Ch−ơng 2: cấu biến đổi l−ợng hệ thống xử lý dầu 2.1 bơm động dầu (mô tơ thủy lực) 2.1.1 Nguyên lý chuyển đổi l−ợng Bơm động dầu hai thiết bị có chức khác Bơm thiết bị tạo l−ợng, động dầu thiết bị tiêu thụ l−ợng Tuy kết cấu ph−ơng pháp tính toán bơm động dầu loại giống a Bơm dầu: cấu biến đổi l−ợng, dùng để biến thành l−ợng dầu (dòng chất lỏng) Trong hệ thống dầu ép th−ờng dùng bơm thể tích, tức loại bơm thực việc biến đổi l−ợng cách thay đổi thể tích buồng làm việc, thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực chu kỳ hút thể tích buồng giảm, bơm đẩy dầu thực chu kỳ nén Tuỳ thuộc vào l−ợng dầu bơm đẩy chu kỳ làm việc, ta phân hai loại bơm thể tích: +/ Bơm có l−u l−ợng cố định, gọi tắt bơm cố định +/ Bơm có l−u l−ợng điều chỉnh, gọi tắt bơm điều chỉnh Những thông số bơm l−u l−ợng áp suất b Đông dầu: thiết bị dùng để biến l−ợng dòng chất lỏng thành động quay trục động Quá trình biến đổi l−ợng dầu có áp suất đ−ợc đ−a vào buồng công tác động D−ới tác dụng áp suất, phần tử động quay Những thông số động dầu l−u l−ợng vòng quay hiệu áp suất đ−ờng vào đ−ờng 2.1.2 Các đại l−ợng đặc tr−ng a Thể tích dầu tải vòng (hành trình) Hình 2.1 Bơm thể tích Nếu ta gọi: V- Thể tích dầu tải vòng (hành trình); A- Diện tích mặt cắt ngang; h- Hành trình pittông; VZL- Thể tích khoảng hở hai răng; Z- Số bánh hình 2.1, ta tích dầu tải vòng (hành trình): V = A.h hành trình V ≈ VZL.Z.2 vòng b áp suất làm việc (2.1) (2.2) áp suất làm việc đ−ợc biểu diễn hình 2.2 Trong đó: +/ áp suất ổn định p1; p3 p t = 6s +/ áp suất cao p2; p2 +/ áp suất đỉnh p3 (áp suất qua van tràn) p1 p t Hình 2.2 Sự thay đổi áp suất làm việc theo thời gian c Hiệu suất Hiệu suất bơm hay động dầu phụ thuộc vào yếu tố sau: +/ Hiệu suất thể tích ỗv +/ Hiệu suất thủy lực ỗhm Nh− hiệu suất toàn phần: ỗt = ỗv ỗhm hình 2.3, ta có: +/ Công suất động điện: NE = ME ΩE +/ Công suất bơm: N = p.Qv (2.5) Nh− ta có công thức sau: ⎧M E NE⎨ (2.6) ⎩ nE (2.3) p ỗh ỗh Q ỗh (2.4) A N M ⎫ F⎫ v p.Q v ⎬ A ⎬N NE = = nA ⎭ v⎭ A ỗtb N ỗv ỗv ỗtb +/ Công suất động dầu: ỗ v NA = MA ΩA hay NA = ỗtMotor.p.Qv (2.7) Hình 2.3 ảnh h−ởng hệ số tổn thất +/ Công suất xilanh: đến hiệu suất NA = F.v hay NA = ỗtxilanh.p.Qv (2.8) Trong đó: NE, ME, ΩE- công suất, mômen vận tốc góc trục động nối với bơm; NA, MA, ΩA - công suất, mômen vận tốc góc động tải; NA, F, v - công suất, lực vận tốc pittông; N, p, Qv - công suất, áp suất l−u l−ợng dòng chảy; ỗtxilanh- hiệu suất xilanh; ỗtMotor- hiệu suất động dầu; ỗtb- hiệu suất bơm dầu 2.1.3 Công thức tính toán bơm động dầu a L−u l−ợng Qv, số vòng quay n thể tích dầu vòng quay V Ta có: Qv = n.V (2.9) Q QV +/ L−u l−ợng bơm: = n.V ỗv.10-3 (2.10) V Qv n.V n V V (2.11) +/ Động dầu: Qv = 10 −3 ỗv n Trong đó: Hình 2.4 L−u l−ợng, số vòng quay, thể tích Qv- l−u l−ợng [lít/phút]; n- số vòng quay [vòng/phút]; V- thể tích dầu/vòng [cm3/vòng]; ỗv- hiệu suất [%] b áp suất, mômen xoắn, thể tích dầu vòng quay V Theo định luật Pascal, ta có: M p= x V M x ỗhm p = 10 áp suất bơm: V áp suất động dầu: p = Trong đó: N [W], [kW]; p [bar], [N/m2]; Qv [lít/phút], [m3/s]; ỗt [%] p p Mx V V Mx Hình 2.5 áp suất, thể tích, mômen xoắn Công suất bơm tính theo công thức tổng quát là: N = p.Qv +/ Công suất để truyền động bơm: p.Q v −2 N= 10 6.ỗt +/ Công suất truyền động động dầu: p.Q v ỗt −2 N= 10 (2.13) (2.14) Mx 10 V.