Giáo trình Truyền động thủy lực và khí nén

11 1.1. Khái niệm chung về truyền động thủy lực 11 1.1.1. Phân loại 11 1.1.2. Các đại lượng cơ bản của truyền động thủy lực 11 1.2. Ưu, nhược điểm của truyền động thủy lực 14 1.2.1. Ưu điểm 14 1.2.2. Nhược điểm 15 1.3. Nguyên lý làm việc của truyền động thủy lực 15 1.4. Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực 15 1.4.1. Hệ thống truyền động thủy lực chuyển động tịnh tiến 15 1.4.2. Hệ thống truyền động thủy lực chuyển động quay 16 1.5. Các định luật chất lỏng 17 1.5.1. Định luật áp suất thủy tĩnh 17 1.5.2. Phương trình dòng chảy liên tục 18 1.5.3. Phương trình Bernulli 18 1.6. Tổn thất trong hệ thống truyền động thủy lực 19 1.6.1. Tổn thất thể tích 19 1.6.2. Tổn thất cơ khí 20 1.6.3. Tổn thất áp suất 20 1.6.4. Ảnh hưởng của các thông số hình học đến tổn thất áp suất 21 1.7. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy lực 25 1.7.1. Độ nhớt 25 1.7.2. Yêu cầu đối với dầu thủy lực 25 Chương 2. CƠ CẤU BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ DẦU .............................................................................................................................27 2.1. Cơ cấu biến đổi năng lượng 27 2.1.1. Nguyên lý biến đổi năng lượng 27 2.1.2. Bơm và động cơ thủy lực 27 2.1.3. Xi lanh thủy lực 43 42.2. Hệ thống xử lý dầu 45 2.2.1. Thùng dầu thủy lực 45 2.2.2. Bộ lọc dầu 47 2.2.3. Bình trích chứa (tích áp) 50 2.2.4. Ống dẫn, ống nối 53 2.2.5. Vòng chắn 55 Chương 3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC VÀ ĐIỆN THỦY LỰC ...............57 3.1. Khái niệm 57 3.2. Các phần tử của hệ thống điều khiển thủy lực và điện - thủy lực 57 3.2.1. Van áp suất 57 3.2.2. Van đảo chiều 63 3.2.3. Van tiết lưu 68 3.2.4. Bộ ổn tốc 72 3.2.5. Bộ phân dòng 75 3.2.6. Van chặn 76 3.2.7. Các loại van điện - thủy lực 79 Chương 4. ỨNG DỤNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC ...............................................................................................................87 4.1. Ứng dụng hệ thống truyền động và điều khiển bằng thủy lực 87 4.1.1. Máy dập thủy lực 87 4.1.2. Cơ cấu rót tự động cho quy trình công nghệ đúc 87 4.1.3. Nâng hạ chi tiết được sơn trong lò sấy 88 4.1.4. Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công 90 4.1.5. Hệ thống cẩu tải trọng nhẹ 91 4.1.6. Máy khoan bàn 92 4.2. Ứng dụng hệ thống truyền động và điều khiển bằng điện - thủy lực 93 4.2.1. Thiết bị uốn tôn 93 4.2.2. Thiết bị ép lắp chi tiết 94 4.2.3. Máy dập ép 96 4.2.4. Điều khiển đóng mở cửa 97 4.2.5. Máy ép 99 4.2.6. Thiết bị lắp ráp với hai cơ cấu chấp hành 101 4.2.7. Thiết bị nâng gói hàng 103 4.3. Ứng dụng hệ thống truyền động và điều khiển tự động thủy lực 105 4.3.1. Hệ thống truyền động và điều khiển vị trí sử dụng van servo 105 4.3.2. Hệ thống truyền động và điều khiển vị trí sử dụng van tỷ lệ 108 4.3.3. Hệ thống truyền động và điều khiển tốc độ sử dụng van servo 109 54.4. Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực 110 4.4.1. Tính toán một số đại lượng của bơm và động cơ thủy lực 110 4.4.2. Tính toán hệ thống thủy lực chuyển động tịnh tiến 111 4.4.3. Tính toán hệ thống thủy lực chuyển động quay 114 4.4.4. Tính toán ống dẫn thủy lực 115 4.4.5. Tính toán một số mạch thủy lực điển hình 117 Phần thứ hai. TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN 125 Chương 5. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN.................................127 5.1. Khả năng ứng dụng của khí nén 127 5.1.1. Trong lĩnh vực điều khiển 127 5.1.2. Trong các hệ thống truyền động 127 5.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén 128 5.2.1. Ưu điểm 128 5.2.2. Nhược điểm 128 5.3. Một số đặc điểm của hệ thống truyền động khí nén 129 5.4. Cơ sở lý thuyết tính toán truyền động khí nén 130 5.4.1. Thành phần hóa học và các đại lượng vật lý cơ bản của không khí 130 5.4.2. Phương trình trạng thái nhiệt động học 131 5.4.3. Phương trình dòng chảy 136 5.4.4. Lưu lượng khí nén qua khe hở hẹp 137 5.4.5. Tổn thất áp suất trong truyền động khí nén 140 Chương 6. SẢN XUẤT, PHÂN PHỐI VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN...........................................148 6.1. Sản xuất khí nén 148 6.1.1. Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí 148 6.1.2. Máy nén khí kiểu píttông 148 6.1.3. Máy nén khí kiểu cánh gạt 149 6.1.4. Máy nén khí kiểu trục vít 150 6.1.5. Máy nén khí kiểu Root 152 6.2. Phân phối khí nén 152 6.2.1. Yêu cầu 152 6.2.2. Bình trích chứa khí nén 153 6.2.3. Mạng đường ống dẫn khí nén 154 6.3. Xử lý khí nén 157 6.3.1. Yêu cầu về khí nén 157 6.3.2. Các phương pháp xử lý khí nén 158 6Chương 7. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN VÀ ĐIỆN KHÍ NÉN ......................166 7.1. Khái niệm 166 7.2. Các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén và điện khí nén 167 7.2.1. Van đảo chiều 167 7.2.2. Van chặn 175 7.2.3. Van tiết lưu 178 7.2.4. Van áp suất 179 7.2.5. Van điều chỉnh thời gian 181 7.2.6. Van chân không 181 7.2.7. Cơ cấu chấp hành 182 Chương 8. ỨNG DỤNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN ...........................................................................................................................187 8.1. Ứng dụng hệ thống điều khiển khí nén và điện - khí nén 187 8.1.1. Thiết bị chuyển hướng 187 8.1.2. Điều khiển phễu 188 8.1.3. Ổ nạp đứng 190 8.1.4. Ổ nạp đứng có nhiều khoang 191 8.1.5. Điều khiển dây đai băng chuyền 192 8.1.6. Bàn quay chỉ vị trí 194 8.1.7. Hệ thống ép vật liệu rời thành khối 195 8.1.8. Cơ cấu ép khi hàn nhiệt điện 196 8.1.9. Máy thở tích cực trong y tế 197 8.2. Thiết kế hệ thống điều khiển khí nén 198 8.2.1. Biểu đồ trạng thái 198 8.2.2. Các phương pháp điều khiển bằng khí nén 199 8.3. Thiết kế mạch điều khiển điện - khí nén 211 8.3.1. Nguyên tắc thiết kế 212 8.3.2. Mạch điều khiển điện - khí nén với một xilanh 212 8.3.3. Mạch điều khiển điện - khí nén theo nhịp có 2 xilanh khí nén 214 8.3.4. Mạch điều khiển điện - khí nén theo tầng 216 PHỤ LỤC .....................................................................................................................................218 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................................230 7LỜI NÓI ĐẦU Để đáp ứng nhu cầu học tập của sinh viên và yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, giáo trình “Truyền động thủy lực và khí nén” được biên soạn để làm tài liệu giảng dạy và học tập cho giảng viên, sinh viên các ngành Kỹ thuật cơ khí, Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử và Công nghệ kỹ thuật ô tô tại Khoa Cơ điện và Công trình - Trường Đại học Lâm nghiệp, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành kỹ thuật khác, các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật khi vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa và tính toán thiết kế hệ thống thủy lực - khí nén trên các máy và thiết bị công nghiệp. Nội dung của giáo trình gồm hai phần chính: Phần thứ nhất. Truyền động thủy lực, bao gồm các nội dung: Chương 1 - Cơ sở lý thuyết về truyền động thủy lực; Chương 2 - Cơ cấu biến đổi năng lượng và hệ thống xử lý dầu; Chương 3 - Hệ thống điều khiển thủy lực và điện - thủy lực; Chương 4 - Ứng dụng và thiết kế hệ thống truyền động thủy lực; Phần thứ hai. Truyền động và điều khiển khí nén, bao gồm các nội dung: Chương 5 - Cơ sở lý thuyết về truyền động khí nén; Chương 6 - Sản xuất, phân phối và xử lý khí nén; Chương 7 - Hệ thống điều khiển khí nén và điện - khí nén; Chương 8 - Ứng dụng và thiết kế hệ thống điều khiển khí nén; Tập thể tác giả chân thành cảm ơn bộ môn Kỹ thuật cơ khí, khoa Cơ điện và Công trình, trường Đại học lâm nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi và đóng góp nhiều ý kiến quý báu nhằm nâng cao chất lượng của giáo trình. Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã cố gắng trình bày những vấn đề cơ bản nhất, cập nhật những kiến thức mới, hiện đại và một số ứng dụng từ thực tế sản xuất để đáp ứng yêu cầu đào tạo và phù hợp với thực tiễn ở Việt Nam. Tuy nhiên, do điều kiện thời gian có hạn, trong quá trình biên soạn không tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi mong sự góp ý của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn trong lần xuất bản sau. Thư góp ý xin gửi về Bộ môn Kỹ thuật cơ khí, khoa Cơ điện và Công trình trường Đại học Lâm nghiệp - Hà Nội. Các tác giả 8 9Phần thứ nhất. TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 10 11 Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 1.1. Khái niệm chung về truyền động thủy lực 1.1.1. Phân loại Truyền động thủy lực (TĐTL) được chia làm hai loại: Thủy động học và thủy tĩnh học: - Thủy động học: Năng lượng được truyền đi bao gồm: Động năng g v 2 2 và áp năng  p (hình 1.1a), năng lượng được truyền đi nhờ sự tác động va đập của chất lỏng vào các cánh quạt tua bin (dùng động năng của chất lỏng chuyển biến thành cơ năng). - Thủy tĩnh học (truyền động thể tích): Năng lượng được truyền đi chủ yếu nhờ áp năng (hình 1.1b), năng lượng được truyền đi bằng cách tác dụng một lực đẩy làm cho lưu chất tạo ra áp suất cân bằng với tải ngoài. Hầu hết truyền động thủy lực trên các máy công nghiệp ngày nay đều hoạt động theo nguyên lý thủy tĩnh. a) b) Hình 1.1. Phân loại truyền động thủy lực a) Thiết bị thủy động; b) Thiết bị thủy tĩnh 1.1.2. Các đại lượng cơ bản của truyền động thủy lực 1.1.2.1. Áp suất a) Áp suất khí quyển Bao xung quanh trái đất một lớp không khí dày 80,5km (khoảng 50 dặm). Không khí rất nhẹ nhưng có khối lượng nên tạo nên lực trọng lượng tác dụng lên bề mặt trái đất 12 tạo ra áp suất. Như vậy, áp suất được tạo ra bởi khí quyển trái đất gọi là áp suất khí quyển. Lực tạo ra bởi một cột không khí có chiều cao 80,5km so với mặt nước biển và diện tích đáy 1in2 là 14,7 pounds. Do đó ở điều kiện bình thường, mọi nơi trên mặt đất có độ cao như nhau so với mặt nước biển đều chịu áp suất khí quyển có giá trị là: 20 1 7,14 in poundsp  =14,7 psi = 101300 N/m2 = 1 at Pound (0,4536 kg) per square inch (6,4521 cm2); Ký hiệu lbs/in2 (psi). Ở những vùng núi cao thì áp suất khí quyển sẽ thấp hơn vì chiều cao cột không khí giảm. b) Áp suất tuyệt đối Áp suất tuyệt đối là áp suất tính cả áp suất khí quyển; Đơn vị đo áp suất tuyệt đối là psia (pounds per square inches absolute). c) Áp suất đo Áp suất đo là áp suất không tính đến áp suất khí quyển. Vì vậy: Áp suất tuyệt đối = áp suất đo + 14,7 (psi) Áp suất đo = áp suất tuyệt đối - 14,7 (psi) Chú ý: Đơn vị đo: Theo hệ đơn vị SI đơn vị đo áp suất là Pascal (Pa): 1 Pa = 105N/m2. Đơn vị khá nhỏ nên thường dùng MPa = 106 Pa = 10at hoặc N/m2; N/cm2, bỏ đơn vị cũ kG/cm2; Ngoài ra còn dùng: 1bar = 105N/m2 và 1 at = 9,81.104 N/m2. Ở Đức theo tiêu chuẩn DIN dùng Kp/cm2 1Kp/cm2 = 1KG/cm2 hay 1bar = 1,02 KG/cm2 1.1.2.2. Vận tốc Vận tốc của lưu chất là tốc độ trung bình của các hạt đi qua một điểm cho trước; Đơn vị vận tốc tính là: (m/s) hoặc Feet/giây (ft/s), (1ft = 0,3048 m). 