26 trong xi lanh , các bỊc của piston sẽ đờng, mị các cửa l−u thông. Nh− vỊy bằng cách điều khiển piston ta cờ thể chuyển mạch l−u thông của chÍt lõng theo ý muỉn hoƯc đảo chiều bĩ phân chÍp hành.
Gụi b1 là bề rĩng của bỊc piston và b2 là bề rĩng rãnh trong xilanh, ta cờ 2 tr−ớng hợp:
b1>b2 : cơ cÍu phân phỉi con tr−ợt cờ đĩ đờng d−ơng: ít rò rỉ, làm việc ưn định nh−ng kém nhạy b1>b2 : cơ cÍu phân phỉi con tr−ợt cờ đĩ đờng âm: rò rỉ nhiều, làm việc khờ ưn định nh−ng đĩ nhạy caọ
Hình 13.7: con tr−ợt piston phân phỉi 3 vị trí, bỉn cửa
Hình 13.8: con tr−ợt piston phân phỉi tuỳ đĩng 2 vị trí, bỉn cửa, cờ bĩ phỊn điều khiển là 1 cơ cÍu
phân phỉi phụ. mĩt l−ợng chÍt lõng làm việc từ bơm sẽ đi qua cơ cÍu phân phỉi phụ để làm nhiệm vụ điều khiển.
Khi piston của cơ cÍu phân phỉi phụ di chuyển sang trái, chÍt lõng từ cơ cÍu phân phỉi phụ đi vào buơng bên trái của xilanh chính, đỈy piston 2 đi về phía phảị ChÍt lõng từ bơm sẽ đi theo đ−ớng ỉng bên phải vào đĩng cơ thụ lực.
Khi piston của cơ cÍu phân phỉi phụ di chuyển sang phải, chÍt lõng từ cơ cÍu phân phỉi phụ đi vào buơng bên phải của xilanh chính, đỈy piston 2 đi về phía tráị ChÍt lõng từ bơm sẽ đi theo đ−ớng ỉng bên trái vào đĩng cơ thụ ltra làm thay đưi chiều của đĩng cơ thụ lực
Ưu : điều khiển nhẹ nhàng những phụ tải rÍt lớn của đĩng cơ thụ lực vì cơ cÍu phân phỉi phụ chỉ lamg nhiệm vụ điều khiển piston của cơ cÍu phân phỉi chính chứ không điều khiển trực tiếp đĩng cơ thụ lực cờ phụ tải lớn.
Hình 13.9: con tr−ợt ngăn kéo phân phỉi ba vị trí, điều khiển bằng công tắc điện từ.
Hình b: Ngắt mạch điện cả 2 bên, d−ới tác dụng của lò xo, các van bi 1,2 đều mị cửa thông với
bơm dĨn chÍt lõng vào 2 buơng A, B của các piston 3,4, áp suÍt chÍt lõng tác dụng vào 2 đèu piston giữ ngăn kéo ị vị trí trung gian.
Hình a: Đờng mạch điện ị bên trái, van bi 1 bị nam châm hút về bên phải đờng kín cửa dĨn chÍt
lõng từ bơm vào 2 buơng A làm áp suÍt ị buơng này giảm xuỉng, ngăn kéo bị đỈy về phía trái dĨn chÍt lõng từ bơm đến đĩng cơ thụ lực theo cửa bên tráị
Hình c: Ngắt mạch điện ị bên trái, đờng mạch điện ị bên phải, van bi 2 bị nam châm hút về bên
trái đờng kín cửa dĨn chÍt lõng từ bơm vào buơng B làm áp suÍt ị buơng này giảm xuỉng, ngăn kéo bị đỈy về phía phải dĨn chÍt lõng từ bơm đến đĩng cơ thụ lực theo cửa bên phảị
b) Khoá phân phỉi (Slide 13)
Bao gơm võ cỉ định và nút xoay cờ lắp bĩ phỊn điều khiển
Hình 13.10 cờ các ký hiệu:
p: đ−ớng vào của chÍt lõng cờ áp suÍt cao O: đ−ớng thải chÍt lõng
Trong mc AA: đ−ớng 1 thông với đ−ớng thải O, đ−ớng ỉng 2 thông với đ−ớng áp suÍt cao (dèu từ bơm vào) (1, 2 nỉi với 2 phia của xilanh lực)
Nút xoay hình nờn: đảm bảo đờng khít, để khắc phục lực dục trục ng−ới ta sử dụng lò xo để nút ép khít vào võ. áp lực chÍt lõng càng lớn thì lò xo càng phải cứng do đờ lực điều khiển tăng.
