Giáo trình Điều khiển thủy lực

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

LỜI GIỚI THIỆU

Tự động hóa quá trình sản xuất và tự động hóa quá trình công nghệ là yêu cầu bức

thiết của quá trình chuyển tiếp từ cách mạng khoa học kỹ thuật sang cách mạng khoa học

công nghệ từ nửa cuối thế kỷ 20 và tự động hóa công nghệ cao thế kỷ 21. Để thực hiện

công nghiệp hóa nền kinh tế Việt Nam trong tương lại tới thì trình độ công nghệ của sản

xuất phải được đánh giá bằng chỉ tiêu công nghệ tiên tiến và tự động hóa. Chỉ tiêu công

nghệ tiên tiến và tự động hóa được thể hiện qua trang thiết bị, máy móc, công cụ và kỹ

thuật điều khiển nó để tự động hóa quá trình sản xuất.

Hệ thống thủy lực làm một phần không thể thiếu trong các quá trình sản xuất. Cuốn

sách này sẽ cung cấp cho các bạn Sinh Viên những kiến thức cơ bản nhất về hệ thống thủy

lực. Nó sẽ là tài liệu phục vụ học tập và công việc của các bạn Sinh Viên sau khi tốt

nghiệp.

Mặc dù đã rất cố gắng những chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót rất

mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ các đồng nghiệp và các em sinh viên.

Chúc các em thành công trong học tập và công tác!

Hà Tĩnh, ngày …. tháng …. năm 2020

Tham gia biên soạn:

1. Chủ biên:

2. Phản biện: Tổ Điện Công Nghiệp

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

1

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

MÔ ĐUN

KHOA ĐIỆN

Tên mô đun: Điều khiển thủy lực

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- Vị trí:

Mô đun này được đào tạo sau khi sinh viên đã học các môn học, mô đun cơ sở;

- Tính chất:

Là mô đun chuyen mônthuộc các môn học/mô đun chuyên môn nghề

- ý nghĩa và vai trò:

Nhằm mục đích cung cấp cho Sinh Viên những kiến thức và kỹ năng cơ bản khi làm

việc với hệ thống điều khiển thủy lực.

Mục tiêu mô đun:

Về kiến thức:

- Trình bày được cấu hình của hệ thống thủy lực

- Trình bày được cấu tạo của trạm bơm thủy lực

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của van một chiều, van an

toàn, van tiết lưu có điều chỉnh, van tràn;

- Trình bày được, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của van đảo chiều 2/2, 3/2,

4/2, 4/3 điều khiển điều khiển bằng cuộn dây điện từ;

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của xi lanh đơn, xi lanh kép,

động cơ thủy lực;

Về kỹ năng:

- Đọc được ký hiệu của van đảo chiều 2/2, 3/2, 4/2, 4/3 điều khiển bằng cuộn dây

điện từ;

- Đọc được thông số trên đồng hồ đo áp suất;

- Lắp đặt, vận hàng được một số mạch điều khiển điện thủy lực

Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Làm việc độc lập hoặc làm việc theo nhóm, giải quyết công việc, vấn đề phức tạp

trong điều kiện làm việc thay đổi;

+ Hướng dẫn, giám sát những người khác thực hiện nhiệm vụ xác định; chịu trách

nhiệm cá nhân trách nhiệm đối với nhóm;

+ Đánh giá chất lượng công việc sau khi hoàn thành và kết quả thực hiện của các

thành viên trong nhóm.

III. Nội dung mô đun:

1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:

Thời gian (giờ)

Thực

Tổn

Lý

Kiểm

Số

Tên các bài trong mô đun

hành, thí

nghiệm,

thảo luận,

bài tập

g số thuyết

tra

TT

1

Bài 1: Giới thiệu hệ thống điều khiển

4

bằng thuỷ lực.

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

2

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

1. Sơ lược về lịch sử phát triển hệ thống

điều khiển bằng thuỷ lực.

2. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều

khiển bằng thuỷ lực.

3. Cấu trúc của hệ thống thủy lực

4. Đơn vị đo các đại lượng cơ bản.

5. Phạm vi ứng dụng.

6. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy

lực.

