›
›

Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 6: Bình tích áp - Lê Thể Truyền

Download
CENNITEC  
BÌNH TÍCH ÁP  
LE THE TRUYEN  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Trong các hệ thống truyền động thủy lực  
đôi khi dầu cần được lưu trữ dưới dạng  
nén để cung cấp cho các cơ cấu chấp  
hành. Không giống như khí, lưu chất  
không thể nén được để tự tạo áp suất.  
Thông thường, dầu sử dụng trong các hệ  
thống thủy lực có mô-đun đàn hồi từ 1-2  
GPa, như vậy, khả năng tích năng lượng  
của dầu rất kém.  
c)Bình tích áp dùng d)Bình tích áp dùng  
b) Bình tích áp  
piston  
a)Bình tích áp túi  
khí  
lò xo  
khối lượng  
Một lít dầu dưới áp suất 15 MPa tích một  
năng lượng khoảng chừng 80 J. Do vậy  
bình tích áp được sử dụng để giải quyết  
vấn đề này. Dầu được lưu trữ và nén  
trong bình tích áp nhờ một áp suất bên  
ngò ai.  
f)  
g)  
e)  
h)  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Hầu hết các bình tích áp được sử dụng để giải quyết các vấn đề sau:  
1. Hổ trợ vào lưu lượng của bơm để cung cấp cho hệ thống  
2. Duy trì áp suất cho xy lanh trong lúc bơm xả tải hoặc ngừng họat động  
3. Cung cấp năng lượng dự phòng khi hệ thống bị hư hỏng  
4. Giảm sốc và giảm rung động  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Dung lượng của bì nh tí ch á p  
V0  
Khí (N2)  
P2  
V2  
Va  
P1 V1  
Đoạn nhiệt (Adiabatic)  
Đẳng nhiệt (Isothermal)  
Va  
P0 V0  
P1  
P0  
P2  
Quá trình nén khí trong bình tích áp có thể trình bày qua công thức sau  
Trong đó,  
Nếu quá trì nh né n khí  
là đẳng nhiệt thì n =  
1, khô ng đẳng nhiệt  
thì 1 < n < 1.4, và  
đạon nhiệt n = 1.4  
P0 = Áp suất nạp cho khí, Pa, (áp suất tuyệt đối)  
P1 = Áp suất làm việc nhỏ nhất, Pa, (áp suất tuyệt đối)  
P2 = Áp suất làm việc lớn nhất, Pa, (áp suất tuyệt đối)  
V1 = Thể tích khí tại áp suất P1, m3.  
V2 = Thể tích khí tại áp suất P2, m3.  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Dung lượng làm việc của bì nh tí ch á p là thể tí ch Va, được định nghĩa như là thể tí ch  
dầu vào/ra từ bì nh tí ch á p ở á p suất P trong khoảng làm việc P1 và P2.  
1
1   
n   
n
     
