Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu và mô phỏng automation studio hệ thống thuỷ lực trên xe cẩu xúc đào KGT-V hãng Hitachi của trường cao đẳng giao thông vận tải đường thủy 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu và mô phỏng automation studio hệ thống thuỷ lực trên xe cẩu xúc đào KGT-V hãng Hitachi của trường cao đẳng giao thông vận tải đường thủy 2" được hoàn thành với mục tiêu nhằm nghiên cứu và xây dựng mô hình điều khiển hệ thống thủy lực. Dựa vào các đặc tính motor, dải công suất, dao động của hệ thống và mô hình hóa quá trình làm việc của hệ thống thủy lực giúp ta hiểu và phân tích hiệu suất và quá trình làm việc hệ thống một cách chính xác và nhanh chóng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu và mô phỏng automation studio hệ thống thuỷ lực trên xe cẩu xúc đào KGT-V hãng Hitachi của trường cao đẳng giao thông vận tải đường thủy 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM --------- oOo -------- NGUYỄN VĂN NGỌ NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG AUTOMATION STUDIO HỆ THỐNG THUỶ LỰC TRÊN XE CẨU XÚC ĐÀO KGT-V HÃNG HITACHI CỦA TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐƯỜNG THỦY II LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.Hồ Chí Minh – 08/2020 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM --------- oOo -------- NGUYỄN VĂN NGỌ NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG AUTOMATION STUDIO HỆ THỐNG THUỶ LỰC TRÊN XE CẨU XÚC ĐÀO KGT-V HÃNG HITACHI CỦA TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐƯỜNG THỦY II CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MÃ SỐ: 8520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS LÊ HỮU SƠN Tp.Hồ Chí Minh – 08/2020 2
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS LÊ HỮU SƠN. Ngoài các nội dung tham khảo trong tài liệu đã được liệt kê trong phần “Tài liệu tham khảo”, các kết quả là quá trình nghiên cứu nghiêm túc và trung thực của tôi. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020 Học viên Nguyễn Văn Ngọ 3
LỜI CÁM ƠN Trong quá trình hoàn thành xây dựng luận văn thạc sỹ học viên đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ quý thầy cô, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Đặc biệt là PGS.TS LÊ HỮU SƠN, người luôn tận tình hướng dẫn về phương pháp nghiên cứu và tư liệu trong quá trình thực hiện luận văn. Em xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất. Bên cạnh đó, em cũng xin gửi lời cám ơn đến Viện Hàng Hải, Viện Sau đại học Trường Đại học Giao thông vận tải Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Tuy đã có nhiều cố gắng song do thời gian có hạn, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô, chuyên gia, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cám ơn! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020 Học viên Nguyễn Văn Ngọ 4
MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG ................................................................................... 8 DANH MỤC HÌNH ..................................................................................... 9 MỞ ĐẦU ................................................................................................... 12 1. Tính bức thiết của đề tài ................................................................. 12 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ................................... 12 3. Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài ........................................ 12 4. Giới hạn đề tài ................................................................................ 12 5. Bố cục đề tài ................................................................................... 