Các phần tử cơ bản của hệ thống thủy lực

1. Giới thiệu cấu trúc cơ bản của hệ thống thủy lực trong công nghiệp

Hệ thống thủy lực đã xuất hiện từ lâu trên thế giới, ngày càng giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp. Các bạn có thể tham khảo bài viết trước Tổng quan về hệ thống thủy lực để hiểu rõ hơn. Hệ thống thủy lực trong công nghiệp rất phức tạp, tùy thuộc vào quy mô cũng như độ tin cậy, song về cơ bản, chúng  đều dựa trên hệ thống cơ bản dưới đây:

Cấu trúc cơ bản của hệ thống thủy lực

- Đầu tiên là nguồn thủy lực, chính là phần tử tạo năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Nói như vậy, về mặt giải quyết định lượng cho các toán thủy lực, nguồn giữ vai trò then chốt trong việc tạo ra đủ năng lượng. Nguồn thủy lực chính là phần tử cung cấp lưu lượng, áp suất cùng với các phần tử khác tạo nên sự hoạt động của hệ thống. Nó tương tự như vai trò của nguồn điện hay máy nén khí trong các hệ thống điện hay hệ thống khí nén . Có thể nói, cùng với cơ cấu chấp hành, nguồn thủy lực là trái tim của hệ thống nếu xét trên phương diện mức độ quan trọng

- Phần tử điều khiển, điều chỉnh: chính là chức năng điều khiển, điều chỉnh của hệ thống. Điều khiển, điều chỉnh là thuật ngữ các bạn đã quá quen thuộc với mỗi chúng ta, nhất là trong ngành kĩ thuật. Nhờ có chúng mà hệ thống thủy lực có thể hoạt động đúng nguyên lí đề ra như chạy, dừng, phân phối, hay điều tiết lưu lượng dòng chảy. Ngoài ra chúng còn đảm nhiệm chức năng an toàn cho hệ thống. Một số van thường dùng trong hệ thống thủy lực phải kể tới như van phân phối, van tiết lưu, van giảm áp, van an toàn, van một chiều... admin sẽ giới thiệu cho các bạn ở phần sau.

- Cơ cấu chấp hành, đây là phần tử trực tiếp nhận năng lượng dòng chất lỏng và chuyển hóa thành lực ở đầu cần. Cơ cấu chấp hành trong hệ thống thủy lực đóng vai trò rất quan trọng, thông dụng nhất mà không một hệ thống thủy lực nào không dùng. Trong đó xy lanh thường dùng trong các hệ thống tạo lực nhằm tạo chuyển động tịnh tiến, còn trong những hệ thống tạo chuyển động hay momen quay, động cơ thủy lực được sử dụng. 

Động cơ thủy lực tạo momen quay lớn

2. Các phần tử cơ bản của hệ thống thủy lực

- Kể đến đầu tiên chính là bơm thủy lực. Bơm thủy lực kết hợp với các phần tử như bộ lọc, van an toàn, van giảm áp tạo nên nguồn thủy lực chất lượng cho hệ thống. Bơm thủy lực cung cấp lưu lượng và áp suất cho toàn bộ hệ thống thủy lực, tính toán, lựa chọn chính xác bơm là nhiệm vụ đầu tiên trong tính toán thiết kế hệ thống thủy lực.

Bơm piston trục nghiêng thủy lực

- Van: các van phân phối, van tiết lưu, van một chiều, van giảm áp, van an toàn... Các van này tạo nên nguyên lí hoạt động của hệ thống, điều tiết vận tốc, áp suất hợp lí, phối hợp nhịp nhàng giữa nguồn và cơ cấu chấp hành. Có thể hình dung chúng như các bo mạch điều khiển trong máy tính của chúng ta.

