Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 2: Đại cương về truyền động thủy lực và khí nén

Chương II
ĐẠI CƯƠNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG
THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN


Mở đầu, cơ sở kỹ thuật truyền động thuỷ khí

Động
cơ
Me, e

Hệ thống
truyền động

Ma, a, (Fa, va)

Máy hay thiết bị
Cần dẫn động

Sơ đồ nguyên lý một hệ thống truyền lực

1

Truyền động cơ học

2

Truyền động điện

3
4

Truyền động thuỷ lực gồm có: Truyền động thuỷ tĩnh
và Truyền động thuỷ động.
Truyền động khí nén


Cấu trúc và hoạt động của một bộ truyền động thu lc

Chuyển
đổi công
suất cơ
học

Pch M 11

Công suất
thuỷ lực
Prl= p.Q

Mỏy công tác
(máy nén ép
hoặc truyền
lực chuyển
động của xe
hơi)

Máy động
lực (Động
cơ in
hoc ng

c t
trong)
M1 n1
Bơm thuỷ
lực

Đuờng ống
Phụ kiện
Phần tử điều
khiển

F v
M2 n2
Xy lanh thuỷ
lực hoặc động
cơ thuỷ lực

S truyn cụng suất trong một thiết bị thuỷ lực

 Công suất cơ học (vào): Pch =2 M1n1
 Công suất thuỷ lực:
Prl = pQ
 Công suất cơ học (ra): Pch = Fv hoặc Pch = 2 M2n2
1

2

2

Chuyển đổi

công suất cơ
học

Pch= F.v
hoặc
Pch M 22
C«ng st
thủ lùc
Prl= pQ


Cấu trúc và hoạt động của một bộ truyền động thuỷ lực

Truyền động cho một xy lanh thuỷ lực


Sơ đồ Truyền động cho một động cơ thuỷ lực

Ưu, nhược điểm của truyền động thuỷ lực
 Ưu điểm của truyền động thuỷ lực









Kết cấu đơn giản nhờ các cụm chi tiết tiêu chuẩn

Có thể bố trí tự do tất cả các chi tiết mà không cần chú ý đến vị trí của
liên hợp cơ học
Truyền lực lớn khi thể tích kết cấu tương đối nhỏ do có trọng lượng trên
đơn vị công suất của bơm và động cơ nhỏ (trọng lượng công suất của
động cơ thuỷ lực so với động cơ điện là 1/10)
Tính chất động lực học khá tốt (tăng tốc, giảm tốc) do mơ men qn tính
của động cơ thuỷ lực nhỏ (tỷ lệ mô men quán tính so với động cơ điện
cùng mơ men quay là 1/50)
Chuyển đổi đơn giản chuyển động quay thành chuyển động dao động và
ngược lại


Ưu, nhược điểm của truyền động thuỷ lực












Đảo chiều đơn giản
Thay đổi tỷ số truyền vô cấp theo tải trọng (đặc biệt có lợi cho
các máy tự hành)
Bảo vệ quá tải đơn giản nhờ van giới hạn áp suất
Giám sát đơn giản nhờ áp kế

Có khả năng tự động hố chuyển động dễ dàng.
Việc bố trí các phần tử chức năng của hệ thống dễ dàng, gọn,
tiệ lợi cho việc bảo dưỡng, sửa chữa, modun hóa, tạo điều
kiện thuận lợi cho việc lắp đặt hay thay thế;
Thuận lợi cho việc điều khiển các van bằng năng lượng điện,
điện từ, tạo điều kiện cho việc tự động hóa q trình làm việc
của thiết bị;
Độ bền cao do các chi tiết có chuyển động tương đối được bôi
trơn bằng dầu thủy lực


Ưu, nhược điểm của truyền động thuỷ lực

 Nhược điểm của truyền động thuỷ lực:










Hiệu suất thấp so với truyền động cơ học, do ma sát của chất lỏng
trong đường ống và các phần tử, do hao tổn lọt dòng trong các
khe hở lắp ghép
Khơng thể (hay khó) đồng bộ quá trình chuyển động do hiện
tượng trượt giữa phần chủ động và phần thụ động, do hao tổn
lọt dòng và tính chịu nén của dầu

Địi hỏi u cầu cao về lọc dầu thủy lực; Dầu có độ nhớt cao nên
tổn hao áp lực tương đối lớn;
Đòi hởi bộ phận làm kín phải có độ kín khít cao, chống rị rỉ và thất
thoán năng lượng, đặc biệt trong điều kiện nhiệt đới và độ ẩm lớn
Chi phí chế tạo cao do u cầu độ chính xác và vật liệu có độ
cứng cao của các phần tử trong hệ thống thuỷ lực.


Cấu trúc và hoạt động của một bộ truyền động khí nén

 Ứng dụng khí nén trong kỹ thuật truyền động:






Truyền chuyển động va đập
Truyền động quay: công suất nhỏ <3.5KW, số vòng quay cao >
100000V/ph
Truyền động thẳng
Truyền động lắc.


Ưu, nhược điểm của kỹ thuật khí nén
 Ưu điểm:

Khí nén có khả năng lưu giữ và vận chuyển thuận lợi đến những địa
điểm cần thiết


Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa nên có khả năng điều khiển từ
xa và linh động trong việc bố trí các phần tử cấu trúc, khí thải có thể dẫn
trực tiếp ra mơi trường

Chi phí đầu tư thấp do có thể kết nối với hệ thống khí nén trong xí nghiệp;
An tồn tốt do có thể bố trí van giới hạn áp suất


Có thể khởi hành với tần số quay thấp và rất an toàn khi quá tải

Tuổi thọ cao

Dễ thay thế các phần tử của hệ thống

Có thể thay đổi vơ cấp vận tốc và tần số quay.
 Nhược điểm:
Chỉ làm việc được với tải trọng nhỏ


Công suất cơ cấu truyền động thấ p vì phụ thuộc vào áp suất của khí
né n thấ p ( do tính chịu nén của khơng khí thấp hơn dầu)

Ảnh hưởng khơng tốt đến mơi trường do ồn và khí thải có dầu

KÍch thước bộ truyền lớn hơn bộ truyền dùng thủy lực cùng công suất.


