BIÊN SOẠN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY MÔN TRUYỀN ĐỘNG DẦU ÉP TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP

BIÊN SOẠN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY MÔN TRUYỀN ĐỘNG DẦU ÉP TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP,TÀI LIỆU GIẢNG DẠY MÔN TRUYỀN ĐỘNG DẦU ÉP

 Chương 1

ĐẠI CƯƠNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG BẰNG DẦU ÉP

Từ năm 1920, truyền động dầu ép được bắt đầu sử dụng trong các máy công cụ. Lúc đầu, dầu ép chủ yếu dùng để thực hiện chuyển động thẳng và có công suất bé, về sau người ta còn dùng để thực hiện các chuyển động vòng.

Hiện nay, truyền động bằng dầu ép đã được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành kỹ thuật như ngành tên lửa, hàng không, trong các ngành cơ khí nông nghiệp, giao thông vận tải, hóa chất, máy khai mỏ… Trong ngành cơ khí chế tạo máy, truyền động bằng dầu ép có thể nói được dùng rộng rãi nhất. Đặc biệt đối với máy cắt kim loại như máy tổ hợp, máy điều khiển theo chương trình, đường dây tự động đã dùng rộng rãi dầu ép để thực hiện các chuyển động chạy dao, chuyển động chính, cũng như điều khiển các bộ phận máy. Trong một số máy, thí dụ như máy chuốt, máy mài, hầu như chỉ dùng dầu ép để thực hiện các truyền động.

   Trong thời gian gần đây, dầu ép đã được dùng trong các thiết bị thực hiện chuyển động đồng bộ, trong các hệ thống điều khiển tự động. Trong quá trình tự động hóa máy cắt kim loại, cũng như trong tự động hóa ngành chế tạo máy, truyền động bằng dầu ép, các cơ cấu tự động bằng dầu ép càng được sử dụng nhiều hơn nữa.

   Dưới đây ta lần lượt xét đến những vấn đề chung liên quan đến truyền động bằng dầu ép, và từ đó làm cơ sở để tìm hiểu những vấn đề chính về truyền động bằng dầu ép trong máy cắt kim loại.

1. NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG BẰNG DẦU ÉP

Truyền động bằng dầu ép là một hệ thống truyền động, trong đó một khâu làm việc của nó là chất lỏng. Chất lỏng này được dùng chủ yếu là dầu khoáng chất. Truyền động dầu ép được thực hiện bằng cách cung cấp cho dầu một năng lượng dưới dạng thế năng (bơm dầu nén dầu dưới một áp suất nhất định). Sau đó thế năng của dầu được biến thành cơ năng (áp suất dầu đẩy pittông di động) để hoàn thành một công việc nhất định.

   Bất kỳ một hệ thống truyền động bằng dầu ép nào cũng có hai phần chính: cớ cấu biến đổi năng lượng (bơm dầu, động cơ dầu, xilanh truyền lực) và các cơ cấu điều khiển, điều chỉnh (các loại van). Ngoài ra còn một số thiết bị khác để đảm bảo sự làm việc bình thường, cũng như thỏa mãn một số yêu cầu đối với hệ thống dầu ép.

1. Cơ cấu biến đổi năng lượng

Cơ cấu biến đổi năng lượng có hai loại:

   - Bơm dầu: là phần đầu tiên trong hệ thống dầu ép để biến đổi cơ năng thành thế năng và động năng. Bơm dầu thường nhận chuyển động từ động cơ điện và nén dầu đến một áp suất nhất định. Động năng trong hệ thống dầu ép rất bé so với thế năng (khoản 0,33% trong hệ thống Lauf-Thoma), cho nên trong những phần sau này ta chỉ đề cập đến thế năng.

a) Bơm bánh răng ăn khớp ngoài	b) Bơm bánh răng ăn khớp trong
c) Bơm trục vít	d) Bơm cánh gạt
Hình 1.1: Các loại bơm thường dùng trong công nghiệp

   - Động cơ dầu, xilanh truyền lực: cả hai loại này đều dùng để biến thế năng của dầu thành cơ năng, tức là biến áp suất do bơm dầu tạo nên thành công cơ khí. Động cơ dầu có kết cấu gần như bơm dầu, và cơ năng do động cơ dầu tạo nên có dạng chuyển động vòng. Còn cơ năng do xilanh truyền lực tạo nên có dạng chuyển động thẳng.

a) Xilanh tác động một phía	b) Xilanh tác động hai phía
Hình 1.2: Xy lanh truyền lực

1. Cơ cấu điều khiển

- Nối liền bơm dầu với động cơ dầu hoặc xilanh truyền lực là các cơ cấu điều khiển, cơ cấu điều chỉnh để đảm bảo sự liên tục cần thiết cho tất cả các giai đoạn của chu kỳ làm việc. Các cơ cấu này bao gồm các thiết bị để điều chỉnh và ổn định vận tốc, các bộ phận đảo chiều, các loại van an toàn, van giảm áp, rơle, v.v… Ở những hệ thống dầu ép hiện đại, tất cá các loại điều khiển này được lắp trên một tấm bảng gọi là panel điều khiển.

   - Những thiết bị phụ gồm có nhiều loại như: ống dẫn – dùng để nối liền các bộ phận của hệ thống, bộ lọc dầu – dùng để ngăn chặn các chất bẩn không cho thâm nhập vào dầu, thiết bị làm nguội – dùng để giữ một nhiệt độ nhất định khi dầu làm việc …

   - Truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại chủ yếu dùng để thực hiện chuyển động thẳng cũng như chuyển động vòng. Ngoài ra, người ta còn dùng các hệ thống dầu ép để điều khiển các chu kỳ làm việc của máy với những thiết bị và cơ cấu điều khiển, điều chỉnh, kiểm tra bằng dầu ép.

 

1. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG DẦU ÉP

Sự khác nhau cơ bản của hệ thống truyền động bằng dầu ép so với truyền động bằng cơ khí là việc dùng chất lỏng – chủ yếu là dầu khoáng chất, để làm phương tiện thực hiện truyền động và biến đổi năng lượng.

1. Nhược điểm

Trong hệ thống dầu ép, dầu được coi là chất lỏng không đàn hồi. Điều này giúp cho việc thiết kế và tính toán các cơ cấu dầu ép được đơn giản và dễ dàng hơn. Trong thực tế dầu vẫn có tính đàn hồi do các chất khí hòa tan trong dầu. Điều này làm cho việc đảm bảo sự làm việc ổn định, sự chuyển động êm nhẹ cho các cơ cấu dầu ép có khó khăn hơn. Ngoài ra, trong quá trình biến đổi năng lượng, năng lượng đàn hồi của dầu hoàn toàn biến thành nhiệt năng. Lượng nhiệt này thông qua dầu, truyền qua các ống dẫn, các cơ cấu máy, rồi theo dầu về bể, không thực hiện một công có ích nào cả. Sự sản nhiệt còn làm cho độ nhớt của dầu thay đổi, làm tăng khả năng bị dò dầu, chắn dầu khó khăn…

1. Ưu điểm

Nhưng ngoài những nhược điểm kể trên, truyền động bằng dầu ép có những ưu điểm cơ bản, và do đó nó được sử dụng rộng rãi trong máy cắt kim loại:

• Thực hiện truyền động vô cấp cho chuyển động chính cũng như chuyển động phụ để đảm bảo chế độ cắt thích hợp nhất.

