Giáo trình Cơ sở thủy lực - Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực

Nội dung text: Giáo trình Cơ sở thủy lực - Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực

1. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực CHƢƠNG 4 : ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.1. CÁC SƠ ĐỒ THỦY LỰC 4.1.1. Máy dập thủy lực điều khiển bằng tay - Khi có tín hiệu tác động bằng tay, xilanh A mang đầu dập đi xuống. - Khi thả tay ra, xilanh lùi về. 0.1- Bơm; 0.2- Van tràn; 0.3- Áp kế; 1.1- Van một chiều; 1.0- Xilanh; 1.2- Van đảo chiều 3/2 điều khiển bằng tay gạt. Hình 4.1. Máy dập điều khiển bằng tay 4.1.2. Cơ cấu rót tự động cho quy trình công nghệ đúc 0.1- Bơm; 0.2- Van tràn; 0.3- Áp kế; 1.3- Van một chiều; 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển bằng tay gạt; 1.0- Xilanh; 1.2 Van cản. Hình 4.2. Sơ đồ mạch thủy lực cơ cấu rót phôi tự động Để chuyển động của xilanh, gàu xúc đi xuống được êm, ta lắp thêm một van cản 1.2 vào đường xả dầu về. 73
2. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực 4.1.3. Cơ cấu nâng hạ chi tiết sơn trong lò sấy Hình 4.3. Cơ cấu nâng hạ Hình 4.4. Sơ đồ mạch thủy lực nâng hạ chi tiết được sơn trong lò sấy chi tiết được sơn trong lò sấy 0.1- Bơm; 0.2- Van tràn; 0.3- Áp kế; 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 của xilanh. 4.1.4. Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công Hình 4.5. Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công 1. Xilanh; 2. Chi tiết; 3. Hàm kẹp. 74
3. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực Khi tác động bằng tay, pittông mang hàm kẹp di động đi ra, kẹp chặt chi tiết. Khi gia công xong, gạt bằng tay cần điều khiển van đảo chiều, pittông lùi về, hàm kẹp mở ra. Để cho xilanh chuyển động đi tới kẹp chi tiết với vận tốc chậm, không va đập với chi tiết, ta sử dụng van tiết lưu một chiều. Trên sơ đồ, van tiết lưu một chiều đặt ở trên đường ra và van tiết lưu đặt ở đường vào (hãy so sánh hai cách này). 0.1- 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. Hình 4.6. Sơ đồ mạch thủy lực cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công 4.1.5. Máy khoan bàn Hệ thống thủy lực điều khiển hai xilanh. Xilanh A mang đầu khoan đi xuống với vận tốc đều được điều chỉnh trong quá trình khoan, xilanh B làm nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết trong quá trình khoan. Khi khoan xong, xilanh A mang đầu khoan lùi về, sau đó xilanh B lùi về mở hàm kẹp, chi tiết được tháo ra. Hình 4.7. Máy khoan bàn 75
4. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực Để cho vận tốc trong quá trình không đổi, mặc dù trọng tải có thể thay đổi, ta dùng bộ ổn tốc 2.2. Áp suất cần để kẹp chi tiết nhỏ, ta sử dụng van giảm áp 1.2 (hình 4.8). 0.1- Bơm; 0.2- Van tràn; 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; 2.0- Xilanh B. Hình 4.8. Sơ đồ mạch thủy lực cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công 4.2. THỰC HÀNH TÌM HIỂU CÁCH VẬN HÀNH VÀ CÔNG TÁC BẢO DƢỠNG CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC ỨNG DỤNG TẠI CÁC XƢỞNG THỰC HÀNH CƠ KHÍ 4.2.1. Phạm vi ứng dụng của điều khiển thủy lực Hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp như : máy ép áp lực, máy nâng chuyển, máy công cụ gia công kim loại, máy dập, máy xúc, tời kéo 76
5. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực Máy ép thủy lực 77
6. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực Máy xúc Hình 4.9. Các thiết bị thủy lực 78
7. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực Để cho thiết bị thủy lực làm việc tốt và bền, cần chú trọng nhiệm vụ vận hành và duy tu. Thiết bị thủy lực có thể có kết cấu rất khác nhau với các phần tử kết hợp khác nhau. Cần tuân thủ đúng quy trình vận hành thiết bị thủy lực do các hãng sản xuất soạn thảo. 4.2.1. Các thao tác cần lƣu ý khi thực hiện công việc vận hành và duy tu - Trên cơ sở an toàn, khi hệ thống thủy lực đang hoạt động (áp suất còn trong hệ thống), thì không được phép tháo ống và các phần tử ra. Trước hết phải tắt bơm và xả hết áp suất ở trong bình trích chứa. - Trong quá trình vận hành và bảo dưỡng, người thực hiện phải đảm bảo công việc thật sạch sẽ. Các ống nối tháo ra, phải bịt các đầu lại. Khi lau chùi thùng chứa dầu, không được dùng bông gòn. Khi đổ dầu vào thùng chứa nhất thiết phải qua bộ lọc. - Các ống nối bị hỏng, phải thay thế. Trong quá trình thay thế cần chọn đúng các thông số, như chiều dày, vật liệu ống dẫn. - Khi thay thế các phần tử thủy lực, cần phải lưu ý đến các thông số kỹ thuật : lưu lượng, áp suất và tổn thất áp suất của phần tử đó. - Nhiệt độ dầu thủy lực khi làm việc trong khoảng 50 ÷ 70 oC. Nếu nhiệt độ vượt quá 70 oC phải xác định nguyên nhân và sửa chữa. - Độ bẩn của dầu và dầu bị oxy hóa biểu hiện ở sự thay đổi màu của dầu. Khi dầu bẩn sẽ có màu đen sẫm. Điều kiện để tiến hành xác định nguyên nhân là phải nắm vững kiến thức về công dụng, cấu tạo, nguyên tắc làm việc của từng phần tử và hệ thống. Điều đó có nghĩa là phải có khả năng tốt để đọc bản vẽ cấu tạo phần tử, sơ đồ lắp ráp mạch thủy lực và sơ đồ lắp ráp mạch điện. Tất nhiên là kiến thức thực tế cũng quan trọng. Trong hệ thống thủy lực, công việc xác định nguyên nhân được dễ dàng khi sử dụng tốt các dụng cụ đo lường trong hệ thống. 4.2.2. MỘT SỐ HIỆN TƢỢNG VÀ NGUYÊN NHÂN HƢ HỎNG Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của các phần tử chính trong hệ thống thủy lực được trình bày trong các bảng sau : 79
8. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực BẢNG 4.1. TRUYỀN ĐỘNG CƠ – BỘ PHẬN HÚT – BƠM Thứ Hiện tượng Nguyên nhân tự hư hỏng 1. Truyền động cơ 2. Bộ phận hút 3. Bơm (1) (2) (3) (4) (5) A Tiếng ồn quá 1. Sai sót trong quá Sức cản trong ống 1. Số vòng quay mức trình chỉnh khớp nối. hút quá lớn do : bơm quá lớn. 2. Khớp nối bị lỏng. 1. Van đóng 2. Bơm áp suất lớn 3. Vị trí nối động cơ không mở hay mở nhất. và bơm chưa siết chặt. một phần. 3. Độ khít trong 4. Các bộ truyền khác 2. Bộ lọc buồng phía hút bị hỏng. (bánh răng, đai) bị hút bị tắc hay quá 4. Bơm hỏng. hỏng. nhỏ. 5. Dao động ở bộ 5. Bơm hay động cơ 3. Ống hút bị tắc phận điều chỉnh bị hỏng. hoặc không khít. bơm. 6. Chiều quay không 4. Kích thước ống 6. Chưa tối ưu hóa đúng. hút nhỏ hay nhiều trong quá trình lắp 