Báo cáo thí nghiệm van tuyến tính

Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Báo cáo thực tập thí nghiệm van thủy lực tuyến tính
I Tổng quan về hệ thống van thủy lực tuyến tính
Báo cáo thực tập máy hệ thống thủy lực tuyến tính
-

Giới thiệu
Đây là mô hình thủy lực của công nghệ van tuyến tính.

Chênh lệch áp suất, độ mở van, vận tốc
Để có thể hiểu thủy lực tuyến tính, một số nguyên tác cơ bản phải được biết đến.
Dòng chảy qua van và vận tốc thiết bị chuyển động phụ thuộc vào hai yếu tố. Đó là
mặt cắt ngang và sự chênh lệch áp suất qua mặt cắt ngang này.

∆
Mặt cắt ngang lớn hơn (A) và độ chênh lệch áp suất cao ( p) , dòng chảy càng lớp
(q).
Điều này cũng được áp dụng tương tự trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Mặt cắt ngang
tương ứng với điện trở (R), áp suất chênh lệch tương ứng với điện áp (U) và luuw
lượng ứng với dòng điện(I).
Ví dụ mô tả để minh họa mối quan hệ của mặt cắt ngang, chênh lệch áp suất và dòng
chảy.
Mở van tương ứng với một lỗ khoan d=5mm, áp suất hệ thống được giả thiết là 100
bar, tải trọng tác động lên xi lanh và tải trọng tải(PL) được thay đổi
Công thức

q ≈ f . A. ∆p

Thanh dẫn dầu điều khiển được đặt trong các cụm ,điều này giupd cho việc thay đổi các
mặt cắt ngang với các đặc tính dòng chảy có thể được điều chỉnh vô cấp không phụ thuộc
vào hành trình.
Các cụm tiêu chuẩn là cụm chặn (E) và cụm A,B không có tải đến I (W).

Trong trường hợp cụm E,tắt các cổng có 15% sự che khuất ở vị trí trung tâm.Điều này có
nghĩa là các vùng điều khiển mở chỉ sau hành trình trượt là 15%

1


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Với cụm W, ở vị trí trung tâm,các cổng A,B được mở qua các vùng nhỏ đến T nhằm giảm
tải ,ví dụ như van 1 chiều được lắp trong các đường dẫn A,B. Cổng P có 15% độ che
khuất.
Để có được độ chính xác cao nhất,có thể sử dụng tối đa ba cọm khác nhau với các vùng
điểu khiển có kích cớ khác nhau cho mỗi cỡ van.Các thanh điiều khiển này được định
kích thước cho các lưu lượng cho các danh định nhất định ở áp suất chênh áp 10 bar. Ví
dụ ,với van WRA6 với ống sả E07,lưu lượng danh định 7l/phút ở áp suất chênh lẹch
10bar.Giá trị này chỉ phục vụ để xác định cụm điều khiển.
Ở áp suất chênh lệch cao hơn,tốc độ dòng chảy van sẽ cao hơn.vì lý do này,điều quan
trọng là phải luôn quan sát giá trịnh của dòng chảy được đưa ra trong dữ liệu kĩ thuật.
Điều này được minh họa bằng một ví dụ sau:
Lưu lượng q yêu cầu cho vận tốc xi lanh ổn định là 25 l/min, áp suất hệ P là 150bar,áp
suất Pa là 100bar.Do đó sự chênh lệch áp suất van là (...p) p-pa=150-100=50bar
Nếu một cụm E07 được chọn,chỉ có thể đạt được 15l/phút ở áp suất khác nhau (4) 50bar
và 100% mở van .Điều này có nghĩ là vận tốc xilanh không thể đạt được .

Với một cụm E30 ,25 l/phút đã có thể đạt được với 1 van mở 80% còn lại 20% là vô
ích.Điều này có nghĩa đây là một giải pháp kém của hành trình van
Với cụm E15,25 l/phút có thể đạt được 98%,và chỉ có 2% là vô dụng.Đây là một giải
pháp tốt hơn của hành trình van .Trong trường hợp này ,một E15 phải được chọn.Độ
chính xác của hành trình van tốt hơn ,điều chình dễ dàng hơn là điều khiển.

