BÀI 4. VAN ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG

Trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực, vận tốc của xilanh thủy lực đượcđiều khiển thông qua điều khiển lưu lượng dầu vào các khoang của xilanh bằng cáchsử dụng các thiết bị điều khiển lưu lượng đó là van điều khiển lưu lượng. Các thiếtbị điều khiển lưu lượng thường dùng là: van tiết lưu, bộ ổn tốc, bộ phân dòng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI 4. VAN ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG BÀI 4. VAN ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG (FLOW CONTROL VALVES)Nội dụng:1. Van tiết lưu Chức năng 1.1. Nguyên lý hoạt động 1.2. Kết cấu tiết diện của van tiết lưu 1.3. Các loại van tiết lưu 1.4. Sự phụ thuộc tải trọng, áp suất, lưu lượng 1.5.2. Bộ ổn tốc Chức năng 2.1. Kết cấu bộ ổn tốc 2.2. Cách lắp bộ ổn tốc 2.3.3. Bộ phân dòng Trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực, vận tốc của xilanh thủy lực đượcđiều khiển thông qua điều khiển lưu lượng dầu vào các khoang của xilanh bằng cáchsử dụng các thiết bị điều khiển lưu lượng đó là van đi ều khi ển l ưu l ượng. Các thi ếtbị điều khiển lưu lượng thường dùng là: van tiết lưu, bộ ổn tốc, bộ phân dòng.1. Van tiết lưu (Throttle Valves) Chức năng: 1.1. Van tiết lưu có chức năng điều chỉnh lưu lượng dòng chảy qua nó. Nguyên lý hoạt động 1.2. Van tiết lưu làm việc dựa trên nguyên lý lưu lượng dòng ch ảy qua van ph ụthuộc vào sự thay đổi tiết diện cho dòng chảy qua của van. Lưu lượng dầu Q v quavan được tính theo công thức Torricelli như sau: – hệ số lưu lượng Trong đó: – diện tích mặt cắt khe hở van tiết lưu [m2] – hiệu áp suất trước và sau khe hở van tiết lưu [N/m2] – khối lượng riêng của dầu [kg/m3] Hình 4.1. Hiệu áp suất và lưu lượng qua van tiết lưu Kết cấu tiết diện của van tiết lưu1.3.Có 2 dạng hình học của lỗ tiết lưu: – Dạng vòi phun: lưu lượng qua van phụ thuộc vào độ nhớt động học và nhiệt độ. – Dạng bướm tiết lưu: lưu lượng qua van không phụ thuộc vào độ nhớt động học và nhiệt độ. Hình 4.2. Kết cấu tiết diện của van tiết lưu a – dạng vòi phun; b – dạng bướm tiết lưu Các loại van tiết lưu1.4.Có 2 loại van tiết lưu: Van tiết lưu hai chiều (hình 4.3 a và b): loại này cho d ầu đi qua theo c ả 2 –chiều, và có 2 loại: van tiết lưu 2 chiều điều chỉnh được tiết lưu và van tiết lưu 2chiều có tiết lưu không đổi. Van tiết lưu một chiều (hình 4.3.c): chỉ điều chỉnh được tiết lưu theo 1 –chiều. Khi điều chỉnh vít (1), tiết diện khe hở (3) thay đ ổi, ti ết l ưu đ ược đi ềuchỉnh từ A sang B, còn từ B sang A dầu đi tự do qua van một chiều (2) . a, b, c, d Hình 4.3. Các loại van tiết lưu a – van tiết lưu 2 chiều tiết lưu không đổi; b – van tiết lưu 2 chiều tiết lưu thay đổi được; c – van tiết lưu một chiều; d – hình dáng ngoài Sự phụ thuộc tải trọng, áp suất, lưu lượng (hình 4.4) 