Bất cứ khi nào bạn xử lý hệ thống thủy lực, bạn luôn nhận được câu hỏi: ” Áp suất và lưu lượng của hệ thống là bao nhiêu? ” hoặc ” Tại sao áp suất và lưu lượng lại quan trọng đến vậy? “
Đối với cuộc thảo luận của chúng ta, chúng ta hãy nói cụ thể về các thành phần dịch chuyển cố định. Có các máy bơm và động cơ dịch chuyển thay đổi được sử dụng trong thiết bị ngày nay nhưng để giúp các khái niệm này dễ hiểu hơn, tôi sẽ đề cập đến các thành phần dịch chuyển cố định. Ví dụ về các thành phần dịch chuyển cố định là máy bơm bánh răng, động cơ bánh răng và xi lanh thủy lực. Áp suất và lưu lượng là các biến chính khi làm việc với hệ thống thủy lực. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về lưu lượng.
>>> Xem thêm: Ống Phanh Xe Máy Và Cách Kiểm Tra Ống Phanh Xe Máy
LƯU LƯỢNG LÀ GÌ?
Trong hệ thống bơm dịch chuyển cố định, lưu lượng liên quan trực tiếp đến tốc độ của bơm. Lưu lượng càng cao thì xi lanh hoặc động cơ sẽ di chuyển càng nhanh.
Động cơ thủy lực dịch chuyển cố định cần một lượng dầu cố định để khiến trục quay 1 vòng. Lượng dầu này được gọi là dịch chuyển của động cơ, thường được đo bằng dịch chuyển inch khối (CID) hoặc centimet khối (CC). Nếu bạn cung cấp cho động cơ 100 lần CID của nó mỗi phút, nó sẽ quay 100 vòng/phút. Tăng tốc độ dòng chảy và động cơ sẽ chạy nhanh hơn, giảm tốc độ xuống và động cơ sẽ quay chậm hơn.
Do sự khác biệt về đơn vị đo lường (gallon, inch, inch khối, v.v.), chúng ta có các phương trình để hỗ trợ việc chuyển đổi. Ví dụ, một động cơ có độ dịch chuyển 3 CID quay ở tốc độ 1.000 vòng/phút cần 3.000 inch khối dầu chảy mỗi phút (3×1.000=3.000). Để chuyển đổi sang gallon, chúng ta chia 3000 inch khối cho 231 (inch khối trên gallon). 3000/231=12,99 gallon mỗi phút (làm tròn thành 13 GPM). Làm cho động cơ nhỏ hơn sẽ làm tăng tốc độ và làm cho nó lớn hơn sẽ làm giảm tốc độ với cùng lưu lượng.
Ý nghĩa của dòng chảy
Có một số tác động của dòng chảy đối với ống và vòi cần được xem xét. Dầu chảy qua ống hoặc vòi phải di chuyển dọc theo ống dẫn. Khi dầu di chuyển, nó tiếp xúc với bên trong ống dẫn gây ra ma sát. Để khắc phục ma sát, chúng ta cần tạo ra áp suất để khiến dầu di chuyển. Nếu bạn nhìn vào chiều dài 100 feet của ống và đo áp suất ở mỗi đầu, áp suất ở đầu hạ lưu sẽ thấp hơn đầu thượng lưu. Chúng tôi gọi sự khác biệt này là áp suất ngược.
Sự giảm áp suất do áp suất ngược bị mất đi và cuối cùng chuyển thành nhiệt. Chúng ta hãy xem một ví dụ đơn giản từ trước.
Tôi nên sử dụng ống có kích thước nào cho lưu lượng 13 GPM từ ví dụ động cơ trước đó? Có nhiều cách để đánh giá đường kính ống cho một lưu lượng nhất định. Tôi thích sử dụng vận tốc dầu. Khi bạn đẩy dầu qua một ống nhỏ hơn và nhỏ hơn, dầu phải chảy nhanh hơn và nhanh hơn để duy trì lưu lượng. Khi bạn buộc dầu di chuyển nhanh hơn, áp suất ngược tăng lên do ma sát tăng lên.