Nút hình trụ: điều khiển nhẹ nhàng, để hạn chế rò rỉ do nút lệch về 1 bên ng−ới ta khoan các lỡ thông h−ớng kính trong thân nút làm cho các khoang áp suÍt lớn đỉi diện nhau, áp lực tác dụng lên nút cân bằng hơn.
c) Van phân phỉi
Dùng khi cèn phân phỉi chÍt lõng 1 cách gián đoạn theo các quy luỊt nhÍt định (hệ thỉng thụ lực tuỳ đĩng). Ưu: đơn giản, chắc chắn, đĩ khít caọ
Khi không cờ lực tác dụng nắp van ép khít vào đế van nhớ lò xo hoƯc trụng l−ợng bản thân, ngăn không cho chÍt lõng chảy qua nờ.
Cờ thể đờng mị van bằng tay, truyền đĩng cơ khí hay điện
Hình 13.11 van phân phỉi điều khiển bằng trục cam.
II) Cơ cấu điều chỉnh lưu lượng:
Dựng để điều chỉnh lưu lượng do đú điều chỉnh được vận tốc của cơ cấu chấp hành. a) Cơ cấu tiết lưu:
27 Là loại tiết lưu cố định khụng điều chỉnh được, dựng để gõy độ chờnh ỏp cần thiết giữa 2 khoang làm việc hoặc để hạn chế sự dao động ỏp suất của chất lỏng do va đập giữa cỏc chi tiết làm việc. Do đú cũn cú tờn là lỗ giảm chấn.
• Tiết lưu điều chỉnh được: (tiết lưu)
- Điều chỉnh sức cản của tiết lưu ⇒ lưu lượng của dũng qua tiết lưu sẽ thay đổi ⇒ vận tốc cơ cấu chấp hành sẽ thay đổị
- Điều chỉnh tiết lưu bằng cỏch thay đổi tiết diện lưu thụng của chất lỏng
• Tiết lưu cú thể đặt ở đường vào hoặc đường ra của cơ cấu chấp hành, thường đặt ở đường ra, khi đú tiết lưu đúng luụn vai trũ 1 van giảm ỏp.
Gọi F : tiết diện của piston của xilanh lực (cơ cấu chấp hành) v : vận tốc của piston của xilanh lực
Lưu lượng qua cơ cấu là : Q2 = F. v
Gọi Ax là tiết diện chảy qua tiờt lưu và ∆p = p2 - p3 là hiệu ỏp khi chất lỏng qua tiết lưụ
( ) F p A C F p p A C v p p A C p p g A Q x x x x ∆ ⋅ ⋅ = − ⋅ ⋅ = − ⋅ ⋅ = − ⋅ = à à à γ à 3 2 3 2 3 2 2 2
Vận tốc cơ cấu chấp hành được điều chỉnh nhờ Ax và hiệu ỏp ∆p. Hai trị số này thay đổi được với loại tiết lưu điều chỉnh được (vớt điều chỉnh lũ xo).
Khi đảm bảo được ∆p = const khi ỏp suất làm việc của cơ cấu thay đổi và cho Ax khụng đổi thỡ ta đảm bảo được lưu lượng khụng đổi nghĩa là vận tốc cơ cấu chấp hành khụng đổi , điều này sẽ nghiờn cứu trong bộ ổn định tốc độ.
Cú cỏc loại tiết lưu sau:
-- Tiết lưu điều chỉnh dọc trục bằng cỏch tịnh tiến chốt tiết lưu để thay đổi diện tớch lỗ lưu thụng. -- Tiết lưu điều chỉnh quanh trục bằng cỏch xoay chốt tiết lưu từ 0o đến 180o .