ỗhm Trong đó: p [bar]; Mx [N.m]; V [cm3/vòng]; ỗhm [%] c Công suất, áp suất, l−u l−ợng (2.12) (2.15) (2.16) (2.17) L−u l−ợng bơm lý thuyết không phụ thuộc áp suất (trừ bơm ly tâm), mà phụ thuộc vào kích th−ớc hình học vận tốc quay Nh−ng thực tế rò rỉ qua khe hở khoang hút khoang đẩy, nên l−u l−ợng thực tế nhỏ l−u l−ợng lý thuyết giảm dần áp suất tăng Một yếu tố gây mát l−ợng t−ợng hỏng Hiện t−ợng th−ờng xuất hiện, ống hút nhỏ dầu có độ nhớt cao Khi lọc đặt đ−ờng hút bị bẩn, với tăng sức cản dòng chảy, l−u l−ợng bơm giảm dần, bơm làm việc ngày ồn cuối tắc hẳn Bởi cần phải l−u ý lúc lắp ráp để ống hút to, ngắn thẳng 2.1.4 Các loại bơm a Bơm với l−u l−ợng cố định +/ Bơm bánh ăn khớp ngoài; +/ Bơm bánh ăn khớp trong; +/ Bơm pittông h−ớng trục; +/ Bơm trục vít; +/ Bơm pittông dãy; +/ Bơm cánh gạt kép; +/ Bơm rôto b Bơm với l−u l−ợng thay đổi +/ Bơm pittông h−ớng tâm; +/ Bơm pittông h−ớng trục (truyền đĩa nghiêng); +/ Bơm pittông h−ớng trục (truyền khớp cầu); +/ Bơm cánh gạt đơn 2.1.5 Bơm bánh a Nguyên lý làm việc Bánh chủ động Buồng đẩy B Bánh bị động nb Thân bơm Buồng hút A Hình 2.6 Nguyên lý làm việc bơm bánh Nguyên lý làm việc bơm bánh thay đổi thể tích: thể tích buồng hút A tăng, bơm hút dầu, thực chu kỳ hút; nén thể tích giảm, bơm đẩy dầu buồng B, thực chu kỳ nén Nếu nh− đ−ờng dầu bị đẩy ta đặt vật cản (ví dụ nh− van), dầu bị chặn tạo nên áp suất định phụ thuộc vào độ lớn sức cản kết cấu bơm b Phân loại Bơm bánh loại bơm dùng rộng rãi có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Phạm vi sử dụng bơm bánh chủ yếu hệ thống có áp suất nhỏ máy khoan, doa, bào, phay, máy tổ hợp, Phạm vi áp suất sử dụng bơm bánh từ 10 ữ 200bar (phụ thuộc vào độ xác chế tạo) Bơm bánh gồm có: loại bánh ăn khớp ăn khớp trong, thẳng, nghiêng chử V Loại bánh ăn khớp đ−ợc dùng rộng rãi chế tạo dễ hơn, nh−ng bánh ăn khớp có kích th−ớc gọn nhẹ Buồng đẩy a Buồng hút Vành khăn c Hình 2.7 Bơm bánh b Buồng hút Buồng đẩy a Bơm bánh ăn khớp ngoài; b Bơm bánh ăn khớp trong; c Ký hiệu bơm c L−u l−ợng bơm bánh Khi tính l−u l−ợng dầu, ta coi thể tích dầu đ−ợc đẩy khỏi rãnh với thể tích răng, tức không tính đến khe hở chân lấy hai bánh có kích th−ớc nh− (L−u l−ợng bơm phụ thuộc vào kết cấu) Nếu ta đặt: m- Modul bánh [cm]; d- Đ−ờng kính chia bánh [cm]; b- Bề rộng bánh [cm]; n- Số vòng quay phút [vòng/phút]; Z - Số (hai bánh có số nhau) Thì l−ợng dầu hai bánh chuyển quay vòng: Q = 2.ð.d.m.b [cm3/vòng] [l/ph] 2.18) Nếu gọi Zv số răng, tính đến hiệu suất thể tích ỗt bơm số vòng quay n, l−u l−ợng bơm bánh là: Qb = 2.ð.Z.m2.b.n ỗt [cm3/phút] [l/ph] (2.19) ỗt = 0,76 ữ 0,88 hiệu suất bơm bánh d Kết cấu bơm bánh Kết cấu bơm bánh đ−ợc thể nh− hình 2.8 Hình 2.8 Kết cấu bơm bánh 2.1.6 Bơm trục vít Bơm trục vít biến dạng bơm bánh Nếu bánh nghiêng có số nhỏ, chiều dày góc nghiêng lớn bánh thành trục vít Bơm trục vít th−ờng có trục vít ăn khớp với (hình 2.9) Buồng hút Hình 2.9 Bơm trục vít Buồng đẩy Bơm trục vít th−ờng đ−ợc sản xuất thành loại: +/ Loại áp suất thấp: p = 10 ữ15bar +/ Loại áp suất trung bình: p = 30 ữ 60bar +/ Loại áp suất cao: p = 60 ữ 200bar Bơm trục vít có đặc điểm dầu đ−ợc chuyển từ buồng hút sang buồng nén theo chiều trục t−ợng chèn dầu chân ren Nh−ợc điểm bơm trục vít chế tạo trục vít phức tạp Ưu điểm chạy êm, độ nhấp nhô l−u l−ợng nhỏ 2.1.7 Bơm cánh gạt a Phân loại Bơm cánh gạt loại bơm đ−ợc dùng rộng rãi sau bơm bánh chủ yếu dùng hệ thống có áp thấp trung bình So với bơm bánh răng, bơm cánh gạt bảo đảm l−u l−ợng hơn, hiệu suất thể tích cao Kết cấu Bơm cánh gạt có nhiều loại khác nhau, nh−ng chia thành hai loại chính: +/ Bơm cánh gạt đơn +/ Bơm cánh gạt kép