1.1.2.3. Lưu lượng Lưu lượng là lượng chất lỏng đi qua trong một đơn vị thời gian. Đơn vị tính lưu lượng là (lít/phút); (dm3/phút); (ml/ phút); (cm3/phút) hoặc gallon/phút (gpm); 1 gallon = 231 in3 = 3788,4 (ml); 1 in3 = 16,4 (ml). 13 Trong hệ thống thủy lực thì lưu lượng là lượng chất lỏng do bơm tạo ra trong một đơn vị thời gian, thường dùng đơn vị (lít/phút). Lưu lượng riêng của bơm, động cơ (dung lượng) q là lượng chất lỏng do bơm cung cấp trong 1 vòng quay (bơm rotor) hoặc trong một chu kỳ hoạt động (bơm píttông). Đơn vị: (ml/vòng), (cm3/vòng) hoặc (in3/rev) Ta có mối quan hệ giữa lưu lượng và lưu lượng riêng theo công thức: 1000 .nqQ  (lít/phút) (1.1) Trong đó: q - Lưu lượng riêng, (cm3/vòng); n - Số vòng quay của trục bơm, (vòng/phút); Q - Lưu lượng, (lít/phút). Ví dụ: Một bơm có vận tốc 1200 (rpm), có lưu lượng riêng là q = 2(in3/rev). Tính lưu lượng của bơm ra lít/phút (lpm) và gallons/phút (gpm). Ta có: 1in3 = 16,387 cm3 nên 2in3 = 32,8 cm3. Vậy q = 32,8 (cm3/rev). 1000 1200.8,32 1000 .  nqQ =39,3 (l/p) Và 1 galolls = 231 in3 nên 231 1200.2 231 ./3  rpmrevinQ = 10,4(gpm) - Lưu lượng danh định: Lưu lượng được xác định ở tốc độ danh định với áp suất ở cửa ra và cửa vào của bơm theo tiêu chuẩn (bảng 1.1). Bảng 1.1. Tốc độ và áp suất cửa vào, cửa ra của bơm theo tiêu chuẩn Thông số Bơm cánh gạt Bơm piston Tốc độ 1200 rpm 1800 rpm Áp suất cửa ra 100 psi (6,9 bar) 100 psi (6,9 bar) Áp suất cửa vào 0 psi 0 psi Ví dụ: Bơm cánh gạt có lưu lượng 15 (gpm) là bơm cung cấp 15 gallons trong 1 phút với các điều kiện tốc độ danh định là 1200 rpm và áp suất ở cửa vào, ra theo tiêu chuẩn ở bảng 1.1. - Khi vận hành ở tốc độ bất kỳ, lưu lượng thực tế của bơm sẽ là: gpm = (gpm (danh định)  rpm)/rpm (danh định) Ví dụ: Bơm cánh gạt có lưu lượng danh định là 15 (gpm) thì khi vận hành ở tốc độ 600 (rpm) sẽ là: Gpm(600) = 15.600/1200 = 7,5 14 Vậy hiệu suất thể tích sẽ là: %100 dđ tt v Q Q (1.2) Ví dụ: Bơm cánh gạt cung cấp lưu lượng 15 gpm ở 100 psi, nhưng chỉ cung cấp 12 gpm ở 200 psi. Vậy hiệu suất thể tích của bơm này là: %100. 15 12v =80% 1.1.2.4. Công suất - Công suất danh định ở cửa ra của bơm được tính theo công thức: kW = 0,00167  Q (lít/phút)  p (bar); (1.3) Hoặc: HP = 0,000583  Q(gpm)  p (psi); (1.4) HP (horse power) - Sức ngựa (mã lực) do James Watt phát minh; - Công suất đầu vào: Do có sự tổn thất do ma sát và sự rò rỉ trong hệ thống nên công suất đầu vào luôn lớn hơn công suất đầu ra. Đánh giá sự mất mát công suất giữa đầu vào và đầu ra thông qua hệ số hiệu suất ( ): vào ra Q Q (1.5) Công suất đầu vào: ravao QQ   1.2. Ưu, nhược điểm của truyền động thủy lực 1.2.1. Ưu điểm - Truyền được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi ít phải chăm sóc, bảo dưỡng. - Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình cho sẵn. - Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không phụ thuộc vào nhau, các bộ phận nối thường là những đường ống dễ đổi chỗ. - Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao. - Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không bị va đập mạnh như trong trường hợp truyền động cơ khí hay truyền động điện. - Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành. - Bảo vệ quá tải an toàn và thuận lợi 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 hóa. 15 1.2.2. Nhược điểm - Tổn thất trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng. - Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn. - Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi. 1.3. Nguyên lý làm việc của truyền động thủy lực Trong hệ thống thủy lực, trước tiên cơ năng được chuyển thành năng lượng thủy lực, sau đó được truyền đi và điều khiển theo quy luật, cuối cùng được truyền trở lại thành cơ năng. Dựa vào đó người ta chia hệ thống truyền động thủy lực bao gồm các nhóm phần tử có chức năng khác nhau, một hệ thống bao gồm: - Quá trình chuyển đổi năng lượng (tạo ra năng lượng): Phần tử tạo ra năng lượng đóng vai trò chủ yếu trong hệ thống thủy lực là bơm thủy lực còn thứ yếu là xi lanh và động cơ thủy lực. Ngoài ra bình tích áp cũng có vai trò tạo năng lượng. - Điều khiển năng lượng: Năng lượng thủy lực dưới dạng áp suất và lưu lượng được điều khiển nhờ các van cũng như các khối điều áp của các bơm thủy lực có lưu lượng thay đổi; - Truyền năng lượng: Thực hiện nhờ dầu thủy lực chảy qua ống cứng, ống mềm, lỗ.. - Các thành phần khác: Để lưu giữ và chuẩn bị cho sự hoạt động của chất lỏng thủy lực người ta cần một số thiết bị như: Bộ lọc dầu, thùng chứa dầu, bộ làm mát dầu, bộ tản nhiệt, bộ phát nhiệt... 1.4. Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực 1.4.1. Hệ thống truyền động thủy lực chuyển động tịnh tiến Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực chuyển động tịnh tiến ở hình 1.2. Bơm thủy lực (1) hút dầu từ thùng chứa để cung cấp dầu cho hệ thống với lưu lượng Qb. Dầu thủy lực được đưa đến van tiết lưu (3) để điều khiển lưu lượng cung cấp cho cơ cấu chấp hành nhằm mục đích thay đổi vận tốc của cần píttông. Tùy vào vị trí làm việc của van đảo chiều (4) để dầu thủy lực có áp được đưa vào khoang phải hoặc khoang trái của xi lanh thủy lực (5). Giả sử dầu thủy lực đưa vào khoang bên trái của xi lanh (5), thì dưới tác dụng của áp suất dầu thủy lực tác dụng vào mặt của píttông sẽ tạo nên lực đẩy cần píttông sang phải. Khi đó, dầu ở khoang bên phải xi lanh bị dồn qua van đảo chiều rồi đến van một chiều để về thùng chứa. Muốn đổi chiều chuyển động của píttông, ta điều khiển van đảo chiều cho dầu cung cấp vào khoang phải của xi lanh. Dưới tác dụng của áp suất dầu lên mặt píttông tạo nên lực đẩy píttông sang bên trái. Dầu ở khoang bên trái bị dồn qua van đảo chiều và van tiết lưu để về thùng chứa. Van an toàn (2) lắp song song với bơm thủy lực (1) có công dụng bảo vệ hệ thống khi áp suất làm việc vượt quá áp suất quy định, khi đó van sẽ mở cho dầu qua van về thùng chứa đảm bảo an toàn cho hệ thống. 16 Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực chuyển động tịnh tiến 1. Bơm thủy lực; 2. Van an toàn; 3. Van tiết lưu; 4. Van đảo chiều; 5. Xi lanh thủy lực; 6. Van một chiều 1.4.2. Hệ thống truyền động thủy lực chuyển động quay Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực chuyển động quay ở hình 1.3. Bơm thủy lực (1) hút dầu từ thùng chứa để cung cấp dầu cho hệ thống với lưu lượng Qb. Dầu thủy lực được đưa đến van tiết lưu (3) để điều khiển lưu lượng cung cấp cho cơ cấu chấp hành nhằm mục đích thay đổi tốc độ của trục động cơ thủy lực (5). Tùy vào vị trí làm việc của van đảo chiều (4), dầu thủy lực có áp được đưa vào khoang phải hoặc khoang trái của động cơ thủy lực (5). Giả sử dầu thủy lực đưa vào khoang bên trái của động cơ thủy lực (5), thì dưới tác dụng của áp suất dầu thủy lực sẽ tạo nên mô men quay trên trục động cơ làm nó quay theo chiều kim đồng hồ. Khi đó, dầu ở khoang bên phải của động cơ bị dồn qua van đảo chiều rồi đến van một chiều để về thùng chứa. Muốn đổi chiều chuyển động của động cơ, ta điều khiển van đảo Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực chuyển động quay 1. Bơm thủy lực; 2. Van an toàn; 3. Van tiết lưu; 4. Van đảo chiều; 5. Động cơ thủy lực; 6. Van một chiều 17 chiều để cho dầu cung cấp vào khoang phải của động cơ. Dưới tác dụng của áp suất dầu tạo nên mô men quay trên trục động cơ và trục sẽ quay theo chiều ngược kim đồng hồ. Van an toàn (2) lắp song song với bơm thủy lực (1) để phòng khi áp suất làm việc trong hệ thống vượt quá áp suất quy định, khi đó van sẽ mở cho dầu qua van để về thùng chứa đảm bảo an toàn cho hệ thống. 1.5. Các định luật chất lỏng 1.5.1. Định luật áp suất thủy tĩnh Trong chất lỏng, áp suất (do trọng lượng và ngoại lực) tác dụng lên mỗi phần tử chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng thùng chứa (hình 1.4). h l 2 l 1 a) b) c) Hình 1.4. Áp suất thủy tĩnh Ở hình 1.4a ta có: Ls pghp  .. (1.6) Ở hình 1.4b ta có: A FpF  (1.7) Và ở hình 1.4c ta có: 2 2 1 1 A F A F pF  và 2 1 1 2 2 1 F F A A l l  (1.8) Trong đó:  - Khối lượng riêng của chất lỏng; h - Chiều cao của cột nước; g - Gia tốc trọng trường; pS- Áp suất do lực trọng trường; pL- Áp suất khí quyển; pF- Áp suất của tải trọng ngoài; A, A1, A2 - Diện tích bề mặt tiếp xúc; F - Tải trọng ngoài. 18 1.5.2. Phương trình dòng chảy liên tục Lưu lượng (Q) chảy trong đường ống từ vị trí (1) đến vị trí (2) là không đổi. Lưu lượng (Q) của chất lỏng qua mặt cắt của ống có tiết diện A bằng nhau trong toàn ống (điều kiện liên tục). Ta có phương trình dòng chảy như sau: constvAQ  . (hằng số) (1.9) Với v là vận tốc dòng chảy trung bình qua mặt cắt tiết diện A; Nếu tiết diện dòng chảy là hình tròn có tiết diện tương ứng tại vị trí mặt cắt 1 và 2 là A1 và A2, ta có: 21 QQ  hay 2211 .. vAvA  (1.10) Từ công thức (1.10) suy ra: 4 . 4 . 2 2 2 2 1 1 d v d v   (1.11) Từ công thức (1.11) suy ra vận tốc dòng chảy tại vị trí mặt cắt 2 là: 2 2 2 1 12 . d d vv  (1.12) Hình 1.5. Dòng chảy liên tục Trong đó: Q1(m3/s), v1(m/s), A1(m2), d1 (m) lần lượt là lưu lượng dòng chảy, vận tốc dòng chảy, tiết diện dòng chảy và đường kính ống tại vị trí mặt cắt 1; Q2(m3/s), v2(m/s), A2(m2), d2(m) lần lượt là lưu lượng dòng chảy, vận tốc dòng chảy, tiết diện dòng chảy và đường kính ống tại vị trí mặt cắt 2. 1.5.3. Phương trình Bernulli Theo hình 1.6 ta có áp suất tại một điểm của chất lỏng đang chảy được xác định theo phương trình: 19 const vhgpvhgp  2 . .. 2 . .. 2 2 22 2 1 11     (1.13) Trong đó:     22 11 .. .. hgp hgp   : Áp suất thủy tĩnh; 2 . ; 2 . 2 2 2 1 vv  : Áp suất thủy động; g.  : Trọng lượng riêng; Hình 1.6. Phương trình Bernulli 1.6. Tổn thất trong hệ thống truyền động thủy lực Trong hệ thống truyền động thủy lực có các loại tổn thất sau: 1.6.1. Tổn thất thể tích Loại tổn thất này do dầu thủy lực chảy qua các khe hở trong các phần tử của hệ thống gây nên. Nếu áp suất càng lớn, vận tốc càng nhỏ và độ nhớt càng nhỏ thì tổn thất càng lớn. Tổn thất thể tích đáng kể nhất là ở các cơ cấu biến đổi năng lượng (bơm, động cơ và xi lanh thủy lực); Đối với bơm thủy lực, tổn thất thể tích được thể hiện bằng hiệu suất sau: 0Q Qtt tb  (1.14) Trong đó: ttQ - Lưu lượng thực tế của bơm thủy lực; 0Q - Lưu lượng danh nghĩa của bơm thủy lực; Nếu lưu lượng chảy qua động cơ thủy lực là đQ0 và lưu lượng thực tế là đQ thì tổn thất thể tích của động cơ sẽ là: đ đ tđ Q Q0 (1.15) Nếu không kể đến lượng dầu rò rỉ ở các mối nối và ở các van thì tổn thất trong hệ thống thủy lực có bơm dầu và động cơ sẽ là: tđtbt  . (1.16) 20 1.6.2. Tổn thất cơ khí Tổn thất cơ khí là do ma sát giữa các chi tiết có chuyển động tương đối ở trong bơm dầu và động cơ dầu gây nên. Tổn thất cơ khí của bơm (động cơ) được thể hiện bằng hiệu suất cơ khí: N N c 0 (1.17) N0 - Công suất cần thiết để quay bơm (động cơ) thủy lực (công suất danh nghĩa), tức là công suất cần thiết để đảm bảo lưu lượng Q và áp suất p của dầu. N - Công suất thực tế đo được trên trục bơm (do mô men xoắn trên trục). * Đối với bơm thủy lực: N N b cb 0 (1.18) Trong đó: 40 10.6 .QpN b  (kW) (1.19) * Đối với động cơ thủy lực: đ đ cđ N N 0  (1.20) Trong đó: 40 10.6 . đ đ QpN  (kW) (1.21) Tổn thất cơ khí của hệ thống thủy lực là: cdcbc  . (1.22) 1.6.3. Tổn thất áp suất Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do lực cản trên đường chuyển động của dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành (động cơ dầu, xi lanh truyền lực). Tổn thất này phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Chiều dài ống dẫn; - Độ nhẵn thành ống; - Độ lớn tiết diện ống dẫn; - Tốc độ dòng chảy; - Sự thay đổi tiết diện; - Sự thay đổi hướng chuyển động 21 - Trọng lượng riêng, độ nhớt. Nếu p0 là áp suất của hệ thống, p1 là áp suất ở cửa ra, thì tổn thất áp suất được biểu thị bằng hệ số hiệu suất: 00 10 p p p pp a  (1.23) Hiệu áp p là trị số tổn thất áp suất; Tổn thất áp suất do lực cản cục bộ gây nên được tính theo công thức sau: d l v g p .. 