Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng truyền động thủy lực và khí nén - Đại học Cần Thơ.
TRỈÅN Ì G ÂAIÛ HOC Ü CÁ N Ư THÅ KHOA CÄNG NGHÃÛ BÄÜ MÄN K THÛT CÅ KHÊ BÀI GIẢNG Biãn soản: Tráưn Trung Tênh Ngä Quang Hiãúu Lỉu hnh näüi bäü Truyền động Thủy lực Khí nén MỦC LỦC Mủc lủc Ti liãûu tham kho - PHÁƯN A: TRUƯN ÂÄÜNG THY LỈÛC Chỉång : Âải Cỉång Vãư Truưn Âäüng Thy Lỉûc - 1.1 : Nguyãn l truưn dáùn thy lỉûc - 1.2 : Vê dủ vãư truưn dáùn thy lỉûc 1.3 : Cạc loải truưn âäüng 1.4 : Cạc âàûc trỉng ca hãû thäúng thy lỉûc 1.5 : Caïc täøn tháút hãû thäúng thy lỉûc 1.6 : Âäü nhåït v u cáưu âäúi våïi dáưu thy lỉûc - 10 1.7 : Cạc âàûc âiãøm ca truưn âäüng thy lỉûc - 11 1.8 : Âån vë âo cạc âải lỉåüng cå bn 12 Chæång : Båm Thy Lỉûc 13 2.1 : Cäng duûng 13 2.2 : Phán loaûi - 13 2.3 : Âàûc 13 2.4 : Kyï hiãûu - 14 2.5 : Cäng thỉïc toạn båm 14 2.6 : Cạc loải båm hãû thäúng thy læûc 15 2.7 : Cạc mảch båm cå bn 21 Chỉång : Cå Cáúu Tạc Âäüng - 23 3.1 : Phán loaûi xy lanh 23 3.2 : Cáúu taûo xy lanh 24 3.3 : Cäng thæïc toaïn xy lanh 25 3.4 : Âiãưu kiãûn lm viãûc ca xy lanh 27 3.5 : Phỉång phạp cäú âënh xy lanh 27 3.6 : Tênh toạn v kiãøm tra bãưn cáưn piston - 28 3.7 : Âäüng cå dáưu bạn quay - 30 3.8 : Âäüng cå dáưu ẹp 30 Chỉång : Van Thy Lỉûc 32 4.1 : Van âiãưu khiãøn ạp sút 32 4.2 : Van âiãưu khiãøn lỉu lỉåüng - 35 4.3 : Van âiãöu khiãøn hæåïng - 37 Chæång : Cạc Thiãút Bë Phủ - 40 5.1 : Thng dáưu 40 5.2 : Thiãút bë laìm maït - 40 5.3 : Bäü loüc dáöu - 40 Trang Truyền động Thủy lực Khí nén 5.4 : 5.5 : Chỉång : 6.1 : 6.2 : 6.3 : Chæång : 7.1 : 7.2 : 7.3 : 7.4 : Äïng dáùn, âáöu näúi 42 ÀÕc quy thy lỉûc 43 Cạc Mảch Truưn Âäüng Thy Lỉûc Cå Bn - 45 Mảch âiãưu khiãøn aïp suáút 45 Maûch âiãưu khiãøn lỉu lỉåüng - 48 Mảch âiãưu khiãøn træûc tiãúp - 51 Mäüt Säú Maỷch ióứn Hỗnh - 55 Maïy dáûp thy lỉûc bàịng tay - 55 Cå cáúu keûp chàût chi tiãút gia cäng 55 Hãû thäúng cáøu ti trng nhẻ 56 Maûch thy lỉûc mạy khoan bn 56 PHÁÖN B: TRUYÃÖN ÂÄÜNG KHÊ NẸN Chỉång : Âải Cỉång Vãư K Thuáût Khê Neïn 58 8.1 : Giåïi thiãûu vãư k thût khê neïn 58 8.2 : Âàûc âiãøm cuía khäng khê - 58 8.3 : Cạc âải lỉåüng váût l v âån vë thỉåìng dng khê nẹn - 59 8.4 : Cạc âàûc âiãøm ca truưn âäüng khê nẹn 59 8.5 : Cạc âải lỉåüng v âënh lût váût l 59 8.6 : Cáúu trục