b Bơm cánh gạt đơn Bơm cánh gạt đơn trục quay vòng, thực chu kỳ làm việc bao gồm lần hút lần nén L−u l−ợng bơm điều chỉnh cách thay đổi độ lệch tâm (xê dịch vòng tr−ợt), thể hình 2.10 a e Độ lệch tâm Vòng tr−ợt Vùng hút Rôto Vùng nén Vòng b tr−ợt Lò xo Điều chỉnh độ lệch tâm Điều chỉnh độ lệch tâm dầu c Pittông Rôto Hình 2.10 Nguyên tắc điều chỉnh l−u l−ợng bơm cánh gạt đơn a Nguyên ký ký hiệu; b Điều chỉnh lò xo; c Điều chỉnh l−u l−ợng thủy lực c Bơm cánh gạt kép Bơm cánh gạt kép trục quay vòng, thực hai chu kỳ làm việc bao gồm hai lần hút hai lần nén, hình 2.11 Buồng đẩy Buồng hút Cánh gạt Stato Chiều quay Hình 2.11 Bơm cánh gạt kép Rôto d L−u l−ợng bơm cánh gạt Nếu kích th−ớc hình học có đơn vị [cm], số vòng quay n [vòng/phút], l−u l−ợng qua bơm là: Q = 2.10-3.ð.e.n.(B.D + 4.b.d) [lít/phút] (2.20) Trong đó: D- đ−ờng kính Stato; B- chiều rộng cánh gạt; b- chiều sâu rãnh; e- độ lệch tâm; d- đ−ờng kính lăn 2.1.8 Bơm pittông a Phân loại Bơm pittông loại bơm dựa nguyên tắc thay đổi thể tích cấu pittông xilanh Vì bề mặt làm việc cấu mặt trụ, dễ dàng đạt đ−ợc độ xác gia công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, có khả thực đ−ợc với áp suất làm việc lớn (áp suất lớn đạt đ−ợc p = 700bar) Bơm pittông th−ờng dùng hệ thống dầu ép cần áp suất cao l−u l−ợng lớn; máy truốt, máy xúc, máy nén, Dựa cách bố trí pittông, bơm phân thành hai loại: +/ Bơm pittông h−ớng tâm +/ Bơm pittông h−ớng trục Bơm pittông chế tạo với l−u l−ợng cố định, l−u l−ợng điều chỉnh đ−ợc b Bơm pittông h−ớng tâm L−u l−ợng đ−ợc tính toán việc xác định thể tích xilanh Nếu ta đặt d- đ−ờng kính xilanh [cm], thể tích xilanh rôto quay vòng: d2 q = ð h [cm /vòng] (2.21) Trong đó: h- hành trình pittông [cm] Vì hành trình pittông h = 2e (e độ lệch tâm rôto stato), nên bơm có z pittông làm việc với số vòng quay n [vòng/phút], l−u l−ợng bơm là: −3 10 ð d e.z.h [lít/phút] (2.22) Hành trình pittông thông th−ờng h = (1,3 ữ 1,4).d số vòng quay nmax = 1500vg/ph L−u l−ợng bơm pittông h−ớng tâm điều chỉnh cách thay đổi độ lệch tâm (xê dịch vòng tr−ợt), hình 2.12 Q = q.z.n.10-3 [lít/phút] = Dầu Buồng hút Độ lệch tâm e Buồng đẩy Rôto Hình 2.12 Bơm pittông h−ớng tâm Pittông (3) bố trí lỗ h−ớng tâm rôto (6), quay xung quanh trục (4) Nhờ rãnh lỗ bố trí thích hợp trục phân phối (7), nối lần l−ợt xilanh vòng quay rôto với khoang hút với khoang đẩy Sau vòng quay rôto, pittông thực khoảng chạy kép có lớn lần độ lệch tâm e Trong kết cấu mới, truyền động pittông lực ly tâm Pittông (3) tựa trực tiếp đĩa vành khăn (2) Mặt đầu pittông mặt cầu (1) đặt nghiêng tựa mặt côn đĩa dẫn Rôto (6) quay đ−ợc nối với trục (4) qua ly hợp (5) Để điều khiển độ lệch tâm e, ta sử dụng vít điều chỉnh (8) c Bơm pittông h−ớng trục Bơm pittông h−ớng trục loại bơm có pittông đặt song song với trục rôto đ−ợc truyền khớp đĩa nghiêng Ngoài −u điểm nh− bơm pittông h−ớng tâm, bơm pittông h−ớng trục có −u điểm kích th−ớc nhỏ gọn hơn, cỡ với bơm h−ớng tâm Ngoài ra, so với tất loại bơm khác, bơm pittông h−ớng trục có hiệu suất tốt nhất, hiệu suất hầu nh− không phụ thuộc tải trọng số vòng quay Pittông; Xilanh; Đĩa dẫn dầu; Độ nghiêng; Pittông; 10 Trục truyền Hình 2.13 Bơm pittông h−ớng trục Nếu lấy ký hiệu nh− bơm pittông h−ớng tâm đ−ờng kính phân bố xilanh D [cm], l−u l−ợng bơm là: 2 [lít/phút] (2.23) −3 ð.d −3 ð.d Q = 10 h.z.n = 10 z.n.D.tgỏ 4 Loại bơm th−ờng đ−ợc chế tạo với l−u l−ợng Q = 30 ữ 640l/ph áp suất p = 60bar, số vòng quay th−ờng dùng 1450vg/ph 950vg/ph, nh−ng