Dầu dẫn từ ngoài vào qua rónh tiết lưu 2 , vào lỗ 3 trong chốt tiết lưu ngoải, rónh cú dạng tam giỏc phay quanh mặt trụ của chốt.
Đỏnh giỏ van tiết lưu dựa vào:
- Độ chớnh xỏc điều chỉnh: lưu lượng cú thể điều chỉnh với bất kỳ vị trớ nào của tiết lưụ
- Độ ổn định lưu lượng khi lưu lượng bộ (tiết diện chảy bộ) vỡ khi đú dễ sinh kẹt do hiện tượng bỏm chất bẩn vào khe hở gõy kẹt.
III- Cơ cấu điều chỉnh ỏp suất: van bảo vờ ỷ(van an toàn), van tràn, van giảm ỏp
Điều khiển dũng chất lỏng:
- giữ cho ỏp suất trong hệ thống khụng đổi
- bảo đảm cho hệ thống làm việc khụng bị quỏ tảị
Nguyờn lý làm việc của van là sự cõn bằng ỏp lực của chất lỏng với lực lũ xo đối trọng hay ỏp lực ngược lại của chất lỏng. Trong quỏ trỡnh làm việc cỏc kớch thước cửa làm việc của van thay đổi dưới tỏc dụng của dũng chất lỏng chảy qua cửạ
1) Van an toàn - Van tràn:
• Van an toàn: bảo vệ hệ thống thủy lực khụng bị quỏ tải, thường đúng.
• khi plv>[p] van an toàn sẽ mở để đưa bớt chất lỏng về bể dầu, do đú chất lỏng trong hệ thống sẽ được giảm ỏp suất.
28
• Van tràn làm nhiệm vụ giữ cho ỏp suất khụng đổi trong quỏ trỡnh làm việc của hệ thúng thủy lực. (thường mở). Do đú van tràn làm việc thường xuyờn hơn van an toàn, cần chỳ ý đến độ chịu mũn giữa cỏc bề mặt làm việc.
• Sự khỏc nhau giữa 2 loại van này là van tràn làm việc liờn tục, tự động điều chỉnh để giữ ỏp suất khụng đổi trong hệ thống cũn van an toàn chỉ mở để dẫn dầu khi hệ thống bị quỏ tảị
• Kết cấu hai loại này giống nhau, được lắp trong hệ thống theo sơ đồ saụ a) Van an toàn (van tràn) tỏc dụng trực tiếp:
-- Van bi, van nún hay van piston.
• Bi, nún hay piston gọi là cỏc phần tử làm việc
• Lực lũ xo xỏc định giỏ trị ỏp suất khi van mở, thường thiết kế lũ xo cú khả năng điều chỉnh được
• Van bi: làm việc với p<50 at: khụng bảo đảm kớn khi p cao
• Van cụn, van hỡnh trụ: cú khả năng làm việc với p cao hơn, vận tốc của dũng chất lỏng qua cỏc cửa van cú giỏ trị lớn, cú thể đạt đến 15m/s; vận tốc càng lớn thỡ độ chờnh ỏp của van càng lớn vỡ khi đú một phần động năng của dũng chảy biến thành ỏp năng
Nguyờn tắc chọn vận tốc dũng qua van là đảm bảo ỏp suất khụng đổi trong rónh dẫn vào (p khụng phụ thuộc lưu lượng qua van)
Trong thực tế đường đặc tớnh ∆p = p1 - p2= f(Q) khụng thể nằm ngang mà hơi dốc. Đường đặc tớnh này càng nằm ngang thỡ ỏp lực p và lực lũ xo càng ớt phụ thuộc vào độ nõng của van, do đú van càng làm việc ổn định.
Van càng khụng ổn định khi kớch thước lũ xo của van càng lớn. Với một giỏ trị vận tốc dũng qua van cho trước, để lưu lượng qua van lớn thỡ khe hở của van phải lớn.
• Khi ỏp suất làm việc lớn thỡ lũ xo phải khoẻ, kết cấu của van càng cồng kềnh.
