Giáo trình Thủy lực và khí nén - Chương 3: Các phần tử của hệ thống điều khiển bằng thủy lực
Ch−¬ng 3: c¸c phÇn tö cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn
b»ng thñy lùc
3.1. kh¸i niÖm
3.1.1. HÖ thèng ®iÒu khiÓn
HÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng thñy lùc ®−îc m« t¶ qua s¬ ®å h×nh 3.1, gåm c¸c côm vµ
phÇn tö chÝnh, cã chøc n¨ng sau:
a. C¬ cÊu t¹o n¨ng l−îng: b¬m dÇu, bé läc (...)
b. PhÇn tö nhËn tÝn hiÖu: c¸c lo¹i nót Ên (...)
c. PhÇn tö xö lý: van ¸p suÊt, van ®iÒu khiÓn tõ xa (...)
d. PhÇn tö ®iÒu khiÓn: van ®¶o chiÒu (...)
e. C¬ cÊu chÊp hµnh: xilanh, ®éng c¬ dÇu.
C¬ cÊu
chÊp hµnh
PhÇn tö
PhÇn tö
nhËn tÝn
hiÖu
PhÇn tö
®iÒu khiÓn
Dßng n¨ng
l−îng t¸c ®éng
lªn quy tr×nh
xö lý
C¬ cÊu t¹o
n¨ng l−îng
N¨ng l−îng ®iÒu khiÓn
H×nh 3.1. HÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng thñy lùc
3.1.2. S¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng ®iÒu b»ng thñy lùc
CÊu tróc hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng thñy lùc ®−îc thÓ hiÖn ë s¬ ®å h×nh 3.2.
1.0
C¬ cÊu
chÊp hµnh
m
1.1
A
P
B
T
PhÇn tö
®iÒu khiÓn
Dßng n¨ng
l−îng
0.3
P
C¬ cÊu t¹o
n¨ng l−îng
0.2
0.1
T
H×nh 3.2. CÊu tróc thèng ®iÒu khiÓn b»ng thñy lùc
41
3.2. van ¸p suÊt
3.2.1. NhiÖm vô
Van ¸p suÊt dïng ®Ó ®iÒu chØnh ¸p suÊt, tøc lµ cè ®Þnh hoÆc t¨ng, gi¶m trÞ sè ¸p
trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng thñy lùc.
3.2.2. Ph©n lo¹i
Van ¸p suÊt gåm cã c¸c lo¹i sau:
+/ Van trµn vµ van an toµn
+/ Van gi¶m ¸p
+/ Van c¶n
+/ Van ®ãng, më cho b×nh trÝch chøa thñy lùc.
3.2.2.1. Van trµn vµ an toµn
Van trµn vµ van an toµn dïng ®Ó h¹n chÕ viÖc t¨ng ¸p suÊt chÊt láng trong hÖ thèng
thñy lùc v−ît qu¸ trÞ sè quy ®Þnh. Van trµn lµm viÖc th−êng xuyªn, cßn van an toµn lµm
viÖc khi qu¸ t¶i.
p1
Ký hiÖu cña van trµn vµ van an toµn:
p2
Cã nhiÒu lo¹i: +/ KiÓu van bi (trô, cÇu)
+/ KiÓu con tr−ît (pitt«ng)
+/ Van ®iÒu chØnh hai cÊp ¸p suÊt (phèi hîp)
a. KiÓu van bi
VÝt ®/c
VÝt ®/c
x0
x0
Lß xo
Lß xo
(®é cøng C)
x
(®é cøng C)
p2
Bi trô
p1
p2
x
Bi cÇu
p1
H×nh 3.3. KÕt cÊu kiÓu van bi
Gi¶i thÝch: khi ¸p suÊt p1 do b¬m dÇu t¹o nªn v−ît qu¸ møc ®iÒu chØnh, nã sÏ th¾ng
lùc lß xo, van më cöa vµ ®−a dÇu vÒ bÓ. §Ó ®iÒu chØnh ¸p suÊt cÇn thiÕt nhê vÝt ®iÒu
chØnh ë phÝa trªn.
Ta cã: p1.A = C.(x + x0) (bá qua ma s¸t, lùc qu¸n tÝnh, p2 ≈ 0)
Trong ®ã:
x0 - biÕn d¹ng cña lß xo t¹o lùc c¨ng ban ®Çu;
C - ®é cøng lß xo;
42
F0 = C.x0 - lùc c¨ng ban ®Çu;
x - biÕn d¹ng lß xo khi lµm viÖc (khi cã dÇu trµn);
p1 - ¸p suÊt lµm viÖc cña hÖ thèng;
A - diÖn tÝch t¸c ®éng cña bi.
