn khoa học về sự chuyển động và vân chuyển lực của chất lỏng trong môi trường bị giới hạn. Trong môi trường thủy lực, năng lượng được truyền tải bằng lực đẩy lên chất lỏng.

1.2/ Nguên lý cơ bản của thủy lực
– Trong hệ thống thủy lực dầu là môi chất để truyền lực và bôi trơn các bề mặt tiếp xúc, dầu thủy lực được luân chuyển trong một hệ tuần hoàn kín nhờ bơm dầu và các cơ cấu điều khiển.
– Động cơ điện hoặc diezen làm quay bơm dầu, bơm dầu hút dầu thủy lực trong két dầu và chuyển đến các cơ cấu trong hệ thủy lực. Áp suất dầu được khống chế bởi van an toàn hệ thống. Dầu thủy lực được đưa đến các cơ cấu điều khiển sau đó tiếp tục được đưa đến các cơ cấu chấp hành nhớ vào lưu lượng và áp suất do bơm dầu sinh ra để tạo ra chuyển động quay hoặc chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành. Sau khi truyền năng lượng xong dầu thủy lực được đưa quay trở lại két dầu thủy lực.

1.3/ Các đại lượng cơ bản của thủy lực
– Lưu lượng:
+ Là lượng dầu được vận chuyển thông qua bơm dầu trong một thời gian nhất định
+ Lưu lượng dầu là đại lượng quyết định tốc độ làm việc của cơ cấu chấp hành
+ Các đơn vị để đo lưu lượng cơ bản: CC/vòng; in3/vòng; lít/phút…………
– Áp suất:
+ Áp suất là lực tác dụng của chất lỏng ( dầu thủy lực) lên thành của đường ống dẫn hoặc bề mặt tác dụng của cơ cấu chấp hành khi lưu lượng dầu bị chặn lại tại một điểm trên đường ống hoặc tại mặt tác dụng của cơ cấu chấp hành.
+ Áp suất là đại lượng quyết định lực tác dụng của cơ cấu chấp hành lên tải
+ Các đơn vị đo áp suất cơ bản: PSI; Bar; Mpa; Kg/cm2……
1.4/ Các ưu, nhược điểm của hệ thống thủy lực
– Ưu điểm
+ truyền tải được công suất cao momen lớn (nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng)
+ Kiểm soát điều chỉnh được vận tốc vô cấp, đảo chiều dễ dàng(Dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hay theo chưng trình có sẵn)
+ Momen khởi động lớn
+ Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần từ dẫn động và bị dẫn không phụ thuộc nhau
+ Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất làm việc cao
+ Do tính chấn quán tính nhỏ của bơm và của động cơ thủy lực, tính chất không chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh ( như trong cơ khí và điên)
+ 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 cá hệ phức tạp nhiều phần tử
+/ Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp bằng cách dùng các phần tử tiêu chuẩn hóa

– Nhược điểm
+ Ma sát bên trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và phạm vi sử dụng
+ Khó dữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do một phần tính nén được của chất lỏng và sự đàn hồi của đường ống dẫn
+Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhơt của chất lỏng thay đổi
+ Tác động ô nhiễm đến môi trường khi rò rỉ dầu
2/ Các cơ cấu trong hệ thống thủy lực

2.1/ Các cơ cấu cơ bản

– Cơ cấu sinh năng lượng bao gồm: bơm dầu, các thiết bị lọc, bình tích áp…
– Cơ cấu điều khiển: Các loại van điều khiển áp suất, điều khiển lưu lượng, van dẫn hướng….
– Cơ cấu chấp hành: Xilanh thủy lực, mô tơ thủy lực….

2.2/ Phân loại các phần tử trên từng cơ cấu
2.2a/ Các phần tử trong cơ cấu sinh năng lượng
– Bơm dầu:
Chức năng của bơm dầu là đẩy dầu vào hệ thống thủy lực để tạo ra dòng lưu lượng và áp suất
Phân loại bơm dầu bao gồm 03 loại bơm cơ bản sau:

+ Bơm bánh răng Bơm bánh răng ăn khớp trong
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

+ Bơm cánh gạt Bơm cánh gạt không cân bằng
Bơm cánh gạt cân bằng

+ Bơm piston Bơm piston hướng trục
Bơm piston hướng kính
Bơm piston trục cong
– Các phần tử lọc:
Chức năng của các phần tử lọc trong hệ thống là dùng để tách các cặn , bẩn ra khỏi dầu thủy lực trước khi dầu thủy lực được bơm vào hệ thống và trước khi dầu từ hệ thống quay trở lại két chứa dầu.