2


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Cấu trúc và chức năng của van tuyến tính

Van điều khiển tuyến tính 4/2 và 4/3 là van điều khiển trực tiếp của thiết kế dạng tấm
sandwich.
Chúng được vận hành bởi các nam châm điện tuyến tính(solenoids) với lõi trung tâm và
cuộn dây
có thể tháo rời.
Các nam châm điện có thể được tùy chọn kiểm soát bằng điện tử điều khiển bên ngoài.
Các van cơ bản bao gồm:

Kết
cấu

-

Vỏ (1) với bề mặt gá lắp
Nòng điều khiển (2) với lò xo nén (3 và 4)

Nam châm điện (5 và 6) vời lõi trung tâm
Trong điều kiện không hoạt động của nam châm
điện (5 và 6), ống xả điều khiển (2) được giữ
bằng các lò xo nén (3 và 4) ở vị trí trung tâm

- Vận hành trực tiếp của ống điều khiển (2)

Chức năng

bằng cách kích hoạt một nam châm điện tỷ
lệ, ví dụ : Kích hoạt nam châm điện “b” (6)
 Thanh điều khiển (2) được dịch chuyển sang
3


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

trái theo tỷ lệ với tín hiệu đầu vào điện
 Kết nối từ P đến A và B đến T qua các mặt
cắt lỗ thông với các đặc tính dòng chảy từ
từ.
- Hủy kích hoạt solenoid (6)
 Thanh điều khiển (2) được đưa trở
lại vị trí trung tâm bằng lò xo nén
(3). Theo cách này, chức năng của
ống van trong điều kiện không hoạt
động luôn được xác định rõ ràng.
Nguyên tắc này mang lại một số ưu điểm:

1.
2.
3.
4.

Độ tin cậy cao hơn
Các van tuyến tính hoạt động năng động hơn và hiệu quả hơn
Việc mở van yêu cầu được thực hiện chính xác
Vị trí của cụm nòng, van có thể được đo để phân tích lỗi và mục đích giám sát

1

Vỏ bọc

2

Nòng van điều khiển

3, 4

Lò xo nén

X1, X2

Tấm lò xo

5, 6

Solenoids
4

Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

P1, P2

Ống đỡ

7

Bội chuyển đổi vị trí

9

Ốc vít làm kín của bộ phận điều chỉnh vị trí cơ khí

11

Trục vít trong trường hợp vận hành một bên

Mạch điện

Bộ cung cấp điện 1 cung cấp tất cả các điện áp yêu cầu. Các giá trị bên ngoài có thể được
áp dụng cho hai đầu vào analog 2,3 ở điện áp ±10V hoặc điện áp 4-20mA. Khả năng này
được sử dụng nếu, ví dụ các giá trị lệnh được cung cấp bởi một PLC.
Nếu sử dụng lệnh logic lựa chọn giá trị lệnh 4, các giá trị lệnh trên có thể điều chỉnh
bằng các công cụ chiết áp W1-W4. Các giá trị lệnh thiết lập được kích hoạt với tín hiêu
24V kỹ thuật số để gọi lệnh gọi giá trị. Nếu một số giá trị lệnh được gọi đồng thời, giá trị

lệnh với số cao nhất sẽ trở nên hoạt động.
Các giá trị lệnh tiêu cực phải được kích hoạt với đảo ngược , điều này cần thiết với nếu,
ví dụ xy lanh là để rút lại
Máy tạo độ dốc được sử dụng để điều chỉnh độ chênh lệch của các giá trị lệnh. Độ chênh
lệch có ảnh hưởng đến tốc độ mở và đóng của van, và đó tăng tốc và giảm tốc của máy di
chuyển.
5


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Bộ điều khiển 17 nhận được điện áp giá trị lệnh nội bộ và giá trị điện áp từ đầu dò vị trí
và đưa ra một điện áp tương ứng với độ lệch của hệ thống tới giai đoạn đầu ra dòng điện
18 điều này tạo ra sự riêng biệt dòng điện của solenloid lên đến 2,5A. Các dòng điện từ
được tốc độ tới xấp xỉ 5KHz. Đồng hồ biến đổi thể hiện sự mất mát của lực từ.
II Chuẩn bị và tiến hành lắp các mạnh cho van, công dụng cũng như cách vận hành
1:Mạch on off
I. Dụng cụ.
1. Dây dẫn điện
2. Van áp suất cơ
3. Đồng hồ đo áp
4. Dây truyền tín hiệu
5. Ống dẫn thủy lực
6. Van on off
II. Qúa trình tiến hành.

