Giáo trình Truyền động thủy lực: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 của giáo trình "Truyền động thủy lực" tiếp tục trình bày những nội dung về: truyền động thủy tĩnh; truyền động thủy động; các phần tử chủ yếu trong hệ thống truyền động thủy lực; biến tốc thủy lực; tổn thất áp suất trong ống dẫn;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Truyền động thủy lực: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chương 4 TRUYỀN ĐỘNG THỦY TĨNH 4.1. Khái niệm chung 4.1.1. Khái niệm Truyền động thủy lực thể tích (TĐTLTT) còn gọi là truyền động thủy lực thủy tĩnh, nó chủ yếu dựa vào tính chất không nén được của chất lỏng để truyền áp năng, nhờ đó có thể truyền động được xa mà ít tổn thất năng lượng. Truyền động thủy lực thể tích là hệ truyền động, trong đó máy bơm và động cơ thủy lực thuộc nhóm máy thủy lực thể tích. Cấu tạo của hệ thống TĐTLTT gồm có ba bộ phận chính: - Máy bơm (bộ phận tạo nguồn năng lượng). - Động cơ thủy lực ở nhánh ra (bộ phận truyền động cho cơ cấu chấp hành - phụ tải). - Bộ phận điều chỉnh và điều khiển. Trong phần đầu, cơ năng của động cơ dẫn động (thí dụ động cơ điện) qua máy bơm được biến thành áp năng của chất lỏng. Đến phần thứ hai, áp năng của chất lỏng được biến thành cơ năng của động cơ thủy lực làm chuyển động cơ cấu chấp hành. Bộ phận biến đổi và điều chỉnh có nhiệm vụ điều chỉnh và điều khiển năng lượng dòng chất lỏng phù hợp với yêu cầu của động cơ thủy lực. Ngoài ra còn có các đường ống dẫn dòng chất lỏng chảy liên tục từ máy bơm đi qua các cơ cấu điều chỉnh và điều khiển đến động cơ thủy lực. Do cấu tạo gọn, tính đa năng trong chuyển động của cơ cấu chấp hành (chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay,…) và những ưu điểm đặc biệt của nó, mà TĐTLTT được ứng dụng rộng rãi trong các máy công cụ, đặc biệt là ở các máy mỏ. Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm sau: - Do áp suất làm việc của hệ thống rất cao nên khó làm kín các buồng làm việc, yêu cầu gia công của chi tiết có độ chính xác rất cao nên giá thành đắt. - Chất lỏng làm việc phải có chất lượng rất cao: sạch, không gây ăn mòn, bôi trơn tốt, độ nhớt ổn định khi nhiệt độ thay đổi. 4.1.2. Các thông số cơ bản của máy thủy lực thể tích Trong thực tế khi các máy thủy lực thể tích làm việc thì buồng làm việc của máy không thể kín tuyệt đối được với mọi trị số áp suất. Khi tăng tải trọng làm việc đến mức nào đó sẽ xuất hiện sự rò rỉ chất lỏng, nếu tiếp tục tăng tải trọng thì sự rò rỉ càng tăng và tới một trị số áp suất giới hạn nào đó thì lưu lượng của máy sẽ hoàn toàn mất mát do rò rỉ. Ngoài ra áp suất làm việc còn bị hạn chế bởi sức bền của máy. Vậy để bảo đảm sự làm việc bình thường của máy thủy lực thể tích cần hạn chế áp suất làm việc tối đa bằng cách dùng van an toàn, Khi tải trọng ngoài tăng đến mức độ “nguy hiểm” thì van an toàn tự động thải bớt chất lỏng để giảm áp suất làm việc của máy. 4.1.2.1. Lưu lượng - Gọi Q1 là lưu lượng lý thuyết của máy thủy lực thể tích: Q1 bằng tổng thể tích làm việc của máy trong một đơn vị thời gian. Q1 = q 1 . n (4-1) Trong đó: q1: Lưu lượng riêng của máy. 76
n: Số chu kỳ làm việc của máy trong một đơn vị thời gian. - Vì thực tế có sự rò rỉ lưu lượng, nên lưu lượng thực tế của máy là Q: Q < Q1 4.1.2.2. Áp suất - Biết rằng cột áp của máy thủy lực thể tích được tạo nên chủ yếu bởi sự thay đổi áp suất tĩnh của chất lỏng khi chuyển động qua máy; nên thường dùng áp suất để biểu thị khả năng tải của máy theo công thức cơ bản của thủy tĩnh có: P H= (4-2)  : Trọng lượng riêng của chất lỏng làm việc - Áp suất trong buồng làm việc có liên quan đến lực tác dụng hoặc mô men quay của máy. - Đối với máy thủy lực thể tích có chuyển động tịnh tiến áp suất làm việc p tác dụng lên pit tông tạo nên một áp lực P: P = p.  (4-3) : Diện tích làm việc của mặt pít tông - Đối với máy thủy lực thể tích có chuyển động quay, áp suất làm việc p tác dụng lên rô to tạo nên mô men quay M. M = KM . P (4-4) KM: Là một hằng số nó phụ thuộc vào kết cấu và kích thước máy, gọi là hệ số mô Q q men: KM = 1 = 1 (4-5)  2. Hệ số mô men thực tế nhỏ hơn hệ số mô men lý thuyết và phụ thuộc hiệu suất toàn phần  của máy. - Công thức tính mô men quay của trục bơm và động cơ là: Q KM + Đối với bơm: MB = .p = .p (4-6)  B.  Q + Đối với động cơ: MĐ = .. p = .K M . p (4-7)  4.1.2.3. Hiệu suất và công suất. - Hiệu suất toàn phần của máy thủy lực xác định theo.  = Q . C . H (4-8) Đối với máy thủy lực thể tích, tổn thất thủy lực tương đối nhỏ H  1  = Q . C (4-9) - Công suất làm việc của bơm được xác định bằng các thông số thuỷ lực:  .Q.H P.Q NB = = (4-10)   - Công suất làm việc của động cơ thường được xác định bằng các thông số cơ khí. + Đối với động cơ có chuyển động tịnh tiến NĐ = P. v (4-11) P: áp lực trên pít tông v: Là vận tốc trên pít tông. + Đối với động cơ có chuyển động quay. NĐ = M. (4-12) 77