2 ..10 2 (N/m2) = d l v g .. 2 ..10 24  (bar) (1.24) Trong đó:  - Khối lượng riêng của dầu, (914 kg/m3); g - Gia tốc trọng trường, (9,81 m/s2); v - Vận tốc trung bình của dầu, (m/s);  - Hệ số tổn thất cục bộ; l - Chiều dài ống dẫn, (m); d - Đường kính ống, (m). 1.6.4. Ảnh hưởng của các thông số hình học đến tổn thất áp suất a) Tiết diện dạng tròn (hình 1.7) Nếu ta gọi: p - Tổn thất áp suất; l - Chiều dài ống dẫn;  - Khối lượng riêng của chất lỏng; Q - Lưu lượng chất lỏng chảy qua; D- Đường kính đường ống; Hình 1.7. Dạng tiết diện tròn  - Độ nhớt động học;  - Hệ số ma sát của ống. LAM - Hệ số ma sát đối với chảy tầng; TURB - Hệ số ma sát đối với chảy rối; Tổn thất áp suất được tính theo công thức: 5 2 2 .. .. 8 D Qlp    (1.25) Với Q vD LAM . . 256    (1.26) 22 Và 4 . . 4 316,0 . vD QTURB    (1.27) Số Reynold: 3000 . . 4  vD Q  Hình 1.8. Chảy tầng, chảy rối b). Tiết diện thay đổi lớn đột ngột (hình 1.9) Tổn thất áp suất: 4 1 22 2 2 2 1 . . 8 .1 D Q D D p       (1.28) Trong đó: D1 - Đường kính ống dẫn vào; D2 - Đường kính ống dẫn ra. Hình 1.9. Tiết diện thay đổi lớn đột ngột c) Tiết diện thay đổi nhỏ đột ngột (hình 1.10) Tổn thất: 4 1 2 22 1 2 2 . . 8).1.(5,0 D Q D D p    (1.29) Hình 1.10. Tiết diện thay đổi nhỏ đột ngột Trong đó: D1 - Đường kính ống dẫn vào; D2 - Đường kính ống dẫn ra. 23 d) Tiết diện thay đổi lớn từ từ (hình 1.11) Tổn thất áp suất:     4 1 2 24 1 4 2 . . 8).1.(2,012,0 D Q D D p   (1.30) Hình 1.11. Tiết diện thay đổi lớn từ từ e). Tiết diện thay đổi nhỏ từ từ (hình 1.12) Tổn thất áp suất: 0p (1.31) Hình 1.12. Tiết diện thay đổi nhỏ từ từ f). Khi vào ống dẫn (hình 1.13) Tổn thất áp suất được tính theo công thức sau: 4 2 2 . . 8 . D Qp E    (1.32) Trong đó: E là hệ số thất thoát, được chia thành hai trường hợp như bảng 1.2 Bảng 1.2. Hệ số thất thoát ( E ) (hình 1.13) Cạnh Hệ số thất thoát ( E ) Sắc 0,5 Gẫy khúc 0,25a Tròn 0,06 b Có trước <3 24 a) b) Hình 1.13. Đầu vào ống dẫn g). Khi ra khỏi ống dẫn (hình 1.14) Tổn thất áp suất được tính theo công thức sau: 4 2 2 . . 8 . D Qp U    (1.33) Bảng 1.3. Hệ số thất thoát ( U ) Hệ số thất thoát ( U ) 3000 . . 4  vD Q  2,0 3000 . . 4  vD Q  1,0 h). Ống dẫn gẫy khúc (hình 1.15) và (hình 1.16) Khi 4 D R Tổn thất áp suất được tính theo công thức sau: 4 2 2 . . 8 . D Qp U    (1.34) Hình 1.15. Ống dẫn gẫy khúc góc  Hệ số thất thoát U được tra theo bảng 1.4 Bảng 1.4. Hệ số thất thoát U Góc  Hệ số thất thoát ( U ) 20o 0,06 40o 0,2 60o 0,47 Hình 1.14. Đầu ra ống dẫn Hình 1.16. Ống dẫn gẫy khúc góc  25 1.7. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy lực 1.7.1. 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: a) Độ nhớt động lực Độ nhớt động lực  là lực ma sát tính bằng 1 N tác động trên một đơn vị diện tích bề mặt 1 m2 của hai lớp phẳng song song với dòng chảy của chất lỏng, cách nhau 1m và có vận tốc 1 (m/s). Độ nhớt động lực  được tính bằng (Pa.s). Ngoài ra, người ta còn dùng đơn vị Poazơ (Poiseuille), ký hiệu là P: 1P = 0,1 N.s/m2 = 0,010193 kG.s/m2 Trong tính toán kỹ thuật, thường dùng gần đúng: 1P = 0,0102 kG.s/m2 và 1P = 100 cP (centipoiseuille) b) Độ nhớt động Độ nhớt động là tỷ số giữa độ nhớt động lực với khối lượng riêng  của chất lỏng, ký hiệu là  và được tính theo công thức:     (1.35) Đơn vị của độ nhớt động lực là (m2/s), ngoài ra còn dùng đơn vị stốc (stoke), ký hiệu là St hoặc centistoke, ký hiệu là cSt. 1St = 1cm2/s = 10-4 m2/s 1cSt = 10-2 St = 1mm2/s c) Độ nhớt Engler Độ nhớt Engler (E0) là một tỷ số quy ước dùng để so sánh thời gian chảy 200cm3 dầu qua ống dẫn có đường kính 2,8mm với thời gian chảy của 200cm3 nước cất ở nhiệt độ 20oC qua ống dẫn có cùng đường kính, ký hiệu nt tE 0 Độ nhớt Engler thường được đo khi dầu ở nhiệt độ 20, 50, 100o và ký hiệu tương ứng 20 50 100, , o o oE E E . 1.7.2. Yêu cầu đối với dầu thủy lực Những chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc là độ nhớt, khả năng chịu nhiệt, độ ổn định 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. 26 Dầu thủy lực 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 của dầu ít phụ thuộc vào nhiệt độ; - Có tính trung hòa (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế được khả năng xâm nhập của khí nhưng dễ dàng tách khí ra; - Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít và khe hở của các chi tiết di trượt nhằm đảm bảo độ rò rỉ dầu bé nhất cũng như tổn thất ma sát ít nhất; - Dầu phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hòa tan trong nước và không khí, dẫn nhiệt tốt, có mô đun đàn hồi, hệ số nở nhiệt và khối lượng riêng nhỏ. Trong các yêu cầu trên thì dầu khoáng chất thỏa mãn đầy đủ nhất. 27 Chương 2. CƠ CẤU BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ DẦU 2.1. Cơ cấu biến đổi năng lượng 2.1.1. Nguyên lý biến đổi năng lượng Bơm, động cơ là một phần tử quan trọng nhất của hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực - khí nén, dùng để biến cơ năng thành năng lượng của dầu - khí nén và ngược lại. Trong hệ thống thủy lực - khí nén thường chỉ dùng bơm thể tích, tức là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc, khi thể tích của buồng làm việc tăng, bơm hút dầu - khí, thực hiện chu kỳ hút và khi thể tích của buồng làm việc giảm, bơm đẩy dầu - khí ra thực hiện chu kỳ nén. Tùy thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc, ta có thể phân ra hai loại bơm thể tích: + Bơm có lưu lượng cố định, gọi tắt là bơm cố định. + Bơm có lưu lượng điều chỉnh, gọi tắt là bơm điều chỉnh. Những thông số cơ bản của bơm là lưu lượng và áp suất. Lưu lượng của bơm về lý thuyết không phụ thuộc vào áp suất (trừ bơm ly tâm), mà chỉ phụ thuộc vào kích thước hình học và vận tốc quay của nó. Nhưng trong thực tế do sự rò rỉ qua khe hở giữa khoang hút và khoang đẩy, giữa khoang đẩy với bên ngoài nên lưu lượng thực tế của bơm nhỏ hơn lưu lượng lý thuyết và giảm dần khi áp suất tăng. 2.1.2. Bơm và động cơ thủy lực Bơm, động cơ là một phần tử quan trọng nhất của hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực, dùng để biến cơ năng thành năng lượng của dầu và ngược lại. Bơm và động cơ thủy lực là hai phần tử có chức năng khác nhau: Bơm dùng để biến cơ năng thành năng lượng của dầu (dòng chất lỏng) còn động cơ thủy lực thì ngược lại. Trong hệ thống...dụng tính chất nén được của không khí, để tạo ra áp suất chất lỏng. Tính chất này làm cho bình tích áp có khả năng giảm chấn. Trong bình chứa trọng vật áp suất hầu như cố định không phụ thuộc vào vị trí của píttông. Trong bình tích áp lò xo, áp suất thay đổi tỷ lệ tuyến tính, còn trong bình tích áp thủy khí, áp suất chất lỏng thay đổi theo những định luật thay đổi áp suất của chất khí. Theo kết cấu bình tích áp thủy khí được chia thành hai loại chính: - Loại không có ngăn. - Loại có ngăn. Hình 2.25. Cấu tạo bình tích áp thủy khí loại có ngăn + Loại không có ngăn Những bình tích áp loại không có ngăn ít gặp trong thực tế. Sở dĩ chúng không được ứng dụng rộng rãi vì có một nhược điểm rất cơ bản là không khí tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng. Trong quá trình làm việc không khí sẽ xâm nhập vào chất lỏng và gây ra sự làm việc không ổn định cho toàn hệ thống. Muốn khắc phục nhược điểm này, bình tích áp phải có kết cấu hình trụ nhỏ và dài để giảm bớt diện tích tiếp xúc giữa không khí và chất lỏng. + Loại có ngăn Bình tích áp thủy khí loại có ngăn phân cách hai môi trường được sử dụng rộng rãi trong những hệ thống thủy lực di động. Tùy thuộc vào kết cấu của màng ngăn phân cách, bình tích áp loại này được phân ra nhiều kiểu: Kiểu píttông, kiểu màng v.v... Bình tích áp loại này không yêu cầu những thiết bị đặc biệt để theo dõi mức chất lỏng làm việc như ở loại không có ngăn. 1. Ống cho khí vào 2. Thân bình chứa 3. Màng ngăn 4. Đế van 5. Ống cho dầu vào 52 Cấu tạo của bình tích áp có ngăn bằng màng (hình 2.25) như sau: Ở khoang trên của bình tích áp thủy khí, được nạp không khí với áp suất nạp vào pn, khi không có chất lỏng làm việc trong bình tích chứa. Nếu ta gọi pmin là áp suất nhỏ nhất của chất lỏng làm việc của bình tích áp, thì pn  pmin, áp suất pmax của chất lỏng đạt được khi thể tích chất lỏng trong bình có được ứng với giá trị cho phép lớn nhất của áp suất không khí trong khoang trên. Khi sử dụng, trong bình tích áp thường là khí nitơ hoặc không khí, còn chất lỏng làm việc là dầu. Trong bình tích áp thủy khí có ngăn thì việc làm kín giữa hai khoang khí và chất lỏng là vô cùng quan trọng, đặc biệt là đối với loại bình làm việc ở áp suất cao và nhiệt độ thấp. Bình tích áp được làm kín kiểu này có thể làm việc ở áp suất chất lỏng đến 100 (kG/cm2). Bình tích áp thủy khí có ngăn là màng đàn hồi, đảm bảo độ kín tuyệt đối giữa hai khoang khí và chất lỏng làm việc. Vì ở hai loại bình tích áp này không có chi tiết dịch chuyển như ở bình kiểu píttông nên xuất hiện lực quán tính. Bình tích áp kiểu này không yêu cầu nạp khí ngay cả khi thời gian làm việc bị gián đoạn dài. Đối với bình tích áp thủy khí có ngăn chia đàn hồi, nên sử dụng khí nitơ, vì không khí sẽ làm màng cao su mau hỏng. Nguyên tắc hoạt động của bình tích áp thủy khí có màng ngăn đàn hồi trong quá trình nạp và quá trình xả (hình 2.26). a) b) Hình 2.26. Quá trình làm việc của bình trích chứa thủy lực loại có ngăn a) Quá trình nạp b) Quá trình xả * Ví dụ ứng dụng bình trích chứa thủy lực: Giữ áp suất kẹp chi tiết trong quá trình gia công (hình 2.27). Trong quá trình gia công, chi tiết luôn được kẹp chặt bởi áp suất của dầu thủy lực. Trong trường hợp có sự cố của hệ thống thủy lực (ví dụ như bơm mất điện) thì dưới áp suất của dầu trong bình tích chứa chi tiết vẫn nằm ở vị trí cũ. 53 Hình 2.27. Bình tích áp thủy lực lắp trong mạch điều khiển 1. Bơm dầu; 2. Bộ lọc; 3. Van tràn; 4. Van đảo chiều; 5. Van đảo chiều; 6. Bình trích chứa; 7. Van một chiều 2.2.4. Ống dẫn, ống nối Để nối liền các phần tử điều khiển (các loại van) với các cơ cấu chấp hành, với hệ thống biến đổi năng lượng (bơm dầu, động cơ dầu), người ta dùng các ống dẫn, ống nối hoặc các tấm nối. 2.2.4.1. Ống dẫn a) Yêu cầu Ống dẫn dùng trong hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực phổ biến là ống dẫn cứng (ống đồng và ống thép) và ống dẫn mềm (vải cao su và ống mềm bằng kim loại có thể làm việc ở nhiệt độ 135oC). Ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền cơ học và tổn thất áp suất trong ống nhỏ nhất. Để giảm tổn thất áp suất, các ống dẫn càng ngắn càng tốt, ít bị uốn cong để tránh sự biến dạng của tiết diện và sự đổi hướng chuyển động của dầu. b) Ký hiệu Ký hiệu ống dẫn trên các sơ đồ mạch thủy lực (hình 2.28) như sau: - Các đường ống hút 54 - Các đường ống nén - Các đường ống xả Hình 2.28. Các đường ống hút, nén và xả trong hệ thống thủy lực 2.2.4.2. Các loại ống nối a) Yêu cầu Trong hệ thống thủy lực, ống nối có yêu cầu tương đối cao về độ bền và độ kín. Tùy theo điều kiện sử dụng ống nối có thể cố định (không tháo được) và tháo được. b) Các loại ống nối Để nối các ống dẫn với nhau hoặc nối ống dẫn với các phần tử của thủy lực, ta dùng ống nối vặn ren và ống nối siết chặt bằng đai ốc được minh họa (hình 2.29a,b). Khi đường ống làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, có thể dùng mối nối ống siết chặt bằng đai ốc có kết cấu như hình 2.29b. Khi siết chặt đai ốc nối, dưới tác dụng mặt côn ống nối, mối nối được làm kín. Sử dụng ống nối để nối các ống dẫn với nhau hoặc nối ống dẫn với các phần tử thủy lực có ưu a) b) Hình 2.29. Các loại ống nối a) Ống nối vặn ren; b) Ống nối siết chặt bằng đai ốc 55 điểm là do các đầu ren được tiêu chuẩn hóa nên dễ dàng nối liền chúng với nhau. Nhưng cũng có những nhược điểm là nếu dùng nhiều ống dẫn và ống nối sẽ làm tăng tổn thất áp suất, tăng khả năng bị rò rỉ dầu, chiếm nhiều khoảng không gian. Vì thế trong hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực hiện đại, người ta sử dụng rộng rãi kiểu nối liền bằng tấm nối, tức là lắp ráp một số phần tử thành các cụm điều khiển, gọi là block. c) Cách lắp ống nối mềm Khi lắp đường ống mềm với các bộ nối ống, cần đảm bảo độ uốn cong của ống mềm sau mối nối để tiết diện của ống mềm không bị biến dạng (hình 2.30). a b Hình 2.30. Cách lắp ống nối mềm a) Lắp đúng; b) Lắp không đúng 2.2.5. Vòng chắn a) Nhiệm vụ Chắn dầu đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự làm việc bình thường của các phần tử thủy lực. Chắn dầu không tốt, sẽ bị rò dầu ở các mối nối, bị hao phí dầu, không đảm bảo được áp suất cao, không khí dễ thâm nhập vào hệ thống, dẫn đến hệ thống hoạt động không ổn định. b) Phân loại Để ngăn chặn rò dầu, người ta dùng các loại vòng chắn có kết cấu khác nhau với những vật liệu khác nhau, tùy thuộc vào áp suất, nhiệt độ dầu. Tùy thuộc vào bề mặt cần chắn khít, người ta phân thành hai loại: - Loại chắn khít phần tử cố định. - Loại chắn khít phần tử chuyển động. c) Loại chắn khít phần tử cố định (hình 2.31) Chắn khít những phần tử cố định tương đối đơn giản, dùng các vòng chắn bằng chất dẻo hoặc bằng kim loại mềm như đồng, nhôm. Để tăng độ bền, tuổi thọ của vòng chắn có tính đàn hồi, thường sử dụng các cơ cấu bảo vệ chế tạo từ vật liệu cứng hơn, như cao su nền vải, vòng kim loại, cao su lưu hóa cùng lõi kim loại. 56 a b c Hình 2.31. Vòng chắn cố định a) Vòng chắn dạng O (có tiết diện tròn); b) Vòng chắn dạng O (có tiết diện tròn và vòng làm kín); c) Vòng chắn dạng O (có tiết diện tròn) lắp mặt đầu. d) Loại chắn khít phần tử chuyển động tương đối với nhau (hình 2.32) Dùng rộng rãi nhất để chắn khít những phần tử chuyển động, người ta dùng vòng chắn có tiết diện chữ O, tiết diện X, tiết diện V và tiết diện hình phễu. Vật liệu được chế tạo là cao su chịu dầu. Để chắn dầu giữa 2 bề mặt có chuyển động tương đối, ví dụ như giữa píttông và xi lanh, cần phải tạo rãnh đặt vòng chắn có kích thước phụ thuộc vào đường kính của tiết diện vòng chắn. Để tăng độ bền, tuổi thọ của vòng chắn có tính đàn hồi, tương tự như loại chắn khít những phần tử cố định, thường sử dụng các cơ cấu bảo vệ chế tạo từ vật liệu cứng hơn như vòng kim loại (hình 2.32a) và (hình 2.32d). Để chắn khít những chi tiết có chuyển động thẳng, như cần píttông, cần tay côn trượt điều khiển với nam châm điện... thường dùng vòng chắn có tiết diện chữ V với vật liệu bằng da hoặc bằng cao su (hình 2.32b). Trong trường hợp áp suất làm việc của dầu lớn, bề dày cũng như số vòng chắn cần thiết càng lớn (hình 2.32c). a b c d Hình 2.32. Vòng chắn khít phần tử chuyển động tương đối với nhau 57 Chương 3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC VÀ ĐIỆN THỦY LỰC 3.1. Khái niệm Hệ thống điều khiển thủy lực được mô tả qua sơ đồ (hình 3.1), gồm các cụm và phần tử chính, có chức năng sau: - Cơ cấu tạo năng lượng: Bơm dầu, bộ lọc dầu, bình tích áp. - Phần tử nhận tín hiệu: Các loại nút ấn, nút nhấn. - Phần tử xử lý tín hiệu: Van áp suất, van chặn, van tác động khóa lẫn... - Phần tử điều khiển, điều chỉnh: Van đảo chiều, van tiết lưu, bộ ổn tốc... - Cơ cấu chấp hành: Xi lanh, động cơ thủy lực. Năng lượng để điều khiển có thể bằng cơ, bằng thủy lực, bằng khí nén hoặc bằng điện. Hình 3.1. Hệ thống điều khiển thủy lực 3.2. Các phần tử của hệ thống điều khiển thủy lực và điện - thủy lực 3.2.1. Van áp suất 3.2.1.1. Nhiệm vụ Van áp suất dùng để điều chỉnh áp suất, tức là cố định hoặc tăng giảm trị số áp suất trong hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực. 3.2.1.2. Phân loại Van áp suất gồm các loại sau: Phần tử nhận tín hiệu Phần tử xử lý Năng lượng điều khiển Cơ cấu chấp hành Phần tử điều khiển Cơ cấu tạo năng lượng Dòng năng lượng tác động lên quy trình 58 - Van tràn và van an toàn; - Van giảm áp; - Van cản; - Van đóng, mở cho bình tích áp thủy lực. 3.2.1.3. Van tràn và an toàn Dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy lực vượt quá trị số quy định. Van tràn làm việc thường xuyên, còn van an toàn làm việc khi hệ thống quá tải. Ký hiệu của van tràn và van an toàn (hình 3.2): Phân loại: Theo cấu tạo gồm các loại: + Kiểu van bi (trụ, cầu); + Kiểu con trượt (píttông); + Van điều chỉnh hai cấp áp suất (phối hợp) a) Kiểu van bi - Cấu tạo van tràn kiểu van bi cầu (hình 3.3a), bi trụ (hình 3.3b) a) b) Hình 3.3. Cấu tạo van tràn kiểu van bi - Nguyên lý làm việc: Khi áp suất p1 do bơm dầu tạo nên vượt quá mức quy định, nó sẽ thắng lực lò xo, van mở cửa và đưa dầu về thùng chứa. Để điều chỉnh áp suất cần thiết nhờ vít điều chỉnh độ cứng của lò xo ở phía trên. Ta có phương trình: ).( 01 xxCAp  (3.1) Hình 3.2. Ký hiệu van tràn và van an toàn 59 Trong đó: p1 - Áp suất làm việc của hệ thống; A - Diện tích tác động của bi; x0 - Biến dạng của lò xo tạo lực căng ban đầu; x - Biến dạng của lò xo khi có dầu tràn (khi van mở); C - Độ cứng của lò xo. Kiểu van bi có kết cấu đơn giản, nhưng có nhược điểm là không dùng được ở áp suất cao, làm việc ồn ào. Khi lỗ hỏng, dầu lập tức chảy về thùng làm cho áp suất trong hệ thống giảm đột ngột. b) Kiểu con trượt - Cấu tạo được trình bày ở hình 3.4. Hình 3.4. Kết cấu kiểu van con trượt - Nguyên lý làm việc: Dầu đưanvào cửa (1), qua lỗ giảm chấn rồi vào buồng (3). Nếu như lực do áp suất của dầu tạo nên là F lớn hơn lực của lò xo Flx và trọng lượng của píttông thì píttông sẽ dịch chuyển lên trên mở cửa (2) và dầu sẽ chảy qua cửa (2) để trở về thùng chứa. Lỗ (4) dùng để tháo dầu rò từ buồng trên ra ngoài. Ta có: lxFAp 1 (bỏ qua ma sát và trọng lượng của píttông) Với 0.xCFlx  Khi áp suất p1 tăng làm cho lực tác dụng lên mặt đáy của píttông F tăng theo. Khi xảy ra điều kiện: F > Flx làm cho píttông sẽ dịch chuyển lên một khoảng là x, khi đó dầu sẽ chảy qua cửa (2) nhiều, kết quả làm cho p1 giảm để ổn định. Vì tiết diện A không đổi, nên áp suất cần điều chỉnh chỉ phụ thuộc vào lực Flx của lò xo. 60 Loại van này có độ giảm chấn cao hơn van bi, nên nó làm việc êm hơn. Nhược điểm của nó là trong trường hợp lưu lượng lớn, với áp suất cao, lỗ phải có kích thước lớn, do đó làm tăng kích thước chung của van. c) Van điều chỉnh hai cấp áp suất Trong van này có hai lò xo: Lò xo 1 tác dụng trực tiếp lên bi cầu với vít điều chỉnh, ta có thể điều chỉnh được áp suất cần thiết nhờ thay đổi độ cứng của lò xo. Lò xo 2 tác dụng lên con trượt (bi trụ), là loại lò xo yếu chỉ có nhiệm vụ thắng lực ma sát của bi trụ. Tiết diện chảy là rãnh hình tam giác. Lỗ tiết lưu có đường kính từ 0,8 - 1 mm. Hình 3.5. Kết cấu của van điều chỉnh hai cấp áp suất - Nguyên lý làm việc: Dầu vào van qua cửa (1) có áp suất p1, phía dưới và phía trên con trượt van đều có áp suất. Khi áp suất của dầu chưa thắng được lực lò xo 1, thì áp suất p1 ở phía dưới và áp suất p2 ở phía trên bằng nhau, do đó con trượt đứng yên. Nếu áp suất p1 tăng lên, bi cầu sẽ mở ra, dầu sẽ qua van bi chảy về thùng chứa. Khi dầu chảy do sức cản của lỗ tiết lưu, nên p1 > p2, tức là có một hiệu áp được hình thành giữa phía dưới và phía trên con trượt là 021  ppp (lúc này cửa 3 vẫn đóng). Khi đó: 02112 .. xCpA  và 31032 .. ApxC  (3.2) Chỉ khi p1 tăng cao thắng lực lò xo 2, lúc này cả hai van đều hoạt động. Van này làm việc rất êm, không có chấn động. Áp suất có thể điều chỉnh trong phạm vi rất rộng là 5 - 63 bar hoặc có thể cao hơn. 61 Ví dụ: Lắp van tràn điều khiển trực tiếp kết hợp với bộ lọc đặt ở đường xả trong hệ thống điều khiển thủy lực (hình 3.6). Hình 3.6. Mạch thủy lực lắp van tràn điều khiển trực tiếp 3.2.1.4. Van giảm áp Van giảm áp được 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 trường hợp này, người ta phải cho bơm làm việc với áp suất lớn nhất và dùng van giảm áp đặt trước cơ cấu chấp hành để giảm áp suất đến một trị số cần thiết. Ký hiệu van giảm áp: Cấu tạo của van giảm áp: Hình 3.7. Kết cấu của van giảm áp 62 Ví dụ: Mạch thủy lực có lắp van giảm áp như hình 3.8: Hình 3.8. Sơ đồ mạch thủy lực có lắp van giảm áp Nguyên lý hoạt động của hệ thống như sau: Trên sơ đồ (hình 3.8), xi lanh 1 làm việc với áp suất p1, nhờ van giảm áp tạo nên áp suất p1>p2 cung cấp cho xi lanh 2. Giá trị của p2 có thể điều chỉnh nhờ vít trên van giảm áp. Ta có lực cân bằng của van giảm áp như sau: lxFAp 2 ( xCFlx . )  A xCp .2  (3.3) Do A = const, nên khi x thay đổi dẫn đến p2 thay đổi. 3.2.1.5. Van cản Van cản có nhiệm vụ tạo nên một sức cản trong hệ thống để cho hệ thống luôn luôn có dầu để bôi trơn, bảo quản thiết bị, giúp cho thiết bị làm việc êm và giảm va đập. Ký hiệu: Trên hình 3.9, van cản lắp vào cửa ra của xi lanh có áp suất p2. Nếu lực lò xo của van là Flx và tiết diện của píttông trong van là A, thì phương trình cân bằng lực tĩnh sẽ là: 02  lxFAp  A Fp lx2 (3.4) 63 Như vậy, áp suất ở cửa ra có thể điều chỉnh được tùy vào sự điều chỉnh lực của lò xo Flx. Hình 3.9. Sơ đồ mạch thủy lực có lắp van cản 3.2.2. Van đảo chiều 3.2.2.1. Nhiệm vụ Van đảo chiều dùng đóng, mở các ống dẫn để khởi động các cơ cấu biến đổi năng lượng hoặc dùng để đảo chiều chuyển động của cơ cấu chấp hành. 3.2.2.2. Các khái niệm - Số cửa: là số lỗ để dẫn dầu vào hay ra. Số cửa của van đảo chiều thường là 2, 3 và 4. Trong những trường hợp đặc biệt số cửa có thể nhiều hơn. - Số vị trí: là số định vị con trượt của van. Thông thường van đảo chiều có 2 hoặc 3 vị trí. Trong những trường hợp đặc biệt số vị trí có thể nhiều hơn. Mỗi vị trí của van được biểu diễn bằng một hình vuông, các mũi tên và đường kẻ bên trong hình vuông biểu diễn mối quan hệ giữa các cửa. Ký hiệu của van đảo chiều trên sơ đồ thủy lực gồm một số hình vuông xếp thành hàng. Các cửa của van được ký hiệu bằng các ký tự: P, T, A, B và L. P – Cửa áp suất; A, B – Các cửa làm việc; T – Cửa dầu hồi; L – Cửa xả dầu thừa. 3.2.2.