Bài giảng Điều khiển tự động thuỷ lực & khí nén - Chương 4: Ứng dụng truyền động thủy lực - Uông Quang Tuyến

ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THUỶ LỰC - KHÍ NÉN GIẢNG VIÊN: ThS.UÔNG QUANG TUYẾN Hà Nội - 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ -----o0o----- EBOOKBKMT.COM 2 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.1. Mục đích Trong hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực, phần lớn các phần tử do nhà chế tạo sản xuất ra và có những yêu cầu về thong số kỹ thuật được xác định, được tiêu chuẩn hoá. Mục đích của chương 4 là vận dụng những kiến thức của các chương trước ứng dụng vào hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực. Học viên cần nắm vững nguyên lý làm việc, tính toán cách chọn các phần tử thuỷ lực, đọc hiểu sơ đồ lắp đặt của hệ thống thuỷ lực, để có thể làm tốt công việc lắp ráp, vận hành, theo dõi, bảo dưỡng và thay thế các phần tử thuỷ lực. Dưới đây giới thiệu một số hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực điển hình trong các máy và thiết bị công nghiệp. Các hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực điển hình được trình bày từ đơn giản đến phức tạp. 3 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC Hình 4.1. Giới hạn áp suất làm việc trong hệ thống A, Qua van tràn cho chuyển động thẳng B, Qua van tràn cho chuyển động quay C, Tải trọng thay đổi EBOOKBKMT.COM 4 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.2. Các sơ đồ điển hình Để giới hạn áp suất làm việc trong hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực, có thể thực hiện theo các sơ đồ lắp đặt ở hình 4.1 Trong khi hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực làm việc không liên tục, nhưng bơm hoạt động liên tục; để tránh quá trình nhiệt sinh ra lớn khi qua van tràn, người ta lắp van đảo chiều 4/3, ở vị trí trung gian dầu sẽ trở về bể dầu mà không cần qua van tràn, hình 4.2a; hoặc lắp và hệ thống van đảo chiều 2/2, hình 4.2b; hoặc van đảo chiều 6/3, hình 4.2c 5 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC Hình 4.2. Giới hạn nhiệt sinh ra trong hệ thống A, Qua vị trí trung gian của van đảo chiều B, Qua van đảo chiều 2/2 C, Qua van đảo chiều 6/3 6 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC Để áp suất hay lưu lượng trong hệ thống điều khiển luôn được ổn định, mặc dù khi bơm mất điện, người ta lắp vào hệ thống bình trích chứa, hình 4.3a. Khi cơ cấu chấp hành chạy không với vận tốc lớn, nhưng khi chạy làm việc chỉ cần áp suất lớn, lưu lượng nhỏ, người ta lắp theo hình 4.3b. Trong công nghiệp người ta cũng hay sử dụng hộp truyền động bằng thuỷ lực: gồm động cơ dầu và bơm dầu lắp chung vào thành một khối. Như vậy tổn thất thể tích và tổn thất áp suất của hệ thống sẽ giảm đi, hình 4.4. 7 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC Hình 4.3. Duy trì áp suất và thay đổi lưu lượng trong hệ thống A, Lắp thêm bình trích chứa B, Lắp 2 bơm: 1 bơm có lưu lượng lớn, 1 bơm có áp suất lớn 8 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC Hình 4.4. Hộp truyền động bằng thuỷ lực 1, Bơm phụ; 2, Van một chiều; 3,5,6, Van tràn; 4, Van đảo chiều 9 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.3. Ví dụ minh họa: Máy dập thủy lực, hệ thống cẩu tải trọng nhẹ, máy xúc thủy lực, máy khoan đá thủy lực 4.3.1. Máy dập thuỷ lực điều khiển bằng tay Nguyên lý làm việc (hình 4.5): Khi có tín hiệu tác động bằng tay, xi lanh A mang đầu đạp đi xuống. Xilanh A lùi về, khi thả tay ra. 10 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC Hình 4.5. Máy dập điều khiển bằng tay 0.1, Bơm; 0.2, Van tràn; 0.3, Áp kế; 1.1, Van một chiều; 1.2, Van đảo chiều 3/2, điều khiển tay gạt; 1.0, Xilanh 11 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.3.2. Cơ cấu rót tự động cho quy trình công nghệ đúc A, Nguyên lý làm việc (hình 4.6) Gàu múc sẽ đi xuống, khi tác động bằng tay. Gàu múc sẽ đi lên, khi thả tay ra Hình 4.6. Cơ cấu rót tự động trong công nghệ đúc 12 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC B, Sơ đồ mạch thuỷ lực (hình 4.7): Để cho chuyển động của xi lanh, gàu múc đi xuống được êm, ta lắp thêm một van cản 1.2 vào đường xả dầu về, hình 4.7b Hình 4.7. Sơ đồ mạch thuỷ lực cơ cấu rót tự động 0.1- Cụm bơm; 0.2- Van tràn; 0.3- Áp kế; 