Trong ví dụ này, đây là vận tốc dầu tính bằng feet trên giây cho các kích thước ống thông dụng.
- Ống ¼” – 85 fps
- Ống 3/8” – 38 fps
- Ống ½” – 21,24 fps
- Ống 5/8” – 13,6 fps
- Ống ¾” – 9,5 fps
- Ống 1” – 5,31fps
- Ống 1-1/4 – 3,40 fps
Có một số quy tắc chung cho vận tốc dầu
- Ống mềm làm việc (đường ống áp suất) – 15-20 fps
- Ống hồi lưu – 10 fps
- Ống hút – 4 fps
Đối với ví dụ này, tôi khuyên bạn nên sử dụng ống 5/8 cho đường ống làm việc và ống ¾ cho đường ống hồi lưu. Đường ống hút cung cấp cho máy bơm sẽ cần phải có kích thước ít nhất là 1-1/4”. Đường ống hút lớn hơn để tránh máy bơm bị rỗ.
Đối với đường ống áp suất cung cấp cho động cơ, tôi sẽ sử dụng ống 5/8. Nếu không có ống 5/8 thì ống ¾” hoặc ½” sẽ phù hợp. Biết rằng ống ½ sẽ có độ giảm áp suất cao hơn và tốn nhiều nhiên liệu hoặc điện hơn ống ¾. Ống ¾” tốn nhiều vật liệu hơn. Áp suất khả dụng của bạn cũng có thể ảnh hưởng đến quyết định. Nếu bạn đang chạy theo định mức áp suất cho máy bơm của mình thì ống lớn hơn sẽ giúp bạn tiết kiệm một số áp suất bơm. Trong khi ống ½ có thể có độ giảm áp suất cao hơn một chút khi sử dụng ống ¼” thì độ giảm áp suất sẽ cực kỳ cao và có thể khiến hệ thống của bạn bị hỏng.
Làm việc với xi lanh
Khi làm việc với xi lanh, tốc độ đề cập đến tốc độ thanh xi lanh kéo dài hoặc thu lại. Thông thường, tốc độ này được tính bằng inch mỗi phút (IPM). Tốc độ thanh sẽ kéo dài liên quan đến diện tích của piston mà dầu đang đẩy vào. Đối với xi lanh có lỗ khoan 3”, diện tích là 7,07 inch khối. Chúng ta sẽ thảo luận về cách tính toán điều đó trong một phút.
Đối với ví dụ này, lưu lượng bơm của chúng ta là 1 GPM. Chúng ta tính toán IPM bằng cách tính thể tích cần thiết để dịch chuyển đầu nắp của xi lanh. Để làm điều này, chúng ta cần biết Stroke của xi lanh, trong trường hợp này là 12”. Inch khối dầu cần thiết để dịch chuyển xi lanh là 7,07 cu/in * 12 inch hành trình (7,07 * 12) = 84,84 inch khối. Để đơn giản, tôi muốn chuyển đổi GPM sang inch khối mỗi giây. (1 GPM / 231) /60 = 3,85 inch khối mỗi giây.
Bây giờ nếu chúng ta chia 84,84 inch khối /3,85, chúng ta sẽ có số giây để kéo dài hình trụ 84,84/3,85 = 22 giây để kéo dài 12 inch. Bây giờ chúng ta có thể có được tốc độ inch trên giây. 12 / 22 = .545 inch trên giây. Chuyển đổi inch trên giây sang inch trên phút, bạn nhân với 60 (.545 * 60 = 32,7 inch trên phút)
Đường kính lỗ xy lanh càng lớn thì tốc độ giãn nở càng chậm. Nếu đường kính lỗ xy lanh nhỏ hơn, xy lanh sẽ di chuyển nhanh hơn với cùng lưu lượng. Có nhiều loại xy lanh khác nhau:
- diễn một mình
- tác động kép
- kính thiên văn
- thanh đơn
- thanh đôi
- và như thế…
Các công thức được áp dụng khác nhau cho các loại xi lanh khác nhau. Hiểu được những thay đổi về diện tích là rất quan trọng để dự đoán chính xác tốc độ xi lanh.