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số loại điển hình a) Van đảo chiều 2 cửa, 2 vị trí (2/2) (hình 3.10) Van có hai cửa là A, P còn cửa L để xả dầu thừa. Thông qua nút bấm điều khiển trực tiếp con trượt sẽ tạo nên hai vị trí làm việc của van (vị trí bên trái thì cửa P và cửa A đều bị chặn còn sang vị trí bên phải thì cửa P nối thông với cửa A), con trượt trở lại vị trí ban đầu nhờ lực đẩy của lò xo. 64 Hình 3.10. Van đảo chiều 2/2 b) Van đảo chiều 3 cửa; 2 vị trí (3/2) (hình 3.11) Van có ba cửa là A, P, T. Cửa P nối với bơm, cửa A thường nối với phần tử điều khiển hoặc cơ cấu chấp hành còn cửa T nối với thùng chứa dầu để xả dầu hồi. Thông qua nút bấm điều khiển trực tiếp con trượt để tạo nên hai vị trí làm việc của van (vị trí bên trái thì cửa P bị chặn còn cửa A nối thông với cửa T, còn sang vị trí bên phải thì cửa P nối thông với cửa A còn cửa T bị chặn), con trượt trở lại vị trí ban đầu nhờ lực đẩy của lò xo. Hình 3.11. Van đảo chiều 3/2 c) Van đảo chiều 4 cửa, 2 vị trí (4/2) (hình 3.12) Van có bốn cửa là A, B, P, T. Cửa P nối với bơm, cửa A, B thường nối với phần tử điều khiển hoặc cơ cấu chấp hành còn cửa T nối với thùng chứa dầu để xả dầu hồi. Thông qua nút bấm điều khiển trực tiếp con trượt để tạo nên hai vị trí làm việc của van (vị trí bên trái thì cửa P nối thông với cửa B và cửa A nối thông với cửa T, còn sang vị trí bên phải thì cửa P nối thông với cửa A và của B nối thông với cửa T), con trượt trở lại vị trí ban đầu nhờ lực đẩy của lò xo. 65 Hình 3.12. Van đảo chiều 4/2 d) Van đảo chiều 4 cửa, 3 vị trí (4/3) - Loại có vị trí trung gian cửa P nối với T (hình 3.13). Khi van làm việc ở vị trí trung gian thì chất lỏng từ bơm cung cấp cho van đi qua cửa T để về thùng chứa. Loại van này được sử dụng khi cần điều khiển cơ cấu truyền lực cố định tại một vị trí xác định lúc dừng lại. Hình 3.13. Van đảo chiều 4/3, vị trí trung gian hai cửa P và T thông nhau - Loại có vị trí trung gian cửa P bị chặn (hình 3.14). Khi van làm việc ở vị trí trung gian thì chất lỏng từ bơm cung cấp cho van đi qua van tràn (hoặc van an toàn) để về thùng chứa. Loại van này được sử dụng khi cần điều khiển cơ cấu truyền lực cố định tại một vị trí xác định lúc dừng lại. Hình 3.14. Van đảo chiều 4/3, vị trí trung gian các cửa bị chặn 66 3.2.2.4. Các loại tín hiệu tác động Loại tín hiệu tác động lên van đảo chiều được biểu diễn hai phía, bên trái và bên phải của ký hiệu. Có nhiều loại tín hiệu khác nhau có thể tác động làm van đảo chiều để thay đổi vị trí làm việc của con trượt, cụ thể như sau: a) Loại tín hiệu tác động bằng tay (hình 3.15) Ký hiệu nút ấn tổng quát Nút bấm Tay gạt Bàn đạp Hình 3.15. Các ký hiệu cho tín hiệu tác động bằng tay b) Loại tín hiệu tác động bằng cơ (hình 3.16) Đầu dò Cữ chặn bằng con lăn, tác động hai chiều Cữ chặn bằng con lăn, tác động một chiều Lò xo Nút nhấn có rãnh định vị. Hình 3.16. Các ký hiệu cho tín hiệu tác động bằng cơ 67 c) Loại tín hiệu tác động bằng thủy lực, khí nén và điện từ (hình 3.17) Tác động bằng thủy lực Tác động bằng khí nén Tác động bằng điện từ Hình 3.17. Các ký hiệu cho tín hiệu tác động bằng thủy lực, khí nén và điện 3.2.2.5. Các loại mép điều khiển của van đảo chiều (hình 3.18) Khi nòng van dịch chuyển theo chiều trục, các mép của nó sẽ đóng hoặc mở các cửa trên thân van nối với ống dẫn dầu. Van đảo chiều có mép điều khiển dương (hình 3.18a) được sử dụng trong những kết cấu đảm bảo sự rò dầu rất nhỏ. Trong quá trình chuyển động trung gian (chuyển tiếp) tất cả các cổng được đóng ngay tức khắc. Ưu điểm: không có sự tổn thất áp suất; Nhược điểm: có khả năng bị chấn động do áp suất tăng đột ngột. Van đảo chiều có mép điều khiển bằng không (hình 3.18c), được sử dụng phần lớn trong các hệ thống điều khiển thủy lực có độ chính xác cao, ví dụ ở van thủy lực tuyến tính hay cơ cấu van servo. Công nghệ chế tạo loại van này tương đối khó khăn. Van đảo chiều có mép điều khiển âm (hình 3.18b), đối với loại này có mất mát chất lỏng chảy qua khe thông về thùng chứa, khi nòng van ở vị trí trung gian. Loại van này được sử dụng khi không có yêu cầu cao về sự rò chất lỏng, cũng như độ cứng vững của hệ thống. Trong quá trình chuyển động trung gian (chuyển tiếp) tất cả các cổng được nối với nhau ngay tức khắc. Ưu điểm: kKông bị chấn động khi đóng mở. Nhược điểm: Áp suất bị tổn thất rất nhanh (hạ tải, xả bình tích áp) Hình 3.18. Các loại mép điều khiển của van đảo chiều a b c 68 3.2.3. Van tiết lưu 3.2.3.1. Nhiệm vụ Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chảy của cơ cấu chấp hành trong hệ thống thủy lực. Van tiết lưu có thể đặt ở đường dầu vào hoặc đường ra của cơ cấu chấp hành. 3.2.3.2. Phân loại: Theo khả năng điều chỉnh lưu lượng, van tiết lưu có hai loại: + Tiết lưu cố định: Ký hiệu: + Tiết lưu thay đổi được lưu lượng: Ký hiệu: Dựa vào phương thức điều chỉnh lưu lượng, van tiết lưu có thể phân thành 2 loại chính: Van tiết lưu điều chỉnh dọc trục và van tiết lưu điều chỉnh quanh trục (hình 3.19). Hình 3.19. Nguyên lý điều chỉnh khe hở a) Van tiết lưu điều chỉnh dọc trục; b) Van tiết lưu điều chỉnh quanh trục a) Van tiết lưu điều chỉnh dọc trục Hình 3.20. Sơ đồ tính toán tiết lưu điều chỉnh dọc trục 69 Từ hình 3.20 ta xác định được tiết diện lưu thông của van: ABrA tx ..2 (3.5) Trong đó: sinhAB  và  cos. 2 sin.h rrt  (3.6) Thay (3.6) vào công thức (3.5), ta có:      cos. 2 sin. sin..2sin.).cos. 2 sin. .(2 22hhrhhrAx  (3.7) Vì  cos. 2 sin. 22h là VCB có thể bỏ qua, nên ta có:  sin...2 rhAx  (3.8) Từ công thức (3.8) cho thấy, để điều chỉnh lưu lượng bằng cách thay đổi h nên tiết diện lưu thông của van thay đổi. b) Van tiết lưu điều chỉnh quanh trục (hình 3.21) Hình 3.21. Sơ đồ nguyên lý van tiết lưu điều chỉnh quanh trục 3.2.3.3. Điều chỉnh lưu lượng bằng van tiết lưu Tùy thuộc vào vị trí lắp van tiết lưu trong hệ thống, ta có hai loại điều chỉnh bằng van tiết lưu như sau: - Điều chỉnh bằng van tiết lưu lắp ở đường vào; - Điều chỉnh bằng van tiết lưu lắp ở đường ra. a) Điều chỉnh lưu lượng bằng van tiết lưu ở đường vào Hình 3.22 là sơ đồ của van tiết lưu được lắp ở đường vào của hệ thống thủy lực. Van tiết lưu (04) đặt ở đường vào của xi lanh (01). Đường ra của xi lanh được dẫn về thùng dầu qua van cản (05). Nhờ van tiết lưu (04), ta có thể điều chỉnh hiệu áp giữa hai đầu van tiết lưu, tức là điều chỉnh được lưu lượng chảy qua van tiết lưu vào xi lanh. (bằng cách thay đổi tiết diện chảy Ax), do đó làm thay đổi vận tốc của píttông. Lượng 70 dầu thừa chảy qua van tràn về thùng dầu. Van cản (05) dùng để tạo nên một áp suất nhất định (khoảng 3 - 8) bar trong buồng bên phải của xi lanh (01), đảm bảo píttông chuyển động êm, ngoài ra van cản (05) còn làm giảm chuyển động giật mạnh của cơ cấu chấp hành khi tải trọng thay đổi đột ngột. Hình 3.22. Sơ đồ lắp van tiết lưu ở đường vào của hệ thống thủy lực Phương trình lưu lượng: pcAvAQ x  ....11  (3.9) Trong đó: Q1 - Lưu lượng qua van tiết lưu và cũng là lưu lượng qua xi lanh. 10 ppp  - Hiệu áp giữa hai đầu van tiết lưu; p0 - Áp suất do bơm tạo ra và được điều chỉnh bằng van tràn. Khi Ax thay đổi  p thay đổi  Q1 thay đổi  v thay đổi. Nếu như tải trọng tác dụng lên píttông là FL và lực ma sát giữa pittông và xi lanh là Fms thì phương trình cân bằng lực của píttông sẽ là: 0.. 2211  msL FFApAp  11 2 21 . A FF A A pp msL  (3.10) Ta thấy khi FL thay đổi  p1 thay đổi  p thay đổi  Q1 thay đổi  v không ổn định. Hình 3.23. Sơ đồ hệ thống thủy lực điều chỉnh bằng van tiết lưu ở đường dầu vào 71 b) Điều chỉnh lưu lượng bằng van tiết lưu ở đường dầu ra Hình 3.24 là sơ đồ điều chỉnh vận tốc bằng van tiết lưu lắp ở đường ra. Cách lắp này dùng phổ biến nhất, vì van tiết lưu thay thế cả chức năng của van cản, tạo nên một áp suất nhất định trên đường ra của xi lanh và do đó làm cho chuyển động của píttông được êm. Trong trường hợp này áp suất ở buồng trái xi lanh bằng áp suất của bơm, tức là: p1 = p0. Hình 3.24. Sơ đồ hệ thống thủy lực điều chỉnh bằng van tiết lưu ở đường dầu ra Ta có các phương trình: Lưu lượng qua van tiết lưu: 222 ... pcvAQ  (3.11) Vì cửa của van tiết lưu nối liền với thùng dầu, nên hiệu áp qua van tiết lưu: 232 pppp  (3.12) Lưu lượng dầu qua khe hở được tính theo công thức của Torricelli như sau:   pgAQ x  .2.2 (m3/s) hoặc pcAvA x  ....2  với constgc   2 Vậy: 2 ... A pcA v x   (3.13) Trong đó:  - Hệ số lưu lượng; Ax - Diện tích mặt cắt của khe hở; 32 ppp  - Hiệu áp suất trước và sau khe hở;  - Khối lượng riêng của dầu. 72 Khi Ax thay đổi  p thay đổi và v thay đổi Phương trình cân bằng lực tĩnh là: 0.. 2210  msL FFApAp (3.14) Suy ra: 22 1 02 . A FF A Appp msL  (3.15) Ta cũng thấy: FL thay đổi dẫn đến p2 thay đổi  Q2 thay đổi  v không ổn định. Nhận xét: Cả hai trường hợp điều chỉnh bằng tiết lưu có ưu điểm là kết cấu đơn giản, như cả hai có nhược điểm là không đảm bảo vận tốc của cơ cấu chấp hành có một giá trị ổn định khi tải trọng thay đổi. Thường người ta dùng phương pháp điều chỉnh bằng tiết lưu cho những hệ thống thủy lực làm việc với tải trọng thay đổi nhỏ, hoặc trong hệ thống không yêu cầu cao về ổn định vận tốc. Nhược điểm khác của phương pháp điều chỉnh này là một phần dầu thừa qua van tràn biến thành nhiệt, nhiệt lượng ấy làm giảm độ nhớt của dầu, có khả năng làm tăng lượng dầu rò, ảnh hưởng đến sự ổn định vận tốc của cơ cấu chấp hành, dẫn đến hiệu suất giảm. Vì những lý do đó, điều chỉnh bằng van tiết lưu thường dùng trong hệ thống thủy lực có công suất nhỏ, thường không quá 3 - 3,5 kw. Những trường hợp hệ thống thủy lực có công suất trung bình hoặc lớn, để giảm nhiệt độ dầu, đồng thời tăng hiệu suất của hệ thống thủy lực ta dùng phương pháp điều chỉnh vận tốc bằng thể tích. Loại điều chỉnh này được thực hiện bằng cách chỉ đưa vào hệ thống thủy lực lưu lượng dầu cần thiết để đảm bảo một vận tốc nhất định. Lưu lượng dầu có thể thay đổi bằng cách dùng bơm dầu loại píttông hoặc bơm dầu cánh gạt điều chỉnh được lưu lượng. Đặc điểm của hệ thống điều chỉnh vận tốc bằng thể tích là khi tải trọng không đổi, công suất của cơ cấu chấp hành tỷ lệ với lưu lượng của bơm. Vì thế, loại điều chỉnh này được dùng rộng rãi trong các máy cần thiết một công suất lớn khi khởi động, tức là cần thiết lực kéo hoặc mômen xoắn lớn. Ngoài ra nó cũng được dùng rộng rãi trong những hệ thống thực hiện chuyển động thẳng hoặc chuyển động quay khi vận tốc giảm, công suất cần thiết cũng giảm. Tóm lại: Ưu điểm của phương pháp điều chỉnh bằng thể tích là đảm bảo hiệu suất truyền động cao, dầu ít bị làm nóng, nhưng bơm dầu điều chỉnh lưu lượng có kết cấu phức tạp, chế tạo đắt hơn là bơm dầu có lưu lượng không đổi. 3.2.4. Bộ ổn tốc 3.2.4.1. Nhiệm vụ Trong những cơ cấu chấp hành cần chuyển động êm, độ chính xác cao, thì các hệ thống điều chỉnh đơn giản như trên không thể đảm bảo được, vì nó không khắc phục được những nguyên nhân gây ra sự không ổn định chuyển động, như tải trọng thay đổi, 73 độ đàn hồi của dầu, độ rò dầu cũng như sự thay đổi nhiệt độ. Ngoài những nguyên nhân trên, hệ thống dầu ép làm việc còn bị ảnh hưởng do những thiếu sót về kết cấu như các cơ cấu điều khiển chế tạo không chính xác.v.v... Do đó, muốn cho vận tốc được ổn định, duy trì được trị số đã điều chỉnh, trong các hệ thống điều chỉnh vận tốc kể trên, cần lắp thêm một số bộ phận, để loại trừ ảnh hưởng của các nguyên nhân làm mất ổn định vận tốc. Trong hệ thống thủy lực, phần tử dùng để ổn định vận tốc là bộ ổn tốc. Ký hiệu: Hình 3.25. Ký hiệu bộ ổn tốc trong sơ đồ thủy lực 3.2.4.2. Kết cấu Bộ ổn tốc là một van ghép gồm có: Van tiết lưu và van giảm áp (hình 3.26). Bộ ổn tốc có thể lắp trên đường dầu vào hoặc đường dầu ra của cơ cấu chấp hành. Hình 3.26. Kết cấu bộ ổn tốc Điều kiện để bộ ổn tốc làm việc là: 4321 pppp  (3.16) Ta có phương trình cân bằng lực tĩnh: lxFpApA  43 .. (3.17) Vậy: A Fppp lx 43 (3.18) Và A FkpcAQ lxx  ...2  (3.19) Như vậy Q2 không phụ thuộc vào tải mà chỉ phụ thuộc vào Flx nên vận tốc v của cơ cấu chấp hành ổn định. Sơ đồ thủy lực có lắp bộ ổn tốc trình bày trên hình 3.27: 74 Hình 3.27. Sơ đồ thủy lực có lắp bộ ổn tốc 3.2.4.3. Một số phương án lắp bộ ổn tốc a) Bộ ổn tốc đặt ở đường vào (hình 3.28). Ưu điểm: - Xi lanh làm việc theo áp suất yêu cầu. - Có thể điều chỉnh lượng vận tốc nhỏ. Nhược điểm: - Phải đặt van cản ở đường dầu về. - Năng lượng không dùng chuyển thành nhiệt trong quá trình tiết lưu. Hình 3.28. Bộ ổn tốc đặt ở đường vào 1,3. Van tràn; 2. Bộ ổn tốc một chiều. 