P
P
     
P
P
0
0
0
0
     
V =V −V =V  
−
     
V =V −V =V  
0   
     
−
0   
a
1
2
     
a
1
2
P
P
P
P
  
1
   
2
   
1
   
2
Quá trình đẳng nhiệt  
Quá trình không đẳng nhiệt  
Nếu quá trì nh né n khí là đẳng nhiệt thì n = 1, khô ng đẳng nhiệt thì  
1 < n < 1.4, và đạon nhiệt n = 1.4  
Á p suất nạp P0 phải nhỏ hơn á p suất làm việc nhỏ nhất P1 để đảm bảo bì nh tí ch  
á p vận hành đúng chức năng của nó . Nếu điều này khô ng được thỏa mã n, khi á p  
suất làm việc trở nên nhỏ hơn P0, khí sẽ giã n nở và làm đầy khô ng gian bên  
trong túi khí và bì nh tí ch á p sẽ ngừng hoạt động. Vì vậy, á p suất nạp cho bì nh  
tí ch á p được chọn trong khoảng P0 = (0.7 to 0.9) P1  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Dùng bình tích áp để bổ sung lưu lượng của bơm  
Một vài hệ thống thủy lực cần một lượng lớn thể tí ch dầu trong thời gian ngắn,  
ví dụ cần di chuyển nhanh một xy lanh có kí ch thước lớn để kẹp đối tượng.  
Trong lúc kẹp đối tượng, hệ thống hầu như khô ng cần họăc cần rất í t lưu lượng.  
Như vậy, nếu hệ thống làm việc có thời gian ngừng dài thì bì nh tí ch á p có thể  
sử dụng để giảm kí ch thước của cá c thành phần thủy như như bơm, động cơ,  
bể dầu và van giới hạn á p suất.  
Giá thành của bì nh tí ch á p sẽ được đền bù bằng việc giảm kí ch thước của cá c  
thành phần thủy lực, nhưng ưu điểm của việc dùng bì nh tí ch á p là chi phí vận  
hành sẽ giảm đi đáng kể.  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Thời gian để thực hiện một chu kỳ là  
12.5 s. Hành trì nh đi ra của xy lanh  
hệ thống cần tò an bộ năng lượng,  
trong khi hành trì nh đi về xy lanh cần  
lực rất nhỏ.  
Thời gian thực hiện 1 chu kỳ  
Van cân bằng  
Vấn đề giảm kí ch thước của bơm và  
động cơ trở nên khô ng thể nếu xy  
lanh làm việc liên tục. Tuy nhiên, thời  
gian chờ giữa cá c chu kỳ liên tiếp là  
45 s, vì vậy kí ch thước của bơm và  
động cơ có thể giảm đến 70% nếu  
bì nh tí ch á p được sử dụng.  
12 s  
Thời gian nghỉ giữa 2 chu kỳ  
45 s  
140 bar  
125 HP  
M
454 l/min  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Hệ thống mới dùng bì nh tí ch á p  
để bổ sung lưu lượng cho bơm.  
Van phâ n phối trong trừơng hợp  
này vẫn giữ nguyên, lưu lượng  
làm việc của van là 454 l/min. Vì  
á p suất làm việc tối thiểu là 140  
bar nên dầu phải được né n vào  
bì nh tí ch á p có á p suất cao hơn,  
vì vậy van giới hạn á p suất cài ở  
giá trị là 200 bar.  
Bình tích áp  
Thời gian thực hiện 1 chu kỳ  
Van cân bằng  
12 s  
Thời gian nghỉ giữa 2 chu kỳ  
45 s  
(2)Van dùng để xả bình tích  
Sau khi bổ sung bì nh tí ch á p  
vào hệ thống, kí ch thước bơm  
giảm xuống với lưu lượng là 100  
l/min và kí ch thước động cơ  
giảm xuống với cô ng suất là 40  
HP.  
áp  
Áp suất làm việc 140 bar  
M
100 l/min  
40 HP  
(1) Van giới hạn áp suất/xả  
tải  
200 bar  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Trong hệ thống này hai bơm  
được sử dụng. Một bơm có lưu  
lượng là 5 l/min, bơm cò n lại có  
lưu lượng thay đổi với lưu  
lượng lớn nhất là 22 l/min. Bơm  
này được điều khiển theo chế  
độ câ n bằng á p suất (xem  
chương 2). Cô ng tắc á p suất  
được cài ở giá trị 190 bar. Khi  
á p suất của hệ thống đạt đến  
giá trị này, bơm có lưu lượng  
22 l/min xả tải về bể chứa dầu.  
Bơm cò n lại tiếp tục cấp dầu  
cho hệ thống để duy trì á p suất  
khô ng đổi là 195 bar với năng  
lượng mất má t í t nhất.  
Bình tích áp  
Thời gian thực hiện 1 chu kỳ  