• Trong chế độ làm việc khụng ổn định cú sự va đập của phần tử làm việc vào đế van. Hiện tượng này là do ở thời điểm sau khi mở van, ỏp suất trước phần tử làm việc giảm đột ngột do vận tốc dũng chất lỏng tăng nhanh, lực lũ xo thắng lực ỏp suất và van trở về vị trớ đúng. Khi đú ỏp suất dũng chất lỏng lại tăng và van lại mở ra, quỏ trỡnh cứ thế diễn ra, gõy va đập vào đế van.
Để giảm va đập thường sử dụng cỏc cơ cấu giảm chấn (cỏc rónh phụ cú tiết diện nhỏ)
-- Van vi sai cú đệm giảm chấn: để giảm kớch thước của lũ xọ Diện tớch làm việc tạo lực mở van bằng hiệu diện tớch của 2 mặt bậc của piston do đú lũ xo tương đối nhỏ.
29 - Quỏ tải: Dũng chất lỏng vào van qua cửa a, ỏp lực chất lỏng tỏc dụng lờn mặt trờn của piston làm piston đi lờn, cửa b mở và dũng chất lỏng ra ngoài theo cửa b, như vậy lực tỏc dụng lờn lũ xo chỉ là Pl x= p (F2 - F1)
- Khi đúng van: Khi ỏp suất p giảm đến giỏ trị cho phộp, lực lũ xo thắng ỏp lực, piston đi xuống , chất lỏng từ buồng A chảy qua lỗ giảm chấn khoan trờn piston để vào buồng lũ xo B. Do chảy qua lỗ giảm chấn nờn ỏp suất trong buồng A lớn hơn ỏp suất trong buồng cú lũ xo, cú tỏc dụng hóm bớt chuyển động đi xuống của piston, trỏnh sự va đập của đế piston với vỏ.
b) Van an toàn (van tràn) tỏc dụng giỏn tiếp:
- Van tổ hợp bi - piston (tỏc dụng tuỳ động): Cú ưu điểm hơn so với hai loaị trờn. Van gồm cú 2 lũ xo:
Lũ xo 5 tỏc dụng lờn bi 4, lực lũ xo điều chỉnh được nhờ vớt 7. Lũ xo 3 là lũ xo yếu chỉ thắng lực ma sỏt của piston 2
Lỗ tiết lưu 9, 8 (d = 0,8 ữ 1 mm)
Tiết diện chảy để chất lỏng chảy thụng từ cửa a sang cửa b là cỏc rónh hỡnh tam giỏc hay chữ nhật . Đúng van:
• Khi ỏp lực chất lỏng tỏc dụng lờn bi chưa thắng lực lũ xo 5 thỡ bi ộp vào đế van.
• piston 2 ở vị trớ thấp nhất dưới tỏc dụng của lũ xo 3.
• Khụng cú sự lưu thụng chất lỏng từ cửa a sang cửa b, ỏp suất chất lỏng trong cỏc buồng là như nhaụ
Quỏ tải:
• Khi ỏp suất chất lỏng tăng, ỏp suất trong cỏc buồng a,c,d,e tăng đột ngột (định luật Pascal);
• Aùp lực chất lỏng thắng lực lũ xo 5 tỏc dụng lờn bi, bi 4 sẽ mở ra, dầu từ buồng c qua lỗ tiết lưu, qua van bi chảy về bể dầụ
• Chất lỏng chảy từ buồng a qua buồng d lờn buồng c
• Lỗ giảm chấn 8 tạo sự chờnh ỏp giữa buồng d, e và c.
• Trạng thỏi cõn bằng lực của piston bị mất đi
• Sự chờnh ỏp làm piston chuyển động cho đến khi lập lại cõn bằng ỏp lực chất lỏng và lực lũ xo 3 thỡ dừng lạị
• Kết quả là buồng a thụng với buồng b, dầu qua cửa b chảy về bểứ , do đú ỏp suất chất lỏng làm việc p1 sẽ giảm đị
• Nếu ỏp suất chất lỏng trong hệ thống p1 tăng nữa thỡ dũng chảy từ buồng d, e lờn c qua van bi về thựng càng mạnh, tổn thất tại lỗ 8 càng lớn, độ chờnh ỏp trờn piston càng tăng. Piston tiếp tục được nõng lờn, cửa lưu thụng giữa buồng a và b mở rộng thờm, chất lỏng càng thoỏt nhiều về thựng.