M: Là mô men quay trên trục : Là vận tốc góc 4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ truyền động thuỷ tĩnh (TĐTLTT) Sau đây ta sẽ nghiên cứu hai dạng chuyển động của TĐTLTT: chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay. 4.2.1. Truyền động thủy lực thể tích có chuyển động tịnh tiến Hình 4-1. là sơ đồ đơn giản của truyền động loại này nó gồm 3 phần: Phần 1: Là bơm pit tông (1) Phần 2: Là xi lanh lực (6) Phần 3: Van một chiều (2) và (3) cơ cấu phân phối (5) và bình chứa dầu (4) Nguyên lý: nhờ chuyển động cơ khí làm bơm pít tông (1) chuyển động tịnh tiến lên xuống. Khi pít tông di chuyển lên, chất lỏng từ bình chứa (4) được hút vào xi lanh qua van (2) của bơm. Khi pít tông chuyển xuống van (2) bị đóng lại, Chất lỏng từ xi lanh của bơm (1) đẩy qua van (3) qua van phân phối (5) vào khoang trên của xi lanh lực (6). Dưới áp lực cao của chất lỏng trong khoang trên của xi lanh làm pít tông bị đẩy xuống dưới. Muốn đảo chiều chuyển động của pít tông, chỉ cần xoay vị trí cơ cấu phân phối một góc 900. Trong hệ thống truyền động trên, cơ năng của pít tông trong bơm được biến thành áp năng của chất lỏng. Sau đó trong xi lanh, áp năng của chất lỏng lại biến thành cơ năng đẩy pít tông chuyển động. Hình 4-1. TĐTLTT có CĐ tịnh tiến Nếu coi chất lỏng là tuyệt đối không nén được và bỏ qua sự rò rỉ của chất lỏng trong hệ thống thì lượng chất lỏng trong bơm đẩy bằng lượng chất lỏng trong xi lanh lực: XB.FB = XĐ.FĐ (4-13) XB;XĐ: Đoạn di chuyển của pít tông trong bơm và xi lanh lực. FB ; FĐ: Diện tích mặt làm việc của pít tông trong bơm và xi lanh lực. dx Vận tốc của pít tông trong bơm và trong xi lanh lực là: v = dt - Lưu lượng chất lỏng do bơm đẩy đi: QB = vB .FB (4-14) - Lưu lượng chất lỏng nạp vào xi lanh lực. QĐ = vĐ .FĐ (4-15) Vì không có rò rỉ vậy: QB = QĐ; QĐ QB vD = = Do đó: FĐ FB (4-16) 78
Nếu bỏ qua tổn thất cột áp trong hệ thống thì áp suất do bơm tạo ra bằng áp suất trong PB khoang làm việc của xi lanh lực; vì: p = FB Trong đó: p - áp suất trong xi lanh của bơm. PB- lực đặt lên pít tông của bơm - Lực do pít tông của xi lanh lực tạo ra là: PĐ = P.FĐ Công suất của bơm: NB = PB.vB (4-17) Công suất của động cơ thủy lực: NĐ = PĐ.vĐ. QB N B = P.FĐ . = P.QB FB (4-18) NĐ = p. FĐ . QĐ = p.QĐ (4-19) FĐ => NB = NĐ. Vì (QĐ = QB). - Trong truyền động này chúng ta có thể dùng loại máy bơm rô to, Hình 4-2 Để cho hệ thống TĐTL an toàn khi bị quá tải, ta đặt van an toàn 2. Trường hợp này lưu lượng cho bơm được xác định là: QB = qB.nB (4-20) ở đây: qB - lưu lượng riêng của bơm tính cho một vòng quay nB - số vòng quay của bơm trong một đơn vị thời gian (v/phút) - Vận tốc của pít tông trong xi lanh lực là: nB QĐ vĐ= qB. = (4-21) FĐ FĐ Hình 4-2. Sơ đồ TĐTLTT với máy bơm rô to Còn công suất của bơm trong trường hợp này: NB= p.QB = p.qB.nB (4-22) 4.2.2. Truyền động thủy lực thể tích có chuyển động quay (Hình 4-3) là sơ đồ truyền động thủy lực thể tích có chuyển động quay. Để tạo ra chuyển động quay của bộ phận chấp hành, trong TĐTLTT loại này, người ta dùng động cơ thủy lực rô to 4 (hoặc động cơ pittông rô to). - Trong trường hợp này lưu lượng tiêu thụ của động cơ thủy lực rô to là: QĐ = qĐ.nĐ (4-23) Trong đó: qĐ: Lưu lượng riêng của động cơ thủy lực qB Vì vậy vận tốc quay của động cơ thủy lực là: nĐ= nB. qĐ 79
Nếu công suất của động cơ thủy lực là NĐ thì mô men quay do rô to của động cơ thủy lực tạo ra là: NĐ MĐ = (4-24) 2 .nĐ Ta biết: NĐ = P.qĐ.nĐ nên: p.qĐ MĐ = 2. Hình 4-3. sơ đồ truyền động thủy lực thể tích có chuyển động quay. Nhận xét chung: - Qua nghiên cứu các sơ đồ truyền động thủy lực thủy tĩnh chúng ta thấy trong trường hợp chất lỏng làm việc không rò rỉ vận tốc của động cơ thủy lực phụ thuộc vào lưu lượng của bơm và động cơ thủy lực. Nếu thay đổi một trong hai yếu tố đó thì có thể thay đổi được vận tốc của động cơ thủy lực. - Thực tế không thể tránh khỏi sự rò rỉ nên lưu lượng vào động cơ thủy lực nhỏ hơn lưu lượng do bơm tạo ra. Giả sử tổn thất lưu lượng là Q thì lưu lượng vào động cơ thủy lực sẽ là: QĐ = QB - Q Biết rằng tổn thất lưu lượng tỷ lệ với áp suất của chất lỏng trong hệ thống: Q = K.p. Do đó: QĐ = QB - K.p Trong đó: K - hệ số rò rỉ. Nếu động cơ thủy lực là xi lanh lực thì vận tốc của pit tông là: QB K vĐ = − .p. (4-25) FĐ FĐ Từ đây ta nhận thấy: Tốc độ của động cơ thủy lực trong thực tế không phải chỉ phụ thuộc vào lưu lượng của bơm mà còn phụ thuộc vào áp suất làm việc của hệ thống. Mặc dù lưu lượng bơm không đổi, nhưng nếu áp suất trong hệ thống càng tăng tới một giá trị QB K nào đó để = .p; thì vận tốc của động cơ thủy lực bằng không. Trường hợp này xảy FĐ FĐ ra khi động cơ thủy lực quá tải khi đó chất lỏng trong hệ thống được tháo hoàn toàn về thùng chứa qua van an toàn và những khe hở trong hệ thống. - Lực và mô men quay do động cơ tạo nên phụ thuộc vào áp suất trong động cơ thủy lực và các thông số hình học FĐ, qĐ của nó. Nếu các thông số hình học không đổi thì khi p = const, lực hoặc mô men quay cũng không đổi. Nếu trong quá trình làm việc của truyền động thủy lực ta thay đổi FĐ, qĐ thì sẽ thay đổi được lực hoặc mô men quay. Ngược lại nếu giữ nguyên các thông số hình học FĐ, qĐ mà thay đổi áp suất chất lỏng trong động cơ thuỷ lực nhờ những cơ cấu thủy lực đặt trong hệ thống, ta cũng có thể thay đổi được lực và mô men quay của động cơ thủy lực. Vậy việc điều chỉnh vận tốc, lực, mô men quay của động cơ thủy lực về trị số và cả phương chiều, ngoài cách dùng các bơm, động cơ thủy lực điều chỉnh được, còn có thể dùng các cơ cấu thủy lực gọi chung là các phần tử thủy lực. 80
