Do an mon hoc bo mon may va ma sat khoa co khi 75301

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

Lời nói đầu
Công nghệ phát triển đòi hỏi thiết bị cũng không ngừng đợc hoàn thiện và cải
tiến hơn. Ngày nay việc gia công chế tạo các chi tiết máy cũng nh sản phẩm cơ khí
nói chung bằng phơng pháp gia công áp lực chiếm một phần lớn các sản phẩm cơ khí.
ở các nớc công nghiệp phát triển các máy cắt, máy xấn cơ khí, thuỷ lực chiếm 1/3
tổng số các máy gia công cơ khí.
Vài năm trở lại đây, do sự phát triển của kinh tế thị trờng nên đà xuất hiện
những máy của các nớc Trung Quốc, Pháp, Anh. Các máy cắt, xấn thuỷ lực đợc sử
dụng có u điểm nổi bật hơn so với máy cắt, máy xấn ding cơ khí về những u điểm sau:
- Kết cấu máy và các bộ phận đơn giản, gọn nhẹ.
- Tạo đợc lực lớn trong quá trình gia công.
- Truyền động êm.
- Dễ tự động hoá, tính an toàn cao.
Ngày nay máy cắt,xấn thuỷ lực không ngừng đợc cải tiến và hoàn thiện nhằm
đáp ứng các yêu cầu công nghệ phức tạp.
Là những sinh viên ngành chế tạo máy, đợc giao nhiệm vụ thiết kế máy cắt xấn
thuỷ lực để tạo ra đợc các sản phẩm có hình dáng khác nhau. Qua tìm hiểu thực tế,
cũng nh các tài liệu kỹ thuật với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong
khoa cơ khí và đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Đình Bảng. Đến nay bản đồ án của em đÃ
đợc hoàn thành, với sự nỗ lực hết mình, song trình độ còn hạn chế và thời gian có hạn
nên bản đồ án tốt nghiệp có thể không tránh khỏi thiếu sót. Chúng em rất mong nhận
đợc sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy cô giáo và các đồng nghiệp tham gia xây dựng
cho bản đồ án của chúng em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đình Bảng và các thầy cô giáo
trong khoa đà giúp đỡ chúng em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội, Ngày tháng năm 2004.

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
1

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

Đề tài tốt nghiệp
Tính toán Thiết kế máy cắt xấn Thiết kế máy cắt xấn
Các thông số yêu cầu của máy :
......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................

Chơng 1
Nghiên cứu về hệ thống thuỷ lực ứng dụng
trong máy công nghiệp
I.Cơ sở lý thuyết
1. u, nhợc điểm của hệ thống điều khiển bằng thủy lực
1.1. 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.

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
2

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

- 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 khÝ hay
®iƯn.
- DƠ biÕn ®ỉi chun ®éng quay cđa ®éng 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.
- Tự động hoá đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần tử tiêu
chuẩn hoá.
1.2. Nhợc điểm
- Mất mát trong đờng ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và
hạn chế phạm vi sử dụng.
- Khó giữ đợc vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén đợc của chất lỏng
và tính đàn hồi của đờng ống dẫn.
- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống cha ổn định, vận tốc làm việc thay đổi
do độ nhớt của chất lỏng thay đổi.

2. Phạm vi ứng dụng
Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực đợc ứng dụng rộng rÃi trong công nghiƯp. Mét
sè lÜnh vùc sau minh ho¹ cho øng dơng (hình 1.6).

