Tài liệu Tự động hóa truyền động thủy khí trên máy công nghiệp - chương 1- tài liệu nội bộ đhktcn thái nguyên

Tù ®éng ho¸ thuû- khÝ trªn m¸y c«ng NGHIÖP 1. Môc tiªu cña häc phÇn: M«n häc nh»m trang bÞ cho sinh viªn khèi kiÕn thøc c¬ së, c¬ b¶n vÒ tù ®éng ho¸ thuû khÝ, lµ thµnh phÇn kiÕn thøc thiÕt yÕu trong ngµnh c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y, thuéc khèi kiÕn thøc chuyªn ngµnh. 2. Néi dung: m«n häc chñ yÕu cung cÊp cho ng−êi häc c¸c kiÕn thøc vÒ c¸c phÇn tö thuû - khÝ th«ng dông; kiÕn thøc hÖ thèng vµ kü thuËt ®iÒu khiÓn c¸c hÖ thèng thuû khÝ hiÖn ®¹i. 3. Tµi liÖu häc tËp: [1]. Hoµng VÞ, NguyÔn ThÕ §oµn, T§H thuû khÝ trªn m¸y c«ng nghiÖp, Bé gi¸o tr×nh - Bé m«n ChÕ t¹o m¸y, Th¸i Nguyªn 2013. [2]. E.M. Khaimovich , “ Hydroprivod i hydropnhevmoavtomatika” Masinoctctroenie- 1971. [3]. Pneumatic Handbook, 7th Edition. Published by the trade & Technical Press Limited England 1989. [4]. TrÇn Do·n §Ønh …, TruyÒn dÉn thuû lùc trong chÕ t¹o m¸y, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt, 2002, Hµ Néi [5]. NguyÔn Ngäc Ph−¬ng, HÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn, Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o Dôc, 1998, Hµ Néi PhÇn I. THuû lùc Ch−¬ng 1. C¬ së lý thuyÕt vÒ truyÒn ®éng vµ ®iÒu khiÓn b»ng thuû lùc 1. LÞch sö ph¸t triÓn cña truyÒn ®éng vµ ®iÒu khiÓn b»ng thuû lùc . • Tõ n¨m 1920 truyÒn ®éng vµ ®iÒu khiÓn b»ng thuû lùc ®U ®−îc øng dông trong c¸c m¸y c«ng cô , ban ®Çu chñ yÕu dïng ®Ó thùc hiÖn chuyÓn ®éng th¼ng vµ c«ng suÊt bÐ, vÒ sau cßn dïng ®Ó thùc hiÖn chuyÓn ®éng quay. • HiÖn nay truyÒn dÉn thuû lùc ®−îc sö dông réng rUi trong hÇu hÕt c¸c ngµnh kü thuËt: Hµng kh«ng, qu©n sù, x©y dùng, giao th«ng vËn t¶i, ho¸ chÊt, m¸y má, c¬ khÝ luyÖn kim… • TruyÒn dÉn thuû lùc ®−îc sö dông réng rUi nhÊt trong ngµnh c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y, ®Æc biÖt ®èi víi c¸c m¸y c«ng cô nh− m¸y tæ hîp, m¸y ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè, c¸c d©y chuyÒn, hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng linh ho¹t…®Ó thùc hiÖn c¸c chuyÓn ®éng chÝnh, chuyÓn ®éng ch¹y dao, chuyÓn ®éng ®iÒu khiÓn… • HiÖn t¹i vµ trong t−¬ng lai truyÒn dÉn thuû lùc ®−îc sö dông réng rUi trong c¸c thiÕt bÞ thùc hiÖn chuyÓn ®éng ®ång bé, trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng… 2. Kh¶ n¨ng øng dông cña truyÒn dÉn thuû lùc • Trong hÖ thèng truyÒn ®éng : HÖ thèng truyÒn ®éng cã mét kh©u lµ chÊt láng (dÇu kho¸ng ®−îc Ðp). §−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch cÊp cho dÇu mét n¨ng l−îng d−íi d¹ng thÕ n¨ng (b¬m dÇu nÐn dÇu d−íi mét ¸p suÊt nhÊt ®Þnh), sau ®ã thÕ n¨ng dÇu Ðp biÕn thµnh c¬ n¨ng (cña ®éng c¬ dÇu, c¬ cÊu chÊp hµnh…). • Trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn : HÖ thèng truyÒn tÝn hiÖu cã kh©u truyÒn tÝn hiÖu lµ dßng chÊt láng liªn tôc, ®Ó truyÒn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn gi÷a c¸c phÇn tö trong hÖ thèng ®Õn c¸c kh©u chÊp hµnh.
−u ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng thuû lùc. • TruyÒn ®−îc c«ng suÊt cao vµ lùc lín nhê c¸c c¬ cÊu T−¬ng ®èi ®¬n gi¶n, ho¹t ®éng víi ®é tin cËy cao, Ýt ®ßi hái vÒ ch¨m sãc, b¶o d−ìng. • §iÒu chØnh v« cÊp tèc ®é, dÔ thùc hiÖn tù ®éng ho¸ theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc hay theo ch−¬ng tr×nh logic cho tr−íc. • KÕt cÊu gän nhÑ, vÞ trÝ cña c¬ cÊu dÉn ®éng vµ c¬ cÊu chÊp hµnh kh«ng lÖ thuéc nhau. • Cã kh¶ n¨ng gi¶m kÝch th−íc vµ khèi l−îng nhê lùa chän gi¶i ph¸p ¸p suÊt thuû lùc cao. • Cã ®Æc tÝnh gi¶m chÊn cao, qu¸n tÝnh bÐ, dÔ ®Ò phßng qu¸ t¶i, dÔ theo dâi. • Tù ®éng ho¸ ®¬n gi¶n, kÓ c¶ hÖ thèng phøc t¹p b»ng c¸ch Dïng c¸c phÇn tö tiªu chuÈn.