bơm có rôto không lớn số vòng quay dùng từ 2000 ữ 2500vg/ph Bơm pittông h−ớng trục hầu hết điều chỉnh l−u l−ợng đ−ợc, hình 2.15 Thân bơm; Pittông; Đĩa nghiêng; Lò xo; 5,6 Tay quay điều chỉnh góc nghiêngỏ Hình 2.14 Điều chỉnh l−u l−ợng bơm pittông h−ớng trục Trong loại bơm pittông, độ không đồng l−u l−ợng không phụ thuộc vào đặc điểm chuyển động pittông, mà phụ thuộc vào số l−ợng pittông Độ không đồng đ−ợc xác định nh− sau: (2.24) Q − Q k = max Q max Độ không đồng k phụ thuộc vào số l−ợng pittông chẵn hay lẻ 2.1.9 Tiêu chuẩn chọn bơm Những đại l−ợng đặc tr−ng cho bơm động dầu gồm có: a Thể tích nén (l−u l−ợng vòng): đại l−ợng đặc tr−ng quan trọng nhất, ký hiệu V[cm3/vòng] loại bơm pittông, đại l−ợng t−ơng ứng chiều dài hành trình pittông Đối với bơm: Q ~ n.V [lít/phút], động dầu: p ~ M/V [bar] b Số vòng quay n [vg/ph] c áp suất p [bar] d Hiệu suất [%] e Tiếng ồn Khi chọn bơm, cần phải xem xét yếu tố kỹ thuật kinh tế sau: +/ Giá thành; +/ Tuổi thọ; +/ áp suất; +/ Phạm vi số vòng quay; +/ Khả chịu hợp chất hoá học; +/ Sự dao động l−u l−ợng; +/ Thể tích nén xố định thay đổi; +/ Công suất; +/ Khả bơm loại tạp chất; +/ Hiệu suất 2.2 Xilanh truyền động (cơ cấu chấp hành) 2.2.1 Nhiệm vụ Xilanh thủy lực cấu chấp hành dùng để biến đổi dầu thành năng, thực chuyển động thẳng 2.2.2 Phân loại Xilanh thủy lực đ−ợc chia làm hai loại: xilanh lực xilanh quay (hay gọi xilanh mômen) Trong xilanh lực, chuyển động t−ơng đối pittông với xilanh chuyển động tịnh tiến Trong xilanh quay, chuyển động t−ơng đối pittông với xilanh chuyển động quay (với góc quay th−ờng nhỏ 3600) Pittông bắt đầu chuyển động lực tác động lên hai phía (lực thể lực áp suất, lực lò xo khí) lớn tổng lực cản có h−ớng ng−ợc lại chiều chuyển động (lực ma sát, thủy động, phụ tải, lò xo, ) Ngoài ra, xilanh truyền động đ−ợc phân theo: a Theo cấu tạo +/ Xilanh đơn • Lùi nhờ ngoại lực • Lùi nhờ lò xo +/ Xilanh kép • Lùi thủy lực • Lùi thủy lực có giảm chấn • Tác dụng hai phía • Tác dụng quay Kiểu thực +/ Xilanh vi sai • Tác dụng đơn • Tác dụng kép b Theo kiểu lắp ráp +/ Lắp chặt thân +/ Lắp chặt mặt bích +/ Lắp xoay đ−ợc +/ Lắp gá đầu xilanh 2.2.3 Cấu tạo xilanh 15 10 11 17 13 11 14 12 16 Hình 2.15 Cấu tạo xilanh tác dung kép có cần pittông phía Thân; Mặt bích hông; 3.Mặt bích hông; Cần pittông; Pittông; ổ tr−ợt; Vòng chắn dầu; Vòng đệm; Tấm nối; 10 Vòng chắn hình O; 11 Vòng chắn pittông; 12 ống nối; 13 Tấm dẫn h−ớng; 14 Vòng chắn hình O; 15 Đai ốc; 16 Vít vặn; 17 ống nối hình 3.29 ví dụ xilanh tác dụng kép có cần pittông phía Xilanh có phận thân (gọi xilanh), pittông, cần pittông số vòng làm kín 2.2.4 Một số xilanh thông dụng a Xilanh tác dụng đơn Chất lỏng làm việc tác động phía pittông tạo nên chuyển động chiều Chiều chuyển động ng−ợc lại đ−ợc thực nhờ lực lò xo Hình 2.16 Xilanh tác dụng đơn (chiều ng−ợc lại lò xo) ký hiệu b Xilanh tác dụng kép Chất lỏng làm việc tác động vào hai phía pittông tạo nên chuyển động hai chiều a b Hình 2.17 Xilanh tác dụng kép a Xilanh tác dụng képkhông có giảm chấn cuối hành trình ký hiệu; b Xilanh tác dụng kép có giảm chấn cuối hành trình ký hiệu 2.2.5 Tính toán xilanh truyền lực a Diện tích A, lực F, áp suất p +/ Diện tích pittông ð.D ; A2= ð D − d A1= 4 ( ) (2.25) A1 A2 Ft d m D p Hình 2.18 áp suất p, lực F xilanh +/ Lực Ft = p.A (2.26) +/ áp suất F p= t A Trong đó: A - diện tích tiết diện pittông [cm2]; D - đ−ờng kính xilanh [cm]; d - đ−ờng kính cần [cm]; p - áp suất [bar]; Ft - lực [kN] Nếu tính đến tổn thất thể tích xilanh, để tính toán đơn giản, ta chọn: F • áp suất: p = t 10 A.