KiÓu van bi cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n nh−ng cã nh−îc ®iÓm: kh«ng dïng ®−îc ë ¸p suÊt
cao, lµm viÖc ån µo. Khi lß xo háng, dÇu lËp tøc ch¶y vÒ bÓ lµm cho ¸p suÊt trong hÖ
thèng gi¶m ®ét ngét.
b. KiÓu van con tr−ît
VÝt ®/c
4
C
Flx
p2
x
x0
x
2
p1
1
Lç gi¶m
chÊn
A
3
H×nh 3.4. KÕt cÊu kiÓu van con tr−ît
Gi¶i thÝch: DÇu vµo cöa 1, qua lç gi¶m chÊn vµ vµo buång 3. NÕu nh− lùc do ¸p
suÊt dÇu t¹o nªn lµ F lín h¬n lùc ®iÒu chØnh cña lß xo Flx vµ träng l−îng G cña pitt«ng,
th× pitt«ng sÏ dÞch chuyÓn lªn trªn, dÇu sÏ qua cöa 2 vÒ bÓ. Lç 4 dïng ®Ó th¸o dÇu rß ë
buång trªn ra ngoµi.
Ta cã: p1.A = Flx (bá qua ma s¸t vµ träng l−îng cña pitt«ng)
Flx = C.x0
Khi p1 t¨ng ⇒ F = p1∗.A > F ⇒ pitt«ng ®i lªn víi dÞch chuyÓn x.
lx
⇒ p1∗.A = C.
NghÜa lµ: p1 ↑ ⇒ pitt«ng ®i lªn mét ®o¹n x ⇒ dÇu ra cöa 2 nhiÒu ⇒ p1 ↓ ®Ó æn
®Þnh.
V× tiÕt diÖn A kh«ng thay ®æi, nªn ¸p suÊt cÇn ®iÒu chØnh p1 chØ phô thuéc vµo Flx
cña lß xo.
(
x + x0
)
Lo¹i van nµy cã ®é gi¶m chÊn cao h¬n loai van bi, nªn nã lµm viÖc ªm h¬n. Nh−îc
®iÓm cña nã lµ trong tr−êng hîp l−u l−îng lín víi ¸p suÊt cao, lß xo ph¶i cã kÝch th−íc
lín, do ®ã lµm t¨ng kÝch th−íc chung cña van.
c. Van ®iÒu chØnh hai cÊp ¸p suÊt
Trong van nµy cã 2 lß xo: lß xo 1 t¸c dông trùc tiÕp lªn bi cÇu vµ víi vÝt ®iÒu chØnh,
ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc ¸p suÊt cÇn thiÕt. Lß xo 2 cã t¸c dông lªn bi trô (con tr−ît), lµ
43
lo¹i lß xo yÕu, chØ cã nhiÖm vô th¾ng lùc ma s¸t cña bi trô. TiÕt diÖn ch¶y lµ r·nh h×nh
tam gi¸c. Lç tiÕt l−u cã ®−êng kÝnh tõ 0,8 ÷ 1 mm.
VÝt ®/c
Lß xo 1
(®é cøng C1)
Van trµn
p2
2
Bi cÇu
A2
Lß xo 2
Van an toµn
(lµm viÖc khi qu¸ t¶i)
(®é cøng C2)
p3
Bi trô (con tr−ît)
3
p1
1
A3
Lç tiÕt l−u
H×nh 3.5. KÕt cÊu cña van ®iÒu chØnh hai cÊp ¸p suÊt
DÇu vµo van cã ¸p suÊt p1, phÝa d−íi vµ phÝa trªn cña con tr−ît ®Òu cã ¸p suÊt dÇu.
Khi ¸p suÊt dÇu ch−a th¾ng ®−îc lùc lß xo 1, th× ¸p suÊt p1 ë phÝa d−íi vµ ¸p suÊt p2 ë
phÝa trªn con tr−ît b»ng nhau, do ®ã con tr−ît ®øng yªn.
NÕu ¸p suÊt p1 t¨ng lªn, bi cÇu sÏ më ra, dÇu sÏ qua con tr−ît, lªn van bi ch¶y vÒ
bÓ. Khi dÇu ch¶y, do søc c¶n cña lç tiÕt l−u, nªn p1 > p2, tøc lµ mét hiÖu ¸p ∆p = p1 - p2
®−îc h×nh thµnh gi÷a phÝa d−íi vµ phÝa trªn con tr−ît. (Lóc nµy cöa 3 vÉn ®ãng)
A2.p1 > C1.x02 vµ C2.x30 > p1.A3
Khi p1 t¨ng cao th¾ng lùc lß xo 2 ⇒ lóc nµy c¶ 2 van ®Òu ho¹t ®éng.