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
3

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

3. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thuỷ lực
3.1 Độ nhớt
Độ nhớt là một trong những tÝnh chÊt quan träng nhÊt cđa chÊt láng. §é nhít xác
định ma sát trong bản thân chất lỏng và thể hiện khả năng chống biến dạng tr ợt hoặc
biến dạng cắt của chất lỏng.
3.2 Yêu cầu đối với dầu thuỷ lực
Những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lợng chất lỏng làm việc là độ nhớt, khả
năng chịu nhiệt, độ ổn định tính chất hoá học và tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính ăn
mòn các chi tiết cao su, khả năng bôi trơn, tính sủi bọt, nhiệt độ bắt lửa, nhiệt độ đông
đặc.
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.
- 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 hở của các chi tiết di
trợt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, cũng nh tổn thất ma sát ít nhất.
- Dầu cần phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hoà tan trong nớc và không
khí, dẫn nhiệt tốt.
Trong những yêu cầu trên, dầu khoáng vật thoả mÃn đợc đầy đủ nhất. Sau đây là

ký hiệu các loại dầu theo DIN 51524 và CETOP:
- H: Dầu khoáng vật 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.
- L: Dầu khoáng vật có thêm chất phụ gia để tăng tính chất cơ học và hoá học
trong thời gian vận hành dài.
- P: Dầu khoáng vật có thêm chất phụ gia để giảm sự mài mòn và khả năng
tăng chịu tải trọng lớn.
Thông thờng sử dụng dầu khoáng vật :
- HL: cho những yêu cầu đơn giản với áp suất làm việc nhỏ hơn 200 bar.
- HLP: cho những yêu cầu với áp suất làm việc lớn hơn 200 bar.

II.Cung cấp và xử lý dầu
1. Bơm và động cơ dầu
1.1. Nguyên lý chuyển đổi năng lợng
Bơm và động cơ dầu là hai thiết bị có chức năng khác nhau. Bơm là phần tử tạo ra
năng lợng, còn động cơ dầu là thiết bị tiêu thụ năng lợng này. Tuy thế kết cấu và phơng pháp tính toán của bơm và động cơ dầu cùng loại giống nhau.
Bơm dầu là một cơ cấu biến đổi năng lợng, dùng để biến cơ năng thành năng lợng
của dầu (dòng chất lỏng). Trong hệ thống dầu ép thờng chỉ dùng bơm thể tích, tức là
loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lợng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm
việc (khi thể tích các buồng làm việc tăng, bơm rút dầu, thực hiên chu kỳ hút và khi

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
4

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

thể tích của buồng giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén). Tuỳ thuộc vào lợng
dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc, ta có thể phân ra hai loại bơm thể tích:
- Bơm có lu lợng cố định, gọi tắt là bơm cố định.
- Bơm có lu lợng có thể điều chỉnh, gọi tắt là bơm điều chỉnh.
Những thông số cơ bản của bơm là lu lợng và áp suất.
Động cơ dầu là thiết bị dùng để biến năng lợng của dòng chất lỏng thành động
năng quay trên trục động cơ. Quá trình biến đổi năng lợng là dầu có áp suất đợc đa
vào buồng công tác của động cơ. Dới tác dụng của áp suât, các phần tử của động cơ
quay.
Những thông số cơ bản của động cơ dầu là lu lợng của một vòng quay và hiệu
áp suất của đờng vào và đờng ra.
1.2. Các đại lợng đặc trng
Thể tích dầu tải đi trong 1 vòng (hành trình) (hình 2.1).
Nếu ta gọi:
V - thể tích dầu tải đi trong một vòng (hành trình).
A - diện tích mặt cắt ngang.
h - hành trình pittông.
VZL - thể tích khoảng hở giữa hai răng.
Z - số răng của bánh răng.
ở (hình 2.1) ta có thể tích dầu tải đi trong 1 vòng (hành trình):
V = A.h
V VZL.Z.2

1 hành trình
1 vòng

1.3.Công thức tính toán bơm và động cơ dầu

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
5

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

a. Lu lợng qv, số vòng quay n và thể tích dầu trong một vòng quay V (hình2.6).
Ta có: qv = n.V
Lu lợng bơm: qv = n.V. v.10-3

n.V
Động cơ dầu: qv = v .10-3

Trong đó:
qv - lu lợng [lít/phút]
n - số vòng quay [vg/ph]
V - thể tích dầu/ vòng [cm3/vòng]
v - hiệu suất [%]
b. áp suất, mômen xoắn, thể tích dầu trong một vòng quay V (hình 2.7).