7. Chưa tối ưu hóa ống nối cong. đặt (dao động). trong quá trình lắp đặt 5. Mức dầu thấp. (dao động). B Không đủ 1. Hệ thống truyền lực Bộ lọc buồng hút 1. Thất thoát thể lực hay bị hỏng. bị tắc hay quá tích lớn. momen ở cơ 2. Bộ truyền bánh đai nhỏ. 2. Kiểu bơm không cấu chấp bị tuột. phù hợp. hành 3. Chiều quay sai. 3. Bơm hỏng. 4. Động cơ dầu bị 4. Bộ phận điều hỏng. chỉnh lưu lượng bơm bị hỏng. C Xylanh hoặc 1. Sai sót trong quá Sức cản trong ống 1. Bộ điều chỉnh động cơ dầu trình chỉnh khớp nối. hút quá lớn do : bơm bị hỏng. chuyển động 2. Khớp nối bị lỏng. 1. Van đóng 2. Bơm hỏng. không ổn 3. Vị trí nối động cơ không mở hay mở 3. Van phụ trợ định (dao và bơm chưa siết chặt. một phần. điều chỉnh không động p và Q) 4. Các bộ truyền khác 2. Bộ lọc buồng phù hợp. (bánh răng, đai) bị hút bị tắc hay quá hỏng. nhỏ. 5. Bơm hay động cơ 3. Ống hút bị tắc bị hỏng. hoặc không khít. 6. Chiều quay không 4. Kích thước ống đúng. hút nhỏ hay nhiều ống nối cong. 5. Mức dầu thấp. 80
9. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực (1) (2) (3) (4) (5) D Cơ cấu chấp 1. Sai sót trong quá Sức cản trong ống 1. Tổn thất thể tích hành không trình chỉnh khớp nối. hút quá lớn do : lớn. hoạt động 2. Khớp nối bị lỏng. 1. Van đóng 2. Bơm hỏng. hoặc chạy 3. Vị trí nối động cơ không mở hay mở 3. Đường ống dầu chậm. và bơm chưa siết chặt. một phần. vào và đường xả bị 4. Các bộ truyền khác 2. Bộ lọc buồng hỏng. (bánh răng, đai) bị hút bị tắc hay quá hỏng. nhỏ. 5. Bơm hay động cơ 3. Ống hút bị tắc bị hỏng. hoặc không khít. 6. Chiều quay không 4. Kích thước ống đúng. hút nhỏ hay nhiều ống nối cong. 5. Mức dầu thấp. E Nhiệt độ dầu 1. Bộ điều chỉnh lớn. trong loại bơm thể tích thay đổi được bị hỏng. 2. Số vòng quay hay lưu lượng quá lớn. F Xuất hiện 1. Ống hút không 1.Độ kín khít trong bọt trong kín. ống không đạt yêu dầu. 2. Mức dầu thấp. cầu. 3. Thiết kế bể dầu 2. Ống dầu xả không đúng yêu không nằm dưới cầu. mức dầu. G Xylanh chạy chưa đến vị trí yêu cầu. H Quá trình đóng mở bị lệch I Khoảng thời 1.Bơm bị hỏng. gian đóng 2.Công suất bơm mở bơm lớn nhỏ. 81
10. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực BẢNG 4.2. ỐNG ĐẨY – ỐNG XẢ – VAN ÁP SUẤT Thứ Hiện Nguyên nhân tự tượng hư hỏng 4. Ống đẩy 5. Ống xả 6. Van áp suất (1) (2) (3) (4) (5) A Tiếng ồn 1. Ống đẩy vặn không 1. Ống xả vặn 1. Van áp suất bị quá mức chặt hay bị lỏng. không chặt hay bị kẹt do bẩn. 2. Tiết diện ống nhỏ. lỏng. 2. Van không thích 3. Thiết bị lắp không 2. Tiết diện ống hợp. thông khí. nhỏ. 3. Thiết bị lắp không thông khí. 4. Miệng ống xả nằm trên mức dầu. 5. Bộ lọc đặt ở đường xả bị tắc. B Không đủ 1. Bị rò rỉ. 1. Sức cản trong 1. Áp suất làm việc lực hay 2. Sức cản trong ống ống lớn. điều chỉnh nhỏ. momen ở lớn. 2. Bộ lọc đặt ở 2. Tổn thất thể tích cơ cấu 3. Bộ lọc đặt ở đường đường xả bị hụt. trong van lớn. chấp hành vào (ống đẩy) bị kẹt. 3. Nòng van bị bẩn. 4. Lò xo bị kẹt. 5. Van lắp không đúng loại. C Xylanh 1. Thiết bị lắp không 1. Sức cản trong 1. Van áp suất bị hoặc động thông khí (xả khí). ống lớn. kẹt do bẩn. cơ dầu 2. Bộ lọc đặt ở 2. Van không thích chuyển đường xả bị hụt. hợp. động không ổn định (dao động p và Q) D Cơ cấu 1. Bị rò rỉ. 1. Sức cản trong 1. Áp suất làm việc chấp hành 2. Sức cản trong ống ống lớn. điều chỉnh nhỏ. không hoạt lớn. 2. Bộ lọc đặt ở 2. Tổn thất thể tích động hoặc 3. Bộ lọc đặt ở đường đường xả bị hụt. trong van lớn. chạy chậm. vào (ống đẩy) bị kẹt. 3. Nòng van bị bẩn. 4. Lò xo bị kẹt. 5. Van lắp không đúng loại. 82
11. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực (1) (2) (3) (4) (5) E Nhiệt độ 1. Tiết diện chảy nhỏ, 1. Tiết diện chảy 1. Lưu lượng làm dầu lớn. dẫn đến sức cản lớn. nhỏ, dẫn đến sức việc lớn. 2. Bộ lọc bị kẹt. cản lớn. 2. Van không phù 2. Bộ lọc bị kẹt. hợp (tiết diện nhỏ). F Xuất hiện Miệng ống xả bọt trong nằm trên mức dầu. dầu. G Xylanh 1. Ống dẫn bị đàn hồi. chạy chưa 2. Ống dẫn không có vị đến vị trí trí xả khí. yêu cầu. H Quá trình 1. Ống đẩy vặn không Ống dẫn không Đóng mở quá đóng mở bị chặt hay bị lỏng. khít. nhanh. lệch 2. Tiết diện ống nhỏ. 3. Thiết bị lắp không thông khí. 4. Lưu lượng bình trích chứa quá lớn. I Khoảng Van đóng mở nối thời gian tiếp điều chỉnh sai đóng mở và bị hỏng. bơm lớn 83
12. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực BẢNG 4.3. BỘ ỔN TỐC – VAN ĐẢO CHIỀU – DẦU Thứ Hiện Nguyên nhân tự tượng hư hỏng 7. Bộ ổn tốc 8. Van đảo chiều 9. Dầu (1) (2) (3) (4) (5) A Tiếng ồn Tiếng ồn của dòng 1. Nam châm điện 1. Quá trình hút quá mức chảy. bị hỏng hoặc hiệu khó khăn : điện thế quá nhỏ. a. Mức dầu 2. Van bị hỏng do thấp. mòn nòng van b. Độ nhớt quá hoặc do bị bẩn. lớn (nhiệt độ thấp). 3. Lưu lượng qua 2. Dầu bị bẩn. van quá lớn. 3. Dầu có bọt. 4. Áp suất điều khiển bị dao động. 5. Ở van đảo chiều với giảm chấn ở vị trí chuyển đổi bị hỏng. B Không đủ 1. Tổn thất áp suất lớn. 1. Vị trí nòng van 1. Độ nhớt nhỏ dẫn lực hay 2. Điều chỉnh sai. không đúng. đến tổn thất thể momen ở 3. Van bị hỏng. 2. Nam châm điện tích lớn. cơ cấu 4. Chọn van không bị hỏng. 2. Độ nhớt lớn dẫn chấp hành đúng thông số kỹ thuật. 3. Nòng van bị đến tổn thất áp suất mòn. lớn. 4. Sức cản lớn. 3. Dầu có bọt. 5. Nòng van bị kẹt. C Xylanh Van bị bẩn. 1. Nam châm điện 1. Dầu bị bẩn. hoặc động bị hỏng hoặc hiệu 2. Dầu có bọt. cơ dầu điện thế quá nhỏ. chuyển 2. Van bị hỏng do động mòn nòng van không ổn hoặc do bị bẩn. định (dao 3. Lưu lượng qua động p và van quá lớn. Q) 4. Áp suất điều khiển bị dao động. 5. Ở van đảo chiều với giảm chấn ở vị trí chuyển đổi bị hỏng. 84
13. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực (1) (2) (3) (4) (5) D Cơ cấu 1. Điều chỉnh lưu lượng 1. Vị trí nòng van 1. Độ nhớt nhỏ dẫn chấp hành nhỏ. không đúng. đến tổn thất thể không hoạt 2. Kiểu van không thích 2. Nam châm điện tích lớn. động hoặc hợp. bị hỏng. 2. Độ nhớt lớn dẫn chạy chậm. 3. Van tắc do bẩn. 3. Nòng van bị đến tổn thất áp suất mòn. lớn. 4. Sức cản lớn. 3. Dầu có bọt. 5. Nòng van bị kẹt. E Nhiệt độ 1. Lưu lượng điều 1. Tổn thất thể 1. Độ nhớt nhỏ dẫn dầu lớn. chỉnh nhỏ, dẫn đến dầu tích lớn. đến tổn thất thể sẽ nóng lên qua van 2. Vị trí trung gian tích lớn. tràn. “vị trí 0” không 2. Độ nhớt lớn dẫn 2. Van bị hỏng. đúng. đến tổn thất áp suất 3. Nòng van bị lớn. kẹt. 3. Dầu có bọt. F Xuất hiện Dầu không phù bọt trong hợp. dầu. G Xylanh 1. Điều chỉnh chạy chưa đóng mạch chậm. đến vị trí 2. Nam châm điện yêu cầu. bị hỏng. 3. Van bị bẩn. H Quá trình 1. Điều chỉnh Dầu có bọt. đóng mở bị đóng mở nhanh. lệch 2. Chọn van không đúng thông số. I Khoảng Van đóng mở nối thời gian tiếp điều chỉnh sai đóng mở và bị hỏng. bơm lớn 85
14. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực BẢNG 4.4. CƠ CẤU CHẤP HÀNH – CÁC YẾU TỐ KHÁC Thứ Hiện Nguyên nhân tự tượng hư hỏng 10. Cơ cấu chấp hành 11. Yếu tố khác (Xylanh, động cơ dầu) (1) (2) (3) (4) A Tiếng ồn Bề mặt tiếp xúc bị mòn. quá mức B Không đủ 1. Tổn thất thể tích trong xylanh, Lỗi trong mạch điều khiển lực hay động cơ. và điều chỉnh. momen ở 2. Bề mặt tiếp xúc bị mòn. cơ cấu 3. Ma sát lớn. chấp hành C Xylanh 1.Ma sát của vòng găng piston Van cản ở đường xả không hoặc động lớn. thích hợp. cơ dầu 2. Vượt giới hạn vòng quay của chuyển động cơ dầu. động không ổn định (dao động p và Q) D Cơ cấu 1. Tổn thất thể tích trong xylanh, 1. Bộ điều chỉnh bị hỏng. chấp hành động cơ. 2. Mạch điện bị hỏng. không hoạt 2. Bề mặt tiếp xúc bị mòn. 3. Phích cắm điện bị. động hoặc 3. Ma sát lớn. 4. Công tắc hành trình bị chạy chậm. 4. Cơ cấu chấp hành bị khóa. hỏng. E Nhiệt độ 1. Công suất không sử dụng lớn. 1. Hệ thống làm mát không dầu lớn. 2. Ma sát lớn. đủ công suất. 3. Tổn thất thể tích lớn. 2. Thời gian bơm chạy không lớn. 3. Dầu trong bể ít. 4. Van đóng mở làm mát không hoạt động. 5. Rơle nhiệt điều chỉnh lớn. 6. Nhiệt độ nước làm mát lớn. 7. Nhiệt độ môi trường lớn. F Xuất hiện bọt trong dầu. G Xylanh 1. Tổn thất thể tích lớn. Van tiết lưu một chiều chạy chưa 2. Không có vị trí xả khí. không hoạt động do bị bẩn. 86
15. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực đến vị trí yêu cầu. H Quá trình 1. Tải trọng lớn. đóng mở bị 2. Không có giảm chấn. lệch I Khoảng Bình trích chứa có áp suất thời gian nhỏ. đóng mở bơm lớn BÀI TẬP : 1. Thiết bị uốn thực hiện bởi xylanh tác dụng kép được sử dụng để tạo ra các sản phẩm từ các tấm kim loại chưa định hình. Khi có tín hiệu tác động vào cuộn dây điện từ thì piston xylanh hoạt động. Sau khi phôi tấm kim loại được tạo hình thì piston sẽ trở về vị trí khởi động ban đầu. Tùy theo loại vật liệu tấm, độ dày của tấm mà ta có thể điều chỉnh được tốc độ dịch chuyển của piston. Hoàn thành sơ đồ mạch thủy lực sau : Hình 4.10 2. Các cạnh của phôi kim loại được vát mép. Có thể sử dụng dao cắt cải tiến để giảm thời gian gia công. Số phôi kẹp một lần là 5. Để giảm thời gian của hành trình chạy xylanh ta sử dụng giới hạn hành trình ở vị trí khởi động của hành trình về. Hoàn thành sơ đồ mạch thủy lực sau (hình 4.11): 87
16. Chương 4: Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực Hình 4.11 3. Hệ thống dập cabin, bắt đầu quá trình dập áp suất là 15 bar, khi hành trình piston xấp xỉ gần 100 mm thì công tắc hành trình 1S tác động và áp suất dập tăng lên 40 bar để chuẩn bị tạo hình. Áp suất đạt tới 50 bar thì công tắc áp suất sẽ chuyển mạch làm cho piston sẽ trở về vị trí khởi tạo ban đầu. Hoàn thành sơ đồ mạch thủy lực sau (hình 4.12): Hình 4.12 88