Van thủy lực 

+ Van phân phối: hầu hết các phần tử trong hệ thống thủy lực được gọi theo chức năng. Loại van này nhằm điều chỉnh hướng của dòng chảy qua 2 khoang của xy lanh, thường xuất hiện trong hầu hết các hệ thống thủy lực từ đơn giản đến phức tạp. Van phân phối có cấu tạo gồm các cửa vào, cửa ra và cửa trung gian tương ứng với đường cấp, đường hồi và trạng thái đóng( có hoặc không tùy thuộc vào van). Một số van phân phối thường gặp là van 4/3( 4 cửa 3 vị trí), van 3/2( 3 cửa 2 vị trí). 

Van phân phối 4/3

+ Van tiết lưu, chức năng chính là hạn chế lưu lượng qua van nhằm điều chỉnh vận tốc của cơ cấu chấp hành. Cấu tạo của nó rất đơn giản tương tự như vòi nước nhà chúng ta. Dùng tay vặn có thể mở rộng hay thu hẹp tiết diện qua đó mở rộng hay hạn chế lưu lượng.

Van tiết lưu

+ Van giảm áp, áp suất qua van này sẽ phụ thuộc vào việc điều chỉnh. Trong một hệ thống mà yêu cầu áp suất khác nhau, người ta không thể mua nhiều bơm vì rất bất tiện, song việc giảm áp suất dựa vào việc thay đổi số vòng quay là không thể thì việc lựa chọn van áp suất là phù hợp nhất. Cần lưu ý rằng, áp suất sau khi qua van luôn nhỏ hơn áp suất trước khi vào van( nhiều người vô tình không để ý).

Van giảm áp

 + Van một chiều: chỉ cho chất lỏng qua một chiều, chiều còn lại đóng. Trong những hệ thống nhằm hạn chế chất lỏng chảy ngược do sự cố hệ thống hay để bảo vệ an toàn cho hệ thống, thường là bơm thì van một chiều luôn luôn được sử dụng. Van một chiều có kí hiệu như hình vẽ dưới đây:

Kí hiệu van một chiều

Van một chiều có loại bình thường, nhưng cũng có loại van một chiều điều khiển được. Chúng được sử dụng nhằm tạo cơ chế linh hoạt khi cần thiết.

+ Van an toàn, luôn luôn có trong hệ thống thủy lực. Van an toàn vai trò như aptomat trong hệ thống điện. Chúng đảm bảo cho áp suất trong hệ thống luôn luôn thấp hơn giá trị cài đặt. Ở chế độ hoạt động bình thường thì chúng đóng. Chỉ khi nào sự cố làm áp suất trong hệ thống tăng cao vượt quá giá trị thì khi ấy nó sẽ mở cho dầu về bể, làm ngưng sự tăng áp trong hệ thống. 

Kí hiệu van an toàn trong hệ thống

- Xy lanh thủy lực, đây chính là phần tử chấp hành của hệ thống, trực tiếp nhận năng lượng dòng chất lỏng thành lực tác dụng. Xy lanh thủy lực có cấu tạp phức tạp, và phải làm việc nặng nhọc nhất trong hệ thống thủy lực.

Xy lanh thủy lực

- Động cơ thủy lực, tương tự như xy lanh thủy lực, động cơ trong hệ thống thủy lực tạo ra một momen vượt trội so với động cơ điện. Động cơ thủy lực nhận năng lượng dòng chất lỏng tạo momen quay trên trục. Trong thực tế, một động cơ thủy lực có thể chạy được cả ở chế độ bơm và ngược lại, song hiệu suất ngược lại đó có thể không cao như khi chạy ở chế độ chính.

Động cơ thủy lực

Trên đây là toàn bộ kiến thức về cấu trúc cũng như các phần tử thông dụng hay dùng trong hệ thống thủy lực công nghiệp. Hy vọng rằng các bạn đã hiểu hết những gì mình cố gắng truyền đạt. Mọi thắc mắc cũng như ý kiến, các bạn vui lòng comment bên dưới. Các bạn cũng có thể tìm hiểu thêm về hệ thống thủy lực trong bài viết Ưu điểm của hệ thống thủy lực. Ở bài viết sau, mình giới thiệu thêm cho các bạn, xin chào. See you soon!