Theo định luật Pascal, ta có:

M

p= V
M hm

áp suất của bơm:

p=

V

. 10

M
.10
V
hm
p=

áp suất động cơ dầu:
Trong đó:
P [bar].
M [N.m].
V [cm3/vòng].
hm [%].

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
6

Đặng xuân Dũng

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

c. Công suất, áp suất, lu lợng (hình 2.8).
Công suất bơm tính theo công thức tổng quát : P = p . qv
p.q v
Công suất để truyền động bơm: P = 6.t 10-2
p . q v . t
6
Công suất truyền động động cơ dầu: P =
10-2

Trong
đó :

P
[kW].
p
[bar].
qv
[lít/phút].
t
[%].
Công thức chung tính công suất cho các dạng năng lợng đợc trình bày ở
(bảng 2.1).

Bảng 2.1

Điện

Ng.Quang Khánh

Cơ học

Ng.Quang Huy
7

Thuỷ lực

Đặng xuân Dòng


Đồ án tốt nghiệp
Công suất điện
P = U. I . cos
Trong đó:
P- công suất [W]
U- hiệu điện thế [V]
I - cờng độ dòng điện
[A]
Cos - hệ số công suất
[v.A] = [W].

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí
-Chuyển động thẳng
P = F.v
Trong đó:
P - công suất [W];

F - lùc
[N];
v - vËn tèc [m/s];

N .m
[ s ] = [W]

- Chuyển động quay
P = M.
Trong đó:
M - mômen xoắn
[N.m];
- vận tốc góc [rad/s];

P = p.qv
Trong đó:
P - công suất [W]
p - áp suất [N/m2]
qv - lu lợng [m3/s]
N . m3
2
[ m .s ] = [W].

N .m
[ s ] = [W].

Lu lợng bơm về lý thuyết không phụ thuộc vào áp suất ( trừ bơm ly tâm), mà chỉ
phụ thuộc vào kích thớc hình học và vận tốc quay của nã. Nhng trong thùc tÕ do sù rß
rØ qua khe hở giữa các khoang hút và khoang đẩy, nên lu lợng thực tế nhỏ hơn lu lợng
lý thuyết và giảm dần khi áp suất tăng.

Một yếu tố gây mất mát năng lợng nữa là hiện tợng hổng. Hiện tợng này thờng
xuất hiện khi ống hút quá nhỏ hoặc dầu có độ nhớt cao.
Khi bộ lọc đặt trên đờng hút bị bẩn, cùng với sự tăng sức cản của dòng chảy, lu lợng của bơm giảm dần, bơm làm việc ngày một ồn và cuối cùng tắc hẳn. Bởi vậy cần
phải lu ý trong lúc lắp ráp làm sao để ống hút to, ngắn và thẳng.
1.4. Các loại bơm
Các loại bơm thuỷ lực thông dụng đợc giới thiệu trên ( hình 2-9.)

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
8

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

Bơm pittông hớng trục

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
9

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

Bơm pittông hớng trục là loại bơm có pittông đặt song song với trục của rôto và đợc truyền bằng khớp hoặc bằng đĩa nghiêng (hình 2.19).
Ngoài những u điểm nh của bơm pittông hớng tâm, bơm pittông hớng trục còn có u điểm nữa là kích thớc cđa nã nhá gän h¬n, khi cïng mét cì víi bơm hớng tâm.
Nếu các ký hiệu lấy giống nh ở bơm pittông hớng tâm và đờng kính trên đó phân
bố các xilanh là D [cm], thì lu lợng của bơm sÏ lµ:
2