2

Bài 2: Thiết bị cung cấp và xử lý dầu

1.Bể dầu

8

4

1.1. Ký hiệu

1.2 Nhiệm vụ

1.3. Cấu tạo và chức năng của các bộ phận

trong bể dầu

1.4. Vị trí lắp đặt

2. Bơm dầu.

2.1. Ký hiệu

2.2. Nhiệm vụ

2.3 Phân lại

2.4 Vị trí lắp đặt

3. Bơm bánh răng

3.1. Cấu tạo

3.2. Nguyên lý hoạt động

3.3 Ứng dụng

4. Bơm piston

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

3

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

4.1 Bơm piston hướng tâm

KHOA ĐIỆN

4.1.1 Cấu tạo

4.1.2 Nguyên lý hoạt động

4.1.3 Ứng dụng

4.2 Bơm piston hướng trục

4.2.1 Cấu tạo

4.2.2 Nguyên lý hoạt động

4.2.3 Ứng dụng

5. Bộ lọc dầu

5.1 Ký hiệu

5.2 Nguyên lý hoạt động

5.3 Chức năng

5.4 Lắp đặt

5.5 Ứng dụng

6. Bình trích chứa (Bình tích năng)

6.1 Ký hiệu

6.2 Cấu tạo

6.3 Nguyên lý hoạt động

6.4 Chức năng

6.5 Lắp đặt

6.6 Ứng dụng

3

Bài 3: Các phần tử thủy lực thông dụng

8

4

1. Sơđồ cấu trúc hệ thống điều khiển

bằng thủy lực

2. Van áp suất

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

4

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

2.1. Van tràn và van an toàn

2.1.1. Ký hiệu

2.1.2. Cấu tạo

2.1.3. Nguyên lý hoạt động

2.1.4. Ứng dụng

2.1.5. Lắp đặt

2.2. Van giảm áp

2.2.1. Ký hiệu

2.2.2. Cấu tạo

2.2.3. Nguyên lý hoạt động

2.2.4. Ứng dụng

2.2.5. Lắp đặt

3. Van chặn

3.1. Van một chiều

3.1.1. Ký hiệu

3.1.2. Cấu tạo

3.1.3. Nguyên lý hoạt động

3.1.4. Ứng dụng

3.1.5 Lắp đặt

3.2. Van một chiều điều khiển hướng

chặn

3.2.1. Ký hiệu

3.2.2. Cấu tạo

3.2.3. Nguyên lý hoạt động

3.2.4. Ứng dụng

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

5

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

3.2.. Lắp đặt

KHOA ĐIỆN

4

Bài 4: Các phần tử điện - thuỷ lực cơ 16

8

7

1

bản

1. Van đảo chiều

1.1 Nhiệm vụ

1.2. Cấu tạo

1.3. Nguyên lý làm việc.

1.4. Các loại tín hiệu tác động

2. Van đảo chiều 2/2

2.1. Ký hiệu

2.2. Cấu tạo

2.3. Nguyên lý hoạt động

2.4. Ứng dụng

2.5. Lắp đặt

3. Van đảo chiều 3/2

3.1. Ký hiệu

3.2. Cấu tạo

3.3. Nguyên lý hoạt động

3.4. Ứng dụng

3.5. Lắp đặt

4. Van đảo chiều 4/2

4.1. Ký hiệu

4.2. Cấu tạo

4.3. Nguyên lý hoạt động

4.4. Ứng dụng

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

6

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

4.5. Lắp đặt

KHOA ĐIỆN

5. Van đảo chiều 4/3

5.1. Ký hiệu

5.2. Cấu tạo

5.3. Nguyên Lý hoạt động

5.4. Ứng dụng

5.5. Lắp đặt

6. Van tỷ lệ

6.1. Ký hiệu

6.2. Cấu tạo

6.3. Nguyên lý hoạt động

6.4. Ứng dụng

6.5. Lắp đặt

7. Xi lanh thủy lực (cơ cấu chấp hành)

7.1 Xi lanh tác động đơn

7.1.1. Ký hiệu

7.1.2. Cấu tạo

7.1.3. Nguyên lý hoạt động

7.1.4. Ứng dụng

7.1.5. Lắp đặt

7.2 Xi lanh tác động kép

7.2.1. Ký hiệu

7.2.2. Cấu tạo

7.2.3. Nguyên lý hoạt động

7.2.4. Ứng dụng

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

7

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

7.2.5. Lắp đặt

KHOA ĐIỆN

8. Động cơ thủy lực

8.1 Động cơ bánh răng

8.2.1. Ký hiệu

8.2.2. Cấu tạo

8.2.3. Nguyên lý hoạt động

8.2.4. Ứng dụng

8.2.5. Lắp đặt

8.2. Động cơ piston

8.2.1. Ký hiệu

8.2.2. Cấu tạo

8.2.3. Nguyên lý hoạt động

8.2.4. Ứng dụng

8.2.5. Lắp đặt

9.Ống dẫn, ống nối

9.1.Ống dẫn

9.2.Các loại đầu nối

5

Bài 5: Các mạch điện - thuỷ lực ứng 24

12

11

1

dụng.

1. Máy dập thủy lực điều khiển bằng tay

2. Cơ cấu rót tự động cho quy trình đúc

3. Hệ thống cơ cấu nâng hạ

4. Máy khoan bàn

Cộng

60

32

26

2

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

8

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN..........................................................................................................................1

LỜI GIỚI THIỆ U .........................................................................................................................................2

MÔ ĐUN ......................................................................................................................................................3

Bài 1: Giới thiệu hệ thống điều khiển bằng thuỷ lự c ..................................................................................12

1. Sơ lược về lịch sử phát triển hệ thống điều khiển bằng thuỷ lự c ........................................................12

2. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực ....................................................................12

3. Cấu trúc của hệ thống thủy lự c ..........................................................................................................13

4. Đơn vị đo các đại lượng cơ bả n ..........................................................................................................13

5. Phạm vi ứng dụng ...............................................................................................................................14

6. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy lự c ............................................................................................15

7. Câu hỏi ôn tập .....................................................................................................................................16

Bài 2: Thiết bị cung cấp và xử lý dầ u .........................................................................................................17