75 b) Bộ ổn tốc đặt ở đường ra (hình 3.29). Ưu điểm: - Xi lanh làm việc được với vận tốc nhỏ và tải trọng lớn. - Có thể điều chỉnh lượng vận tốc nhỏ. - Không phải đặt van cản ở đường dầu về. - Nhiệt sinh ra sẽ về bể dầu. Nhược điểm: - Lực ma sát của xi lanh lớn. - Van tràn phải làm việc liên tục. Hình 3.29. Bộ ổn tốc đặt ở đường ra 1. Van tràn; 2. Bộ ổn tốc một chiều. 3.2.5. Bộ phân dòng 3.2.5.1. Nhiệm vụ Bộ phân dòng có tác dụng phân dòng chảy đến những cơ cấu chấp hành khác nhau và có lưu lượng không đổi. Ngoài ra bộ phân dòng còn có nhiệm vụ như bộ ổn tốc. 76 3.2.5.2. Kết cấu Kết cấu và cách lắp bộ phân dòng trong hệ thống thủy lực như hình 3.30. Hình 3.30. Kết cấu và sơ đồ lắp bộ phân dòng trong hệ thống thủy lực a). Kết cấu của bộ phân dòng 1,2. Lỗ tiết lưu; 3,4. Hai đầu nòng van; 5. Nòng van; 6,7. Cửa ra; 8,9. Cửa ra tiết lưu; 10,11. Đường dẫn; b). Sơ đồ lắp bộ phân dòng trong hệ thống thủy lực a) b) 3.2.6. Van chặn 3.2.6.1. Phân loại Van chặn gồm các loại van sau: + Van một chiều; + Van một chiều điều khiển được hướng chặn; + Van tác động khóa lẫn. 3.2.6.2. Van một chiều a) Nhiệm vụ: Van một chiều dùng để điều khiển dòng chất lỏng đi theo một hướng và ở hướng kia dầu bị ngăn lại. Trong hệ thống thủy lực, van một chiều thường đặt ở nhiều vị trí khác nhau tùy thuộc vào những mục đích khác nhau. Ký hiệu: b) Kết cấu: Kết cấu của van một chiều có hai loại là van bi và van kiểu con trượt như hình 3.31. 77 a) b) Hình 3.31. Kết cấu van một chiều a) Loại van bi; b) Loại van kiểu con trượt * Một số ví dụ điển hình sử dụng van một chiều (hình 3.32) a) Tải trọng ngoài sẽ được duy trì khi bơm mất điện. b) Van tiết lưu chỉ cho dòng đi qua một chiều. c) Van một chiều khi quá trình hút. d) Van một chiều cho động cơ dầu. e) Dòng chảy đi qua bơm (khi hút), khi bộ lọc bị bẩn. f) Dòng chảy xả về thùng, khi bộ lọc bị bẩn. g) Bộ ổn tốc 2 chiều (mạch cầu). h) Van một chiều cho bơm dầu có Q = hằng số. a b c d e f g h 78 Hình 3.32. Một s... dòng điện cung cấp cho rơ le K1, làm tiếp điểm thường mở K1 trên đường dây (2) đóng lại để duy trì nguồn điện cung cấp cho rơ le K1 và đồng thời tiếp điểm K1 trên đường dây (4) đóng lại cấp điện cho cuộn dây điện từ 1Y của van đảo chiều điện từ 4/2 làm van đảo chiều chuyển sang vị trí bên trái. Khi đó dầu được cung cấp vào khoang bên trái của xi lanh làm cho cần píttông được tiến ra cho đến khi nhấn nút ấn S2, cuộn dây 1Y bị mất điện, van đảo chiều hồi vị nhờ lực lò xo, píttông co về vị trí khởi động. 4.2.4. Điều khiển đóng mở cửa a) Cấu tạo và yêu cầu của thiết bị Một xi lanh thủy lực tác dụng kép được sử dụng để mở và đóng cánh cửa của lò nung. Hoạt động đóng mở cánh cửa một cách từ từ và có thể dừng ở bất kỳ một vị trí nào mong muốn. Để xi lanh được hãm bằng thủy lực ở tất cả các vị trí như vậy dùng van đảo chiều 1V1 có ba vị trí làm việc. Để ngăn ngừa cần píttông không bị duỗi ra do tác dụng của tải trọng và điều khiển chính xác vị trí hãm của cần píttông, sử dụng kết hợp van đảo chiều hai vị trí 1V2 với van một chiều điều khiển được hướng chặn 1V3. Hình 4.21. Thiết bị điều khiển cửa 98 b) Sơ đồ hệ thống mạch thủy lực và mạch điều khiển điện - Sơ đồ hệ thống mạch thủy lực: Hình 4.22. Sơ đồ hệ thống thủy lực - Sơ đồ mạch điều khiển điện: Hình 4.23. Sơ đồ mạch điều khiển điện c) Mô tả nguyên lý điều khiển điện Van một chiều điều khiển hướng chặn 1V3 ngăn ngừa cần píttông trước sự kéo ra bởi tải trọng. Van một chiều điều khiển hướng chặn mở và cho phép cần píttông tiến ra 99 chỉ khi nút ấn đóng cửa S1 được nhấn, làm van đảo chiều 3/2 hoạt động chuyển vị trí. Khi nút nhấn S1 được nhả ra, van đảo chiều 3/2 trở về vị trí khởi động và van một chiều điều khiển hướng chặn đóng ngay lập tức. Cần píttông bị hãm thủy lực và giữ nguyên ở vị trí đó đồng thời đảm bảo cho cần píttông không bị kéo ra bởi lực kéo của tải trọng. Khi S1 được nhấn một lần nữa, cần píttông tiếp tục di chuyển đi ra tới khi đạt được vị trí đã đặt trước. Khi nút mở cửa S2 được nhấn, cần píttông di chuyển trở lại. Khi S2 được nhả ra, van đảo chiều 4/3 trở về vị trí trung gian và cần píttông vẫn ở nguyên vị trí và được giữ bằng thủy lực. Hai nút ấn S1 và S2 được khóa liên động cơ khí. Nếu cả hai được nhấn đồng thời hoặc nếu một được giữ xuống và nút kia được nhấn, cần píttông dừng lại. Van điều khiển lưu lượng một chiều được lắp bên phía có cần píttông để điều chỉnh tốc độ của cần píttông khi duỗi ra và để tạo áp suất đối khi đóng cửa được êm dịu va đập, đồng thời áp suất này ngăn cản cánh cửa nặng không kéo cần píttông ra khỏi xi lanh trong thời gian vận hành đóng cửa. 4.2.5. Máy ép a) Cấu tạo và yêu cầu của thiết bị Máy ép thủy lực được sử dụng để dập định hình các chi tiết. Áp suất ban đầu p1 = 1,5 Mpa được dùng để ép vật liệu từ từ. Sau khi hành trình ép được khoảng 100 mm, công tắc hoán đổi phải được thực hiện như chức năng của vị trí áp suất cao p2 = 4 Mpa. Sau khi quá trình ép được hoàn thiện, áp suất tăng lên đến giá trị cao nhất trên công tắc áp suất, p3 = 5 Mpa. Khi giá trị này đạt được công tắc áp suất cho hành trình co về của máy ép. Lưu tốc có thể hiệu chỉnh bằng van điều khiển lưu lượng. Hình 4.24. Máy ép 100 b) Sơ đồ hệ thống mạch thủy lực và mạch điều khiển điện - Sơ đồ hệ thống mạch thủy lực: Hình 4.25. Sơ đồ hệ thống thủy lực - Sơ đồ mạch điều khiển điện: Hình 4.26. Sơ đồ mạch điều khiển điện 101 c) Mô tả nguyên lý điều khiển điện Khi nhấn nút start S1, rơ le K1 được cấp điện và tự duy trì qua tiếp điểm thường mở K1 của nó (đường dây 4). Tiếp điểm thường mở tiếp theo của K1(đường dây 6) cấp điện cho cuộn điện từ 1Y1 của van đảo chiều 4/2 làm van chuyển vị trí và cần píttông tiến ra. Đồng thời tiếp điểm K1 (đường dây 7) cũng đóng lại, cấp điện cho cuộn dây điện từ OY1 của van 2/2 làm nó chuyển vị trí sang bên trái và kết quả là van giảm áp được cài đặt áp suất thấp hơn sẽ hoạt động. Khi cần píttông đạt tới công tắc giới hạn 1S, tiếp điểm thường mở của nó 1S trên đường dây 3 đóng lại làm rơ le K2 được cung cấp điện , dẫn tới làm tiếp điểm thường đóng K2 (đường dây 7) mở ra, làm cuộn dây OY1 của van 2/2 mất điện làm van ngừng hoạt động (vị trí ban đầu), do đó gây ra sự chuyển mạch đến áp suất đặt trên van giảm áp thứ hai. Khi cần píttông tiếp tục tiến ra, áp suất sẽ tăng theo tới khi đạt được áp suất đã đặt trước. Công tắc áp suất đóng mạch, rơ le K3 được cấp điện, tiếp điểm thường đóng K3 (đường dây 1và 3) mở ra, xóa mạch duy trì của rơ le K1 và K2. Khi rơ le K1 mất điện làm đảo chiều van 4/2 trở về vị trí ban đầu nhờ lực của lò xo và khởi động hành trình trở về của píttông. Còn khi Rơ le K2 bị ngắt điện, tác động qua tiếp điểm thường đóng K2 trong đường dẫn 7 chuyển mạch hệ thống trở về đến áp suất thấp. Bây giờ sự khởi động lại có thể được tiến hành. 4.2.6. Thiết bị lắp ráp với hai cơ cấu chấp hành a) Cấu tạo và yêu cầu của thiết bị Một thiết bị lắp ráp được sử dụng để ép chặt một bàn chải nhựa vào trong chi tiết bằng thép. Một vít sau đó được vặn vào để đảm bảo an toàn cho kết nối. Khi nhấn nút Start 1, xilanh kép 1A ép bàn chải nhựa vào trong chi tiết bằng thép. Khi áp suất ép đạt được 4,5 Mpa, động cơ thủy lực 2M vặn ren vít có bước ren trái. Tốc độ của xi lanh 1A phải hiệu chỉnh được Khi nhấn nút S2 xi lanh 1A co vào và động cơ dừng lại. Hình 4.27. Thiết bị lắp ráp với hai xilanh b) Sơ đồ hệ thống mạch thủy lực và mạch điều khiển điện - Sơ đồ hệ thống mạch thủy lực: 102 Hình 4.28. Sơ đồ hệ thống thủy lực - Sơ đồ mạch điều khiển điện: Hình 4.29. Sơ đồ mạch điều khiển điện c) Mô tả nguyên lý điều khiển điện Khi nhấn nút S1, rơ le K1 được cấp điện và tự duy trì nhờ tiếp điểm thường mở K1 trên đường dây 2. Tiếp điểm thường mở của K1 trong đường dẫn điện (7) cấp điện cho cuộn điện từ 1Y1 của van đảo chiều 4/3. Nó làm cần của píttông xi lanh 1A tiến ra. 103 Khi áp suất đặt ở rơ le áp suất 1B đạt được, rơ le K3 được cấp điện. Kết quả làm tiếp điểm thường mở của K3 trong đường dây dẫn (9) đóng lại, cấp điện cho cuộn dây 2Y và động cơ thủy lực quay theo chiều kim đồng hồ. Cần píttông vẫn tiến ra tới khi công tắc S2 được tác động. Khi công tắc S2 được tác động, rơ le K2 được cấp điện (được thể hiện bằng đèn chỉ thị). Tiếp điểm thường đóng của nó K2 ở đường dây 1và 5 sẽ mở ra. Như vậy S2 xóa mạch duy trì cung cấp điện cho các rơ le K1 và K3, làm các tiếp điểm thường mở của chúng trên đường dây 7 và 9 mở ra, ngừng cấp điện cho các cuộn dây 1Y1 và 2Y, kết quả làm van đảo chiều 4/3 chuyển vị trí và khởi động hành trình trở về của xi lanh,đồng thời động cơ 2M dừng lại. Chỉ sau khi công tắc S2 được nhả ra (đèn chỉ thị tắt) làm van 4/3 chuyển đến vị trí giữa của nó, cho phép chu kỳ làm việc mới có thể khởi động. 4.2.7. Thiết bị nâng gói hàng a) Cấu tạo và yêu cầu của thiết bị Sản phẩm đóng gói được đưa đến nhờ băng tải X, sau đó được nâng lên bởi xi lanh 1A. Khi đạt độ nâng cần thiết thì xi lanh 2A đẩy sản phẩm vào băng tải Y để vận chuyển đi xa. Hình 4.30. Thiết bị nâng gói hàng b) Sơ đồ hệ thống mạch thủy lực và mạch điều khiển điện - Sơ đồ hệ thống mạch thủy lực: 104 Hình 4.31. Sơ đồ hệ thống thủy lực - Sơ đồ mạch điều khiển điện: Hình 4.32. Sơ đồ mạch điều khiển điện c) Mô tả nguyên lý điều khiển điện Khi nút ấn start S được nhấn, rơ le K1 được cấp điện và tự duy trì nhờ tiếp điểm K1 ở đường dây (2), đồng thời tiếp điểm thường mở K1 trên đường dẫn điện (9) đóng lại, cung cấp điện cho cuộn điện