Bài giảng hệ thống thủy lực khí nén

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC – KHÍ
NÉN
1.1. Co. sở lý thuyết của truyền động thủy lực
1.1.1. Khái niệm, phân loại và ưu nhược của truyền động thủy lực
1.1.1.1. Khái niệm
Trong những năm trở lại đây, nhờ sự phát triển của kỹ thuật luyện kim và gia
công cơ khí nên truyền động thuỷ lực đã và đang được áp dụng rộng rãi trong ngành
chế tạo máy nói chung và máy xây dựng nói riêng, góp phần nâng cao các chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật của máy móc thiết bị, nhất là đã đáp ứng một phần về nhu cầu tự động
hóa ngày càng cao trong kỹ thuật.
Truyền động thuỷ lực là dạng truyền động mà công suất được truyền từ động cơ
đến các bộ phận công tác thông qua chất lỏng (dầu thuỷ lực)
Trong quá trình truyền công suất, hệ thống truyền động có thể biến đổi trị số của
mô mômen (M) và số vòng quay (n) cho phù hợp với yêu cầu, cũng có thể ngắt hoặc
nối truyền động từ động cơ đến các bộ phận công tác cho phù hợp với điều kiện làm
việc.
Truyền động thuỷ lực hiện nay được sử dụng rộng rãi trên các máy xây dựng,
cũng như trong công nghiệp nói chung như: Cần trục ôtô, máy làm đất, xe nâng hàng,
các máy chuyên dùng.. Nhằm phục vụ ở các ga đường sắt, bến cảng, kho bãi chứa
hàng hoá, các công trường xây dựng, bãi khai thác vật liệu... Trong các máy móc công
nghiệp như: máy gia công cơ khí, tiết bị đúc ép…
1.1.1.2. Phân loại
Truyền động thuỷ lực bao gồm hai kiểu:
a) Truyền động thuỷ tĩnh
Năng lượng truyền động được dùng dưới hình thức dầu có áp suất cao và chuyển
động với vận tốc nhỏ. Hình 3.1 mô tả nguyên tắc truyền động thủy tĩnh khi muốn có
chuyển động quay hoặc tịnh tiến ở bộ công tác. Theo hình vẽ bơm thủy lực 1 lấy công
suất từ động cơ ban đầu tạo ra dầu có áp suất cao đẩy vào đường ống cao áp, tùy theo
sự điều khiển của van 2 mà dầu cao áp được dẫn đến xi lanh công tác 3 trong chuyển
động tịnh tiến hoặc động cơ thủy lực trong chuyển động quay.

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên tắc t
1. Bơm t
2. Bộ điều khiển
3. Xi lanh thủy lự
4. Van bảo hiểm
5. Thùn
6. Bầu

1


Hình 1.2. Sơ đồ nguyên tắc truyền động thuỷ động
1.Bơm ly tâm; 2,5,7,9. Đường ống; 3. Cơ cấu dẫn hướng; 4.Tuốc bin; 6,8. Thùng chứa chất lỏng

b) Truyền động thuỷ động:
Năng lượng được truyền đi cơ bản là do kết quả sử dụng động năng của dầu, còn
áp suất dầu dùng không cần cao lắm.
Ví dụ: Biến mô hoặc ly hợp trong máy kéo, ô tô, đầu máy xe lửa…
Bơm ly tâm nhận công suất từ động cơ ban đầu, đẩy dầu qua đường ống (2) cơ cấu dẫn
hướng (3) hướng dầu vào tuốc bin (4). Nhờ hạ áp lực ở đầu dòng chảy, dầu có vận tốc
cao đập vào cánh tuốc bin do đó tuốc bin có mô men quay. Truyền động thủy động có
đặc tuyến mềm, khi ngoại lực tăng, số vòng quay giảm xuống tia dầu tăng áp lực đập
vào cánh tua bin và làm cho mô men quay của nó lại tăng lên.
1.1.1.3. Ưu nhược điểm
a) Ưu điểm:
− Có khả năng truyền được lực lớn và đi xa, trọng lượng và kích thước bộ truyền
nhỏ hơn so với các bộ truyền động khác (truyền động cơ khí, truyền động điện vì
bỏ bớt được một số khâu trung gian như trục truyền, hộp giảm tốc, khớp nối, dây
cáp...). Độ tin cậy cao.
− Có khả năng tạo ra những tỷ số truyền lớn (đến 2000 hoặc cao hơn nữa trong

truyền động thuỷ tĩnh)
− Quán tính của truyền động nhỏ, cho phép mở máy và đảo chiều chuyển động
nhanh, thời gian một chu kỳ làm việc giảm đi vì vậy nâng cao được năng suất
của máy, tính chất động lực tốt, tăng độ bền lâu của máy.
− Truyền động êm, không gây ồn.
− Điều khiển nhẹ nhàng, tiện lợi, không phụ thuộc vào công suất truyền động, có
khả năng tự động hoá quá trình điều khiển.
− Cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ của bộ công tác, cho khả năng nâng cao hiệu
suất sử dụng động cơ dẫn động.
− Có khả năng tự bôi trơn bộ truyền vì sử dụng luôn chất lỏng công tác làm chất
bôi trơn, nâng cao được tuổi thọ của máy.
− Có khả năng tự bảo vệ máy khi quá tải (nhờ đặt các van an toàn)
− Có khả năng bố trí các cụm máy của hệ thống truyền động thuỷ lực theo ý muốn,
tạo hình dáng tổng thể đẹp, có độ thẩm mỹ cao (bơm thường đặt ở động cơ dẫn
động, các động cơ thuỷ lực đặt trực tiếp ở các bộ phận công tác, các thành phần
điều khiển đặt ở ca bin điều khiển)

2


− Dễ dàng chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại

(bơm - động cơ thuỷ lực và bơm - xi lanh thuỷ lực)
− Sử dụng các bộ máy đã được tiêu chuẩn hoá, thống nhất hoá, tiện lợi cho việc
sửa chữa, thay thế, giảm thời gian và giá thành sửa chữa (các cụm máy đã được
tiêu chuẩn hoá: bơm, động cơ thuỷ lực, xi lanh thuỷ lực, van thuỷ lực, van phân
phối, bầu lọc...)
b) Nhược điểm
− Khó làm kín các bộ phận làm việc nhất là khi áp suất lớn. Chất lỏng công tác
(dầu) dễ bị rò rỉ hoặc dễ bị bọt khí bên ngoài xâm nhập vào, từ đó làm giảm hiệu

suất và tính chất làm việc ổn định của bộ truyền động.
− Đòi hỏi chế tạo phải đạt độ chính xác cao dẫn tới giá thành đắt.
− Dễ bị bẩn do chảy dầu và bụi bẩn bám vào.
1.1.2. Các định luật của chất lỏng
1.1.2.1. Áp suất thủy tĩnh
Trong các chất lỏng, áp suất (do trọng lượng và ngoại lực) tác động lên mỗi phần
tử chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng thùng chứa