2

π .d
π .d
Q = 10-3 . 4 . h . z . n = 10-3 . 4 . z . n . D . tg [lít/phút]
Bơm pittông hớng trục hầu hết là điều chỉnh lu lợng đợc (hình 2.20).
Trong công nghiệp ngời ta sử dụng loại bơm này, khi lu lợng yêu cầu ít nhất là
500 lít/phút. ở áp suất lớn, lu lợng nhỏ, bơm chỉ làm việc ở chế độ không liên tục, do
khả năng làm nguội kém và chóng mòn.
Trong các loại bơm pittông, độ không đồng đều của lu lợng không chỉ phụ thuộc
vào đặc điểm của pittông, mà còn phụ thuộc vào số lợng pittông. Độ không đồng đều
đợc xác định nh sau:
Q max Q min
Qmax
k=
Độ không đồng đều k còn phụ thuộc vào số lợng pittông chẵn hay lẻ, xem (hình
2.21).

Từ thực nghiệm, ngời ta xác định rằng, bơm có số lợng pittông lẻ có độ không đồng
đều k nhỏ hơn so với bơm có số lợng pittông chẵn.

1.5
.Tiêu
chuẩn chọn
bơm
Những
đại lợng đặc
trng
cho
bơm và động
cơ dầu gồm
có:
a. Thể tích
nén (lu lợng
vòng): là đại
lợng đặc trng
quan
trọng nhất,
ký hiệu V
[cm3/vòng].
ở loại bơm
pittông, đại
lợng này tơng ứng với chiều dài hành trình của pittông.
Đối với bơm : Q n.V
[lít/phút]
và động cơ dầu: p M/V [bar]
b. Số vòng quay n [vg/ph]
c.áp suất p [bar]
d. Hiệu suất [%]
e.Tiếng ồn.

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
10

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

Khi chọn bơm, cần phải xem xét đến các yếu tố về kỹ thuật và kinh tế sau (hình
2.22):
- Giá cả.
- Tuổi thọ.
- áp suất.
- Phạm vi số vòng quay.
- Khả năng chịu các hợp chất hoá học.
- Sự dao động của lu lợng.
- Thể tích nén cố định hoặc thay đổi.
- Công suất.
- Khả năng bơm các loại tạp chất.
- Hiệu suất.

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
11

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

2. Bể dầu
2.1. Nhiệm vụ
Bể dầu có nhiệm vơ chÝnh nh sau:
- Cung cÊp dÇu cho hƯ thèng làm việc theo chu trình kín (cấp và nhận dầu chảy
về).
- Giải toả nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc.
- Lắng đọng các chất cặn bà trong quá trình làm việc.
- Tách nớc.
2.2. Chọn kích thớc bể dầu
Đối với các loại bể dầu di chuyển, ví dụ bể dầu trên các xe vận chuyển thì thể tích
bể dầu chọn nh sau:
V = 1,5.qv
Đối với các loại bể dầu cố định, ví dụ bể dầu trong các máy, dây chuyền, thì thể
tích bể dầu chọn nh sau:
V = (3,0  5,0).qv
Trong ®ã :
V [lÝt]
qv [lÝt/phót]
2.3. KÕt cÊu cđa bể dầu

(Hình 2.23) là sơ đồ bố trí các cụm thiết bị cần thiết của bể cấp dầu cho hệ thống
điều khiển bằng thuỷ lực.
Bể dầu đợc ngăn làm hai ngăn bởi một màng lọc (5). Khi mở động cơ (1), bơm dầu

làm việc, dầu đợc hút lên qua bộ lọc (3) cấp cho hệ thống điều khiển, dầu xả về đợc
cho vào một ngăn khác.
Dầu thờng đổ vào bể qua một cửa (8) bố trí trên nắp bể lọc và ống hút bộ lọc (9) đợc đặt vào gần sát đáy bể chứa. Có thể kiểm tra mức dầu đạt yêu cầu nhờ mắt dầu (7).
Nhờ các màng lọc và bộ lọc, dầu cung cấp cho hệ thống điều khiển đảm bảo sạch.
Sau một thời gian làm việc định kỳ (tuỳ theo mức độ cụ thể ở từng máy cũng nh các
chế độ làm việc ở từng nhà máy cụ thể) bộ lọc phải đợc tháo ra rửa sạch hoặc thay

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
12

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

mới. Trên đờng ống cấp dầu (sau khi qua bơm) ngời ta thờng gắn vào một van tràn để
điều chỉnh áp suất dầu cung cấp và đảm bảo an toàn cho đờng ống cấp dầu.
Vị trí trục của động cơ điện nối với bơm dầu (hình 2.24).
Kết cấu của bể dầu trong thực tế (hình 2.25).

