Trạm nguồn thủy lực là một cụm các phần tử: nguồn động lực, thiết bị điều khiển, điều chỉnh, thiết bị an toàn, thiết bị theo dõi. Có thể coi trạm nguồn thủy lực là một cụm tổ hợp lắp ghép gần hoàn chỉnh của một hệ thống thủy lực đơn giản. Vậy trạm nguồn thủy lực có cấu tạo gồm những gì, các bước xây dựng một trạm nguồn thủy lực đơn giản như thế nào. Hãy cùng tìm hiểu rõ và bắt tay xây dựng cho mình ngay một trạm mà không cần phải đặt hàng tốn kém. Let’s go !
1. Hướng dẫn xây dựng trạm nguồn thủy lực
Kiến thức về trạm nguồn thủy lực, mình không nhắc lại nữa, mình đã trình bày rất kĩ trong bài viết dưới đây. Những ai chưa biết thì hãy đọc trước khi đọc tiếp bài viết này:
xay_dung_tram_nguon_thuy_luc
Nào, sau khi đọc xong, hãy cùng bắt tay thiết kế luôn. Mình sẽ đưa ra trình tự thiết kế để cho các bạn dễ hiểu, ứng dụng luôn sau đó sẽ đi vào chi tiết. Các bước cần làm trong nội dung bài hôm nay là:
- Tính toán chọn xi lanh
- Tính toán bơm thủy lực
- Tính toán chọn động cơ
- Tính toán chọn lựa van
- Tính toán chọn bể dầu
a. Tính toán chọn xi lanh thủy lực
Xy lanh thủy lực
Tính chọn xi lanh thủy lực là việc đầu tiên cần phải làm để có thể tiến hành làm các bước tiếp theo. Tính chọn sai ở bước này, coi như toàn bộ hệ thống sẽ phải làm lại, các bạn cần phải lưu ý vấn đề này. Hãy đọc thật cẩn thận bài viết dưới đây:
Các bạn phải xác định được, tải trọng cần đáp ứng là bao nhiêu. Giả sử, các bạn làm bàn nâng xe máy, oto, hãy ước lượng gần chính xác tải trọng lớn nhất mà các bạn cần nâng. Vì sao phải xác định gần chính xác giá trị tải trọng này? Nếu xác định sai, xi lanh thủy lực sẽ bị cong cần, gẫy cần, bơm thủy lực phải chọn công suất lớn, tốn kém, lãng phí…
Sau khi xác định chính xác tải trọng cần nâng( các tải trọng khác tương tự) hãy tính chọn xi lanh với các kích thước theo công thức dưới đây:
trong đó F tien chính là tải trọng mà chúng ta cần nâng, các bạn nhớ đổi đơn vị cho chuẩn Niu tơn.
p( N/m2) là áp suất dầu thủy lực nhận từ bơm. Áp suất này phụ thuộc vào bơm thủy lực chúng ta sẽ mua.
D là đường kính ống xi lanh, tính bằng mét.
d là đường kính cần xi lanh, đơn vị là mét.
Đến đây chúng ta sẽ phải lựa chọn p và D, d cho phù hợp. Khi thiết kế trạm nguồn nâng hạ hay ép, chúng ta cũng không cần quan tâm nhiều tới vận tốc xi lanh mà chú trọng nhiều vào thông số lực nâng. Nhìn vào phương trình F tiến ta thấy, p và D là hai thông số ta cần phải xác định. Giải thích sơ qua cho các bạn hiểu, F tiến chính là lực mà cần xi lanh sinh ra khi dầu được bơm vào bên không có cần. F lùi thì ngược lại.