Van cân bằng  
12 s  
Thời gian nghỉ giữa 2 chu kỳ  
45 s  
Công tắc áp suất  
190 bar  
24 VDC  
(2)Van dùng để xả bình tích  
áp  
Y1  
Áp suất làm việc 140 bar  
5 l/min  
220 bar  
22 l/min  
M
195 bar  
(1) Van giới hạn áp suất/xả  
210 bar  
tải  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Hệ thống cần á p suất trong toàn bộ thời gian làm việc với bơm có thể tí ch  
riêng cố định  
Một vài hệ thống cần áp suất trong  
toàn bộ thời gian làm việc để giữ vị  
trí hay duy trì lực kẹp. Hệ thống  
trong hình 4.7 cũng giữ áp suất trong  
các xy lanh khi các xy lanh đã dừng,  
nhưng nhiệt tăng quá cao và đó là  
một thiết kế không tốt vì để duy trì áp  
suất bơm phải họat động liên tục ở  
áp suất cao, nhưng phần lớn năng  
150 bar  
80 l/min  
lượng tạo ra bị biến thành nhiệt vì  
bơm phải xả lưu lượng dư qua van  
M
80 l/min  
giới hạn áp suất.  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Một thiết kế khác có thể là tốt hơn  
so với thiết kế vừa trình bày được  
giới thiệu trong hình 4.8.  
Hệ thống sử dụng hai bơm, bơm có  
lưu lượng lớn nhằm cung cấp lưu  
luợng cho xy lanh để thực hiện vận  
tốc nhanh. Khi các xy lanh ở vị trí  
ngừng, bơm có lưu lượng lớn xả tải  
qua hệ thống van giới hạn áp suất  
tác động gián tiếp, bơm có lưu  
lượng nhỏ tiếp tục cung cấp lưu  
lượng để duy trì áp suất. Thiết kế  
này tuy là có giảm năng lượng tiêu  
hao vô ích nhưng chưa phải là  
phương án tốt nhất.  
Y1  
120 bar  
150 bar  
M
65 l/min  
15 l/min  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Bơm trong hệ thống ở hình 4.9  
xả tải nhờ hệ thống bình tích  
á p-van xả tải. Hệ thống van  
này cho phép tòan bộ lưu  
lượng của bơm đến được bình  
tích áp và xy lanh khi áp suất  
của hệ thống chưa đạt đến giá  
trị tới hạn. Khi áp suất đã đạt  
tới giá trị tới hạn được cài cho  
van xả tải, van này mở cho  
phép tòan bộ lưu lượng bơm  
về bể chứa dầu với áp suất rất  
thấp, khỏang chừng 3-4 bar.  
Khi bơm xả tải, bình tích áp  
nén dầu ngược lại hệ thống,  
và nhờ có van một chiều mà  
áp suất này được duy trì.  
(2)Van dùng để xả bình tích  
áp  
M
(1) Van giới hạn áp suất/xả  
tải  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Bì nh tí ch á p được dùng như nguồn khẩn cấp  
Cá c hệ thống thủy lực  
thường khô ng làm việc được  
nếu bơm khô ng họat động.  
Một vài trường hợp trong  
cô ng nghiệp má y phải thực  
hiện hết chu trì nh để đảm  
bảo an toàn ngay cả khi  
bơm bị hư hỏng. Trong  
trường hợp này bì nh tí ch á p  
được dùng để lưu trữ một  
năng lượng đủ để cung cấp  
cho xy lanh làm việc đến vị  
trí an toàn khi bơm đã bị hư  
hỏng.  
Y1  
Y2  
Y3  
Y4  
M
Khi nguồn hệ thống bị hỏng, bơm ngưng họat động, cá c cuộn dâ y Y1 và Y2 cũng  
ngưng được cấp nguồn. Bì nh tí ch á p bơm dầu trực tiếp đến xy lanh để thực hiện  
việc đóng cửa.  
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Dùng bì nh tí ch á p để duy trì á p suất trong thời gian dài và cung cấp lưu lượng nhỏ  
Một số cá c hệ thống thủy lực,  
chẳng hạn như trong cá c má y  
cá n, cần phải duy trì á p suất  
trong thời gian dài nhưng đồng  
thời cũng cần có lưu lượng để  
Van cân bằng  
xy lanh dịch chuyển. Dùng bơm  
Van xả  
1.1  
có thể tí ch riêng thay đổi cũng  
có thể thực hiện được điều này,  
nhưng năng lượng mất do rò rỉ  
bên trong bơm sẽ làm cho hệ  
thống tăng nhiệt. Một phương  
á n khá c là dùng bơm có thể tí ch  
riêng cố định và bì nh tí ch á p  
