DANH MỤC

Tổng quan về hệ thống thủy lực trong ngành công nghiệp

Hệ thống thuỷ lực là dạng truyền động dùng dầu thủy lực tạo ra áp lực được sử dụng nhiều trong ngành chế tạo máy, cơ giới, hàng không, tàu thủy và các ứng dụng khác trong công nghiệp lắp ráp. Ngoài ra, công nghệ thuỷ lực còn được ứng dụng trong một số lĩnh vực đặc biệt khác như hàng hải, khai thác hầm mỏ, công nghiệp năng, máy thu hoạch nông nghiệp, hệ thống robot nặng …

Hệ thống thủy lực trong công nghiệp

Trong hệ thống thuỷ lực, chất lỏng có áp suất đóng vai trò trung gian truyền lực và chuyển động cho máy công nghệ. Quá trình biến đổi và truyền tải năng lượng được mô tả trên

Mô hình vận hành hệ thống thủy lực

Các ứng dụng cơ bản của thuỷ lực:

  • Thiết bị thuỷ lực tự hành (Mobile hydraulics): di chuyển bằng bánh xe hoặc đường ray. Phần lớn trong số này có đặc trưng là thường sử dụng các van được điều khiển bằng tay (monoblock valve) chủ yếu các dạng xe cơ giới, khai khoáng, thu hoạch nông nghiệp, hàng hải …
  • Thiết bị thuỷ lực cố định (industrial hydraulics): làm việc ở một vị trí cố định, do đó thường sử dụng các motor điện kết hộp các loại bơm thủy lực và các van điện từ kết hợp với các thiết bị điều khiển điện- điện tử dùng chủ yếu cho các loại máy móc công nghiệp tự động, các dây chuyền sản xuất, các máy chấn, ép, trộn, cắt…

So sánh công nghệ thuỷ lực với các dạng khác:

Xét về vai trò tạo ra lực, chuyển động và các tín hiệu, ta so sánh 3 dạng thiết bị truyền động thường sử dụng: điện, khí nén và thuỷ lực. Có thể tham khảo bảng sau
Qua bảng so sánh, có thể tóm tắt các ưu điểm và nhược điểm quan trọng của công nghệ thuỷ lực:

– Một số ưu điểm quan trọng:

  • Truyền động công suất lớn với các phần tử có kích thước nhỏ
  • Khả năng điều khiển vị trí chính xác
  • Có thể khởi động với tải trọng nặng
  • Hoạt động êm, trơn không phụ thuộc vào tải trọng vì chất lỏng hầu như không chịu nén, thêm vào đó còn sử dụng các valve điều khiển lưu lượng
  • Vận hành và đảo chiều êm ả
  • Điều khiển, điều chỉnh tốt.
Truyền động điệnTruyền động thủylựcTruyền động khí nén
Vận tốc làm việcCaoKhoảng 0,5 m/sKhoảng 1.5m/s
Giá thành nguồnThấpCaoTrung bình
Tỷ lệ 0.25:1:2.5
Chuyển động thẳngKhó, giá thành caoLực rất lớn, dễ điều chỉnh tốc độ, tải trọngĐơn giản, lực giới hạn, tốc độ lớn nhưng phụ thuộc tải trọng
Chuyển động quayĐơn giản với các dải công suấtĐơn giản, mô men quay lớn, tốc độ thấpĐơn giản,tốc độ cao nhưng kém hiệu quả
Độ chính xác trong
điều khiển vị trí
Độ   chính   xác  đến
±1mm và dễ dàng đạt
được
Độ chính xác trên ±1mm và có thể đạt được phụ thuộc vào chi phíKhi không tải có thể đạt 1/10 mm
Tính ổn địnhỔn định caoCao vì dầu ít chịu nén, hơn nữa do mức áp suất lớn hơn đáng kể so với khí nénThấp, không khí có tính
đàn hồi
LựcCó thể thực hiện được lực truyền động rất cao nhưng khả năng quá tải kémCó khả năng chịu quá tải lớn, hệ thống áp suất lên tới trên 700 bar, lực đạt được tới 3000 kNCó khả năng chịu quá tải, lực truyền động bị giới hạn bởi khí nén và đường kính xi lanh, thường F< 30 kN ở 6 bar

– Một số nhược điểm quan trọng:

  • Có thể gây bẩn, ô nhiễm môi trường
  • Nguy hiểm khi gần lửa
  • Nguy hiểm khi áp suất vượt quá mức an toàn (đặc biệt với ống dẫn)
  • Hiệu suất thấp

Cấu trúc của hệ thống thủy lực

Sơ đồ mô tả cấu trúc của một hệ thống thủy lực được biểu diễn:

  • Khối nguồn thủy lực (Power supply section): thực chất là một bộ biến đổi năng lượng ( Điện – cơ – thủy lực). Khối nguồn thủy lực gồm: Động cơ điện; bơm thủy lực; các van an toàn; bể chứa dầu; cơ cấu chỉ thị áp suất, lưu lượng…
  • Khối điều khiển dòng thủy lực (Power control section )

Trong hệ thống thủy lực, năng lượng được truyền dẫn giữa bơm và cơ cấu chấp   hành đảm bảo những giá trị xác định theo yêu cầu công nghệ như lực; mô men; vận tốc hoặc tốc độ quay. Đồng thời cũng phải tuân thủ những điều kiện vận hành hệ    thống. Vì vậy, các van được lắp đặt trên các đường truyền đóng vai trò như những phần tử điều khiển dòng năng lượng.

Ví dụ các van: Van đảo chiều; van tiết lưu; van áp suất; van một chiều…

Các van này có thể có vai trò là phần tử điều khiển hoặc điều chỉnh áp suất hay lưu lượng, và hơn nữa chúng cũng có những đặc điểm chung là gây tổn thất áp suất.

  • Các cơ cấu chấp hành (drive section) như: các xilanh (cylinders), các động cơ thủy lực (Hydro-motors)
Mô hình thủy lực

Bộ nguồn thủy lực

Một bộ nguồn thủy lực đơn giản bao gồm:

  • Bơm thủy lực (Hydraulic Pump) được truyền động bởi động cơ điện (M) Motor
  • Bộ điều chỉnh áp suất ( Relief valve) nhằm bảo vệ bơm
  • Dụng cụ chỉ thị các thông số, ví dụ chỉ thị áp suất( Pressure gauge)
  • Thùng dầu (Tank)
  • Cổng ra P; cổng hồi dầu T

Ngoài ra, một khối nguồn tiêu chuẩn còn có các phần tử khác, như các bộ lọc dầu, bộ làm mát dầu, khâu kiểm tra dầu tràn, kiểm tra nhiệt độ dầu…
Mô hình vận hành bơm thủy lực

Một điểm khác với hệ thống khí nén là trong hệ thống thủy lực, dầu thủy lực hầu như không chịu nén nên việc sử dụng bình tích áp ít hiệu quả, vì vậy trong mỗi hệ thống thủy lực sẽ thường bao gồm ít nhất một bộ nguồn thủy lực và khi vận hành hệ thống thuỷ lực thì cũng chính là phải vận hành bơm thuỷ lực.