1. Trạm dầu .............................................................................................................................................17

2. Bơm dầu .............................................................................................................................................18

3. Bơm bánh răng ...................................................................................................................................19

4. Bơm piston .........................................................................................................................................20

5. Bộ lọc dầu ...........................................................................................................................................23

6. Bình trích chứa (Bình tích áp) .........................................................................................................24

7. Câu hỏi ôn tập .....................................................................................................................................25

Bài 3: Các phần tử thủy lực thông dụng .....................................................................................................27

1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lự c ..............................................................................27

2. Van áp suất .........................................................................................................................................28

3. Van chặn .............................................................................................................................................31

4. Van tiết lư u .........................................................................................................................................32

5. Bộ ổn tốc ............................................................................................................................................32

6. Câu hỏi ôn tập .....................................................................................................................................33

Bài 4: Các phần tử điện - thuỷ lực cơ bản ..................................................................................................34

1. Van đảo chiề u .....................................................................................................................................34

2. Van đảo chiều 2/2 ...............................................................................................................................36

3. Van đảo chiều 3/2 ...............................................................................................................................37

4. Van đảo chiều 4/2 ...............................................................................................................................37

5. Van đảo chiều 4/3 ...............................................................................................................................38

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

9

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

6. Van tỷ lệ .............................................................................................................................................40

7. Van Serv o ...........................................................................................................................................40

8. Xi lanh thủy lự c ..................................................................................................................................43

9. Động cơ thủy lực ................................................................................................................................46

10. Ống dẫn, ống nối ..............................................................................................................................47

11. Câu hỏi ôn tập...................................................................................................................................49

Bài 5: Các mạch điện - thuỷ lực ứng dụng. ................................................................................................55

1. Máy dập thủy lực điều khiển bằng tay................................................................................................55

2. Cơ cấu rót tự động cho quy trình đúc .................................................................................................56

3. Hệ thống cơ cấu nâng hạ ....................................................................................................................56

4. Máy khoan bàn ...................................................................................................................................57

TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................................................58

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

10

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

Bài 1: Giới thiệu hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực

Giới thiệu:

Bài học này chúng ta sẽ tìm hiểu tổng quan về hệ thống điều khiển thủy lực, các ưu

và nhược điểm của hệ thống thủy lực, đơn vị đo, cấu trúc chung của hệ thống thủy lực.

