Tài liệu Đồng tốc hai xy lanh thủy lực doc

Đồng tốc hai xy lanh thủy lực

Đồng tốc bằng bộ chia kiểu motor

Vẫn sử dụng nguyên tắc chia lưu lượng dầu đều cho 2 xy lanh (hoặc
motor) bằng bộ chia lưu lượng kiểu motor bánh răng. Bộ chia này bao
gồm hai bộ bánh răng ăn khớp được nối đồng trục với nhau trong một
vỏ. Hai bộ bánh răng này có chung một đường dầu vào nhưng có
đường dầu ra riêng rẽ.



Khi cấp dầu vào bộ chia, hai cặp bánh răng quay với cùng một tốc độ
và do đó, chia ra mỗi cửa một lượng dầu như nhau mà không phụ
thuộc vào áp suất cửa ra (tải làm việc).



Ưu điểm lớn nhất của bộ chia này so với bộ chia kiểu con trượt là rất ít
tổn hao áp suất qua bộ chia. (Lưu ý là khi làm việc, áp suất đầu vào
của bộ chia lưu lượng kiểu con trượt luôn luôn ở giá trị nhánh làm việc
lớn nhất). Ưu điểm thứ hai là nó có thể chia làm nhiều nhánh sử dụng
tổ hợp nhiều cặp bánh răng hoặc chia dòng không đều theo tỷ lệ chiề
u
dầy cặp bánh răng ăn khớp.



Độ chính xác của bộ chia dạng này cũng không cao vì phụ thuộc vào
hiệu suất của motor bánh răng và rò rỉ bên trong kết cấu do áp lực ở
các khoang làm việc không giống nhau. Ngoài ra nó còn có nhược điểm

là ồn khi làm việc ở tốc độ cao.

Tuy nhiên phương án này vẫn hay được sử dụng vì đơn giản và không
quá mắc tiền, dễ bố trí thiết bị và không kén dầu.
Đồng tốc hai xy lanh sử dụng valve tỷ lệ điện từ:

Phương án này bao gồm hai valve điện từ tỷ lệ; mỗi valve cấp dầu độc
lập cho mỗi xy lanh. Dựa trên nguyên tắc thay đổi tín hiệu cấp nguồ
n
cho valve tỷ lệ điện từ, lưu lượng qua valve phân phối thay đổi tương
ứng và do đó, làm cho lưu lượng cấp vào xy lanh cũng thay đổi tùy
thuộc vào tín hiệu điện.

Khi xy lanh làm việc, nhờ một thước đo hành trình điện tử gắn trên
mỗi xy lanh, tốc độ dịch chuyển của mỗi xy lanh được chuyển thành
tín hiệu điện liên tục đưa về bộ vi xử lý trung tâm. T
ại đây, tín hiệu
này của hai xy lanh được so sánh với nhau để phát hiện sự sai lệch
(không đồng tốc). Dựa trên so sánh này, bộ vi xử lý sẽ điều khiển
valve tỷ lệ đóng bớt lượng dầu cấp nếu xy lanh đi quá nhanh hoặc mở
thêm dầu nếu xy lanh đi chậm hơn. Quá trình điều chỉnh này diễn ra
liên tục để hai xy lanh chuyển động đều tương đối so với nhau.

S
ơ đồ dưới đây thể hiện quá trình này:



Ưu điểm nổi bật nhất của hệ thống này là sự chính xác cao gần như
tuyệt đối nhờ sự chính xác của thiết bị điện điều khiển. Nó cũng rất

thích hợp sử dụng trong các hệ thống điều khiển chính xác với mức tự
động hóa cao.

Nhược điểm dễ thấy nhất là hệ thống có giá thành rất cao so với hệ
thống nêu trên và phụ thuộc nhiều vào chế độ hoạt động và môi
trường làm việc.
Van chia dạng con trượt:

Dưới đây là ký hiệu bộ chia kiểu Van con trượt và nguyên lý hoạt
động:


Bộ chia lưu l
ượng kiểu con trượt, phụ thuộc vào áp suất làm việc giữa
hai cửa ra của valve chia. Con trượt của valve có khoan một lỗ, đưa
dầu ra hai phía đầu của con trượt qua một lỗ tiết lưu cố định. Khi lưu
lượng chảy qua hai lỗ tiết lưu là như nhau Q1 = Q2 thì áp suất ở hai
đầu con trượt P1 = P2. Khi đó con trượt được định vị ở giữa vỏ valve.
Nếu áp suất 1 cửa ra của valve thay đổ
i dưới tác dụng của tải trọng
PL1 > PL2, thì lưu lượng dầu sẽ dồn về phía áp suất thấp P2, gây ra sự
chênh lệch áp suất tại lỗ tiết lưu và PL2. Áp suất P1 sẽ đẩy con trượt
dịch chuyển sang trái sẽ đóng bớt lưu lượng Q2 cho đến vị trí mà lưu
lượng ở hai cửa Q1 = Q2. Như vậy khi áp suất làm việc ở hai cửa ra
thay đổi, valve con trượt cũng chuyển độ
ng liên tục nhằm đảm bảo
cho lưu lượng giữa hai cửa là như nhau.

