Các tổn thất trong hệ thống thủy lực

Khi nghiên cứu khoa học chúng ta thường nhắc đến định luật bảo toàn năng lượng, một định luật quan trọng của động lực học. Định luật này chỉ ra trong  tự nhiên tổng năng lượng luôn không đổi, nó chỉ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác chứ năng lượng không tự nhiên tạo ra và biến mất. Vì vậy  trên thực tế sự xuất hiện của các hao mòn mất mát năng lượng trong khi vận hành các máy bơm thủy lực, các thiết bị thủy lực, hệ thống thủy lực.. nói riêng hay tất cả  ngành kĩ thuật là điểu tất yếu. Các tổn thất của ngành thủy lực được phân loại như sau:

1) Tổn thất thể tích

Loại mất mát này xảy ra khi dầu thủy lực được các máy móc thiết bị thủy lực trong mạch dẫn truyền đi trong hệ thống thông qua các đường ống và các khe hở trong các phần tử sẽ gây ra sự tổn thất về thể tích này. Trong điều kiện thường tổn thất này tỉ lệ thuận với áp suất và tỉ lệ nghịch với vận tốc và độ nhớt và nó gây ra mất mát đáng kể ở các phần tử chuyển hóa mang lượng

2) Tổn thất cơ khí

Các tổn thất này gây ra do tác động của lực ma sát giữa các phần tử  có sự chuyển động trong các thành phần như bơm thủy lực hoặc động cơ thủy lực gây nên:

3) Sự giảm áp suất trên đường ống

Vấn đề này có nguyên nhân là do sức cản trên đường đi của nhiên liệu ( ở đây là các chát lỏng thủy lực)  khi nó di chuyển từ bơm thủy lực đến các thiết bị của máy. Sự mất mát này phụ thuộc vào nhiều điều kiện của hệ thống ống thủy lực thủy lực như: độ dài, nhẵn, tiết diện,.. và bản thân chất lỏng thủy lực chảy trong lòng ống như tốc độ chảy, trọng lượng, thể tích, độ nhớt

Ưu và nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực

Ngành khoa học thủy lực đã ra đời và phát triển hàng trăm năm nay với những thành tựu to lớn đóng góp cho sự phát triển của xã hội loài người. Sau một thời gian dài phát triển các hệ thống bơm thủy lực, thiết bị thủy lực… chung thường có các ưu và nhược điểm sau đây:

1) Ưu điểm

- Các truyền động thủy lực mang lại năng lượng với công suất lớn được chuyển hóa cho các máy móc thiết bị , được áp dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp đặc biệt là chế tạo lắp ráp và công nghệ không gian

- Các loại động cơ chất lỏng bên cạnh đó cũng có những thông số đáng nể, ví dụ như tỷ số mô men ở trục ra so với mô men rotor  khá lớn vì vậy mà khả năng đảo chiều cũng như thời gian chạm đến tốc quay cực đại rất nhanh chưa đến 1s.

-Bơm thủy lực được ứng dụng rất phổ biến trong cuộc sống bởi nó có công suât rất mạnh và nhanh điển hình trong lĩnh vực hàng không nó có thể chạm tới giới hạn chỉ trong 0,04 giây và lại trở về ban đầu với con số khá ấn tượng 0,02s

- Kết cấu của các hệ thống tương đối đơn giản, vì vậy công tác lắp đặt cũng như bảo trì bảo dưỡng có thể diễn ra nhanh chóng và chính xác

-Nếu trong trường hợp áp dụng áp cao, các kĩ sư có thể hạ khối lượng cũng như kích cỡ của hệ thống truyền động thủy lực xuống, vừa tăng sự gọn nhẹ của hệ thống vừa đáp ứng được áp suất cao cần sử dụng cho máy móc làm việc.

- Với cấu tạo tạo nên quán tính nhỏ và tính chất của dầu thủy lực mà khi chúng ta vận hành bơm thủy lực hay các thiết bị thủy lực sẽ không sợ bị va đập dẫn tới bào mòn và hỏng hóc, tăng tuổi thọ cho máy

- Dễ dàng quản lý, theo dõi giám sát thông qua áp kế cùng các thiết bị khác  từ đó điều chỉnh sao cho phù hợp, dễ dàng áp dụng tự động hóa

2) Nhược điểm

- Sự hao mòn mất mát năng lượng trong đường ống gây lãng phí năng lượng cũng như tạo ra nhiệt năng lớn ảnh hưởng đến thiết bị khi hoạt động