Mục tiêu:

- Trình bày được đơn vị đo các đại lượng cơ bản: áp suất, lưu lượng, thể tích, công

suất; Trình bày được các yêu cầu của dầu dùng trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực.

- Phân Biệt được đơn vị đo của các đại lượng áp suất, lưu lượng, thể tích, công suất;

- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.

Nội dung:

1. Sơ lược về lịch sử phát triển hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực

- 1920 đã ứng dụng trong lĩnh vực máy công cụ.

- 1925 ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nh-: nông nghiệp, máy khai

thác mỏ, máy hóa chất, giao thông vận tải, hàng không, ...

- 1960 đến nay ứng dụng trong tự động hóa thiết bị và dây chuyền thiết bị với trình

độ cao, có khả năng điều khiển bằng máy tính hệ thống truyền động thủy lực với công

suất lớn

2. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực

2.1 Ưu điểm

- Truyền động được công suất cao và lực lớn, (nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản,

hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng).

- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, (dễ thực hiện tự động hoá theo

điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn).

- Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau.

- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.

- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên

có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh (như trong cơ khí và điện).

- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ

cấu chấp hành.

- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.

- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch.

- Tự động hoá đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần tử tiêu

chuẩn hoá.

2.2. Nhược điểm

- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất

và hạn chế phạm vi sử dụng.

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

11

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất

lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn. Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa

ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi.

3. Cấu trúc của hệ thống thủy lực

Thùng

dầu

Bơm

dầu

Lọc

dầu

Bình tích

Van

thủy lực

Cơ cấu

chấp hành

năng

- Thùng dầu: Dùng để chứa dầu thủy lực.

- Bơm dầu: Dùng để tạo áp lực truyền năng lượng cho dầu.

- Lọc dầu: Dùng để lọc bụi và nước trong dầu

- Bình tích năng: Bổ sung lưu lượng vào cho mạch, hệ thống. Ổn định áp suất cho

hệ thống đang hoạt động khi bơm gặp sự cố hoặc dừng lại. Dự trữ năng lượng cho toàn bộ

hệ thống. Giảm sốc cho dòng chảy vận tốc cao, khử dao động trong mạch với các mạch

đóng ngắt liên tục ở áp suất cao.

- Van thủy lực: Dùng để điều chỉnh và điều khiển dòng dầu

- Cơ cấu chấp hành: Dùng để dẫn động máy sản xuất

4. Đơn vị đo các đại lượng cơ bản

Đơn vị cơ bản của áp suất theo hệ đo lường SI là Pascal (Pa)

2

Pascal là

á

p suất phân bố đều trên bề mặt có diện tích 1m với lực tác động

vuông góc lên bề mặt đó là 1Newton (N)

2

1Pa = 1N/m

2 2

2

1Pa = 1 kgm/s /m = 1 kg/m

Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội số của Pascal là Megapascal (MPa)

1Mpa = 1000000 Pa

Ngoài ra còn sử dụng đơn vị bar:

5

1 bar = 10 Pa

2

Và đơn vị kgf/cm (theo tiêu chuẩn cộng hòa liên bang Đức)

2

1 kgf/ cm = 0.980665 bar = 0.981 bar

2

1 bar =1.02 kgf/cm

2

Trong thực tế có thể coi: 1bar = 1kgf/cm = 1at

Ngoài ra một số nước Anh, Mỹ còn sử dụng đơn vị đo áp suất (psi) :

1bar = 14.5 psi

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

12

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

5. Phạm vi ứng dụng

KHOA ĐIỆN

Hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp như

trong các máy ép áp lực, máy nâng chuyển, máy công cụ gia công kim loại, máy dập, múc

xúc, máy tời...

