Giáo trình tự động hóa thủy khí - Chương 4: Ứng dụng truyền động thủy lực

1 Chương 4. Ứng dụng truyền động thủy lực. I. Mục đích. Trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực, phần lớn các phần tử do nhà chế tạo sản xuất ra và có những yêu cầu về các thông số kỹ thuật được xác định được tiêu chuẩn hóa. Mục đích của chương 4 là vận dụng những kiến thức của các chương trước ứng dụng vào hệ thống điều khiển bằng thủy lực. Học viên cần nắm vững nguyên lý làm việc, tính toán và cách chọn các phần tử thủy lực, đọc hiểu sơ đồ lắp của hệ thống thủy lực, để có thể làm tốt công việc lắp ráp, vận hành, theo dõi, bảo dưỡng và thay thế các phần tử thủy lực. Dưới đây giới thiệu một số hệ thống điều khiển bằng thủy lực điển hình trong các máy và thiết bị công nghiệp. Các hệ thống điều khiển thủy lực được trình bày từ đơn giản cho đến phức tạp. 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. 2 II. Các sơ đồ lắp điển hình. Để giới hạn áp suất làm việc trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực, có thể thực hiện theo các sơ đồ lắp ở (hình 4.1). Trong khi hệ thống điều khiển bằng thủy lực làm việc không liên tục, nhưng bơm hoạt động liên tục, để tránh quá trình nhiệt sinh ra lớn khi qua van tràn (hình 4.2a) hoặc lắp vào hệ thống van đảo chiều 2/2 (hình 4.2b) hoặc lắp van đảo chiều 6/3 (hình 4.2c). 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. Để áp suất hay lưu lượng trong hệ thống điều khiển luôn được ổn định, mặc dầu khi bơm mất điện, người ta lắp vào hệ thống bình tích áp(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. 3 Hình 4.3 Duy trì áp suất và thay đổi lưu lượng trong hệ thống. a. Lắp thêm bình tích chứa. b. Lắp hai bơm: một bơm lưu lượng lớn, một bơm có áp suất lớn. Trong công nghiệp người ta cũng hay sử dụng hộp truyền động bằng thủy 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). 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 4 III. Ví dụ minh họa. 1. Máy dạp thủy 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 dập đi xuống. Xi lanh A lùi về, khi tay thả ra. 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 2. Cơ cấu rót tự động cho quy trình công nghệ đúc. a. Nguyên lý làm việc (hình 4.6). Gầu múc sẽ đi xuống, khi tác động bằng tay. Gầu múc sẽ đi lên, khi thả tay ra. 5 Hình 4.6 Cơ cấu rót tự động trong công nghệ đúc. b. Sơ đồ mạch thủy lực (hình 4.7). Để cho chuyển động của xilanh, gàu múc đi xuống được êm, ta lắp 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 3. Nâng hạ chi tiết được sơn trong lò sấy. a. Nguyên lý làm việc (hình 4.8). Khi tác động bằng tay, pittông 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. 6 1.1 van đảo chiều 4/2 điều khiển bằng tay gạt 1.2 van cản 1.0 xilanh. Hình 4.8 Nâng hạ chi tiết được sơn trong lò sấy. b. Sơ đồ mạch thủy lực (hình 4.9). Hình 4.9 Sơ đồ mạch thuỷ lực nâng hạ chi tiết được sơn trong lò sấy. 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. 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 vào đường nén (hình 4.9b). 7 4. Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công. a. Nguyên lý làm việc (hình 4.10). Hình 4.10 Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công. 1. Chi tiết 2. Hàm kẹp 3. Xilanh. Khi tác động bằng tay, pittông mang hàm di động đi ra để kẹp chặt chi tiết. Khi gia công xong, thả tay ra pittông lùi về chi tiết được mở ra. b. Sơ đồ mạch thủy lực (hình 4.11). Để cho xilanh chuyển động đi tới kẹp chi tiết với vận tốc 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. 8 5. Hệ thống cẩu tải trọng nhẹ. a. Nguyên lý làm việc (hình 4.12). Dây cáp nối móc cẩu và pittông được mắc qua các ròng rọc cố định. Pittông đi ra, móc cẩu tải trọng hạ xuống chậm, khi pittông lùi về, tải trọng được nâng lên. b. Sơ đồ mạch thủy 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 4.12 Hệ thống cẩu tải trọng nhẹ. 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. 9 1.1 van đảo chiều 4/2 điều khiển bằng tay gạt 1.2 van tiết lưu một chiều 1.0 xilanh 1.3 van một chiều 1.4 van cản. 6. Máy khoan bàn. a. Nguyên lý làm việc (hình 4.14). Hệ thống thủy 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 lui về. Sau đó xilanh A lui về mở hàm kẹp. Sau đó chi tiết được tháo ra. Hình 4.14 Máy khoan bàn. b. Sơ đồ mạch thủy 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. 10 Hình 4.15 Sơ đồ mạch thuỷ lực máy khoan bàn. 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 1.0 xilanh A 1.3 van một chiều 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 hai chiều 2.0. xilanh B.