ỗ • Diện tích pittông: A= ð.d 10 −2 d - đ−ờng kính pittông [mm]; ỗ- hiệu suất, lấy theo bảng sau: Bảng 3.5 p (bar) 20 120 160 ỗ (%) 85 90 95 Nh− pittông bắt đầu chuyển động đ−ợc, lực Ft > FG + FA + FR Trong đó: FG- trọng lực; FA- lực gia tốc; FR- lực ma sát b Quan hệ l−u l−ợng Q, vận tốc v diện tích A L−u l−ợng chảy vào xilanh tính theo công thức sau: Q = A.v (3.16) (2.27) (2.28) (2.29) A Để tính toán đơn giản, ta chọn: Q = A.v.10-1 A= ð.D2 −2 10 (3.17) v D m Trong đó: Q D - đ−ờng kính [mm]; A - diện tích xilanh [cm2]; Q - l−u l−ợng [lít/phút]; Hình 2.19 Quan hệ Q, v A v - vận tốc [m/phút] 2.3 Bể dầu 2.3.1 Nhiệm vụ Bể dầu có nhiệm vụ sau: +/ Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín (cấp nhận dầu chảy về) +/ Giải tỏa nhiệt sinh trình bơm dầu làm việc +/ Lắng đọng chất cạn bã trình làm việc +/ Tách n−ớc 2.3.2 Chọn kích th−ớc bể dầu Đối với loại bể dầu di chuyển, ví dụ bể dầu xe vận chuyển tích bể dầu đ−ợc chọn nh− sau: V = 1,5.Qv (2.30) Đối với loại bể dầu cố định, ví dụ bể dầu máy, dây chuyền, thể tích bể dầu đ−ợc chọn nh− sau: V = (3 ữ 5).Qv (2.31) Trong đó: V[lít]; Qv[l/ph] 2.3.3 Kết cấu bể dầu Hình 2.16 sơ đồ bố trí cụm thiết bị cần thiết bể cấp dầu cho hệ thống điều khiển thủy lực Động điện; ống nén; Bộ lọc; Phía hút; Vách ngăn; Phía xả; Mắt dầu; Đổ dầu; ống xả Hình 2.20 Bể dầu Bể dầu đ−ợc ngăn làm hai ngăn màng lọc (5) Khi mở động (1), bơm dầu làm việc, dầu đ−ợc hút lên qua lộc (3) cấp cho hệ thống điều khiển, dầu xả đ−ợc cho vào ngăn khác Dầu th−ờng đổ vào bể qua cửa (8) bố trí nắp bể lọc ống xả (9) đ−ợc đặt vào gần sát bể chứa Có thể kiểm tra mức dầu đạt yêu cầu nhờ mắt dầu (7) Nhờ màng lọc lọc, dầu cung cấp cho hệ thống điều khiển đảm bảo Sau thời gian làm việc định kỳ lọc phải đ−ợc tháo rữa thay Trên đ−ờng ống cấp dầu (sau qua bơm) ng−ời ta gắn vào van tràn điều chỉnh áp suất dầu cung cấp đảm bảo an toàn cho đ−ờng ống cấp dầu Kết cấu bể dầu thực tế nh− hình 2.17 Hình 2.21 Kết cấu ký hiệu bể dầu 2.4 lọc dầu 2.4.1 Nhiệm vụ Trong trình làm việc, dầu không tránh khỏi bị nhiễm bẩn chất bẩn từ bên vào, thân dầu tạo nên Những chất bẩn làm kẹt khe hở, tiết diện chảy có kích th−ớc nhỏ cấu dầu ép, gây nên trở ngại, h− hỏng hoạt động hệ thống Do hệ thống dầu ép dùng lọc dầu để ngăn ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên cấu, phần tử dầu ép Bộ lọc dầu th−ờng đặt ống hút bơm Tr−ờng hợp dầu cần hơn, đặt thêm cửa bơm ống xả hệ thống dầu ép Ký hiệu: 2.4.2 Phân loại theo kích th−ớc lọc Tùy thuộc vào kích th−ớc chất bẩn lọc đ−ợc, lọc dầu phân thành loại sau: a Bộ lọc thô: lọc chất bẩn đến 0,1mm b Bộ lọc trung bình: lọc chất bẩn đến 0,01mm c Bộ lọc tinh: lọc chất bẩn đến 0,005mm d Bộ lọc đặc biệt tinh: lọc chất bẩn đến 0,001mm Các hệ thống dầu máy công cụ th−ờng dùng lọc trung bình lọc tinh Bộ lọc đặc biệt tinh chủ yếu dùng phòng thí nghiệm 2.4.3 Phân loại theo kết cấu Dựa vào kết cấu, ta phân biệt đ−ợc loại lọc dầu nh− sau: lọc l−ới, lọc lá, lọc giấy, lọc nỉ, lọc nam châm, Ta xét số lọc dầu th−ờng a Bộ lọc l−ới Bộ lọc l−ới loại lọc dầu đơn giản Nó gồm khung cứng l−ới đồng bao xung quanh Dầu từ xuyên qua mắt l−ới lỗ để vào ống hút Hình dáng kích th−ớc lọc l−ới khác tùy thuộc vào vị trí công dụng lọc Do sức cản l−ới, nên dầu qua lọc bị giảm áp Khi tính toán, tổn thất áp suất th−ờng lấy ∆p = 0,3 ữ 0,5bar, tr−ờng hợp đặc biệt lấy ∆p = ữ 2bar Nh−ợc điểm lọc l−ới chất bẩn dễ bám vào bề mặt l−ới