Tính Toán Lắp Đặt Van Tuần Tự Trong Máy Ép Thủy Lực

Hôm nay B2bmart tiếp tục chia sẻ đến bạn đọc các vấn đề khi tính toán lắp đặt van tuần tự trong máy ép thủy lực.

Vấn đề 1: Cách thực hiện mạch tuần tự

Mạch với các tải khác nhau để tự động điều khiển trình tự hoạt động của xi lanh

Hình 1-1 bên dưới cho thấy hai xi lanh có cùng diện tích piston nhưng tải trọng làm việc khác nhau. Trình tự tác động là 1 in và 2 in khi piston chuyển động tiến; 1 in và 2 in khi piston chuyển động ngược lại.

Hình 1-1 Mạch điều khiển tự động trình tự hoạt động của xi lanh với các tải khác nhau

Mạch hoạt động  tuần tự sử dụng van tuần tự

Trong mạch, ở Hình 1-2 bên dưới, một van tuần tự được sử dụng để làm cho các xi lanh làm việc theo trình tự 1-2-3-4. Trong mạch hoạt động tuần tự với van tuần tự, áp suất cài đặt của van tuần tự phải lớn hơn áp suất dầu hoạt động tối đa của xi lanh ở hành trình trước, nếu không sẽ xảy ra hiện tượng tác động trước (tức là hành trình trước chưa kết thúc và hành trình tiếp theo được kích hoạt) sẽ xảy ra.

1-2 Mạch Hoạt động  tuần tự sử dụng van tuần tự

Mạch tuần tự với van đảo chiều hoạt động bằng cam

Hình 1-3 bên dưới mô tả một mạch tuần tự sử dụng van đảo chiều 4 cửa 2 vị trí hoạt động bằng cam. Thời gian bắt đầu của Hoạt động  trình tự tiếp theo có thể được xác định bằng cách thay đổi vị trí của thanh ram trên cần piston và van đảo chiều hoạt động bằng cam. Trình tự của Hoạt động  được thể hiện bằng các mũi tên trên sơ đồ.

Hình 1-3 Mạch tuần tự sử dụng van định hướng bốn chiều vận hành bằng cam

Mạch có tác động qua lại liên tục

Xi lanh kẹp trong Hình 1-4 được vận hành bởi một van đảo chiều bằng tay. Sau khi kẹp phôi, dầu có áp suất được chuyển đến xi lanh làm việc qua van tuần tự và được pittông tự chuyển động. Khi nhả kẹp, van đảo chiều bằng tay được phục hồi và xi lanh làm việc ngừng hoạt động.

1-4 Mạch tác động qua lại liên tục

Mạch tuần tự sử dụng xi lanh tuần tự

Hình 1-5, Một xi lanh dùng để cố định thanh piston, xi lanh chuyển động đơn giản; Xi lanh B cho xi lanh cố định đơn giản, thanh piston chuyển động. Để hoàn thành chuỗi tuần tự: 1YA được cấp điện, xilanh 1-A  sang phải, xilanh 2- B chuyển động xuống; 2YA nhận công suất, xilanh  3-A trở lại chuyển động bên trái, hình xilanh 4-B trở lại chuyển động lên trên.

Như hình 1-5, từ van đảo chiều điện từ trực tiếp đến đường ống của xi lanh B, nối tiếp vào van một chiều, chỉ cho phép xi lanh B xả dòng dầu đi qua, và vào xi lanh B áp suất dầu phải thông qua trình tự xi lanh A, do vị trí của pittông xi lanh A đối với xi lanh B vào đường ống dẫn đóng vai trò của đầu sau khi khởi động. Khi hành trình của piston xilanh kết thúc thì chỉ khi đó mới mở mạch dầu tới xilanh B, do đó làm cho xilanh A. B thực hiện được động tác tuần tự.

1-5 Mạch tuần tự sử dụng xi lanh tuần tự

Mạch tuần tự để điều khiển điện

Trong mạch trình tự điều khiển điện Hình 1-6, với các công tắc hành trình và van đảo chiều điện từ để thao tác tốt hơn, thiết bị điện linh hoạt, thao tác tự động nhanh chóng. Khi hành trình kết thúc, công tắc hành trình A được kích hoạt để ngắt nguồn điện của van đảo chiều hoạt động bằng điện từ 2 và xi lanh bên phải hoạt động theo hướng mũi tên 4.