6

Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

1. Sơ đồ mạch điện.

Dùng 1 dây dẫn cấp điện cho toàn hệ thống điện.
Dùng 2 dây dẫn điện để cấp điện âm và dương cho van on off và nối với 2 khóa
điện
(-S1 và –S2)
- Dùng 2 dây dẫn ngắn cấp điện dương cho 2 khóa điện ( -S1 và –S2)
2. Qúa trình lắp.
-

7


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Dùng 1 dây dẫn thủy lực ngắn nối LS với 1 cửa của bơm P1 để tăng áp đến mức
tối đa
- Lắp van áp suất cơ vào đầu 1 T1 của thùng và P2 của bơm để điều chỉnh áp trong
quá trình bơm.
- Nối 1 dây thủy lực từ bơm P3 với P của van on off.
- Nối 1 dây thủy lực từ thùng T2 với T của van on off.
- Nối 2 dây thủy lực với 2 van của van on off với 2 đầu nối của xi lanh.
3. Qúa trình vận hành

- Lưu ý : Vặn van áp suất cơ cho đồng hồ đo áp về 0 để vận hành máy cho an toàn.
- Cắm điện cấp điện cho máy bơm và toàn hệ thống điện.
- Vặn đồng hồ tăng áp lên 1 mức cụ thể sau đó bật khóa điện (-S1) để xi lanh duỗi
và bật khóa điện (-S2) để xi lanh thu về.
-

8


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

2: Mạch tuyến tính điều khiển bằng điện từ sử dụng van chiết áp

Điều chỉnh tốc độ đóng mở van dẫn đến tốc động dòng dầu có thể nhanh hoặc chậm nhờ
vào núm vặn điều chình và có thể đảo chiều mạch.Thường được sủ dụng trong các máy
xây dựng như máy xúc,máy đào
Khi bắt đầu vận hành ta phải xả hết áp suất trong các chi tiết để khi ta lắp các mạch hay
đấu các dây dẫn dễ dàng hơn vì khi đó áp suất đã được xả hết về thùng dầu
A: Các bộ phận chính gồm:
•
•
•
•
•
•
•

Van tuyến tính

Van áp suất cơ
Xi lanh
Đồng hồ đo
Các dây dẫn dầu
Các dây dẫn điện
Thùng dầu

9


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

1, Van tuyến tính

-

Van tuyến tính,có 4 cửa 3 vị trí vị trí trung tâm thường đóng, điều khiển bằng điện
từ,không có lò xo hồi vị,
Van có núm điều chính áp suất đầu vào,khi điều chỉnh cần một áp suất nhất định
đã ghi ở núm vặn mới có thể mở được van

2, Van áp suất cơ

10


Khoa cơ khí

-

Báo cáo thực tập

Van áp suất cơ để điều chỉnh áp suất dầu ra đến van của mạch,

3, Đồng hồ đo áp suất

11


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Thường được gắn ở đầu ra của bơm,để dó áp suất đầu ra
4,xilanh thủy lực

B,sơ đồ mạch thủy lực
Mạch điện gồm:
- 6 dây cấp nguồn cho bảng điều khiển
- 4 dây cấp tin hiệu cho bảng điều khiển
- 1 dây cấp nguồn và tín hiệu cho mạch tiết áp

12


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Hình 1
-

Khái quát mạch điện:

Tất cả bao gồm 6 dây đỏ xanh dùng để cấp nguồn cho các bảng điều khiển vàn hiển
thị hoạt động.dây tin hiệu để truyền tín hiệu từ mạch thủy lực về bảng điều khiển rồi
về đến bảng hiển thị.còn nguồn của bơm sẽ được cấp bằng 1 dây riêng màu xám có
tích hợp sẵn cả nguồn điện và tín hiệu bên trong.ở bảngđiều chỉnh thứ nhất như hình 1
là bảng điều chỉnh dòng điện cực âm vàn cực dương có nhiệm vụ đảo chiều mạch
điện để dầu có thể hồi về,ở bảng thứ ba có dây nguồn của van chiết áp và đucợ cắm
thêm 2 dây tín hiệu để đo áp suất thực tế mà bơm đạt được và cuối cùng là bảng hiển
thị thông số,có 2 màn hình,trên là thông số đo được thực tế dưới là thông số lý thuyết
Mạch thủy lực:
Gồm :van chiết lưu,đồng hồ đo,xylanh,van áp suất cơ

13


Khoa cơ khí

-

Báo cáo thực tập

Khái quát mạch thủy lực\

Khi bơn được bơm từ thùng qua van áp suất cơ đến của A của bơm và đẩy dầu qua
cửa C,khi đó dầu được bơm vào khoang không cấn của xy lanh làm cho xy lanh duỗi

làm dầu ở khoang có cần được đẩy ra về cửa B của van chiết áp thông qua cửa D về
thùng.Ta có thể điều khiển van chiết áp bằng núm vặn để điểu chỉnh áp suất cần để
mở van.
3: Mạch tuyến tính sử dụng W1,inv (đảo chiều)
I- Chuẩn bị
- Van tuyến tính

14


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

- Dây dẫn điện, dây tín hiệu
- Xi lanh
- Ống dẫn dầu
II- Quá trình
A.Sơ đồ thủy lực:
- Đầu tiên lắp đồng hồ đo áp để xác định sự thay đổi áp xuất trong quá trình thí nghiệm.
- Cố định van tuyến tính trên giàn thủy lực.
- Nồi dây dẫn dầu: Dùng 1 dây ngắn nối 2 cửa LS với P1 để có thể tăng áp suất đến
mức cao nhất (50 Pa). Nối một cửa bơm của giàn thủy lực (P1) với cửa P của van triết áp,
cửa thùng của giàn thủy lực (T1) với cửa T của van triết áp. Nối cửa A của van với 1 đầu
của bộ xi-lanh, đầu còn lại của xi-lanh nối với cửa B của van triết áp.
15


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

B.Sơ đồ mạch điện:

-Cấp nguồn điện gồm cực âm và cực dương cho các bộ giá trị lệnh, chia tín hiệu và
đồng hồ đông thời kết nối tín hiệu từ van tuyến tính đến bộ chia tín hiệu. Cụ thể là nguồn
điện dương được qua –S1, -S2 (khóa điện) để được đi đến W1 và INV, riêng mạch này thì
đã có nguồn điện âm. Ta bật nguồn điện và bật khóa –S1 để diều chỉnh W1 và t, điều này
giúp cho ta thay đổi vận tốc dòng chảy dựa vào độ đóng mở của van tuyến tính theo mức
điện áp ta điều chỉnh.
-Còn có các dây tín hiệu 10V được cấp như hình vẽ để truyền tín và báo tín hiệu vào
đồng hồ đo để biết được cụ thể dòng điện cũng như tốc độ của xi-lanh

16


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

C.Vận hành:
-Khởi động bơm, và nguồn điện điều khiển khi đã chỉnh W1 và t1, ta bật –S1 thì thấy
xi-lanh dịch chuyển tiến từ A qua B, đến hết hành trình ta muốn cho xi-lanh đảo chiều ta
bật công tắc –S2, lúc này nhiệm vụ của –S2 là cấp điện cho inv đảo chiều mạch điện dẫn
đến xi-lanh đảo chiều.
4: Mạch tuyến tính W1, W2 có cảm biến
I.

II.