Dựa theo phương trình, p lớn thì D nhỏ nên chúng ta cần khéo léo lựa chọn. Đối với anh em nào chưa mới bắt đầu thiết kế trạm nguồn thì cần phải lưu ý, không nên chọn bơm có áp suất cao quá. Chọn bơm ở phần sau mình sẽ nói kĩ hơn. Đường kính D xi lanh thông thường được tiêu chuẩn hóa hết rồi, các bạn cứ lên mạng là có nhé. Lựa chọn D và d phải dùng mắt và kinh nghiệm để cần xi lanh không bị cong cũng như bị gãy. Có thế mới đảm bảo được độ bền cơ khí. Thông thường khi chọn xong đường kính, chúng ta cần phải kiểm tra điều kiện bền, uốn của cần xi lanh nữa. Phần này tính toán phức tạp nên mình không giới thiệu, đối với những xưởng sản xuất cơ khí nhỏ, họ thường hay dùng mắt và kinh nghiệm là có thể chọn được đường kính cần có thể đảm bảo. Nếu muốn chắc chắn, nên tham khảo ý kiến của nhà cung cấp xi lanh, họ sẽ tư vấn cho các bạn xi lanh đảm bảo độ bền.
Như vậy ta đã chọn xong xi lanh thủy lực cho một trạm nguồn nhỏ.
b. Chọn bơm thủy lực cho bộ nguồn
Bơm bánh răng thủy lực
Như đã nêu ở trên, chọn bơm thủy lực chúng ta phải cân nhắc. Không nên chọn áp suất bơm thủy lực cao quá. Thường thì theo kinh nghiệm, bơm thủy lực trong các ứng dụng nhỏ, không nên vượt quá 200 bar. Vì sao lại thế? Những bơm có áp suất cao bơm piston có chi phí rất đắt, rất khó mua. Không những thế, nếu bạn dùng bơm áp suất cao, những phần từ khác như van, ống thủy lực, thậm chí dầu thủy lực cũng sẽ phải chọn chất lượng tốt, giá thành bộ nguồn của chúng ta cũng sẽ tăng lên rất nhiều. Đó là nhược điểm lớn của việc chọn bơm áp cao.
Đối với trạm nguồn nhỏ, chúng ta chỉ nên chọn bơm bánh răng có áp suất trung bình, trên dưới 150 bar, giá thành sẽ giảm đáng kể, do những phần tử khác trong bộ nguồn sẽ hạ. Tuy vậy, khi đó đường kính xi lanh của bạn sẽ phải tăng lên. Đây là bài toán cân bằng, các bạn hãy tham khảo và cân nhắc. Lời khuyên cho các bạn, là hãy chọn bơm thủy lực có áp suất trung bình trước, vì bơm thủy lực áp suất trung bình như bánh răng rất dễ mua, song áp suất cao bơm piston thì lại khó mua vô cùng. Xi lanh nâng hạ thì luôn luôn sẵn có.
Việc lựa chọn lưu lượng cho bơm cũng không kém phần quan trọng. Ở trên mình nói, trong những ứng dụng nâng hạ hay ép ,chúng ta nên ưu tiên tới lực. Vì khi nâng hạ hay ép, vận tốc của xi lanh thường rất nhỏ, nên hầu hết các bơm có công suất trung bình đều có thể đáp ứng được. Tuy nhiên, chúng ta cũng cần tính gần đúng, để có thể lựa chọn được bơm thủy lực cho phù hợp. Tùy vào yêu cầu vận tốc của ứng dụng, các bạn hãy xác định vận tốc chuyển động của xi lanh mong muốn. Dựa vào đường kính ống xi lanh, đường kính cần xi lanh, chúng ta sẽ lựa chọn được lưu lượng của bơm thủy lực theo công thức sau:
Công thức tính lưu lượng
Trong đó, Q là lưu lượng m3/s.
v là là vận tốc m/s
Sau khi có lưu lượng và áp suất, hãy quy đổi một lần nữa để có thể lựa chọn được bơm trên thị trường. Bên trên mình quy đổi chỉ để cho các bạn dễ tính toán, nhưng các thông số để chọn bơm, họ lại để là bar, lít/ phút.
Một số công thức quy đổi các bạn có thể tham khảo:
1 MPa = 10^6 Pa
1KPa= 10^3 Pa
1 bar = 10^5 Pa
1 Pa= 1N/m2
Ngoài ra, khi mua hàng tại các cửa hàng truyền thống, họ còn sử dụng đơn vị là Kí. Vậy bơm 300 kí là gì? Kí là đơn vị đo áp suất mà họ hay dùng, cái này trong trường đại học không dạy. Bản thân mình khi đi làm mua bơm mới được biết. 1 Kí = 1 bar nhé các bạn.
c. Hướng dẫn lựa chọn động cơ điện
Động cơ điện có vai trò kéo bơm thủy lực chạy. Động cơ điện được nối đồng trục với bơm thủy lực. Cách tính công suất động cơ điện cần dùng, mình sẽ trình bày ngay sau đây.