Chất lỏng thuỷ lực
 Nhiệm vụ và yêu cầu của chất lỏng thủy lực:

Nhiệm vụ

Truyền lực

Lưu thơng dịng dầu
có áp từ bơm đến
bộ truyền lực

Bôi trơn, chống gỉ
Và làm mát


Chất lỏng thuỷ lực
 Nhiệm vụ và yêu cầu của chất lỏng thủy lực:
Yêu cầu
Tính chất nhiệt độ - độ nhớt hợp lý,độ nhớt
thay đổi ít trong khoảng thay đổi nhiệt độ rộng
Chống mịn và bơi trơn tốt
Chống rỉ tốt, thích ứng với các phốt làm kín,
cao su, vật liệu nhân tạo và hợp kim
Độ bền lão hoá tốt,
Khả năng tách bọt khí tốt; khơng độc hại cho
con người


Trong quá trình sử dụng dầu thủy lực phải lưu ý:

Dầu phải luôn được giữ sạch;
Thường xuyên kiểm tra lượng dầu, nếu thiếu phải bổ
sung đúng loại dầu đang dùng; khi thiếu nhiều bất thường

phải kiểm tra hệ thống tìm nguyên nhân hao hụt dầu;
Không được dùng lẫn các các loại dầu
Tuân thủ thời hạn thay dầu theo đúng tiêu chuẩn của nhà
thiết kế, chế tạo hay theo nguyên tắc chung của hay được
dùng trên thế giới.
Ví dụ như 500 giờ máy với hệ thống truyền động làm việc
với tải trọng nặng hay lưu thông dầu lớn; 2500 đến 5000
giờ máy với hệ thống làm việc không liên tục.


Chất lỏng thuỷ lực

 Phân loại chất lỏng thuỷ lực:

 Chất lỏng thủy lực từ dầu mỏ (dầu khoáng);
 Chất lỏng thủy lực khó cháy

Dầu khống được phân loại theo độ nhớt (Viscosity – VG)
•

Bảng 2.1 Phân loại độ nhớt ISO đối với dầu thuỷ lực theo
DIN E51524

Chất lỏng thuỷ lực khó cháy phân loại theo 4
vùng độ nhớt

•
•

Bảng 2.2. Phân loại độ nhớt chất lỏng thuỷ lực khó cháy

Bảng 2.3. Tổng hợp các số liệu quan trọng nhất của chất
lỏng thuỷ lực


Ký hiệu các phần tử thuỷ lực DIN_ISO.1219


Ký hiệu các phần tử thuỷ lực: DIN_ISO.1219


Ký hiệu các phần tử thuỷ lực: DIN_ISO.1219


Ký hiệu các phần tử thuỷ lực: DIN_ISO.1219


Cơ cấu điều khiển
Bằng tay gạt và tay đập

Bằng đòn bẩy - cần gạt

Bằng vấu cam cơ khí

Bằng con lăn

Bằng thuỷ lực trực tiếp

Bằng thuỷ lực gián tiếp

Cơ cấu điều khiển
Bằng thuỷ lực gián tiếp

Bằng khí nén trực tiếp

Bằng khí nén gián tiếp

Bằng nam châm điện

Bằng bộ điều khiển điện từ - thủy lực


Cơ cấu điều khiển
Bằng bộ khí nén - thuỷ lực

Bằng lò xo

Điều khiển trực tiếp bằng điện từ đến con
trượt của van. Hành trình về của van nhờ lị xo

Bằng động cơ điện

Có cơ cấu tự hãm từng vị trí được điều khiển


Cơ cấu điều chỉnh áp suất (Van an toàn)
Van an tồn có áp suất chỉnh sẵn điều khiển
trực tiếp

Van an tồn có áp suất điều chỉnh được, điều

khiển trực tiếp
Van an toàn điều khiển từ xa (điều khiển gián
tiếp)


Cơ cấu điều chỉnh lưu lượng
Van tiết lưu không điều chỉnh được

Van tiết lưu hai cửa có điều chỉnh được

Van tiết lưu ba cửa có điều chỉnh được

Bộ song song của van một chiều và van tiết
lưu điều chỉnh được (cụm van một chiều - van
tiết lưu)


Van chặn, van một chiều
Van chặn (van để nối các đường ống thơng
nhau - đóng mở bằng tay) - van khố

Van một chiều khơng giảm áp (khơng trễ) van một chiều khơng có lị xo

Van một chiều có giảm áp (có trễ) - van một
chiều có lị xo điều chỉnh được

Van một chiều có đường dầu hồi - van một
chiều có điều khiển

Các cơ cấu và chi tiết khác
Đường dầu chính

Đường dầu điều khiển

Đường dầu rị (dầu xả, dầu thốt, dầu hồi)

Ống nối mềm

Đường dầu giao nhau trong không gian


Các cơ cấu và chi tiết khác
Chỗ nối

Thùng dầu

Thùng tích năng (ắc quy thuỷ lực)

Đóng khung các thiết bị trong một nhóm

Đồng hồ đo áp lực (áp kế)