4.3. Các phương pháp điều chỉnh chế độ làm việc của hệ thống TĐTLTT Như ta đã biết, các thông số cơ bản của TĐTLTT có chuyển động tịnh tiến là vận tốc vĐ và lực đẩy pittông FĐ của xylanh lực; còn đối với TĐTL có chuyển động quay là tốc độ quay nĐ và mômen MĐ của rô to động cơ thủy lực. Điều chỉnh chế độ làm việc của TĐTL chính là điều chỉnh các thông số làm việc của nó. Từ nguyên lý TĐTL đã nói trên, ta thấy có thể điều chỉnh được vận tốc chuyển động của bộ phận chấp hành bằng hai cách: - Điều chỉnh lưu lượng chất lỏng vào động cơ thủy lực; - Điều chỉnh thể tích khoang làm việc của động cơ thủy lực. Để điều chỉnh được hai yếu tố nói trên, ta có hai phương pháp sau: - Điều chỉnh thể tích làm việc của bơm hay động cơ thủy lực, gọi là phương pháp thể tích. - Điều chỉnh bằng tiết lưu, gọi là phương pháp tiết lưu. 4.3.1. Phương pháp thể tích Nội dung của phương pháp này là ta có thể thay đổi thể tích làm việc của máy bơm hoặc của động cơ thủy lực, hoặc đồng thời của cả hai. a) b) Hình 4-4. Sơ đồ nguyên lý và đường đặc tính lý thuyết của TĐTLTT điều chỉnh bằng phương pháp thể tích. 1. Bơm; 2. Động cơ thủy lực; 3. Đường dẫn chất lỏng; 4. Van an toàn; 5. Van một chiều; 6. Bơm phụ; 7. Bể dầu; 8. Van tràn; (NĐ) Sẽ thay đổi bậc nhất, còn nếu thay đổi lưu lượng của động cơ (qĐ) thì công suất của nó , NĐ = const, (xem hình 4 -4b). U - hệ số điều chỉnh. Nhận xét: a) Từ biểu thức (4-21) ta thấy tốc độ quay của động cơ thủy (nĐ) phụ thuộc vào hệ thống điều chỉnh UB cũng như UĐ, nghĩa là phụ thuộc vào sự thay đổi thể tích (lưu lượng riêng q) của cả bơm và động cơ thủy lực, xem H. 4- 4: 81
+ Khi thay đổi thể tích của bơm (qB) thì tốc độ quay của động cơ thủy lực sẽ thay đổi từ 0 đến cực đại (Khi UB = 1)  + Khi thay đổi thể tích của động cơ (qĐ) thì tốc độ quay của động cơ thủy lực sẽ thay đổi  từ đến cực tiểu (Khi UĐ = 1). Như vậy, về lý thuyết ta có thẻ thay đổi tốc độ quay trục động cơ thủy lực từ 0 đến . Mặt khác, khi thay đổi dấu của các hệ số điều chỉnh U, ta có thể đảo được chiều quay của động cơ thủy lực. Trong thực tế tốc độ quay của động cơ thủy lực có giới hạn, bởi vì khi UĐ giảm thì mô men quay MĐ của động cơ sẽ giảm. Cần phải đảm bảo mômen quay tối thiểu của mômen quay động cơ (M Đmin ). b) Về lý thuyết, khi UB = 0 thì nĐ = 0. Thực tế tốc độ quay của động cơ thủy lực đã bằng 0 khi lưu lượng của bơm bằng lượng rò rỉ của hệ TĐTL (lúc này QB = Q ), xem H. 4 -5a). Thông thường, ít khi người ta chỉ điều chỉnh tốc độ quay của động cơ thủy lực bằng thể tích của động cơ, vì phạm vi điều chỉnh tốc của nó hẹp. Người ta thường điều chỉnh lưu lượng của bơm, vì tốc độ quay của động cơ đạt được rất cao do việc thay đổi UB không ảnh hưởng gì đến MĐ. Trong trường hợp đồng thời điều chỉnh cả bơm và động cơ thủy lực, trước hết cần xác định lưu lượng cấp tối thiểu của bơm ứng với tốc độ quay của động cơ đạt được rất cao do việc thay đổi UB không ảnh hưởng gì đến MĐ. Trong trường hợp đồng thời điều chỉnh cả bơm, và động cơ thủy lực, trước hết cần xác định lưu lượng cấp tối thiểu của bơm ứng với tốc độ quay tối thiểu của trục động cơ và m men cực đại trên trục của nó (với UĐ =1) Để tiếp tục tăng tốc độ quay của động cơ thủy lực, ta tăng dần lưu lượng của bơm và theo đó là công suất của bơm cũng tăng theo, chỉ khi nào lưu lượng của bơm đạt cực đại thì mới tiếp tục tăng tốc độ quay của động cơ nhờ việc giảm thông số điều chỉnh UĐ (xem đường đặc tính nĐ = f (U), H. 4-4 b) Trong các máy mỏ chủ yếu là điều chỉnh thể tích làm việc của máy bơm để thay đổi chế độ làm việc của TĐTL. c). Chúng ta trở lại xem xét các đường đặc tính thực tế của TĐTL với việc điều chỉnh lưu lượng của bơm (H. 4-5). - Giả sử không có tổn thất lưu lượng, tốc độ quay của trục động cơ thủy lực tỉ lẹ thuận lưu lượng của bơm (đường nét đứt H. 4-5 a). Nhưng thực tế có tổn thất lưu lượng, đường nĐ = f (Q) không bắt đầu từ gốc tọa độ, mà dịch về phải phải một đoạn bằng Q ( đường nét liền bên phải ) - Do tổn thất áp suất trong chuyển động, mômen trên trục động cơ MĐ sẽ không cố định, mà giảm dần (H.4-5b). Còn đường đặc tính NĐ = f (nĐ) cũng thay đổi một chút độ tuyến tính của nó. Hiệu suất thể tích (lưu lượng) của động cơ thủy lực là: Q ltB − Q Q ll = =1− (4-26) QltB QltB Ở đây: Q - lượng rò rỉ chất lỏng trong hệ thống TĐTL; QltB - lưu lượng lý thuyết của máy bơm. Ta đã biết: Q = k.p 82