từ 1Y1 của van đảo chiều 4/3 làm van chuyển vị trí, kết quả là cần píttông của xi lanh 1A tiến ra. Khi cần píttông tiến tới công tắc giới hạn 1S2 làm tiếp điểm 1S2 ở đường dây (3) đóng lại, cấp điện cho rơ le K2, tiếp điểm K2 ở đường dây (10) đóng, cuộn dây 2Y được cấp điện, điều khiển van đảo chiều 4/2 chuyển vị trí 105 và cần píttông của xilanh 2A tiến ra đến khi vươn tới công tắc giới hạn 2S2 ở vị trí cuối của nó. Khi đó tiếp điểm 2S2 ở đường dây (5) đóng lại, cấp điện cho rơ le K3, và lúc đó những tiếp điểm thường đóng K3 trên đường dây dẫn điện (1) và (3) mở ra ngắt điện cấp cho các rơ le K1 và K2 vì thế xóa các tiếp điểm tự duy trì K1 cho 1Y1 và K2 cho 2Y, đồng thời tiếp điểm thường mở K3 ở đường dây (11) đóng lại cấp điện cho cuộn dây 1Y2, làm cho van đảo chiều 4/3 chuyển vị trí, cần píttông của xi lanh 1A được co vào. Khi rơ le K3 có điện cũng đồng thời ngắt điện rơ le K2, kết quả là cuộn dây 2Y của van đảo chiều 4/2 bị ngắt điện, làm van đảo chiều chuyển về vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị, dẫn đến cần píttông của xi lanh 2A cũng co vào. Chỉ sau khi cả hai cần píttông đạt được vị trí co vào hết của nó, 1Y2 bị ngắt điện, và van 4/3 chuyển sang vị trí trung gian của nó bằng lực lò xo. 4.3. Ứng dụng hệ thống truyền động và điều khiển tự động thủy lực 4.3.1. Hệ thống truyền động và điều khiển vị trí sử dụng van servo Ví dụ 1: Hình 4.33, hình 4.34, hình 4.35, hình 4.36, hình 4.37 và hình 4.38 là các sơ đồ lắp ráp hệ điều khiển thủy lực chuyển động thẳng và hệ điều khiển thủy lực chuyển động quay, trong đó van servo BD062 là thiết bị trực tiếp nhận tín hiệu dòng điện I từ bộ khuếch đại BD90 và truyền tín hiệu lưu lượng Q cho cơ cấu chấp hành (xi lanh thủy lực hoặc động cơ thủy lực). Bộ khuếch đại BD90 là một bộ điều khiển. Bộ điều khiển này có thể thực hiện điều khiển tương tự hoặc điều khiển số. Để thực hiện điều khiển số phải có thêm bộ carte acquisition thực hiện chuyển đổi A/D và D/A, carte này được nối ghép tương thích với bộ khuếch đại BD90. Có thể tham khảo đặc tính kỹ thuật của một số phần tử điều khiển như sau: Đặc tính kỹ thuật của servo-van BD062 - Parker electrohydraulic: - Lưu lượng (khi áp suất 70,3 kg/cm2): 0 76,734 l/p (1278,9 cm3/s ). - Áp suất làm việc là: 15  315 Bar (15,466  316,35 kg/cm2). - Dòng điện định mức: 100 mA. - Điện trở của cuộn dây: 28 Ω. - Nhiệt độ làm việc: −10 1060C. - Tổn thất áp suất ít nhất là: 30%. - Độ tuyến tính của đặc tính I - Q: ≤ 10%. - Độ sai lệch do từ trễ của đặc tính I - Q: ≤ 5%. - Độ trượt của đặc tính I - Q: ≤ 2%. 159 Đặc tính kỹ thuật của cảm biến vị trí đo chiều dài: - Số PN 9810903, Waters Longfellow. - LMAX: 12 in (30,48 cm). 106 - Điện trở: 5 kΩ. - Điện áp max: < 100 V DC. - Nhiệt độ đến: 700C. - Sai số tuyến tính: ≤ 0,1%. Đặc tính kỹ thuật của bộ khuếch đại BD90 -Parker electrohydraulic: - Điện áp nguồn: 115 V hoặc 230 V, công suất 30 VA, tần số 50/60 Hz. - Tín hiệu điều khiển: ± 14 V DC và ± 28 mA. - Hệ số khuếch đại: Mạch điều khiển: K= 5 nếu lắp J5 và K= 10 nếu lắp J6. Mạch phản hồi: K= 5 nếu lắp J18 và K=10 nếu lắp J19. Hình 4.33. Sơ đồ lắp ráp mạch điều khiển vị trí của hệ thống thủy lực chuyển động thẳng - Nhiệt độ làm việc: 0oC  70oC. - Bộ làm đều PID. - Điện áp cung cấp cho các loại cảm biến: ± 10V, ± 15V. 107 - Tuỳ theo yêu cầu sử dụng mà hiệu chỉnh bộ khuyếch đại để đạt các thông số kỹ thuật khác nhau. Các đặc tính kỹ thuật của Lab-PC+-National instruments corporation - Điện áp bảo vệ: ± 45 V. - Điện áp vào và ra: Unipolar (đơn cực) 0  10 V; Bipolar (2 cực) ± 5 V. - Dòng lớn nhất: ± 2 mA. - Hệ số khuếch đại điều khiển: 1; 2; 5; 10; 20; 50 hoặc 100. - 01 bộ 12 bít ADC để phân tích tín hiệu tương tự có điện áp là 2,44 V ứng với hệ số khuếch đại bằng 1. Khi hệ số khuếch đại >1 thì tín hiệu điều khiển chính xác hơn (2,44 v) và đầu ra ADC từ 12 bít sẽ tự động tăng lên thành 16 bít. - 02 bộ DAC 16 bít. - 03 bộ định giờ 16 bít để đếm tần số, đếm sự kiện và tính thời gian. - Bộ giao diện 8 bít - DMA. Hình 4.34. Sơ đồ lắp ráp mạch điều khiển vị trí của hệ thống thủy lực chuyển động quay 108 - Sai số điện áp hiệu chỉnh: 0V. - Bộ ổn định thời gian: (chính xác ± 0,02%): - Hệ số khuếch đại: ≤ 10 chính xác đến 14 s; - Hệ số khuếch đại: 20; 50 chính xác đến 20s; - Hệ số khuếch đại: 100 chính xác đến 33s. - ACH (0-7) là 8 kênh đầu vào, DACO OUT và DAC1 OUT là 2 kênh đầu ra; - Bộ bù nhiệt độ cho phép nhiệt độ hoạt động là 0o  70oC; - Độ ẩm 5%  90% và không ngưng tụ nước. - Trạm liên kết SC-2071. - Cáp nối P/N 180524-10, 50 sợi. - Có thể lập trình với Lab View, Lab Windows/cvi và LabWindows. - Các phần mềm kèm theo: Daqware; Ni-Daq Dos; Ni-Daq Windows và Ni-Daq Windows NT. Số phần mềm: 776703-01. 4.3.2. Hệ thống truyền động và điều khiển vị trí sử dụng van tỷ lệ Ví dụ này giới thiệu mô hình điều khiển vị trí của hệ điều khiển động cơ thủy lực ứng dụng để thực hiện chuyển động tịnh tiến. Để thực hiện chuyển động tịnh tiến cơ cấu chấp hành, ngoài điều khiển bằng xi lanh thủy lực còn có thể điều khiển bằng động cơ thủy lực kết hợp với bộ truyền động cơ khí để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến. Sơ đồ hệ thống mạch điều khiển được xây dựng như trên hình 4.35. Hình 4.35. Sơ đồ mạch điều khiển vị trí chuyển động tịnh tiến bằng động cơ thủy lực Sơ đồ khối nối ghép giữa các phần tử của mạch điều khiển vị trí trên hình 4.36: 109 Hình 4.36. Sơ đồ khối nối ghép giữa các phần tử của mạch điều khiển vị trí 4.3.3. Hệ thống truyền động và điều khiển tốc độ sử dụng van servo Ví dụ 3: Mô hình điều khiển tốc độ của động cơ thủy lực khi sử dụng van servo. Hình 4.37 là sơ đồ điều khiển tốc độ quay của trục động cơ thủy lực. Phương pháp nghiên cứu mô hình này gần giống với ví dụ 1. Đây là một mạch điều khiển hệ kín và tuyến tính, cơ cấu chấp hành đã được thu gọn về trục động cơ thủy lực qua giá trị của mômen quán tính khối lượng J. Hình 4.37. Sơ đồ điều khiển tốc độ của động cơ thủy lực bằng van servo Sơ đồ ở hình 4.38 thể hiện quan hệ về tín hiệu giữa các phần tử điều khiển và cơ cấu chấp hành. Bộ khuếch đại servo sử dụng điều khiển theo PI, carte giao tiếp để thực hiện điều khiển số là loại carte vạn năng gắn trong máy tính hoặc bằng carte chuyên dùng. 110 Hình 4.38. Sơ đồ khối nối ghép giữa các phần tử của mạch điều khiển tốc độ 4.4. Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực Những số liệu ban đầu và các yêu cầu sau: - Chuyển động thẳng: Tải trọng F, vận tốc (v), hành trình (x)... - Chuyển động quay: Mô men xoắn Mx, vận tốc (n,  ); - Thiết kế sơ đồ nguyên lý làm việc; - Tính toán p, Q của cơ cấu chấp hành dựa vào tải trọng và vận tốc; - Tính toán lưu lượng và áp suất của bơm; - Chọn các phần tử thủy lực; - Xác định công suất động cơ điện. 4.4.1. Tính toán một số đại lượng của bơm và động cơ thủy lực a) Lưu lượng, số vòng quay và lưu lượng riêng - Lưu lượng của bơm tính theo công thức: 1000 .. v b nqQ  (lít/phút) (4.1) - Lưu lượng của động cơ tính theo công thức: . 1000.dc v q nQ   (lít/phút) (4.2) Trong đó: q - Lưu lượng riêng (cm3/vòng); n - Số vòng quay (vòng/phút); v - Hiệu suất thể tích (%); 111 b) Công suất và mô men xoắn - Công suất do bơm cung cấp được tính bằng tích của lưu lượng thực tế Qt (l/ph) và áp suất p (kG/cm2). .612 .pQN tb  , kW (4.3) - Nếu động cơ được cung cấp một lưu lượng Q, (l/ph) thì vận tốc quay của nó tương ứng được tính theo công thức: vq Q n . (v/ph) (4.4) - Công suất do áp suất dầu cung cấp cho động cơ tạo ra được tính theo công thức: 612 ).( 21 0 ppQN  , kW (4.5) - Công suất trên trục động cơ: 612 )..( . 21 0   ppQNN  , kW (4.6) - Mô men xoắn trên trục động cơ: tlc v ppq n ppQ n NM    .)..(.59,1 ..612 )..(.975 .975 2121  (4.7) Trong đó: tlcv  ,,, - Hiệu suất toàn phần của bơm, hiệu suất thể tích, cơ khí và thủy lực. p1, p2 - Áp suất dầu ở đường vào và đường ra của động cơ. q - Lưu lượng riêng (cm3/vòng). - Áp suất của bơm được xác định theo công thức: 10.. q M p tlx  (4.8) Trong đó: p - Áp suất, (bar); M x - Mô men xoắn, (N.m); q - Lưu lượng riêng, (cm3/vòng); 4.4.2. Tính toán hệ thống thủy lực chuyển động tịnh tiến Từ sơ đồ mạch thủy lực ở hình 4.39 ta có: - Lực quán tính: Fa = m.a hoặc a g QFa . (4.9) - Lực ma sát: mgfFms  hoặc fQFms . (4.10) 112 Hình 4.39. Sơ đồ hệ thống thủy lực chuyển động tịnh tiến - Lực ma sát trong xi lanh Fs thường bằng 10% lực tổng cộng, tức là: FFms 01,0 (4.11) Lực tổng cộng tác dụng lên píttông sẽ là: qtsmst FFFFF  (4.12) Trong đó: Ft - Lực do tải trọng ngoài gây ra (ngoại lực), (N); Fms - Lực ma sát của bộ phận chuyển động, (N); Fs - Lực ma sát trong píttông - xi lanh, (N); Fqt - Lực quán tính do vật chuyển động có gia tốc, (N) Ta có phương trình cân bằng tĩnh của các lực tác dụng lên píttông: FApAp  2211 .. (4.13) Đối với xi lanh không đối xứng thì lưu lượng vào khác lưu lượng ra, ta có: RQQ .21  với 2 1 A A R  gọi là hệ số diện tích; Từ đó ta xác định được đường kính của xi lanh và của cần píttông như sau: - Đường kính của xi lanh:  1 .2 AD  (4.14) 113 - Đường kính của cần píttông:  21 .2 AAd  (4.15) - Độ sụt áp sẽ tỷ lệ với bình phương hệ số diện tích R, tức là: 2 210 ).( Rpppp T (4.16) Trong đó: 0p - Áp suất cung cấp cho van. 21 , pp - Áp suất ở các buồng của xi lanh. Tp - Áp suất dầu ra khỏi van; A1, A2 - Diện tích hai phía của píttông. Từ các công thức (4.13) và (4.16) ta tìm được áp suất 21 , pp theo công thức: )1( )..(. 3 2 2 2 20 1 RA ApFRAp p T  (4.17) 2 10 2 R pp pp T  (4.18) Tương tự khi píttông làm việc theo chiều ngược lại thì: 2 201 )( Rpppp T  (4.19) )1( ).... 3 2 2 3 20 2 RA RApFRAp p T  (4.20) - Lượng dầu qua xi lanh để píttông chuyển động với vận tốc cực đại là: 1maxmax1 .AVQ  (cm3/s) (4.21) Hoặc 1maxmax1 .7,16 AVQ  (lít/phút) (4.22) Lượng dầu ra khỏi hệ thống khi làm việc với Vmax là: 2max max 2.Q V A (cm3/s) (4.23) Hoặc max2max 2.16.7 VQ A (lít/phút) (4.24) - Lưu lượng qua van tiết lưu và van đảo chiều được xác định theo công thức Torricelli: pgAQ x  .2..  (cm 3/s) (4.25) Trong đó:  - Hệ số lưu lượng; Ax - Tiết diện mặt cắt của khe hở; (cm2); 114 )( 21 ppp  - Áp suất trước và sau khe hở; (N/cm2);  - Khối lượng riêng của dầu (kg/cm3); 4.4.3. Tính toán hệ thống thủy lực chuyển động quay Hệ thống thủy lực chuyển động quay cũng được phân tích như hệ thống thủy lực chuyển động tịnh tiến. a) Mô men xoắn tác động lên trục động cơ bao gồm: Mô men quán tính: .aM J (4.26) Trong đó: J - mô men quán tính khối lượng trên trục động cơ thủy lực, (Nms2);  - Gia tốc góc trên trục động cơ thủy lực, (rad/s2); MD - Mô men do ma sát nhớt trên trục động cơ thủy lực, (Nm); ML - Mô men do tải trọng ngoài gây ra, (Nm); Mô men xoắn tổng cộng sẽ là: LDx MMJM  . (4.27) Hình 4.40. Sơ đồ hệ thống thủy lực chuyển động quay 115 Theo phương pháp tính toán như hệ chuyển động tịnh tiến, áp suất p1 và p2 trong hệ chuyển động quay cũng được xác định theo công thức:        m T D Mppp .10 2 0 1  (bar) (4.28) Tpppp  102 (bar) (4.29) b) Lưu lượng cần thiết để làm quay trục động cơ với tốc độ nmax 1000 .max 21 qnQQ  (lít/ phút) (4.30) Trong đó: nmax - Số vòng quay lớn nhất của trục động cơ (vòng/phút); q - Lưu lượng riêng của động cơ thủy lực, (cm3/vòng); c) Công suất truyền động của động cơ: 2 11 10.6 .. tQpN  (kW) (4.31) Tính toán bơm và đường ống tương tự như hệ thống chuyển động thẳng. 