[KHÁM PHÁ] 3 Điểm Về Thiết Kế Mạch Thủy Lực Bạn Nên Biết

Trong máy móc hiện đại, hệ thống truyền động thủy lực được ứng dụng bao gồm một số mạch cơ bản. Cái gọi là mạch cơ bản là một mạch dầu điển hình bao gồm các linh kiện thủy lực liên quan để hoàn thành các chức năng cụ thể.

Bằng cách nắm vững nguyên lý làm việc, linh kiện và đặc tính của chúng, các mạch này có thể được lựa chọn một cách chính xác và hợp lý theo hiệu suất làm việc, yêu cầu và điều kiện làm việc của máy để tạo thành hệ thống thủy lực hoàn chỉnh theo yêu cầu.

Thiết kế vòng điều khiển áp suất, mạch điều khiển áp suất là mạch sử dụng van điều khiển áp suất để điều khiển toàn bộ hoặc từng phần áp suất của hệ thống. Mạch áp suất được điều khiển bởi van áp suất có thể được sử dụng để thực hiện việc điều khiển ổn áp, giải nén, tăng áp và điều chỉnh áp suất nhiều tầng để đáp ứng các yêu cầu của cơ cấu chấp hành về lực và mômen.

Van áp suất linh kiện tiêu chuẩn bao gồm van tràn, van giảm áp, van tuần tự và van an toàn một chiều, van tuần tự một chiều được kết hợp song song với van một chiều. Mạch điều chỉnh áp suất Vòng điều chỉnh áp suất đề cập đến áp suất làm việc của hệ thống điều khiển, sao cho nó không vượt quá một giá trị điều chỉnh trước nhất định. Hoặc làm cho cơ cấu làm việc có áp suất khác nhau trong từng giai đoạn của quá trình chuyển động. 

Điểm thứ nhất 

Lựa chọn phương pháp điều chỉnh áp suất 

Mạch giới hạn áp suất tốt nhất nên sử dụng van xả tràn để hạn chế áp suất tối đa trong mạch thủy lực. Trên hình bên dưới là mạch của một máy xử lý áp suất thông thường. Van an toàn 1 dùng để giữ cho piston không bị tụt do trọng lượng của chính nó khi piston xylanh lên cao (không hoạt động). Bằng cách này, có thể tiết kiệm được điện năng tiêu thụ, tránh được hiện tượng nóng dầu trào ra từ van tràn. 

Mạch điều khiển áp suất từ xa

 

Như trong hình bên phải, khi van 3/2 điều khiển điện được khử từ, áp suất vòng lặp là áp suất đặt của van giảm chính 10MPa; khi van điện từ này được kích từ , van  4/2 được sử dụng để thay đổi van chính và an toàn điều khiển từ xa. Việc đi qua van a hoặc b có thể chuyển đổi áp suất của mạch chính thành 7MPa hoặc 5MPa. Công suất của mỗi van, ngoại trừ van chính, là van lưu lượng nhỏ. 

Thiết kế và phân tích mạch thủy lực 

Mạch điều chỉnh áp suất thứ cấp 

Trong hình, khi piston xilanh lên xuống và piston vẫn ở vị trí cao nhất thì áp suất dầu là p1 = 5MPa (bơm cao áp bên trái không tải). Nhưng khi pittông xuống đáy, tải tăng lên, rơ le áp suất hoạt động, van van 3/2 điều khiển điện tác động làm p1 = 10MPa, dầu cao áp đi vào mạch. 

Mạch điều chỉnh áp suất của bơm kết hợp/ bơm đôi

 Trong thiết kế, công suất của máy bơm phải phù hợp với yêu cầu công việc, giảm nhiệt lượng vô ích sinh ra khi làm việc ở tốc độ thấp. Mạch được điều khiển bằng điện, có thể hoạt động với nhiều mức lưu lượng và áp suất dầu khác nhau theo yêu cầu để duy trì hiệu suất mạch tối đa. Đ

ây là  ưu điểm của một bơm thủy lực biến thiên lưu lượng bù áp. Mạch dầu điều khiển của van đảo chiều điện thủy lực trong mạch vòng được dẫn ra từ cổng điều khiển từ xa của van tràn, giúp ngăn chặn tác động do đóng cắt van đảo chiều chính. 

Điểm thứ 2: Điều chỉnh thông số áp suất 

Áp suất đặt van an toàn không đúng 

Áp suất đặt của van an toàn không phù hợp làm cho tốc độ chuyển động của xi lanh thủy lực không đạt yêu cầu. Vòng tua yêu cầu chuyển động êm ái khi nâng hạ, điều chỉnh tốc độ đa dạng, piston có thể dừng ở mọi vị trí.

Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, khi điều chỉnh tốc độ nâng của thang máy, tốc độ không thay đổi trong một biên độ lớn. Chỉ khi điều chỉnh độ mở van tiết lưu đến một lượng rất nhỏ, tốc độ nâng sẽ thay đổi, không đáp ứng được yêu cầu về hiệu suất.