Hình.4-5. Các đường đặc tính lý thuyết và thực tế của TĐTL TT khi điều chỉnh bơm bằng phương pháp thể tích k - Hệ số rò rỉ lưu lượng trong kỹ thuật, k có thể lấy như sau: - Đối với bơm, k = (0,05 - 0,5) cm5/Ns; - Đối với cơ cấu phân loại con trượt pittông, k = 0,002 - Đối với xi lanh lực, trong pittông có vòng đệm, k = 0,002 Hiệu suất thủy lực tl phụ thuộc vào tổn thất cột áp trong hệ TĐTL, vì vậy khi Q giảm tới 0 thì tl = 1. Hiệu suất toàn phần: c = tl .ll .ck Từ H.4-5. a, ta thấy rằng vùng điều chỉnh có lợi bị giới hạn bởi giá trị nhỏ nhất của Q, nghĩa là của nĐ. Khi thay đổi mômen cản trên trục động cơ thủy lực thì công suất NĐ sẽ thay đổi ứng với sự thay đổi nhỏ của nĐ = f(Q). Đường đặc tính MĐ = f (nĐ) sẽ dịch chuyển song song về phía trục hoành, còn các đường NĐ = f (nĐ) được tạo nên một chùm các đường đặc tính. Khi tăng mômen cản thì hiệu suất sẽ giảm nhỏ do có rò rỉ chất lỏng. Trong các máy mỏ, TĐTL có điều chỉnh bằng bơm được dùng ở trong các máy com bai. Chú ý: Ta cũng có thể dùng phương pháp điều chỉnh thể tích đối với TĐTLTT có chuyển động tịnh tiến, nếu dùng bơn điều chỉnh được. Việc đảo chiều chuyển động pittông xylanh lực được thực hiện nhờ cơ cấu phân phối hoặc đổi dấu của hệ số điều chỉnh UB (trong hệ thống kín) Trường hợp này, vận tốc của pittông là: Q B − Q vp = FP và có thể viết: 83
qB max .nB Q vp = UB. − (4-27) FP FB Ở đây FP - diện tích bề mặt làm việc của pittông khi lưu lượng máy bơm lớn hơn lưu lượng rò rỉ chất lỏng. Ưu điểm: cơ bản của phương pháp thể tích này là rất kinh tế, bởi vì lưu lượng (cũng như công suất) của bơm luôn luôn biến đổi phù hợp với lưu lượng động cơ thủy lực yêu cầu (với phụ tải). Nhưng đây cũng là nhược điểm của nó, vì sự rò rỉ chất lỏng trong bơm cũng phụ thuộc vào phụ tải. Vì vậy khi phụ tải thay đổi, việc điều chỉnh vận tốc sẽ bị khó khăn, không nhạy và khó chính xác, nhất là với hệ thống có lưu lượng nhỏ. Nên phương pháp này thường dùng cho hệ thống có lưu lượng làm việc lớn và không đòi hỏi điều chỉnh chính xác vận tốc chuyển động của bộ phận chấp hành, hoặc dùng khi phụ tải thay đổi ít. 4.3.2. Phương pháp tiết lưu Bộ phận tiết lưu được đặt ở hệ thống truyền động thủy lực là để điều chỉnh hay hạn chế lưu lượng chất lỏng trong hệ thống bàng cách thay đổi sức cản đối với dòng chảy. Vi vậy khi điều chỉnh tiết lưu ta sẽ thay đổi được vận tốc của động cơ thủy lực. Nếu so sánh với phương pháp thể tích đã trình bày ở trên thì ra thấy ở phương pháp thể tích, khi qĐ nhỏ thì tốc độ của cơ cấu chấp hành sẽ không đều. Do vậy phải giới hạn phạm vi điều chỉnh tốc độ mức tối thiểu (nĐmin/ nĐmax). Phương pháp tiết lưu không kinh tế, vì phải mất một phần năng lượng để khắc phục sức cản của tiết lưu và tổn thất lưu lượng qua van an toàn. Nhưng ở phương pháp này có nhiều ưu điểm: kết cấu đơn giản, độ tin cậy cao (nhạy và chính xác) nên nó được dùng nhiều trong các hệ thống TĐTL, đặc biệt là dùng trong các hệ thống cần phải điều chỉnh nhạy và chính xác vận tốc của bộ phận chấp hành. Trong các máy mỏ có cơ cấu truyền động với xi lanh lực, người ta thường dùng phương pháp điều chỉnh bằng tiết lưu, với rôto người ta dùng phương pháp thể tích. Tóm lại ở phương pháp tiết lưu, người ta dùng bơm có lưu lượng không đổi, còn việc điều chỉnh tốc độ nhánh ra của động cơ thủy lực (cơ cấu chấp hành) được thực hiện bằng cách thay đổi lượng rò rỉ chất lỏng (Q) thông qua tiết lưu. Có hai phương pháp đặt tiết lưu với động cơ thủy lực: - Phương pháp đặt nối tiếp - Phương pháp đặt song song 4.3.2.1. Phương pháp đặt tiết lưu nối tiếp Trong phương pháp này ta có thể đặt tiết lưu ở phía trước (trên đường ống đẩy của bơm) hoặc phía sau động cơ thủy lực (trên ống dẫn nhánh xả, H.4-6a). Từ sơ đồ nguyên lý H.4-6.a) ta thấy rằng nếu đặt tiết lưu trước động cơ thủy lực thì ở phía trước tiết lưu nhờ van tràn khống chế nên áp suất và lưu lượng ở đó luôn luôn không đổi. Còn ở phía sau tiết lưu áp suất phụ thuộc vào áp lực đặt lên pittông của xylanh lực. Khi tăng lực đặt vào pittông thì áp suất cũng tăng theo, lúc này độ chênh áp giữa hai bên tiết lưu giảm nên lưu lượng qua tiết lưu giảm theo. Kết quả làm cho vận tốc pittông giảm. Ngược lại, khi giảm lực đặt vào píttông thì vận tốc của píttông sẽ tăng theo. 84
Hình 4-6. Sơ đồ nguyên lý và các đường đặc tính của TĐTLTT với tiết lưu đặt nối tiếp 1. Bơm; 2. Động cơ thủy lực; 3. Tiết lưu Giá trị của áp suất được chọn theo khả năng chịu tải tối đa của xylanh lực, ta có: P Đ max pĐ = (4-28) AĐ .tl − Đ . ck − Đ Trong đó: PĐmax - áp lực lớn nhất đặt lên pít tông (phụ tải). AĐ - diện tích tiết diêbh pittông của động cơ thủy lực. tl-Đ, ck-Đ, - hiệu suất thủy lực và cơ khí của động cơ thủy lực. Như vậy, công suất của máy bơm sẽ không đổi và không phụ thuộc vào phụ tải ở nhánh ra nghĩa là: NB = pB .QB/ B = const (4-29) Đây là nhược điểm của phương pháp mắc tiết lưu nối tiếp vì gây lãng phí lưu lượng (do QB = const) Nếu không kể đến tổn thất lưu lượng trên đường dẫn thì: pĐ = pB - pT (4-30) QĐ = QB = Q (4-31) ở đây: pT - áp suất đặt lên tiết lưu, Q - Lượng chất lỏng đi va van tràn. Giá trị của pT được xác định như sau: pT = .g.aT .QTm (4-32) Trong đó:  - Khối lượng riêng của chất lỏng làm việc; g - gia tốc trọng trường; aT, QT - tương ứng là hệ số cản và lưu lượng của tiết lưu; m - Chỉ số mũ, phụ thuộc vào hệ số cản và chế độ chuyển động của chất lỏng trong tiết lưu (thường m = 2). Giải đồng thời các biểu thức (4-30) và (4-32) theo QT, chú ý rằng khi mắc nối tiếp thì QĐ = QT, ta có: 85