Dưới đây là một số ứng dụng của điều khiển thủy lực:

Hình 1.1: Hệ thống bão dưỡng xe,tay máy gắp sản phẩm bằng khí nén

Hình 1.2: Máy cắt thủy lực-Khuôn tạo dè xe máy

Hình 1.3: Máy ép thủy lực-Ghép các cơ cấu khuôn

Hình 1.4: Máy chấn thủy lực-Máy ép đế giày

Hình 1.4: Máy uốn ống thủy lực-Đóng gói sản phẩm-Phân loại sản phẩm

6. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy lực

6.1 Độ nhớt

Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng nhất của chất lỏng. Độ nhớt xác

định ma sát trong bản thân chất lỏng và thể hiện khả năng chống biến dạng trượt hoặc biến

dạng cắt của chất lỏng. Có hai loại độ nhớt.

- Độ nhớt động lực

Độ nhớt động lực η là lực ma sát tính bằng 1N tác động trên một đơn vị diện tích bề

mặt 1m²của hai lớp phẳng song song với dòng chảy của chất lỏng, cách nhau 1m và có

vận tốc 1m/s.

- Độ nhớt động

Độ nhớt động là tỷ số giữa hệ số nhớt động lực η với khối lượng riêng ρ của chất

lỏng

(1.1)

7. Câu hỏi ôn tập

1. Thủy lực là gì?

A. Là sử dụng chất lỏng để truyền năng lượng

B. Là sử dụng khí nén để truyền năng lượng

C. Là sử dụng điện năng để truyền năng lượng

D. Là sử dụng động cơ điện để truyền năng lượng

2. Đơn vị nào sau đây dùng để đo áp lực?

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

13

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

A. Bar

B. Psi

C. Kgf/cm²

C. 14,5 Psi.

C. 10⁵Pa

D. Cả ba đáp án trên

D. 15,4 Psi

D. 10⁷Pa

3. 1 bar bằng bao nhiều Psi?

A. 14 Psi. B. 15 Psi.

4. 1 bar bằng bao nhiêu Pa?

A. 10⁶Pa

B. 100 Pa

5. Đơn vị nào sau đây là đơn vị đo lưu lượng?

A. Lít/phút B. Kg C. Kw

D. N

6. Hệ thống điều khiển thủy lực gồm những thành phần cơ bản nào?

A. Động cơ điện, bơm dầu, động cơ thủy lực, van điều khiển

B. Thùng dầu, bơm dầu, thiết bị đo lường, van an toàn, van điều khiển, bình tích năng, cơ

cấu chấp hành

C. Bơm dầu, thùng dầu, van điều khiển, van an toàn

D. Thùng dầu, bơm dầu, thiết bị đo lường, van điều khiển, cơ cấu chấp hành

Bài 2: Thiết bị cung cấp và xử lý dầu

Giới thiệu:

Bài học này sẽ cung cấp cho chúng ta những kiến thức liên quan đến bể dầu và các

thiết bị xử lý dầu trước khi dầu thủy lực được cung cấp cho mạch điều khiển.

Mục tiêu:

- Trình bày được nguyên lý hoạt động cuả các loại bơm, động cơ dầu, các bộ phận

chính cuả thùng dầu, bình trích chứa;

- Phân loại và nhận dạng được các thiết bị cung cấp và xử lý dầu như: các loại bơm,

động cơ dầu, các bộ phận chính cuả thùng dầu, bình trích chứa;

- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.

Nội dung:

1. Trạm dầu

1.1 Ký hiệu:

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

14

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

Hình 2.1: Ký hiệu bể dầu

1.2 Nhiệm vụ

- Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín (cấp và nhận dầu chảy về).

- Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc.

- Lắng đọng các chất cạn bã trong quá trình làm việc.

- Tách nước

1.3. Cấu tạo và chức năng của các bộ phận trong bể dầu

1. Động cơ điện;

2. ống nén;

3. Bộ lọc;

4. Phía hút;

5. Vách ngăn;

6. Phía xả;

7. Mắt dầu;

8. Đổ dầu;

9. ống hồi dầu.

Hình 2.2: Cấu tạo bể dầu

2. Bơm dầu

2.1. Ký hiệu

Hình 2.3: Ký hiệu bơm dầu

2.2. Nhiệm vụ

Bơm và động cơ dầu là hai thiết bị có chức năng khác nhau. Bơm là thiết bị tạo ra

năng lượng, còn động cơ dầu là thiết bị tiêu thụ năng lượng này. Tuy theo kết cấu và

phương pháp tính toán của bơm và động cơ dầu cùng loại giống nhau.