Điều này là do áp suất của van tràn đã được tăng lên. Áp suất đặt của van an toàn phải là áp suất làm việc của bơm thủy lực chính xác bằng tổng áp suất tải của xi lanh thủy lực và độ an toàn suất cần thiết khi toàn bộ lưu lượng của bơm đi qua van tiết lưu. 

Thông số cài đặt áp suất không phù hợp

Các thông số cài đặt áp suất không phù hợp làm cho nhiệt độ dầu của hệ thống cấp dầu của loại bơm lưu lượng cố định quá cao. Trong mạch thủy lực của bơm lưu lượng cố định như trong hình, do các thông số cài đặt áp suất không phù hợp, nhiệt độ dầu quá cao khi hệ thống đang chạy.

Nguyên nhân của sự cố trên là do áp suất hệ thống P do van điều áp 1 đặt thấp hơn áp suất P do lò xo điều áp đặt van 2  để bơm hằng áp luôn làm việc ở mức dịch chuyển cực đại, và dòng dư là áp suất P, tràn về thùng dầu và chuyển hết thành nhiệt lượng làm tăng nhiệt độ của hệ thống.

Do đó, hãy sử dụng van 1 làm van an toàn và điều chỉnh áp suất của nó cao hơn 0,5 ~ 1 MPa so với áp suất tối đa mà hệ thống yêu cầu. Các vấn đề trên có thể được giải quyết. 

Ví dụ về lỗi điều chỉnh thông số áp suất 

Trong mạch điều khiển áp suất bơm định lượng trong hình dưới, bơm thủy lực là kiểu định lượng, và chức năng trung tính của van đảo chiều ba vị trí bốn chiều là loại Y. Do đó, khi xi lanh thủy lực ngừng chạy, hệ thống không tải và dầu có áp suất do bơm thủy lực cung cấp sẽ được van tràn tràn trở lại thùng chứa dầu.

Van tràn trong hệ thống là van tràn vận hành bằng pilot YF, có cấu trúc ba tầng đồng tâm. Có một sự cố xảy ra: khi đặt van đảo chiều trong hệ thống ở vị trí trung tính và điều chỉnh áp suất của van tràn thì thấy khi giá trị áp suất dưới 10 MPa thì van tràn hoạt động bình thường.

Khi áp suất được điều chỉnh đến bất kỳ giá trị áp suất nào cao hơn 10MPa, hệ thống sẽ hét lên như sáo. Lúc này, bạn có thể thấy kim đồng hồ đo áp suất rung lên dữ dội. Sau khi kiểm tra, người ta nhận thấy tiếng ồn phát ra từ van xả tràn. 

Phân tích vấn đề

Trong van an toàn cao áp đồng trục ba cấp, ống chính có hai khớp trượt với thân van và nắp ca-pô. Nếu độ đồng trục của lỗ bên trong của thân van và nắp ca-pô sau khi lắp ráp vượt quá yêu cầu thiết kế, ống chính không thể di chuyển linh hoạt mà phải bám vào một bên của lỗ bên trong để thực hiện chuyển động bất thường.

Khi áp suất được điều chỉnh đến một giá trị cố định, nó chắc chắn sẽ gây ra rung động của ống chính. Loại rung động này không phải là rung động bình thường của ống chính trong chuyển động làm việc, mà là rung động tần số cao do ống chính bị kẹt ở một vị trí nhất định (lúc này do ống chính chịu lực kẹp thủy lực đồng thời thời gian).

Loại rung động tần số cao này chắc chắn sẽ làm cho lò xo bị rung mạnh. Đặc biệt là lò xo điều hòa áp suất và xảy ra hiện tượng cộng hưởng tiếng ồn. Ngoài ra, do dầu cao áp không tràn qua cổng tràn thông thường mà tràn ngược trở lại thùng chứa qua cổng tràn bị kẹt và kênh xả bên trong nên dòng dầu cao áp này sẽ phát ra tiếng ồn chất lỏng tần số cao.

Loại rung động và tiếng ồn này được kích từ  trong các điều kiện hoạt động cụ thể của hệ thống. Đó là lý do tại sao không có tiếng kêu khi áp suất thấp hơn 10MPa. 

Cách xử lý

Độ chính xác sản xuất của van an toàn YF tương đối cao. Độ đồng trục của các bề mặt tròn bên trong và bên ngoài của phần nối của nắp van và thân van, và độ đồng tâm của các bề mặt tròn ngoài của ba vai của lõi van chính phải nằm trong phạm vi quy định.

Ngoài ra thì, lỗ giảm chấn trên ống chính có tác dụng giảm chấn khi ống chính bị rung. Khi độ nhớt của chất lỏng làm việc thấp hoặc nhiệt độ quá cao, hiệu quả giảm chấn sẽ giảm tương ứng. Do đó, việc lựa chọn dầu có độ nhớt thích hợp và kiểm soát sự gia tăng nhiệt độ quá mức của hệ thống cũng có lợi cho việc giảm rung và giảm tiếng ồn. 