Van thứ tự được lắp nối tiếp trong mạch dầu của mỗi xi lanh để trong quá trình chuyển động của một xi lanh, sự sụt áp của các xi lanh khác sẽ không bị ảnh hưởng.

Vấn đề 2: Hoạt động tuần tự không đúng

Trong ví dụ về hệ thống có van thứ tự được chọn không phù hợp trong Hình 1-7, máy bơm thủy lực là một máy bơm lưu lượng riêng cố định  và mạch mà xi lanh thủy lực A thuộc về là mạch điều khiển tốc độ điều tiết đầu vào. Tải trọng của xi lanh thủy lực A bằng 1/2 tải của xi lanh thủy lực B.

Van thứ tự 4 được đặt phía trước xi lanh thủy lực B và cài đặt áp suất của nó thấp hơn 1 MPa so với tải trọng của van xả 2. Trình tự hoạt động của xi lanh thủy lực Yêu cầu hoàn thành sau tác động của xi lanh A và sau đó là tác động của xi lanh B. Tuy nhiên, khi bơm thủy lực được khởi động và van đảo chiều điện từ được cấp điện, vị trí bên trái hoạt động, xi lanh thủy lực A và B hoạt động như nhau thời gian, không thể nhận ra trình tự của A xi lanh Hoạt động  đầu tiên, B xi lanh sau khi hoạt động.

Là xi lanh thủy lực B trước khi lắp đặt van trình tự điều khiển trực tiếp, còn được gọi là van trình tự kiểm soát nội bộ. Khi van xả tràn, áp suất làm việc của hệ thống đã đạt đến áp suất để mở van tuần tự. Với loại van tuần tự này, xi lanh thủy lực B chỉ có thể được vận hành mà không cần tác động trước, nhưng không tác động sau.

Nếu mạch được cải tiến, như trong Hình 1-7 b, van tuần tự điều khiển trực tiếp 4 được thay thế bằng van tuần tự điều khiển từ xa và mạch điều khiển từ xa của van tuần tự được kết nối giữa xi lanh thủy lực A và van tiết lưu, sao cho việc đóng mở của van thứ tự được xác định bởi áp suất tải của xi lanh thủy lực A, không phụ thuộc vào áp suất đầu vào của van thứ tự.

Do đó, áp suất điều khiển của van tuần tự điều khiển từ xa được điều chỉnh đến áp suất cao hơn một chút so với áp suất tải của xi lanh thủy lực A, để đạt được trình tự của xi lanh A tác động trước và xi lanh B tác động sau. Quá trình tác động là: khởi động bơm thủy lực để điều chỉnh áp suất trước Van an toàn , van đảo chiều điện từ đóng điện từ vị trí sang trái làm việc, áp suất phần dầu qua van tiết lưu vào xi lanh thủy lực A.

Đẩy xi lanh A chuyển động, một phần áp suất dầu do van xả tràn trở lại bể chứa. Khi xi lanh thủy lực A chuyển động đến cuối, áp suất tải của nó nhanh chóng tăng lên và đạt đến áp suất điều khiển của van tuần tự điều khiển từ xa, mạch dầu chính của van điều khiển từ xa được kết nối, xi lanh thủy lực B bắt đầu tác động.

1-7 Ví dụ về hệ thống có các van thứ tự được chọn không đúng

1-Bơm không đổi 2-Van an toàn 3- Van điện từ

4-Van tuần tự 5-Bộ điều chỉnh 6,7- Van một chiều

Các vấn đề xảy ra ở trên là gì !:

Không thể kết nối mạch dầu điều khiển của van tuần tự điều khiển từ xa phía trước van tiết lưu; Áp suất cài đặt của van xả trong hệ thống thủy lực phải được đặt theo áp suất tải của xi lanh thủy lực B, nếu không sẽ không thể loại bỏ được lỗi nêu trên. Nguyên nhân là do tải trọng của xi lanh thủy lực B gấp 2 lần tải trọng của xi lanh thủy lực A.

Áp suất làm việc của xi lanh thủy lực B là áp suất cao nhất của hệ thống thủy lực. Do đó áp suất làm việc của cả hệ thống thủy lực cần được điều chỉnh theo hoạt động bình thường của xi lanh thủy lực B.

Vấn đề 3: Không khớp các giá trị cài đặt áp suất

Không khớp giữa giá trị cài đặt áp suất của van an toàn và van tuần tự

Trong hệ thống thể hiện trong Hình 1-8, bơm thủy lực là lưu lượng riêng cố định và van thứ tự 5 điều khiển xi lanh thủy lực 6 sau khi xi lanh thủy lực 7 đã chuyển đến cuối chuyển động của nó: Van thứ tự 4 điều khiển xi lanh thủy lực 6 khi xi lanh thủy lực 7 trở về vị trí ban đầu và sau đó bắt đầu chuyển động quay trở lại. Chuyển động chậm của xi lanh thủy lực 6 đã được tìm thấy trong hệ thống.

Các lý do phổ biến dẫn đến tốc độ chậm là tốc độ dòng chảy của bơm thủy lực không đạt được giá trị yêu cầu, rò rỉ nghiêm trọng bên trong van đảo chiều, rò rỉ nghiêm trọng bên trong xi lanh thủy lực, v.v.. nhưng đối với. Các lỗi hệ thống trên đã được kiểm tra và không nằm trong số các nguyên nhân phổ biến gây ra các lỗi trên.

1-8 Ví dụ về mạch có các giá trị cài đặt áp suất không khớp

1-Bơm lưu lượng riêng cố định 2-Van an toàn 

3-Van đảo chiều hoạt động bằng điện từ

4,5-Van tuần tự 6,7-Xi lanh thủy lực

Khi kiểm tra đường ống hồi lưu của van xả, người ta thấy rằng khi xi lanh thủy lực 6 chuyển động, một lượng lớn dầu chảy ra từ đường ống hồi và van xả bắt đầu bị tràn, do đó chứng tỏ rằng áp suất cài đặt của van xả và van tuần tự không khớp. Nếu áp suất của van xả cũng được điều chỉnh theo giá trị này, van xả cũng sẽ bắt đầu tràn khi van tuần tự được mở.

Nếu điều chỉnh áp suất của van an toàn cao hơn van thứ tự, nhưng giá trị cao hơn không đủ, khi xi lanh thủy lực 6 trong quá trình chuyển động khi tải trọng bên ngoài tăng lên, tức là áp suất làm việc của xi lanh thủy lực 6 đạt đến áp suất của Van an toàn, van xả sẽ bắt đầu tràn, chuyển động của xi lanh thủy lực 6 sẽ chậm lại. Do đó, áp suất của van an toàn nên được điều chỉnh cao hơn 0,5 ~ 0,8 MPa so với áp suất của van thứ tự, để chúng khớp với nhau, để loại trừ trường hợp hỏng hóc đó.

Điều khiển van tuần tự một chiều của mạch  điều chỉnh áp suất hoạt động  không theo trình tự thích hợp 

Như trong Hình 1-9, nguyên nhân của hoạt động không tuần tự là do điều chỉnh áp suất không đúng cách. Phương pháp điều chỉnh đúng B2bmart muốn chia sẻ đó là: Sau khi di chuyển van 6 điều chỉnh áp suất phải cao hơn áp suất làm việc của xi lanh 4 tầm 0,8 ~ 1 MPa; Áp suất điều chỉnh van 3 phải cao hơn áp suất làm việc của xilanh 5 tác động ngược lại 3 từ 0,8 ~ 1 MPa, để tránh sự dao động áp suất làm việc trong hệ thống làm van tuần tự hoạt động sai.

1-9 Mạch Hoạt động tuần tự được điều khiển bởi van tuần tự một chiều

1-Van an toàn; 2- van 4/2; 3- 6-Van tuần tự một chiều; 

2-4-5-Xi lanh thủy lực;

Vấn đề so áp suất của từng thành phần

Việc thiết kế mạch hoạt động tuần tự được điều khiển bởi rơ le áp suất là một vấn đề, lấy hệ thống hai xi lanh  bên dưới làm ví dụ và thiết lập chu trình tuần tự theo 1234 (số trong vòng tròn).

1-10 Mạch Hoạt động  tuần tự được điều khiển bằng rơ le áp suất

1-Xi lanh kẹp 2-Xi lanh cấp liệu

3-Van điện từ 4 chiều hai vị trí 4,7- Van một chiều

5-Van an toàn 6-Van điện từ bốn chiều ba vị trí

8-Van tràn 9-Xi lanh thủy lực 10-Bộ lọc hút

11-Van điện từ hai chiều hai vị trí 12-Van điều khiển tốc độ

13- Rơ le áp suất (1YJ)

Hình 1-10 mô tả một mạch tác động tuần tự với hai rơle áp suất. Lỗi chính trong mạch này là Hoạt động tuần tự không chính xác, tức là nó không quay vòng 1234. Nguyên nhân của kích hoạt xấu và các phương pháp loại bỏ như sau. Áp suất điều chỉnh của từng van không phù hợp hoặc thay đổi vì một lý do nào đó trong quá trình sử dụng.

Ví dụ, để ngăn rơle áp suất 1YJ gửi tín hiệu sai trước khi xi lanh kẹp 1 đạt đến cuối hành trình kẹp, áp suất điều chỉnh 1YJ phải lớn hơn áp suất kẹp của xi lanh kẹp từ 0,3 đến 0,5 MPa và để đảm bảo rằng xi lanh 2 không được cấp liệu trước trước khi phôi được kẹp chặt, áp suất điều chỉnh của van an toàn 5 cao hơn áp suất điều chỉnh 1YJ từ 0 đến 0,5 MPa; Áp suất điều chỉnh của van giảm 8 Áp suất điều chỉnh của van giảm 8 phải cao hơn 0,2 ~ 0,3MPa so với áp suất điều chỉnh của van 5 và 0,3 ~ 0,4MPa lớn hơn áp suất làm việc tối đa của xi lanh 2. 2YJ nên sử dụng tổn thất áp lực để gửi một tín hiệu.

Vấn đề 4: Các vấn đề về điều khiển trình tự và tốc độ đồng thời

Vấn đề về phương pháp điều khiển của van tuần tự

Đối với các mạch có tốc độ và điều khiển tuần tự đồng thời, phương pháp điều khiển của van tuần tự cần được xem xét cẩn thận.

1-11 Lựa chọn phương pháp điều khiển của van tuần tự

1-Xi lanh kẹp, 2-Xi lanh cấp liệu, 3-Van tuần tự, 4-Van áp suất, 5-Phôi

Lấy mạch điện trên hình 1-11 làm ví dụ, yêu cầu thiết kế: xi lanh kẹp 1 kẹp phôi 5 trước khi xi lanh cấp 2 tác động và. Tốc độ của xi lanh kẹp 1 được yêu cầu phải điều chỉnh được. Hình 1-11 (a) Để điều khiển tốc độ của xi lanh kẹp 1 qua van tiết lưu, van điều áp 4 phải là van an toàn (van áp suất thường mở) và mạch phải là mạch áp suất không đổi, áp suất của được điều chỉnh bởi van áp suất 4.

Như vậy, áp suất mở p của van thứ tự 3 chỉ có thể là p2 ≤ pi nên xi lanh cấp liệu 2 chỉ có thể tác động trước hoặc cùng với xi lanh kẹp 1 (mà không xét đến sự chênh lệch tải giữa hai xi lanh), không đạt được mục đích đã định. Van tuần tự trong Hình 1-11 (b) được điều khiển theo cách bên ngoài, tức là áp suất thứ cấp (điều khiển) không được dẫn bởi áp suất sơ cấp, mà bởi cửa ra của van tiết lưu.

Theo cách này khi xylanh kẹp 1 trong quá trình chuyển động. Do van tiết lưu phải tồn tại chênh lệch áp suất nên áp suất thứ cấp luôn nhỏ hơn áp suất sơ cấp, đến khi xylanh kẹp 1 dừng chuyển động thì áp suất thứ cấp bằng đến – áp suất thứ cấp, xi lanh cấp liệu 2 chỉ để bắt đầu tác động, để đạt được tác động tuần tự cần thiết.

Các thông số điều chỉnh của van xả và van tuần tự không phù hợp dẫn đến hoạt động trình tự không đáp ứng được yêu cầu

Hệ thống thủy lực tác động tuần tự 1-12 xi lanh đôi cho máy công cụ chuyên dụng

1-Bơm thủy lực 2-Van áp suất 3 van giảm 4,5-Xi lanh thủy lực

Như thể hiện trong Hình 1-12 đối với hệ thống thủy lực tác động tuần tự hai xi lanh của máy công cụ đặc biệt. Do các thông số điều chỉnh của van xả và van tuần tự không phù hợp, dẫn đến tốc độ chuyển động của xi lanh thủy lực 4 có thể đạt giá trị thiết kế, trong khi tốc độ của xi lanh thủy lực 5 thì tốc độ xác định trước thấp.

Nguyên nhân của sự cố trên: do van điều áp 2 không mở được khi mở, dòng chảy của bơm sẽ bị chuyển hướng, tức là van xả áp 3 đặt giá trị áp suất mở thấp hơn van thứ tự qua bơm thủy lực. Khi lưu lượng đầy đủ của giá trị áp suất cao nhất hoặc van an toàn 3 được đặt để mở giá trị áp suất bằng hoặc cao hơn một chút so với van thứ tự mở qua bơm thủy lực khi lưu lượng đầy đủ của giá trị áp suất cao nhất thì xi lanh thủy lực không thể chạy.

Do đó, ở tốc độ tối đa hoặc tốc độ khi lớn và đôi khi nhỏ. Vì thế để đặt áp suất của van an toàn 3 cao hơn 0,5 ~ 0,8MPa so với áp suất cao nhất sau khi van thứ tự được mở, vấn đề của hệ thống có thể được giải quyết.

Bài toán 5: Bài toán thiết kế mạch khi tải biến thiên

1-13 Hệ thống thiết kế của mạch tải biến đổi

1-Bơm lưu lượng riêng cố định  2-Van lưu lượng phân biệt

3-Van chuyển hướng điều khiển điện 4,5-Van điều khiển từ xa

6,7- Van một chiều 8 Xi lanh thủy lực

Trong hệ thống thể hiện trên hình 1-13, bơm thủy lực 1 là bơm lưu lượng riêng cố định và van đảo chiều điện thủy lực ba chiều bốn chiều là loại Y.

Xi lanh thủy lực 8 đẩy tải trọng W chuyển động. Khi tải là dương ở nửa đầu của vị trí trung hòa và âm ở nửa sau của vị trí trung hòa, tức là hướng của tải giống với hướng chuyển động của xi lanh thủy lực, các van thứ tự 4 và 5 là van trình tự điều khiển từ xa.

Khi xi lanh thủy lực đang đẩy chuyển động tải sang phải, buồng không thanh truyền xi lanh thủy lực vào áp suất dầu của mạch dầu đủ lớn để mở van trình tự điều khiển từ xa 4, xi lanh thủy lực có thể đẩy chuyển động tải sang phải. Ngược lại, khi xi lanh thủy lực đang kéo tải sang trái, thì xi lanh thủy lực chỉ có thể kéo tải sang trái khi áp suất thủy lực trong mạch đầu vào buồng không thanh của xi lanh thủy lực đạt đến áp suất có thể mở van tuần tự điều khiển từ xa 5.

Vấn đề với hệ thống là xi lanh thủy lực tạo ra rung động và sốc mạnh trong quá trình chuyển động của tải. Van trình tự điều khiển từ xa được thiết lập trong hệ thống để tránh sự cố xylanh thủy lực bị trượt mạnh xuống dưới khi hướng tải bị thay đổi trong chuyển động đẩy của tải. Nguyên nhân gây ra hiện tượng rung và va đập của xi lanh thủy lực là khi tải trọng truyền xuống bên phải qua vị trí trung hòa, áp suất trong buồng không thanh của xi lanh thủy lực giảm nhanh chóng, dẫn đến áp suất đầu vào không thể mở được.

Van tuần tự điều khiển từ xa 4 đóng ngay lập tức, lúc này khi xi lanh thủy lực chuyển động nhanh sang phải dưới lực kéo của tải, dầu trong khoang không thanh truyền nhanh chóng được xả ra bên ngoài. Do đó khi van trình tự điều khiển từ xa đóng lại, nó tạo ra rung động và chấn động dữ dội. Từ đó tải trọng đang chuyển động sang phải buộc phải dừng chuyển động.

Khi van điều khiển từ xa đóng lại, xi lanh thủy lực không thể quay trở lại bình chứa, do đó áp suất trong khoang không thanh truyền của xi lanh thủy lực tăng nhanh, gây rung và giật. Khi buồng không que của xi lanh thủy lực áp suất chất lỏng tăng lên để áp suất đầu vào của nó có thể mở van trình tự điều khiển từ xa 4, buồng không que của xi lanh thủy lực của chất lỏng đi thẳng qua bồn chứa, tải và xoay mạnh xuống bên phải.

Quá trình này lặp lại chính nó, do đó rung động và sốc được tạo ra. Khi xilanh thủy lực kéo tải chuyển động sang trái, hiện tượng rung và giật tương tự cũng xảy ra khi tải trọng chuyển sang trái vượt quá vị trí trung hòa.

Lỗi này là do thiết kế kém và do đó cần được cải thiện theo Hình 1-13 b. Đặt van tiết lưu trên đường ra của van thứ tự điều khiển từ xa 4 và 5 tương ứng để điều chỉnh tốc độ chuyển động của xi lanh thủy lực.

Khi tải vượt qua vị trí trung hòa, tức là hướng tải và hướng chuyển động của xi lanh thủy lực – giống nhau, dầu trong buồng hồi lưu xi lanh thủy lực không thể quay trở lại thùng chứa một cách vô hạn mà do van tiết lưu điều chỉnh. Khi điều chỉnh cổng tiết lưu van tiết lưu, thông qua van tiết lưu lưu lượng Q theo công thức sau để xác định.

• Q – Tốc độ dòng chảy qua van tiết lưu, cm³ / s
• Cd – Hệ số lưu lượng, cm 0,5
• A – Diện tích mặt cắt ngang của lỗ van tiết lưu, cm²
• ρ- Khối lượng riêng của dầu, kg / cm³
• P – chênh lệch áp suất giữa phía trước và phía sau họng tiết lưu, N / cm²

Từ công thức trên có thể thấy, khi A đặt, qua van tiết lưu lưu lượng Q và van tiết lưu trước và sau căn bậc hai của độ chênh lệch áp suất Δp tỉ lệ thuận với áp suất sau van tiết lưu bằng không (vì trực tiếp qua bình). Do đó lưu lượng qua van tiết lưu càng lớn thì áp suất của xi lanh thủy lực trở lại buồng dầu càng lớn.

Theo cách này, khi hướng của tải giống với hướng chuyển động của xi lanh thủy lực, dầu trong buồng hồi lưu của xi lanh thủy lực sẽ chịu áp suất nhất định, và áp suất này thay đổi theo sự điều chỉnh của van tiết lưu. Do đó, áp suất trong khoang đầu vào của xi lanh thủy lực sẽ không giảm nhanh chóng trong điều kiện tải âm và van tuần tự điều khiển từ xa sẽ không đóng.

Do đó, trong quá trình tải trọng thay đổi từ dương sang âm, xi lanh thủy lực vẫn chuyển động trơn tru do sự điều tiết của van tiết lưu. Lúc này van tuần tự điều khiển từ xa chủ yếu đóng vai trò cân bằng giúp tải có thể ở vị trí nào để luôn ổn định. Để đảm bảo hệ thống thủy lực. Có thể sử dụng sơ đồ hệ thống mạch thủy lực đối với tải thay đổi trong Hình 1-14 để đảm bảo tính thông suốt và độ tin cậy của hệ thống.

1-14 Sơ đồ hệ thống của mạch thủy lực tải biến thiên

Nếu thiết kế hệ thống không được suy nghĩ kỹ lưỡng, một lỗi này hoặc một lỗi khác chắc chắn sẽ xảy ra, thậm chí nếu toàn bộ hệ thống thủy lực không thể hoạt động. Do đó, đối với các hệ thống chịu tải trọng xoay chiều, cần phân tích kỹ các lực trước khi thiết kế hệ thống thủy lực.

Như vậy, B2bmart.vn đã phân tích cho các bạn các vấn đề gặp phải lắp đặt van tuần tự trong máy ép thủy lực.