-Trong các bơm thủy lực cũng thiết bị thủy lực vận tốc luôn thay đổi không giữ được trong một trạng thái nhất định do đặc tính của chất lỏng khi đi trong ống dẫn. Ngoài ra vận tốc cũng thay đổi do sự thay đổi   của từng yếu hoặc nhiều yếu tố, ví dụ như bộ ba yếu tố 

Các khái niệm hệ thống truyền động thủy lực nói chung

Từ thời xa xưa con người đã biết sử dụng sức mạnh của thiên nhiên để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt cũng như phát triển của mình. Ngày nay chúng ta đang sử dụng rất nhiều dạng năng lượng được hình thành sử các nguồn như nhiệt, gió, thậm chí là mặt trời và thật thiếu sót nếu như không nhắc đến nước. Ngành khoa học thủy lực đã xuất hiện từ rất lâu đời và đánh dấu sự ra đời thực sự có lẽ chính là nhà bác học Ác-si-mét với định luật vật nổi trong chất lỏng của mình. Về cơ bản truyền động thủy lực là các hệ thống điều khiển sự vận hành hoạt động của các máy móc thiết bị thông qua sử dụng năng lượng được tạo ra với nguồn là các chất thủy lực. Các hệ thống này chuyển hóa năng lượng phát sinh từ các chất lỏng thủy lực thành cơ năng để vận hành các trang thiết bị và điều chỉnh mức năng lượng theo yêu cầu làm việc của máy.

Hệ thống thủy lực là một khái niệm rộng hơn, nó bao hàm nhiều truyền động thủy lực kết hợp với nhau và sử dụng chất lỏng với áp suất tương đối lớn.Trong một hệ thống thường thấy trong cuộc sống hiện nay thường bao gồm một, hai hoặc có thể nhiều hơn các động cơ thủy lực và bơm thủy lực

Mạch thủy lực là mô hình các thiết bị được kết nối với nhau, thể hiện mối quan hệ giữa các bộ phận của thiết bị cũng như dòng vận động của chất lỏng

Thiết bị thủy lực là các thiết bị máy móc dùng với chức năng kiểm soát các thông số về chất lỏng thủy lực vì chúng ta cần biết rằng, với mỗi hệ thống thủy lực khác nhau thì yêu cầu về thành phần cấu tạo, nồng độ, tỉ lệ,… luôn cần ở một giới hạn nhất định nhằm đảm bảo máy hoạt động tốt nhất.

Cuối cùng là đường ống dẫn thủy lực với nhiệm vụ và nơi dẫn truyền cho chất lỏng từ bơm thủy lực, đi qua tới các thiết bị trong hệ thống .Các loại ống được chia thành các loại sau: đường cao áp, đường chấp hành, đường hồi.

Độ nhớt chất lỏng thủy lực

Như đã đề cập trong bài viết định nghĩa và phân loại chất lỏng lần trước, các chất lỏng thủy lực khi sử dụng trong các thiết bị thủy lực ví dụ như các hệ thống bơm thủy lực thì yêu cầu về độ nhớt của nó luôn là một yêu cầu sát sao bởi các yếu tố đó ảnh hưởng rất lớn đến sự ổn định , hiệu quả của máy móc thiết bị khi làm việc.  Vì vậy khi lựa chọn loại chất lỏng thủy lực cần đọc kĩ hướng dẫn sử dụng của thiết bị của bạn hoặc nhờ các chuyên gia tư vấn về vấn đề này. Bài viết xin đề cập đến một số lí thuyết sau

1) Tính chất nhớt

Độ nhớt là một dữ liệu cần thiết trong ngành thủy lực. Nó cho biết độ ma sát trong của chất lỏng được sử dụng bên trong và kèm theo khối lượng riêng chúng ta có thể nhận biết được lực cản trên dòng chảy ( ví dụ khi chảy trong hệ thống ống dẫn). Chưa hết, chúng ta cũng có thể nhận biết được  khả năng chịu tải của chất lỏng đó từ đó suy ra được  khả năng chịu tải của các bộ phận cấu thành thiết bị thủy lực của chúng ta ví dụ như bơm thủy lực.