Vấn đề về điều chỉnh thông số áp suất

+ Không thể điều chỉnh áp suất. Nguyên nhân chính là do lò xo điều áp của van tràn quá mềm, lắp sai hoặc thiếu; lỗ van chính của van tràn vận hành bằng đường điều khiển bị quá dòng (chặn), và con trượt  van vượt qua áp suất của khoang trên và lò xo van chính dưới tác dụng của áp suất dầu ở đầu dưới.

Vì vậy, van chính di chuyển lên trên, và lò xo điều chỉnh áp suất mất khả năng điều khiển van chính. Do đó, van chính mở cổng tràn ở áp suất thấp hơn để xả tràn; lõi van và chân van không được đóng chặt và rò rỉ nghiêm trọng; lõi van bị gờ hoặc các chất bẩn khác bị kẹt ở vị trí mở. 

+ Áp suất quá cao và không thể điều chỉnh được. Nguyên nhân chính là do lõi van bị gờ hoặc cặn bẩn ở vị trí đóng mở, dẫn đến không mở được van chính; trong quá trình lắp đặt, các port của van đấu nối không chính xác, không có dầu áp lực để đẩy lõi van di chuyển nên không mở được lõi van; van điều tiết Lỗ trước bị tắc, khiến van chính không mở được. 

+ Sự thay đổi áp suất lớn. Nguyên nhân chính là do dầu bị lẫn không khí; lõi van tiếp xúc kém với chân van; đường kính của lỗ quá lớn

Điểm 3: Các vấn đề trong mạch điều chỉnh thứ cấp 

Vấn đề sốc áp suất

Trong mạch điều chỉnh áp suất thứ hai như trong hình, khi 1DT không được cấp điện, áp suất hệ thống được điều chỉnh bởi van tràn 2; khi 1DT được mở coil, áp suất hệ thống được điều chỉnh bởi van tràn 3. Việc chuyển đổi áp suất của mạch này được thực hiện bởi van 4.

Khi áp suất được chuyển từ lực sang p2 (p> p2) vì không có áp suất trong mạch dầu giữa van 4 và van 3 trước khi chuyển mạch khi van 4 được chuyển mạch (1DT được cấp điện) Khi áp suất tức thời tại cổng từ xa của van tràn 2 giảm từ lực xuống gần như bằng không và sau đó tăng lên p2, hệ thống tự nhiên sản xuất một cú sốc áp suất lớn hơn. 

Thiết kế và phân tích mạch thủy lực 1-Một máy bơm thủy lực; 2, 3-Van tràn; 4-Một van điện từ hai chiều hai vị trí 1-Một máy bơm thủy lực; 2-Van giảm áp vận hành bằng hoa tiêu; 3-Đảo ngược Van; 4-Một van điện từ hai chiều hai vị trí; Van 5 chiều

Phương pháp loại trừ

Như trong hình, nối van 4 với đường ra dầu của van 3, tức là vị trí của van 4 và van 3 đổi chỗ cho nhau. Do đó, thường có đầy dầu áp suất, áp suất hệ thống sẽ giảm từ p xuống p2 khi van 4 được chuyển đổi, và sẽ không xảy ra hiện tượng sốc áp suất quá mức. Vấn đề về thời gian tăng dài trong quá trình điều chỉnh áp suất. 

Trong mạch điều chỉnh áp suất thứ hai như trong hình, khi đường ống điều khiển từ xa dài và hệ thống chuyển từ trạng thái không tải (van 3 ở vị trí trung gian) sang trạng thái tăng áp (van 3 ở vị trí bên trái hoặc bên phải). Bởi vì đường ống điều khiển từ xa đi qua vũng dầu, dầu có áp suất phải được đổ đầy đường ống điều khiển từ xa thì mới có thể tăng áp suất. Do đó thời gian tăng áp suất lâu. 

Chú ý đến điều này

Cố gắng rút ngắn đường ống điều khiển từ xa hết mức có thể, và lắp thêm van áp suất ngược (hoặc van một chiều) 5 tại điểm hồi dầu của đường ống điều khiển từ xa để làm cho nó có một áp suất nhất định để thời gian tăng áp suất có thể được rút ngắn. Trong mạch điều chỉnh áp suất từ ​​xa, giá trị áp suất tối thiểu của van tràn tăng lên, đồng thời xảy ra hiện tượng chậm tác dụng.

Nguyên nhân của sự cố này là do đường ống dẫn từ van xả chính đến van xả điều khiển từ xa quá dài (ví dụ: hơn 10m) và tổn thất áp suất trong đường ống điều khiển từ xa quá lớn. Do đó, đường ống điều khiển từ xa nói chung không được vượt quá 5m. 

Hy vọng qua những kiến thức bổ ích trên, bạn đọc của B2bmart. vn sẽ nắm bắt được những điều cần lưu ý khi thiết kế mạch thuỷ lực. Đồng thời, sử dụng hiệu quả hơn hệ thống thuỷ lực của mình.