Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén trong công nghiệp - Chương 4: Tính toán truyền động hệ thống thủy - khí - Tôn Thất Đồng

Nội dung text: Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén trong công nghiệp - Chương 4: Tính toán truyền động hệ thống thủy - khí - Tôn Thất Đồng

1. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ 1
2. GV. TÔN THẤT ĐỒNG 2
3. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ Nội dung 4.1. Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực & khí nén 4.1.1. Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực 4.1.2. Tổn thất trong hệ thống điều khiển khí nén 4.2. Cơ sở tính toán truyền động hệ thống 4.2.1. Công thức tính toán bơm và động cơ dầu 4.2.2. Chọn kích thước đường kính ống dẫn 4.2.3. Tổn thất áp suất trong ống dẫn, ống nối 4.3. Tính toán một số mạch điển hình 4.3.1. Hệ thống chuyển động tịnh tiến 4.3.2. Hệ thống chuyển động quay GV. TÔN THẤT ĐỒNG 3
4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ Hệ thống truyền động khí nén & thủy lực hoạt động tốt trên cơ sở đảm bảo về việc phân bố, tính toán và lực chọn các phần tử thiết bị thích hợp. Thực tế, toàn bộ các phần tử trong hệ thống truyền động khí nén & thủy lực đều có những yêu cầu kỹ thuật nhất định. Để có thể thỏa mãn được những yêu cầu này, thì thông các số cơ bản của các phần tử trong hệ cần được được tính toán, lựa chọn và bố trí phù hợp. Các cơ cấu chấp hành, cơ cấu biến đổi năng lượng, cơ cấu điều khiển và điều chỉnh, cũng như phần lớn các thiết bị phụ khác trong hệ thống đều được tiêu chuẩn hóa. Do đó, công việc thiết kế hệ thống truyền động thực chất là việc tính toán, lựa chọn và bố trí thích hợp các cơ cấu trên. Trong chương này, chỉ đưa ra các nội dung cần phân tích và tính toán khi thiết kế hệ thống một cách tổng quát chung. Khi tính toán cụ thể thì người học cần nghiên cứu và tìm hiểu cụ thể các dạng truyền động, các loại thiết bị để áp dụng các công thức tính toán phù hợp. GV. TÔN THẤT ĐỒNG 4
5. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực và khí nén 4.1.1. Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực a. Tổn thất thể tích: là do dầu thủy lực chảy qua các khe hở trong các phần tử của hệ thống. Áp suất càng lớn, vận tốc càng nhỏ và độ nhớt càng nhỏ thì tổn thất thể tích càng lớn. b. Tổn thất cơ khí: là do ma sát giữa các chi tiết có chuyển động tương đối với nhau. c. Tổn thất áp suất: là sự giảm áp suất do lực cản trên đường chuyển động của dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành. Tổn thất đó phụ thuộc vào những yếu tố khác nhau: - Chiều dài ống dẫn - Độ nhẵn thành ống - Độ lớn tiết diện ống dẫn - Tốc độ dòng chảy - Sự thay đổi tiết diện - Trọng lượng riêng, độ nhớt. GV. TÔN THẤT ĐỒNG 5
6. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực và khí nén 4.1.1. Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực c. Tổn thất áp suất Nếu áp suất vào hệ thống là p0 và p1 là áp suất ra, thì tổn thất áp suất được biểu thị bằng: Trong đó: ρ - khối lượng riêng của dầu [ 914 kg/m3 ] g - gia tốc trọng trường [ 9,18 m/s2 ] v - vận tốc trung bình của dầu [ m/s ] ξ - hệ số tổn thất cục bộ. γ - trọng lượng riêng của dầu (850 kG/m3) GV. TÔN THẤT ĐỒNG 6
7. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.1.1.Tổn2. Đăc thấtđiểm tronghệ truyền hệ thốngđộng điềuthủy khiểnlực và thủykhí nénlực và khí nén c. Tổn thất áp suất Ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất Tiết diện dạng tròn GV. TÔN THẤT ĐỒNG 7
8. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.1.1.Tổn2. Đăc thấtđiểm tronghệ truyền hệ thốngđộng điềuthủy khiểnlực và thủykhí nénlực và khí nén c. Tổn thất áp suất Ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất Tiết diện thay đổi lớn đột ngột GV. TÔN THẤT ĐỒNG 8
9. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.1.1.Tổn2. Đăc thấtđiểm tronghệ truyền hệ thốngđộng điềuthủy khiểnlực và thủykhí nénlực và khí nén c. Tổn thất áp suất Ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất Tiết diện thay đổi lớn từ từ GV. TÔN THẤT ĐỒNG 9
10. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.1.1.Tổn2. Đăc thấtđiểm tronghệ truyền hệ thốngđộng điềuthủy khiểnlực và thủykhí nénlực và khí nén c. Tổn thất áp suất Ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất Tiết diện thay đổi nhỏ đột ngột GV. TÔN THẤT ĐỒNG 10
11. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.1.1.Tổn2. Đăc thấtđiểm tronghệ truyền hệ thốngđộng điềuthủy khiểnlực và thủykhí nénlực và khí nén c. Tổn thất áp suất Ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất Tiết diện thay đổi nhỏ từ từ GV. TÔN THẤT ĐỒNG 11
12. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.1.1.Tổn2. Đăc thấtđiểm tronghệ truyền hệ thốngđộng điềuthủy khiểnlực và thủykhí nénlực và khí nén c. Tổn thất áp suất Ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất Đầu vào/ra ống dẫn GV. TÔN THẤT ĐỒNG 12
13. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.1.1.Tổn2. Đăc thấtđiểm tronghệ truyền hệ thốngđộng điềuthủy khiểnlực và thủykhí nénlực và khí nén c. Tổn thất áp suất Ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất Ống dẫn gãy khúc GV. TÔN THẤT ĐỒNG 13
14. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.1.1.Tổn2. Đăc thấtđiểm tronghệ truyền hệ thốngđộng điềuthủy khiểnlực và thủykhí nénlực và khí nén c. Tổn thất áp suất Ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất Tổn thất ở van Đối với từng loại van cụ thể, do từng hãng sản xuất, thì sẽ có đường đặc tính tổn thất áp suất cho từng loại van. Tổn thất áp suất ở van theo đồ thị: GV. TÔN THẤT ĐỒNG 14
15. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.1.1.Tổn2. Đăc thấtđiểm tronghệ truyền hệ thốngđộng điềuthủy khiểnlực và thủykhí nénlực và khí nén Tổng quát biểu đồ tổn thất công suất trong hệ thống thủy lực GV. TÔN THẤT ĐỒNG 15
16. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực và khí nén 4.1.2. Tổn thất trong hệ thống điều khiển khí nén Thiết kế nên một hệ thống khí nén đảm bảo theo những tiêu chí hoạt động thì vấn đề tính toán tổn thất là một vấn đề rất quan trọng và lắm phức tạp. Do hệ hệ thống sử dụng lưu chất là khí nên ta chỉ cần quan tâm đến các tổn thất sau: - Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng (∆pR) - Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi (∆pE) - Tổn thất áp suất trong các loại van (∆pv) GV. TÔN THẤT ĐỒNG 16
17. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực và khí nén 4.1.2. Tổn thất trong hệ thống điều khiển khí nén Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng GV. TÔN THẤT ĐỒNG 17
18. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực và khí nén 4.1.2. Tổn thất trong hệ thống điều khiển khí nén Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi Thay đổi đột ngột Ống gãy khúc Ống dẫn cong GV. TÔN THẤT ĐỒNG 18
19. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực và khí nén 4.1.2. Tổn thất trong hệ thống điều khiển khí nén Tổn thất áp suất trong ống dẫn khí phân dòng Trong ống khi phân nhánh Trong ống khi hợp dòng GV. TÔN THẤT ĐỒNG 19
20. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.1.Tổn thất trong hệ thống điều khiển thủy lực và khí nén 4.1.2. Tổn thất trong hệ thống điều khiển khí nén Tổn thất áp suất trong các loại van Tổn thất áp suất tính theo chiều dài ống dẫn tương đương GV. TÔN THẤT ĐỒNG 20
21. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.2. Cơ sở tính toán truyền động hệ thống 4.2.1. Công thức tính toán bơm và động cơ dầu Tính lưu lượng, thể tích và số vòng quay GV. TÔN THẤT ĐỒNG 21
22. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.2. Cơ sở tính toán truyền động hệ thống 4.2.1. Công thức tính toán bơm và động cơ dầu Tính công suất và mômen xoắn * Công suất do bơm cung cấp được tính bằng tích của lưu lượng thực tế QT (l/ph) và áp suất p (kG/cm2) * Công suất do áp suất dầu cung cấp cho động cơ * Công suất trên trục của động cơ * Mômen xoắn trên trục động cơ GV. TÔN THẤT ĐỒNG 22
23. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.2. Cơ sở tính toán truyền động hệ thống 4.2.2. Chọn kích thước đường kính ống dẫn Trong các hệ truyền dẫn thủy lực có ống ngắn (l/d 150 kG/cm2 8 – 10 m/s - Ở ống xả: 2 m/s Trong các hệ thủy lực có ống dài (l/d>100) các giá trị này được giảm khoảng 30–50 %. Kích thước đường kính ống dẫn là: Với: qv = A.v GV. TÔN THẤT ĐỒNG 23
24. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.2. Cơ sở tính toán truyền động hệ thống 4.2.3. Tổn thất áp suất trong ống dẫn, ống nối Mối liên hệ giữa lưu lượng đường ống và tổn thất áp suất của van tiết lưu thể hiện ở các bảng tra cứu kỹ thuật. GV. TÔN THẤT ĐỒNG 24
25. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY - KHÍ 4.3. Tính toán một số mạch điển hình XEM TÀI LIỆU HỌC TẬP Trang 90 đến 92 GV. TÔN THẤT ĐỒNG 25