Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén trong công nghiệp - Chương 2: Thiết bị cung cấp và xử lý nguồn năng lượng thủy - khí - Tôn Thất Đồng

Nội dung text: Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén trong công nghiệp - Chương 2: Thiết bị cung cấp và xử lý nguồn năng lượng thủy - khí - Tôn Thất Đồng

1. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP HUẾ 1
2. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 2
3. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ Nội dung 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.1. Yêu cầu kỹ thuật dầu thủy lực 2.1.2. Các loại máy bơm dầu 2.1.3. Hệ thơng lọc, xử lý và phân phối dầu ép thủy lực 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.1. Yêu cầu kỹ thuật nguồn khí nén 2.2.2. Các loại máy nén khí 2.2.3. Hệ thơng lọc, xử lý và phân phối khí nén GV. TƠN THẤT ĐỒNG 3
4. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.1. Yêu cầu kỹ thuật dầu thủy lực Loại chất lỏng thủy lực phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Cĩ khả năng bơi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn nhiệt độ và áp suất. - Độ nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ. - Cĩ tính trung hồ (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế được khả năng xâm nhập của khí, nhưng dễ dàng tách khí ra. - Phải cĩ độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít và khe hở của các chi tiết di trượt, nhằm đảm bảo độ rị dầu bé nhất. - Dầu phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hồ tan trong nước và khơng khí, dẫn nhiệt tốt, cĩ mơđun đàn hồi, hệ số nở nhiệt và khối lượng riêng nhỏ. Qua những yêu cầu trên chỉ cĩ loại dầu khống chất thoả mãn được đầy đủ các yêu cầu nhất. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 4
5. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.2. Các loại máy bơm dầu a. Khái niệm Trong hệ thống thủy lực nguồn năng lượng được dùng lấy từ dầu ép thủy lực. Để tạo ra năng lượng này cho dầu ép thủy lực ta sử dụng bơm dầu. ➔ Bơm dầu là một phần tử quan trọng nhất của hệ thồng điều khiển thủy lực, dùng để biến cơ năng của động cơ thành năng lượng của dầu. Những thơng số cơ bản của bơm đĩ là lưu lượng và áp suất. Trong hệ thống thủy lực thường sử dụng lại bơm thể tích (là bơm thực hiện biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích). Tùy thuộc vào lượng dầu đẩy ra trong chu kỳ làm việc, phân thành 2 loại bơm: - Bơm cĩ lưu lượng cố định - Bơm cĩ lưu lượng thay đổi. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 5
6. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ GV. TƠN THẤT ĐỒNG 6
7. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ b. Một số loại bơm dầu thủy lực BƠM PITTƠNG Hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích: ❖ Cĩ khả năng làm kín tốt hơn so với bơm cánh gạt và bánh răng. ❖ Được sử dụng ở những hệ thống dầu ép cần áp suất cao, P = 700 bar, và lưu lượng lớn: máy xúc, máy nén. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 7
8. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ BƠM PITTƠNG Loại bơm pittơng hướng tâm: GV. TƠN THẤT ĐỒNG 8
9. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ BƠM PITTƠNG Loại bơm pittơng hướng trục: GV. TƠN THẤT ĐỒNG 9
10. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ BƠM CÁNH GẠT Hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích: ❖ Bơm cánh gạt đảm bảo một lưu lượng đều hơn, hiệu suất cao hơn bơm bánh răng. Được sử dụng ở những hệ thống dầu ép áp suất thấp và trung bình. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 10
11. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ BƠM BÁNH RĂNG Hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích: ❖ Bơm bánh răng dễ chế tạo, tạo ra áp suất trung bình trong hệ thống, được dùng trong hệ thống thủy lực của các máy san ủi, hệ thống ben tự đổ của xe ơ tơ, mạch điều khiển của hệ thống thủy lực máy súc đào, cẩu. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 11
12. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.3. Hệ thơng lọc, xử lý và phân phối dầu ép thủy lực Vị trí lắp bộ lọc dầu: GV. TƠN THẤT ĐỒNG 12
13. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ BƠM TRỤC VÍT Hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích: ❖ Bơm trục vít tạo ra dịng chảy liên tục và đều, bơm chạy nhẹ êm. Do đĩ được dùng trong các hệ thống yêu cầu hoạt động yên tĩnh. Tuy nhiên, bơm chế tạo phức tạp, giá thành cao và tỷ số nén hạn chế. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 13
14. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.3. Hệ thơng lọc, xử lý và phân phối dầu ép thủy lực a. Bộ lọc Trong quá trình làm việc khơng tránh khỏi dầu bị bẩn do các chất bẩn được tạo ra từ bên ngồi hay bản thân của nĩ. Những chất bẩn này đã gây ra hiện tượng kẹt các khe hở, các tiết diện dịng chảy làm ảnh hưởng rất lớn đến sự ổn định hoạt động của hệ thống và hư hỏng. Do đĩ trong hệ thống dầu ép ta thường gắn các bộ lọc dầu để ngăn ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên trong các cơ cấu, phần tử dầu ép. Bộ lọc dầu thường đặt ở ống hút của bơm dầu. Trường hợp cần dầu sạch hơn, đặt thêm một bộ ở cửa ra của bơm, và một ở ống xả của hệ Ký hiệu thống dầu ép. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 14
15. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.3. Hệ thơng lọc, xử lý và phân phối dầu ép thủy lực b. Bể dầu: 2 Nhiệm vụ: 9 1 8 - Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín ( cấp và nhận dầu chảy về). - Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc. - Lắng đọng các chất cặn bả, dơ bẩn trong quá trình làm việc. - Tách nước. 6. Vách ngăn 1. Động cơ điện 7. Phía xả 2. Ống nén 8. Mắt dầu 3 3. Bộ lọc 9. Đổ dầu 4 5 4. Phía hút 10. Ống xả 6 7 GV. TƠN THẤT ĐỒNG 15
16. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.3. Hệ thơng lọc, xử lý và phân phối dầu ép thủy lực c. Đồng hồ đo: - Đo áp suất: bằng áp kế lị xo - Đo lưu lượng: + Bằng bánh Ovan hoặc bánh răng + Bằng tuabin hoặc cánh gạt + Theo nguyên lý chênh áp + Bằng lực căng lị xo GV. TƠN THẤT ĐỒNG 16
17. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.3. Hệ thơng lọc, xử lý và phân phối dầu ép thủy lực d. Bình trích chứa: Bình trích chứa là cơ cấu dùng trong các hệ truyền dẫn thủy lực để điều hịa năng lượng thơng qua áp suất và lưu lượng của chất lỏng làm việc. Bình trích chứa làm việc theo hai quá trình: tích năng lượng vào và cấp năng lượng ra. Phân loại: - Bình trích chứa trọng vật. - Bình trích chứa lị xo. - Bình trích chứa thủy khí. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 17
18. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.3. Hệ thơng lọc, xử lý và phân phối dầu ép thủy lực e. Ống - nối thủy lực: Để nối liền các phần tử điều khiển (các loại van) với các cơ cấu chấp hành, với hệ thống biến đổi năng lượng (bơm dầu, động cơ dầu), người ta dùng các ống dẫn, ống nối hoặc các tấm nối GV. TƠN THẤT ĐỒNG 18
19. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.1. Sản xuất nguồn dầu ép thủy lực 2.1.4. Tính lưu lượng máy bơm dầu thủy lực Kiểu bơm Bơm pittơng hướng Bơm cánh gạt trục Biểu thức tính Bơm trục vít Bơm pittơng hướng Bơm bánh răng tâm Trong đĩ: m – mơ đun của bánh răng [cm]; e – Độ lệch tâm [cm]; d – đường kính bánh cơng tác [cm]; h – Khoảng chạy pít tơng [cm]; b – bề rộng bánh cơng tác [cm]; h = 2e = (1.3 – 1.4)d n – số vịng quay trong một phút [cm]; i – Số bánh cơng tác; z – số răng; α - gĩc nghiên của rơto với trục quay GV. TƠN THẤT ĐỒNG 19
20. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.1. Yêu cầu kỹ thuật của khí nén Khí nén là khơng khí từ tự nhiên được ép nén (để làm giảm thể tích) trở thành nguồn khí cĩ năng lượng (tồn tại ở dạng thế năng cĩ áp suất cao và lưu lượng lớn). Khí nén sử dụng cung cấp cho hệ thống cơng nghiệp cần phải đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật: - Khơng cĩ bụi bẩn và hạt rắn. - Khơng cĩ hơi nước. - Áp suất ổn định. - Phải được pha dầu bơi trơn. Quy trình sản xuất nguồn khí nén như sau: GV. TƠN THẤT ĐỒNG 20
21. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.2. Các loại máy nén khí a. Khái niệm: Áp suất của khí nén được tạo ra từ máy nén, ở đĩ năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc của động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén (ở dạng thế năng) và nhiệt năng. b. Nguyên lý máy nén khí: * Nguyên lý thay đổi thể tích Khơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đĩ thể tích của buồng chứa sẽ nhỏ lại. Như vậy theo định luật Boy - Mariotte, áp suất trong buồng chứa sẽ tăng lên. Các lọai máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như kiểu pit-tơng, bánh răng, cánh gạt * Nguyên lý động năng Khơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đĩ áp suất khí nén được tạo ra bằng động năng bánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động này tạo ra lưu lượng và cơng suất rất lớn. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này là máy nén khí kiểu ly tâm. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 21
22. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.2. Các loại máy nén khí c. Các loại máy nén khí: * Máy nén kiểu pittơng: Máy nén píttơng là máy nén phổ biến nhất và cĩ thể cung cấp năng suất đến 500m3/phút. Máy nén 1 pít tơng cĩ thể nén khí khoảng 6 bar và ngoại lệ cĩ thể đến 10 bar; máy nén kiểu pít tơng hai cấp cĩ thể nén đến 15 bar; 3-4 cấp lên đến 250 bar. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 22
23. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.2. Các loại máy nén khí * Máy nén kiểu cánh gạt: Khơng khí được hút vào buồng hút (trên biểu đồ p - V tương ứng đoạn d - a). Nhờ rơto và stato đặt lệch nhau một khoảng lệch tâm e, nên khi rơto quay theo chiều sang phải, thì khơng khí sẽ vào buồng nén (trên biểu đồ p - V tương ứng đoạn a - b). Sau đĩ khí nén sẽ vào buồng đẩy (trên biểu đồ p - V tương ứng đoạn b - c). GV. TƠN THẤT ĐỒNG 23
24. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.2. Các loại máy nén khí * Máy nén kiểu trục vít: - Ưu điểm: khí nén khơng bị xung, sạch; tuổi thọ vít cao (15.000 đến 40.000 giờ); nhỏ gọn, chạy êm. - Khuyết điểm : Giá thành cao, tỷ số nén bị hạn chế. Dòng khí nén Dầu bôi trơn được làm nguội Hút Đẩy Hỗn hợp dầu và khí nén Rơ - le nhiệt Dầu bị nung nóng GV. TƠN THẤT ĐỒNG 24
25. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ Bảng so sánh đặc điểm kỹ thuật giữa các loại máy nén khí GV. TƠN THẤT ĐỒNG 25
26. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.3. Hệ thống lọc, xử lý và phân phối khí nén a. Bộ lọc: Trong một số lãnh vực, như là: những dụng cụ cầm tay sử dụng truyền động khí nén, những thiết bị, đồ gá đơn giản hoặc một số hệ thống điều khiển đơn giản dùng khí nén thì chỉ cần sử dụng một bộ lọc khơng khí. Bộ lọc khơng khí là một tổ hợp gồm 3 phần tử: van lọc, van điều chỉnh áp suất, van tra dầu. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 26
27. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.3. Hệ thống lọc, xử lý và phân phối khí nén a. Bộ lọc: - Van lọc: cĩ nhiệm vụ tách các thành phần chất bẩn và hơi nước ra khỏi khí nén. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 27
28. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.3. Hệ thống lọc, xử lý và phân phối khí nén a. Bộ lọc: - Van điều chỉnh áp suất: cĩ cơng dụng giữ cho áp suất khơng đổi ngay cả khi cĩ sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc sự dao động của áp suất đường vào. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 28
29. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.3. Hệ thống lọc, xử lý và phân phối khí nén a. Bộ lọc: - Van tra dầu: phun dầu vào khí nén, từ đĩ được đưa đến khắp hệ thống thiết bị; nhằm giảm lực ma sát, sự ăn mịn và sự rỉ sét của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 29
30. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.3. Hệ thống lọc, xử lý và phân phối khí nén b. Hệ thống phân phối khí nén: Hệ thống phân phối khí nén cĩ nhiệm vụ chuyển khơng khí nén từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, đảm bảo áp suất p và lưu lượng Q và chất lượng khí nén cho các thiết bị làm việc, ví dụ như van, động cơ khí, xy lanh khí GV. TƠN THẤT ĐỒNG 30
31. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.3. Hệ thống lọc, xử lý và phân phối khí nén c. Bình trích chứa khí nén: Bình trích chứa khí nén cĩ nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén của máy nén khí chuyển đến, trích chứa, ngưng tụ và tách nước trước khi chuyển đến nơi tiêu thụ. Kích thước của bình trích chứa phụ thuộc vào cơng suất của máy nén khí, cơng suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng và phương pháp sử dụng khí nén. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 31
32. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY - KHÍ 2.2. Sản xuất nguồn khí nén 2.2.3. Hệ thống lọc, xử lý và phân phối khí nén d. Ống dẫn và co nối khí nén: Được làm bằng các vật liệu cao su, nhựa hoặc kim loại. Thơng số cơ bản kích thước ống phụ thuộc vào: vận tốc dịng chảy cho phép, tổn thất áp suất cho phép, áp suất làm việc, chiều dài ống, lưu lượng, hệ số cản trở dịng chảy và các phụ kiện nối ống. GV. TƠN THẤT ĐỒNG 32