Bơm dầu: là một cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để biến cơ năng thành năng

lượng của dầu (dòng chất lỏng). Trong hệ thống dầu ép thường chỉ dùng bơm thể tích,

tức là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các

buồng làm việc, khi thể tích của buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ

hút và khi thể tích của buồng giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén.

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

15

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

Tuỳ thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc, ta có thể phân ra hai

loại bơm thể tích:

Bơm có lưu lượng cố định, gọi tắt là bơm cố định.

Bơm có lưu lượng có thể điều chỉnh, gọi tắt là bơm điều chỉnh. Những thông số cơ

bản của bơm là lưu lượng và áp suất.

Động cơ dầu: là thiết bị dùng để biến năng lượng của dòng chất lỏng thành động

năng quay trên trục động cơ. Quá trình biến đổi năng lượng là dầu có áp suất được đưa

vào buồng công tác của động cơ. Dưới tác dụng của áp suất, các phần tử của động cơ

quay. Những thông số cơ bản của động cơ dầu là lưu lượng của 1 vòng quay và hiệu áp

suất ở đường vào và đường ra.

2.3 Phân loại

a. Bơm với lưu lượng cố định

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài;

Bơm bánh răng ăn khớp trong;

Bơm pittông hướng trục;

Bơm trục vít;

Bơm pittông dãy;

Bơm cánh gạt kép;

Bơm rôto.

b. Bơm với lưu lượng thay đổi

Bơm pittông hướng tâm;

Bơm pittông hướng trục (truyền bằng đĩa nghiêng);

Bơm pittông hướng trục (truyền bằng khớp cầu);

Bơm cánh gạt

3. Bơm bánh răng

3.1. Cấu tạo

1. Bánh răng

2. Bạc lót

3. Vỏ bơm

4. Mặt bích trước và sau

của bơm

5. Phớt làm kín sau

6. Phớt làm kín trước

7. Vòng khóa hãm

Hình 2.4: Cấu tạo bơm bánh răng

3.2. Nguyên lý hoạt động

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

16

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng là thay đổi thể tích: khi thể tích của buồng

hút A tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút; và nén khi thể tích giảm, bơm đẩy dầu

ra ở buồng B, thực hiện chu kỳ nén. Nếu như trên đường dầu bị đẩy ra ta đặt một vật

cản (ví dụ như van), dầu bị chặn sẽ tạo nên một áp suất nhất định phụ thuộc vào độ lớn

của sức cản và kết cấu của bơm.

3.3 Ứng dụng

Bơm bánh răng là loại bơm dùng rộng rãi nhất vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế

tạo. Phạm vi sử dụng của bơm bánh răng chủ yếu ở những hệ thống có áp suất nhỏ trên

các máy khoan, doa, bào, phay, máy tổ hợp,.... Phạm vi áp suất sử dụng của bơm bánh

răng hiện nay có thể đến 200bar (phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo).

Bơm bánh răng gồm có: Loại bánh răng ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong, có thể là răng

thẳng, răng nghiêng hoặc răng chử V. Loại bánh răng ăn khớp ngoài được dùng rộng rãi

hơn vì chế tạo dễ hơn, nhưng bánh răng ăn khớp trong thì có kích thước gọn nhẹ hơn.

Hình 2.5: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài và ăn khớp trong

4. Bơm piston

Bơm piston là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu piston -

xi lanh. Vì bề mặt làm việc của cơ cấu này là mặt trụ, do đó dễ dàng đạt được độ chính

xác gia công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, có khả năng thực hiện được với áp suất

làm việc lớn (áp suất lớn nhất có thể đạt được là p = 700bar). Bơm piston thường dùng ở

những hệ thống dầu ép cần áp suất cao và lưu lượng lớn. Ví dụ: máy xúc, máy ép thủy

lực…

Dựa trên cách bố trí pisotn bơm có thể phân thành hai loại:

Bơm piston hướng tâm.

Bơm piston hướng trục.

Bơm piston có thể chế tạo với lưu lượng cố định, hoặc lưu lượng điều chỉnh được.