Lo¹i van nµy lµm viÖc rÊt ªm, kh«ng cã chÊn ®éng. ¸p suÊt cã thÓ ®iÒu chØnh trong
ph¹m vi rÊt réng: tõ 5 ÷ 63 bar hoÆc cã thÓ cao h¬n.
3.2.2.2. Van gi¶m ¸p
Trong nhiÒu tr−êng hîp hÖ thèng thñy lùc mét b¬m dÇu ph¶i cung cÊp n¨ng l−îng
cho nhiÒu c¬ cÊu chÊp hµnh cã ¸p suÊt kh¸c nhau. Lóc nµy ta ph¶i cho b¬m lµm viÖc
víi ¸p suÊt lín nhÊt vµ dïng van gi¶m ¸p ®Æt tr−íc c¬ cÊu chÊp hµnh nh»m ®Ó gi¶m ¸p
suÊt ®Õn mét gi¸ trÞ cÇn thiÕt.
Ký hiÖu:
p1
p2
44
VÝt ®/c
Flx
L
p1
P
p2
A
H×nh 3.6. KÕt cÊu cña van gi¶m ¸p
VÝ dô: m¹ch thñy lùc cã l¾p van gi¶m ¸p
2
1
VÝt ®/c
Flx
p1
p2
A
p1
p1 > p2
H×nh 3.7. S¬ ®å m¹ch thñy lùc cã l¾p van gi¶m ¸p
Trong hÖ thèng nµy, xilanh 1 lµm viÖc víi ¸p suÊt p1, nhê van gi¶m ¸p t¹o nªn ¸p
suÊt p1 > p2 cung cÊp cho xilanh 2. ¸p suÊt ra p2 cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc nhê van gi¶m
¸p.
Ta cã lùc c©n b»ng cña van gi¶m ¸p: p2.A = Flx (Flx = C.x)
C.x
⇒ p2 =
⇒ A = const, x thay ®æi ⇒ p2 thay ®æi.
A
45
3.2.2.3. Van c¶n
Van c¶n cã nhiÖm vô t¹o nªn mét søc c¶n trong hÖ thèng ⇒ hÖ thèng lu«n cã dÇu
®Ó b«i tr¬n, b¶o qu¶n thiÕt bÞ, thiÕt bÞ lµm viÖc ªm, gi¶m va ®Ëp.
Ký hiÖu:
Flx
p1
p2
p2
p0
A
H×nh 3.8. M¹ch thñy lùc cã l¾p van c¶n
Trªn h×nh 3.8, van c¶n l¾p vµo cöa ra cña xilanh cã ¸p suÊt p2. NÕu lùc lß xo cña
van lµ Flx vµ tiÕt diÖn cña pitt«ng trong van lµ A, th× lùc c©n b»ng tÜnh lµ:
Flx
p2.A - Flx =0 ⇒ p2 =
(3.1)
A
Nh− vËy ta thÊy r»ng ¸p suÊt ë cöa ra (tøc c¶n ë cöa ra) cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc tïy
thuéc vµo sù ®iÒu chØnh lùc lß xo Flx.
3.2.2.4. R¬le ¸p suÊt (¸p lùc)
R¬le ¸p suÊt th−êng dïng trong hÖ thèng thñy lùc. Nã ®−îc dïng nh− mét c¬ cÊu
phßng qu¸ t¶i, v× khi ¸p suÊt trong hÖ thèng v−ît qu¸ giíi h¹n nhÊt ®Þnh, r¬le ¸p suÊt sÏ
ng¾t dßng ®iÖn ⇒ B¬m dÇu, c¸c van hay c¸c bé phËn kh¸c ng−ng ho¹t ®éng.
3.3. van ®¶o chiÒu
3.3.1. NhiÖm vô
Van ®¶o chiÒu dïng ®ãng, më c¸c èng dÉn ®Ó khëi ®éng c¸c c¬ cÊu biÕn ®æi n¨ng
l−îng, dïng ®Ó ®¶o chiÒu c¸c chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu chÊp hµnh.
3.3.2. C¸c kh¸i niÖm
+/ Sè cöa: lµ sè lç ®Ó dÉn dÇu vµo hay ra. Sè cöa cña van ®¶o chiÒu th−êng 2, 3 vµ
4, 5. Trong nh÷ng tr−êng hîp ®Æc biÖt sè cöa cã thÓ nhiÒu h¬n.