ca mäüt hãû thäúng truưn âäüng bàịng khê nẹn - 63 Chỉång : Hãû Thäúng Cung Cáúp V Xỉí L Khê Neïn - 64 9.1 : Mạy nẹn khê - 64 9.2 : Bäü loüc 65 9.3 : Bäü âiãöu chènh aïp suáút - 65 9.4 : Thiãút bë bäi trån 67 9.5 : Nhoïm thiãút bë âiãưu - 67 9.6 : Hãû thäúng xỉí l khê nẹn cäng nghiãûp 68 9.7 : Hãû thäúng thiãút bë phán phäúi khê neïn 69 Chỉång 10 : Pháưn Tỉí Xỉí L 71 10.1 : Van âiãưu chènh ạp sút - 71 10.2 : Van âiãöu chènh læu læåüng - 71 10.3 : Van mäüt chiãöu 71 10.4 : Van logic - 71 10.5 : Caím biãún khê 74 Chỉång 11 : Pháưn Tỉí Âiãưu Khiãøn 76 11.1 : Van phán phäúi 76 11.2 : Cạc phỉång phạp âiãưu khiãøn van âo chiãưu - 77 11.3 : Cạc Van Âo Chiãưu Thäng Duûng - 77 Chỉång 12 : Cå Cáúu Tạc Âäüng 81 Trang Truyền động Thủy lực Khí nén 12.1 : 12.2 : 12.3 : Chæång 13 : 13.1 : 13.2 : 13.3 : Chæång 14 : 14.1 : 14.2 : A B Xy lanh Âäüng cå khê neïn -Van chán khäng -Cạc Mảch Khê Nẹn Cå Bn -Caïc kyï hiãûu dng så âäư mảch Nguyón từc trỗnh baỡy sồ õọử maỷch Cạc mảch khê nẹn Thiãút Kãú Mảch Âiãưu Khiãøn Tỉû Âäüng Bàịng Khê Nẹn Cạc pháưn tỉí logic khê nẹn -Phỉång phạp thiãút kãú mảch khê nẹn tỉû âäüng -Phæång phaïp Karnaugh Phỉång phạp Grafcet - 81 85 86 87 87 97 88 92 92 92 93 98 TI LIÃÛU THAM KHO Nguùn Ngc Phỉång, Hunh Nguùn Hong - Hãû thäúng âiãưu khiãøn bàịng thy lỉûc - NXB Giạo Dủc 2002 Nguùn Ngc Phỉång - Hãû thäúng âiãưu khiãøn bàịng khê nẹn - NXB Giạo Dủc 1999 Nguùn Thnh Trê (biãn dëch) - Âiãưu khiãøn bàịng khê nẹn tỉû âäüng họa k nghãû - NXB Â Nàơng Phảm Vàn Kho - Truưn âäüng tỉû âäüng khê nẹn - NXB Khoa Hc v K Thût 1999 Hong Thë Bêch Ngc - Mạy thy lỉûc thãø têch - NXB Khoa Hc v K Thût 2000 Michael J.Pinches, John G.ASHB - Power Hydraulics Michael J.Pinches, Brian J.Callear - Power Pneumatics P.Croser - Pneumatics textbook - Festo 1992 D.Merkle, B.Shrader - Hydraulics textbook- Festo 1992 Trang Truyền động Thủy lực Khí nén CHỈÅNG I: ÂẢI CỈÅNG VÃƯ TRUƯN ÂÄÜNG THY LỈÛC 1.1 Ngun L Truưn Dáùn Thy Lỉûc 1.1.1 Âàûc âiãøm: cọ mäüt kháu truưn âäüng l cháút lng 1.1.2 Tênh cháút: mäi cháút sỉí dủng cọ tè trng khäng thay âäøi theo nhiãût âäü v ạp sút (khäng nẹn âỉåüc) 1.1.3 Âån vë: cọ hãû thäúng âån vë chênh: hãû mẹt, hãû Anh v hãû SI 1.1.4 Âënh lût Pascal: Ø Ạp sút tạc dủng theo mi hỉåïng l tải cng mäüt thåìi âiãøm Ø Ạp sút