QĐ = [(pB-pĐ) / .g.aT]1/m (4-33) Biểu thức (4-33) cho thấy rằng khi giữ nguyên pB = const, aT = const , mà có sự thay đổi của phụ tải (thông qua thay đổi pĐ), thì lưu lượng QĐ và theo đó là tốc độ của cơ cấu chấp hành tự động thay đổi. Ứng lực trên cần pittông nhánh của xylanh lực là: PĐ = pĐ.AĐ.tl.ck (4-34) Vận tốc của cần pittông nhánh ra xylanh lực là: vĐ = tl-Đ.QĐ/AĐ (4-35) Giải đồng thời các biểu thức (4-30), (4-32), (4-34) và (4-35) bằng phương pháp thế, ta được kết quả sau:   AD .vD   m PĐ =  pB −  .g.aT    AĐ.tl-Đ.ck-Đ (4-36)   tl − D   Từ các biểu thức (4-30) và (4-35) ta vẽ được các đường đặc tính của TĐTLTT dùng van tiết lưu đặt nối tiếp như H.4-6b. Từ (4-36) và H 4-6b ta thấy rằng: - Các đường đặc tính phụ tải (ứng lực) PĐ = f (vĐ) là nhánh parabol bậc m có chung đỉnh ở điểm có vĐ = 0 và PĐmax. - Nếu thay đổi hệ số aT sẽ thay đổi độ cong của parabol, do vậy có thể đạt được các vận tốc khác nhau khi PĐ = const. - Từ đây ta có thể vẽ được đường đặc tính của TĐTL khác, như: NĐ = f (vĐ), NB =f(vĐ),  =f (vĐ) Nhận xét: -Từ các quan hệ trên ta cũng thấy rằng: các đường đặc tính của phụ tải không phụ thuộc vào vị trí đặt tiết lưu. Tuy nhiên, nếu đặt tiết lưu ở lối vào động cơ thủy lực sẽ không bảo đảm cho pittong có vận tốc ổn định khi tải trọng thay đổi. Mặt khác khi đi qua tiết lưu, chất lỏng bị nóng lên (do tổn thất lớn) nên nhiệt độ làm việc của chất lỏng sẽ tăng cao. Điều này làm tăng khả năng rò rỉ chất lỏng trong hệ thống. - Nếu chúng ta đặt tiết lưu ở lối ra của động cơ thủy lực thì ta thấy rằng áp suất ở khoang lối vào (khoang phía trước) của xylanh lực sẽ không phụ thuộc vào các áp lực của phụ tải (đặt lên pittông). Áp suất đó sẽ không đổi và khoang sau của xylanh lực phụ thuộc vào tải đặt lên pittông. Khi phụ tải tăng, áp suất ở khoang này sẽ giảm nên độ chênh áp ở tiết lưu cũng giảm, Kết quả lưu lượng qua tiết lưu giảm, do đó vận tốc của pittông cũng giảm theo. Trong phương pháp đặt tiết lưu này cũng không bảo đảm được vận tốc của pittông không đổi. Nhưng ở đây khi chất lỏng bị nóng lên lúc đi qua tiết lưu sẽ không ảnh hưởng gì đến chế độ làm việc của hệ thống, vì nó được làm nguội kịp thời ngay khi về bể chứa. 4.3.2.2. Phương pháp đặt tiết lưu song song với động cơ thủy lực. Trên hình 4-7 là sơ đồ nguyên lý hệ thống TĐTLTT có đặt tiết lưu song song với động cơ thủy lực. Chất lỏng chuyển động trong hệ thống chủ yếu theo hai đường song song nhau: - Đường thứ nhất: từ máy bơm - van phân phối - động cơ thủy lực - bể chứa; 86
a) b) Hình 4-7. Sơ đồ nguyên lý và các đường đặc tính của TĐTL TT với tiết lưu nối song song - Đường thứ hai: từ máy bơm - tiết lưu - bể chứa. - Vận tốc chuyển động của pittông phụ thuộc vào sự phối hợp của tiết lưu. Khi tiết lưu đóng hoàn toàn thì toàn bộ lưu lượng chất lỏng sẽ đi vào xy lanh lực, và lúc này vận tốc của pittông sẽ là lớn nhất. Khi mở tiết lưu, một phần chất lỏng sẽ về bể chứa nên làm giảm lượng chất lỏng vào xy lanh lực, do đó vận tốc của pittông sẽ giảm theo. Từ sơ đồ này, nếu bỏ qua tổn thất áp suất trong đường dẫn ta có thể viết: PĐ = PB = pT (4-37) Q Đ = QB = QT (4-38) Từ biểu thức (4-37) ta thấy: Nếu thay đổi phụ tải (tức thay đổi pĐ ) thì áp suất do máy bơm tạo ra cũng như công suất của nó sẽ thay đổi. Như vậy ở phương pháp này là kinh tế hơn so với phương pháp mắc tiết lưu nối tiếp. Giải đồng thời các biểu thức (4-32), (4-38) và chú ý đến (4-37) ta được. QĐ = QB .(pĐ/p.g.aT) (4-39) Kết hợp giải các biểu thức (4.32), (4.34), (4.35) và (4.38) ta có kết quả như sau: PĐ = p.g.aT.(QB - FĐ .vĐ /ll- Đ )m.FĐ.tl-Đ.ck-Đ (4-40) Từ các công thức (4-32) và (4-38), ta xây dựng được đồ thị hình 4-7 b. Nhận xét: - Từ công thức (4-40) và hình 4-7b cho ta thấy rằng: Đường đặc tính PĐ = f (vĐ) là đường cong bậc m (m  2), nhưng có đỉnh chung ở điểm vĐmax = QĐll-Đ/AĐ (khi QT = 0). Tuy vậy, do PĐ không thể bằng 0 nên điểm đỉnh không thể là điểm làm việc được. - Khi thay đổi hệ số aT, ta có được một họ các đường cong PĐ = f (vĐ) có chung đỉnh, nghĩa là có thể nhận được các vận tốc khác nhau khi cùng giá trị PĐ = const, hoặc ngược lại là có thể nhận được các PĐ khác nhau khi cùng giá trị vĐ = const. 87