Để làm rõ hơn về khái niệm  bài viết xin lấy ví dụ sau: Hai tấm phẳng chuyển động song song với chiều và các thông số như hình vẽ. Từ đó giữa 2 vật này có sự phân bố vận tốc theo tỉ lệ

Và từ đây ứng suất trượt ma sát xuất hiện theo công thức 

Đối với bộ môn khoa học thủy lực nói chung độ nhớt động học v sẽ cho thông tin tốt hơn vì nó biểu hiện tính chất dòng chảy khi phải chịu tác động của quán tính và trọng lực

2)Mối quan hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ

Nhiệt độ càng tăng sẽ ảnh hưởng đến độ nhớt của chất lỏng theo tỉ lệ nghịch. Khi nó đã bị loãng thì các yếu tố  như sức cản ma sát giảm và quan trọng là làm khả năng tải yếu đi. Trong điều kiện nghiên cứu ở áp suất khí quyển xét cho dầu khoáng thì mối quan hệ này có thể được biểu diễn bằng công thức

Để biểu hiện mối quan hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ rõ ràng hơn và có cơ sở so sánh với các loại khác người ta áp dụng thêm một dữ liệu nữa trong thực tế đố là chỉ số độ nhớt VI. Chỉ số này càng tăng thì độ thay đổi của độ nhớt sẽ càng tí theo nhiệt độ, tức là sức ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ nhớt hoạt động trong các bơm thủy lực cũng như các thiết bị thủy lực nói chung là không lớn .Chỉ số này thường có giá trị xấp xỉ 100 và cố thể gia tăng bằng cách thêm các chất hóa học làm phụ gia khác

3) Mối quan hệ giữa nhiệt độ, áp suất, độ nhớt

Áp suất tăng sẽ tỉ lệ thuận với độ nhớt của chất lỏng thủy lực và như đã viết ở trên khi đột nhớt tăng sẽ tăng sức cản ma sát và khả năng tải sẽ được cải thiện tốt hơn, tuy nhiên áp suất không ảnh hưởng nhiều tới độ nhớt nếu so sánh với nhiệt độ. Mối quan hệ giữa 3 yếu tố có thể biểu diễn bằng công thức.

Hoặc có thể tham khảo bảng sau

CÁC VAN THỦY LỰC YUKEN KIỂU LẮP CHỒNG (MODULE)

Van thủy lực Yuken ngoài những kiểu lắp thông thường chúng ta còn gặp loại van thủy lực mà hiện nay được áp dụng rất rộng rãi vì nó có những ưu điểm:

-Tiết kiệm được rất nhiều ống và phụ kiện,

-Gọn trong kết cấu,thuận tiện cho việc lắp đặt.

-Tạo điều kiện cho nhà thiết kế thêm khả năng sáng tao trong việc lập mạch truyền động của hệ thủy lực.

Sau đây là giới thiệu các loại van thủy lực đó

(Chúng ta chỉ giới thiệu cho cỡ van thủy lực -01 còn các cỡ van thủy lực khác -03;-04 …cũng tương tự như nhau)

+Giới thiệu kiểu lắp các van thủy lực chồng lên nhau như sau:
http://anhuyautomatic.com.vn/netviet…n-thuy-luc.jpg
Kể tuần tự từ đế van thủy lực lên đến van thủy lực phân phối các van thủy lực lắp chồng :van thủy lực một chiều,van thủy lực tiết lưu,van thủy lực chống lún,van thủy lực chỉnh áp suất.và trên cùng là van thủy lực phân phối.

Van thủy lực một chiều:
http://anhuyautomatic.com.vn/netviet…thuy-luc-1.jpg

Để biết thêm thông tin chi tiết cũng như đặt những câu hỏi về các vấn đề thủy lực, các … xin vui lòng liên hệ số 0974116958

Chất lỏng thủy lực và phân loại

1)Định nghĩa

Chất lỏng thủy lực là loại vật chất mang năng lượng trong thủy lực thường thấy trong các bơm thủy lực. Các kiến thức, tính chất, phương thức hoạt động có vai trò quan trọng trong việc lên kế hoạch lắp ráp và vận hành thiết bị thủy lực. Chức năng cơ bản của chất lỏng thủy lực là truyền dẫn lực tồn tại bên trong nó do bơm thủy lực tạo ra đến các động cơ và xi lanh thủy lực. Bên cạnh đó, chất lỏng này còn đảm nhận công tác giữ cho máy hoạt động hiệu quả thông qua việc bôi trơn, làm mát các máy thủy lực. Yêu cầu với chất lỏng thủy lực vì vậy luôn được chú trọng  tuy nhiên các yêu cầu này cũng mức yêu cầu này cũng khác nhau, thậm chí là đối lập nhau. Các bạn có thể tham khảo một số yếu tố sau đây:

