Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 6: Bình tích áp - Lê Thể Truyền

Nội dung text: Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 6: Bình tích áp - Lê Thể Truyền

1. CENNITEC BÌNH TÍCH ÁP LE THE TRUYEN
2. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Hầu hết các bình tích áp được sử dụng để giải quyết các vấn đề sau: 1. Hổ trợ vào lưu lượng của bơm để cung cấp cho hệ thống 2. Duy trì áp suất cho xy lanh trong lúc bơm xả tải hoặc ngừng họat động 3. Cung cấp năng lượng dự phòng khi hệ thống bị hư hỏng 4. Giảm sốc và giảm rung động Cennitec
3. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Dung lượng làm việc của bình tích áp là thể tích Va, được định nghĩa như là thể tích dầu vào/ra từ bình tích áp ở áp suất P trong khoảng làm việc P1 và P2. 1 1  n n P P  P0 P0 0 0 V = V −V = V − Va = V1 −V2 = V0 −  a 1 2 0  P P P1 P2 1 2   Quá trình không đẳng nhiệt Quá trình đẳng nhiệt Nếu quá trình nén khí là đẳng nhiệt thì n = 1, không đẳng nhiệt thì 1 < n < 1.4, và đạon nhiệt n = 1.4 Áp suất nạp P0 phải nhỏ hơn áp suất làm việc nhỏ nhất P1 để đảm bảo bình tích áp vận hành đúng chức năng của nó. Nếu điều này không được thỏa mãn, khi áp suất làm việc trở nên nhỏ hơn P0, khí sẽ giãn nở và làm đầy không gian bên trong túi khí và bình tích áp sẽ ngừng hoạt động. Vì vậy, áp suất nạp cho bình tích áp được chọn trong khoảng P0 = (0.7 to 0.9) P1 Cennitec
4. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Thời gian để thực hiện một chu kỳ là 12.5 s. Hành trình đi ra của xy lanh hệ thống cần tòan bộ năng lượng, trong khi hành trình đi về xy lanh cần lực rất nhỏ. Vấn đề giảm kích thước của bơm và Van cân bằng Thời gian thực hiện 1 chu kỳ 12 s động cơ trở nên không thể nếu xy Thời gian nghỉ giữa 2 chu kỳ 45 s lanh làm việc liên tục. Tuy nhiên, thời gian chờ giữa các chu kỳ liên tiếp là 45 s, vì vậy kích thước của bơm và động cơ có thể giảm đến 70% nếu bình tích áp được sử dụng. 140 bar 125 HP M 454 l/min Cennitec
5. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Trong hệ thống này hai bơm được sử dụng. Một bơm có lưu lượng là 5 l/min, bơm còn lại có Bình tích áp lưu lượng thay đổi với lưu r a Thời gian thực hiện 1 chu kỳ b Van cân bằng 5 12 s 1 lượng lớn nhất là 22 l/min. Bơm 1 Thời gian nghỉ giữa 2 chu kỳ p ạ n 45 s t này được điều khiển theo chế ấ u s p độ cân bằng áp suất (xem Á chương 2). Công tắc áp suất được cài ở giá trị 190 bar. Khi Công tắc áp suất áp suất của hệ thống đạt đến 190 bar giá trị này, bơm có lưu lượng 24 VDC (2)Van dùng để xả bình tích áp 22 l/min xả tải về bể chứa dầu. Y1 Bơm còn lại tiếp tục cấp dầu Áp suất làm việc 140 bar cho hệ thống để duy trì áp suất 5 l/min không đổi là 195 bar với năng 220 bar M 22 l/min lượng mất mát ít nhất. 195 bar 210 bar (1) Van giới hạn áp suất/xả tải Cennitec
6. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Một thiết kế khác có thể là tốt hơn so với thiết kế vừa trình bày được giới thiệu trong hình 4.8. Hệ thống sử dụng hai bơm, bơm có lưu lượng lớn nhằm cung cấp lưu luợng cho xy lanh để thực hiện vận tốc nhanh. Khi các xy lanh ở vị trí ngừng, bơm có lưu lượng lớn xả tải qua hệ thống van giới hạn áp suất tác động gián tiếp, bơm có lưu lượng nhỏ tiếp tục cung cấp lưu Y1 lượng để duy trì áp suất. Thiết kế này tuy là có giảm năng lượng tiêu 120 bar hao vô ích nhưng chưa phải là 150 bar M 65 l/min phương án tốt nhất. 15 l/min Cennitec
7. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Bình tích áp được dùng như nguồn khẩn cấp Các hệ thống thủy lực thường không làm việc được nếu bơm không họat động. Một vài trường hợp trong công nghiệp máy phải thực hiện hết chu trình để đảm Y1 Y2 bảo an toàn ngay cả khi Y3 Y4 bơm bị hư hỏng. Trong trường hợp này bình tích áp được dùng để lưu trữ một năng lượng đủ để cung cấp cho xy lanh làm việc đến vị M trí an toàn khi bơm đã bị hư hỏng. Khi nguồn hệ thống bị hỏng, bơm ngưng họat động, các cuộn dây Y1 và Y2 cũng ngưng được cấp nguồn. Bình tích áp bơm dầu trực tiếp đến xy lanh để thực hiện việc đóng cửa. Cennitec
8. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Khi cuộn dây Y1 được cấp nguồn, dầu từ bơm cấp vào xy lanh làm xy lanh đi ra Van cân bằng nhưng đồng thời dầu Van xả 1.1 cũng được nén vào Y1 Y2 bình tích áp (hình 4.17). 5 bar M Cennitec
9. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Dùng bình tích áp để tăng vận tốc làm việc của xy lanh Cũng giống như cách mạch dùng D bình tích áp, cần phải có thời gian để nạp dầu vào bình tích áp. Quá trình nạp dầu này được chọn thực hiện ở Van cân bằng hành trình về của xy lanh. E B A Khi xy lanh về đến cuối hành trình, áp 1.1 F suất hệ thống tăng và bình tích áp bắt Công tắc áp suất đầu được nạp dầu qua van một chiều E. J 190 bar 24 VDC Khi áp suất đạt tới giá trị 190 bar, công tắc áp suất chuyển trạng thái làm mất Y1 nguồn cuộn dây Y1, cho phép bơm xả dầu về bể chứa qua van giới hạn áp 220 bar suất. Lúc này van B vẫn đóng nhờ áp M suất của đường điều khiển (1.1), áp suất này khoảng chừng 3 – 4 bar Cennitec
10. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP Điểm đặc biệc của van này là Van xả dùng cho bình tích áp Hệ thống tiết diện AX lớn hơn rất nhiều so với tiết diện AA. Phương trình cân bằng của con trượt van là: AX PA x AA = PX x AX Hay X PX = PA x (AX / AA) Trong đó PX là áp suất tại cửa X, và PA là áp suất tại cửa A của van. Van xả Nếu tỉ lệ các tiết diện là AX / AA = Y1 100:1, thì chỉ cần áp suất B khỏang chừng 3 bar tại cửa X là A có thể cân bằng được áp suất B 300 bar tại cửa A. Khi áp suất tại X AA M cửa X bằng 0 (trường hợp bơm A ngưng họat động) áp suất tại cửa A làm van mở, cho phép dầu từ bình tích áp trả về bể chứa dầu. Cennitec
11. le the truyen BÌNH TÍCH ÁP x A P, V VL F Khí Dầu dF nV n A2 VL = Ax 0 k = = n+1 P0 dx (V0 − Ax) Vg = V0 −VL = V0 − Ax Trong đó, k = độ cứng lò xo thủy lực, N/m n n P(V0 − Ax) = P0V0 VL = thể tích chất lỏng trong bình tích áp, m3 A = diện tích piston, m2 APV n x = độ dịch chuyển của piston 0 0 3 F = PA = n V0 = thể tích khí, thể tích bình tích áp, m (V0 − Ax) P0 = áp suất khí nạp ban đầu, Pa P = áp suất làm việc, Pa n = hệ số đạn nhiệt F = lực lò xo, N Cennitec