3. Bộ lọc dầu
3.1.Nhiệm vụ
(Hinh2.26) là các bộ lọc với các kích thớc và chủng loại khác nhau trong quá trình
làm việc, dầu không tránh khỏi bị nhiễm bẩn do các chất bẩn từ bên ngoài vào, hoặc
do bản thân dầu tạo nên. Những chất bẩn ấy sẽ làm kẹt các khe hở, các tiết diện nhỏ

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
13

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

trong các cơ cấu dầu ép, gây nên những trở ngại, h hỏng trong các hoạt động của hệ
thống. Do đó trong các hệ thống dầu ép đều dùng bộ lọc để ngăn ngừa chất bẩn thâm
nhập vào bên trong cơ cấu, phần tử dầu ép.
Bộ lọc thờng đặt ở ống hút của bơm dầu. Trờng hợp cần dầu sạch hơn, đặt thêm bộ
lọc nữa ở cửa ra của bơm, và một ở ống xả của hệ thống dầu ép.

3.2 Phân loại theo kích thớc lọc
Tuỳ thuộc vào kích thớc chất bẩn có thể lọc đợc, bộ lọc dầu có thể phân thành các
loại sau:
- Bộ lọc thô: có thể lọc những chất bẩn đến 0,1 mm.
- Bộ lọc trung bình: có thể lọc những chất bẩn đến 0,01mm.
- Bé läc tinh: cã thĨ läc nh÷ng chÊt bÈn ®Õn 0, 005mm.
- Bé läc ®Ỉc biƯt tinh: cã thĨ lọc những chất bẩn đến 0,001mm.
Các hệ thống dầu trong máy công cụ thờng dùng bộ lọc trung bình và bộ lọc tinh.
Bộ lọc đặc biệt tinh chủ yếu dùng ở các phòng thí nghiệm.

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
14

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

3.3. Cách lắp bộ lọc trong hệ thống

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
15

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

Cách xác định độ bẩn của dầu trong bộ lọc. Khi bộ lọc bị chất bẩn ngăn lại, dầu sẽ
qua van một chiều, đồng thời sẽ đẩy cho pittông dịch qua trái. Nếu pittông nối với
kim hiển thị, thì sẽ cho giá trị của dầu bẩn.
Cách lắp bộ lọc trong hệ thống: tuỳ theo yêu cầu chất lợng của dầu trong hệ thống
điều khiển, mà có thể lắp bộ lọc dầu theo các vị trí khác nhau (hình 2.30).
4. Bình tích áp

4.1.Nhiệm vụ
Bình tích áp là cơ cấu dùng trong các hệ truyền dẫn thuỷ lực để điều hoà năng lợng thông qua áp suất và lu lợng của chất lỏng làm việc. Bình tích áplàm việc theo hai
quá trình: tích năng lợng vào và cấp năng lợng ra.
Bình tích áp đợc sử dụng rộng rÃi trong các loại máy rèn, máy ép, trong các cơ
cấu tay máy và đờng dây tự động v.v... nhằm làm giảm công suất của bơm, tăng độ tin
cậy và hiệu suất sử dụng của toàn hệ thuỷ lực.
4.2. Phân loại

III . Hệ thống điều khiển bằng thủy lực
1. Khái niệm
1.1. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển bằng thủy lực đợc mô tả qua sơ đồ (hình 3.1), gồm các cụm
và phần tử chính, có chức năng sau:
- Cơ cấu tạo năng lợng: bơm dầu, bộ lọc.
- Phần tử nhận tín hiệu: các loại nút ấn.
- Phần tử xử lý: van áp suất, van điều khiển từ xa.
- Phần tử điều khiển: van đảo chiều.
- Cơ cấu chấp hành: xi lanh, động cơ dầu.