khó tẩy Do th−ờng dùng để lọc thô, nh− lắp vào ống hút bơm tr−ờng hợp phải dùng thêm lọc tinh ống Hình 2.22 Màng lọc l−ới b Bộ lọc lá, sợi thủy tinh Bộ lọc lọc dùng thép mỏng để lọc dầu Đây loại dùng rộng rãi hệ thống dầu ép máy công cụ Kết cấu nh− sau: làm nhiệm vụ lọc lọc thép hình tròn thép hình Nh−ng thép đ−ợc lắp đồng tâm trục, Giữa cặp lắp chen mảnh thép trục có tiết diện vuông Số l−ợng thép cần thiết phụ thuộc vào l−u l−ợng cần lọc, nhiều 1000 ữ 1200lá Tổn thất áp suất lớn p = 4bar L−u l−ợng lọc từ ữ 100l/ph Bộ lọc chủ yếu dùng để lọc thô Ưu điểm lớn tẩy chất bẩn, khỏi phải dùng máy tháo lọc Hiện phần lớn ng−ời ta thay vật liệu thép vật liệu sợi thủy tinh, độ bền lọc cao có khả chế tạo dễ dàng, đặc tính vật liệu không thay đổi nhiều trình làm việc ảnh h−ởng hóa dầu Hình 2.23 Màng lọc sợi thủy tinh Để tính toán l−u l−ợng chảy qua lọc dầu, ng−ời ta dùng công thức tính l−u l−ợng chảy qua l−ới lọc: (2.32) A.∆p [l/ph] Q = ỏ ỗ Trong đó: A- diện tích toàn bề mặt lọc [cm2]; ∆p = p1 - p2- hiệu áp lọc [bar]; ỗ- độ nhớt động học dầu [P]; ỏ- hệ số lọc, đặc tr−ng cho l−ợng dầu chảy qua lọc đơn vị diện tích ⎤ ⎡ lít thời gian ⎢ ⎥ ⎣ cm phút ⎦ Tùy thuộc vào đặc điểm lọc, ta lấy trị số nh− sau: ⎤ ⎡ lít ỏ = 0,006 ữ 0,009 ⎢ ⎥ ⎣ cm phút ⎦ 2.4.4 Cách lắp lọc hệ thống Tùy theo yêu cầu chất l−ợng dầu hệ thống điều khiển, mà ta lắp lọc dầu theo vị trí khác nh− sau: a Lắp lọc đ−ờng hút b Lắp lọc đ−ờng nén c Lắp lọc đ−ờng xả a b c Hình 2.24 Cách lắp lọc hệ thống 2.5 đo áp suất l−u l−ợng 2.5.1 Đo áp suất a Đo áp suất áp kế lò xo Nguyên lý đo áp suất áp kế lò xo: d−ới tác dụng áp lực, lò xo bị biến dạng, qua cấu truyền hay đòn bẩy bánh răng, độ biến dạng lò xo chuyển đổi thành giá trị đ−ợc ghi mặt số A B A B Hình 2.25 áp kế lò xo b Nguyên lý hoạt động áp kế lò xo D−ới tác dụng áp suất, lò xo (1) bị biến dạng, qua trục đòn bẩy (2), chi tiết hình đáy quạt (3), chi tiết (4), kim (5), giá trị áp suất đ−ợc thể mặt số Kim chỉ; Thanh răng; Chi tiết hình đáy quạt; Đòn bẩy; Lò xo p Hình 2.26 áp kế lò xo 2.5.2 Đo l−u l−ợng a Đo l−u l−ợng bánh hình ôvan bánh n n QV VK VK Hình 2.27 Đo l−u l−ợng bánh ôvan bánh Chất lỏng chảy qua ống làm quay bánh ôvan bánh răng, độ lớn l−u l−ợng đ−ợc xác định l−ợng chất lỏng chảy qua bánh ôvan bánh b Đo l−u lựơng tuabin cánh gạt Chất lỏng chảy qua ống làm quay cánh tuabin cánh gạt, độ lớn l−u l−ợng đ−ợc xác định tốc độ quay cánh tuabin cánh gạt n QV n QV Hình 2.28 Đo l−u lựơng tuabin cánh gạt c Đo l−u l−ợng theo nguyên lý độ chênh áp Hai áp kế đ−ợc đặt hai đầu màng ngăn, độ lớn l−u l−ợng đ−ợc xác định độ chênh lệch áp suất (tổn thất áp suất) hai áp kế p1 p2 QV = p1 ∆p ∆p p2 QV Hình 2.29 Đo l−u l−ợng theo nguyên lý độ chênh áp d Đo l−u l−ợng lực căng lò xo Chất lỏng chảy qua ống tác động vào đầu đo, đầu đo có gắn lò xo, l−u chất chảy qua l−u l−ợng kế hay nhiều đ−ợc xác định qua kim Hình 2.30 Đo l−u l−ợng lực căng lò xo 2.6 bình trích chứa 2.6.1 Nhiệm vụ Bình trích chứa cấu dùng hệ truyền dẫn thủy lực để điều hòa l−ợng thông qua áp suất l−u l−ợng chất lỏng làm việc Bình trích chứa làm việc theo hai trình: tích l−ợng vào cấp l−ợng Bình trích chứa đ−ợc sử dụng rộng rãi loại máy rèn, máy ép, cấu tay máy đ−ờng dây tự động, nhằm làm giảm công suất bơm, tăng độ tin cậy hiệu suất sử dụng toàn hệ thủy lực 2.6.2 Phân loại Theo nguyên lý tạo tải, bình trích chứa thủy lực đ−ợc chia thành ba loại, thể hình 2.31 a b c d Hình 2.31 Các loại bình trích chứa thủy lực a Bình trích chứa trọng vật; b Bình