Hình 1.3. Áp suất thủy tĩnh

Tại hình 3.1d, áp suất ps tại vị trí trên hình được tạo thành bởi áp suất tác dụng
trên mặt thoáng của chất lỏng và áp suất được tạo thành do trọng lượng của bản thân
chất lỏng:
pS = h × g × ρ + pL
(1.1)
Tại hình 3.1e, đối với một không gian kín, tiết diện A chịu tác dụng của lực F khá
lớn nên bỏ qua áp suất tạo nên do trọng lượng chất lỏng, áp suất pF được tính như sau:
F
(1.2)
p =
F

A

Hình 1.4. Khuếch đại lực nâng và khuếch đại áp suất

1.1.2.2. Phương trình dòng chảy liên tục

3

Lưu lượng dòng chảy trong đường ống từ vị trí 1 sang vị trí 2 là không đổi. lưu
lượng Q của chất lỏng qua mặt cắt S của ống bằng nhau trong toàn ống (điều kiện liên
tục). ta có phương trình dòng chảy như sau:
Q = S × v = Const
(1.3)
Với v là vận tốc chảy trung bình của chất lỏng qua mặt cắt S.
Như vậy lưu lượng của chất lỏng qua mặt cắt A 1 và mặt cắt A2 là như nhau, vì tiết
diện A1≠A2 nên vận tốc dòng chảy là khác nhau.

Hình 1.5. Phương trình dòng
chảy liên tục

Nếu tiết diện là hình tròn, ta viết được như sau:
2

v1 ×

2

d1 × π
d ×π
= v2 × 2
4
4

Từ đó ta tính được vận tốc dòng chảy tại vị trí 2:
v 2 = v1 ×

d1

2

d2

2

Trong đó: d1 và d2 là đường kính tại tiết diện 1 và 2.
1.1.2.3. Phương trình Bernulli

Hình 1.6. Phương trình Bernulli

Áp suất tại một điểm chất lỏng đang chảy, theo hình 1.6 ta có:
2

p1 + ρ × g × h1 +

2

ρ × v1
ρ × v2
= p 2 + ρ × g × h2 +
= Const
2
2

(1.5)

Trong đó:
p + ρ × g × h : là áp suất thủy tĩnh

ρ × v2 γ × v2
=
2
2 g : là áp suất thủy động

Với γ = ρ × g là trọng lượng riêng, và ρ là khối lượng riêng.
1.1.3. Các đại lượng cơ bản của truyền động thủy lực

4

(1.4)


1.1.3.1. Áp suất
Đơn vị cơ bản của áp suất theo hệ đo lượng SI là Pascal (Pa; N/m 2). 1 Pascal (Pa)
là lực có giá trị 1 Newton (N) phân bố đều, vuông góc lên một bề mặt có diện tích 1m 2.

Hình 1.7. Phân biệt các loại áp suất

Trong thực tế, người ta dùng đơn vị bội số của Pa là Mega Pascal (MPa), 1 Mpa
= 10 Pa. ngoài ra người ta còn dùng đơn vị bar: 1 bar = 10 5 Pa; hoặc kG/cm2 = 0,981
bar.
Ngoài ra một số nước (Anh, Mỹ) còn sử dụng đơn vị Pound per square inch, ký
hiệu lbf/in2 (psi); 1 psi = 0,006895 bar; 1 bar = 14,5 psi.
Áp suất ghi trên tất cả các áp kế là hiệu áp suất của áp suất tuyệt đối và áp suất
khí quyển. Áp suất ghi trên tất cả các chân không kế là hiệu áp của áp suất khí quyển
và áp suất tuyệt đối.
1.1.3.2. Lực
Đơn vị của lực là Newton (N). 1 Newton là tực tác dụng lên đối trọng có khối

lượng là 1kg với gia tốc 1m/s2.
1.1.3.3. Công
Đơn vị của công là Joule (J) là công sinh ra dưới tác động của một lực 1N để vật
dịch chuyển quãng đường là 1m.
6

1J = 1N × m = 1

m 2 × kg
s2

1.1.3.4. Công suất
Đơn vị công suất là Watt (W). 1W là công suất trong thời gian 1s sinh ra năng
lượng là 1J.
1W = 1N × m / s = 1

m 2 × kg
s3

1.1.4. Tổn thất trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực
Trong hệ thống thủy lực có các loại tổn thất sau
Tổn thất thể tích: do dầu thủy lực chảy qua các khe hở trong các phần tử của hệ
thống. áp suất càng lớn, vận tốc càng nhỏ, vận tốc càng nhỏ, độ nhớt càng nhỏ thì tổn
thất thể tích càng lớn. Tổn thất thể tích đáng kể nhất là ở các cơ cấu biến đổi năng
lượng, như bơm, động cơ thủy lực, xilanh thủy lực sau đó là đến các đường ống dẫn
dầu và các van.
Tổn thất cơ khí: do ma sát giữa các chi tiết chuyển động tương đối với nhau

5

Tổn thất áp suất: là sự giảm áp suất do lực cản trên đường chuyển động của chất
lỏng từ bơm đến cơ cấu chấp hành. Tổn thất này phụ thuộc vòa nhiều yếu tố khác
nhau:
− Chiều dài ống dẫn
− Độ nhẵn thành ống
− Độ lớn của tiết diện ống dẫn
− Tốc độ dòng chảy
− Sự thay đổi tiết diện ống dẫn
− Trọng lượng riêng và độ nhớt của dầu
Nếu áp suất vào của hệ thống là p 0 và áp suất ra là p1, thì tổn thất áp suất được
biểu thị bằng:
∆p = p 0 − p1
(1.6)
Tổn thất áp suất trong hệ thống thủy lực