Công thức tính công suất bơm thủy lực
Sau khi có được công suất bơm thủy lực theo lí thuyết, các bạn đem nhân với 1,4 lần lên là có thể ra được công suất động cơ điện cần dùng. Con số 1,4 ở đâu ra? Các bạn hình dung thế này. Trong quá trình bơm hoạt động, hiệu suất của bơm thủy lực không bao giờ đạt được 100% do rò rỉ, do ma sát cơ khí, do hiệu suất thủy lực. Vì thế thông thường, chúng ta sẽ phải lựa chọn bơm có lưu lượng và áp suất cao hơn một chút so với yêu cầu. Một là để bù vào hiệu suất, hai là bù cho việc sử dụng lâu dài sau này.
d. Hướng dẫn lựa chọn van thủy lực
Van phân phối 4/3
Van thủy lực mình đã trình bày rất kĩ nguyên lí, cách lựa chọn một số loại van hay gặp trong hệ thống thủy lực ở bài viết :
các bạn hãy tham khảo.
Sau khi lựa chọn được van, các bạn hãy tự mua hoặc tự gia công thêm đế van để có thể cố định lắp đặt. Bên cạnh van phân phối cần dùng, hãy lắp thêm một chiếc van an toàn để đảm bảo cho bơm cũng như hệ thống của các bạn được an toàn.
e. Tản nhiệt và làm mát cho dầu thủy lực
Trong hầu hết tất cả các trạm nguồn thủy lực, quạt làm mát luôn luôn được trang bị đi kèm. Trong quá trình hoạt động, dầu thủy lực sẽ dần nóng lên, do ma sát của dầu thủy lực với thành, các lớp dầu chuyển động với nhau, do ma sát của cơ cấu chấp hành, ngoạt dòng… Dầu nóng sẽ làm biến dạng doăng phớt, chảy vật liệu, làm giảm chất lượng dầu thủy lực. Một số tác hại, các bạn hãy tham khảo video dưới đây:
Làm mát dầu là việc vô cùng cần thiết đối với những hệ thống hoạt động trong thời gian dài. Tuy nhiên, nếu như hệ thống đơn giản, hoạt động ít thì có thể bỏ qua việc làm mát dầu.
Cấu tạo của kệ làm mát là các ống uốn lượn để tăng bề mặt tiếp xúc với không khí. Một quạt gió được lắp đặt giúp tăng khả năng đối lưu không khí nên vì nhờ đó mà dầu được làm mát nhanh chóng.
f. Xác định lượng dầu thủy lực cần cho hệ thống
Dầu thủy lực
Dầu thủy lực có chức năng , mang năng lượng đi sinh công rồi quay trở lại thùng. Trong quá trình đó, dầu thủy lực sẽ nhận và truyền năng lượng, sinh nhiệt tản nhiệt…. Vì thế, chất lượng dầu rất quan trọng. Tùy thuộc vào tải trọng mà cần lựa chọn dầu thủy lực 32, dầu thủy lực, 46 hay dầu thủy lực 68. Các bạn hãy tham khảo bài viết:
- dầu thủy lực
- Dầu thủy lực 32
- Dầu thủy lực 68
để biết đặc tính của mỗi loại dầu. Lựa chọn dầu có độ nhớt không đúng sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu, trường hợp nặng hệ thống sẽ không làm việc được.
Khối lượng dầu thủy lực thường được tính theo khối lượng dầu điền đầy đường ống, điền đầy cơ cấu chấp hành rồi nhân lên 2 tới 5 lần tùy thuộc vào chiều dài đường ống, công suất hệ thống và cơ cấu chấp hành. Cái này phải nhìn vào hệ thống mới có thể quyết định được. Tránh việc sử dụng quá nhiều dầu gây lãng phí cũng như ít dầu ảnh hưởng tới sự làm việc( nhiệt).
g. Xác định kích thước bể dầu.