13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI........................................................ 14 1.1 Tổng quan về đề tài ........................................................................ 14 1.2 Tổng quan về truyền động thủy lực. ............................................... 14 Những ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống thủy lực ............ 14 Các cơ sở lý thuyết cơ bản trong truyền động thủy lực ............ 16 Các tổn thất thường gặp trong hệ thống thủy lực ..................... 20 1.3 Các phương pháp điều khiển tốc độ cơ cấu chấp hành .... ............... 22 Điều chỉnh bằng phương pháp tiết lưu dòng công chất ............ 22 Đặt van tiết lưu ở lối vào động cơ thủy lực .............................. 23 CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN XE CẨU XÚC ĐÀO KGT-V HÃNG HITACHI .......................................................................... 28 2.1 . Tổng quan xe cẩu xúc đào KGT-V hãng Hitachi. ......................... 28 Kích thước xe .......................................................................... 29 Đặc điểm chung của máy......................................................... 30 Điều kiện xe đi trên đường bộ ................................................. 31 5
Di chuyển trên đường sắt . ....................................................... 32 Khả năng làm việc của bánh lốp .............................................. 33 Khả năng làm việc bánh sắt ..................................................... 35 Giới thiệu động cơ Deutz trên xe ............................................ 37 Mạch tổng quát trên xe đa năng loại KGT-V hãng Hitachi ...... 38 Hệ thống điều khiển thủy lực xe ............................................ 39 2.2 Xây dựng mô hình và phương pháp tính chọn các chi tiết của .…...41 Xây dựng sơ đồ điều khiển nâng hạ cần bằng thủy lực ............ 41 Sơ đồ điều khiển cần thứ hai và quay toa bằng thủy lực .......... 44 Sơ đồ điều khiển xy lanh công tác ........................................... 46 2.3 Kết luận .......................................................................................... 48 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA XE CẨU XÚC ĐÀO KGT-V HÃNG HITACHI ..................................................................... 49 3.1 Giới thiệu về phần mềm Automation Studio ................................... 49 Giới thiệu phần mềm Automation Studio . .............................. 49 Mô tả phần mềm Automation Studio ....................................... 50 Giao diện thư viện chính.......................................................... 51 Giao diện tra cứu ý nghĩa các ký hiệu trong thư viện. .............. 52 Giao diện thiết kế chính của các phần tử. ................................. 52 3.2 Nhóm phần tử thủy lực của xe trên phần mền Automation Studio .. 54 Nhóm phần tử điều khiển bằng thuỷ lực. ................................. 54 Nhóm điều khiển điện, điện - thuỷ lực. .................................... 57 Nhóm động cơ ......................................................................... 58 6
3.3 . Tính chọn phần tử mô phỏng bơm và xy lanh trong phần mềm Automation Studio ........................................................................................... 59 Tính toán lựa chọn bơm chính . ............................................... 59 Tính chọn xy lanh thủy lực ...................................................... 69 Xây dựng mô hình hệ thống .................................................... 72 Phân tích kết quả . ................................................................... 77 KẾT LUÂN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 81 1. Kết luận .......................................................................................... 81 2. Kiến nghị ........................................................................................ 81 7
DANH MỤC BẢNG Bảng 2-1 Bảng giới hạn tải chạy trên bánh lốp ........................................... 34 Bảng 2-2 Giới hạn làm việc trên bánh sắt thẳng ......................................... 35 Bảng 2-3 Giới hạn tải bánh sắt trên đường nghiêng 50 ............................... 36 8
DANH MỤC HÌNH Hình 1-1 Hình vẽ mô tả áp suất thủy tĩnh ................................................... 16 Hình 1-2 Hình biểu diễn dòng chảy liên tục của chất lỏng ......................... 17 Hình 1-3 Hình mô tả phương trình Bernoulli ............................................. 19 Hình 1-4 Hệ thống có đặt tiết lưu ở lối vào động cơ thủy lực ............. Error! Bookmark not defined. Hình 1-5 Hệ thống có đặt tiết lưu ở lối ra động cơ thủy lực........................ 24 Hình 1-6 Hệ thống có đặt tiết lưu song song với động cơ thủy lực ............. 25 Hình 1-7 Lắp đặt bộ ổn áp trên đường ra của cơ cấu truyền động thủy lực . 26 Hình 1-8 Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách chỉnh lưu lượng bơm ........... 27 Hình 2-1 Tổng quan xe cẩu xúc đào KGT-V ............................................. 28 Hình 2-2 Cấu tạo chi tiết xe cẩu xúc đào KGT-V hãng Hitachi ................. 28 Hình 2-3 Thông số xe cẩu xúc đào KGT-V hãng Hitachi ........................... 30 Hình 2-4 Bố trí xe trên đường bộ . ............................................................. 31 Hình 2-5 Xe KGT-V hãng Hitachi vận hành trên đường ray . .................... 32 Hình 2-6 Tầm với làm việc của xe với bánh lốp ......................................... 33 Hình 2-7 Tầm với làm việc của xe với bộ với gầu đào. .............................. 33 Hình 2-8 Xe lắp giới hạn tải chạy trên bánh lốp ........................................ 34 Hình 2-9 Giới hạn tải trên đường sắt thẳng. .............................................. 35 Hình 2-10 Giới hạn tải bánh sắt trên đường nghiêng 50 .............................. 36 Hình 2-11 Cấu tạo đông cơ Deutz .............................................................. 37 Hình 2-12 Mạch tổng quát trên xe đa năng loại KGT-V hãng Hitachi ........ 38 Hình 2-13 Sơ đồ mạch thủy lực bộ công tác chính xe đa năng loai KGT-V hãng Hitachi. ........................................................................................................ 40 9
Hình 2-14 Sơ đồ tay điều khiển nâng hạ cần bằng thủy lực ........................ 41 Hình 2-15 Sơ đồ điều khiển nâng hạ cần xe .............................................. 43 Hình 2-16 Tay điều khiển cần ................................................................... 44 Hình 2-17 Sơ đồ điều khiển cần thứ hai và quay toa .................................. 45 Hình 2-18 Sơ đồ tay trang điều khiển ......................................................... 46 Hình 2-19 Mạch thủy lực điều khiển xy lanh công tác. .............................. 47 Hình 3-1 Sơ đồ tóm tắt một quá trình sản xuất kết hợp mô phỏng. ............. 49 Hình 3-2 Giao diện chính của Automation Studio ... .................................. 50 Hình 3-3 Giao diện của thư viện chính. ...................................................... 51 Hình 3-4 Giao diện tra cứu ý nghĩa ký hiệu bơm thủy lực. ......................... 52 Hình 3-5 Giao diện thiết kế van điều khiển.. .............................................. 53 Hình 3-6 Giao diện lựa chọn các đường dẫn dầu trong van điều khiển. ...... 53 Hình 3-7 Nhóm van áp suất được mô phỏng trong Automation Studio . .... 54 Hình 3-8 Nhóm van đảo chiều được mô phỏng trong Automation Studio. . 55 Hình 3-9 Nhóm van tiết lưu được mô phỏng trong Automation Studio .. ... 55 Hình 3-10 Nhóm van chặn được mô phỏng trong Automation Studio .. ..... 56 Hình 3-11 Nhóm xilanh được mô phỏng trong Automation Studio . .......... 56 Hình 3-12 Van áp suất điện từ.................................................................... 57 Hình 3-13 Nhóm bơm và động cơ được mô phỏng trong Automation Studio ............................................................................................................................. 58 Hình 3-14 Nhóm thùng chứa dầu được mô phỏng trong Automation Studio . ............................................................................................................................. 59 Hình 3-15 Nhóm lọc dầu được mô phỏng trong Automation Studio . ........ 59 Hình 3-16 Bơm piston-roto hướng trục ...................................................... 60 10
Hình 3-17 Sơ đồ nguyên lý chuyển động của bơm piston-roto hướng trục .60 Hình 3-18 Sơ đồ lực tác dụng trong xy lanh thủy lực ................................. 69 Hình 3-19 Mô hình sơ đồ thuỷ lực điều khiển nâng hạ cần thứ nhất và đoạn kéo dài trong phần mềm Automation Studio . ...................................................... 73 Hình 3-20 Mô hình sơ đồ thuỷ lực điều khiển cần thứ hai và động cơ quay toa . ...................................................................................................................... 73 Hình 3-21 Mô hình sơ đồ thuỷ lực điều khiển xy lanh công tác . ............... 74 Hình 3-22 Mô phỏng quá trình làm việc nâng hạ cần thứ nhất và đoạn kéo dài. ....................................................................................................................... 74 Hình 3-23 Mô phỏng quá trình làm việc nâng hạ cần thứ hai và động cơ quay toa ............................................................................................................... 75 Hình 3-24 Mô phỏng quá trình làm việc việc xy lanh công tác .................. 76 Hình 3-25 Đồ thị đặc tính của xylanh nâng cần. ......................................... 77 Hình 3-26 Đồ thị đặc tính của mô tơ quay toa ........................................... 78 Hình 3-27 Đồ thị đặc tính van an toàn. ...................................................... 79 11
MỞ ĐẦU 1. Tính bức thiết của đề tài Để phát triển đất nước càng ngày càng giàu mạnh, xây dựng các công trình cảng ngày càng chất lượng, nhanh hơn và to hơn thì các thiết bị cơ giới ngày càng được đầu tư để phát triển, ngày càng hiện đại hơn. Trước nhu cầu phát triển các trang thiết bị máy móc để giảm sức lao động thì xe cẩu xúc đào KGT-V hãng Hitachi đang được rất ưa chuộng trong sử dụng cho các công trình nhỏ vì tính đa năng nó. Bên cạnh đó Trường Cao đẳng Giao thông vận tải Đường thủy II đang đào tạo về xe đa năng này. Thông qua nguyên lý hoạt động, vận hành các hệ thống điều khiển của xe đa năng loại KGT-V của hãng Hitachi, tôi chọn đề tài này nhằm nghiên cứu, mô phỏng hoạt động làm việc của xe, làm tài liệu nghiên cứu và giảng dạy cho sinh viên, học viên. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Xe cẩu xúc đào KGT-V của Hitachi - Các chương trình mô phỏng, lập trình. 3. Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài Nghiên cứu và xây dựng mô hình điều khiển hệ thống thủy lực. Dựa vào các đặc tính motor, dải công suất, dao động của hệ thống và mô hình hóa quá trình làm việc của hệ thống thủy lực giúp ta hiểu và phân tích hiệu suất và quá trình làm việc hệ thống một cách chính xác và nhanh chóng. Làm tài liệu cho sinh viên, học viên học tập và nghiên cứu. 4. Giới hạn đề tài Quá trình làm việc và hệ thống thủy lực của xe cẩu xúc đào KGT-V của hãng Hitachi 12
5. Bố cục đề tài Luận văn bao gồm các nội dung sau: Mở đầu 1 Tính bức thiết của đề tài 2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5 Cấu trúc của luận văn Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Chương 2. KHẢO SÁT HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN XE CẨU XÚC ĐÀO KGT-V HÃNG HITACHI Chương 3 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THỦY LỰC XE CẨU XÚC ĐÀO KGT-V HÃNG HITACHI 13
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan về đề tài Trước nhu cầu phát triển các trang thiết bị máy móc để giảm sức lạo động thì xe cẩu xúc đào KGT-V hãng Hitachi đang rất được ưa chuộng trong sử dụng cho các công trình vì tính đa năng của nó.. Tìm hiểu chung về các hệ thống thủy lực, động cơ đốt trong của dòng xe cẩu xúc đào KGT-V của hãng Hitachi Thời đại công nghệ thông tin, khoa học áp dụng nên tôi muốn nghiên cứu tìm hiều phần mềm mô phỏng Automation Studio để mô phỏng quá trình hoạt động của xe nhằm áp dụng khoa học vào thực tiễn. Đặc biệt thông qua nguyên lý hoạt động, vận hành của thiết bị xe cơ giới này, các đặc tính của bơm, các trang thiết bị thủy lực, hệ thống thủy lực và các cảm biến xe cẩu xúc đào KGT-V của hãng Hitachi. 1.2 Tổng quan về truyền động thủy lực. Ngành Kỹ thuật thủy khí nói chung và Máy & Tự động thủy khí nói riêng đã phát triển mạnh mẽ và đạt được những thành tựu to lớn trong nhiều lĩnh vực của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp, quốc phòng, giao thông vận tải và du hành vũ trụ. Những ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống thủy lực Ưu điểm của hệ thống thủy lực Về tính không chịu nén của thủy lực và ngày càng phát triển hiện đại nên càng ngày hệ thống thủy lực của chúng ta ngày càng tạo ra lực lớn và công suất cao. Dễ dàng lập trình hoạt động theo các phần mềm lập trình sẵn, cũng như tăng độ chính xác làm việc của hệ thống. Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau. 14
Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao. Dễ chuyển đổi cũng như thay đổi tính đáp ứng của hệ thống. Dễ đề phòng quá tải 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 hoá. Nhờ quá trình chuẩn hóa các trang thiết bị cũng như tính đồng nhất, hệ thống có thể được xây dựng trên các modul. Nhờ vậy quá trình sản xuất chế tạo và mô hình hóa trang thiết bị được thống nhất và sản xuất hàng loạt nhằm giảm giá thành. Khuyết điểm của hệ thống thủy lực Do là chất lỏng là thủy lực, nên quá trình hoạt động các phần tử chất lỏng dễ bị rò rỉ, mất mát làm giảm hiệu suất làm việc của hệ thống. Do các hệ thống đường ống và bình chứa áp có khả năng đàn hồi cao nên quá trình thay đổi phụ tải của hệ thống thường đáp ứng có độ trễ. Bên cạnh đó các tổn thất quan trọng trong thủy lực như: cột áp, va đạp thủy lực và đặc biệt là xâm thực ảnh hưởng đến việc truyền động cho hệ thống, làm giảm hiệu suất cho hệ thống truyền động thủy lực. Độ nhớt của thủy lực làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ, môi trường nên cũng ảnh hưởng đến trạng thái làm việc của hệ thống. Hiện nay thiết bị hoạt động trên nguyên lý truyền động thuỷ lực tuy có nhiều ưu điểm và khuyết điểm nhưng thực tế các trang thiết bị càng ngày càng được sử dụng nhiều. Để tối ưu hóa ưu điểm và khắc phục các khuyết điểm, dựa vào công nghệ, khoa học ngày nay người ta thường tận dụng, kết hợp các loại với nhau như truyền động thuỷ - cơ, điện- thuỷ- cơ, thuỷ- khí- cơ…. Từ đó nâng cao được công suất cũng như hiệu quả kinh tế. 15
Các cơ sở lý thuyết cơ bản trong truyền động thủy lực Áp suất thủy tĩnh Thủy tĩnh học là lĩnh vực nghiên cứu các trạng thái chất lỏng, bao gồm trọng lực, ngoại lực, áp suất của chất lỏng trong trạng thái tĩnh của mọi phần tử chất lỏng. F A F1 Hình a Hình b ` Hình c PL A1 l1 h PF Ps PF l2 A2 F2 Hình 1-1 Hình vẽ mô tả áp suất thủy tĩnh Ta có: Hình a: Ps = h.g.𝜌 + Pl 𝐹 Hình b: Pf = 𝐴 𝐹1 𝐹2 𝐼1 𝐴2 𝐹1 Hình c: = Pf = và = = 𝐴1 𝐴2 𝐼2 𝐴1 𝐹2 Trong đó: 𝜌 − là khối lượng riêng của chất lỏng. h − Chiều cao cột áp g − là gia tốc trọng trường của chất lỏng Ps − là áp suất do trọng lực tác động vào phần tử PL − là áp suất của khí quyển PF là áp suất do trọng tải ngoài tác động 16