Hình 1.8. Tổn thất áp suất trong hệ thống thủy lực

1.1.5. Tính chất và yêu cầu đối với truyền động thủy lực
1.1.5.1. Tính chất của dầu truyền động thủy lực
a) Độ nhớt
Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng nhất của chất lỏng. độ nhớt xác
định ma sát trong bản thân chất lỏng và thể hiện khả năng chống biến dạng trượt hoặc
biến dạng cắt của chất lỏng. có hai loại độ nhớt:
Độ nhớt động lực: độ nhớt động lực η là lực ma sát tính bằng N tác động trên
một đơn vị diện tích bề mặt 1m 2 của hai lớp phẳng song song với dòng chảy của chất
lỏng, cách nhau 1m và có vận tốc 1m/s. độ nhớt động lực được tính bằng Pa.s
(N.s/m2). Ngoài ra, người ta còn dùng đơn vị Poiseuille (Poa-zơ), viết tắt là P, 1P=0,1
N.s/m2.
Độ nhớt động học: là tỷ số giữa độ nhớt động lực với khối lượng riêng của chất

lỏng:
η
(1.7)
ν=
ρ

2

Độ nhớt động học có đơn vị m /s. Ngoài ra, người ta còn dùng đơn vị Stoke (Stốc) hoặc cSt (cen-ti-s-tốc):
1 St = 1 cm2/s = 10-4 m2/s; 1 cSt = 10-2 St = 10 mm2/s
b) Sự phụ thuộc của độ nhớt vào nhiệt độ
Nhiệt độ càng tăng thì độ nhớt càng giảm, được thể hiện bằng đồ thị sau:

6


Hình 1.9. Sự phụ thuộc của độ nhớt động vào nhiệt độ của các loại dầu thủy lực thường dùng

1.1.5.2. Yêu cầu đối với dầu thủy lực
Dầu thủy lực phải đảm bảo các yêu cầu sau:
− Có khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn của nhiệt độ và áp suất
− Độ nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ
− Có tính trung hòa (trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế được khả năng xâm nhập
của khí, nhưng dể dàng tách khí ra;
− Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện kín khít và khe hở của các chi tiết di
trượt, nhẳm đảm bảo độ rò rỉ dầu bé nhất cũng như ma sát ít nhất;
− Dầu cần phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hòa tan trong nước và không
khí, dẫn nhiệt tốt.
1.2. Cơ sở lý thuyết của truyền động khí nén
1.2.1. Khái niệm, ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng

1.2.1.1. Khái niệm
Hệ thống truyền động bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đó
nguy hiểm hay xảy ra các vụ nổ, như các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá kẹp các chi
tiết nhựa, chất dẻo; hoặc được sử dụng cho lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện tử, vì
điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt và an toàn cao. Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng
khí nén được sử dụng trong các dây chuyển rửa tự động, trong các thiết bị vận chuyển
và kiểm tra của thiết bị nồi hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói bao bì và trong công nghiệp
hóa chất…
1.2.1.2. Ưu nhược điểm
a) Ưu điểm:
− Khả năng chị nén (đàn hồi) lớn của không khí nên có thể trích chứa một cách
thuận lợi. vì vậy có khả năng ứng dụng để tạo nên một trạm trích chứa khí nén
− Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa, vì độ nhớt động học nhỏ và tổn thất áp
suất trên đường dẫn là rất ít
− Khí nén sau khi sử dụng xong được xả trực tiếp ra ngoài môi trường

7


− Chi phí để thiết lập hệ thống truyền động bằng khí nén nhỏ,
− Dể dàng bố trí các thiết bị an toàn phòng ngừa sự quá áp.

b) Nhược điểm
− Lực truyền tải thấp
− Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi thì vận tốc cũng thay đổi, vì khả năng đàn

hồi của khí nén lớn nên không thể thực hiện được những chuyển động thẳng hoặc
quay đều
− Dòng khí nén thoát ra ngoài môi trường thường gây ồn.
1.2.1.3. Khả năng ứng dụng của truyền động khí nén

• Trong lĩnh vực điều khiển
Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đó dể
xảy ra cháy nổ, như các thiết bị phun sơn, các loại gá kẹp các chi tiết chất dẻo, trong
môi trường có chất dể gây ra cháy, trong lĩnh vực sản xuất điện tử… vì điều kiện vệ
sinh môi trường rất tốt và an toàn cao. Ngoài ra, hệ thống điều khiển bằng khí nén
được sử dụng trong các dây chuyền rửa tự động, tiết bị vận chuyển và kiểm tra của lò
hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói trong công nghiệp hóa chất…
• Trong hệ thống truyền động
Thiết bị máy va đập: như trong lĩnh vực khai thác mỏ, công trình xây dựng…
Truyền động quay: truyền động động cơ quay như thiết bị vặn bu lông, đai ốc,
máy khoan có công suất khoảng 3,5kW; máy mài công suất khoảng 2,5kW, cũng như
những máy mài có công suất nhỏ nhưng số vòng quay cao đến 100.000rpm thì khả
năng sử dụng động cơ truyền động bằng khí nén là phù hợp.
Truyền động thẳng: vận dụng truyền động bằng khí nén cho truyền động thẳng
trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chặt chi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong máy gia
công, hệ thống phanh hãm ô tô hay đóng mở cửa…
1.2.2. Cơ sở tính toán truyền động khí nén
1.2.2.1. Thành phần của khí nén
Môi chất của truyền động khí nén là không khí trong khí quyển được hút vào
máy nén khí. Sau đó khí nén được đưa vào hệ thống. không khí là loại khí hỗn hợp,
bao gồm những thành phần sau:
N2
O2
Ar
CO2
H2
Khác
Thể tích %
78,08
20,85

0,93
0,03
0,01
0,1
Khối lượng %
75,51
23,01
1,286
0,04
0,001
0,153
Ngoài những thành phần trên, trong không khí còn có hơi nước, bụi… Chính
những thành phần này gây ra sự ăn mòn, rỉ rét cho thiết bị khí nén. Vì vậy, cần phải có
biện pháp hay thiết bị để loại trừ hoặc giới hạn đến mức thấp nhất những thành phần
đó trong hệ thống khí nén.
1.2.2.2. Những đại lượng cơ bản của không khí:
STT Đại lượng vật lý
Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi chú
1
1,293
Kg/m3 T=2730K; Pa=1,013bar
Khối lượng riêng
ρn
2
Hằng số khí
R
287
J/kg.K
3
ws

331,2
m/s
Ở nhiệt độ : 00C
Tốc độ âm thanh
344
200C
4
cp
1,004
kJ/kg.K Áp suất là hằng số
Nhiệt lượng riêng
0,717
Thể tích là hằng số
cv
5
Số mũ đoạn nhiệt
k
1,4