4.1 Bơm piston hướng tâm

4.1.1 Cấu tạo

Hình 2.6: Cấu tạo bơm piston hướng tâm

4.1.2 Nguyên lý hoạt động

Pít tông bố trí trong các lỗ hướng tâm rôto, quay xung quanh trục. Nhờ

các rãnh và các lỗ bố trí thích hợp trên trục phân phối, có thể nối lần lượt các xi lanh trong

một nữa vòng quay của rô to với khoang hút nữa kia với khoang đẩy. Sau một vòng quay

của rôto, mỗi pít tông thực hiện một khoảng chạy kép có lớn bằng 2 lần độ lệch tâm e.

Trong các kết cấu mới, truyền động pít tông bằng lực ly tâm. Pít tông tựa trực

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

17

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

tiếp trên đĩa vành khăn. Mặt đầu của pít tông là mặt cầu đặt hơi nghiêng và tựa

trên mặt côn của đĩa dẫn. Rô to quay được nối với trục qua ly hợp. Để điều khiển độ lệch

tâm e, ta sử dụng vít điều chỉnh.

4.1.3 Ứng dụng

Thông thường, bơm đa dạng mức áp suất làm việc, có thể đặt 700 bar hoặc 10000

Psi, có thể lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau như trên thùng dầu… Bơm dầu thủy lực cung

cấp dầu cho xi lanh đơn và cả cho xi lanh kép với hành trình và đường kính đa dạng.

4.2 Bơm piston hướng trục

4.2.1 Cấu tạo

Hình 2.7: Cấu tạo bơm piston hướng trục đĩa nghiêng

Bơm thủy lực piston hướng trục là một loại bơm có cấu tạo đặc biệt. cấu tạo piston

hướng trục có các piston trong bơm được đặt song song nhau và hướng trục, được truyền

bằng khớp nối hay đĩa nghiêng nên vẫn thường được gọi bơm piston đĩa nghiêng.

Các piston này luôn tì sát vào đĩa nghiêng nên vừa chuyển động quay của rotor vừa

chuyển động tịnh tiến của piston.

4.2.2 Nguyên lý hoạt động

Trục của bơm sẽ nối với động cơ điện cụ thể là motor. Các piston sẽ được bố trí

trong khoang bơm. Thông thường một bơm piston sẽ có trung bình 6 piston. Các đầu piston

lắp tì vào đĩa nghiêng.

Trong nửa vòng quay đầu tiên, các piston sẽ biến đổi khoảng cách để tạo nên khoảng

trống bên trong bơm làm giảm áp suất và hút dầu, chất lỏng thủy lực đi vào.

Tiếp nửa vòng quay còn lại piston sẽ chuyển động để thể tích trong bơm giảm đi,

dầu và các chất được bơm bị ép ra ngoài với một áp nhất định. Và do kết nối với motor nên

khi motor quay vài nghìn vòng trên 1 phút thì lượng dầu hút và đẩy ra liên tục rất lớn.

4.2.3 Ứng dụng

Bơm này có rất nhiều ưu điểm như: độ tin cậy khi làm việc cao. Kích thước của

bơm nhỏ gọn, nếu so với bơm hướng tâm thì cụ thể nhỏ hơn khoảng 2 lần. Bơm có hai

khoang đẩy, khoang hút được bố trí riêng biệt nên dù có kích thước lớn nhưng không làm

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

18

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

tăng kích thước của bơm. Khách hàng có thể nâng cao số vòng quay của bơm để có lưu

lượng lớn hơn.

Bơm piston hướng trục được phân chia thành 2 dòng: bơm piston cong, bơm piston

thẳng. Bơm cong là khi các piston chuyển động tịnh tiến lệch phương so với trục còn bơm

thẳng thì chuyển động tịnh tiến piston cùng phương với trục. Áp lực có thể lên đến 700

bar.

5. Bộ lọc dầu

5.1 Ký hiệu

Hình 2.8: Ký hiệu bộ lọc dầu

5.2 Nguyên lý làm việc

Khi dầu đi qua bộ lọc nước và bụi bẩn sẽ bị màng lọc giữ lại còn dầu sạch đi tiếp

đến cơ cấu chấp hành, bơm dầu hoặc hồi về thùng dầu.