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển bằng tay gạt; 1.2- Van cản; 1.0- Xi lanh. 13 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.3.3. Nâng hạ chi tiết được sơn trong lò sấy A, Nguyên lý làm việc (hình 4.8) Khi tác động bằng tay, pittong nâng chi tiết lên gần nguồn nhiệt hơn. Khi chi tiết đã được sấy khô, ta tác động bằng tay sang vị trí làm việc khác, chi tiết được hạ xuống. Hình 4.8. Nâng hạ chi tiết được sơn trong lò sấy 14 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC B, Sơ đồ mạch thuỷ lực (hình 4.9) Để cho chuyển động của xilanh đi xuống được êm và có thể dừng lại vị trí bất kỳ, ta lắp thêm van một chiều điều khiển được hướng chặn 1.2 và đường nén, hình 4.9b Hình 4.9. Sơ đồ mạch thuỷ lực nâng hạ chi tiết được sơn trong lò sây 0.1- Cụm bơm; 0.2- Van tràn; 1.1- Van đảo chiều 4/3, điều khiển bằng tay gạt; 1.2- Van một chiều điều khiển được hướng chặn; 1.0- Xilanh 15 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.3.4. Cơ câu kẹp chặt chi tiết gia công A, Nguyên lý làm việc (hình 4.10) Khi tác động bằng tay, pittong mang hàm di động đi ra, để kẹp chặt chi tiết. Khi gia công xong, thả tay ra pittong lùi về, chi tiết được mở ra. Hình 4.10. Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công 1. Chi tiết; 2. Hàm kẹp; 3. Xilanh 16 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC B, Sơ đồ mạch thuỷ lực (hình 4.11) Để cho xilanh chuyển động đi tới kẹp chi tiết với tốc độ chậm, không va đập với chi tiết kẹp, ta sử dụng van tiết lưu một chiều. Ở hình 4.11a van tiết lưu một chiều đặt ở đường ra và ở hình 4.11b van tiết lưu một chiều đặt ở đường vào. Hình 4.11. Sơ đồ mạch thuỷ lực cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công 0.1- Cụm bơm; 0.2- Van tràn; 0.3- Áp kế; 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển bằng tay gạt; 1.2- Van tiết lưu một chiều; 1.0- Xilanh 17 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.3.5. Hệ thống cẩu tải trọng nhẹ A, Nguyên lý làm việc (hình 4.12) Dây cáp nối móc cẩu và đầu pittong được mắc qua các ròng rọc cố định. Pittong đi ra, móc cẩu tải trọng hạ xuống chậm, khi pittong lùi về, tải trọng được nâng lên. Hình 4.12. Hệ thống cẩu tải trọng nhẹ 18 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC B, Sơ đồ mạch thuỷ lực (hình 4.13) Khi móc cẩu tải trọng hạ xuống chậm, ta sử dụng van tiết lưu một chiều 1.2. Để cho quá trình hạ cẩu có giảm chấn, có đối trọng, ta sử dụng van cản 1.4 Hình 4.13. Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống cẩu tải trọng nhẹ 0.1- Cụm bơm; 0.2- Van tràn; 0.3- Áp kế; 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển bằng tay gạt; 1.2- Van tiết lưu một chiều; 1.3- Van một chiều; 1.4- Van cản; 1.0- Xilanh 19 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.3.6. Máy khoan bàn A, Nguyên lý làm việc (hình 4.14) Hệ thống thuỷ lực điều khiển hai xilanh. Xilanh A làm nhiệm vụ kẹp chi tiết trong quá trình khoan, xilanh B mang đầu khoan đi xuống với vận tốc đều được điều chỉnh trong quá trình khoan. Khi khoan xong, xilanh B mang đầu khoan lùi về. Sau đó xilanh A lùi về mở hàm kẹp và chi tiết được tháo ra. Hình 4.14. Máy khoan bàn 20 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC B, Sơ đồ mạch thuỷ lực (hình 4.15) Để cho vận tốc trong quá trình khoan không đổi, mặc dầu có thể tải trọng thay đổi, ta dùng bộ ổn tốc 2.2. Áp suất cho kẹp chi tiết nhỏ, ta sử dụng van giảm áp 1.2. Hình 4.15. Sơ đồ mạch thuỷ lực máy khoan hàn 0.1- Cụm bơm; 0.2- Van tràn; 0.3- Áp kế; 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển bằng tay gạt; 1.2- Van giảm áp; 1.3- Van một chiều; 1.0- Xilanh A; 2.1- Van đảo chiều 4/3, điều khiển bằng tay gạt; 2.2- Bộ ổn tốc; 2.3- Van một chiều; 2.4- Van cản; 2.5- Van một chiều; 2.6- Van tiết lưu 2 chiều; 2.0- Xilanh B 21 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.3.7. Máy xúc (hình 4.16) Trong mạch điều khiển bằng thuỷ lực của máy xúc, ta sử dụng bộ điều khiển khoá lẫn, van cản, van một chiều và cụm van (BLOCK) Hình 4.16. Mạch thuỷ lực máy xúc 22 ThS.Uông Quang Tuyến CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.3.8. Máy cẩu (hình 4.17) Trong mạch điều khiển bằng thuỷ lực của máy xúc, ta sử dụng bộ điều khiển khoá lẫn, van cản, van một chiều và cụm van (BLOCK) Hình 4.17. Mạch thuỷ lực máy cẩu