Phương trình dòng chảy liên tục của chất lỏng Ta có lưu lượng công chất thủy lực (Q) chảy trong ống cho là không đổi. Lưu lượng công chất thủy lực Q trong toàn ống (điều kiện liên tục) đi qua mặt cắt A là bằng nha. Ta có công thức phương trình dòng chảy liên tục như sau: Q = A.v = hằng số (const) (1.1) Với v là vận tốc dòng chảy chất lỏng trung bình qua mặt cắt A. Nếu tiết diện chảy qua ống là hình tròn, ta có: Q1 = Q2 hay v1.A1 = v2.A2 (1.2) 2 𝑑2 .𝜋 2 𝑑1.𝜋 𝑣2 = . 𝑣1 (1.3) 4 4 Ta có Phương trình dòng chảy liên tục tại vị trí thứ 2: 2 𝑑1 𝑣2= 2 . 𝑣1 (1.4) 𝑑2 Hình 1-2 Hình biểu diễn dòng chảy liên tụccủa chất lỏng 17
Trong đó: Q1[m3/s] là lưu lượng dòng chảy của chất lỏng v1[m/s] là vận tốc dòng chảy, Tiết diện dòng chảy và A1[m2], Đường kính ống tại vị trí 1 d1[m]; Q2[m3/s] là lưu lượng dòng chảy của chất lỏng V2[m/s] là vận tốc dòng chảy, Tiết diện dòng chảy và A2[m2], Đường kính ống tại vị trí 2 d2[m]; Phương trình truyền dẫn chất lỏng Bernoulli cho điều kiện chất lỏng lý tưởng Để đi sâu nghiên cứu phương trình chuyển dẫn chất lỏng bằng phương trình Bernoulli, ở đây cho chất lỏng truyền dẫn chất lỏng được đặt ở một góc nghiêng β và truyền dẫn chất lỏng qua ống có tiết diện thay đổi được. Chọn 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 trên đoạn ống. cho lưu lượng chất lỏng đi qua ống có lưu lượng Q, sử dụng áp kế để đo áp suất dòng chất lỏng tại 2 mặt cắt của ống. Di chuyển áp kế tới từng mặt cắt sẽ thu được đường áp kế. Sử dụng ống Pito để làm thí nghiệm. Khi đó với chất lỏng lý tưởng ta sẽ có được chiều cao cột chất lỏng như nhau tại mọi ví trí mặt cắt so với mặt phẳng gốc được tạo ra. Như vậy: Đường thẳng nối lại với nhau của chiều cao ống Pito khi di chuyển ống này trên các mặt cắt của dòng chảy thì ta đường thể hiện mức năng lượng toàn phần của dòng chảy. 18
Hình 1-3 Hình mô tả phương trình Bernoulli Phương trình thể hiện dòng chảy Bernoulli tại mặt cắt 1-1 và 2-2. 𝑃 𝑣12 𝑃 𝑣22 𝑧+ + = 𝑧+ + = 𝐻 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 (1.5) 𝜌𝑔 2𝑔 𝜌𝑔 2𝑔 Phương trình thể hiện dòng chảy Bernoulli tại mặt cắt bất kỳ: 𝑃 𝑣2 𝑧+ + = 𝐻 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 (1.6) 𝜌𝑔 2𝑔 Ta có năng lượng chúng ta có thể hiểu: Z – năng lượng riêng thế năng P/ρg – năng lượng riêng áp suất V2/2g – năng lượng riêng động năng Trong phương trình trên cột áp H là mét: [H] = m. Từ đó có thêm các tên gọi: Z – chiều cao cột áp hình học, P/ρg – chiều cao cột áp áp suất, V2/2g – chiều cao cột áp vận tốc. Phương trình Bernoulli đối với chất lỏng lý tưởng có thể được phát biểu là: tổng chiều cao cột áp hình học, áp suất, và vận tốc là một hằng số. 19
Các tổn thất thường gặp trong hệ thống thủy lực Tổn thất thể tích: Tổn thất thể tích là tổn thất do các phần tử thủy lực đi qua các kẻ hở của thiết bị hệ thống. Tổn thất này càng được lưu ý khi hệ thống làm việc có áp suất càng lớn, Nếu áp suất làm việc càng lớn, vận tốc càng nhỏ và độ nhớt càng nhỏ thì tổn thất thể tích càng lớn. Tổn thất thường được tìm thấy và tổn thất lớn nhất được tìm thấy ở các thiết bị đổi năng lượng được kể đến như là: bơm dầu, động cơ dầu, xi lanh dầu truyền lực. Hiệu suất tổn thất thể tích đối với bơm dầu: Ŋtb = Q/Qo (1.7) Trong đó: Q- lưu lượng thực tế của bơm dầu Qo- lưu lượng danh nghĩa của bơm dầu Hiệu suất thể tích thực tế được tính như sau nếu không tính các tổn thất ở các mối nối. ηt = ηtb . ηt (1.9) Tổn thất cơ khí: Tổn thất cơ khí là tổn thất do quá trình hoạt động của thiết bị tạo ra các ma sát giữa các bộ phận chuyển động của thiết bị, các chuyển động tương đối ở bơm dầu và động cơ dầu gây ra Hiệu suất của tổn thất cơ khí của thiết bị được mô tả: ηtck = N0/N (1.10) 20