8


1.2.2.3. Phương trình trạng thái nhiệt động học
Giả thiết khí nén trong hệ thống gần như là khí lí tưởng. phương trình trạng thái
nhiệt nhiệt tổng quát của khí nén
(1.8)
p abs × V = m × R × T
Trong đó:
Pabs: áp suất tuyệt đối (bar)
V: Thể tích của khí nén (m3)

M: khối lượng không khí (kg)
R: Hằng số khí (J/kg.K)
T: nhiệt độ Kelvin (K)
a) Định luật Boyle – Mariotte
Khi nhiệt độ không thay đổi (T = hằng số) theo phương trình 1.1 ta có:
(1.9)
p abs × V = const
Nếu gọi:

Hình 1.10. Sự phụ thuộc áp suất và thể tích khi nhiệt độ không thay đổi

V1(m3) là thể tích khí nén tại thời điểm có áp suất tuyệt đối là p1 abs
V2 (m3) là thể tích khí nén tại thời điểm có áp suất tuyệt đối là p2 abs
Từ phương trình 1.2 ta có thể viết như sau:
p
V1
= 2 abs
V2
p1abs

(1.10)

Sự phụ thuộc của áp suất và thể tích khi nhiệt độ không thay đổi là đường cong
parabol.
Năng lượng nén và giãn nở không khí được tính theo công thức
(1.11)
p
W = p1 × V1 × ln 1
p2
b) Định luật 1 Gay – Lussac

Khi áp suất không thay đổi (p = const) theo phương trình 1.1 ta có:
V1 T1
(1.12)
V2

=

T2

T1 (K) nhiệt độ tại thời điểm khí có thể tích V1
T2 (K) nhiệt độ tại thời điểm khí có thể tích V2
Năng lượng nén và giãn nở không khí được tính theo công thức
W = p (V2 − V1 )

(1.13)

9


Hình 1.11. Sự thay đổi thể tích khi áp suất là hằng Hình 1.12. Sự thay đổi áp suất khi thể

số
tích là hằng số
c) Định luật 2 Gay – Lussac
Khi thể tích không đổi, phương trình 1.1 được viết lại như sau:
(1.14)
p
T1
= 1abs
T2

p 2 abs
Vì thể tích V không thay đổi nên năng lượng nén và giãn nỡ bằng 0: W = 0.
d) Phương trình trạng thái nhiệt khi cả ba đại lượng áp suất, nhiệt độ và thể tích thay
đổi
Theo phương trình 1.1 ta biến đổi được như sau:
(1.15)
p abs × V
= m × R = const
T
Hay
(1.16)
p1abs × V1
p
× V2
= 2 abs
T1
T2
Khối lượng không khí m được tính theo công thức: m = V × ρ (kg ) nên
(1.17)
m2
ρ
Từ phương trình 1.8 ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa áp suất và khối lượng
riêng ρ khi nhiệt độ T không thay đổi như sau:
(1.18)
p
ρ 2 = ρ1 × 2 abs
p1abs
Sự phụ thuộc khối lượng riêng ρ vào nhiệt độ khi áp suất không thay đổi:
(1.19)
T

ρ 2 = ρ1 × 1
T2
Sự phụ thuộc vào khối lượng riêng ρ khi cả ba đại lượng áp suất, nhiệt độ và thể
tích thay đổi
(1.20)
T × p 2 abs
ρ 2 = ρ1 × 1
T2 × p1abs
e) Phương trình đoạn nhiệt
Trạng thái đoạn nhiệt là trạng thái mà trong quá trình nén hay giãn nở không có
nhiệt được đưa vào hay lấy đi.
Thể tích riêng của không khí được xác định như sau:
V =

10


V
(1.21)
m
Nên ta có thể nhận được phương trình trạng thái của khí nén như sau:
p×v
(1.22)
=R
p
×
v
=
R
×

T
T
hay
Nhiệt lượng riêng c là nhiệt lượng cần thiết để nung nóng khối lượng không khí
1kg lên nhiệt độ 10K. nhiệt lượng riêng khi thể tích không thay đổi ký hiệu là c v, khi áp
suất không thay đổi ký hiệu là cp. Tỷ số cp và cv gọi là chỉ số đoạn nhiệt.
(1.23)
cp
k=
cv
Hiệu số cp và cv gọi là hằng số khí R
k −1
(1.24)
R = c p − cv = c p
= cv ( k − 1)
k
Phương trình trạng thái đoạn nhiệt:
k
k
(1.25)
p × v = p × v = const
v=

1

1

2

2

k

k

 T1  k −1
p1  v 2 


=
=

T 

p2 
v
 1
 2
Hay
Trong thực tế không thể thực hiện được quá trình đẳng nhiệt cũng như đoạn
nhiệt. quá trình xảy ra thường nằm trong khoảng giữa quá trình đẳng nhiệt và đoạn
nhiệt, gọi là quá trình đa biến có phương trình:
n

n

p1 × v1 = p 2 × v 2 = const
n
n −1

n

(1.26)
 T1 
p1  v 2 



=
=
v 
T 
p
 2
Hay 2  1 
Chỉ số đa biến n được xác định như sau:
Quá trình
Đẳng nhiệt
Đẳng áp
Đoạn nhiệt
Đẳng tích
n
1
0
k
∞
1.2.2.4. Độ ẩm không khí
Khí quyển là hỗn hợp của hơi nước và không khí. Theo định luật Dalton, áp suất
toàn phần của khí hỗn hợp là tổng của các áp suất riêng phần.
Khi nước được dẫn vào không gian kín có chứa không khí, nước sẽ bốc hơi đến

chừng nào hơi nước đạt được áp suất bão hòa p’ w, áp suất của khí hỗn hợp trong không
gian kín đó, theo Dalton là:
(1.27)
p = p khongkhi + p ' w
Trong đó:
P: Áp suất toàn phần của khí hỗn hợp gồm không khí và hơi nước
Pkhong khi: áp suất riêng phần của không khí khô
P’w: áp suất riêng phần của hơi nước bảo hòa
Lượng nước bốc hơi cần thiết để đạt được áp suất bảo hòa chỉ phụ thuộc vào
nhiệt độ không khí và lượng không khí chứ không phụ thuộc vào áp suất của không
khí.
Lượng hơi nước chứa nhiều nhất trong 1kg không khí gọi là lượng ẩm bảo hòa
x’ (g/kg)

