Tài liệu HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN pot

HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
(Đã báo cáo ngày 18/10/2012)
Bổ sung : CỤM TRỤC CHÍNH
VÀ HỆ THỐNG DẪN HƢỚNG
Giáo viên: PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh
Sinh viên : Nguyễn Văn Toản
Lớp : KSTN-CĐT K54
SHSV : 20092792
I.Hệ thống bôi trơn.
1.Giới thiệu.
Hệ thống bôi trơn là một phần quan trọng trong máy
CNC; trong quá trình làm việc các chi tiết và phôi bị ảnh
hưởng rất lớn của nhiệt sinh ra do ma sát khi chúng tiếp
xúc với nhau;nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn là đưa dầu
tới các bề mặt ma sát của các chi tiết để đảm bảo điều
kiện làm việc bình thường và tăng tuổi thọ của các chi
tiết ngoài ra còn có tác dụng làm mát để giảm biến dạng
nhiệt và đảm bảo được độ chính xác vị trí và độ nhẵn bề
mặt gia công,chống gỉ và bao kín
2.Phân loại :
+Bôi trơn bằng pha dầu bôi trơn vào nhiên liệu: pha 2-
4% dầu bôi trơn vào nhiên liệu.
+ Hệ thống bôi trơn bằng vung té: lợi dụng chuyển động
quay của các chi tiết như má khuỷu,đầu to thanh truyền,
bánh răng…để múc dầu trong cacte lên các chi tiết.Dầu
đọng bám vào bề mặt các chi tiết hoặc lỗ hứng dầu rồi
chảy vào các bề mặt ma sát.
+Bôi trơn cưỡng bức:Dùng áp lực từ bơm . Hệ thống bôi
trơn cưỡng bức có bơm dầu tạo ra áp lực để đẩy dầu bôi
trơn đến tất cả các bề mặt ma sát của các chi tiết để bôi

trơn.
Trong thực tế người ta kết hợp cả bôi trơn cưỡng bức và
bôi trơn vung té.
2.1.Bôi trơn cƣỡng bức.
Hệ thống bôi trơn gồm các bộ phận: cacte chứa chất làm
mát,bơm,bầu lọc,van phân phối và các đường ống dẫn chất
làm mát, van an toàn,đồng hồ báo áp suất,két làm mát,van
khống chế….
Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ làm việc,dầu bôi trơn được bơm hút từ
cacte và được lọc sạch ở bầu lọc,qua van khống chế tới
đường dầu chính để đến bôi trơn các bề mặt ma sát của
động cơ,sau đó về cacte.Nếu áp suất dầu trên các đường
vượt quá trị số cho phép,van an toàn sẽ mở để một phần
dầu chảy về bơm.Nếu nhiệt độ dầu cao quá giới hạn định
trước thì van khống chế sẽ đóng lại, dầu đi qua két làm
mát và dầu được làm mát trước khi vào đường ống dẫn
dầu chính.
3.Cách tính áp suất.
Ta dùng công thức Becnuli cho toàn dòng:
Trong đó :
v: vận tốc dòng chảy tại mặt cắt.
Q: lưu lượng dòng chảy.
w: diện tích tiện diện mặt cắt.
α: hệ số hiệu chỉnh động năng;
α = 1 : chảy rối. α=2 : chảy tầng.
: cột áp của bơm.
: tổn thất năng lượng của dòng chảy dọc theo dong
4.Tìm hiểu một số thành phần trong hệ thống bôi trơn.
4.1.Bơm.

Một số loại bơm thường gặp: bơm cánh gạt;bơm trục
vít;bơm bánh răng;bơm ly tâm;bơm pít-tông .
Bảng thông số của một số loại bơm
Loại bơm
Áp suất (psi)
Tốc độ dòng
chảy (gal/min)
Loại chất làm
mát
Giá
Bơm cánh gạt
100-250
1-10
Nước
~400 $
Bơm trục vít
Áp suất từ thấp đến cao
1-100
Dầu
>2000$
Bơm bánh răng
>1500
1-10
Dầu
~200$
Bơm ly tâm
<500
10-60
Dầu và nước
>1000$

Bơm pít- tông
100-5000
1-20
Dầu và nước
400-2000$
4.1.1.Bơm cánh gạt.
Bơm cánh gạt là máy thủy lực roto có kết cấu đơn
giản,làm việc ít ồn và có khả năng điều chỉnh lưu lượng.
Loại bơm này yêu cầu việc lọc chất lỏng khắt khe khi
làm việc.Máy thủy lực cánh gạt được sử dụng nhiều
trong hệ thống máy công cụ,khoan,doa,tiện,phay,mài…
Bơm cánh gạt gồm: bơm cánh gạt tác dụng đơn và
bơm cánh gạt tác dụng kép: bơm cánh gạt tác dụng đơn
gồm có vỏ hình trụ trong đó có roto;tâm của vỏ và roto
lệch nhau một khoảng là e.Khác với bơm tác dụng đơn,
bơm tác dụng kép không bố trí roto và stato lệch tâm
nhau mà mặt trong của stato có dạng cung tròn có bán
kính khác nhau nối tiếp nhau (tăng thể tích làm việc); hai
khoang hút và hai khoang đẩy bố trí đối xứng nhau.
Nhược điểm của bơm cánh gạt tác dụng đơn là gây ra lực
hướng tâm lệch.
-Khi roto quay,các tấm gạt trượt trong các rãnh và gạt
chất lỏng
4.1.2.Bơm bánh răng.
Với những ưu điểm của bơm bánh răng thì hiện nay nó
đang được sử dụng rộng rãi.
Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản,dễ chế tạo.
- Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ gọn.
- Số vòng quay và công suất trên một đơn vị trọng lượng