4.4.4. Tính toán ống dẫn thủy lực Trong các hệ truyền dẫn thủy lực có ống ngắn (l/d <100), l và d là độ dài và đường kính ống), vận tốc lớn nhất của dòng chảy thường chọn theo các giá trị giới hạn sau: + Ống hút: v = 0,5 -1,5 (m/s) + Ống nén: Khi p < 25 bar thì v = 3 (m/s); Khi p = 25 - 50 bar thì v = 4 (m/s); Khi p = 50 - 100 bar thì v = 5 (m/s); Khi p > 100 bar thì v = 6 - 7 (m/s); + Ống xả: Trong các hệ thống thủy lực có ống dài (l/d>100) các giá trị này được giảm khoảng (30 - 50) %. Nói chung nên chọn vận tốc sao cho mất mát áp suất trong ống dẫn không vượt quá (5 - 6)% áp suất làm việc. Để lựa chọn kích thước đường kính ống dẫn, ta xuất phát từ phương trình lưu lượng chảy qua ống dẫn. Lưu lượng qua ống dẫn: vAQ . (4.32) Tiết diện A = 4 2d nên vdQ . 4 . 2 (4.33) 116 Trong đó: d - Đường kính ống, (mm); Q - Lưu lượng chảy qua ống dẫn, (lít/phút) v - Vận tốc dòng chảy của chất lỏng, (m/s) Như vậy, kích thước đường kính ống dẫn là: v Qd ..3 .210   (mm) (4.34) Sau khi tính được đường kính các loại ống dẫn, căn cứ vào áp suất và lưu lượng dòng chảy để chọn kích thước đường ống theo tiêu chuẩn (bảng 4.1 và 4.2). Bảng 4.1. Áp suất từ 1 - 1000 psi (0 - 69 bar) Lưu lượng dòng chảy Đường kính ngoài Độ dày thành ống Gpm lpm in mm in mm 1 3,79 1/4 6,35 0,035 0,89 1,5 5,68 5/6 7,94 0,035 0,89 3 11,4 3/8 9,53 0,035 0,89 6 22,7 1/2 12,7 0,042 1,07 10 37,9 5/8 15,88 0,049 1,24 20 75,7 7/8 22,83 0,072 1,84 34 128,7 1-1/4 31,6 0,109 2,77 58 219,6 1-1/2 38,1 0,120 3,05 Bảng 4.2. Áp suất từ 1000 - 2500 psi ( 69 - 172 bar) Lưu lượng dòng chảy Đường kính ngoài Độ dày thành ống Gpm lpm in mm in mm 2,5 9,46 3/8 9,53 0,058 1,47 6 22,7 3/4 19,1 0,095 2,41 10 37,9 1 25,4 0,148 3,76 18 68,14 1-1/4 31,6 0,180 4,57 42 155,2 1-1/2 38,1 0,220 5,59 117 4.4.5. Tính toán một số mạch thủy lực điển hình Ví dụ 1: Thiết kế hệ thống thủy lực với các số liệu cho trước: + Tải trọng: 100 tấn + Trọng lượng G = 300 KG + Vận tốc công tác: vmax = 320 (mm/phút) + Vận tốc chạy không: vmax = 427 (mm/phút) + Píttông đặt thẳng đứng, hướng công tác từ dưới lên + Điều khiển khiển tốc độ bằng van servo. Hình 4.41. Sơ đồ mạch thủy lực Bài giải: a) Chọn các phần tử thủy lực: + Xi lanh tải trọng + Van servo + Ắc quy thủy lực + Lọc cao áp (lọc tinh) + Đồng hồ đo áp suất + Van tràn + Bơm dầu (bơm bánh răng) + Van cản. 118 b) Phương trình cân bằng lực của cụm xi lanh tạo tải trọng Hình 4.42. Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên píttông Ta viết phương trình cân bằng lực của cụm píttông xét ở hành trình công tác (hành trình đi từ dưới lên trên của píttông): 0.. 2211  qtmspmsct FGFFFApAp (4.35) Trong đó: p1 - Áp suất dầu ở buồng công tác; p2 - Áp suất dầu ở buồng chạy không; A1 - Diện tích píttông ở buồng công tác: 4 . 2 1 DA  (4.36) A2 - Diện tích píttông ở buồng chạy không: 4 ).( 22 2 dDA   (4.37) Ft - Tải trọng công tác, Ft = 1000 (kN); G - Trọng lượng của khối lượng m, G = 300 (KG); Fmsp - Lực ma sát của píttông với xi lanh; Fmsc - Lực ma sát giữa cần píttông và vòng chắn khít; Fmst - Lực ma sát giữa khối lượng m và bạc trượt; Fqt - Lực quán tính sinh ra ở giai đoạn pittông bắt đầu chuyển động. + Ta có lực ma sát của píttông với xi lanh: NFmsp . (4.38) Trong đó:  - Hệ số ma sát. Đối với cặp vật liệu xilanh là thép và vòng găng bằng gang thì  = (0,09 - 0,15), chọn  = 0,1. N: Áp lực pháp tuyến của các vòng găng tác động lên xi lanh và được tính: 119 kk pzbDppbDN ).1.(..).(.. 2   (4.39) D - Đường kính píttông (cm), theo dãy giá trị đường kính tiêu chuẩn ta chọn D = 27 (cm); b - Bề rộng của mối vòng găng, chọn b = 1 (cm); p2 - Áp suất của buồng mang cần pittông, chọn p2 = 5 (KG/cm2); z - Số vòng găng, chọn z = 3; pk - Áp suất tiếp xúc ban đầu giữa vòng găng và xilanh, pk = (0,7 - 0,14) (KG/cm2), chọn pk = 1 (KG/cm2); π.D.b.(p2 + pk) là lực của vòng găng đầu tiên; π.D.b.(z - 1).pk là lực tiếp xúc của vòng găng tiếp theo; Từ đó suy ra: Fmsp = 0,5.D (4.40) + Lực ma sát giữa cần píttông và vòng chắn khít: Fmsc = 0,15.f.π.d.b.p (4.41) f - Hệ số ma sát giữa cần và vòng chắn, đối với vật liệu làm bằng cao su thì f = 0,5.D d - Đường kính cần píttông, chọn d = 0,5.D b - Chiều dài tiếp xúc của vòng chắn với cần, chọn d = b p - Áp suất tác dụng vào vòng chắn, chính là áp suất p2 = 5 (KG/cm2) 0,15 - Hệ số kể đến sự giảm áp suất theo chiều dài của vòng chắn. Thay các giá trị vào công thức (4.41) suy ra: Fmsc = 0,029.D2 (4.42) + Lực ma sát giữa khối lượng m và bạc trượt: Fmst = 2.π.d.l.k (4.43) Trong đó: d - Đường kính trụ trượt; l - Chiều dài của bạc trượt; k - Hệ số phụ thuộc vào cặp vật liệu của trụ và bạc trượt; Lực này có thể bỏ qua, vì để bảo đảm chế độ lắp ghép và làm việc. + Lực quán tính 0. . tg vGFqt  (4.44) 120 Trong đó: g - Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2); G - Trọng lượng của bộ phận chuyển động, G = 300 (KG); v - Vận tốc lớn nhất của cơ cấu chấp hành, vmax = 320 (mm/ph) ≈ 5,3 (mm/s) t0: thời gian quá độ của píttông đến chế độ xác lập, t0 =(0,01 - 0,5) s, chọn t0 = 0,1s; Thay số vào công thức (4.44) ta được: Fqt = 1,62 (KG) Thay các giá trị vừa tính vào (4.35) ta có: p1 = 179,56 (KG/cm2), chọn p1 = 180 (KG/cm2). c) Phương trình lưu lượng + Xét ở hành trình công tác: ctct AvQ .1  (4.45) Suy ra: 4 . . 2 1 D vQ ct  (4.46) Q1:- Lưu lượng cần cung cấp trong hành trình công tác; vct - Vận tốc chuyển động trong hành trình công tác (ở đây ta lấy giá trị vmax = 320 (mm/ph) D - Diện tích bề mặt làm việc của píttông (D= 270 mm) Thay số vào công thức (4.45) ta được: Q1 ≈ 18312480 (mm3/ph) ≈ 18,3 (l/ph). + Xét ở hành trình lùi về (tính tương tự) d) Tính và chọn các thông số của bơm + Lưu lượng của bơm: Qb Ta có: Qb = Q 1 (bỏ qua tổn thất) Suy ra: Qb = Qct = Q1 =18,3 (l/ph) + Áp suất bơm: pb Ta có: pb = p0 =p1 = 180 (KG/cm2) + Công suất bơm: 612 . bb b QpN  (KW) (4.47) Thay số ta có: 180 18,3 5,38 612b N  (kW) + Công suất động cơ điện dẫn động bơm: 121 tb b đc NN  .  (4.48) Trong đó: Nđc - Công suất của động cơ điện; ηb - Hiệu suất của bơm, ηb = (0,6 - 0,9), chọn ηb = 0,87; ηt - Hiệu suất truyền lực từ động cơ đến bơm, chọn ηt= 0,985; Suy ra: 5,38 6,24 0,985 0,87đc N   (KW) g) Tính toán ống dẫn Ta có lưu lượng chảy qua ống: v dQ . 4 . 2 (4.49) Trong đó: Q - Lưu lượng chảy qua ống (l/ph); d - Đường kính trong của ống (mm); v - Vận tốc dòng chảy qua ống (m/s); Công thức (4.45) có thể viết như sau: 3 2 3 (10 . ) 4,6 4 10 60 d Q Qd v      (4.50) Đối với ống áp suất (ống nén) ta có v = 6 -7 (m/s), chọn v = 6 (m/s), đường kính ống áp suất (ống nén): 18,34,6 8,03 6n d   (mm) Đối với ống hút (nạp) thì v = (0,5 - 1,5 m/s), chọn v = 1,5 m/s 18,34,6 16,06 1,5h d   (mm) Đối với ống xả thì v = (0,5 - 1,5 m/s), chọn v = 1,5 m/s 18,34,6 16,06 1,5x d   (mm) Ví dụ 2: Thực hiện lượng chạy dao của một máy gia công kim loại tổ hợp, trong trường hợp tải trọng không đổi, ta dùng hệ thống truyền động thủy lực như sau (hình 4.43). - Lực chạy dao lớn nhất: Pmax = 12000N. - Lượng chạy dao nhỏ nhất: smin = vmin = 20 (mm/ph); - Lượng chạy dao lớn nhất: smax = vmax = 500 (mm/ph); 122 - Trọng lượng bàn máy: G = 4000N. - Hệ số ma sát sống trượt: µ = 0,2. Đây là hệ thống thủy lực điều chỉnh bằng van tiết lưu. Lượng dầu chảy qua hệ thống được điều chỉnh bằng van tiết lưu đặt ở đường ra, và lượng dầu tối thiểu qua van tiết lưu ta chọn là: 0,1(l/ph). Qmin lựa chọn phụ thuộc vào khả năng dẫn dầu tối thiểu của van tiết lưu được tính toán theo công thức hay theo đặc tính kỹ thuật của van. Với trị số trên ta xác định được các tiết diện làm việc của píttông: 50 2 100 min min 2  v Q F (cm2) (4.51) Ta thường dùng tỉ số tiết diện giữa píttông và cần: 2 2 1  F Fi (4.52) Suy ra: F1 = 2F2 = 100cm2 Từ đó ta có đường kính của xi lanh:  12 FD  (4.53) Và đường kính cần píttông: 89,7502)(2 21   FFd (cm) (4.54) Hình 4.43. Sơ đồ mạch thủy lực - Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc lớn nhất: Qmax = F2.vmax = 50×50 = 2,5×103 (cm3/ph) = 2,5 (l/ph) 123 Trên cơ sở Qmax và Qmin ta lựa chọn van tiết lưu. Nên chọn van tiết lưu có Qmax = 4÷6 (l/ph). - Để đảm bảo thực hiện lực chạy dao lớn nhất khi gia công với lượng chạy dao lớn nhất, khi tính toán áp suất cần chú ý đến vấn đề tổn thất trong các cơ cấu, thiết bị dầu ép. - Tính toán tổn thất áp suất dựa theo các công thức tổn thất áp suất hoặc theo đồ thị tổn thất. - Đối với các thiết bị của các nhà sản xuất bao giờ cũng đi kèm với các đường đặc tính tổn thất về áp suất, lưu lượng. - Đối với van đảo chiều 4 cửa 2 vị trí (4/2), tổn thất áp suất ở cửa vào cũng như ở cửa ra có thể lấy ∆p1 = 0,15 bar. - Ta chọn chiều dài ống dẫn ở đường vào có chiều dài l1 = 1 m và ở đường ra l2 = 1 m với đường kính trong (làm việc) của ống φ = 6 mm. - Lưu lượng cần thiết khi thực hiện lượng chạy dao lớn nhất: Q1 = F1.vmax = 100×50 = 5×103 cm3/min = 5 (l/ph). - Với lưu lượng Q1 = 5 (l/min), độ dài l1 = 1 m, ta xác định được tổn thất áp suất của ống dẫn ở đường dầu vào từ công thức 1.25. ∆p2 = ∆p3 = 1,25 bar. - Tổn thất áp suất trên các ống nối ở đường vào cũng như đường ra có thể lấy: ∆p4 = 0,3 bar. - Nếu như khôngkể tổn thất áp suất trên đường ra lắp sau van tiết lưu có thể lấy: p4 ≈ 0 và van tiết lưu cần đảm bảo áp suất ở đường ra là 2 bar, do đó: p5 = 2 bar. - Với các trị số trên ta tính áp suất trong buồng có tiết diện F2 là: p2 = p5 + ∆p1 + ∆p3 + ∆p4 = 2 + 0,15 + 1,25 + 0,3 = 3,7 ≈ 4 bar - Lực ma sát giữa sống trượt sinh ra do tải bàn máy: Pms = µG = 0,2 × 4000=800N. - Hiệu áp giữa hai buồng xi lanh cần phải thắng lực chạy dao và lực ma sát, do đó phương trình cân bằng tĩnh học của lực tác dụng lên píttông: p1.F1 - Pmax - Pms - p2.F2 = 0 Suy ra: p1 = 14,8 bar. - Nếu tính đến các tổn thất trên các đường vào, thì áp suất cần thiết ở cửa ra của bơm dầu là: p0 = p1 + ∆p1 + ∆p2 + ∆p4 ≈ 16,5 bar. 124 - Nếu tính đến tổn thất do bộ lọc gây nên và đảm bảo áp suất ở đường ra ta lấy p0 = 20 bar. - Nếu lấy vận tốc lùi dao nhanh là v0 = 5000 (mm/ph) thì lưu lượng cần thiết để chạy dao nhanh là: Q0 = F2.v0 = 50×500 =25×103 (cm3/ph) = 25 (l/ph). - Đây là lưu lượng cần thiết lớn nhất mà bơm dầu phải đảm bảo, do đó nó cũng là lưu lượng danh nghĩa của bơm, tức là: Q = 25 (l/ph). - Van tràn cần phải lựa chọn loại có lưu lượng lớn hơn Q = 25 (l/ph). Do đó chọn loại có Q = 30-40 (l/ph). - Để xác định tổn thất dầu ép, ta cần biết lưu lượng cần thiết khi thực hiện lượng chạy dao nhỏ nhất, tức là: Qmin = F1.vmin = 100×2 = 200 (cm3/ph) = 0,2 (l/ph). Khi thực hiện lượng chạy dao nhỏ nhất, lượng dầu qua van tràn sẽ là: Qt = Q - Qmin = 25 - 0,2 = 24,8 (l/ph). - Toàn bộ năng lượng của lưu lượng này biến thành nhiệt, gây nên tổn thất công suất: 0. 24,8 20 0,81 612 612 TQ pN    (kW) - Nếu lấy tổng hiệu suất của bơm dầu là µ = 0,7 thì công suất cần thiết của động cơ điện là: 0. 20 25 1,16 612. 612 0,7đc Q pN    (kW)