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
16

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

Năng lợng để điều khiển có thể bằng thủy lực hoặc bằng điện.
Cơ cấu chấp hành
Phần tử nhận tín hiệu Phần tử xử lý

Dòng năng lợng tác động lên quy tr
Phần tử điều khiển

Năng lợng điều khiển

Cơ cấu tạo năng lợng

Hình 3.1 Hệ thống điều khiển bằng thủy lực.
1.2. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển
Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển (hình 3.2). Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển
bằng thủy lực
(Hình 3.3) là sơ đồ cấu trúc của một hệ thống điều khiển bằng thủy lực. Trong
phần điều khiển của cuốn sách này đợc chia thành 2 nhóm:
- Năng lợng cấp cho phần ®iỊu khiĨn lµ thđy lùc, ta gäi lµ hƯ thèng điều khiển
bằng thủy lực.
- Năng lợng cấp cho phần điều khiển là điện, ta gọi là hệ thống điều khiển bằng
điện - thủy lực.

Phần điều khiển
Nhận tín hiệu cảm biến

Chơng trình
Xử lý

Phần tác động

Phần tử điều khiển

Cơ cấu chấp hành

Cung cấp năng lợng

Quy trình điều khiển

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
17

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

Hình 3.2-Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

Cơ cấu chấp hành

Phần điều khiển Dòng năng lợng
Phần cung cấp năng lợng

M

Hình 3.3 Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thđy lùc.

2. Van ¸p st
2.1. NhiƯm vơ
Van ¸p st dïng để điều chỉnh áp suất, tức là cố định hoặc tăng giảm trị số áp
suất trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực.
2.2. Phân loại
Van áp suất gồm các loại sau:
- Van tràn.
- Van giảm áp.
- Van đóng, mở nối tiếp.
- Van cản.
- Van đóng, mở cho bình tích áp thủy lực.
2.3. Van tràn
Dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy lực vợt quá trị số
quy định.

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
18

Đặng xuân Dũng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

a. Van tràn điều khiển trực tiếp (hình 3.4).

Nguyên tắc làm việc của van tràn dựa trên sự cân bằng tác dụng của những lực ngợc chiều nhau trên nút van hoặc con trợt: lực tạo thành bởi kết cấu van (lò xo) và áp

suất của chất lỏng.
Hình 3.4: Van tràn điều khiển trực tiếp.
a. Nguyên lý kiểu nút van.
b. Nguyên lý kiểu con trợt (nòng van); c. Ký hiệu.
Ví dụ: lắp van tràn điều khiển trực tiếp vào hệ thống điều khiển bằng thủy lực
(hình 3.5).

Hình 3.5 Mạch thủy lực có lắp van tràn điều khiển trực tiếp.
0.1. Bộ cung cấp dầu
0.2. áp kế
0.3. Van tràn
1.0 xi lanh
1.1. van đảo chiều
1.2. Van một chiều

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
19

Đặng xuân Dòng


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Máy và ma sát - khoa Cơ khí

Hình 3.6 Van tràn điều khiển gián tiếp: a. Nguyên lý làm việc;

b. Ký hiệu

2.4. Van giảm áp
Van giảm áp đợc sử dụng khi cần cung cấp chất lỏng từ nguồn (bơm) cho một số
cơ cấu chấp hành có những yêu cầu khác nhau về áp suất. Trong trờng hợp này, ngời
ta phải cho bơm làm việc với áp suất lớn nhất và dùng van giảm áp đặt trớc cơ cấu
chấp hành để giảm áp suất đến một trị số cần thiết.
Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của van giảm áp nh sau :
a. Van giảm áp điều khiển trực tiếp (hình 3.9).

Hình 3.9 Van giảm áp điều khiển trực tiếp.

Ng.Quang Khánh

Ng.Quang Huy
20

Đặng xuân Dũng