5.3 Chức năng

Trong quá trình làm việc, dầu không tránh khỏi bị nhiễm bẩn do các chất bẩn từ bên

ngoài vào hoặc do bản thân dầu tạo nên. Những chất bẩn ấy sẽ làm kẹt các khe hở, các tiết

diện chảy có kích thước nhỏ trong các cơ cấu sử dụng dầu thủy lực, gây nên những trở

ngại, hư hỏng trong các hoạt động của hệ thống. Do đó trong các hệ thống điều khiển thủy

lực đều dùng bộ lọc dầu để ngăn ngừa chất bẩn và nước thâm nhập vào bên trong các cơ

cấu chấp hành, van thủy lực.

5.4 Lắp đặt

Bộ lọc dầu thường đặt ở ống hút của bơm, ở cửa ra của bơm và một bộ ở ống xả của

hệ thống dầu thủy lực.

5.5 Ứng dụng

Tùy thuộc vào kích thước chất bẩn có thể lọc đuợc. Bộ lọc dầu có thể phân thànhcác

loại sau:

Bộ lọc thô: có thể lọc những chất bẩn đến 0,1mm.

Bộ lọc trung bình: có thể lọc những chất bẩn đến 0,01mm.

Bộ lọc tinh: có thể lọc những chất bẩn đến 0,005mm.

Bộ lọc đặc biệt tinh: có thể lọc những chất bẩn đến 0,001mm.

Các hệ thống dầu trong máy công cụ thường dùng bộ lọc trung bình và bộ lọc tinh

Bộ lọc đặc biệt tinh chủ yếu dùng các phòng thí nghiệm.

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

19

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

6. Bình trích chứa (Bình tích áp)

6.1 Ký hiệu

Hình 2.9: Ký hiệu bình tích áp

6.2 Cấu tạo

Hình 2.10: Ký hiệu bình tích áp

6.3 Nguyên lý hoạt động

Nguyên tắc hoạt động của bình trích chứa loại này gồm có hai quá trình đó là quá

trình nạp và quá trình xả.

Hình 2.11: Quá trình nạp

Hình 2.12: Quá trình nạp

Túi cao su ở trong bình sẽ được nạp đầy khí Nitơ thông qua cửa trên của bình. Ở

quá trình nạp dầu thủy lực sẽ đi vào bình thông qua cửa dưới của bình. Dầu sẽ nén túi cao

su lại đến khi áp suất dầu thủy lực bằng áp suất khí Nitơ trong túi. Khi cơ cấu chấp hành

làm việc bình thực hiện quá trình xả. Nhờ áp lực khí Nitơ trong túi cao su sẽ đẩy dầu thủy

lực ra khỏi bình và cấp bổ sung áp lực cho cơ cấu chấp hành.

6.4 Chức năng

Bình trích áp là cơ cấu dùng trong các hệ truyền dẫn thủy lực để điều hòa năng

lượng thông qua áp suất và lưu lượng của chất lỏng làm việc. Bình trích áp làm việc theo

hai quá trình: tích năng lượng vào và cấp năng lượng ra. Bình trích chứa được sử dụng

rộng rãi trong các loại máy rèn, máy ép, trong các cơ cấu tay máy,... nhằm làm giảm công

suất của bơm, tăng độ tin cậy và hiệu suất sử dụng của toàn hệ thủy lực.

6.5 Lắp đặt

Bình tích áp được lắp đặt trên dường ống thủy lực, sau đầu ra của bơm thủy lực và

trước van điều khiển

6.6 Ứng dụng.

Bình tích áp được sử dụng ở những hệ thống thủy lực có cơ cấu dẫn động lớn.

7. Câu hỏi ôn tập

1. Thùng dầu dùng để làm gì?

A. Chứa dầu.

B. Chứa nước. C. Tích điện năng. D. Chứa khí nén

2. Lọc dầu dùng để làm gì?

A. Lọc khí

B. Lọc chất bản trong dầu

C. Điều khiển dầu D. Báo mức dầu

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

20

Giáo trình Điều khiển thủy lực - Ngô Minh Toản