• Nếu ỏp suất chất lỏng p1 giảm đến giỏ trị cõn bằng với lực lũ xo 5 thỡ van bi đúng lại, chất lỏng khụng chảy qua cỏc lỗ giảm chấn nữa, hiệu ỏp ∆p giữa cỏc buồng bằng 0, lũ xo 3 đưa piston về dưới đúng cửa lưu thụng giữa buồng a và b.
• Loại van này làm việc ờm khụng cú chấn động .
Kết luận:
-- Van an toàn cú tỏc dụng bảo vệ hệ thống khỏi bị quỏ tảị Trong thực tế người ta cho van làm việc như 1 van tràn bằng cỏch điều chỉnh ứng lực lũ xo để bi luụn mở tức là luụn cú chất lỏng thoỏt ra cửa b. Như vậy nhờ hoạt động của van, ỏp suất trong hệ thống luụn được giữ ở giỏ trị khụng đổị
30 -- Với loại van vi sai và van tỏc dụng tựy động thỡ van bi đúng vai trũ cơ cấu phụ gõy tỏc dụng lờn piston.
2) Van cản:
Van cản tạo sức cản trong hệ thống. Thường lắp ở cửa ra của xilanh lực để tạo 1 ỏp suất nhất định ở đường ra của xi lanh lực do đú piston chuyển động ờm, nhẹ nhàng và khi mỏy ngưng làm việc dầu khụng chảy hết về bể dầu, nhờ vậy khi khởi động lại, piston di chuyển khụng bị va đập.
Sơ đồ lắp 1 van cản trong hệ thống theo hỡnh vẽ Gọi Plx : lực lũ xo của van cản
F : diện tớch mặt làm việc của piston p2 : ỏp suất chất lỏng đi vào van
Phương trỡnh cõn bằng tĩnh (khi van khụng làm việc) là: p2.F - Plx = 0 ⇒ F P p2 = lx Khi F P
p2 > lx thỡ piston được nõng lờn , lỗ b mở và chất lỏng chảy ra theo cửa b Aùp suất điều chỉnh van p2 cú thể thay đổi bới sự điều chỉnh lực lũ xo Plx
3) Van giảm ỏp:
Là 1 tiết lưu tỏc dụng tự động, sức cản của nú ở mỗi thời điểm cho trước bằng hiệu ỏp suất p1≠const ở lối vào của van và p2=const ở lối ra của van. Van này dựng để giảm ỏp suất trong một đoạn nào đú của đường dẫn và duy trỡ ỏp suất này khụng đổi, khụng phụ thuộc ỏp suất của hệ thống (p1)
Sử dụng van giảm ỏp khi 1 nguồn ỏp suất (bơm dầu ) phải cung cấp cho nhiều cơ cấu chấp hành (xi lanh lực) đũi hỏi cỏc ỏp suất tiờu thụ khỏc nhau, khi đú phải cho bơm làm việc với ỏp suất yờu cầu lớn nhất và dựng van giảm ỏp đặt trước cơ cấu chấp hành cú ỏp suất yờu cầu bộ hơn để giảm ỏp suất, đồng thời cú thể giữụ cho ỏp suất ở đú khụng đổị
Với loại van này ỏp suất điều khiển sự làm việc là ỏp suất của dũng ra khỏi van.
-- Van giảm ỏp piston hỡnh nún:
Piston 2 cú 1 đầu hỡnh nún đặt trong thõn van, lừ xo 1 tỏc dụng lờn đầu hỡnh trụ của piston 1 lực Plx. Khi van mở, lực lũ xo cõn bằng với ỏp suất chất lỏng tỏc dụng lờn đỏy hỡnh nún của piston, Khi đú cửa