• Có khả năng thực hiện truyền động có lực và công suất lớn với các cơ cấu có kích thước và trọng lượng nhỏ.

• Dễ dàng thực hiện các nhiệm vụ như: điều khiển tự động quá trình làm việc, đảo chiều chuyển động, chống quá tải, tiêu chuân hóa các cơ cấu và bộ phận của hệ thống.

1. Hướng phát triển của truyền động dầu ép

Để hoàn thiện và hiện đại hóa các thiết bị của truyền động dầu ép, người ta chú ý theo các phương hướng như sau:

• Tập trung việc điều khiển toàn bộ hệ thống dầu ép vào một chỗ gọi là panel điều khiển.

• Tiêu chuẩn hóa và thống nhất hóa các cơ cấu và bộ phận của hệ thống dầu ép nhằm nâng cao độ lắp lẫn, giảm giá thành chế tạo và tạo sự dễ dàng cho quá trình sửa chữa, sử dụng.

• Sử dụng rộng rãi tấm nối thay cho ống nối, làm cho thiết bị dầu ép được gọn nhẹ, giảm lượng dầu dò, và do đó độ ổn định khi làm việc của các cơ cấu cũng được đảm bảo hơn.

• Tiếp tục nghiên cứu các tính năng động lực học của các cơ cấu dầu ép để xác định những thông số thích hợp đảm bảo sự làm việc ổn định của cơ cấu, và trên cơ sở đó tiến hành tiêu chuẩn hóa và thống nhất hóa.

1. DẦU TRONG HỆ THỐNG DẦU ÉP

1. Yêu cầu đối với dầu

Hệ thống dầu ép làm việc trong giới hạn vận tốc, áp suất và nhiệt độ khá lớn. Trong điều kiện làm việc như thế, dầu trong hệ thống dầu ép phải thỏa mãn hàng loạt yêu cầu mới có thể đảm bảo cho các cơ cấu làm việc được bình thường. Dựa trên cơ sở những kinh nghiệm thực tế, các yêu cầu đối với dầu có thể tóm tắt như sau:

1. Phải có tính bôi trơn tốt để đảm nhiệm chức năng bôi trơn các chi tiết máy mà nó chảy qua.
2. Dầu cần phải có chỉ số độ nhớt cao, tức là độ nhớt của nó phải thay đổi theo nhiệt độ ít nhất.
3. Phải có tính trung hòa đối với tất cả những vật liệu mà nó tiếp xúc, như không gây han rỉ đối với kim loại, không gây hư hỏng đối với các chất sơn, chất nhựa, chất dẻo, v.v…
4. Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít và khe hở của các chi tiết di trượt, nhằm đảm bảo độ dò dầu bé nhất, cũng như tổn thất ma sát ít nhất.
5. Dầu cần phải ít sủi bọt; ít bốc hơi khi làm việc; ít hòa tan nước và không khí; có môdul đàn hồi, tỷ nhiệt lớn; dẫn nhiệt tốt, hệ số nở nhiệt và khối lương riêng nhỏ.

Trong những yêu cầu trên, dầu khoáng chất thỏa mãn được đầy đủ nhất. Hiện tại người ta đã chế tạo được rất nhiều loại dầu khoáng chất khác nhau cho các hệ thống truyền động bằng dầu ép. Các loại dầu ấy được chế tạo với những chất phụ gia khác nhau nhằm cải thiện các đặc tính như: độ nhớt, độ bền hóa học và cơ học. Trong khi sử dụng, chất lượng của dầu thường được đánh giá bằng độ nhớt và độ bền.

1. Đơn vị dùng trong dầu ép

Để thống nhất tính toán trên cơ sở hệ thống đo lường hợp pháp của nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, ta xét đến một số đơn vị thường dùng trong hệ thống dầu ép như sau:

1. Áp suất

Trong hệ thống dầu ép, hay nói chung trong kỹ thuật, áp suất của chất lỏng được đo dưới 3 dạng:

• Áp suất là tỉ số của lực trên đơn vị diện tích. Lực được tính bằng Newton [N], và diện tích được tính bằng mét vuông  . Do đó đơn vị áp suất là:  , tức là:

   Đơn vị này khá nhỏ nên người ta thường dùng đơn vị:  hay   và so với đơn vị áp suất cũ là  , thì có mối liên hệ như sau:

(Trị số chính xác:  ; nhưng để dễ dàng tính toán, ta lấy:  ).

               Người ta còn dùng đơn vị bằng   và được gọi là bar. Như thế, so sánh gần đúng với đơn vị cũ ta có:

• Atmôtphe (atmôtphe kỹ thuật): là áp suất bằng   . Ký hiệu là [at]. Do đó:   

               Để dễ dàng tính toán người ta lấy:

• Torr (hoặc milimét thủy ngân: mmHg) là áp suất dưới một cột thủy ngân cao 1mm có khối lượng riêng   ở nhiệt độ   trong trọng trường có gia tốc  . Do đó

( Người ta còn gọi tor là   áp suất bầu khí quyển).

               Trong hệ thống dầu ép thường dùng các trị số áp suất như sau:

               Dãy áp suất nhỏ: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10 bar.

               Dãy áp suất trung bình: 16; (20); 25; (31,5); 40 bar.

               Dãy áp suất lớn: (50); 63; (80); 100; (125); 160; (200); 250; (315); 400 bar.

Dãy áp suất trên 400 bar thì có thể lấy trị số bất kỳ. Những trị số trong dấu ngoặc khi cần thiết mới sử dụng.

2. Vận tốc

Vận  tốc của chất lỏng chảy qua ống dẫn là vận tốc trung bình của tất cả những phần tử chất lỏng. Đơn vị của vận tốc là  .

3. Thể tích và lưu lượng

   Đơn vị đo thể tích chất lỏng là   hoặc l (lít). Ký hiệu là: V.

   Lượng chất lỏng chảy qua một tiết diện trên một đơn vị thời gian gọi là lưu lượng. Ký hiệu là: Q.

..................................................................................

1. TỔN THẤT TRONG HỆ THỐNG DẦU ÉP

Trong hệ thống dầu ép, ngoài năng lượng cần thiết để thực hiện công có ích, còn có năng lượng để khắc phục các loại tổn thất phát sinh trong quá trình làm việc. Các loại tổn thất ấy có dạng như  sau:

1. Tổn thất thể tích

Dạng tổn thất này do dầu chảy qua các khe hở trong các cơ cấu dầu ép gây nên. Nếu áp suất càng lớn, vận tốc càng nhỏ, và độ nhớt càng nhỏ, thì tổn thất thể tích càng lớn. Trong các yếu tố trên, áp suất có ảnh hưởng nhiều nhất. Tổn thất thể tích có thể xảy ra ở các bộ phận của hệ thống dầu ép, nhưng đáng kể nhất là ỏ các cơ cấu biến đổi năng lượng: bơm dầu, động cơ dầu, xilanh truyền lực…

Tổn thất thể tích của bơm dầu được thể hiện bằng hiệu suất sau đây:

 

Trong đó: Q – lưu lượng thực tế của bơm dầu khi làm việc với áp suất p.

  lưu lượng danh nghĩa của bơm. Lưu lượng này có thể lấy trị số lưu lượng bơm khi p = 0

Nếu lưu lượng chảy qua động cơ dầu Q_ođ và lưu lượng thực thế Q_đ = q_đ.n_đ thì hiệu suất của động cơ dầu:

Nếu không kể đến lượng dầu dò ở các mối nối, ở các van, thì tổn thất thể tích trong hệ thống dầu ép có bơm dầu và động cơ dầu là:

1. Tổn thất cơ khí

Tổn thất cơ khí trong dầu ép  cũng bao gồm tổn thất cơ khí của bơm dầu và động cơ dầu (xilanh truyền lực).

Tổn thất cơ khí là do ma sát giữa các chi tiết có chuyển động tương đối trong bơm dầu và động cơ dầu gây nên. Tổn thất cơ khí của bơm được biểu thị bằng hiệu suất cơ khíTrong đó:   công suất cần thiết để quay bơm dầu (công suất danh nghĩa) tức là công suất cần thiết để đảm bảo lưu lượng Q và áp suất p của dầu, do đó:

 

  công suất thực tế đo được trên trục của bơm (đo mômen xoắn trên trục).

Hiệu suất cơ khí của động cơ dầu cũng bằng thương số của công suất đo được trên trục động cơ dầu N_đ , và công suất tương ứng với lượng dầu Q_đ thực tế chảy qua động cơ dầu, tức là N_ođ  = 

1. Tổn thất áp suất

Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do sức cản trên đường chuyển động của dầu từ bơm dầu cho đến cơ cấu chấp hành (động cơ dầu, xilanh truyền lực). Sức cản này chủ yếu là do chiều dài ống dẫn, sự thay đổi tiết diện ống dẫn, thay đổi hướng chuyển động, cũng như vận tốc và độ nhớt của dầu gây nên. Do đó, tổn thất áp suất có thể gây ra ở nhiều bộ phận trong hệ thống dầu ép.

Nếu p­_o là áp suất vào hệ thống dầu ép, và p₁ là áp suất ra, thì tổn thất áp suất của hệ thống được biểu thị bằng hiệu suất:

                                                               (1.2)

Hiệu áp   là trị số tổn thất áp suất, phụ thuộc vào hình dáng và chất lượng bề mặt nó chảy qua, cũng như phụ thuộc vào vận tốc và chất lượng của chất lỏng.

Các hệ thống dầu ép dùng trên máy cắt kim loại thường có đường ống dẫn ngắn, tổn thất áp suất chủ yếu do sức cản cục bộ gây nên. Do đó, thông thường chỉ tính đến sức cản cục bộ mà không tính đến phần tổn hao về ma sát của chiều dài ống dẫn (tổn thất về ma sát chỉ tính đến khi l > 100d; l – chiều dài ống dẫn; d – đường kính ống).

Tổn thất áp suất do sức cản cục bộ gây nên được tính theo công thức sau đây:

Trong đó:

                 khối lượng riêng của dầu [kg/m³].

                 gia tốc trọng trường (9,81m/s²).

                  vận tốc trung bình của dầu [m/s].

                 hệ số tổn thất cục bộ.

Hệ số tổn thất cục bộ   của từng bộ phận trong hệ thống dầu ép thường được xác định bằng thực nghiệm. Nó phụ thuộc vào trị số Re, phụ thuộc vào nhiệt độ, vận tốc, hướng chuyển động của dầu, cũng như hình dáng tiết diện chỗ gây nên tổn thất. Các dạng tiết diện thường gây nên tổn thất có thể tóm tắt như sau:

1. Chảy trong ống dẫn (Hình 1.3)

 

Hình 1.3: Các dạng của đầu ống

• Nếu cạnh mặt đầu thẳng góc, thì hệ số tổn thất cục bộ khi chảy vào ống: 
• Nếu cạnh được vê tròn với bán kính r thì tùy thuộc vào tỷ số   , ta có:
• Nếu dầu chảy ra khỏi ống để vào bể dầu, hoặc vào một buồng khác làm thay đổi vận tốc từ v xuống v₀ thì tổn thất áp suất:

Nếu vận tốc sau khi rời khỏi ống  , thì 

Nếu chảy tầng thì: 

.......................................

 Chương 2

CƠ CẤU BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG

Cơ cấu biến đổi năng lượng trong hệ thống dầu ép là những bộ phận dùng để thay đổi năng lượng từ dạng này hay dạng khác, nhằm thực hiện một công có ích. Tùy thuộc vào dạng năng lương cần biến đổi, cơ cấu biến đổi năng lương có thể là bơm dầu, động cơ dầu, xilanh truyền lực (xilanh truyền lực có thể coi là động cơ dầu dùng để thực hiện chuyển động thẳng.

Về mặt kết cấu, bơm dầu và động cơ dầu giống nhau và có thể thay thế chức năng của nhau. Sự khác biệt chủ yếu giữa chúng là sự chênh lệch về kích thước khi chúng có cùng một yêu cầu như nhau. Do đó, những đặc điểm chung giữa chúng ta sẽ đề cập ở phần bơm dầu.

Cơ cấu biến đổi năng lượng có rât nhiều kiểu kết cấu khác nhau, nhưng nguyên tắc làm việc của nó thì không khác. Do đó, chúng ta sẽ lần lượt xét đến một số kết cấu chính của cơ cấu biến đổi năng lương trong hệ thống dầu ép.

1. BƠM DẦU

Bơm dầu là một cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để biến cơ năng thành động năng và thế năng dưới áp suất của dầu. Trong hệ thống dầu ép chỉ dùng loại bơm thể tích, tức là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc: khi thể tích các buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chukỳ hút; và khi thể tích giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiệc chu kỳ nén. Nếu trên đường dầu bị đẩy ra ta đặt một vật cản (thí dụ như van), dầu bị chặn sẽ tạo nên một áp suất nhất định phụ thuộc vào độ lớn của sức cản và kêt cấu của bơm.

		Tùy thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc, ta có thể phân biệt hai loại bơm thể tích: - Bơm có lưu lương cố định, gọi tắt là bơm cố định. - Bơm có lưu lương điều chỉnh, gọi tắt là bơm điều chỉnh.
(a) Bơm cố định	(b) Bơm điều chỉnh
Hình 2.?: Ký hiệu bơm dầu

Bơm cố định được dùng rộng rãi trong ngành chế tạo máy, một mặt vì kết cấu của nó đơn giản hơn bơm điều chỉnh, nên chế tạo, sửa chữa cũng rẻ hơn. Mặt khác, bơm cố định cũng có thể đảm bảo được mômen và công suất truyền động cố định (tất nhiên là có bị tổn thất công suất do tiết lưu).