11


Lượng hơi nước thực tế chứa trong 1kg không khí (ở cùng nhiệt độ) gọi là lượng
ẩm tuyệt đối x (g/kg)
Đệ ẩm tương đối không khí được biểu thị dưới dạng % (ϕ) của tỷ số lượng ẩm
tuyệt đối và lượng ẩm bảo hòa
x
(1.28)
ϕ = ×100%
x'
Bảng dưới cho ta biết được lượng hơi nước chứa nhiều nhất (lượng ẩm bảo hòa)
trong 1kg không khí ở những nhiệt độ khác nhau:
Nhiệt độ (0C)
-18
-10

0
5
10
15
Lượng ẩm bảo hòa x’ (g/kg)
0,78 1,62 3,82
5,47
7,73
10,78
Nhiệt độ (0C)
20
30
50
70
90
100
Lượng ẩm bảo hòa x’ (g/kg)
14,8 27,55 87,5 152, 75 409,1 409,21
8
2
6
Điểm hóa sương là nhiệt độ mà tại đó lượng hơi nước trong không khí đạt bảo
hòa
Nhiệt độ hóa sương là nhiệt độ cần thiết để lượng hơi nước trong không khí đạt
được bảo hòa. Khi nhiệt độ làm lạnh nhỏ hơn nhiệt độ điểm hóa sương thì quá trình
ngưng tụ nước sẽ diễn ra.
Áp suất điểm sương là áp suất ở tại nhiệt độ điểm hóa sương
1.2.2.5. Phương trình dòng chảy
a) Phương trình dòng chảy liên tục

Hình 1.13. Dòng chảy liên tục

Lưu lượng khí nén chảy trong đường ống từ vị trí 1 đến vị trí 2 là không đổi, ta
có phương trình dòng chảy như sau:
(1.29)
Qv1 = Qv 2
hay w1 × A1 = w2 × A2 = Const
Trong đó
Qv1; w1; A1: lần lượt là lưu lượng, vận tốc dòng chảy, và tiết diện tại vị trí 1
Qv2; w2; A2: lần lượt là lưu lượng, vận tốc dòng chảy, và tiết diện tại vị trí 2
b) Phương trình Bernulli
Theo hình 1.5 phương trình Bernulli được viết như sau
2
2
w1
p1
w2
p
m×
+ m × g × h1 + m ×
=m×
+ m × g × h2 + m × 2
(1.30)
2
ρ
2
ρ
Trong đó:

12

Hình 1.14. Xác định phương trình Bernulli
m×

w2
2 là động năng;

m × g × h là thế năng;
p
ρ là năng lượng áp suất

Phương trình 1.23 có thể viết lại như sau:
ρ×

2

w
2

+ ρ × g × h1 + p = const

Nếu chiều cao h=0, thì:
ρ×

w
2

2

+ p = const

Trong đó:
P: gọi là áp suất tĩnh học
ρ×

w

2

2 : là áp suất động học

13


1.2.2.6. Lưu lượng khí nén qua khe hở
Để tính toán những thiết bị truyền động bằng khí nén một cách dể dàng, ta giả
thiết như sau:
Quá trình thực hiện trong hệ thống xảy ra chậm, như vậy thời gian trao đổi nhiệt
được thực hiện, ta cho là quá trình đẳng nhiệt.
Quá trình thực hiện trong hệ thống xảy ra nhanh, như vậy thời gian trao đổi nhiệt
không được thực hiện, ta cho là quá trình đoạn nhiệt.
Lưu lượng không khí qua khe hở được tính như sau:
q m = α × ε × A1 × 2 ρ1 × ∆p [ kg / s ]

Hay

q m = α × ε × A1 ×

2∆p

ρ1

[ kg / s ]

(1.31)

Trong đó:
α: hệ số lưu lượng
ε: hệ số giãn nở
A1: diện tích mặt cắt của khe hở (m2)
∆p: Áp suất trước và sau khe hở
ρ1: khối lượng riêng của không khí (kg/m3)

Hình 1.15. Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào hình dạng của khe hở

Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào hình dạng hình học của khe hở (hệ số có rút µ) và
hệ số vận tốc ϕ.
α = µ ×ϕ
(1.32)

14


Hình 1.16. Hệ số lưu lượng của vòi phun

Hình 1.17. Hệ số giãn nở của vòi phun

Hình 1.16 biểu diễn mối quan hệ của hệ số lưu lượng α và tỷ số m=d 2/D2 của vòi
phun; hình 1.17 biểu diễn mối quan hệ của hệ số giãn nở ε, tỷ số áp suất sau và trước

khe hở p2/p1 và tỷ số m=d2/D2 của vòi phun.
Hình 1.18 biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số lưu lượng α và ảnh hưởng của hệ số
Raynold Re của bướm điều tiết. trong hệ thống điều khiển khí nén, số Re=2230 là giới
hạn giữa dòng chảy tầng và chảy rối

Hình 1.18. Sự phụ thuộc của hệ số lưu lượng α và ảnh hưởng của số Reynold Re của

bướm điều tiết
1.2.2.7. Tổn thất áp suất trong hệ thống khí nén

15


Tính toán chính xác tổn thất áp suất trong hệ thống điều khiển bằng khí nén rất
phức tạp. trong tài liệu này chỉ giới hạn là vận tốc dòng chảy trong ống dẫn nhỏ hơn
25m/s. từ đó, tổn thất áp suất của hệ thống bao gồm:
Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng (∆pR)
Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi (∆pE)
Tổn thất áp suất trong các loại van (∆pV)
a) Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng (∆pR)
Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng (∆pR) được tính theo công thức
(1.33)
l × ρ × w2  N 
∆p R = λ
m2 
2d


Trong đó:
l: chiều dài ống dẫn [m]

ρn = 1,293: Khối lượng riêng của không khí ở trạng thái tiêu chuẩn [kg/m 3]
p
ρ = ρn × abs
p n : Khối lượng riêng của không khí [kg/m3]
pn = 1,013: Áp suất không khí ở trạng thái tiêu chuẩn [bar]
q
w= v
p n : Vận tốc của dòng chảy [m/s]
d: đường kính ống dẫn (m)
64
λ=
Re : hệ số ma sát ống, có giá trị cho ống trơn và dòng chảy tầng
(Re<2230)
w×d
Re =
ν : với ν = 13,28.10-6 Độ nhớt động học ở trạng thái tiêu chuẩn [m2/s]
b) Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi (∆pE)
Trong hệ thống ống dẫn, ngoài ống dẫn thẳng còn có ống dẫn có tiết diện thay
đổi, dòng khí phân nhánh hoặc hợp thành, hướng dòng thay đổi… tổn thất áp suất
trong những tiết diện đó được tính theo công thức
(1.34)
ρ
N 
∆p E = ξ . .w 2  2 
2
m 
Trong đó: ξ là hệ số cản, phụ thuộc vào tiết diện ống dẫn, số Re
− Khi tiết diện thay đổi đột ngột
2

