Giáo trình Kỹ thuật thủy lực và khí nén - Phùng Chân Thành

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật thủy lực và khí nén - Phùng Chân Thành

1. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 11 Hinh2.1b. Bơm ly tâm
2. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 12 Hình 2.1c,Bơm hướng trục Hình 2.1d.Cánh bơm hướng trục
3. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 13 2-Nhóm bơm thể tích(positive displacement). Chú ý đường đặc tính của 2 nhóm . Ta chỉ quan tâm đến nhóm bơm thể tích. Khảo sát 1 bơm piston đơn : Hình 2.2 . Các thông số làm việc của bơm: 3 a.Lưu lượng riêng của bơm: Dp [cm /vòng) b.Lưu lượng lý thuyết : Qlt [lít/phút] c.Lưu lượng thực tế của bơm: Qp [lít/phút] d.Hiệu suất thể tích của bơm: p ηv % Q pη = p v × D p n p e.Hiệu suất mô men xoắn : p ηt % × DPp p pη = T 2π . T p f.Hiệu suất chung của bơm: pηo % p=()() p × p η 0 η v η T
4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 14 Bài tập 2.1: (Example 2.1) - Trang 17. 3 Một bơm có Dp=0.14 cm /v quay np=1440 v/ph, áp suất làm việc 150 bar.Hi ệu suất thể tích 0.9,hi ệu suất chung 0.8. 1.H ãy x ác đ ịnh l ưu l ượng thực của bơm. 2.Công suất vào trên trục bơm. 3.Mô men xoắn trên trục bơm. Bài tập 2.2: Trang 18. M ột bơm thể tích có lưu lượng 1 l/ph . trữ vào một ống có thể tích l à 1 l ít. Nếu cuối ống bị chặn đột ngột .Hãy tính áp su ất tăng lên sau 1 giây? Cho biết mô đun đàn hồi c ủa dầu là B = 20.000 bar. B = ΔP ΔV V B. Xuy ra: = ΔV .Tính ra 333 bar. ΔP V Nhận xét. 2.1.1.Bơm quay. Các loại bơm quay(Rotary pumps) gồm: 1.Bơm bánh răng ăn khớp ngoài. H ình 2.3: Bơm bánh răng
5. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 15 Hinh2.3.Bơm bánh răng Bôm baùnh raêng aên khôùp ngoaøi 2.Bơm bánh răng ăn khớp trong.
6. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 16 Bôm baùnh raêng trong H ình2.4:Gerotor pump. H ình2.4:Gerotor pump. Bơm bánh răng cho áp suất cung cấp 200 bar, loại chính xác có thể đến 300 bar. 3.Bơm cánh gạt.
7. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 17 H ình 2.5: Bơm cánh gạt -Bơm cánh gạt đơn (simple vane pump): Áp suất cung cấp: 70 bar. -Bơm cánh gạt kép(balanced vane pump): Áp suất : 175 bar.
8. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 18
9. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 19 2.1.2.Bơm piston(Reciprocating pumps). Có 3 loại bơm piston: Bơm piston dọc trục,bơm piston hướng kính và bơm kiểu dãy . Đặc điểm chung: Nhóm bơm này cho áp suất làm việc cao hơn nhóm bơm quay do việc chế tạo đạt độ chính xác cao,độ kín khít cao. 1.Bơm piston dọc trục.(Axial piston pump). Hình 2.6 và hình 2.7
10. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 20
11. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 21 Hình 2.7a.b - Áp suất làm việc: p= 350-700 bar(Thường p=350-400 bar) -Qp: 200-3500 l/phút. Hình 2.7c
12. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 22 2.Bơm piston hướng kính (Radial piston pump). Bôm piston höôùng kính
13. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 23 Heä thoáng bôm- ñoäng cô ñieän Hình . 2.8. và hình 2.8 b
14. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 24 Hình.2.8b Hình 2.8 c -Áp suất làm việc: p=350-750 bar và cao hơn nữa. -Lưu lượng: Qp=200-1000 l/phút. 3.Bơm piston dãy(Plunger pump). Hình 2.9. -Áp suất : p=1000 bar. -Lưu lượng: Qp = 600l/phút.
15. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 25 2.1.3.Các hệ thống điều khiển bơm có lưu lương riêng thay đổi(Variable-displacement pump- control systems). -Phần này đề cập đến các bơm có lưu lương riêng điều chỉnh được.(Dp thay đổi ). 1.Kiểu điều khiển trợ động bằng tay(Manual servocontrol). Hình 2.10 và hình 2.11. Dùng tay để điều khiển van trợ động.
16. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 26 2.Điều khiển kiểu bù trừ áp suất(Presure- compensated control). Hình 2.12 và hình 2.13.
17. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 27 Dùng một van giới hạn áp suất và một xy lanh tác động đơn. 3.Điều khiển có công suất không đổi (Constant power control). Hình 2.14, hình 2.15 và hình 2.16.
18. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 28 4.Điều khiển có lưu lượng không đổi(Constant-flow control). Hình 2.17. Theo định luật Toricelli .
19. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 29 2.1.4.Lựa chọn bơm. 1. Các thông số chính khi lựa chọn bơm thuỷ lực.Trang 30. 2. Các bảng tiêu chuẩn : - Bảng2.1:Hệ thống áp suất max cho các ứng dụng. -Bảng 2.2: Phạm vi áp suất và lưu lượng của một số loại bơm. - Bảng 2.3:Hiệu suất của bơm. 2.2.MẠCH BƠM. Có một số mạch bơm thường dùng trong hệ thống thuỷ lực: 1.Mạch dùng 1 bơm có lưu lượng cố định(Mạch hở) 2.Mạch kết hợp 1 bơm có lưu lượng cố định và bình tích áp(Mạch hở). 3.Mạch kết hợp nhiều bơm có lưu lượng cố định(Mạch hở). 4.Mạch chuyển đổi thuỷ tĩnh(Mạch thuỷ lực kín). 2.2.1.Mạch dùng 1 bơm có lưu lượng cố định. Hình 2.18 và hình 2.19.
20. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 30 Chú ý đến các trường hợp ứng dụng có hiệu quả. 2.2.2.Mạch kết hợp 1 bơm lưu lượng cố định và bình tích áp (acumulator). Hình 2.20.
21. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 31 Bài tập ứng dụng 2.3: Trang 37 So sánh hiệu quả khi dùng bình tích áp. Một xilanh làm việc theo chu kỳ áp su ất và lưu lượng như : Hình 2.21 và hình 2.22 v à h ình 2.23. T ính to án c ông su ất tiêu thụ trong hai trường hợp dùng bơm có lưu lượng cố định và hệ thống có bình tích áp.
22. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 32 2.2.3.Mạch có nhiều bơm(Multi-pump). - Mạch có 3 b ơm: Bài tập 2.4 -H ình 2.24 - M ạch c ó 2 bơm : H ình 2.15. Bài tập 2.5
23. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 33 2.2.4.Mạch dùng bơm có lưu lượng riêng thay đổi được. 2.3.DẪN ĐỘNG CHO BƠM. -Động cơ điện. -Động cơ đốt trong. -Động cơ khí nén. -Động cơ thuỷ lực. Hình 2.26.Mạch giảm tải cho bơm bằng van thoát(Vent valve). Hình 2.27.Mạch bơm dùng van thoát không khí.(airbleed valve). Hình 2.28.Mạch dùng động cơ khí nén.
24. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 34 2.4.THIẾT KẾ MẠCH BƠM. (Pump circuit design stady). Bài tập 2.6:Bài tập tập tổng hợp. Dữ liệu thiết kế: Hệ thống thuỷ lực cấp dầu bởi 1 bơm , yêu cầu có đường đặc tính làm việc về lưu lượng và áp suất như hình 2.29. Thời gian toàn bộ chu kỳ là 30 giây.Hệ thống yêu cầu lưu lượng một nửa chu kỳ,còn áp suất cần thiết trong 2/3 chu kỳ.Sử dụng dầu khoáng và không có yêu cầu gì đặc biệt. Với cùng dữ liệu trên có 4 giải pháp để thực hiện : 1.Dùng 1 bơm có lưu lượng cố định. 2.Dùng kết hợp 2 bơm có lưu lượng cố định. 3.Dùng mạch có kết hợp với bình tích áp. 4.Dùng mạch bơm có bù trừ áp suất.
25. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 35
26. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 36
27. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 37 CHƯƠNG III: VAN THUỶ LỰC (HYDRAULIC VALVE). Trong mạch van thuỷ lực nằm giữa bơm và cơ cấu tác động. theo chức năng có 3 nhóm van : 1.Van điều khiển áp suất(presure control valves). 3.Van điều khiển lưu lượng(flow-control valves). 3.Van điều khiển hướng (directional control valves). 4.Van c ạc t út(cartridge valves). Tín hiệu điều khiển : -Tính hiệu số(digital signal). -Tín hiệu tương tự(analogue signal).
28. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 38
29. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 39 3.1.VAN ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT. Nhóm van điều khiển áp suất chia ra 4 loại với chức năng khác nhau: 1.Van an toàn hay van tràn(Rilief valves) :Chức năng giới hạn áp suất lớn nhất của mạch ,bảo vệ mạch tránh bị quá tải. 2.Van cân bằng(counterbalance valves):Chức năng là tạo ra một đối áp để cân bằng với một tải trọng không cho nó dịch chuyển khi mạch nghỉ(do ảnh hưởng của trọng lượng). 3.Van tuần tự(presure sequence valves):Chức năng cho phép sự làm việc theo thứ tự trước sau của các cơ cấu tác động khi đạt ngưỡng áp suất cài đặt. 4.Van giảm áp(presure-reduccing valves):Chức năng giảm áp suất để cấp cho các mạch có yêu cầu áp suất làm việc khác nhau với cùng 1 nguồn chung. 3.1.1.Van an toàn. Chức năng:Cái đặt áp suất lớn nhất cho mạch và bảo vệ quá tải cho mạch. 1.Các loại van an toàn. Hình 3.1 Hình3.2 Hình3.3 Hình 3.4 Hình3.5 Hình 3.6 và hình 3.7.
30. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 40
31. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 41
32. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 42 2.Các ứng dụng: a.Mạch có 2 van an toàn bảo vệ xy lanh thuỷ lực. Hình.3.8.
33. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 43 b.Mạch giảm tải cho bơm: Hình 3.9. Hình 3.10 và Hình 3.11.
34. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 44 3.1.2.Van cân bằng: Chức năng là tạo ra một đối áp để cân bằng với một tải trọng không cho nó dịch chuyển khi mạch nghỉ(do ảnh hưởng của trọng lượng). C ó 2 loại van c ân bằng: -Van cân bằng thông thường. Hình 3.12. -Van cân bằng có điều khiển(over-center valve). Hình 3.13. Hình 3.15.
35. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 45 Bài tập 3.1 Bài tập 3.2 và bài tập 3.3. 3.1.3.Van tuần tự: Chức năng cho phép sự làm việc theo thứ tự trước sau của các cơ cấu tác động khi đạt ngưỡng áp suất cài đặt. Hình 3.16 và hình 3.18. A+ , B+, B-, A-.
36. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 46
37. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 47 3.1.4.Van giảm áp: Chức năng giảm áp suất để cấp cho các mạch có yêu cầu áp suất làm việc khác nhau với cùng 1 nguồn chung. Hình 3.19. Hình 3.19. Bài tập 3.4.
38. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 48 3.2.VAN ÑIEÀU KHIEÅN LÖU LÖÔÏNG. ( FLOW-CONTROL VALVES). -Chöùc naêng : Ñieàu chænh löu löôïng vaø oå ñònh löu löôïng cho maïch. -Löu löôïng chaûy qua van tuaân theo ñònh luaät Toricelli: Hình 3.20 q= K x Δ p -Kyù hieäu TCH: Hình 3.21.
39. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 49 -Coù 3 loaïi van löu löôïng ñaëc bieät: 1.Van laøm chaäm –Deceleration valves. 2.Van löu löôïng coù buø tröø ñoä nhôùt- Viscosity or temperature-compensated valves. 3.Boä oån toác-Pressure-compensated valves. 1.Van laøm chaäm: Hình 3.22.van laøm chaäm.
40. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 50 Hình 3.23.Maïch öùng duïng. 2.Boä oån toác: Hình 3.24.Boä oån toác.
41. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 51 3.2.1.Ñieàu khieån toác ñoä moät xy lanh. Coù 3 caùch ñaët van löu löôïng trong maïch: -Ñaët van löu löôïng ôû ñöôøng daàu vaøo - Meter in. -Ñaët van löu löôïng ôû ñöôøng daàu ra - Meter out. - Ñaët van löu löôïng ôû ñöôøng reõ nhaùnh.Bleed- off Hình 3.26. Hình 3.27. Hình 3.28.
42. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 52
43. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 53 Baøi taäp öùng duïng 3.5(trang 77). Moät xy lanh thuyû löïc khi tieán chòu moät löïc 100 kN,khi luøi chòu taûi 10kN Ta seõ xem xeùt hieäu quaû khi ña t van löu löôïng ôû caùc vò trí khaùc nhau.Trong caùc phöông aùn ñeàu laáy toác ñoä luøi nhanh nhö nhau laø 5m/phuùt söû duïng toaøn boä löu löôïng cuûa bôm. Giaû söû aùp suaát laøm vieäc cuûa bôm laø 160 bar vaø toån hao aùp suaát qua caùc linh kieän cuûa heä thoáng laø: .Boä loïc=3bar .Van phaân phoái=2 bar moãi chieàu .Van löu löôïng=10 bar .Van 1 chieàu=3bar. Haõy xaùc ñònh: a.Ñöôøng kính cuûa xy lanh? b.Löu löôïng vaø aùp suaát cuûa bôm? c.Hieäu suaát cuûa maïch?trong caùc tröôøng hôïp: -Tröôøng hôïp 1.Maïch khoâng duøng van löu löôïng . -Tröôøng hôïp 2.Maïch ñaët van löu löôïng ôû ñöôøng daàu vaøo.
44. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 54
45. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 55 -Tröôøng hôïp 3.Maïch ñaët van löu löôïng ôû ñöôøng daàu ra. 3.2.2. Van löu löôïng coù 3 cöûa(coù theâm cöûa thoaùt- bypass type) Hình 3.32.Coâng ngheä vaø kyù hieäu. Hình 3.33.Maïch öùng duïng .
46. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 56
47. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 57 3.2.3.Van löu löôïng coù öu tieân. Hình 3.34.Coâng ngheä Hình 3.35.Kyù hieäu qui öôùc.
48. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 58 Hình 3.36.öùng duïng trong maïch. 3.2.4.Maïch caàu. Hình 3.37.Maïch thoâng thöôøng. Hình 3.38.Maïch caàu
49. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 59 Hình 3.39.ÖÙng duïng trong maïch. 3.2.5.Maïch nhieàu toác ñoä nhôø duøng van löu löôïng. Hình 3.40.
50. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 60 3.2.6.Chia löu löôïng. -Chia baèng van löu löôïng. -Chia baèng moâ tô thuyû löïc. Hình minh hoïa trang 89. Hình 3.41.Coâng ngheä
51. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 61 Hình 3.42 vaø hình 3.43 ÖÙng duïng vaøo maïch.
52. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 62 Baøi taäp öùng duïng 3.6: Hình 3.44 Moät maïch thuyû löïc cuûa maùy eùp cho ôû hình 3.44. Haõy xaùc ñònh toác ñoä vaø taûi troïng lôùn nhaát trong caùc quaù trình : 1.Chaïy nhanh chöa eùp - toác ñoä nhanh 2.EÙp sô boä – toác ñoä vöøa 3.EÙùp hoaøn taát –toác ñoä chaäm.
53. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 63 3.3. VAN ÑIEÀU KHIEÅN HÖÔÙNG (DIRECTIONAL CONTROL VALVES) Chöùc naêng:Ñieàu khieån höôùng chuyeån ñoäng cuûa chaát loûng. Ta nghieân cöùu caùc loaïi van höôùng sau: -Van 1 chieàu (check valves) -Van phaân phoái kieåu naép ñaäy (popeet valves) -van phaân phoái kieåu con tröôït (sliding spool- type) 3.3.1.Van moät chieàu:Ta xem xeùt 4 loaïi thoâng duïng. 1.Van 1 chieàu thoâng thöôøng: Chæ cho doøng daàu ñi theo 1 chieàu . Hình 3.45.Coâng ngheä vaø kyù hieäu van 1 chieàu .
54. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 64 2.Van moät chieàu coù ñieàu khieån. Hình 3.46.Coâng ngheä vaø maïch öùng duïng van 1 Chieàu coù ñieàu khieån laøm chöùc naêng van caân baèng. Hình 3.47.Van 1 chieàu coù ñieàu khieån coù ñöôøng daàu roø.
55. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 65 3.Van laøm ñaày (Prefill valves). Hình 4.38
56. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 66 Hình4.39. ÖÙng duïng maïch maùy eùp. 4.Van con thoi(shuttle valves). Hình 3.51. ÖÙng duïng van con thoi cho maïch Ñaûo chieàu moâ tô thuyû löïc.
57. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 67 3.3.2.Van phaân phoái kieåu naép ñaäy: Caáu taïo: .Hình 3.52 1.Öu ñieåm: -Ñoä kín khít cao. -Tuoåi thoï cao. -Taùc ñoäng nhanh. 2.Nhöôïc ñieåm. -Cheá taïo phöùc taïp. -Haïn cheá löu löôïng qua van. -Khoù ñaït nhieàu vò trí :thöøông chæ coù 2 vò trí. Caùc tieâu chuaån ñeå xaùc ñònh moät van phaân phoái (xem xeùt cuøng vôùi van kieåu con tröôït).
58. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 68 3.3.3.van phaân phoái kieåu con tröôït(Sliding spool-type directional control valves). Hình 3.54.Caáu taïo. 1.Öu ñieåm: -Cheá taïo deã -Löu löôïng qua van lôùn -Coù theå ñaït nhieàu vò trí. 2.Nhöôïc ñieåm: -Ñoä kín khít khoâng cao do coù tröôït. -Laøm vieäc deã bò moøn do ñoù tuoåi thoï khoâng cao Tuy nhieân do coù öu ñieåm lôùn neân ñöôïc duøng raát phoå bieán .
59. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 69 Hình 3.55. Hình daùng chung van 4 cöûa,ñieàu khieån ñieän. 3.Caùc tieâu chuaån ñeå xaùc ñònh moät van phaân phoái. a.Soá cöûa: 2,3,4,5 cöûa:kyù hieäu baèng chöõ caùi P,A,B,T hoaëc soá 1,2,4,3,5. b.Soá vò trí:coù 2 vaø 3 vò trí: Moãi vò trí kyù hieäu baèng 1 oâ vuoâng Ví duï: 2/2, 3/2,4/2,4/3,5/2,5/3. c.traïng thaùi oån ñònh : -Van nhò oån. -Van ñôân oån. d.Kieåu ñieàu khieån. e.Vò trí giöõa cuûa van 3 vò trí.
60. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 70 Hình 3.56.
61. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 71 Hình 3.57.Caùc vò trí giöõa .
62. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 72 Hình 3.59.Caùc kieåu ñieàu khieån van. Hình 3.60.Taùc ñoäâng ñieän( solenoid).
63. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 73 3.3.4.Van phaân phoái hai taàng. Hình 3.63: Hình daùng chung
64. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 74 Hình 3.64: Sô ñoà mach
65. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 75 3.4.VAN CAÏC TUÙT(CARTRIDGE VALVES). - Van caïc tuùt coøn goïi laø van logic. - Caáu taïo goàm 1 loõi vaø moät voû. Hình 3.68. -Van caïc tuùt coù theå thöïc hieän caùc chöùc naêng:van 1 chieàu,van phaân phoái,van löu löôïng ,van aùp suaát. -Keát caáu coù 2 loaïi:Loaïi naép ñaäy(poppet) vaø kieåu con tröôït (Spool-type cartridge-valves).
66. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 76 3.4.1.Van caùc tuùt kieåu naép ñaäy. Van kieåu naép ñaäy coù 3 tieát dieän laøm vieäc ñaëc tröng: Ax,AA,AB Vôùi: Ax=AA+AB. 1.van caïc tuùt laøm chöùc naêng van 1 chieàu: khi AB=0: Hình 3.69. Loaïi caân baèng(balance) - X noái vôùi B: van 1 chieàu thoâng thöôøng -X noái vôùi nguoàn: van 1 chieàu coù laùi.
67. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 77 2.Van caïc tuùt khoâng caân baèng(Unbalance). Hình 3.70. -Khi x=0:van cho löu löôïng ñi 2 chieàu -Khi x≠0:van khoaù. 3.Van caïc tuùt thöôøng ñoùng: Hình 3.71. Coù x thì van môû.
68. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 78 4.Chöùc naêng van löu löôïng(restrictor p.v). Hình 3.72.
69. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 79 5.Van 1chieàu ñieàu khieån ñieän. Hình 3.74. Coù ñieän: B A Khoâng coù ñieän:AB. 6.Van caïc tuùt coù khoan loã: Hoaït ñoäng cuûa van caïc tuùt phuï thuoäc vaøo vieäc ñoùng hay môû (khoaù hay thoaùt ) cuûa van 2/2 ñieàu khieån ñieän -Neáu X thoaùt:caû 3 caùch laép cho löu löôïng ñi cuøng 1chieàu. -Neáu X bò khoaù: