Cách tính toán thiết kế bộ nguồn thủy lực

Hôm nay, bạn hãy cùng khám phá xem các bước mà kỹ sư của chúng tôi tính toán, lên thiết kế bộ nguồn thủy lực theo yêu cầu của khách hàng là như thế nào nhé! Quy trình được thực hiện một cách cẩn thận, tỉ mỉ nhằm đạt hiệu quả cao, chính xác và nhanh chóng cho khách hàng.

Trước hết, bộ nguồn thủy lực là 1 tổ hợp các thiết bị, một phần tử quan trọng của hệ thống. Chức năng của nó là biến chuyển nguồn điện năng được cấp thành thủy năng, cung cấp dầu cho các chấp hành, cơ cấu làm việc. Chính vì thế mà việc tính toán, thiết kế 1 trạm nguồn rất quan trọng. Bởi nếu có sai sót thì không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành mà còn làm tăng khả năng hỏng hóc các thiết bị.

thiết kế bộ nguồn thủy lực

1. Hướng dẫn chọn xi lanh thủy lực

Đây là bước đầu tiên và rất căn bản để chúng ta có thể thiết kế trạm nguồn thủy lực có công suất đạt yêu cầu.

Chúng ta phải xác định được tải trọng xi lanh khi làm việc cần được đáp ứng. Tải trọng này có thể được ước lượng gần chính xác nhất đối với các trạm nguồn dùng cho bàn nâng xe, máy ép gỗ, máy dập… Nếu tải trọng quá lớn thì ben dầu sẽ bị gãy cần, cong vênh ty. Nếu tải trọng vật nâng nhỏ mà xi lanh, bơm có công suất lớn sẽ gây ra sự lãng phí.

Khi đã có tải trọng cần nâng thì việc kế tiếp là áp dụng công thức tính:

công thức tính xi lanh thủy lực
Công thức tính xi lanh thủy lực

Các đơn vị tính lực F tiến, F lùi đều được tính theo đơn vị N (Newton). Trong đó, F tiến chính là lực tải trọng cần nâng. F tiến là lực mà cần xi lanh sinh ra khi dầu thủy lực được bơm đẩy vào bên không có cần trong xi lanh. F lùi là ngược lại.

d là đường kính của cần xi lanh thủy lực, có đơn vị là m (met).

D là đường kính ống xi lanh (nòng). Đơn vị của nó là m (met).

p là chính là áp lực của dầu được cung cấp từ bơm. Thông số áp này sẽ do bơm quyết định và nó được hiển thị trên các catalog của sản phẩm. Đơn vị của nó là N/m2.

Kỹ thuật bằng kinh nghiệm, trình độ sẽ phải chọn d, D và p sao cho thích hợp nhất. Thường thì với những bộ nguồn thủy lực chuyên cho máy nâng, máy ép thì tốc độ của xi lanh không quan trọng bằng lực nâng.

Nhìn công thức, ta dễ dàng nhận thấy nếu p lớn thì D sẽ nhỏ. Với những người mới tiếp cận với trạm nguồn và lần đầu thiết kế thì nên lưu ý ở việc chọn bơm: không nên chọn bơm có công suất lớn. d và D là 2 thông số của xi lanh sau khi chọn xong phải kiểm tra bằng mắt thực tế trên vật để xem có bị vênh, gãy, cong hay không. Bên cạnh đó, cần kiểm tra khả năng uốn, độ bền của cần xi lanh trên thực tế. Người dùng muốn chắc chắn hơn thì có thể liên hệ với hãng sản xuất hoặc xưởng gia công xi lanh để tìm hiểu kỹ hơn về 2 thông số này.

2. Hướng dẫn chọn bơm thủy lực

Bơm là trung tâm của trạm nên chọn lựa bơm để thiết kế bộ nguồn thủy lực cần được cân nhắc kỹ lưỡng nhé. Hiện nay có 3 loại bơm thông dụng đó là: bơm bánh răng, bơm cánh gạt, bơm piston.

Đối với các hệ thống nhỏ và trung bình thì không nên chọn bơm có áp suất khoảng 150 bar. Thường thì nên chọn bơm bánh răng có giá thành rẻ nên sẽ giúp hạ giá thành của bộ nguồn. Tuy nhiên, kỹ thuật cần tính toán để tăng kích thước của xi lanh. Những bộ nguồn nhỏ thì không chọn bơm có áp lớn hơn 200 bar. Vì bơm áp lớn sẽ có giá thành cao và kéo theo yêu cầu về xi lanh, van, ống dẫn dầu cũng phải thay đổi về chất lượng cũng như giá.

Chúng tôi thường khuyên khách hàng nên chọn bơm bánh răng có áp lực trung bình bởi nó dễ tìm kiếm trên thị trường, giá thành phải chăng so với bơm piston.

Sau khi chọn loại bơm xong sẽ đến thông số lưu lượng bơm. Do các máy nâng hạ, máy ép có vận tốc xi lanh nhỏ nên những bơm có công suất trung bình có thể đáp ứng được.

Tùy vào vận tốc của máy mà chọn vận tốc xi lanh và từ các đường kính của xi lanh có thể tính toán được lưu lượng chính xác, giúp việc chọn bơm dễ dàng hơn dựa trên công thức sau:

công thức tính lưu lượng bơm
Công thức tính lưu lượng bơm

v là vận tốc. Nó có đơn vị là m/s

Q là lưu lượng. Đơn vị tính là m3/s hoặc cũng có thể là cc/vòng, lít/phút… Các đơn vị này sẽ được quy đổi sau khi bạn tính toán xong lưu lượng. Bởi vì trên các bơm hiện nay, hãng sẽ chọn đơn vị lưu lượng là lit/phút, áp suất bar.

Nếu bạn tìm mua các bơm tại cửa hàng vật tư thì sẽ gặp câu hỏi: Bơm bao nhiêu ký? Theo chúng tôi, ký tương đương với bar.

3. Tính toán chọn motor điện

Tiếp theo là chọn motor điện hay còn gọi là động cơ điện. Chức năng của nó trong hệ thống đó là truyền lực kéo bơm dầu quay. Khi lắp, bơm và motor phải đồng trục với nhau. Vậy để tìm công suất động cơ điện thì phải làm sao?

Đó là chúng ta cần phải tìm công suất của bơm dầu trước, thông qua công thức sau:

công thức tính công suất bơm
Công thức tính công suất bơm

Sau khi có được kết quả, chúng ta chỉ cần lấy công suất bơm nhân 1.4 là sẽ có công suất của motor.

Không có loại bơm nào khi làm việc có thể đạt 100% hiệu suất như thiết kế vì có ma sát, rò rỉ xảy ra. Nên trong quá trình thiết kế bộ nguồn thủy lực, bơm được chọn phải có công suất và lưu lượng dầu cao hơn để bù cho việc sử dụng lâu dài cùng với việc hao tổn hiệu suất.

4. Tính toán chọn van thủy lực

Van thủy lực được lắp cho bộ nguồn có rất nhiều loại như:

+ Van phân phối dầu: Người dùng có thể sử dụng van gạt tay hoặc dùng van điện từ. Chức năng của nó là đóng mở, cung cấp và phân phối dòng dầu thủy lực đến các thiết bị chấp hành theo đúng yêu cầu. Với những bộ nguồn thủy lực đơn giản, ít làm việc thì khi tính toán thiết kế bộ nguồn thủy lực, kỹ sư sẽ chọn van gạt tay. Những hệ thống hoạt động liên tục, môi trường khắc nghiệt thì van điện từ là giải pháp tốt nhất. Nó có thể kết hợp với thiết bị hẹn giờ để tự động làm việc.

cách chọn van thủy lực tkđ

+ Van tiết lưu: Chức năng của nó là điều chỉnh lưu lượng dầu qua van. Thông qua nó, người dùng có thể tác động điều chỉnh tốc độ của động cơ cũng như các chấp hành.

+ Van một chiều: Van luôn dùng trong các trạm nguồn với nhiệm vụ bảo vệ bơm, cho dòng chảy theo 1 chiều duy nhất, ngăn chặn dầu chảy ngược và hạn chế rò rỉ.

+ Van an toàn thủy lực: Đây là 1 thiết bị có khả năng bảo vệ thống khi giúp áp suất ở cửa ra luôn ở trong phạm vi an toàn. Nếu có sự cố khiến áp suất tăng cao, van sẽ mở cửa để dầu xả về thùng chứa làm hạ áp nhanh chóng.

Ngoài ra, tùy theo yêu cầu công việc cụ thể mà khi thiết kế trạm nguồn khách chọn thêm: Van chống lún, van giảm áp, van logic, van khống chế hành trình… Các đế van sẽ được gia công để đi kèm với van để tạo nên sự chắc chắn, cứng cáp khi trạm nguồn vận hành.

Những thông số liên quan tới van mà chúng ta cần chú ý đó là: áp suất max – min, lưu lượng dầu qua van, kiểu lắp đế, size van, chất liệu, trọng lượng và nếu là van điện từ thì điện áp bao nhiêu.