∆p EI


A1 
ρ × w1 2

=
1
−
×
N / m2


A2 
2


− Khi ống dẫn gãy khúc

[

]

Tổn thất áp suất tính theo công thức 1.27 với ξ được xác định như sau:

16

(1.35)

Hình 1.19. Cách xác định ξ khi tiết diện gãy khúc

17


CHƯƠNG 2: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG THỦY LỰC
2.1. Bơm thủy lực
Bơm và động cơ thủy lực là hai thiết bị có chức năng khác nhau. Bơm là phần tử
tạo ra năng lượng thủy lực, còn động cơ là thiết bị tiêu thụ năng lượng này. Về kết cấu
thì bơm và động cơ thủy lực tương tự nhau.
Bơm thủy lực là cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng đến biến cơ năng thành thế
năng của chất lỏng. Trong hệ thống thủy lực thường chỉ dùng bơm thể tích, tức là loại
bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích của buồng làm
việc. Khi thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu; khi thể tích của buồng giảm, bơm
đẩy dầu ra. Tùy thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu trình làm việc ta có
thể phân các loại bơm thành 2 nhóm: loại có lưu lượng cố định và loại có thể điều
chỉnh được lưu lượng.
Động cơ thủy lực: dùng biến năng lượng dưới dạng thế năng của chất lỏng thành
cơ năng trên trục của động cơ. Quá trình biến đổi như sau: dầu áp suất cao được đưa
vào buồng công tác của động cơ, dưới tác dụng của áp suất làm trục động cơ quay.
2.1.1. Bơm bánh răng
Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng là thay đổi thể tích: khi thể tích của
buồng hút A tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút; và khi thể tích giảm, bơm đẩy
dầu ra ở buồng B, thực hiện chu kỳ nén. Nếu như đường dầu ra có vật cản, dầu bị chặn
sẽ tạo nên áp suất nhất định phụ thuộc vào độ lớn của sức cản và kết cấu của bơm.
Loại bơm này dùng rộng rãi nhất vì có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
Phạm vi sử dụng chủ yếu trong những hệ thống có áp suất nhỏ, phạm vi áp suất
sử dụng trong khoảng (10÷200)bar.
Bơm bánh răng có hai loại: ăn khớp ngoài và ăn khớp trong; răng sử dụng có thể
là răng thẳng, răng nghiêng hay răng chữ V. Trong đó loại bánh răng ăn khớp ngoài

răng thẳng được sử dụng phổ biến nhất do dể chể tạo, còn loại ăn khớp trong có kích
thước nhỏ gọn.

Hình 3.1: Bơm bánh răng
a) Bơm bánh răng ăn khớp ngoài; b) Bơm bánh răng ăn khớp trong; c) Ký hiệu bơm
Kết cấu bơm bánh răng ăn khớp ngoài

18


Hình 3.2: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
1.Cặp bánh răng; 2.Vành chắn; 3.Thân bơm; 4.1,4.2.Mặt bích; 5.Vòng chắn dầu ở trục bơm;
6.Ổ đỡ; 7.Vòng chắn để điều chỉnh độ hở mặt hồng của cặp bánh răng và vành chắn

Bơm bánh răng ăn khớp trong được dùng trong những trường hợp yêu cầu độ
cứng vững lớn và tiếng ổn nhỏ, yêu cầu đặc biệt về rút gọn không gian làm việc
Bánh răng trong nối với trục bơm, bánh răng ngoài đặt lệch tâm với bánh răng
trong và quay tự do trong stato (vỏ bơm), vành khăn đặt giữa ngăn cách khoang hút và

khoang đẩy. Do ăn khớp với bánh răng trong nên sự quay tròn của bánh răng ăn khớp
trong phụ thuộc vào bánh răng trong. Khi quay theo chiều mũi tên, thể tích khoang hút
tăng lên hút dầu vào giữa hai bánh răng, dầu được chứa trong các rãnh răng được vận
chuyển qua vành khăn, khi qua đến buồng đẩy thể tích giữa hai bánh răng giảm đi, làm
áp suất tăng lên và dầu được đẩy vào đường ống cao áp.
Lưu lượng bơm bánh răng được tính dựa trên nguyên tắc dầu được đẩy ra khỏi
bánh răng bằng với thể tích của răng, tức là không tính đến khe hở chân răng và lấy hai
bánh răng có kích thước như nhau

q v = 2 × π × d × m × b(cm 3 / rpm)

(2.1)

Trong đó:
m: modul của bánh răng (cm);
d: Đường kính chia của bánh răng (cm)
B: bề rộng của bánh răng;
n: số vòng quay trong 1 phút (rpm)
Nếu gọi Z là số răng, tính đến hiệu suất thể tích ηt của bơm thì lưu lượng tính
theo phút của bơm bánh răng sẽ là:

Q = 2 × π × Z × m 2 × b × η t (cm 3 / phút )

19

(2.2)


Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý và quá trình làm việc của bơm bánh răng ăn khớp trong (loại không
có vành khăn). I.Buồng hút; II.Buồng đẩy

2.1.2. Bơm piston
Bơm piston là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu piston –
xilanh. Vì bề mặt của cơ cấu này là mặt trụ, do đó dễ dàng đạt được độ chính xác gia
công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, có khả năng thực hiện được với áp suất làm
việc lớn (có thể đạt đến 700bar). Bơm piston thường được dùng ở những hệ thống thủy
lực cần áp suất cao, và lưu lượng lớn.
Dựa trên cách bố trí piston, bơm có thể phân ra làm hai loại:

− Bơm piston hướng tâm
− Bơm piston hướng trục

2.1.2.1. Bơm piston hướng tâm

Hình 3.4: Bơm piston hướng tâm
Trong mỗi nhánh có piston được đặt trong lỗ xilanh hướng tâm, đuôi của piston
liên kết với lò xo có xu hướng luôn đẩy piston ra xa xilanh và tỳ vào trục lệch tâm.
Trên đầu của mỗi xilanh có 2 cửa liên kết với 2 van hút và đẩy. Trục bơm được bố trí
có độ lệch tâm e, nên khi trục bơm quay một vòng, mỗi pisotn thực hiện được một
khoảng chạy là 2e, ở hành trình dịch chuyển đi vào trục lệch tâm (được thực hiện
bằng lò xo) nhánh xi lanh đó thực hiện hành trình hút, hút dầu từ bên ngoài qua buồng
hút vào trong xilanh, ở hành trình dịch chuyển đi ra trục lệch tâm (được thực hiện do
độ lệch tâm) piston thực hiện hành trình đẩy, đẩy dầu vào trong buồng đẩy.
Lưu lượng của bơm piston có thể thay đổi bằng cách thay đổi độ lệch tâm.

20


Số lượng nhánh piston – xilanh trong bơm thường là số lẻ để giảm hiện tượng
dao động áp suất khi làm việc.
Lưu lượng bơm được tính toán bằng việc xác định thể tích của xilanh, thể tích
của một xilanh khi rotor quay một vòng được xác định như sau:

π ×d2
q=
(cm 3 / rpm )
4

(2.3)

h: là hành trình của piston (cm), và thông thường h=(1,3÷1,4)d. Vì hành trình
của piston là h=2e nêu nếu piston có Z piston và làm việc với số vòng quay là n (rpm)

thì lưu lượng tính theo phút của bơm được tính như sau:

Q = q × z × n × 10 3 (lít / phút )

(2.4)

2.1.2.2. Bơm piston hướng trục
Bơm piston hướng trục là loại bơm có piston đặt song song với trục của rotor và
được truyền động bằng khớp hoặc đĩa nghiêng. Ngoài những ưu điểm như của bơm
piston hướng tâm, bơm piston hướng trục có ưu điểm nữa là kích thước của nó nhỏ
gọn hơn khi cùng cỡ với bơm hướng tâm. Ngoài ra, so với các loại bơm khác, bơm
piston hướng trục có hiệu suất tốt nhất và hiệu suất gần như không phụ thuộc vào tải
trọng và số vòng quay.

Hình 3.5: Sơ đồ
nguyên lý của bơm
piston hướng trục
(loại đĩa nghiêng)
1.Rotor;
2.
Đĩa
nghiêng; 3.Đĩa phân
phối dầu; 4.Đế trượt;
5.Piston;
6.Trục
truyền
A: Rãnh hút
B: rãnh thoát

Nguyên lý cấu tạo:

Các lỗ xi lanh phân bố đều trên rôto (1). Đĩa phân phối đầu (3) có hai rãnh hình
xuyến (hình vòng cung) được ngăn cách với nhau, rãnh a hút dầu còn rãnh b đẩy dầu
cao áp vào đường ống hai rãnh này thông với 2 lỗ hút và đẩy dầu (thoát dầu). Piston 5
liên kết bằng khớp cầu với đế trượt 4, đế trượt này di chuyển tròn cùng với rotor (1) và
luôn tiếp xúc với đĩa nghiêng 2 vì vậy mang piston 5 dịch chuyển tịnh tiến trong các
xilanh nằm trong rotor 1, góc nghiêng của α của đĩa nghiêng 2 có thể điều chỉnh để
thay đổi hành trình h của piston trong xilanh từ đó điều chỉnh lưu lượng của bơm. Để
giảm rò rỉ của chất lỏng người ta phải làm khít cẩn thận bề mặt tiếp xúc giữa rôto
(khối xi lanh) và đĩa phân phối dầu (đĩa 3 cố định không quay). Số xi lanh thường lấy
bằng 7, 9, 11 chiếc.
Nguyên lý hoạt động:
Khi rôto 1 quay nhờ trục truyền 6, các Piston quay theo nhưng do lò xo ở trong xilanh
luôn đẩy Piston 5 tỳ sát vào đĩa nghiêng 2 nên tạo ra chuyển động tương đối của Piston
với xi lanh. Khi quay theo chiều mũi tên trên hình thì lỗ a là lỗ hút do piston dịch

21


chuyển đi ra làm tăng thể tích trong xilanh, hút dầu vào trong xilanh, còn lỗ b là lỗ đẩy
dầu vì piston dịch chuyển đi vào, thể tích trong xilanh giảm đi đẩy dầu vào rãnh, vì
vậy khi lắp đặt cần kiểm tra chiều quay của bơm có đúng yêu cầu không.

Hình 3.6: Sơ đồ
nguyên lý của bơm
piston hướng trục
(loại truyền động
bằng khớp)
1,9.
Piston;
2.

Xilanh; 3.Đĩa phân
phối
dầu;
4.Độ
nghiêng;
5.Piston;
6.Trục truyền

Nếu lấy các ký hiệu như ở bơm piston hướng tâm và đường kính trên đó phân bố
các xilanh có đường kính là D, thì lưu lượng của bơm được tính như sau:

π ×d2
π ×d2
3
(2.5)
Q=
× h × Z × 10 =
× Z × n × D × tgα × 10 3 (lít / phút )
4
4
2.1.3. Bơm cánh gạt
Bơm cánh gạt là loại bơm được dùng khá rộng rãi trong hệ thống thủy lực có áp
suất thấp và trung bình. So với bơm bánh răng, bơm cánh gạt bảo đảm một lưu lượng
ổn định hơn, hiệu suất cao hơn.
Nguyên lý cấu tạo và quá trình làm việc của bơm cánh gạt đơn như sau:
Rô to đặt lệch tâm so với vòng trượt một khoảng e, trên rô to có các rãnh chứa
các cánh gạt, các cánh gạt này trong lúc làm việc luôn tỳ sát vào thành vòng trượt nhờ
lực ly tâm hoặc lò xo đẩy từ trong rô to. Khi rô to quay theo chiều kim đồng hồ, do ro
to đặt lệch tâm nên thể tích giới hạn bởi rô to, các cánh gạt và vùng nén thay đổi, thể
tích vùng phía trên tăng lên hút dầu vào trong tạo thành vùng hút, khi rô to quay qua

vùng phía dưới thì thể tích nhỏ lại làm áp suất dầu tăng lên đẩy ra đường ống cao áp. ở
một số loại bơm, vị trí của roto có thể thay đổi được để thay đổi lưu lượng của bơm,
độ lệch tâm e càng lớn thì lưu lượng càng lớn và ngược lại.