Chuẩn bị
- Van tuyến tính
- Cảm biến
- Dây điện
- Đồng hồ đo áp suất
- Xi lanh
- Các ống dây bơm
- Van áp suất cơ
Quá trình
A. Sơ đồ lắp mạch
17


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Đầu tiên ta lắp đồng hồ đo áp để đo lưu lượng áp suất khi bật máy bơm, sau đó ta lấy dây
thứ nhất lắp van LS với P1 ( để tăng áp suất lên max 50Pa). Lấy dây thứ 2 một đầu dây
nối với T1 và đầu còn lại nối vào van áp suất cơ van áp suất cơ lắp vào P2 ( van áp suất
cơ dùng để tăng giảm áp suất khi bơm đang hoạt động).

Dây thứ 3 lắp từ bơm P3 lên bơm P của van tuyến tính, dây thứ 4 lắp từ thùng T2 của
bơm lên thùng T của van tuyến tính.

18


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

19


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Sau đó, dây thứ 5 lắp từ đầu A của van tuyến tính lên đầu của Xi lanh, dây thứ 6 lắp từ
đầu B của van tuyến tính lên dầu còn lại của Xi lanh.

20


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

B. Sơ đồ mạch điện

Mạch điện gồm 8 nguồn dương ( màu đỏ) và 6 nguồn âm ( màu xanh)
Mới đầu ta cung cấp nguồn 1 cực âm và 1 cực dương lần lượt cho bộ giá trị lệnh, bộ
chia tín hiệu, đồng hồ.
Tiếp theo ta lấy dây truyền tín hiệu cắm 1 dầu vào van tuyến tín còn 1 dầu cắm vào bộ
chia tin hiệu.
Ta cấp nguồn điện dương cho dầu vào của –S1 và đầu ra của –S1 ( thường hở) cắm vào
W1, cung cấp nguồn điện dương cho đầu vào của –S2 và đầu ra của –S2 (thường đóng)
đến đầu vào của K3 ( thường hở) đầu ra của K3 cắm vào W2, cung cấp nguồn điện
dương cho đầu vào của –S3 và đầu ra của –S3 (thường hở) cắm vào Inv ( Inv đảo chiều)

Cung cấp một nguồn điện 1 cực dương 1 cực âm cho cảm biến và dây tín hiệu của cảm
biến cắm vào đầu K3

21


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

Từ bộ giá trị lệnh ta lắp các dây tín hiệu cực dương và cực âm của bộ giá trị lệnh cắm
vào đầu vào của bộ chia tín hiệu cực dương cắm với cực dương cực âm cắm với cực âm.
Đầu ra của bộ chia tín hiệu ta cắm trực tiếp vào đồng hồ cực dương cắm với cực dương
cực âm cắm với cực âm. Bảng giá trị lệnh ta cắm nhận tín hiệu W cắm thẳng vào bảng
đồng hồ để khi máy hoạt động ta đo được giá trị W.

22


Khoa cơ khí

Báo cáo thực tập

C. Vận hành

-Khởi động bơm, và nguồn điện điều khiển khi đã chỉnh W1 và t1, ta bật –S1 thì
thấy xi-lanh dịch chuyển tiến từ A qua B, đến hết hành trình ta muốn cho xi-lanh đảo
chiều ta bật công tắc –S2, lúc này nhiệm vụ của –S2 là cấp điện cho inv đảo chiều
mạch điện dẫn đến xi-lanh đảo chiều. Khi hoạt động –s1 và xylanh dịch chuyển duỗi,

đầu của quả pistong cảm biến tín hiệu bào về K3, tác động làm nối mạch cho W2 hoạt
động, lúc này cả 2 W dều có điện và nó ưu tiên W2 hoạt động trước, nhưng qua nơi
nhận cảm biến thì mhoong còn tín hiệu vào K3 nữa, mởi mạch hở chỉ còn w1 hoạt
dộng. Muốn đảo chiều, ta sử dụng inv đã lắp sẵn qua cổng –S3, hoạt động cũng tương
tự như quá trình duỗi.
III Kết luận.
Qua những ngày qua hoạt động thí nghiệm ở trường, em đã sử dụng được các mạch như
trên. Nó mang rất nhiều hữu ích cho em cũng như sinh viên trường thủy lợi.
Qua đây cũng gửi lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Hữu Tuấn đã tạo điều kiện cho chúng em
được thực tập, trải nghiệm rất tốt ạ.

23