46
+/ Sè vÞ trÝ: lµ sè ®Þnh vÞ con tr−ît cña van. Th«ng th−êng van ®¶o chiÒu cã 2 hoÆc
3 vÞ trÝ. Trong nh÷ng tr−êng hîp ®Æc biÖt sè vÞ trÝ cã thÓ nhiÒu h¬n.
3.3.3. Nguyªn lý lµm viÖc
a. Van ®¶o chiÒu 2 cöa, 2 vÞ trÝ (2/2)
A
P
L
A
P
L
Sè cöa
A
P
Sè vÞ trÝ
L
H×nh 3.9. Van ®¶o chiÒu 2/2
b. Van ®¶o chiÒu 3 cöa, 2 vÞ trÝ (3/2)
A
A
P
P
b
a
a
b
a
b
H×nh 3.10. Van ®¶o chiÒu 3/2
47
c. Van ®¶o chiÒu 4 cöa, 2 vÞ trÝ (4/2)
B
A
B
A
P
P
b
a
a
b
H×nh 3.11. Van ®¶o chiÒu 4/2
Ký hiÖu: P- cöa nèi b¬m;
T- cöa nèi èng x¶ vÒ thïng dÇu;
A, B- cöa nèi víi c¬ cÊu ®iÒu khiÓn hay c¬ cÊu chÊp hµnh;
L- cöa nèi èng dÇu thõa vÒ thïng.
3.3.4. C¸c lo¹i tÝn hiÖu t¸c ®éng
Lo¹i tÝn hiÖu t¸c ®éng lªn van ®¶o chiÒu ®−îc biÓu diÔn hai phÝa, bªn tr¸i vµ bªn
ph¶i cña ký hiÖu. Cã nhiÒu lo¹i tÝn hiÖu kh¸c nhau cã thÓ t¸c ®éng lµm van ®¶o chiÒu
thay ®æi vÞ trÝ lµm viÖc cña nßng van ®¶o chiÒu.
a. Lo¹i tÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng tay
Ký hiÖu nót Ên tæng qu¸t
Nót bÊm
Tay g¹t
Bµn ®¹p
H×nh 3.12. C¸c ký hiÖu cho tÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng tay
b. Lo¹i tÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng c¬
§Çu dß
48
C÷ chÆn b»ng con l¨n, t¸c ®éng hai chiÒu
C÷ chÆn b»ng con l¨n, t¸c ®éng mét chiÒu
Lß xo
Nót Ên cã r·nh ®Þnh vÞ
H×nh 3.13. C¸c ký hiÖu cho tÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng c¬
3.3.5. C¸c lo¹i mÐp ®iÒu khiÓn cña van ®¶o chiÒu
Khi nßng van dÞch chuyÓn theo chiÒu trôc, c¸c mÐp cña nã sÏ ®ãng hoÆc më c¸c
cöa trªn th©n van nèi víi kªnh dÉn dÇu.
Van ®¶o chiÒu cã mÐp ®iÒu khiÓn d−¬ng (h×nh 3.14a), ®−îc sö dông trong nh÷ng
kÕt cÊu ®¶m b¶o sù rß dÇu rÊt nhá, khi nßng van ë vÞ trÝ trung gian hoÆc ë vÞ trÝ lµm
viÖc nµo ®ã, ®ßng thêi ®é cøng v÷ng cña kÕt cÊu (®é nh¹y ®èi víi phô t¶i) cao.
Van ®¶o chiÒu cã mÐp ®iÒu khiÓn ©m (h×nh 3.14b), ®èi víi lo¹i van nµy cã mÊt m¸t
chÊt láng ch¶y qua khe th«ng vÒ thïng chøa, khi nßng van ë vÞ trÝ trung gian. Lo¹i van
nµy ®−îc sö dông khi kh«ng cã yªu cÇu cao vÒ sù rß chÊt láng, còng nh− ®é cøng v÷ng
cña hÖ.
Van ®¶o chiÒu cã mÐp ®iÒu khiÓn b»ng kh«ng (h×nh 3.14c), ®−îc sö dông phÇn lín
trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn thñy lùc cã ®é chÝnh x¸c cao (vÝ dô nh− ë van thñy lùc
tuyÕn tÝnh hay c¬ cÊu servo. C«ng nghÖ chÕ t¹o lo¹i van nµy t−¬ng ®èi khã kh¨n.
a
b
c
H×nh 3.14. C¸c lo¹i mÐp ®iÒu khiÓn cña van ®¶o chiÒu
a. MÐp ®iÒu khiÓn d−¬ng;
b. MÐp ®iÒu khiÓn ©m;
c. MÐp ®iÒu khiÓn b»ng kh«ng.