5. Chọn bộ giải nhiệt dầu

Tại sao dầu cần giải nhiệt? Bởi vì dầu nóng sẽ làm tăng nguy cơ cháy nổ, giảm chất lượng dầu và đẩy nhanh quá trình oxi hóa. Để tránh tình trạng này, người ta sẽ sử dụng các thiết bị giải nhiệt dầu. Việc làm mát là 1 trong những vấn đề rất cần thiết nhất là với những hệ thống hoạt động cường độ cao. Với những hệ thống nhỏ, hoạt động đơn giản và cường độ thấp thì việc làm mát có thể bỏ qua để tiết kiệm chi phí. Hiện nay có 2 loại làm mát dầu phổ biến đó là: quạt gió và giải nhiệt nước.

bộ giải nhiệt dầu bằng gió

Loại chuyên dùng cho các trạm nguồn đó là quạt tản nhiệt. Thiết bị này là 1 chiếc quạt có 1 tấm nhôm để gió thổi thẳng vào tấm nhôm, tăng khả năng đối lưu không khí và giúp hạ nhiệt nhanh chóng. Nó giúp tăng thời gian làm việc, tăng khả năng chuẩn bị sẵn sàng, giảm thiểu thời gian nghỉ.

6. Xác định lượng dầu cho hệ thống

Dầu giống như là máu, nó chảy xuyên suốt trong bộ nguồn thủy lực. Chức năng của nó không chỉ dừng lại ở việc truyền năng lượng mà còn làm mát, bôi trơn, làm phân cách môi trường, làm kín… Chọn loại dầu nào thích hợp nó còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: môi trường làm việc, giá thành và đặc biệt là tải trọng làm việc.

Các loại dầu hiện có trên thị trường như: Dầu thủy lực 32, 46, 68, 100, gốc khoáng, phân hủy sinh học, chống cháy không pha nước, chống cháy pha nước… Ở bài viết trước, chúng tôi đã nói rõ về dầu thủy lực rồi, nếu các bạn muốn tìm hiểu sâu hơn có thể tìm đọc. Nếu như máy móc hoạt động công suất cao, tải trọng lớn thì cân nhắc dầu 68, dầu 100 của các hãng sản xuất Castrol, Petrolimex…

Mỗi loại dầu sẽ có một độ nhớt khác nhau. Nếu độ nhớt không phù hợp với hệ thống không những gây giảm chất lượng dầu nhanh chóng mà còn khiến hệ thống không vận hành được.

Vậy tính khối lượng dầu như thế nào? Đó là tổng lượng dầu điền vào các thiết bị, điền đầy vào đường ống rồi nhân lên 2-5 đơn vị (con số này phụ thuộc vào công suất cơ cấu chấp hành, chiều dài và kích thước của hệ thống).

7. Tính toán chọn thùng dầu thủy lực

Thùng dầu hay bể chứa dầu là thiết bị có chức năng dự trữ lượng dầu cung cấp cho hệ thống hoạt động. Song song với đó, nó còn là nơi để tản nhiệt dầu, là 1 đế vững chắc để gá các thiết bị của trạm nguồn. Tuy nhiên, nếu thiết kế trạm nguồn thủy lực có thùng dầu quá lớn sẽ gây cồng kềnh và lãng phí cho người dùng.

Các thùng dầu thường được thiết kế dạng hình hộp vuông hoặc hình hộp chữ nhật. Điều này rất cần thiết để có thể tản nhiệt dầu tốt hơn khi được tăng bề mặt diện tích tiếp xúc.

Bạn nên chú ý đến điều này: Kích thước thùng dầu phải lớn để lượng dầu đạt 2/ 3 chiều cao của thùng. Vị trí của các ống hút, ống xả dầu phải cách đáy khoảng 300mm.

thùng dầu

Nếu việc lắp ống xả, ống hút dầu sai vị trí sẽ dẫn đến tình trạng sủi bọt dầu khiến dầu bị vẩn đục. Không những vậy, nó còn gây ra tình trạng dầu không điền đủ vào ống làm hệ thống bị tổn hao. Nguy hiểm hơn, nó còn gây ra hiện tượng xâm thực.

Các chất bẩn sẽ được lắng ở dưới đáy của thùng. Nếu ống dầu đạt sát đáy sẽ làm khuấy động các chất bẩn. Các tạp chất theo đường ống đi vào bơm và các thiết bị khiến bị trầy xước, tắc nghẽn. Chính vì thế mà chúng tôi thường khuyên khách hàng nên chọn thùng dầu có đáy nghiêng về 1 góc nhất định để các chất có thể bị đẩy về 1 phía.

Một thùng dầu hoàn chỉnh sẽ gồm: Nắp thùng dầu có gắn lọc, 1 thước nhớt để kiểm tra lượng dầu và thùng chứa. Nếu cần hỗ trợ trong việc thiết kế và thi công trạm nguồn, hãy liên hệ với chúng tôi bạn nhé.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *