Cải Thiện Hệ Thống Truyền Động Động Cơ Thủy Lực

Trong loạt bài của B2bmart về các khái niệm thiết kế để hạn chế tổn thất năng lượng trong mạch thủy lực, chúng tôi đã  đề xuất xem xét các ứng dụng khác nhau. Chúng bao gồm xi lanh HI -LO “nhanh –chậm”, cơ cấu chấp hành điều khiển được lưu lượng (variable displacement pump/ motor), khuếch đại lưu lượng, tái sinh năng lượng và xi lanh phân kỳ phía ngược lại. 

Nguyên lý làm việc các xilanh hồi lưu năng lượng (Opposite-phased)

Bộ truyền động hai tốc độ của động cơ thủy lực

Bây giờ chúng ta hãy đi sâu vào việc sử dụng bộ truyền động hai tốc độ của động cơ thủy lực. Hãy xem xét mạch thủy lực biến thiên theo tải bằng bơm tải sau:

Mạch biến thiên theo tải bằng bơm 

Giả sử rằng 1 trong 4 thiết bị truyền động ở trên phải yêu cầu điều kiện áp suất thấp, lưu lượng cao không liên tục, điều mà mạch hệ thống hiện tại không thể làm được. Nhà thiết kế hệ thống bây giờ phải quyết định từ một số tùy chọn tăng kích thước:

a. Tăng thể tích bơm thủy lực: Hệ quả là thể tích thùng dầu thủy lực phải tăng lên. Động cơ đốt trong có thể cần được tăng kích thước, tùy thuộc vào sơ đồ điều khiển bơm thủy lực.

Van cung cấp thiết bị truyền động lưu lượng cao phải được tăng thể tích để xử lý lưu lượng phụ. Một bơm thủy lực lưu lượng riêng lớn hơn sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn trong suốt chu kỳ, có thể yêu cầu một bộ trao đổi nhiệt hay còn gọi là két dầu lớn hơn.

b. Thêm bộ tích áp vào đầu ra của bơm thủy lực: Van cung cấp thiết bị truyền động lưu lượng cao phải được tăng thể tích để xử lý lưu lượng phụ. Tùy thuộc vào mức độ thường xuyên được sử dụng, bộ tích áp sẽ gây ra đáng kể vào lượng nhiệt bổ sung của hệ thống, yêu cầu bộ trao đổi nhiệt lớn hơn.

c. Nếu thiết bị truyền động lưu lượng cao là một trong hai xi lanh, thì một cụm van tái sinh năng lượng (chẳng hạn như Sun Hydraulics YDCC BANK) có thể được sử dụng để cải thiện tốc độ ra cần của xilanh. Mối quan tâm về nhiệt sẽ phụ thuộc vào thể tích van. Tốc độ thu cần của xilanh thì không được cải thiện.

Van tái sinh năng lượng

Thiết bị truyền động lưu lượng cao

Nếu thiết bị truyền động lưu lượng cao là một trong hai motor, thì lựa chọn tốt nhất sẽ là áp dụng cách tiếp cận đã được thảo luận trước đây trong “Các khái niệm tái tạo để khuếch đại lưu lượng ”.

Nếu bộ truyền động lưu lượng cao là một trong hai động cơ thủy lực thì cần phải có mạch mới. Về mặt khái niệm, nó tương tự như khái niệm bộ chia lưu lượng tái tạo, với một vài sửa đổi như sau:

a. Sự mất cân bằng lưu lượng của xi lanh không tồn tại đối với động cơ thủy lực. Điều này có nghĩa là dải phân cách chỉ có thể bao gồm hai phần thay vì ba phần.

b. Bởi vì phần phân chia lưu lượng thứ ba không được sử dụng, có rất ít lưu lượng được trao đổi đến/ từ thùng dầu. Trong khi một phần nhỏ của lưu lượng có thể đi qua các đường hồi, phần lớn lưu lượng của hệ thống sẽ luân chuyển liên tục trong một vòng khép kín giữa bộ chia lưu lượng và động cơ thủy lực.

Sự tuần hoàn này có thể gây nguy cơ quá nhiệt, tùy thuộc vào chu kỳ làm việc. Cần trao đổi thêm lưu lượng với bình chứa thông qua van xả áp khi dầu quá nhiệt (hot-oil shuttle valve). Tốc độ lưu lượng của van con thoi này có thể được tăng lên với áp suất “xả” được cấp qua các van 1 chiều  lắp bổ sung.

Van xả áp đóng khi nhiệt độ dầu cao sẽ  mở -Oil Temperature Shuttle Valve Open (HOT).

Van xả áp đóng khi nhiệt độ dầu thấp sẽ đóng- Oil Temperature Shuttle Valve Closed (COLD).

c. Cần có van an toàn chéo cổng để ngăn chặn sự va đập thủy lực từ do thao tác giảm tải và tăng tốc nhanh chóng.

d. Áp suất cao chỉ có thể được áp dụng cho động cơ thủy lực số 5 như sơ đồ bên dưới  nếu phanh giữ cho cụm motor 3+ 4 đứng yên.

Mạch sau đây kết hợp các thay đổi được nêu ra ở trên. Mạch này bỏ qua chức năng biến thiên theo tải  của mạch 4 bộ truyền động ban đầu để đơn giản hóa. Ngoài ra, chỉ có một thiết bị truyền động được biểu diễn. Ba bộ truyền động còn lại (hoặc số lượng bất kỳ) nào sẽ được kết nối song song.

Động cơ thủy lực truyền động hai tốc độ

Khi có thể, có thể tránh được mạch này bằng cách chuyển đổi mô tơ thủy lực (Thiết bị số 5) sang loại motor biến  thiên lưu lượng được. Dịch chuyển làm lưu lượng riêng của động cơ thủy lực này sẽ giảm khi đó sẽ cung cấp tốc độ cao hơn. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng có thể sử dụng động cơ thủy lực biến thiên hoặc thực tế, đặc biệt là đối với các motor piston hướng tâm lưu lượng riêng lớn.

Lưu ý rằng van khóa có thể được yêu cầu cho nhóm động cơ số 4, tùy thuộc vào việc nó có thể chịu được áp suất cao áp dụng cho cụm thiết bị số 5 trong phần đó của chu kỳ vận hành hay không.

Nếu các van khóa này được lắp đặt, không cần phanh cho cụm thiết bị 3/4. Tuy nhiên, những lo ngại về chi phí và tổn thất tiết lưu có thể khiến nhà thiết kế chỉ cần chọn một loại mạch thủy lực khác cho nhóm thiết bị số 4 – một loại được đánh giá là chịu áp suất cao.

Qua bài viết, B2bmart.vn hy vọng bạn đã nắm rõ các lưu ý để cải thiện hệ thống truyền động động cơ thủy lực.