- Nếu phụ tải PĐ giảm thì phạm vi điều chỉnh vận tốc vĐ cũng giảm theo. Điều này là phù hợp với điều kiện làm việc kinh tế của TĐTLTT, nên nó có ưu điểm hơn sơ đồ đặt tiết lưu nối tiếp. - Từ công thức (4-39) có thể thấy rằng: khi aT = const cũng không đảm bảo được vận tốc không được ứng dụng. - Sơ đồ đặt tiết lưu nối tiếp được sử dụng nhiều trong ngành chế tạo máy, nhưng trong các máy mỏ thì nó hầu như không được ứng dụng. Qua các phương pháp mắc nối tiếp tiết lưu nói trên đều không thể tạo được tốc độ ổn định ở nhánh ra khi thay đổi phụ tải. Vì vậy nó chỉ được dùng trong các TĐTLTT có phụ tải thay đổi ít, hoặc khi thay đổi phụ tải cần giảm tốc độ của cơ cấu chấp hành hay ngược lại (ví dụ: ở các máy khoan). 4.3.2.3. Phương pháp dùng bộ điều chỉnh dòng chảy (ổn lưu) đặt song song Khi cần điều tiết vận tốc ở nhánh ra của động cơ thủy lực không phụ thuộc vào sự thay đổi của phụ tải, người ta dùng bộ điều chỉnh dòng chảy, hình 4-8 a. a) b) Hình 4-8. Sơ đồ nguyên lý và các đường đặc tính của TĐTLTT với bộ điều chỉnh dòng chảy. 1- Máy bơm; 2 - Động cơ thủy lực; 3 - Bộ điều chỉnh dòng chỉnh (ổn lưu). Ở phương pháp này, ta coi cả điều chỉnh dòng chảy 3 như là tiết lưu đặt song song giống trường hợp trên. Như vậy, các biểu thức (4-37) và (4-38) được viết lại như sau: QĐ = Q B - QC (4-41) pĐ = pB = pC (4-42) Trong đó: Qc , pC - tương ứng là lưu lượng, áp suất qua bộ điều chỉnh; pC = pT + pV ; (4-43) pV - áp suất đặt trên van điều chỉnh. Từ các công thức (4-32), (4-40) và chú ý đến các biểu thức (4-42), (4-43) ta xây dựng được đồ thị H. 4-8 b. 88
Nhận xét. Từ (4-43) ta thấy rằng khi ta không thay đổi hệ số cản của tiết lưu (tức là PT = const), nhưng phụ tải thay đổi (thay đổi pĐ), thì Pc sẽ thay đổi, song đó là do PV thay đổi. Như vậy, lưu lượng qua bộ phận điều chỉnh 3 lúc này sẽ do độ mở của tiết lưu quyết định. Chính vì vậy, khi phụ tải thay đổi ta vẫn nhận được vận tốc ở nhánh ra không đổi, xem các đường đặc tính nét đứt hình 4-8. Loại sơ đồ này được dùng nhiều trong truyền động thủy lực thể tích của các máy mỏ, như: máy khoan, máy khấu than,… Tuy nhiên, do hiệu suất truyền động thấp nên nó chỉ được dùng khi công suất động cơ nhỏ (không quá 3 kW). 4.4. Các phần tử chủ yếu trong hệ thống truyền động thuỷ lực 4.4.1. Cơ cấu phân phối 4.4.1.1. Khái niệm Trong mỗi hệ thống TĐTL TT đều cần có một cơ cấu bắt buộc và rất quan trọng, đó là bộ phận điều tiết - đóng mở. Bộ phận điều tiết - đóng mở về kết cấu có thể được chế tạo dưới dạng khóa, van hoặc con trượt. - Về chức năng thủy lực: Các bộ phận này gồm có hai loại: định hướng và điều chỉnh. Bộ phận định hướng: được dùng để thay đổi hướng chuyển động của dòng chất lỏng bằng cách thay đổi hướng tiết diện lưu thông của nó. Bộ phận điều chỉnh: Là làm thay đổi áp suất hoặc lưu lượng (có khi cả hướng) của dòng chảy nhờ thay đổi một phần tiết diện lưu thông. - Về tác động: Bộ điều chỉnh có hai loại: Trực tiếp và không trực tiếp. Bộ điều chỉnh tác động trực tiếp: Là loại, trong đó việc thay đổi yếu tố điều tiết được thực hiện nhờ năng lượng của đối tượng bị điều chỉnh. Ví dụ ở động cơ thủy lực dùng năng lượng của bản thân chất lỏng làm việc. Loại này không cần công suất lớn để điều khiển bộ phận điều chỉnh. Bộ điều chỉnh tác động không trực tiếp: Dùng khi cần công suất lớn để điều chỉnh (hàng trăm oát trở lên). Ở loại này, năng lượng của môi trường điều chỉnh chỉ dùng điều khiển động cơ thủy lực rồi qua đó mới tác động lên phần tử cần điều chỉnh. Công suất để tạo tín hiệu điều chỉnh không cần lớn, bởi vì chỉ cần để tác động truyền qua bộ khuyếch đại thủy lực làm tăng công suất đến mức đủ để điều chỉnh phần từ cần điều chỉnh. Như thế, bộ phận điều chỉnh không trực tiếp có ít nhất 3 chi tiết: phần tử cảm ứng, phần tử khuyếch đại thủy lực và động cơ thủy lực. 4.4.1.2. Bộ phận định hướng a. Phần tử phân phối chất lỏng (còn gọi là van hành trình, van phân phối, van đảo chiều) có thể phân loại theo số đường dẫn chất lỏng: Loại 2 đường dẫn; loại 3; 4; 5; … đường dẫn. Hoặc theo số vị trí đóng mở 2; 3; 4; ....vị trí. Việc điều kiển phần tử phân phối chất lỏng có thể thực hiện bằng phương pháp cơ học (bằng tay, trục cam), bằng điện, thủy lực hoặc khí nén. Về kết cấu, phần tử phân phối có 3 loại chính: dạng khóa; van hoặc con trượt. a1. Khóa phân phối. 89
Khóa phân phối là loại đơn giản nhất trong các cơ cấu phân phối. Sự phân phối chất lỏng của nó được tiến hành bằng cách xoay nút quanh trục bản thân (hình 4-9). Nút xoay có thể cấu tạo theo kiểu hình côn, hình trụ, hình cầu… Hình 4-9 là khóa xoay có nút hình côn. Tùy theo vị trí nút xoay mà các lỗ trong thân khoá sẽ thông với nhau từng cặp một. Hình 4-9. Sơ đồ cấu tạo và kí hiệu khóa phân phối loại núm xoay. 1 - Cần gạt;2 - Lò xo; 3 - Nút xoay;4 - Thân khoá có các lỗ thông để dẫn chất lỏng. Khi xoay nút 3 ta sẽ thay đổi được hướng chuyển động của chất lỏng. Trong loại khóa có nút xoay hình trụ thì không cần lò xo ép, song để tránh rò rỉ chất lỏng, người ta chế tạo thật chính xác các chi tiết lắp ghép. a2. Van phân phối Trên hình 4-10 là loại van phân phối gồm có 4 van ghép lại với nhau và được điều khiển bằng trục cam. Loại này được dùng trong các hệ thống TĐTL cần có độ kín rất cao, hoặc khi cần phân phối chất lỏng một cách gián đoạn theo một quy luật nhất định (như trong hệ thống thủy lực tùy động). Chúng được chế tạo theo dạng van hình côn hoặc hình cầu. Trên H.4-9 là loại van phân phối hình côn, loại van phân phối Hình 4-10. Cơ cấu phân phối có 4 van này có thể làm việc với áp suất cao. 1 - Các van 2 - Lò xo 3- Vỏ bao; 4 - Trục cam. 90