như được trì nh bày trong hì nh  
4.16.  
Y1  
Y2  
5 bar  
M
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Khi cuộn dâ y Y1  
được cấp nguồn, dầu  
từ bơm cấp vào xy  
lanh làm xy lanh đi ra  
nhưng đồng thời dầu  
cũng được né n vào  
bì nh tí ch á p (hì nh  
4.17).  
Van cân bằng  
Van xả  
1.1  
Y1  
Y2  
5 bar  
M
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Khi xy lanh bắt đầu tíếp xúc với đối  
tượng và giai đọan ép bắt đầu, áp  
suất hệ thống tăng lên và dầu nạp  
đầy vào bình tích áp, công tắc áp  
suất chuyển đổi trạng thái họat động  
làm mất nguồn cuộn dây Y1, và đưa  
van phân phối 4/3 trở về trạng thái  
nghỉ. Bơm xả dầu về bể chứa với áp  
suất cản là 5 bar. Nhờ áp suất cản  
này mà van xả luôn đóng ngăn  
không cho dầu từ bình tích áp trả về  
bể chứa.Bình tích áp nén dầu trở ra  
hệ thống và duy trì áp suất cho xy  
lanh. Bình tích áp phải có thể tích  
đủ lớn để có thể cấp dầu cho xy  
lanh thực hiện hành trình Δl mà sự  
sụt áp không qua lớn  
Van cân bằng  
Van xả  
1.1  
Y1  
Y2  
Δl  
5 bar  
M
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Dùng bì nh tí ch á p để tăng vận tốc làm việc của xy lanh  
Cũng giống như cá ch mạch dùng  
D
bì nh tí ch á p, cần phải có thời gian để  
nạp dầu vào bì nh tí ch á p. Quá trì nh  
nạp dầu này được chọn thực hiện ở  
Van cân bằng  
hành trì nh về của xy lanh.  
E
B
A
Khi xy lanh về đến cuối hành trình, áp  
1.1  
F
suất hệ thống tăng và bình tích áp bắt  
đầu được nạp dầu qua van một chiều E.  
Công tắc áp suất  
190 bar  
J
24 VDC  
Khi áp suất đạt tới giá trị 190 bar, công  
tắc áp suất chuyển trạng thái làm mất  
nguồn cuộn dây Y1, cho phép bơm xả  
dầu về bể chứa qua van giới hạn áp  
suất. Lúc này van B vẫn đóng nhờ áp  
suất của đường điều khiển (1.1), áp suất  
này khoảng chừng 3 – 4 bar  
Y1  
220 bar  
M
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
D
Khi van phâ n phối chuyển đổi  
Van cân bằng  
E
trạng thá i để điều khiển xy lanh đi  
ra, á p suất tại cô ng tắc á p suất  
giảm, cuộn dâ y Y1 được cấp  
nguồn và bơm khô ng cò n xả dầu  
về bể chứa được nữa. Thời điểm  
này bì nh tí ch á p trả dầu ngược lại  
hệ thống qua van một chiều F.  
Lưu lượng từ bì nh tí ch á p cộng  
với lưu lượng của bơm làm cho  
xy lanh ra nhanh.  
B
A
Lưu lượng từ bình tích áp  
F
Công tắc áp suất  
190 bar  
J
24 VDC  
Y1  
Lưu lượng từ bơm  
220 bar  
M
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Điểm đặc biệc của van này là  
tiết diện AX lớn hơn rất nhiều so  
với tiết diện AA. Phương trình  
cân bằng của con trượt van là:  
PA x AA = PX x AX  
Van xả dùng cho bình tích áp  
Hệ thống  
AX  
Hay  
X
PX = PA x (AX / AA)  
Trong đó PX là áp suất tại cửa  
X, và PA là áp suất tại cửa A  
của van.  
Van xả  
Nếu tỉ lệ các tiết diện là AX / AA =  
100:1, thì chỉ cần áp suất  
khỏang chừng 3 bar tại cửa X là  
có thể cân bằng được áp suất  
300 bar tại cửa A. Khi áp suất tại  
cửa X bằng 0 (trường hợp bơm  
ngưng họat động) áp suất tại  
cửa A làm van mở, cho phép  
dầu từ bình tích áp trả về bể  
chứa dầu.  
Y1  
B
A
B
A
X
AA  
M
Cennitec  
le the truyen  
BÌNH TÍCH ÁP  
Lò xo thủy lực  
Cennitec  
Tải về để xem bản đầy đủ
ppt 22 trang Thùy Anh 18540 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 6: Bình tích áp - Lê Thể Truyền", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pptbai_giang_truyen_dong_thuy_luc_va_khi_nen_chuong_6_binh_tich.ppt