BÀI 2. VAN ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT

Trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực để thực hiện điều chỉnh áp suất(tăng hoặc giảm) trong hệ thống nhằm đảm bảo áp suất làm việc, bảo vệ hệ thốngkhỏi quá tải, thực hiện các hoạt động điều khiển trong hệ thống, người ta sử dụngcác van điều khiển áp suất. Các van điều khiển áp suất thường dùng bao gồm: vantràn, van an toàn, van giảm áp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI 2. VAN ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT BÀI 2. VAN ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT ( Pressure control valves )Nội dung: 1. Van tràn a. Van tràn tác động trực tiếp b. Van tràn tác động gián tiếp 2. Van giảm áp a. Van giảm áp tác động trực tiếp b. Van giảm áp tác động gián tiếp Trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực để thực hiện điều ch ỉnh áp suất(tăng hoặc giảm) trong hệ thống nhằm đảm bảo áp suất làm vi ệc, b ảo v ệ h ệ th ốngkhỏi quá tải, thực hiện các hoạt động điều khiển trong hệ thống, người ta sử dụngcác van điều khiển áp suất. Các van điều khiển áp suất thường dùng bao gồm: vantràn, van an toàn, van giảm áp.1. Van tràn (Relief Valve ) Van tràn dùng để hạn chế việc tăng áp suất trong hệ thống thủy lực nh ằmđảm bảo áp suất trong hệ thống không vượt quá mức quy định. Van an toàn dùng để giới hạn sự tăng áp suất trong các thi ết bị không v ượt quááp suất quy định nhằm đảm bảo an toàn cho các thiết bị b ằng cách x ả d ầu v ề b ể khiáp suất tăng quá mức cho phép. Van tràn và van an toàn có kết cấu và nguyên lý hoạt động giống nhau và có thểdùng thay thế lẫn nhau. Chúng chỉ khác nhau ở chức năng dùng trong h ệ thống. Sựkhác nhau cơ bản giữa chức năng van tràn và van an toàn đó là: van tràn làm vi ệcthường xuyên và tự động điều chỉnh để giữ áp suất trong hệ thống không vượt quámức quy định, còn van an toàn chỉ mở dẫn dầu về bể khi áp suất ở các thi ết b ị tăngcao quá mức cho phép, tránh quá tải cho thiết bị (vị trí của van tràn và van an toàntrong hệ thống được chỉ ra trên hình 2.6.a). Theo nguyên lý hoạt động, van tràn được phân làm 2 loại: van tràn tác đ ộngtrực tiếp và van tràn tác động gián tiếp. a) Van tràn tác động trực tiếp (Direct – operated relief valves) Kết cấu van tràn tác động trực tiếp bao gồm: con trượt, thân van, lò xo, đĩa đ ặtlò xo và vít điều chỉnh (như trên hình 2.1.a). Nguyên lý làm việc của van tràn dựa trên sự cân bằng tác dụng của những lựcngược chiều nhau tác dụng lên nút van hoặc con trượt: lực đàn hồi của lò xo và ápsuất chất lỏng. Khi áp suất đường dầu vào nhỏ hơn áp suất tràn của van (áp su ất tràn c ủa vanđược thiết lập bằng cách điều chỉnh lực đàn hồi của lò xo thông qua núm đi ều ch ỉnh(5)) thì con trượt ở vị trí đóng hoàn toàn, dầu không chảy qua van. Khi áp su ất trongđường dầu vào lớn hơn áp suất tràn thì con trượt bắt đầu dịch chuyển và van tràn bắtđầu được mở, dầu được xả qua van cho tới khi áp suất trong đường dầu vào h ạxuống trở về mức áp suất tràn của van.a, b, c, Hình 2.1. Van tràn tác động trực tiếp 1 – con trượt (spool); 2 – thân van (housing); 3 – lò xo; 4 – spring seat; 5 – núm điều chỉnh a - Nguyên lý cấu tạo; b - Ký hiệu; c – van tràn tác động trực tiếp của hãng FestoGọi : xr là độ chồng của con trượt [m]; x0 là độ biến dạng của lò xo khi van tràn ở trang thái đóng hoàn toàn (P < áp suất tràn của van) [m]; Pr – áp suất tràn (áp suất dầu đầu vào khi van tràn bắt đầu mở) [Pa]; – diện tích con trượt chịu tác dụng của áp suất P [m2]. Khi áp suất đường dầu vào bằng áp suất tràn và con trượt dịch chuyển đoạn xr, ta có: Gọi x là độ dịch chuyển của con trượt; A x – tiết diện của tiết lưu cho dầu chảyqua. Khi đó lưu lượng qua van tràn được xác định như sau:ở đây: b là hệ số tỷ lệ của Ax với độ mở , - hệ số lưu lượng, - khối lượng riêng của dầu [kg/m3].Khi đó:Và Suy ra: (vì áp suất dầu trong bể bằng 0 nên ). Đặt khi đó ta có: Như vậy, lưu lượng Q tỷ lệ với áp suất P theo hệ số tỷ lệ K. – Đặc tính tĩnh của van tràn tác động trực tiếp biểu diễn sự phụ thuộc của lưulượng tràn qua van vào áp suất dầu vào van. Trên hình 2.2 áp suất P tương ứng vớilưu lượng . Pv ≤ Pr : Q = 0 Pr < Pv ≤ P : Q tăng từ 0 ÷ Qr P < P v : Q = Qr (ở đây Pv là áp suất đường dầu vào van) Đường đặc tính Q(P) phụ thuộc vào hệ số tỷ lệ K. Đường đặc tính của vantràn càng gần với phương thẳng đứng thì chất lượng của van tràn càng tốt. Bởi vì khiđó van tràn sẽ hoạt động càng nhạy và ổn định áp suất dầu trong hệ thống về mứcthiết lập càng nhanh. Hình 2.2. Đặc tính tĩnh của van tràn tác động trực tiếp Để đường đặc tính Q(P) gần với phương thẳng đứng thì h ệ số K phải rất l ớn,điều này đạt được khi b và A p lớn tức là kích thước của van lớn, đồng thời độ c ứngcủa lò xo k phải nhỏ. Tuy nhiên đàn hồi của lò xo phải đủ lớn để cân bằng được vớilực gây bởi áp suất tràn . Điều đó là mâu thuẫn, do đó đối với những hệ th ống c ầnvan tràn có áp suất tràn lớn thì phải dùng tới van tran tác động gián tiếp. b) Van tràn ...