Nh−îc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng thuû lùc. • Tæn thÊt thuû lùc trªn èng dÉn, rß dÇu bªn trong c¸c phÇn tö lµm gi¶m hiÖu suÊt vµ h¹n chÕ ph¹m vi sö dông. • VËn tèc thay ®æi do ®é nhít thay ®æi theo nhiÖt ®é, do thay ®æi phô t¶i. Khã ®ång bé ho¸ chÝnh x¸c c¸c chuyÓn ®éng. 3. Mét sè ®Æc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng thuû lùc. • An toµn qu¸ t¶i tèt. • Kh¶ n¨ng t¶i cao. • Tuæi thä vµ b¶o d−ìng. • Kh¶ n¨ng thay thÕ, hiÖn ®¹i ho¸. • Kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh, hiÖu chØnh 4. TÝnh to¸n hÖ thèng thuû lùc 4.1 §é nhít cña chÊt láng lµm viÖc. • §é nhít ph¶n ¸nh lùc ma s¸t trong lßng chÊt láng. Lµ ®Æc tÝnh quan träng cña dÇu ¶nh h−ëng ®Õn tæn thÊt ma s¸t vµ rß dÇu trong hÖ thèng. • §é nhít t¹o nªn do t¸c ®éng liªn kÕt gi÷a c¸c phÇn tö ®o ®−îc cho mçi lo¹i chÊt láng. Theo Newton th× ma s¸t trong xuÊt hiÖn trªn bÒ mÆt hai líp chÊt láng chuyÓn ®éng s¸t nhau tØ lÖ thuËn víi vËn tèc tr−ît vµ diÖn tÝch bÒ mÆt ma s¸t: dv T = µF dy (1.1) µ: HÖ sè ma s¸t trong hay cßn gäi lµ ®é nhít ®éng lùc hay ®é nhít tuyÖt ®èi 1(Ns/m2 ) = 10 p (Poaz¬) §é nhít ®éng: Kh¶ n¨ng lùc nhít chèng l¹i qu¸n tÝnh chÊt láng: µ v= ρ (1.2) • (Cho ®Õn nay vÉn ch−a cã ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh chÝnh x¸c ®é nhít tuyÖt ®èi v× vËy kü thuËt th−êng dïng ®é nhít t−¬ng ®èi) • §é nhít Engler (0E): lµ tû sè gi÷a thêi gian ch¶y 200 cm3 chÊt láng qua lç nhít kÕ (φ2,8) ë nhiÖt ®é ®o so víi thêi gian ch¶ycña 200 cm3 n−íc tinh khiÕt ë nhiÖt ®é 200C. 0E = (t/ tn) • tn = 50 ÷ 52 sec (1.3) • §é nhít S©ybon (SSU): lµ thêi gian ch¶y tÝnh b»ng gi©y cña 60 cm3 chÊt láng qua lç nhít kÕ (φ2,8) ë nhiÖt ®é 37,80C. • C«ng thøc thùc nghiÖm chuyÓn ®æi ®é nhít tuyÖt ®èi (poazer) – T−¬ng ®èi (0E): µ = ρ(0,000716 0E – (0,000618/ 0E)) • µ : ®é nhít tuyÖt ®èi, kG.s/m2 • 0E : ®é nhít t−¬ng ®èi. • ρ: Khèi l−îng riªng, kg/l (1.4) • Trong tÝnh to¸n thuû lùc dïng c«ng thøc gÇn ®óng: µ = 0,00065 0E (1.4) • Qui ®æi c¸c thø nguyªn ®o ®é nhít: 1P = 0,1 N.s/m2 = 0,0102 kG.s/m2 1 P = 10 cP ( centi Poaz¬ ) 1 St = 1 cm2/s; 1cSt = 10-2 St 4.2. Tæn thÊt thuû lùc. (®èi víi chuyÓn ®éng æn ®Þnh cña chÊt láng tæn thÊt ¸p suÊt bao gåm tæn thÊt theo chiÒu dµi ®−êng èng vµ tæn thÊt côc bé) 4.2.1 Tæn thÊt theo chiÒu dµi ®−êng èng (Tæn thÊt theo chiÒu dµi ®−êng èng phô thuéc vµo tr¹ng th¸i ch¶y tÇng hay ch¶y rèi cña chÊt láng. §−îc x¸c ®Þnh b»ng chØ sè R©yn«n (Re)) 4.2.2 Tæn thÊt ¸p suÊt côc bé. (Lµ phÇn n¨ng l−îng cña chÊt láng dïng dÓ th¾ng lùc c¶n khi ch¶y qua c¸c thiÕt bÞ vµ c¬ cÊu thñy lùc, chñ yÕu do thay ®æi h−íng,thay ®æi vËn tèc, rèi lo¹n dßng t¹o thµnh xo¸y khi Dçu ch¶y qua mét sè vÞ trÝ ®Æc biÖt cña thiÕt bÞ. §−îc thÓ hiÖn theo thµnh phÇn ®éng n¨ng ¸p suÊt – vËn tèc)