Nó có ưu điểm là làm việc bền lâu, nhưng nhược điểm là lưu lượng nhỏ (không quá 51/ phút) và lực điều khiển lớn. a3. Van phân phối kiểu con trượt Loại này được dùng rất phổ biến trong các hệ thống TĐTL TT (Hình 4-11). Nó có ưu điểm là dễ chế tạo, kích thước nhỏ gọn, làm việc bảo đảm độ tin cậy cao. Mặt khác, nó có thể làm việc với áp suất cao và lưu lượng lớn. Hình 4-11. Van phân phối kiểu con trượt và ký hiệu của nó. 1- Cần pittông 2 - Vỏ van 3 - Con trượt pittông 4 - Đường dầu cao áp 5- Đường dầu hồi 6 - Xy lanh lực. Nguyên lý làm việc: Khi chưa có tín hiệu tác động vào cần pittông 1 (ở trạng thái của sơ đồ trên), các con trượt pittông 3 bịt kín các đường đầu ra vào xilanh lực 6, nên chúng ở trạng thái không làm việc. Khi có tín hiệu tác động vào cần pittông 1, thí dụ: Đẩy cần pittông 1 sang phải thì các con trượt pittông 3 cũng sang phải và mở thông đường dầu cao áp 4 vào khoang phải của xylanh lực 6, đẩy pittông 7 sang trái, đồng thời dầu hạ áp ở khoang bên trái của xylanh 6 sẽ đi ra theo đường dầu hồi 5. Nếu có tín hiệu tác động đẩy cần pittông 1 sang trái thì các quá trình diễn ra ngược lại và lúc này pittông 7 sẽ di chuyển sang phải. 4.4.2. Cơ cấu tiết lưu (Bộ phận điều tiết lưu lượng) Các dạng khác nhau của bộ điều tiết lưu lượng gồm có: tiết lưu, các cơ cấu điều tiết dòng chảy, điều tiết phân phối các van tỷ lệ lưu lượng. 4.4.2.1. Van tiết lưu Van tiết lưu (gọi tắt là tiết lưu) là một loại cơ cấu thủy lực cho phép điều chỉnh sức cản cục bộ do thay đổi kích thước lỗ thông của nó, nhờ vậy mà thay đổi được lưu lượng của chất lỏng chảy qua trong quá trình vận hành. Các sơ đồ khác nhau của tiết lưu được giới thiệu trên H 4-12. Nguyên lý làm việc của loại tiết lưu có thể thấy được qua hình 4-12. Vì chiều dày  của thành nút xoay (H.4-12b) khá nhỏ nên khả năng tháo tiết lưu về thực chất không phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng. Lưu lượng qua tiết lưu được xác định theo công thức chảy qua lỗ nhỏ hoặc khe hẹp: 2p QT = .. (4-44)  91
Hình 4-12. Sơ đồ cấu tạo của tiết lưu a. Loại hình kim; b- Loại khe hẹp có núm xoay; c - Loại bản; d- Loại rãnh; e- Ký hiệu tiết lưu; Trong đó:  - Hệ số lưu lượng. Đối với tiết lưu khe hẹp  = 0,64 - 0,70 còn loại kim  = 0,75-0,80; p- độ chênh áp suất trong tiết lưu, - Tiết diện lỗ tháo, - khối lượng riêng của chất lỏng. Từ công thức (4-44), ta thấy lưu lượng qua tiết lưu không chỉ phụ thuộc vào tiết diện lỗ mà phụ thuộc cả vào độ chênh áp suất ở tiết lưu. Do độ chênh áp suất phụ thuộc vào phụ tải tác dụng lên cơ cấu chấp hành cho nên khi phụ tải thay đổi, tiết lưu không có khả năng tạo được vận tốc ở nhánh ra của TĐTL. Do đó tiết lưu chỉ có thể dùng ở TĐTL có phụ tải ít thay đổi, hoặc cho phép giảm vận tốc ở nhánh ra khi phụ tải tăng (hoặc ngược lại). 4.4.2.2. Van tỷ lệ lưu lượng Van này có hai loại nhập (cộng) hoặc tách (chia) dòng chảy, trong đó loại chia được dùng phổ biến hơn cả. Chức năng của van chia lưu lượng là duy trì một tỷ lệ lưu lượng cố định trong các nhánh dẫn song song. Ví dụ, cần chia lưu lượng chất lỏng từ bơm thành hai phần bằng nhau vào hai động cơ điều khiển 2 bánh xích của một máy kéo. Van chia lưu lượng có nhiều loại khác nhau. Một trong các loại đó được giới thiệu trên H.4-13a). Nguyên lý làm việc của van này như sau: Chất lỏng có áp suất p và lưu lượng Q được dẫn qua kênh 1 vào khoang rỗng của xylanh có pittông 2 di chuyển tự do. Khi áp suất ở hai xylanh 3 và 6 bằng nhau (p1 = p2), thì tổn thất áp suất trong đường nối với hai xylanh đó sẽ bằng nhau. Với độ cản ở hai nhánh nối song song như nhau thì lưu lượng qua đó phải bằng nhau: 92
Q1 = Q2 = Q/2. Trong trường hợp này áp suất ở hai phía của pittông bằng nhau: p1 +  .g .a1.Q12 = p2 +  .g .a2 .Q22 (4-45) cho nên pittông ở trạng thái cân bằng và ở vị trí trung bình đối xứng so với cửa 1. Độ cản a1 và a2 được lựa chọn bằng cách chỉnh các êcu đặt trong các kênh 4 và 5. Nếu giả thiết tăng lực ở một trong hai cần đẩy của xylanh, ví dụ ở phía xylanh 3, thì ở đó áp suất sẽ tăng lên một đại lượng p làm cho áp suất ở hai đầu pittông 2 mất cân bằng, vì: p1 + p +  .g .a1.Q12  p2 +  .g .a2 .Q22 (4-46) a) b) Hình 4-13. Van tỷ lệ lưu lượng và ký hiệu của nó Do đó, pittông 2 sẽ dịch về phía xylanh 6, làm thay đổi lưu lượng qua kênh 5 và làm tăng tổn thất áp suất tới giá trị pt = p. Kết qủa là sẽ đưa đến sự cân bằng lực ở pittông 2, ta sẽ có Q1 = Q2 = Q/2, vì: p1 + p + .g.a1. Q12 = p2 + pt + .g.a2. Q22 (4-47) Khi cân bằng lực ở xylanh (p =0), thì pittông 2 sẽ dịch chuyển về vị trí ban đầu và Q1 = Q 2 . Như vậy, muốn cho van chia lưu lượng làm việc chính xác thì cần phải chế tạo chi tiết thật chính xác. Hình 4-13b là ký hiệu của van chia lưu lượng và nhập lưu lượng. Trong trường hợp cần duy trì tỷ lệ lưu lượng không đổi ở một số nhánh song song cùng dẫn vào một nhánh chung, người ta dùng van nhập (cộng) lưu lượng. 4.4.2.3. Bộ điều tiết dòng chảy a) b) Hình 4-14. Bộ điều tiết dòng chảy và ký hiệu của nó 93