ln ln tạc dủng vng gọc våïi bãư màût tiãúp xục våïi cháút lng 1.2 Vê Dủ Vãư Truưn Dáùn Thy Lỉûc Hệ thống khuếch đại lực ⇒ W = F A a ⇒ P A = P A ⇔ P = P 1 2 A A Trang Truyền động Thủy lực Khí nén 1.3 Cạc Loải Truưn Âäüng Sỉû phạt triãøn ca cäng nghiãûp âàût nhu cáưu phi ti nàng lỉåüng trãn nhỉỵng qung âỉåìng låïn, tỉì ngưn sn xút âãún nåi tiãu thủ Tu theo cäng sút v khong cạch váûn chuøn, ngỉåìi ta cọ thãø ạp dủng cạc loải truưn âäüng khạc Trong thỉûc tãú cọ dảng truưn âäüng phäø biãún l truưn âäüng âiãûn, truưn âäüng cå khê v truưn âäüng thu lỉûc 1.3.1 Truưn âäüng cå khê Mäüt hãû truưn âäüng cå khê bao gäưm cạc bäü pháûn chênh sau: − Bäü pháûn näúi (trủc truưn âäüng, khåïp näúi, ) − Bäü pháûn âạp ỉïng (bäü gim täúc hồûc tàng täúc, häüp säú, cua ro, ) − Bäü pháûn an ton (phanh, bäü hản chãú mämen, ) Truưn âäüng cå khê cọ nhỉỵng âàûc âiãøm l cho phẹp truưn nhỉỵng cäng sút tỉång âäúi låïn, hiãûu sút cao, nhỉng cäưng kãưnh, khong cạch truưn hản chãú, âäü nhảy v âäü chênh xạc kẹm 1.3.2 Truưn âäüng thu lỉûc Trong truưn âäüng thu lỉûc, cå nàng âỉåüc truưn thäng qua mäi cháút l cháút lng Mäüt hãû truưn âäüng thu lỉûc gäưm cọ cạc bäü pháûn chênh sau: − Båm thu lỉûc lm nhiãûm vủ biãún âäøi cå nàng thnh thu nàng − Âäüng cå thu lỉûc lm nhiãûm vủ biãún âäøi thu nàng thnh cå nàng åí kháu ca hãû truưn âäüng − Hãû thäúng âỉåìng äúng v cå cáúu lc cháút lng − Cạc pháưn tỉí thu lỉûc (cå cáúu phán phäúi, cå cáúu an ton, cå cáúu âiãưu chènh) − Cạc thiãút bë kiãøm tra cạc thäng säú nhiãût âäü, ạp sút, mỉïc nỉåïc, Truưn âäüng thu lỉûc cọ ỉu âiãøm l cọng suỏỳt truyóửn lồùn, truyóửn õọỹng óm, phoỡng õổồỹc tỗnh trảng quạ ti, âäü nhảy v âäü chênh xạc cao, truưn âäüng vä cáúp v cho phẹp âo chiãưu chuøn âäüng Hiãûu sút ca truưn âäüng thu lỉûc cọ thãø so sạnh våïi truưn âäüng âiãûn nhỉng khäng cao bàịng hiãûu sút truưn âäüng cå khê, v khong cạch truyóửn lồùn thỗ truyóửn õọỹng õióỷn ổu vióỷt hồn vóử mỷt hióỷu suỏỳt Khi chỏỳt laỡ chỏỳt khờ thỗ chụng ta s cọ truưn âäüng khê nẹn 1.3.3 Truưn âäüng âiãûn Cạc bäü pháûn ca truưn âäüng âiãûn bao gäưm: − Mạy phạt âiãûn lm nhiãûm vủ biãún âäøi cå nàng thaình âiãûn nàng − Âäüng cå âiãûn (cå cáúu cháúp hnh) lm nhiãûm vủ chuøn âäøi lải tỉì âiãûn nàng sang cå nàng − Caïc kháu trung gian dáy näúi, cäng