1.5. Khi tiết diện chảy của van tiết lưu không thay đổi, tổn th ất áp su ất qua –van tiết lưu sẽ thay đổi khi tải trọng Fw thay đổi. Như vậy dẫn đến vận tốc v của cơcấu chấp hành thay đổi. Khi tải trọng Fw tăng thì áp suất P2 tăng, hiệu áp giảm, lưu lượng qua –van tiết lưu QT giảm, vận tốc v giảm và khi tải trọng F w giảm thì áp suất P2 giảm,hiệu áp tăng, lưu lượng qua van tiết lưu QT tăng, vận tốc v tăng. Ví dụ ứng dụng: quá trình cưa phôi trên hình 4.5. yêu cầu nh ư sau: khi –mới cắt, lực cắt nhỏ (Fw nhỏ), vận tốc pit-tông (vận tốc cắt) có thể lớn, nhưng khicàng cắt vào sâu, thì diện tích tiếp xúc càng lớn, do đó lực cắt F w càng lớn yêu cầuvận tốc chuyển động của pit-tông v nhỏ để quá trình cắt đảm bảo đ ược an toàn.Muốn vậy, ta lắp van tiết lưu vào hệ thống như trên hình 4.5. Khi đó tổn thất áp suấttrước và sau van tiết lưu sẽ thay đổi theo lực cắt F w , do đó lưu lượng và vận tốc vcũng thay đổi theo. Hình 4.4. Sự phụ thuộc của tải trọng Fw, áp suất, lưu lượng QT qua van tiết lưu Hình 4.5. Ví dụ ứng dụng van tiết lưu trong quá trình cưa bằng máy thuỷ lực2. Bộ ổn tốc (Pressure-compensated flow control valves) Chức năng 2.1. Trong những cơ cấu chấp hành cần chuyển động êm, độ chính xác cao, thì cáchệ thống điều chỉnh đơn giản dùng van tiết lưu để điều ch ỉnh tốc độ của c ơ c ấuchấp hành không thể đảm bảo được, vì nó không kh ắc ph ục đ ược nh ững nguyênnhân gây ra sự không ổn định chuyển động, như sự thay đổi của tải trọng, s ự thayđổi độ đàn hồi của dầu, độ rò dầu, sự thay đổi của nhiệt độ. Ngoài những nguyênnhân trên, hệ thống còn bị ảnh hưởng do những thiếu sót về kết cấu như: các cơ cấuđiều khiển chế tạo không chính xác,… Để khắc phục những nguyên nhân trên, tronghệ thống đó dùng các bộ ổn tốc. Bộ ổn tốc có chức năng điều chỉnh và ổn định vận tốc cơ cấu chấp hành b ằngcách điều chỉnh và ổn định lưu lượng dầu qua nó. Trên hình 4.6 mô tả mạch thủy lực sử dụng bộ ổn tốc để điều ch ỉnh và ổnđịnh tốc độ của xilanh thủy lực. Hình 4.6. Hoạt động của bộ ổn tốc trong mạch thuỷ lực Kết cấu và hoạt động của bộ ổn tốc 2.2. Bộ ổn tốc được cấu tạo từ : van tiết lưu và van giảm áp. – Hoạt động: Bộ ổn tốc điều chỉnh lưu lượng qua nó (dẫn đến đi ều ch ỉnh –được vận tốc CCCH) bằng van tiết lưu điều chỉnh được tiết l ưu và ổn đ ịnh l ưulượng này bằng cách giữ hiệu áp suất giữa 2 đầu van tiết lưu không đổi nh ờ vangiảm áp của nó, do đó vận tốc của CCCH cũng được giữ ổn định. Sau đây là một số phương pháp lắp van tiết lưu và van giảm áp để tạo bộ ổn tốc: a) Van giảm áp lắp trước van tiết lưu Trên hình 4.7 mô tả cấu tạo và ký hiệu của bộ ổn tốc có van gi ảm áp lắptrước van tiết lưu.Gọi: P1 - áp suất trước van giảm áp; P 2 - áp suất qua van giảm áp;P3 - áp suất sau van tiết lưu; - hiệu áp sau và trước van tiết lưu. Khi đó: Phương trình cân bằng lực tác động lên con trượ ...