Điều tiết dòng chảy dùng để duy trì lưu lượng quy định không phụ thuộc vào độ hạ áp suất giữa ống ra và ống vào. Cấu tạo của nó gồm tiết lưu, van chênh lệch áp suất để duy trì độ chênh áp suất ở tiết lưu. Nguyên lý làm việc của bộ điều tiết dòng chảy như sau (H.4-15): chất lỏng được dẫn theo lỗ 11 đi qua khe giữa con trượt 9 và vỏ 8 vào rãnh 10 rồi sau đó qua khe tiết lưu ở nút 2 tới lỗ ra 1. Khi áp suất ở lỗ 1 giảm, thì theo rãnh 4 áp suất đó sẽ truyền vào buồng phía trên pittông của con trượt 9. Con trượt sẽ chuyển động đi lên làm cho diện tích của khe giữa con trượt và vỏ 8 bị giảm, kéo theo sự giảm áp suất ở khoang 10. Khi tăng áp suất ở cửa ra 1 thì sự vận hành của điều tiết sẽ diễn ra theo trình tự ngược lại. Sự vận hành của điều tiết như vậy sẽ đảm bảo duy trì độ chênh áp trong tiết lưu với giá trị không đổi. Muốn điều chỉnh lưu lượng một cách từ từ thì ta vặn mâm xoay 6, khi cần điều chỉnh nhanh ta xoay cần 5. Lượng rò rỉ trong máy được tháo ra theo lỗ 3. Ký hiệu của điều tiết dòng chảy nêu trên H.4-15b). 4.4.2.4. Phân phối dạng tiết lưu Van phân phối dạng tiết lưu dùng để thay đổi lưu lượng và hướng của dòng chất lỏng làm việc đồng thời trong một số đường dẫn sao cho phù hợp với các lượng điều khiển bên ngoài. Thông thường phân phối tiết lưu làm nhiệm vụ như một chi tiết cảm ứng trong các cơ cấu điều tiết tác động gián tiếp với bộ khuyếch đại thủy lực kiểu con trượt được dùng trong các hệ thống theo dõi. a) b) Hình 4-15. Bộ điều tiết dòng chảy Hình 4-16. Bộ phân phối kiểu tiết lưu con trượt Trên hình 4-16 là sơ đồ cấu tạo của phân phối tiết lưu con trượt được nối với xylanh thủy lực. Nguyên lý làm việc của nó như sau: Chi tiết cảm ứng tác động lên đòn bẩy 1 làm chuyển động con trượt 3. Phân phối con trượt được nối với nhánh đẩy có áp suất p1 và nhánh tháo áp suất p2. Mặt khác nó được nối với nhánh dẫn có xylanh 4 làm nhiệm vụ động cơ thủy lực của cơ cấu chấp hành. Nếu ta kéo cần 1 sang phải thì đòn bẩy 2 sẽ qua sang phải một đoạn a - a’ quanh điểm c làm cho con trượt 3 dịch sang phải một đoạn b -b’. Dưới tác dụng của lực, pittông 5 của xy lanh thủy lực sẽ dịch sang trái. Chất lỏng ở khoang trái của nó sẽ bị đẩy ra ngoài 94
qua nhánh tràn. Khi pittông 5 chuyển động sang trái thì nó sẽ kéo đòn bẩy 2 dịch trái và đóng cửa rãnh trong vỏ con trượt, ngăn chất lỏng chảy vào xylanh 4. Như vậy đòn bẩy 2 làm chức năng liên hệ ngược. Trường hợp cần kéo 1 quay sang trái, thì pittông của xylanh 4 dịch sang phải, nghĩa là pittông của xylanh thủy lực sẽ kiểm soát sự vận hành của con trượt và nhờ đòn bẩy 2 mà nó thực hiện được chức năng liên hệ ngược giữa pittông 5 và con trượt 3. Nhờ liên hệ ngược nên pittông thủy lực có khuynh hướng giảm sự chuyển động ngược chiều nhau của nó với con trượt. Đó là đặc điểm chủ yếu của hệ điều chỉnh có liên hệ ngược. Ngoài dạng cấu tạo theo sơ đồ H.4-16 những phương án khác của cơ cấu điều chỉnh tự động có bộ khuyếch đại kiểu con trượt. 4.4.2.5. Bộ điều tốc Ta biết lưu lượng chất lỏng qua tiết lưu phụ thuộc vào độ chênh lệch áp suất trước và sau tiết lưu. Khi phụ tải thay đổi độ lệch áp đó sẽ thay đổi. Vì vậy cơ cấu tiết lưu không có khả năng giữ cho lưu lượng qua nó không đổi. Nghĩa là không thể ổn định vận tốc của động cơ thủy lực. Nếu phối hợp hoạt động giữa tiết lưu và van điều áp trường hợp sẽ ổn định được lưu lượng cho động cơ thủy lực, làm cho chúng không phụ thuộc vào sự biến đổi của phụ tải. Cơ cấu đó gọi là bộ điều tốc. Hình 4-17, mô tả cơ cấu, nguyên lý của bộ điều tốc. Chất lỏng được dẫn vào lỗ (1) đi qua khe hở giữa mép của pít tông (2) của van điều áp và vỏ (3) vào buồng (4); tiếp tục qua khe lưu thông vào buồng (5) tới lỗ (7). Pít tông (2) được lò xo (6) luôn đẩy tới vị trí cuối cùng. Khi áp suất sau tiết lưu giảm xuống kéo theo áp suất trong buồng có lò xo của van điều áp giảm xuống. Khi đó pít tông (2) mất cân bằng và pít tông được đẩy lên, tiết diện khe lưu thông giảm làm tăng sức cân đối với dòng chảy từ lỗ (1) vào buồng (4). Kết quả áp suất trước tiết lưu giảm xuống, bảo đảm độ chênh áp trước và sau tiết lưu giữ như cũ. Hình 4-17. Bộ điều tốc Như vậy để giữ cho vận tốc của bộ chấp hành ổn định và không phụ thuộc vào sự thay đổi của phụ tải người ta thường sử dụng bộ điều tốc lắp theo ba cách sau: - Mắc bộ điều tốc ở lối vào động cơ thuỷ lực. - Mắc bộ điều tốc ở lối ra động cơ thuỷ lực. - Mắc bộ điều tốc song song với động cơ thuỷ lực. 4.4.3. Các loại van 4.4.3.1. Van một chiều Loại này dùng để dẫn dòng chảy đi theo một chiều và chặn dòng chảy đi hướng ngược lại. Về kết cấu, van một chiều được chế tạo theo kiểu hình cầu (Hình 4-18b), hình côn (Hình 4-18c) và hình đĩa (Hình 4-18d). 95