tàõc, bäü âạp ỉïng, cå cáúu phán phäúi, cå cáúu an ton v cạc thiãút bë kiãøm tra, Trang Truyền động Thủy lực Khí nén Âàûc âiãøm ca truưn âäüng âiãûn l cho phẹp truưn cäng sút åí khong cạch xa, âiãưu chènh váûn täúc våïi âäü chênh xạc cao Mäùi loải truưn âäüng âãưu cọ nhỉỵng ỉu âiãøm v nhỉåüc âiãøm ca tu theo phảm vi ỉïng dủng Viãûc lỉûa chn sỉí dủng mäüt ba loải truưn âäüng cå bn trãn u cáưu sỉû kãút håüp hi ho vãư cạc úu täú hiãûu sút, kh nàng thỉûc thi v giạ c ph håüp 1.4 Các Đặc Trỉng Của Hệ Thống Thủy Lực 1.4.1 p sút thy ténh Trong cháút lng, ạp sút (ạp sút trng lỉåüng v ạp sút lỉûc) tạc âäüng lãn mäùi pháưn tỉí cháút loớng khọng phuỷ thuọỹc vaỡo hỗnh daỷng thuỡng chổùa F P h h Ps P = ρgh + PL h PF PF = F A h_ Chiãöu cao cäüt cháút lng g_ Gia täúc trng trỉåìng P_ p sút tải âiãøm kho sạt PL_ p sút khê quøn PF_ p sút ca ti trng ngoi A_Diãûn têch bãư màût tiãúp xuùc F_ Taới troỹng ngoaỡi 1.4.2 Phổồng trỗnh doỡng chaớy liãn tủc Lỉu lỉåüng chy âỉåìng äúng tỉì vë trê âãún vë trê l khäng âäøi Lỉu lỉåüng Q ca cháút lng qua màût càõt S ca äúng bàịng ton äúng (âiãưu kiãûn liãn tủc) Ta coù phổồng trỗnh doỡng chaớy nhổ sau: Q = S.v = Hàịng säú Våïi v l váûn täúc chy trung bỗnh qua mỷt cừt S v1 d1 d2 v2 Trang Truyền động Thủy lực Khí nén Q_ Lỉu lỉåüng dng chy tải vë trê v vë trê V1_ Váûn täúc dng chy tải vë trê (m/s) V2_ Váûn täúc dng chy tải vë trê (m/s) A1_ Tiãút diãûn dng chy tải vë trê (m2) A2_ Tiãút diãûn dng chy tải vë trê (m2) Nóỳu tióỳt dióỷn doỡng chaớy hỗnh troỡn, ta coï: v1 ⋅ πd12 πd = v2 ⋅ 4 Váûn täúc dng chy tải vë trê 2: v = v1 ⋅ d12 d 22 Trong âoï: d1, d2 l âỉåìng kênh äúng tải vë trê vaỡ trờ 1.4.3 Phổồng trỗnh Bernulli p1 V1 P2 h1 h2 p1 + ρgh + V2 ρ ⋅ v12 ρ ⋅ v 22 = p + ρgh + = const 2 Aïp suáút taûi mọỹt õióứm chỏỳt loớng õang chaớy, theo hỗnh ta coù: Trong âọ: P + ρgh: p sút thy ténh ρ⋅ v2 v2 =γ :Aïp suáút thuíy âäüng 2⋅g γ : Trng lỉåüng riãng 1.5 Các Tổn Tháút Trong Hệ Thống Thủy Lực 1.5.1 Täøn tháút thãø têch Täøn tháút thãø têch l dáưu thy lỉûc chy qua cạc khe håí cạc pháưn tỉí ca hãû thäúng p sút cng låïn, váûn täúc cng nh v âäü nhåït caỡng nhoớ thỗ tọứn thỏỳt thóứ tờch caỡng lồùn Tọứn tháút thãø têch âạng kãø nháút l åí cạc cå cáúu biãún âäøi nàng læåüng 1.5.2 Täøn tháút cå khê, Täøn tháút cå khê l