Hiện nay người ta thường thiết kế bể chứa dầu thủy lực hình chữ nhật để tăng bề mặt tiếp xúc với không khí lên nhằm mục đích tản nhiệt làm mát cho dầu thủy lực. Bể dầu phải đủ lớn sao cho mức dầu trong thùng max nhất là đạt 2/3 chiều cao thành bể. Ống hút dầu và ống xả dầu không được chạm đáy thùng mà phải cách ít nhất là 300 mm. Vì sao lại như thế?
Nhằm mục đích không làm dầu bị sủi bọt như vẩn đục dầu. Dầu bị sủi bọt có tác hại rất lớn cho hệ thống, nó làm dầu thủy lực không điền đầy ống, dẫn tới tổn hao công suất. Một lí do nữa quan trọng không kém chính hiện tượng xâm thực rất dễ xảy ra nếu dầu có nhiều bọt. Hiện tượng xâm thực là gì mình sẽ trở lại trong bài viết sau. Một yếu tố rất quan trọng để đánh giá chất lượng dầu thủy lực chính là khả năng chống tạo bọt.
Nếu ống hút và ống xả để sát đáy thì sẽ làm vẩn đục chất bẩn. Điều này gây hại rất nhiều cho hệ thống vì vốn dĩ hệ thống thủy lực rất kỵ bẩn, chúng làm xước bề mặt, phá hủy bề mặt phần tử thủy lực ở áp suất cao.
Một lưu ý nữa là đáy thùng dầu thường được làm nghiêng đi một góc nhỏ để hạt bẩn trong dầu có thể được thu gom một phía. Trên thùng dầu thường được bố trí thước đo dầu để kiểm tra mức dầu trong thùng, đảm bảo hệ thống luôn đủ dầu.
Kích thước thùng dầu lớn sẽ giúp hệ thống tản nhiệt nhanh, tránh làm vẩn đục, song lại rất cồng kềnh. Các bạn hãy cân nhắc thêm nhé.
Lưu ý cuối cùng trước khi kết thúc bài viết chính là, cần phải vệ sinh sạch sẽ tất cả thiết bị, trước khi đưa vào sử dụng. Đối với những hệ thống thủy lực, một hai hạt cát cũng gây hậu quả nghiêm trọng cho hệ thống của các bạn. Hãy luôn lưu ý điều này.
Với đặc điểm như vậy, hệ thống thủy lực luôn luôn được ưu tiên trong thiết kế , lắp đặt cũng như mua bán. Chi phí để mua một trạm nguồn thủy lực tùy từng loại theo yêu cầu công suất, chức năng và chát lượng của các phần tử mà có giá khác nhau. Song chi phí đó không hề rẻ chút nào. Vậy qua bài này, các bạn hãy tìm hiểu kĩ và bắt tay xây dựng ngay một trạm nguồn thủy lực theo nhu cầu của mình để tiết kiệm chi phí. Mong là các bạn sẽ thành công theo bài viết của mình.
Với đặc điểm như vậy, hệ thống thủy lực luôn luôn được ưu tiên trong thiết kế , lắp đặt cũng như mua bán. Chi phí để mua một trạm nguồn thủy lực tùy từng loại theo yêu cầu công suất, chức năng và chát lượng của các phần tử mà có giá khác nhau. Song chi phí đó không hề rẻ chút nào. Vậy qua bài này, các bạn hãy tìm hiểu kĩ và bắt tay xây dựng ngay một trạm nguồn thủy lực theo nhu cầu của mình để tiết kiệm chi phí. Mong là các bạn sẽ thành công theo bài viết của mình.
Còn chần chừ gì nữa mà không gọi ngay cho chúng tôi để có được sự hài lòng nhất. Với đội ngũ tiến sĩ kỹ sư trẻ năng động trong và ngoài nước trên 5 năm kinh nghiệm hi vọng sẽ mang lại sự lựa chọn tốt nhất cho khách hàng.
Sự cố của các bạn là trách nhiệm của chúng tôi! Gọi ngay đi!
){kind=link}