1 MOÂN HOÏC:KYÕ THUAÄT THUYÛ LÖÏC VAØ KHÍ NEÙN. Ngöôøi bieân soaïn:Ths.Phuøng chaân Thaønh Boä moân Cheá taïo maùy, Khoa cô khí. CAÙ C ÖÙ NG DUÏNG MÁY ÉP THỦY LỰC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2 GIỚI THIỆU MÔN HỌC. MÔN HỌC KỸ THUẬT THUỶ LỰC VÀ KHÍ NÉN ( FLUID POWER ) Ffluid power = Hydraulic power + Pneumatic.
-Hydraulic power:Truyền động thuỷ lực -Pneumatic : Truyền động khí nén. Nội dung môn học:Trình bày kiến thức cơ bản về các phần tử, linh kiện,thiết bị thuỷ lực và khí nén. Phương pháp tính toán,thiết kế các mạch thuỷ lực ,khí nén cơ bản. Môn học gồm có 3 phần cả lý thuyết và thí nghiệm thực hành.: -Phần I: Truyền động thuỷ lực (lý thuyết).
-Phần II: Truyền động khí nén (lý thuyết). -Phần thí nghiệm thực hành :Tại phòng thí nghiệm.Yêu cầu: Hoàn thành phần thí nghiệm là điều kiện tiên quyết để được dự thi cuối học kỳ.Tài liệu tham khảo: 1. Dịch giả Phan Đình Huấn, dịch từ nguyên bản tiếng Pháp .Trung tâm bảo dưỡng công nghiệp.Nguyễn Ngọc Cẩn.Truyền động dầu ép trong máy cắt Kim loại. Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh.com https://fb.com/tailieudientucntt 3 CAÙ C ÖÙ NG DUÏNG MÁY ÉP THỦY LỰC CAÙ C ÖÙ NG DUÏNG CUÛ A HEÄTHOÁNG ÑIEÀ U KHIEÅ N THUÛ Y LÖÏC THIẾT BỊ NGOẠM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4 PHẦN I: TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC.
CHƯƠNG1: ĐẠI CƯƠNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC (INTRODUCTION) 1.Các nguyên lý thuỷ lực.Các tính chất của lưu chất. 1-Tỷ trọng của chất lỏng thay đổi rất ít khi thay đổi áp suất và nhiệt độ nên có thể coi là không bị nén. 2-Độ nhớt là thông số làm việc rất quan trọng: -Độ nhớt động lực: kí hiệu η , đơn vị là:Poadơ P 1P = 1 .s 2 10 m -Độ nhớt động:ký hiệu : ע Với : = עη γ 2 2 Thứ nguyên là : m .Gọi : 10 −4 m là stốc S S ký hiệu là St và 1/100 của Stốc là centi stốc ký hiệu là : cSt.Các hệ thống đơn vị dùng trong thuỷ lực. -Hệ mét:Đơn vị cơ sở : mét,kg ,sec.
-Hệ Anh: foot,pound,second -Hệ SI: mét,Newton,sec. -Khối lượng : 1 kg = 2.2 lb(hay 1 lb = 0. -Công suất : 1 hp = 745,7 W .Áp suất của chất lỏng : -Áp suất thuỷ tĩnh Hình 1.com https://fb.com/tailieudientucntt 5 - Định luật Pascal: Áp suất bằng Lực/ diện tích: Hinh 1. W F p= A a -Công sinh ra: Công = W.
-Cột áp tĩnh: Bằng tích tỷ trọng chất lỏng và chiều cao cột chất lỏng: pt = w. Cửa hút của bơm đặt thấp hơn mặt thoáng của bể chứa 0.Biết tỷ trọng của dầu là 0.86 ,Xác định cột áp tĩnh tại cửa hút của bơm ? Bài giải : Áp d ụng c ông thức: pt = w.(Chú ý 1kg/cm2 =0.com https://fb.com/tailieudientucntt 6 Hình 1.Chiều dòng chảy: Từ nơi có áp suất cao đến nơi áp suất thấp.Tổn hao áp suất trong đường ống:Phụ thuộc v.D vào số Râynôl : R = ϑ 10 ,với : e 3 V (m/s), D(mm), ϑ : độ nhớt động (cst).Chảy tầng (steamline flow): Re < 2300 a.Tỉ lệ thuận với l,d của ống.Tỉ lệ thuận với lưu lượng Q c.Không phụ thuộc vào áp suất d.Không phụ thuộc độ nhám thành ống.Phụ thuộc rất nhiều vào độ nhớt của chất lỏng ,độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ. 2-Chảy rối(turbulent flow): Re > 2300 a.Tỉ lệ thuận với l,d của ống.Tỉ lệ bậc hai với lưu lượng Q c.Không phụ thuộcvào áp suất d Phụ thuộc rất nhiều vào độ nhám thành ống.Không thuộc vào độ nhớt của chất lỏng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 7 Hình 1.2 : Quan hệ giữa tổn thất áp suất và lưu lượng Bài tập 1.(Trang 7) T ính toán đ ường kính ống hút và ống đẩy của bơm có lưu lượng 40l/ph,vận tốc lớn nhất c ửa hút là 1.2 m/s, c ửa đ ẩy là 3. v -Kết quả tính ra : dh = 26.6mm,phải làm tròn và lấy theo tiêu chuẩn :dh = 29mm,dđ = 20mm.Công và công suất thuỷ lực.Công thuỷ lực: Công = Lực × Quãng đường =Áp suất × thể tích.Công suất: Công suất =Áp suất × lưu lượng.