trích chứa lò xo; c Bình trích chứa thủy khí; d Ký hiệu a Bình trích chứa trọng vật Bình trích chứa trọng vật tạo áp suất lý thuyết hoàn toàn cố định, bỏ qua lực ma sát phát sinh chổ tiếp xúc cấu làm kín pittông không tính đến lực quán pittông chuyển dịch thể tích bình trích chứa thay đổi trình làm việc Bình trích chứa loại yêu cầu phải bố trí trọng vật thật đối xứng so với pittông, không gây lực thành phần ngang cấu làm kín Lực tác dụng ngang làm hỏng cấu làm kín ảnh h−ởng xấu đến trình làm việc ổn định bình trích chứa Bình trích chứa trọng vật cấu đơn giản, nh−ng cồng kềnh, th−ờng bố trí x−ởng Vì lý nên thực tế sử dụng loại bình b Bình trích chứa lò xo Quá trình tích l−ợng bình trích chứa lò xo trình biến l−ợng lò xo Bình trích chứa lo xo có quán tính nhỏ so với bình trích chứa trọng vật, đ−ợc sử dụng để làm tắt va đập thủy lực hệ thủy lực giữ áp suất cố định cấu kẹp c Bình trích chứa thủy khí Bình trích chứa thủy khí lợi dụng tính chất nén đ−ợc khí, để tạo áp suất chất lỏng Tính chất cho bình trích chứa có khả giảm chấn Trong bình trích chứa trọng vật áp suất hầu nh− cố định không phụ thuộc vào vị trí pittông, bình trích chứa lo xo áp suất thay đổi tỷ lệ tuyến tính, bình trích chứa thủy khí áp suất chất lỏng thay đổi theo định luật thay đổi áp suất khí Theo kết cấu bình trích chứa thủy khí đ−ợc chia thành hai loại chính: +/ Loại ngăn: loại dùng thực tế (Có nh−ợc điểm: khí tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng, trình làm việc khí xâm nhập vào chất lỏng gây làm việc không ổn định cho toàn hệ thống Cách khắc phục bình trích chứa phải có kết cấu hình trụ nhỏ dài để giảm bớt diện tích tiếp xúc khí chất lỏng) +/ Loại có ngăn Hình 2.32 Bình trích chứa thủy khí có ngăn Bình trích chứa thủy khí có ngăn phân cách hai môi tr−ờng đ−ợc dùng rộng rãi hệ thủy lực di động Phụ thuộc vào kết cấu ngăn phân cách, bình loại đ−ợc phân thành nhiều kiểu: kiểu pittông, kiểu màng, Cấu tạo bình trích chứa có ngăn màng gồm: khoang bình trích chứa thủy khí, đ−ợc nạp khí với áp suất nạp vào pn, chất lỏng làm việc bình trích chứa Nếu ta gọi pmin áp suất nhỏ chất lỏng làm việc bình trích chứa, pn ≈ pmin áp suất pmax chất lỏng đạt đ−ợc thể tích chất lỏng bình có đ−ợc ứng với giá trị cho phép lớn áp suất khí khoang Khí sử dụng bình trích chứa th−ờng khí nitơ không khí, chất lỏng làm việc dầu Việc làm kín hai khoang khí chất lỏng vô quan trọng, đặc biệt loại bình làm việc áp suất cao nhiệt độ thấp Bình trích chứa loại làm việc áp suất chất lỏng 100kG/cm2 Đối với bình trích chứa thủy khí có ngăn chia đàn hồi, nên sử dụng khí nitơ, không khí làm cao su mau hỏng Nguyên tắc hoạt động bình trích chứa loại gồm có hai trình trình nạp trình xả Hình 2.33 Quá trình nạp Hình 2.34 Quá trình xả 24 [...]... th−ớc nhỏ trong các cơ cấu dầu ép, gây nên những trở ngại, h− hỏng trong các hoạt động của hệ thống Do đó trong các hệ thống dầu ép đều dùng bộ lọc dầu để ngăn ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên trong các cơ cấu, phần tử dầu ép Bộ lọc dầu th−ờng đặt ở ống hút của bơm Tr−ờng hợp dầu cần sạch hơn, đặt thêm một bộ nữa ở cửa ra của bơm và một bộ ở ống xả của hệ thống dầu ép Ký hiệu: 2. 4 .2 Phân loại theo kích... bể dầu đ−ợc chọn nh− sau: V = (3 ữ 5).Qv (2. 31) Trong đó: V[lít]; Qv[l/ph] 2. 3.3 Kết cấu của bể dầu Hình 2. 16 là sơ đồ bố trí các cụm thiết bị cần thiết của bể cấp dầu cho hệ thống điều khiển bằng thủy lực 1 Động cơ điện; 2 ống nén; 3 Bộ lọc; 4 Phía hút; 5 Vách ngăn; 6 Phía xả; 7 Mắt dầu; 8 Đổ dầu; 9 ống xả Hình 2. 20 Bể dầu Bể dầu đ−ợc ngăn làm hai ngăn bởi một màng lọc (5) Khi mở động cơ (1), bơm dầu. .. thay mới Trên đ−ờng ống cấp dầu (sau khi qua bơm) ng−ời ta gắn vào một van tràn điều chỉnh áp suất dầu cung cấp và đảm bảo an toàn cho đ−ờng ống cấp dầu Kết cấu của bể dầu trong thực tế nh− ở hình 2. 17 Hình 2. 21 Kết cấu và ký hiệu bể dầu 2. 4 bộ lọc dầu 2. 4.1 Nhiệm vụ Trong quá trình làm việc, dầu không tránh khỏi bị nhiễm bẩn do các chất bẩn từ bên ngoài vào, hoặc do bản thân dầu tạo nên Những chất bẩn... sát b Quan hệ giữa l−u l−ợng Q, vận tốc v và diện tích A L−u l−ợng chảy vào xilanh tính theo công thức sau: Q = A.v (3.16) (2. 27) (2. 28) (2. 29) A Để tính toán đơn giản, ta chọn: Q = A.v.10-1 A= ð.D2 2 10 4 (3.17) v D m Trong đó: Q D - đ−ờng kính [mm]; A - diện tích của xilanh [cm2]; Q - l−u l−ợng [lít/phút]; Hình 2. 19 Quan hệ giữa Q, v và A v - vận tốc [m/phút] 2. 3 Bể dầu 2. 3.1 Nhiệm vụ Bể dầu có nhiệm... định hoặc thay đổi; +/ Công suất; +/ Khả năng bơm các loại tạp chất; +/ Hiệu suất 2. 2 Xilanh truyền động (cơ cấu chấp hành) 2. 2.1 Nhiệm vụ Xilanh thủy lực là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi thế năng của dầu thành cơ năng, thực hiện chuyển động thẳng 2. 2 .2 Phân loại Xilanh thủy lực đ−ợc chia làm hai loại: xilanh lực và xilanh quay (hay còn gọi là xilanh mômen) Trong xilanh lực, chuyển động t−ơng đối... hai chiều a b Hình 2. 17 Xilanh tác dụng kép a Xilanh tác dụng képkhông có giảm chấn cuối hành trình và ký hiệu; b Xilanh tác dụng kép có giảm chấn cuối hành trình và ký hiệu 2. 2.5 Tính toán xilanh truyền lực a Diện tích A, lực F, và áp suất p +/ Diện tích pittông 2 ð.D ; A2= ð D 2 − d 2 A1= 4 4 ( ) (2. 25) A1 A2 Ft d m D p Hình 2. 18 áp suất p, lực F trong xilanh +/ Lực Ft = p.A (2. 26) +/ áp suất F p=... cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín (cấp và nhận dầu chảy về) +/ Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc +/ Lắng đọng các chất cạn bã trong quá trình làm việc +/ Tách n−ớc 2. 3 .2 Chọn kích th−ớc bể dầu Đối với các loại bể dầu di chuyển, ví dụ bể dầu trên các xe vận chuyển thì có thể tích bể dầu đ−ợc chọn nh− sau: V = 1,5.Qv (2. 30) Đối với các loại bể dầu cố định, ví dụ bể dầu. .. màng lọc (5) Khi mở động cơ (1), bơm dầu làm việc, dầu đ−ợc hút lên qua bộ lộc (3) cấp cho hệ thống điều khiển, dầu xả về đ−ợc cho vào một ngăn khác Dầu th−ờng đổ vào bể qua một cửa (8) bố trí trên nắp bể lọc và ống xả (9) đ−ợc đặt vào gần sát bể chứa Có thể kiểm tra mức dầu đạt yêu cầu nhờ mắt dầu (7) Nhờ các màng lọc và bộ lọc, dầu cung cấp cho hệ thống điều khiển đảm bảo sạch Sau một thời gian làm... (2. 32) A.∆p [l/ph] Q = ỏ ỗ Trong đó: A- diện tích toàn bộ bề mặt lọc [cm2]; ∆p = p1 - p2- hiệu áp của bộ lọc [bar]; ỗ- độ nhớt động học của dầu [P]; ỏ- hệ số lọc, đặc tr−ng cho l−ợng dầu chảy qua bộ lọc trên đơn vị diện tích ⎤ ⎡ lít và thời gian ⎢ 2 ⎥ ⎣ cm phút ⎦ Tùy thuộc vào đặc điểm của bộ lọc, ta có thể lấy trị số nh− sau: ⎤ ⎡ lít ỏ = 0,006 ữ 0,009 ⎢ 2 ⎥ ⎣ cm phút ⎦ 2. 4.4 Cách lắp bộ lọc trong hệ. .. ⎦ 2. 4.4 Cách lắp bộ lọc trong hệ thống Tùy theo yêu cầu chất l−ợng của dầu trong hệ thống điều khiển, mà ta có thể lắp bộ lọc dầu theo các vị trí khác nhau nh− sau: a Lắp bộ lọc ở đ−ờng hút b Lắp bộ lọc ở đ−ờng nén c Lắp bộ lọc ở đ−ờng xả a b c Hình 2. 24 Cách lắp bộ lọc trong hệ thống 2. 5 đo áp suất và l−u l−ợng 2. 5.1 Đo áp suất a Đo áp suất bằng áp kế lò xo Nguyên lý đo áp suất bằng áp kế lò xo: d−ới