– Phân loại lọc dầu
+ Lọc hút: được lắp trước cửa hút dầu của bơm thủy lực nhằm ngăn chặn cặn bẩn từ két chứa dầu đi vào bơm thủy lực

+ Lọc đẩy: ( lọc cao áp ) Được lắp đặt ngay sau cửa đẩy của bơm thủy lực, đây là phần tử lọc dùng để tách gần như hoàn toàn cặn bẩn trong dầu thủy lực trước khi đi vào hệ thống vì vậy mà loại lọc này có độ tinh lọc rất cao, thường vào khoảng 5- 10µm.

+ Lọc hồi: Được lắp đặt ở phần cuối của hệ thống thủy lực nhằm mục đích tách cặn bẩn có trong dầu thủy lực trước khi từ hệ thống trở về két dầu thủy lực độ tinh lọc phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống thông thường 20 µm.

– Phần tử tích áp
Là các bình dự trữ áp suất và lưu lượng, chức năng của bình tích áp là dự trữ áp suất dầu chờ để bổ sung dầu trong các trường hợp hệ thống cần một lượng dầu lớn mà bơm dầu không thể cung cấp ngay lập tức được. ngoài ra bình tích áp còn có chức năng làm giảm xung lực phản hồi từ hệ thồng ngược trở lại bơm, giúp tránh được các hỏng hóc không cần thiết.

Phân loại bình tích áp
+ Bình tích áp dạng túi khí(blader accumulator)
+ Bình ticha áp dạnh màng ( diafram accumulator)
+ Bình ticha áp dạng piston ( piston accumulator)

2.2b/ Các phần tử trong cơ cấu điều khiển
Van phân phối thủy lực.
Van phân phối thủy lực là loại van dùng để điều khiển dòng thủy lực đi theo một hoặc nhiều hướng xác định tùy theo yeu cầu thiết kế.
Van phân phối thủy lực bao gồm các loại sau
– Van phân phối thủy lực 2/2(Hai cửa, hai trạng thái)
– Van phân phối thủy lực 3/2(Ba cửa , hai trạng thái)
– Van phân phối thủy lực 4/2(Bốn cửa, hai trạng thái)
– Van phân phối thủy lực 4/3(Bốn cửa, ba trạng thái)
– Van phân phối thủy lực 5/3(Năm cửa, 3 trạng thái)
Van điều khiển áp suất
Van điều khiển áp suất là loại van dùng để cài đặt áp suất cho toàn bộ hệ thống, bảo vệ quá áp suất cho bơm thủy lực, điều chỉnh áp suất riêng cho từng cơ cấu chấp hành trên cùng một hệ thống, điều chỉnh cung cấp áp suất theo trật tự tải và bảo vệ quá tải.
Van điều khiển áp suất bao gồm các loại sau
– Van an toàn (relief valve)
– Van giảm áp (reducing valve)
– Van cân bằng tải(balance valve)
– Van bảo vệ quá tải(unloading valve)
– Van điều khiển thứ tự( sequence valve)
Van điều khiển lưu lượng
Van diều khiển lưu lượng là loại van dùng để điều chỉnh dòng lưu chất cho đi qua thiết bị trong một khoảng thời gian nhất định, thông qua đó điều chỉnh tốc độ của cơ cấu chấp hành, cân bằng tốc độ giữa hai hoặc nhiều cơ cấu chấp hành trên cùng hệ thống.\
Van điều khiển lưu lượng bao gồm các loại van sau.
– Van tiết lưu cố định
– Van tiết lưu thay đổi lưu lượng
– Van tiết lưu một chiều
– Van một chiều
– Van một chiều có điều khiển.
– Van chia lưu lượng