p×Q P= KW 600 Bài tập 1.( trang 9) Một bơm có lưu lượng 12 l/ph, làm việc với áp suất 200 bar.Hãy tính công suất thuỷ lực của bơm.Cho biết hiệu suất chung của bơm là 60%,hãy xác định công suất động cơ điện quay bơm? CuuDuongThanCong.com https://fb.Các loại mạch thuỷ lực(Hydraulic circuitd): Hình 1.Mạch thuỷ lực hở (Open-circuit transmission) 2.Mạch thuỷ lực kín(Closed-circuit transmission) Hình 1.Các loại mạch thuỷ lực CuuDuongThanCong.com https://fb. Ký hiệu tiêu chuẩn hoá các linh kiện của hệ thống thuỷ lực (hydraulic symbols).com https://fb.com/tailieudientucntt 10 CHƯƠNG 2: BƠM TRONG HỆ THỐNG THUỶ LỰC (PUMPS).1 PHÂN LOẠI BƠM (TYPES OF PUMP) Trong hệ thống thuỷ lực bơm cung cấp cho chất lỏng một áp suất cần thiết để khắc phục các trở lực và một lưu lượng yêu cầu để đảm bảo tốc độ làm việc.Có hai nhóm bơm chính: 1-Nhóm bơm động học hay còn gọi là bơm cánh dẫn(non-positive displacement): Hình 2.Bơm động học CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11 Hinh2. Bơm ly tâm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 Hình 2.1c,Bơm hướng trục Hình 2.Cánh bơm hướng trục CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 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. Các thông số làm việc của bơm: a.Lưu lượng riêng của bơm: Dp [cm3/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 D ×nv p p e.Hiệu suất mô men xoắn : p ηt % pη = D ×P p p 2π .Hiệu suất chung của bơm: pηo % pη = ( pη ) × ( pη ) 0 v T CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 14 Bài tập 2.14 cm3/v quay np=1440 v/ph, áp suất làm việc 150 bar.Hi ệu suất thể tích 0.9,hi ệu suất chung 0.H ãy x ác đ ịnh l ưu l ượng thực của bơm.Công suất vào trên trục bơm.Mô men xoắn trên trục bơm. 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.Tính ra 333 bar. Các loại bơm quay(Rotary pumps) gồm: 1.Bơm bánh răng ăn khớp ngoài.3: Bơm bánh răng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 15 Hinh2.Bơm bánh răng Bôm baùnh raêng aên khôùp ngoaøi 2.Bơm bánh răng ăn khớp trong.com https://fb.com/tailieudientucntt 16 Bôm baùnh raêng trong H ình2. Bơm bánh răng cho áp suất cung cấp 200 bar, loại chính xác có thể đến 300 bar.com https://fb.com/tailieudientucntt 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.com https://fb.com/tailieudientucntt 18 CuuDuongThanCong.com https://fb. 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.Bơm piston dọc trục.com https://fb.com/tailieudientucntt 20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 21 Hình 2.b - Áp suất làm việc: p= 350-700 bar(Thường p=350-400 bar) -Qp: 200-3500 l/phút.com https://fb.Bơm piston hướng kính (Radial piston pump). Bôm piston höôùng kính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23 Heä thoáng bôm- ñoäng cô ñieän Hình .com https://fb.com/tailieudientucntt 24 Hình.8 c -Áp suất làm việc: p=350-750 bar và cao hơn nữa.
-Lưu lượng: Qp=200-1000 l/phút. -Lưu lượng: Qp = 600l/phút.com https://fb.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.Kiểu điều khiển trợ động bằng tay(Manual servocontrol). Dùng tay để điều khiển van trợ động.com https://fb.Điều khiển kiểu bù trừ áp suất(Presure- compensated control).com https://fb.com/tailieudientucntt 27 Dùng một van giới hạn áp suất và một xy lanh tác động đơn.Điều khiển có công suất không đổi (Constant power control).com https://fb.Điều khiển có lưu lượng không đổi(Constant-flow control).
Theo định luật Toricelli .com https://fb. Các thông số chính khi lựa chọn bơm thuỷ lực. Các bảng tiêu chuẩn : - Bảng2.1:Hệ thống áp suất max cho các ứng dụng.2: Phạm vi áp suất và lưu lượng của một số loại bơm.3:Hiệu suất của 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).Mạch kết hợp nhiều bơm có lưu lượng cố định(Mạch hở).Mạch chuyển đổi thuỷ tĩnh(Mạch thuỷ lực kín).Mạch dùng 1 bơm có lưu lượng cố định.com https://fb.com/tailieudientucntt 30 Chú ý đến các trường hợp ứng dụng có hiệu quả.Mạch kết hợp 1 bơm lưu lượng cố định và bình tích áp (acumulator).com https://fb.com/tailieudientucntt 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. 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.com https://fb. - Mạch có 3 b ơm: Bài tập 2.com https://fb.Mạch dùng bơm có lưu lượng riêng thay đổi được.DẪN ĐỘNG CHO BƠM. -Động cơ đốt trong.
-Động cơ khí nén. -Động cơ thuỷ lực.Mạch giảm tải cho bơm bằng van thoát(Vent valve).Mạch bơm dùng van thoát không khí.Mạch dùng động cơ khí nén.com https://fb.THIẾT KẾ MẠCH BƠM.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. 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.Dùng kết hợp 2 bơm có lưu lượng cố định.Dùng mạch có kết hợp với bình tích áp.Dùng mạch bơm có bù trừ áp suất.com https://fb.com/tailieudientucntt 35 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 36 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 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).Van điều khiển lưu lượng(flow-control valves).Van điều khiển hướng (directional control valves). Tín hiệu điều khiển : -Tính hiệu số(digital signal).
-Tín hiệu tương tự(analogue signal).com https://fb.com/tailieudientucntt 38 CuuDuongThanCong.com https://fb.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.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).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.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.Van an toàn.