Về máy bơm thủy lực
Trước khi thảo luận về áp suất, trước tiên chúng ta cần hiểu rằng máy bơm thủy lực không tạo ra áp suất.
Bơm thủy lực tạo ra dòng chảy và chịu được áp suất. Áp suất đến từ sức cản của dòng chảy dầu. Ví dụ, một xi lanh thủy lực không được kết nối với bất cứ thứ gì sẽ kéo dài và thu lại một xi lanh ở áp suất thấp. Áp suất được đo tại máy bơm là áp suất cần thiết để vượt qua ma sát phớt của xi lanh và áp suất ngược từ dầu chảy qua ống và van.
Các thành phần thủy lực cần được bảo vệ khỏi áp suất vượt quá khả năng thiết kế của chúng. Điều rất quan trọng là hệ thống thủy lực phải có cách giảm áp suất nếu áp suất tăng cao hơn mức mà các thành phần được thiết kế để chịu đựng. Trong một mạch đơn giản, thiết bị thực hiện việc này thường là van xả. Nó cho phép dầu chảy trở lại bình chứa nếu vượt quá cài đặt áp suất tối đa. Điều này được thực hiện để bảo vệ các thành phần. Nếu không có van xả, các thành phần trong hệ thống sẽ cố gắng hoạt động ở áp suất cao hơn, dẫn đến hư hỏng hoặc hỏng hóc thành phần.
Với động cơ thủy lực và áp suất, chúng ta đang xem xét mô-men xoắn mà động cơ có thể xử lý. Ở Hoa Kỳ, mô-men xoắn thường được đo bằng foot pound (ft/lbs) hoặc inch pound (in/lbs). Mô-men xoắn là đơn vị đo để xác định lực tác dụng lên trục. Hãy nghĩ đến việc vặn vít bằng tua vít. Khi vít đi sâu hơn vào vật liệu, lực cần thiết để giữ cho chuyển động tăng lên. Chúng ta định nghĩa lực đó là mô-men xoắn. Với trục động cơ quay, mô-men xoắn được truyền vào động cơ thông qua trục và làm tăng áp suất thủy lực để giữ cho động cơ quay. Đây là lực cản dòng chảy khiến áp suất tăng lên. Với độ dịch chuyển cố định, mô-men xoắn tại trục càng cao thì áp suất cần thiết để giữ cho chuyển động càng cao. Nếu mô-men xoắn trên trục không đổi, áp suất thủy lực cần thiết sẽ giảm nếu độ dịch chuyển của động cơ tăng lên, ngược lại, nếu động cơ được làm nhỏ hơn, áp suất sẽ tăng lên. Như chúng ta đã xem xét trước đó, cũng có sự thay đổi về RPM nếu lưu lượng không đổi.
Xi lanh thủy lực hoạt động như thế nào
Hãy cùng xem điều gì xảy ra khi chúng ta yêu cầu một xi lanh thủy lực thực hiện một số công việc. Chúng ta cần hiểu kích thước của xi lanh liên quan như thế nào đến áp suất thủy lực. Nhiệm vụ của xi lanh là chuyển đổi năng lượng áp suất thành năng lượng lực. Trong ví dụ này, công thức chúng ta cần là Lực = Diện tích * PSI.
Xi lanh thủy lực được liệt kê theo đường kính, vì vậy chúng ta cần tính diện tích dựa trên đường kính.