Hình 2.: Kết cấu bơm dầu và động cơ điện

Trong những năm gần đây, bơm dầu điều chỉnh được sử dụng ngày càng nhiều, vì với sự phát triển của công nghệ chế tạo máy, việc đảm bảo các yêu cầu về chế tạo bơm điều chỉnh không còn là vấn đề lớn nữa. Mặt khác, công suất truyền động của máy tăng đòi hỏi những cơ cấu ít tổn thất năng lương nhất. Bơm điều chỉnh chỉ đưa vào hệ thống dầu ép lượng dầu cần thiết để thực hiện truyền động, không có lượng dầu thừa nên hạn chế được nguồn sản sinh nhiệt.

Đứng về mặt kết cấu, bơm thể tích (cả bơm cố định và bơm điều chỉnh) có thể phân thành các loại chính như sau:

- Bơm bánh răng

- Bơm cách gạt

- Bơm pittông

Dưới đây ta lần lượt xét đến một số kiểu trong các loại đó:

1. Bơm bánh răng

Bơm bánh răng là loại bơm được dùng rộng rãi nhất, vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo. Phạm vi sử dụng của bơm bánh răng là chủ yếu trong những hệ thống có áp suất nhỏ trên các máy gia công cắt gọt như: khoan, doa tổ hợp, máy phay, máy bào… Trong những năm gần đây, hệ thống dầu ép có áp suất cao được sử dụng rộng rãi, nó đòi hỏi những loại bơm có áp suất cao. Để tân dụng tính đơn giản của bơm bánh răng, người ta đã tìm nhiều cách giải quyết vể kết cấu nhằm nâng cao áp suất và hiệu suất của bơm này. Hiện nay hiệu suất của bơm bánh răng có thể đạt từ  so với trước đây là  và áp suất có thể đạt từ  so với  trước đây. Do đó, phạm vi sử dụng của bơm bánh răng hiện nay có thể từ .

Bơm bánh răng có thể là loại bánh răng ắn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong và có thể là răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng chữ V. Loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài được sử dụng rộng rãi hơn vì chế tạo đơn giản, nhưng bơm bánh răng ăn khớp trong thì có kích thước gọn nhẹ hơn.

Dưới đây ta xét một vài kiểu bơm bánh răng:

1. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Hình 2.1 là sơ đồ kết cấu của bánh răng ăn khớp ngoài. Các buồng làm việc của bơm được tạo nên từ thành thân bơm và các biên dạng của răng. Thể tích của buồng hút và buồng nén được thay đổi do các răng ra khớp và vào khớp với nhau, và do đó thực hiện chu kỳ hút, nén chất lỏng.

	(Nguồn: Foto Prust)
Thân bơm Bánh răng bị động	Bánh răng chủ động Trục chủ động
Hình 2.1: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Thân bơm có hai lỗ đối diện nhau: nếu bánh răng quay theo chiều mũi tên như hình vẽ, thì lỗ A hút dầu và lỗ B đẩy dầu ra. Lỗ hút dầu vào được đặt ở phía ra khớp của răng. Dầu ở đây sẽ choáng lấy các rãnh răng, và các răng đưa dầu sang buồng nén đặt ở phía các răng vào khớp. Khi các răng vào khớp, khoảng 1/10 thể thể tích dầu còn đọng lại ở chân răng bị nén lại, áp suất ở đây tăng đột ngột tạo thành một lực hướng kính tác dụng va đập vào bánh răng và ổ trục.

.........................................

Chương 3

CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN, ĐIỀU CHỈNH

Trong hệ thống dầu ép,ngoài cơ cấu biến đổi năng lượng ra, còn có rất nhiều loại cơ cấu điều khiển và điều chỉnh làm các nhiệm vụ khác nhau. Tùy theo công dụng các cơ cấu đó có thể chia làm 3 loại chủ yếu:

• Cơ cấu chỉnh áp
• Cơ cấu chỉnh lưu lượng
• Cơ cấu chỉnh hướng
  1. CƠ CẤU CHỈNH ÁP

Cơ cấu chỉnh áp dùng để điều chỉnh áp suất, tức là cố định hoặc tăng, giảm tỉ số áp suất trong hệ thống dầu ép.

Cơ cấu chỉnh áp bao gồm các loại van như sau:

1. Van an toàn và van tràn

Van an toàn dùng để đề phòng quá tải trong hệ thống dầu ép. Khi áp suất dầu trong hệ thống vượt quá mức điều chỉnh, van an toàn mở ra để đưa dầu thoát về bể dầu, do đó áp suất giảm xuống. Nhiều khi van an toàn còn làm nhiệm vụ giữ áp suất không đổi trong hệ thống dầu ép. Trong trường hợp này van an toàn đóng vai trò của van áp lực hoặc van tràn để xả bớt lượng dầu thừa trở về bể dầu.
		Hình 3.1: Ký hiệu van an toàn

Van tràn phải làm việc thường xuyên hơn van an toàn, nên cần chú ý đến độ chịu mòn giữa các bề mặt khép kín. Mặt khác, vì làm việc liên tục nên độ kín của nó không cần cao như van an toàn. Ký hiệu của van an toàn và van tràn được trình bày theo hình (3.1).

Sự khác nhau chủ yếu giữa hai loại van này là ở chỗ: van tràn tự động điều chỉnh để giữ áp suất không đổi trong hệ thông dầu ép, còn van an toàn thì chỉ mở để dẫn dầu thoát ra khỏi hệ thống khi trong hệ thống bị quá tải. Chức năng của chúng có khác nhau, nhưng về thực tế có kết cấu giống nhau, nên chúng có thể thay thế cho nhau được.

Van tràn ngoài nhiệm vụ đảm bảo áp suất không đổi, nó còn bảo đảm an toàn khi quá tải cho hệ thống dầu ép, vì thế nên dưới đây chúng ta chỉ đề cập đến một số van tràn (hình 3.2).            

(a)	(b)
Hình 3.2: Kết cấu và vị trí van an toàn kiểu bi trong hệ thống dầu ép

Van tràn/an toàn đơn giản nhất là van bi. Đường kính của bi thường dùng D =1,3.d

Van an toàn được lắp vào hệ thống dầu ép theo sơ đồ (hình b). Theo đó khi áp suất p₁ do bơm dầu tạo nên vượt quá mức điều chỉnh, áp suất này sẽ thắng lực lò xo, van mở cửa và đưa dầu về bể dầu. Điều chỉnh áp suất cần thiết nhờ vít ở phía trên.

Nhược điểm của loại này là làm việc có tiếng ồn, không thể dùng ở áp suất cao. Khi lò xo hỏng, dầu lập tức chảy về bể dầu làm cho áp suất trong hệ thống dầu giảm  đột ngột.

Loại van tràn/an toàn hoàn chỉnh hơn là loại van có pittông kiểu G54 (Ã54) do ENIMX (ЭÍÈÌÑ) thiết kế có kết cấu như hình (3.3).

Van làm việc theo sơ đồ ở hình (3.3b). Dầu vào cửa (1), qua lỗ giảm chấn (2) và vào buồng (3). Nếu như lực do áp suất dầu tạo nên là P lớn hơn lực điều chỉnh của lò xo P_lx và trọng lượng G của pittông (5), thì pittông sẽ xê dịch lên trên, dầu sẽ qua cửa số (6) về bể dầu. Lỗ (7) dùng để tháo dầu dò ở buồng trên ra ngoài.

Nếu tiết diện pittông là   và không kể đến lực ma sát và  trọng lượng pittông, thì lực cân bằng tĩnh của van là:        

                                                                                                               (3.1)

Từ công thức (3.1) ta được:                                                               (3.2)

Vì tiết diện F không thay đổi, nên áp suất cần điều chỉnh p₁ chỉ phụ thuộc vào lực P_lx của lò xo.

Cửa vào Lỗ giảm chấn Buồng dưới xilanh Lò xo		Pittông Cửa ra Lỗ tháo dầu
Hình 3.3: Kết cấu và vị trí van an toàn kiểu pittông trong hệ thống dầu ép

Loại van này có độ giảm chấn cao hơn loại trên, nên làm việc êm hơn. Nhược điểm của nó là trong trường hợp lưu lượng lớn với áp suất cao, lò xo (4) có kích thước lớn, làm tăng kích thước chung của van. Loại van này chẳng những làm nhiệm vụ bào đảm an toàn, mà còn có thể là cơ cấu thực hiện điều khiển tự động hệ thống dầu ép.

Loại van tràn có nhiều ưu điểm nhất là loại tổ hợp van bi và van pittông có cấu tạo như hình 3.4.

Trong van này có hai lò xo: lò xo (1) tác dụng trực tiếp lên bi (3), và với vít (4) ta có thể điều chỉnh được áp suất cần thiết. Lò xo (2) tác dụng lên pittông (5) là loại lò xo yếu, chỉ có nhiệm vụ thắng lực ma sát của pittông. Tiết diện chảy là  những rãnh hình tam giác hoặc hình chữ nhật (6). Thường dùng 4 hoặc 6 rãnh. Lỗ tiết lưu (7) ở phía dưới của pittông có đường kính từ 0,8 ¸ 1 mm.

Khi dầu theo hướng mũi tên vào van, phía dưới và phía trên của pittông đều có áp suất dầu. Khi áp suất dầu chưa thẳng được lò xo (1),thì áp suất p₁ ở phía dưới và áp suất p₂ ở phía trên pittông bằng nhau, do đó pittông đứng yên. Nếu áp suất tăng lên, bi (3) sẽ mở ra, dầu sẽ  qua pittông, lên van bi chảy về bể dầu. Khi dầu chảy, do sức cản của lỗ tiết lưu (7), nên p₂ < p_2, tức là một hiệu áp Dp = p₁ – p₂ được hình thành giữa phía dưới và phía trên pittông, làm cho nó di động về phía trên, dầu sẽ theo các rãnh (6) về bể dầu.

	Lò xo Lò xo yếu Bi Vít điều chỉnh Pittông Rãnh dầu Lỗ tiết lưu
Hình 3.4: Van tràn kiểu tổ hợp bi - pittông

         Nếu áp suất giảm, van bi sẽ đóng lại, hiệu áp  _p = 0, lò xo (2) sẽ đưa  pittông về phía dưới của van.

Hiệu áp  _p được hình thành khi van làm việc, phụ thuộc vào kích thước lỗ tiếc van (7) và lưu lượng qua lỗ tiết lưu. Áp suất được điều chỉnh của van càng chính xác, nếu lưu lượng qua van bi càng nhỏ.

Loại van này làm việc rất êm, không có chấn động. Áp suất có thể điều chỉnh trong phạm vi rât rộng: từ 5 – 63 bar hoặc có thể cao hơn.

Một trong những đặc tính quan trọng nhất của van tràn là sự thay đổi áp suất điều chỉnh p₁ khi thay đổi lưu lượng Q. sự thay đổi này càng ít, van làm việc càng tốt. Đường biểu diễn sự thay đổi áp suất ta gọi là đường đặc tính của van.

Các loại van tràn đựoc đề cập ở trên có đường đặc tính như ở ( hình 3.5)

Các đường công a, b, c là đường đặc tính của các van tràn (an toàn) đã nói ở trên tưong ứng với các hình (3.2, 3, 4).Trong các loại trên, ta thấy van tran tổ hợp giữa van bi va van pittông có đường đặc tính tốt nhất (đường c) và xấu nhất là đường của van bi (đường a).

	Van bi Van pittông Van bi - pittông
Hình 3.5: Đường đặc tính của các loại van an toàn

1. Van Cản

Van cản dùng để tạo nên một sức cản trong hệ thống dầu ép. Thí dụ như ở cửa ra của xilanh dầu ép, người ta lắp van cản để tạo nên một áp suất nhất định ở đường ra, làm cho dòng chất lỏng chảy không đứt quãng. Do đó, pittông chuyển động êm, nhẹ nhàng.

Nhờ có van cản đặt ở cửa ra, nên khi máy ngừng làm việc, dầu trong xilanh không bị chảy hết về bể dầu. Do đó, khi máy khởi động, pittông di chuyển không bi chấn động.

Kết cấu và sơ đồ lắp van cản trong hệ thống dầu ép đựoc thể hiện theo hình (3.6):

Hình 3.6: Van cản trong hệ thống dầu ép

         Van cản (1) lắp vào cửa ra của xilanh có áp suất p₂.

Nếu lực của lò xo van cản là P_lx và tiết diện của pittông trong van là F, thì lực căn bằng tĩnh là:

                            

Như thế, áp suất cửa ra (tức là sức cản ở cửa ra) có thể điều chỉnh được tùy thuộc vào sự điều chỉnh lực lò xo P_lx.

1. Van giảm áp

Nhiều khi trong hệ thống dầu ép một bơm dầu phải cung cấp năng lượng cho nhiều cơ cấu chấp hành có áp suất khác nhau. Trong trường hợp này người ta phải cho bơm làm việc với áp suất lớn và dùng van giảm áp đặt trước cơ cấu chấp hành để giảm áp suất đến một trị số cần thiết.

Sơ đồ van giảm áp và vị trí của nó trong hệ thống dầu ép được biểu thị như ở hình 3.7:

 

Hình 3.7: Van giảm áp  trong hệ thống dầu ép

         Trong hệ thống này, xilanh (1) làm việc với áp suất p₁ và nhờ van giảm áp (a) tạo nên áp suất p₂ > p₁  cung cấp cho xilanh (2). Đặc điểm của loại van này là áp suất cần điều chỉnh hình thành  ở cửa ra của van. Do đó, lực cân bằng tĩnh của van có thể viết:

                        

Từ đây ta thấy: áp suất cần điều chỉnh cũng phụ thuộc vào lực lò xo và tiết diện pittông. Vì tiết diện pittông là hằng số, nên muốn thay đổi áp suất ra p₂ chỉ cần điều chỉnh lực lò xo P_lx.

Ký hiệu của van giảm áp được thể hiện theo hình 3.8: Loại van giảm áp trên có kết cấu đơn giản, rất thích hợp với áp suất nhỏ, nhưng không thể dùng trong trường hợp áp suất lớn và lưu lương lớn, vì trong trường hợp này đòi hỏi lò xo lớn làm cho kích thước của van cồng kềnh. Độ giảm chấn của loại này cũng kém, nên với áp suất lớn thường sinh ra chấn động.
		Hình 3.8: Ký hiệu van   giảm áp

         Loại van giảm áp có pittông vi sai (pittông có bậc) có những đặc tính tốt hơn. Đặc trưng cho loại này là van Γ57 được thể hiện ở hình 3.9:

 

		Cửa vào Cửa ra Lò xo Buồng 4 Lỗ tiết lưu Buồng 6 Tiết lưu Buồng 8 Bi Pittông Đường dẫn dầu về bể
Hình 3.9: Van giảm áp có pittông vi sai

         Khi áp suất p₁ vào cửa (1), do lưu lượng bị thay đổi nên giảm xuống p₂ ở cửa (2). Điều chỉnh áp suất p₂ nhờ êcu ở phía trên thay đổi lực của lò xo (3). Áp suất p₂ được đưa vào buồng (4),  qua lỗ tiết lưu (5) vào buồng (6); đồng thời p₂ cũng qua lỗ tiết lưu giảm chấn (7) vào buồng (8).

Trong điều kiện bình thường tức là khi áp suất p₂ không thay đổi trong giá trị được điều chỉnh, bi (9) của van đóng chặt lại, lực tác dụng vào phía trên và phía dưới của pittông (10) bằng nhau. Nếu p₂ tăng quá mức điều chỉnh, van bi mở và dầu theo ống (11) về bể dầu. Khi đó áp suất ở buồng (4) lớn hơn buồng (6) do bị tiết lưu của lỗ giảm chấn (5), nên pittông di động lên trên, làm giảm tiết diện chảy ở cửa (1), áp suất p₂ trở lại giá trị bình thường.

Loại van này làm việc rất êm và nhạy. Ngoài nhiệm vụ giảm áp nó còn có thể ổn định áp suất. Áp suất vào có thể dùng từ p₁ = 5 ÷ 64 bar và áp suất này có thể giảm đến               p₂ = 2 ÷ 50 bar .

Van giảm áp có pittông vi sai chế tạo khá phức tạp vì phải gia công pittông và lỗ có bậc. Để thay thế loại này người ta thường dùng van giảm áp có kết cấu tương tự, nhưng pittông không có bậc, dễ chế tạo hơn, nhưng các đặc tính làm việc của nó cũng giống như van pittông vi sai.

Sơ đồ kết cấu của loại này được thể hiện ở hình 3.10.

 

Cách làm việc của loại này cũng giống như loại có pitông vi sai. Van loại này và van tràn là hai loại van chỉnh áp quan trọng nhất trong hệ thống dầu ép, thường được thiết kế với những kích thước giống nhau (trừ pittông) để có thể lắp lẫn cho nhau.

BIÊN SOẠN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY MÔN TRUYỀN ĐỘNG DẦU ÉP TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP,TÀI LIỆU GIẢNG DẠY MÔN TRUYỀN ĐỘNG DẦU ÉP

...............................................

Chương 6

THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG DẦU ÉP

Trong các chương trước, ta đã đề cập đến những bộ phận chủ yếu để thực hiện các chức năng của hệ thống dầu ép. Ngoài những cơ cấu ấy ra, trong hệ thống dầu ép còn có những thiết bị phụ khác đảm bảo việc cung cấp dầu, làm sạch dầu, đảm bảo việc nối liền giữa các bộ phận, để chắn khít, cũng như đảm bảo cho hệ thống dầu ép được làm việc bình thường. Dưới đây ta lần lượt xét đến một số thiết bị phụ ấy:

1. BỂ DẦU          

Bể dầu dùng để chứa lượng dầu cần thiết cho sự hoạt động của hệ thống dầu ép. Tùy theo kết cấu của máy, bể dầu có thể là một khoảng không được đúc liền trong thân máy hoặc là một thùng riêng được đặt bên ngoài thân máy. Để tránh tác dụng nhiệt vào các bộ phân máy, người ta có xu hướng đặt bể dầu ra ngoài. Những bể dầu riêng biệt thường được chế tạo có dạng hình hộp và trên đó lắp một số thiết bị cần thiết đảm bảo cho sự làm việc bình thường của hệ thống dầu ép. Kết cấu của một bể dầu điển hình thường có dạng như ở hình (6.2).

Hình 6.1: Mô hình bể dầu

Thông thường trên nắp bể dầu người ta lắp động cơ điện (1) quay bơm dầu (2) để hút dầu từ bể qua bộ lọc dầu (3) và ống hút (4). Để đảm bảo cho sự lưu thông của dầu, tạo điều kiện làm nguội tố hơn, bên trong bể dầu được ngăn thành từng buồng có những cửa lưu thông tương ứng. Ở phía dưới hai vách ngang (5) và (6) có hai cửa chếch nhau với kích thước 70 x 100mm. Hai vách này cao hơn chiều cao mức dầu h một ít. Vách dọc (7) thì chỉ cao bằng  . Mức dầu cần cách nắp bể khoảng               70 ÷ 100mm.

	Động cơ điện Bơm dầu Bộ lọc dầu Ống hút 6- Vách ngang 7- Vách dọc 8- Ống xả 9- Lỗ tháo dầu 10- Nhiệt kế                    11- Mắt dầu
Hình 6.2: Kết  cấu bể dầu

Ống hút dầu (4) của bơm và ống dẫn dầu (8) cần đặt ở vị trí đối diện nhau và phải nhúng sâu dưới mức dầu, cách đáy bể khoảng 2 ÷ 3D (với D – là đường kính ngoài của ống hút). Đầu ống dẫn dầu về cần vạt một góc  và quay mặt nghiêng về phía gần thành bể. Với cách bố trí như trên, dầu từ hệ thống dầu ép được dẫn về bể ở mô5t đầu buồng A, chảy qua cửa đáy bể, qua buồng lắng cặn B, từ đó dầu tràn qua mặt thành (7) vào buồng giảm bọt C, qua cửa dưới đáy bể về buồng hút D.

Ống hút (4) càng bị ít uống cong, ít dùng ống nối, thì càng ít bị tổn thất áp suất và tránh được khả năng không khí thâm nhập vào hệ thống dầu. Chiều cao hút dầu không nên quá 500mm.

Đáy bể nên làm nghiêng khoảng   để dể dàng tháo dầu ra các lỗ (9). Thành bể nên sơn màu tối để sự truyền nhiệt được tốt hơn. Ngoài ra trên bể dầu còn trang bị nhiệt kế (10) để kiểm tra nhiệt độ dầu, cần có mắt dầu (11) để kiểm tra mức dầu, và lỗ rót dầu vào (12) với lưới lọc có lỗ khoảng 0,1 x 0,1mm.

Để xác định kích thước cần thiết của bể dầu, ta phải tính lượng dầu cần thiết cho hệ thống dầu ép. Lượng dầu này được tính toán trên cơ sở cân bằng nhiệt lượng do các tổn thất trong hệ thống dầu ép sinh ra, phụ thuộc vào sự truyền và tỏa nhiệt của bể dầu.

Những tổn thất công suất chủ yếu biến thành nhiệt của các bộ phận trong hệ thống dầu ép là:

1. Tổn thất công suất của bơm dầu

Tổn thất công suất của bơm dầu làm tăng nhiệt độ của dầu, nếu bơm nhúng vào dầu:

  [kW]

Trong đó:

                              lưu lượng của bơm dầu [l/ph]

                              áp suất ở cửa ra của bơm [bar]

                              tổng hiệu suất của bơm

2. Tổn thất công suất của van tràn

Nếu lưu lượng qua van tràn là Q_t thì:

  [kW]

3. Tổn thất công suất của các cơ cấu điều chỉnh, trên các ống dẫn và ống nối

N_đ   [kW]

Trong đó:

 tổn thất áp suất trên các cơ cấu điều khiển, ống dẫn..

Tổng tổn thất áp suất trong hệ thống dầu ép:

                                                        N = N_b + N_t + N_đ [kW]                                      (6.1)

Theo kinh nghiệm, nhiệt độ của dầu được cân bằng ở   thì cần thiết một lượng dầu có thể tích:

                                                          [lít]                                                     (6.2)

Trong đó:

  lít/kW là hệ số thể tích trên một đơn vị công suất tổn thất.

Công thức này chỉ có thể được sử dụng khi tổng tổn thất công suất không quá 4 kW và không dùng thiết bị làm nguội bể dầu.

Trường hợp thông thường có thể lấy thể tích dầu cần thiết bằng 3 ÷ 5 phút lưu lượng của bơm.

Để kiểm tra lượng dầu đã chọn (hoặc để tính chính xác), đảm bảo nhiệt độ T của dầu không vượt quá  sau thời gian làm việc t giờ, ta dùng công thức được xác định từ phương trình cân bằng nhiệt, nếu như nhiệt độ dầu khi khởi động bằng nhiệt độ không khí:

                                                       (6.3)

Trong đó:

     T_o − nhiệt độ không khí xung quanh 

     K = 633N [kcal/giờ] - tổng nhiệt lượng sản ra do tổn thất công suất trong hệ thống dầu ép.

     k − hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào môi trường làm nguội:

+ Ở bể dầu đặt trong thân máy:                           k = 8,7

+ Ở bể dầu đặt ở ngoài không khí:                      k = 13

+ Ở bể dầu làm nguội bằng quạt không khí:      k = 20

+ Ở bể dầu làm nguội bằng nước lưu thông:      k = 95 ¸ 150

            F − bề mặt truyền nhiệt của bể dầu [m²], có thể lấy

....................................................

Chương 5

HỆ THỐNG THEO VẾT BẰNG DẦU ÉP

Một trong những thành tưu của ngành tự động là việc sử dụng hệ thống theo vết để thay thế chức năng của con người trong việc điều khiển các cơ cấu máy. Hệ thống theo vết bằng dầu ép là hệ thống các thiết bị dùng để thực hiện chuyển động của một bộ phận này lặp lại chuyển động của một bộ phận khác mà giữa chúng có mối liên hệ bằng dầu ép.

Với hệ thống này ta có thể thực hiện được các vận tốc và lượng chạy dao của cơ cấu chấp hành theo những quỹ đạo nhất định. Chuyển động điều khiển (tức là chuyển động của cơ cấu chấp hành phải lặp lại) có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng các thiết bị phụ  khác bằng cơ khí, điện, khí nén hoặc dầu ép.

Trong máy công cụ, hệ thống theo vết được dùng rộng rãi để gia công chép hình, thực hiện các lượng chạy dao, điều khiển từ xa hoặc kiểm tra quá trình làm việc của các bộ phận máy.

Trong hệ thống theo vết bằng dầu ép, bộ phận quan trọng nhất là van trượt điều khiển, dùng để nhận những chuyển động điều khiển (tín hiệu điều khiển) và truyền những chuyển động ấy đến cơ cấu chấp hành. Vì thế, trước hết ta xét đến một vài đặc tính của các loại van trượt điều khiển.

1. VAN TRƯỢT ĐIỀU KHIỂN

Van trượt điều khiển dùng để điều khiển vận tốc, lượng di động, hướng chuyển động của cơ cấu chấp hành bằng cách tự động thay đổi tiết diện chảy thích ứng với tín hiệu điều khiển. Khi tín hiệu điều khiển tác động, lưu lượng thay đổi và do đó làm thay đổi vận tốc của cơ cấu chép hình.

Tùy thuộc vào kết cấu của con trượt, ta có thể phân biệt ba loại van trượt điều khiển như sau (hình 5.1):

.................................

Hình 5.2: Đường đặc tính cúa các  loại                             van trượt điều khiển

Tùy thuộc vào số mép điều khiển của con trượt (số mép tham gia vào việc điều khiển tiết diện chảy), ta có thể phân van trượt điều khiển thành các loại: van trượt có một mép điều khiển, hai mép điều khiển và bốn mép điều khiển.

Ta lần lượt xét vài loại chính như sau:

1. Van trượt có bốn mép điều khiển

Vì van trượt có mép điều khiển trung gian trên thực tế rất khó thực hiện; van trượt có mép điều khiển dương có khoảng chết bằng 2x_o nên van trượt có mép điều khiển âm được sử dụng phổ biến nhất. Hình 5.3 thể hiện van trượt có bốn mép điều khiển âm.

Van làm việc nhờ nguồn năng lượng có áp suất po = const. Ở vị trí trung gian, các mép điều khiển đều có một lượng mở xo. Khi con trượt di động một lượng x nhất định, các tiết diện chảy được hình thành với những độ mở được trình bày trên hình vẽ. Một cửa của động cơ dầu (1) được nối với đường vào và cửa kia nối với đường ra. Lượng dầu đi qua động cơ dầu là Qt. Ta cần xem xét lượng dầu Qt thay đổi như thế nào (tức là vận tốc cơ cấu chấp hành thay đổi như thế nào) khi tải trọng thay đổi.

Hình a) là đường đặc tính biểu thị lưu lượng đi qua cơ cấu chấp hành phù thuộc vào van trượt có mép điều khiển âm tương ứng với từng lượng mở x_o. Mỗi đường thằng tương ứng với lượng di động x nhất định. Từ những đường đặc tính trên ta thấy rằng: khi tải trọng cơ cấu chấp hành tăng (tức là hiệu áp   tăng, lưu lượng do van điều khiển dẫn qua cơ cấu chấp hành giảm và do đó vận tốc cơ cấu chấp hành giảm. Đây là nhược điểm của hệ thống theo vết dùng van điều khiển bằng dầu ép.