Ưu điểm của phương pháp chia kiểu này là kết cấu gọn nhẹ, nhưng có
nhược điểm là tổn hao áp suất và độ chính xác thấp (từ 3-6% cho một

hành trình làm việc).

Hãy xem xét độ chính xác ảnh hưởng như thế nào đối với hành trình
làm việc của xy lanh?
Nguyên tắc của hai xy lanh thủy lực làm việc đồng thời (có chung một
nguồn cấp) thông qua một valve chia dòng là: Khi chia dòng, nơi nào
có áp suất cao sẽ nhận được nhi
ều lưu lượng hơn và khi gộp hai dòng
lại, nơi nào có áp suất thấp sẽ nhận được nhiều lưu lượng hơn.
Do đó, với valve có độ chính xác 4%, khi đi hết một hành trình thò, xy
lanh bên tải nặng sẽ đi đến trước còn khi ở hành trình thụt, xy lanh
bên tải nhẹ sẽ xuống trước. Như vậy, sau một hành trình thò-thụt, hai
xy lanh lệch nhau 7.84%. Như vậy, nếu xy lanh làm việc liên tục, giá
trị sai số tích lũ
y ngày càng lớn và sẽ gây ra phá hỏng kết cấu cơ khí.
Do đó nhất thiết phải thực hiện biện pháp khử sai số ở mỗi hành trình
làm việc thò/thụt của xy lanh
Các bạn lưu ý là tổn hao áp suất ở valve này (qua lỗ tiết lưu) sẽ biến
thành nhiệt làm nóng dầu. Đây là một nhược điểm theo tôi là lớn nhất
của loại valve này.

Mặt khác valve này chỉ làm việc hiệu quả trong khoả
ng lưu lượng làm
việc của nó. Lưu lượng làm việc thấp, dầu có lẫn không khí hoặc nhiễm
bẩn đều ảnh hưởng đến độ chính xác của valve chia. Khi lựa chọn, nên
tham khảo kỹ tài liệu kỹ thuật của valve để chọn lưu lượng phù hợp.

Dưới đây là sơ đồ thủy lực cho đồng tốc hai xy lanh sử dụng valve chia
kiểu con trượt

NGHIÊN CỨ THÊM MỘT SỐ VỀ TIẾNG ANH
Hydraulic cylinder modeling, which incorporates an auto-adjustable
stroke end cushioning device, and proportional valve modeling used to
set the cylinder in motion, are based on classic mechanics and fluid
mechanics equations, using experimental parameters obtained in
steady state and also in transient state. Details about the test rig
utilized to validate the mathematical model are also discussed.
Test Rig

The experimental work required the development of a test rig, which
permitted the simulation of real loading situations. This rig is
composed of an asymmetrical hydraulic cylinder with an auto-
adjustable stroke end cushioning device, a proportional directional
valve and a set of loading weights. The test rig utilized is shown in Fig.
6, which is installed in the Laboratory of Hydraulic and Pneumatic
Systems – LASHIP – Mechanical Engineering Department – UFSC.





The hydraulic circuit of the rig adheres to ISO 1219-1 (ISO, 1991) and
ISO 1219-2 (ISO, 1995) and is presented in Fig. 7. The Hydraulic
Power and Conditioning Unit (HPCU) possess two pumps of 8.33x10-4
m3/s (50 L/min) each, being able to operate to a work pressure up to
21 MPa (210 bar). Table 1 identifies the components of the circuit
shown in Fig 7.

The flow rate and supply pressure are controlled by proportional valves
in the manifolds 0V2 and 0V5 installed in the hydraulic power
conditioning unit.

During the tests, the flow rate in the hydraulic cylinder is controlled by
a proportional directional valve 1V1, where the pressure and
displacement are measured through the transducers shown in Fig 7.
The fluid employed is a mineral oil ISO VG 32, with viscosity 32x10-6
m2/s (32 Cst) and mass density 842 kg/m³ at 40 ºC. The working
temperature is maintained at 40 °C ±2 °C through a fluid temperature
control system.

The test rig loading is achieved through five steel blocks with 17.8 kg
each. These blocks are mounted one by one on the hydraulic cylinder
rod, and the load range is 0 kg to 89 kg.