22


Hình 3.7: Nguyên lý cấu tạo của bơm cánh Hình 3.8: Nguyên lý cấu tạo của bơm cánh
gạt đơn
gạt kép
Bơm cánh gạt kép là loại bơm mà khi trục quay một vòng, nó thực hiện hai chu
kỳ làm việc bao gồm hai lần hút và hai lần nén.
2.2. Xi lanh thủy lực
Xi lanh thuỷ lực được dùng phổ biến trong các cơ cấu chấp hành của hệ thống
truyền động thuỷ lực trên Máy xây dựng. Tùy theo mục đích sử dụng, chúng có các kích cỡ
khác nhau

− Đường kính của piston (đường kính trong xilanh): D = (32 ÷ 320) mm
− Hành trình Piston h = (60 ÷ 2800) mm, có khi lên đến 10m
− Áp suất làm việc tới 16 MPa, 20 MPa thậm chí có thể tới 70 MPa (700 at)
Phân loai: Xi lanh thuỷ lực được chia làm hai loại
− Xi lanh lực: chuyển động tương đối của Piston với xi lanh là chuyển động tịnh
tiến.
− Xi lanh mô men (xi lanh quay): chuyển động tương đối là chuyển động quay, lắc.

Xi lanh hai cán hai chiều

Xi lanh một cán hai chiều

Xi lanh một chiều

Hình 3.9: Các loại xilanh lực
1.Vỏ xi lanh; 2. Piston; 3. Cán piston; 4. Lò xo; 5. Gioăng làm kín (tiết diện chữ U hoặc chữ
V làm bằng cao su hoặc Composit)

Dưới đây là hình vẽ kết cấu thực tế của một xilanh thủy lực một cán, tác dụng
hai chiều:

Hình 3.10: Cấu tạo của xilanh tác dụng kép, cần piston một phía
1.Thân; 2.Nắp xilanh; 3.Đáy xilanh; 4.Cán piston; 5.Piston; 6.Ống trượt; 7.Phốt chắn bụi;
8.Siêu chắn dầu; 9.Tấm nối; 10.Phốt chắn dầu; 11.Siêu chắn dầu; 12.Bulông; 13.Tấm dẫn

23


hướng; 14.Phốt chắn dầu; 15.Đai ốc; 16.Đai ốc; 17.Chốt khóa.

Các tính toán cơ bản đối với xilanh một cán, tác dụng hai chiều (hình 3.12b)
Lực đẩy của piston khi duỗi:
T1 =

[

]

(2.6)

]

(2.7)

π
( P1 − P2 ) D 2 + P2 d 2 × η C
4

Lực kéo của piston khi co:
T2 =

[

π
( P2 − P1 ) D 2 − P2 d 2 × η C
4

Trong đó:
T1; T2: là lực đẩy và lực kéo của piston
P1; P2: là áp suất dầu công tác đi vào phía phải và phía trái của piston
D: Đường kính của piston
d: Đường kính cán piston
ηC: hiệu suất cơ khí của xilanh thủy lực, thường lấy ηC = (0,96÷0,98)
Tốc độ dịch chuyển của piston được tính như sau:
Khi duỗi:
Khi co:

v1 =

v2 =

4 × Q1 ×η Q

(2.8)

π × D2

4 × Q2 × η Q

(2.9)

π × ( D2 − d 2 )

Trong đó
1

2

Q ; Q : là lưu lượng của dầu đi vào bên trái và bên phải của piston.

2.3. Van đảo chiều
Công dụng:Van phân phối làm nhiệm vụ phân phối chất lỏng công tác (dầu thuỷ
lực) cao áp từ bơm thuỷ lực tới các đường ống khác nhau dẫn đến các bộ máy thuỷ
lực, vì vậy có thể đảo chiều chuyển động bộ công tác hoặc điều khiển nó theo một quy
luật nhất định.
Phân loại: Van phân phối được phân loại theo nhiều kiểu khác nhau:
− Căn cứ vào số lượng cửa dẫn dầu vào và ra, ta có các loại van phân phối hai cửa,
ba cửa hoặc bốn cửa hoặc hơn.
− Theo số vị trí (định vị con trượt của van) thông thường van có 2 hoặc 3 vị trí,
trong trường hợp đặc biệt có thể nhiều hoặc hơn
Thông thường người ta dùng ký hiệu để biết loại van bao nhiêu cửa, bao nhiêu vị
trí: ví dụ van đảo chiều 2/2 tức là 2 cửa, 2 vị trí; 4/3: bốn cửa, ba vị trí.

(a)

(b)

Hình 3.11: Ký hiệu các loại van đảo chiều
24

(c)


(a) Van 2/2; (b) Van 3/2; (c) Van 4/2
− Theo đặc điểm điều khiển có loại điều khiển bằng cần gạt, nam châm điện hay áp
lực dầu.
− Theo kết cấu của van người ta chia thành: kiểu con trượt, kiểu khóa và van hình
côn.
Hiện nay loại sử dụng phổ biến nhất là loại con trượt, bốn cửa ba vị trí được điều
khiển bằng điện hay bằng thủy lực. Dưới đây là kết cấu và sơ đồ bố trí của van phân
phối loại trên.

1.Bình chứa dầu; 2.Bơm thỷ lực; 3.Van phân phối;
4.Xilanh thủy lực tác dụng hai chiều; 5.Van an toàn.
Cửa P: từ bơm tới; cửa T: về thùng chứa; cửa A: đến
bên phải piston; cửa B: đến bên trái piston

Hình 3.12: Sơ đồ bố trí và quá trình làm việc của van phân phối ba vị trí bốn cửa.
Nguyên lý làm việc như sau: khi van phân phối ở trạng thái trung gian, cửa P và
T được nối thông với nhau, cửa A và B được đóng lại, dầu từ bơm đi qua cửa P qua
cửa T và về thùng chứa, piston của xilanh 4 cố định. Khi đẩy van phân phối qua phải,
cửa P nối với A, cửa T nối với B, dầu cao áp đi từ bơm vào bên trái piston đẩy piston
duỗi ra, dầu bên phải xilanh qua cửa B rồi qua T về thùng chứa. Khi đẩy van phân phối

qua trái thì piston của xilanh 4 có chuyển động ngược lại.
Van đảo chiều 4/3 cũng có nhiều loại:
− Vị trí trung gian nối cửa P và T: chất lỏng từ bơm cung cấp cho van đi qua cửa T
để về thùng chứa.
− Vị trí trung gian các cửa nối bị chặn: chất lỏng từ bơm cung cấp cho van đi qua
van tràn để về thùng chứa

(a
)

Hình 3.13: Van đảo chiều 4/3
a) Vị trí trung gian nối cửa P và T
b) Vị trí trung gian các cửa nối bị chặn

(b
)

2.4. Van điều chỉnh áp suất
25