- Nhiệt độ - độ nhớt: độ nhớt: độ nhớt cần phải được giữ trong giới hạn nhiệt độ cho phép, không cao hơn hoặc thấp hơn

- Tính ngăn chặn bào mòn, bôi trơn, chú ý ma sát khi sử dụng các thiết bị thủy lực để lựa chọn loại dầu phù hợp

- Tính chống rỉ, thích ứng tốt với các phần tử, chất liệu cấu tạo của bơm thủy lực, máy móc thực hiện…

- Độ bền của bản thân chất lỏng được sử dụng

- Tách bọt khí sinh ra trong quá trình làm việc

2)Phân loại

Trong thực tiễn ứng dụng thủy lực hiện nay các loại chất lỏng được chiết xuất từ dầu mỏ (dầu khoáng)  và loại chất lỏng khó cháy. Loại thứ nhất thường được sự dụng thường xuyên nhất trong đời sống hiện nay, thường sử dụng kèm theo một số hợp chất phụ khác nhằm đảm bảo các đặc tính phù hợp khi làm việc cũng như tăng tuổi thọ.Loại thứ hai còn lại có nhiệt đo cháy cao hơn hẳn loại 1 nên được áp dụng cho các thiết bị, bơm thủy lực …trong môi trường dễ cháy nổ.

Ngoài ra trên các máy móc tự hành cũng sử dụng thêm dầu động cơ và dầu truyền lực làm chất lỏng thủy lực cho các thiết bị thủy lực chuyên dùng. Các loại chất này được chauw trong một mạch chung vừa để làm nhiệm vụ bôi trơn và nhiệm vụ truyền động trong toàn bộ hệ thống máy móc thiết bị thủy lực. Trong một số trường hợp trên các thiết bị không cố định và có nhiệt độ làm việc thấp dầu truyền lực tự động ATF thường được các kĩ sư sử dụng, có thể kể đến lái tùy động PKW

Cấu trúc và hoạt động của một bộ truyền động thủy lực

Sơ đồ cũng như mối tương tác giữa các phần trong một truyền động thủy lực các bạn có thể theo dõi như trên hình vẽ trên. Phần thủy lực được cấu thành gồm bơm thủy lực để tạ sự xuất hiện của dòng dầu có áp với các phụ tải là các xylanh thủy lực  và động cơ thủy lực . Giữa các bộ phận được kết nối với nhau bằng đường ống dẫn, van thủy lực cùng các thiết bị phụ trợ ví dụ như bộ lọc, tản nhiệt, tích áp…

Máy động lực trong thực tiễn thường được sử dụng là động cơ đốt trong hoặc điện, truyền động cho bơm và cung cấp một công suất:với M1 là mô men quay và n1 là tần số. Tiếp đến công suất trên được chuyển hóa sang công suất trong bơm theo công thứcvới p là áp định mức và Q là lưu lượng tính dựa trên các thông số của bơm. Luồng dầu chuyển động trong máy thủy lực được truyền dẫn qua các thiết bị nối như van ống đến xy lanh thủy lực và động cơ. Tại đó công suất lại một lần nữa được chuyển hóa thành lực cơ học để các máy công tác làm việc.

    Tiếp tục chúng ta đến với sơ đồ kĩ thuật mạch xy lanh thủy lực với 3 hình biểu diễn cấu trúc cơ bản, hành trình tiến, hành trình trả về với bơm có thể tích không đổi và xy  lanh kép. Bơm dẫn dầu từ bình và chuyển đến xy lanh  với lưu lượng Q và áp suất p. Do bơm chỉ dẫn dầu 1 phía mà xy lanh lại 2 chiều nên cần có van để đảm bảo dầu ở 2 phía piston. Trên hình B van đang thực hiện quá trình tiến của piston với việc dòng dầu di chuyển bơm đến phần bên trái xy lanh làm piston chuyển động sang phải và dòng dầu bên phải dịch chuyển về thùng chứa thông qua van. Bước trả về được làm khi van ở vị trí đối diện như hình C. tại vị trí trung gian của van thủy lực  các dòng dầu đến xi lanh thủy lực bị ngưng và dầu chảy về thùng với áp suất bằng không

Để đảm bảo hiệu quả cho các máy thủy lực trong quá trình hoạt động người ta dùng các van giới hạn áp suất nhằm kiểm soát áp suất được tạo ra sao bởi khi áp lớn hơn lực lò xo van thủy lực sẽ hoạt động và dầu sẽ chảy về thùng mang theo nhiệt lượng sinh ra