Diện tích = Đường kính * Đường kính * .7854. (có nhiều công thức khác, đây là công thức tôi sử dụng)
Ví dụ, chúng ta hãy sử dụng một xi lanh thủy lực 3”. Sử dụng công thức để tính diện tích, xi lanh có diện tích là 7,07 inch khối. (Diện tích 3x3x.7854 = 7,07 inch khối)
Giả sử chúng ta cần nâng 15.000 lbs bằng xi lanh 3” này, chúng ta có thể dự đoán hệ thống PSI bằng các công thức trên. Chúng ta biết lực (15.000 lbs) và diện tích (7,07 cu/in) bằng cách sử dụng một số đại số đơn giản, chúng ta có thể sắp xếp lại công thức lực thành PSI = Lực / Diện tích (15.000 / 7,07 = 2.122 PSI)
Sử dụng xi lanh 3” tôi cần 2.122 PSI để nâng tải. Áp suất bơm sẽ cao hơn do ma sát phớt và áp suất ngược của hệ thống. Có thể gần 2.250 PSI tùy thuộc vào kích thước ống và van được chọn.
Hãy cùng xem điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta thay đổi đường kính của hình trụ thành 2,5 inch.
Diện tích hình trụ là 4,91 cu/inch (2,5*2,5*.7854)
Áp suất cần thiết để nâng tải là 3.055 PSI (15.000#/4.91)
Chúng tôi đã làm cho diện tích nhỏ hơn và áp suất để nâng tải tăng lên theo tỷ lệ. Điều tương tự cũng xảy ra với tốc độ mở rộng của xi lanh. Ở cùng một lưu lượng, xi lanh 2,5” mở rộng nhanh hơn xi lanh 3” vì cần ít dầu hơn để thay thế xi lanh 2,5”.
Điều ngược lại xảy ra nếu chúng ta sử dụng hình trụ 3,5”. Diện tích = 9,62 cu/in (3,5*3,5*.7854)
Áp suất để nâng xi lanh sẽ là 1.560 PSI (15.000#/ 9,62 cu/in)
PSI cần thiết sẽ giảm xuống và thời gian kéo dài sẽ tăng lên.
Bản tóm tắt
Từ các ví dụ chúng ta đã xem, bạn có thể thấy rằng lưu lượng liên quan đến tốc độ của các thành phần của bạn. Tăng lưu lượng sẽ làm cho các xi lanh mở rộng và thu lại nhanh hơn và làm cho động cơ chạy ở RPM cao hơn. Áp suất là phản ứng với lực cần thiết để di chuyển tải. Kích thước của thành phần có thể ảnh hưởng đến áp suất cần thiết nhưng luôn có sự đánh đổi. Áp suất thấp hơn thường có nghĩa là các thành phần lớn hơn dẫn đến tốc độ chậm hơn
Những lời nhắc nhở quan trọng
Khi làm việc với các thành phần trong hệ thống thủy lực, hãy luôn lưu ý đến định mức áp suất của các thành phần. Nếu hệ thống hoạt động ở mức 2500 PSI, van xả sẽ cần được đặt cao hơn, 2650-2800 PSI. Tất cả các thành phần được sử dụng ở phía áp suất của mạch cần được định mức cho PSI cao hơn so với cài đặt van xả. Điều này bao gồm bơm, van điều khiển hướng, ống mềm, bộ chuyển đổi, xi lanh, động cơ, bộ lọc áp suất, v.v.
Các mục ở phía trả về của hệ thống có thể được đánh giá ở áp suất thấp hơn vì PSI trong phần đó của hệ thống vẫn tương đối thấp. Đây là bộ lọc trả về, bộ làm mát, bình chứa, ống trả về và bộ chuyển đổi. Việc lựa chọn các thành phần có định mức áp suất chính xác sẽ kéo dài tuổi thọ của hệ thống thủy lực của bạn.
Vietngajsc là chuyên gia về ống thuỷ lực. Chúng tôi cam kết cung cấp tuy ô thuỷ lực tốt nhất với tuổi thọ dài nhất. Trước khi giao hàng, chuyên gia của chúng tôi sẽ kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo chất lượng tốt nhất. Vui lòng liên với chúng tôi để được tư vấn tốt nhất:
——————————————————
CTCP TMDV TỔNG HỢP VIỆT NGA
Địa chỉ: 109 Trường Chinh, Thanh Xuân, Hà Nội
Điện thoại: (024)38 689 509
Email: vietngajsc.vn@gmail.com
Fanpage: FB.com/vietngajsc
Hotline: 0812 022 222