3.4. C¸c lo¹i van ®iÖn thñy lùc øng dông trong m¹ch ®iÒu
khiÓn tù ®éng
3.4.1. Ph©n lo¹i
49
Cã hai lo¹i:
+/ Van solenoid
+/ Van tû lÖ vµ van servo
3.4.2. C«ng dông
a. Van solenoid
Dïng ®Ó ®ãng më (nh− van ph©n phèi th«ng th−êng), ®iÒu khiÓn b»ng nam ch©m
®iÖn. §−îc dïng trong c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn logic.
b. Van tû lÖ vµ van servo
Lµ phèi hîp gi÷a hai lo¹i van ph©n phèi vµ van tiÕt l−u (gäi lµ van ®ãng, më nèi
tiÕp), cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc v« cÊp l−u l−îng qua van. §−îc dïng trong c¸c m¹ch ®iÒu
khiÓn tù ®éng.
3.4.3. Van solenoid
CÊu t¹o cña van solenoid gåm c¸c bé phËn chÝnh lµ: lo¹i ®iÒu khiÓn trùc tiÕp (h×nh
3.15) gåm cã th©n van, con tr−ît vµ hai nam ch©m ®iÖn; lo¹i ®iÒu khiÓn gi¸n tiÕp (h×nh
3.16) gåm cã van s¬ cÊp 1, cÊu t¹o van s¬ cÊp gièng van ®iÒu khiÓn trùc tiÕp vµ van thø
cÊp 2 ®iÒu khiÓn con tr−ît b»ng dÇu Ðp, nhê t¸c ®éng cña van s¬ cÊp.
Con tr−ît cña van sÏ ho¹t ®éng ë hai hoÆc ba vÞ trÝ tïy theo t¸c ®éng cña nam
ch©m. Cã thÓ gäi van solenoid lµ lo¹i van ®iÒu khiÓn cã cÊp.
1
2
6
3
T A P B
5
4
A B
P T
H×nh 3.15. KÕt cÊu vµ ký hiÖu cña van solenoid ®iÒu khiÓn trùc tiÕp
1, 2. Cuén d©y cña nam ch©m ®iÖn;
3, 6. VÝt hiÖu chØnh cña lâi s¾t tõ;
4, 5. Lß xo.
50
1
5
4.1
4.2
2
6
7
3
8
X T
B
A
P
B
Y
A
a
0
b
a.X
b.Y
B
T
A
a
0
b
a
b
X
Y
a
b
P
X Y
T
H×nh 3.16. KÕt cÊu vµ ký hiÖu cña van solenoid ®iÒu khiÓn gi¸n tiÕp
1. Van s¬ cÊp;
2. Van thø cÊp.
3.5.4. Van tû lÖ
CÊu t¹o cña van tû lÖ cã gåm ba bé phËn chÝnh (h×nh 3.17) lµ : th©n van, con tr−ît,
nam ch©m ®iÖn.
§Ó thay ®æi tiÕt diÖn ch¶y cña van, tøc lµ thay ®æi hµnh tr×nh cña con tr−ît b»ng
c¸ch thay ®æi dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn nam ch©m. Cã thÓ ®iÒu khiÓn con tr−ît ë vÞ trÝ bÊt
kú trong ph¹m vi ®iÒu chØnh nªn van tû lÖ cã thÓ gäi lµ lo¹i van ®iÒu khiÓn v« cÊp.
51
`
1
2
3 4
5
6
b
a
7
8
X
Y
13
12
11
T
A P B X Y
9
10
A
B
b
a
T
P
H×nh 3.17. KÕt cÊu vµ ký hiÖu cña van tû lÖ
H×nh 3.17 lµ kÕt cÊu cña van tû lÖ, van cã hai nam ch©m 1, 5 bè trÝ ®èi xøng, c¸c
lß xo 10 vµ 12 phôc håi vÞ trÝ c©n b»ng cña con tr−ît 11.