Đường thẳng đậm nét ở hình b) là đường biễu diễn sự thay đổi hiệu áp khi thay đổi lượng di động của con trượt có mép điều khiển âm với lượng mở x₀₂. Đường thẳng này tương ứng với phương trình 5.5 đã được tuyến tính hóa. Đường biểu diễn chính xác của nó là đường châm chấm x₀₂. Thí nghiệm đã chứng tỏ rằng: trong khoảng   thì sai số giữa hai đường không đáng kể, và phương trình được xác định khi tuyến tính hóa có thể được voi là đặc trưng cho hệ thống theo vết nói trên. Các đường chấm chấm khác là đường đặc tính cho van trượt có mép điều khiển âm với lượng mở x_o < x_o1 < x_o2. Ở giới hạn x_o = 0, van trên đã biến thành van trượt có mép điều khiển trung gian. Ở trường hợp này, với lượng di động x rất bé, hiệu áp   cũng hình thành.

Van trượt có mép điều khiển âm tuy ở vị trí trung gian có tổn thất năng lượng do dầu chảy qua khe hở x_o, nhưng vì nó có thể coi như hệ thống tuyến tính nên nó có thể tính toán dễ dàng ở những hệ thống phức tạp hơn. Do đó, trên thực tế dùng van trượt có mép điều khiển âm với lượng x_o bé sẽ đảm bảo những điều kiện tối ưu cho hệ thống.

1. Van trượt có hai mép điều khiển

Ngoài van trượt có bốn mép điều khiển âm, người ta cũng thường dùng van trượt có hai mép điều khiển âm, nhưng chủ yếu là trong những hệ thống theo vết để chép hình, để thực hiện lượng chạy dao với xilanh truyền lực có pittông không đối xứng (hình 5.5):

		Đặc điểm của loại van này khi điều khiển cơ cấu chấp hành có pittông không đối xứng là áp suất ở buồng xilanh có tiết diện tác dụng nhỏ (Fo) luôn không đổi (thường là áp suất dẫn thẳng từ nguồn năng lưọng), và van trượt chỉ thay đổi áp suất ở buồng lớn (F1). Để đơn giản, ta lấy tỷ số hai bề mặt pittông  , và do đó muốn cơ cấu chấp hành đứng yên khi con trượt của van ở vị trí trung gian thì cần thiết  . Ở vị trí trung gian, khe hở của mép điều khiển âm là xo. Khi con trượt di động một lượng x, lưu lượng qua các khe hở của van có thể được viết như sau:
Hình 5.5: Van trượt hai                             mép điều khiển

..............................................................

1. CƠ CẤU CHÉP HÌNH BẰNG DẦU ÉP

Cơ cấu chép hình dùng hệ thống theo vết bằng dầu ép thường được gọi là cơ cấu chép hình bằng dầu ép. So với cơ cấu chép hình bằng cơ khí thông thường, cơ cấu chép hình bằng dầu ép có kết cấu chặc chẽ hơn; nhất là lực tác dụng vào mẫu chép hình không đáng kể, nên vật liệu làm mẫu có thể là thép không tôi, chất dẻo hoặc gỗ. Điều đó làm cho việc chế tạo mẫu dễ dàng và rẻ hơn, gia công với số lượng nhỏ cũng đạt được hiệu quả kinh tế lớn. Vì lực tác dụng lên mẫu không đáng kể nên có thể dùng chốt dò có kích thước nhỏ, độ nhạy cao và có thể gia công những chi tiết có biên dạng thay đổi đột ngột (thí dụ như gia công trục bậc).

Tùy theo đặc tính của hệ thống theo vết bằng dầu ép, cơ cấu chép hình có thể là một, hai hoặc bốn mép điều khiển. Nếu dựa vào số tọa độ cơ cấu chép hình có thể thực hiện được, ta có thể phân thành hai nhóm chính:

- Cơ cấu chép hình một tọa độ.

- Cơ cấu chép hình hai tọa độ.

Cả hao loại này đều được dùng rộng rãi trên máy tiện, máy phay hoặc máy chép hình chuyên dùng.

1. Cơ cấu chép hình một tọa độ

Chép hình một tọa độ có nghĩa là hệ thống theo vết bằng dầu ép dùng trong cơ cấu chép hình chỉ điều khiển cơ cấu chấp hành thực hiện một lượng chạy dao, còn lượng chạy dao kia thì do các cơ cấu cơ khí (như vít me – đai ốc) của máy thực hiện.

Cơ cấu chép hình một tọa độ có thể dùng hệ thống theo vết bằng dầu ép có một, hai hoặc bốn mép điều khiển. Loại cơ cấu chép hình có hệ thống theo vết một mép điều khiển thì đơn giản nhất nhưng độ chính xác thấp nhất, vì thế chủ yếu dùng để gia công thô.

a) Cơ cấu chép hình một tọa độ, hai mép điều khiển

Cơ cấu chép hình hai mép điều khiển được dùng nhiều trên máy tiện (hình 5.6). Cơ cấu chép hình gồm có van trượt (1) và xilanh truyền lực (2) mang dao cắt (3) lắp trên bàn trượt (4) (bàn dao ngang của máy tiện). Một dầu của pittông truyền lực lắp chặt trên bàn dao dọc (5) của máy. Bàn dao dọc này do trục vít me của máy thực hiện lượng chạy dao dọc s₁. Để mở rộng phạm vi các dạng chép hình có những góc nghiêng nhât định và góc vuông (trục bậc), phần lớn các cơ cấu chép hình trên máy tiện hiện nay đều đặt bàn trượt (4) di động trên sóng trượt của bàn dao dọc (5). Sóng trượt này tạo với đường tâm máy tiện một góc   (phổ biến nhất là  ).

Van trượt của cơ cấu này có hai mép điều khiển âm. Nguồn năng lượng có áp suất p_o luôn tác dụng vào buồng nhỏ F_o của xilann truyền lực. Áp suất p₁ của buồng F₁ tùy thuộc vào vị trí tương đối của con trượt mà thay đổi. Nếu  , thì khi van trượt ở vị trí trung gian  , xilanh truyền lực đứng yên, tức là lượng chạy dao theo vết s₂  = 0, dầu từ nguồn năng lượng chảy qua van trượt rồi trở vể bể dầu Q₁ = Q₂. Trong khi đó, trục vít me (6) của máy vẫn làm việc, di động bàn dao dọc (5), bàn trượt (4) mang dao cắt (3) thực hiện lượng chạy dao dọc s₁, cơ cấu chép hình gia công mặt trụ.

........................................

 Chương 7

THÍ DỤ VỀ HỆ THỐNG DẦU ÉP TRONG CÔNG NGHIỆP

1. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẦU ÉP TRÊN MÁY TỔ HỢP

1. Trường hợp tải trọng cố định

Để thực hiện lượng chạy dao của máy tổ hợp trong trường hợp tải trọng không đổi, người ta dùng hệ thống dầu ép như sau: (hình 7.1):

....................................