ma sạt giỉỵa cạc chi tiãút cọ chuøn âäüng tỉång âäúi våïi Trang Truyền động Thủy lực Khí nén 1.5.3 Täøn tháút ạp sút Täøn tháút ạp sút l sỉû gim ạp sút lỉûc cn trãn âỉåìng chuøn âäüng ca dáưu tỉì båm âãún cå cáúu cháúp hnh Täøn tháút âọ phủ thüc vo nhỉỵng úu täú khạc nhau: _ Chiãưu di äúng dáùn _ Âäü nhàơn thnh äúng _ Âäü låïn tiãút diãûn äúng dáùn _ Täúc âäü doìng chy _ Sỉû thay âäøi tiãút diãûn _ Trng lỉåüng riãng, âäü nhåït Nãúu ạp sút vo hãû thäúng l p0 vaỡ p1 laỡ aùp suỏỳt ra, thỗ tọứn thỏỳt ạp sút âỉåüc biãøu thë bàịng: ∆p = p − p = 10 ⋅ ζ ⋅ ρ 2l N 2g v d m ρ_ Khäúi lỉåüng riãng ca dáưu (914 kg/m3) g_ Gia täúc trng trỉåìng (9.81 m/s2) v_ Váûn täúc trung bỗnh cuớa dỏửu (m/s) _ Hóỷ sọỳ tọứn thỏỳt cuỷc bọỹ 1.5.4 Anh hổồớng caùc thọng sọỳ hỗnh hoỹc õóỳn täøn tháút ạp sút a Tiãút diãûn dảng trn ∆p_ täøn tháút ạp sút l l_ chiãưu di äúng dáùn Q ρ_ khäúi lỉåüng riãng ca cháút lng Q_ lỉu lỉåüng D_ âỉåìng kênh ν_ âäü nhåït âäüng hc λ_ hãû säú ma sạt ca äúng λLAM_ hãû säú ma sạt âäúi våïi chy táưng λTURB_ hãû säú ma sạt âäúi våïi chaíy räúi Täøn tháút: ∆p = π λ l.ρ Q D D 256 D.v π Q 0.316 λ = λ TURB Q π D.v Q Säú Reynold: 〉 3000 Chy táưng π D.v λ = λ LAM − Trang Truyền động Thủy lực Khí nén b Tiãút diãûn thay âäøi âäü låïn âäüt ngäüt D12 ρ Q ∆p = 1− 2 D2 π D 2 D Q D c Tiãút diãûn thay âäøi âäü låïn tỉì tỉì ρQ D ∆p = [0.12 ÷ 0.20].1 − D π D1 D1 Q D2 d Tiãút diãûn nhoí âäüt ngäüt ∆p = 0.5.1 − D ρ Q D π D 2 2 D Q D e Tiãút diãûn nh tỉì tỉì ∆p ≈ f Täøn tháút ạp sút åí van Âäúi våïi tỉìng loải van củ thãø, tỉìng hng saớn xuỏỳt, thỗ seợ coù õổồỡng õỷc tờnh tọứn thỏỳt ạp sút cho tỉìng loải van Täøn tháút ạp sút åí van theo âäư thë B ∆p = f(Q) ∆p A A→B Q 75% Cäng sút (hỉỵu êch) 5% Xilanh 10% ÄÚng dáùn, 5% Båm Cäng suáút båm 5% Âäüng cå Cäng suáút âiãûn Trang ... J.Pinches, Brian J.Callear - Power Pneumatics P.Croser - Pneumatics textbook - Festo 1992 D.Merkle, B.Shrader - Hydraulics textbook- Festo 1992 Trang Truyền động Thủy lực Khí nén CHỈÅNG I: ÂẢI CỈÅNG... chiãưu - 77 11.3 : Cạc Van Âo Chiãưu Thäng Dủng - 77 Chæång 12 : Cå Cáúu Taïc Âäüng 81 Trang Truyền động Thủy lực Khí nén 12.1 : 12.2 :... : Thiãút bë lm mạt - 40 5.3 : Bäü loüc dáöu - 40 Trang Truyền động Thủy lực Khí nén 5.4 : 5.5 : Chæång : 6.1 : 6.2 : 6.3 : Chæång