3.4.5. Van servo
a. Nguyªn lý lµm viÖc
Cuén d©y 1
Cuén d©y 2
-
-
+
i2
i1
PhÇn øng
N
S
N
S
èng ®µn håi
Nam ch©m
vÜnh cöu
C¸nh chÆn
P
R
MiÖng phun dÇu
Cµng ®µn håi
H×nh 3.18. S¬ ®å nguyªn lý cña bé phËn ®iÒu khiÓn con tr−ît cña van servo
Bé phËn ®iÒu khiÓn con tr−ît cña van servo (torque motor) thÓ hiÖn trªn h×nh 3.18
gåm c¸c ë bé phËn sau:
+/ Nam ch©m vÜnh cöu;
+/ PhÇn øng vµ hai cuén d©y;
52
+/ C¸nh chÆn vµ cµng ®µn håi; +/ èng ®µn håi;
+/ MiÖng phun dÇu.
Hai nam ch©m vÜnh cöu ®Æt ®èi xøng t¹o thµnh khung h×nh ch÷ nhËt, phÇn øng trªn
®ã cã hai cuén d©y vµ c¸nh chÆn dÇu ngµm víi phÇn øng, t¹o nªn mét kÕt cÊu cøng
v÷ng. §Þnh vÞ phÇn øng vµ c¸nh chÆn dÇu lµ mét èng ®µn håi, èng nµy cã t¸c dông
phôc håi côm phÇn øng vµ c¸nh chÆn vÒ vÞ trÝ trung gian khi dßng ®iÖn vµo hai cuén
d©y c©n b»ng. Nèi víi c¸nh chÆn dÇu lµ cµng ®µn håi, cµng nµy nèi trùc tiÕp víi con
tr−ît. Khi dßng ®iÖn vµo hai cuén d©y lÖch nhau th× phÇn øng bÞ hót lÖch, do sù ®èi
xøng cña c¸c cùc nam ch©m mµ phÇn øng sÏ quay. Khi phÇn øng quay, èng ®µn håi sÏ
biÕn d¹ng ®µn håi, khe hë tõ c¸nh chÆn ®Õn miÖng phun dÇu còng sÏ thay ®æi (phÝa nµy
hë ra vµ phÝa kia hÑp l¹i). §iÒu ®ã dÉn ®Õn ¸p suÊt ë hai phÝa cña con tr−ît lÖch nhau
vµ con tr−ît ®−îc di chuyÓn. Nh− vËy:
+/ Khi dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn ë hai cuén d©y b»ng nhau hoÆc b»ng 0 th× phÇn øng,
c¸nh, cµng vµ con tr−ît ë vÞ trÝ trung gian (¸p suÊt ë hai buång con tr−ît c©n b»ng
nhau).
+/ Khi dßng i1 ≠ i2 th× phÇn øng sÏ quay theo mét chiÒu nµo ®ã tïy thuéc vµo dßng
®iÖn cña cuén d©y nµo lín h¬n. Gi¶ sö phÇn øng quay ng−îc chiÒu kim ®ång hå, c¸nh
chÆn dÇu còng quay theo lµm tiÕt diÖn ch¶y cña miÖng phun dÇu thay ®æi, khe hë
miÖng phun phÝa tr¸i réng ra vµ khe hë ë miÖng phun phÝa ph¶i hÑp l¹i. ¸p suÊt dÇu vµo
hai buång con tr−ît kh«ng c©n b»ng, t¹o lùc däc trôc, ®Èy con tr−ît di chuyÓn vÒ bªn
tr¸i, h×nh thµnh tiÕt diÖn ch¶y qua van (t¹o ®−êng dÉn dÇu qua van). Qu¸ tr×nh trªn thÓ
hiÖn ë h×nh 3.19b. §ång thêi khi con tr−ît sang tr¸i th× cµng sÏ cong theo chiÒu di
chuyÓn cña con tr−ît lµm cho c¸nh chÆn dÇu còng di chuyÓn theo. Lóc nµy khe hë ë
miÖng phun tr¸i hÑp l¹i vµ khe hë miÖng phun ph¶i réng lªn, cho ®Õn khi khe hë cña
hai miÖng phun b»ng nhau vµ ¸p suÊt hai phÝa b»ng nhau th× con tr−ît ë vÞ trÝ c©n b»ng.
Qu¸ tr×nh ®ã thÓ hiÖn ë h×nh 3.19c.
M«men quay phÇn øng vµ m«men do lùc ®µn håi cña cµng c©n b»ng nhau. L−îng
di chuyÓn cña con tr−ît tû lÖ víi dßng ®iÖn vµo cuén d©y.
+/ T−¬ng tù nh− trªn nÕu phÇn øng quay theo chiÒu ng−îc l¹i th× con tr−ît sÏ di
chuyÓn theo chiÒu ng−îc l¹i.
53
a
T A P
b
c
T A P
B
T A P
B
H×nh 3.19. S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng cña van servo
a. S¬ ®å giai ®o¹n van ch−a lam viÖc;
b. S¬ ®å giai ®o¹n ®Çu cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn;
c. S¬ ®å giai ®o¹n hai cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn.
b. KÕt cÊu cña van servo
Ngoµi nh÷ng kÕt cÊu thÓ hiÖn ë h×nh 3.18 vµ h×nh 3.19, trong van cßn bè trÝ thªm
bé läc dÇu nh»m ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th−êng cña van. §Ó con tr−ît ë vÞ trÝ
trung gian khi tÝn hiÖu vµo b»ng kh«ng, tøc lµ ®Ó phÇn øng ë vÞ trÝ c©n b»ng, ng−êi ta
®−a vµo kÕt cÊu vÝt ®iÒu chØnh.
54
C¸c h×nh 3.20, 3.21, 3.22, 3.23, 3.24 lµ kÕt cÊu cña mét sè lo¹i van servo ®−îc sö
dông hiÖn nay.
a
Nam ch©m
èng phun dÇu
Cµng ®µn håi
VÝt hiÖu chØnh con
tr−ît
Th©n van
Läc dÇu
b
Cuén d©y
èng phun
Lâi nam ch©m
èng ®µn håi
Cµng
Cµng ®µn håi
Läc dÇu
Lç tiÕt l−u
P
c
P
T
H×nh 3.20. B¶n vÏ thÓ hiÖn kÕt cÊu vµ ký hiÖu cña van servo
a, b. B¶n vÏ thÓ hiÖn c¸c d¹ng kÕt cÊu cña van servo;
c. Ký hiÖu cña van servo.
55
H×nh 3.21. KÕt cÊu cña van servo mét cÊp ®iÒu khiÓn
1. Kh«ng gian trèng;
2. èng phun;
3. Lâi s¾t cña nam ch©m;
4. èng ®µn håi;
5. Cµng ®iÒu khiÓn ®iÖn thñy lùc;
6. VÝt hiÖu chØnh;
7. Th©n cña èng phun;
8. Th©n cña nam ch©m;
9. Kh«ng gian quay cña lâi s¾t nam ch©m;
10. Cuén d©y cña nam ch©m;
11. Con tr−ît cña van chÝnh;
12. Buång dÇu cña van chÝnh.
56
H×nh 3.22. KÕt cÊu cña van servo 2 cÊp ®iÒu khiÓn
1. Côm nam ch©m; 2. èng phun; 3. Cµng ®µn håi cña bé phËn ®iÒu khiÓn ®iÖn
thñy lùc; 4. Xylanh cña van chÝnh; 5. Con tr−ît cña van chÝnh; 6. Cµng ®iÒu
khiÓn ®iÖn-thñy lùc; 7. Th©n cña èng phun.
H×nh 3.23. KÕt cÊu cña van servo 2 cÊp ®iÒu khiÓn cã c¶m biÕn
57
1. Côm nam ch©m; 2. èng phun; 3. Xylanh cña van chÝnh; 4. Cuén d©y cña c¶m
biÕn; 5. Lâi s¾t tõ cña c¶m biÕn; 6. Con tr−ît cña van chÝnh; 7. Cµng ®iÒu khiÓn
®iÖn-thñy lùc; 8. èng phun; 9,10. Buång dÇu cña van chÝnh.
H×nh 3.24. KÕt cÊu cña van servo 3 cÊp ®iÒu khiÓn cã c¶m biÕn
1. VÝt hiÖu chØnh; 2. èng phun; 3. Th©n van cÊp 2; 4. Th©n van cÊp 3; 5. cuén ®©y
cña c¶m biÕn; 6. Lâi s¾t tõ cña c¶m biÕn; 7. Con tr−ît cña van chÝnh; 8. Cµng ®iÒu
khiÓn ®iÖn-thñy lùc; 9. Th©n cña èng phun; 10,14. Buång dÇu cña van cÊp 2; 11.
Con tr−ît cña van cÊp 2; 12. Lß xo cña van cÊp 2; 13. Xylanh cña van cÊp 3;
15,16. Buång dÇu cña van cÊp 3.
3.5. c¬ cÊu chØnh l−u l−îng
C¬ cÊu chØnh l−u l−îng dïng ®Ó x¸c ®Þnh l−îng chÊt láng ch¶y qua nã trong ®¬n vÞ
thêi gian, vµ nh− thÕ ®iÒu chØnh ®−îc v©n tèc cña c¬ cÊu chÊp hµnh trong hÖ thèng thñy
lùc lµm viÖc víi b¬m dÇu cã mét l−u l−îng cè ®Þnh.
3.5.1. Van tiÕt l−u
Van tiÕt l−u dïng ®Ó ®iÒu chØnh l−u l−îng dÇu, vµ do ®ã ®iÒu chØnh vËn tèc cña c¬
cÊu chÊp hµnh trong hÖ thèng thñy lùc.
58
Van tiÕt l−u cã thÓ ®Æt ë ®−êng dÇu vµo hoÆc ®−êng ra cña c¬ cÊu chÊp hµnh.
Van tiÕt l−u cã hai lo¹i:
+/ TiÕt l−u cè ®Þnh
Ký hiÖu:
+/ TiÕt l−u thay ®æi ®−îc l−u l−îng
Ký hiÖu:
VÝ dô: h×nh 3.25 lµ s¬ ®å cña van tiÕt l−u ®−îc l¾p ë ®−êng ra cña hÖ thèng thñy
lùc. C¸ch l¾p nµy ®−îc dïng phæ biÕn nhÊt, v× van tiÕt l−u thay thÕ c¶ chøc n¨ng cña
van c¶n, t¹o nªn mét ¸p suÊt nhÊt ®Þnh trªn ®−êng ra cña xilanh vµ do ®ã lµm cho
chuyÓn ®éng cña nã ®−îc ªm.
A1 A2
v
Q1
Q2
p1
p2
Ax
Q2, p3
H×nh 3.25. S¬ ®å thñy lùc cã l¾p van tiÕt l−u ë ®−êng dÇu ra
Ta cã c¸c ph−¬ng tr×nh:
Q2 = A2.v : l−u l−îng qua van tiÕt l−u
∆p = p2 - p3 : hiÖu ¸p qua van tiÕt l−u
L−u l−îng dÇu Q2 qua khe hë ®−îc tÝnh theo c«ng thøc Torricelli nh− sau:
2.g
Q2 = µ.Ax .
. ∆p [m3/s]
(3.3)
(3.4)
ρ
2.g
hoÆc A2.v = µ.Ax.c. ∆p
(c =
= const)
ρ
µ.Ax .c. ∆p
⇒ v =
A2
Trong ®ã:
µ - hÖ sè l−u l−îng;
59
π.d2
4
Ax - diÖn tÝch mÆt c¾t cña khe hë: A1 =
[m2];
∆p = (p2 - p3)- ¸p suÊt tr−íc vµ sau khe hë [N/m2];
ρ - khèi l−îng riªng cña dÇu [kg/m3].
Khi Ax thay ®æi ⇒ ∆p thay ®æi vµ v thay ®æi.
p2
p3
Q2
∆
p
H×nh 3.26. §é chªnh lÖch ¸p suÊt vµ l−u l−îng dßng ch¶y qua khe hë
Dùa vµo ph−¬ng thøc ®iÒu chØnh l−u l−îng, van tiÕt l−u cã thÓ ph©n thµnh hai lo¹i
chÝnh: van tiÕt l−u ®iÒu chØnh däc trôc vµ van tiÕt l−u ®iÒu chØnh quanh trôc.
a. Van tiÕt l−u ®iÒu chØnh däc trôc
Ax = 2π.rt.AB
AB = h.sinα
h.sinα
p2
D
r = r −
.cosα
Ax
t
2
2α α
h
A
Ax
h
p2
⇒ Ax ≈ 2π.h.r.sinα
h.sin2 α
B
rt
p1
Ax = π.D.h
(
.cosα : VCB ⇒ bá qua)
p1
r
2
H×nh 3.27. TiÕt l−u ®iÒu chØnh däc trôc
b. Van tiÕt l−u ®iÒu chØnh quanh trôc
p1
p2
H×nh 3.28. TiÕt l−u ®iÒu chØnh quanh trôc
3.5.2. Bé æn tèc
Bé æn tèc lµ cÊu ®¶m b¶o hiÖu ¸p kh«ng ®æi khi gi¶m ¸p (∆p = const), vµ do ®ã
®¶m b¶o mét l−u l−îng kh«ng ®æi ch¶y qua van, tøc lµ lµm cho vËn tèc cña c¬ cÊu chÊp
hµnh cã gi¸ trÞ gÇn nh− kh«ng ®æi.
Nh− vËy ®Ó æn ®Þnh vËn tèc ta sö dông bé æn tèc.
60
Tải về để xem bản đầy đủ
27 trang
22520
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Thủy lực và khí nén - Chương 3: Các phần tử của hệ thống điều khiển bằng thủy lực", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thuy_luc_va_khi_nen_chuong_3_cac_phan_tu_cua_he_t.pdf