lớn.
- Có khả năng chịu qua tải trong một thời gian ngắn.
Nhược điểm:
- Bơm bánh răng không điều chỉnh được lưu lượng và áp
suất khi số vòng quay cố định.
Phân loại: có hai loại bơm bánh răng đó là bơm bánh
răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng ăn khớp trong.Khi
cần tăng lưu lượng người ta dùng bánh răng có nhiều
bánh răng ăn khớp.
Bơm bánh răng làm việc theo nguyên lý dẫn và nén
chất lỏng trong một thể tích kín thay đổi được dung tích.
-Bánh răng chủ động được nối với trục của bơm quay và
kéo theo bánh răng bị động quay.Chất lỏng ở trong các
ránh răng theo chiều quay của các bánh răng vận chuyển
từ khoang hút đến khoang đẩy vòng theo vỏ
bơm.Khoang hút và khoang đẩy được ngăn cách với
nhau bởi những mặt tiếp xúc của các bánh răng ăn khớp
và được xem là kín.
- Khi một cặp bánh răng vào khớp ở khoang đẩy,chất
lỏng được đưa vào khoang đẩy bị chèn ép và dồn vào
đường ống đẩy.
-Đồng thời với quá trình đẩy, tại khoang hút có một cặp
bánh răng ra khớp,dung tích của khoang hút được giãn
ra,áp suất ở khoang hút giảm và chất lỏng sẽ được hút
vào buồng hút từ bể chứa thông qua ống hút vào
bơm.Nếu áp suất trên mặt thoáng là áp suất khí quyển thì
áp suất khí quyển thì áp suất ở khoang hút sẽ là áp suất
chân không.
* Trong trường hợp yêu cầu áp suất cao , người ta dùng
bánh răng nhiều cấp theo nguyên lý mắc nối tiếp.Để

tránh trường hợp thừa lưu lượng ta bố trí giữa các cấp đó
các van an toàn.
*Khi yêu cầu độ cứng vững cao,tiếng ồn nhỏ người
ta dùng bơm bánh răng ăn khớp trong.Bánh chủ động và
bánh bị động luôn đặt lệch tâm.Khi bánh chủ động quay
kéo theo bánh bị động quay cùng chiều trong Stato.Chất
lỏng ở trong các rãnh răng theo chiều quay của các bánh
răng vận chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy vòng
theo vỏ bơm.Khoang hút và khoang đẩy được ngăn cách
với nhau bởi lưới chắn.
4.1.3.Bơm ly tâm.
Bơm ly tâm gồm các bộ phận chủ yếu : bánh công
tác; trục bơm;bộ phận dẫn hướng vào;bộ phận dẫn hướng
ra;ống hút;ống đẩy.
- Bánh công tác: đúc bằng gang hoặc thép theo phương
pháp đúc chính xác;các bề mặt cánh dẫn và đĩa bánh
công tác yêu cầu có độ nhẵn tương đối cao để giảm tổn
thất.
- Trục bơm: thường được chế tạo bằng thép hợp kim và
được lắp với bánh công tác thông qua mối ghép then.
- Bộ phận dẫn hướng vào: hai bộ phận này thuộc thân
bơm thường.
- Bộ phận dẫn hướng ra: đúc bằng gang có hình dạng
tương đối phức tạp.
- Ống hút,ống đẩy: có thể làm bằng gang đúc,tôn hàn
hoặc cao su.
+ Nguyên lý: Trước khi làm việc phải mồi bơm.Khi làm
việc,bánh công tác quay,các phần tử trong bánh công tác
dưới ảnh hưởng của lực li tâm bị văng từ trong ra ngoài,
chuyển động theo các máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp

suất cao hơn.Đồng thời ở lối vào của bánh công tác tạo
nên vùng chân không và dưới tác dụng của áp suất trong
bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào của bơm,chất lỏng ở bể
hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút,qua trình hút
liên tục tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm.Bộ phận dẫn
hướng ra để dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy
được điều hòa,ổn định và còn có tác dụng biến một phần
động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết.
4.1.4.Bơm piston.
Bơm piston là loại bơm chuyên dụng trong sản
xuất,hoạt động nhờ tạo lực hút và đẩy hoàn toàn dựa vào
hành trình nén và xả của piston trong xylanh.
Cấu tạo :Piston,xylanh,hộp van,van hút và đẩy.
Nguyên lý : Mỗi vòng quay của trục quay bơm thực hiện
được 1 quá trình hút và một quá trình đẩy.
- Quá trình hút : khi trục quay của bơm quay theo chiều
kim đòng hồ, kéo piston dịch chuyển tịnh tiến xuống
dưới trong xylanh ,tạo chân không trong xylanh và hộp
van, van hút mở ra,hút công chất vào trong xylanh và
hộp van.
- Quá trình đẩy :trục quay tiếp tục quay theo chiều kim
đồng hồ ,piston chuyển động tịnh tiến theo chiều đi lên
ép công chất trong xylanh và hộp van,van hút đóng lại và
van đẩy mở ra,piston tiếp tục chuyển động lên đẩy công
chất đi ra theo cửa đẩy.
4.1.5.Bơm trục vít.
Nguyên lý: Trục vít chủ động được lắp với trục động
cơ; khi trục vít chủ động quay kéo theo các trục vít ăn
khớp với nó quay theo;nhờ chuyển động quay của trục
vít mà chất lỏng được hút. Sự ăn khớp của các trục vít và

thành vỏ bơm tạo thành không gian làm việc.Với chuyển
động quay và ăn khớp của trục vít thì vùng hút và ống
đẩy của bơm được ngăn cách, và chất lỏng được chuyển
động liên tục từ khoang hút ra khoang đẩy.
4.2.Van phân phối.
Trong quá trình vận hành hệ truyền dẫn thủy lực
xuất hiện nhu cầu thay đổi hướng chuyển động của cơ
cấu chấp hành. Từ đó dẫn tới yêu cầu thay đổi hướng di
chuyển của dòng chất lỏng tới những phần khác nhau
trong hệ. Để làm được điều đó mà không cần ngừng hoạt
động của nguồn cấp (máy bơm) người ta sử dụng van
phân phối. Như vậy chức năng chính của van phân phối
là thay đổi hướng di chuyển của dòng chất lỏng, qua đó
thực hiện mục tiêu điều khiển hệ truyền dẫn.
Kích thước và khối lượng của van phân phối tỉ lệ thuận
với lưu lượng chất lỏng đi qua nó.
4.2.1.Phân loại.
Phân loại theo cấu trúc chi tiết điều khiển:
Dạng trƣợt : chi tiết điều khiển có dạng ông trụ hoặc
dạng mặt phẳng, có khả năng trượt. Van phân phối dạng
trượt thay đổi hướng di chuyển của dòng chất lỏng bằng
cách trượt chi tiết điều khiển theo trục.
Dạng xoay: Van phân phối dang xoay thay đổi hướng
di chuyển dòng chất lỏng bằng cách xoay chi tiết điều
khiển. Chi tiết điều khiển thường có dạng mặt phẳng,
dạng trụ, dạng côn hoặc dạng cầu.
Dạng khóa: Van phân phối dạng khóa thay đổi hướng
di chuyển dòng chất lỏng bằng cách mở hoặc đóng tiết
diện khóa. Phần tử khóa có thể dạng cầu, dạng đĩa, hoặc
dạng côn.

Phân loại theo dạng liên kết của van với hệ truyền dẫn:
- Liên kết ren.
- Liên kết mặt bích.
- Liên kết mối nối.
Phân loại van phân phối theo số lượng vị trí của phần
tử trượt: 2 vị trí, 3 vị trí, nhiều vị trí.
Phân loại theo dạng điều khiển:
- Điều khiển bằng tay
- Điều khiển điện từ
- Điều khiển thủy lực
- Điều khiển khí nén
- Điều khiển điện kết hợp thủy lực
4.2.2.Van dạng trƣợt.
Phần tử điều khiển là một ống trụ trượt có các vành
gờ. Bề mặt tiếp xúc của các vành gờ này được gia công
nhẵn và có thể trượt tương đối với vỏ. Phụ thuộc vào số
cửa trên vỏ mà ống trượt có thể có một, hai hoặc nhiều
vành gờ.
Kí hiệu van phân phối cần thể hiện được số ống nối
với van, số vị trí làm việc, phương pháp điều khiển van,
liên kết giữa các ống ở từng vị trí làm việc. Mỗi vị trí
làm việc được thể hiện bằng 1 hình vuông. Như vậy số vị
trí làm việc của van tương ứng với số hình vuông kí hiệu
van đó.
Nguyên lý hoạt động:
Tại vị trí làm việc ban đầu tất cả các ống nối với van A,
B, P, T đều bị khóa. Khi con trượt dưới tác động của tín
hiệu điều khiển bị đẩy sang trái nhánh A và P, B và T
được nối với nhau. Chất lỏng đi từ máy bơm qua của P, A
đi và xilanh sinh lực đẩy, chât lỏng ở khoang cán đi qua

của B, T về thùng chứa. Khi con trượt bị kéo sang phải
nhánh A và T, P và B thông nhau. Chất lỏng đi từ máy
bơm đổ vào khoang cán xi lanh, đẩy xi lanh về vị trí ban
đầu. Chất lỏng từ khoang pitston theo cửa A , P đổ về
thùng chứa.