Hệ thống thủy lực và cách lựa chọn chất lỏng thủy lực

Hệ thống thủy lực và cách lựa chọn chất lỏng thủy lực
5 (100%) 3 votes

Chất lỏng thủy lực ra đời như nào? Hệ thống thủy lực có cấu tạo ra sao? Cùng tìm hiểu ngay tại bài viết này.

Mãi cho đến khi bắt đầu cuộc cách mạng công nghiệp thì một thợ cơ khí người Anh tên là Joseph Bramah mới áp dụng nguyên tắc định luật Pascal trong việc phát triển máy ép thủy lực đầu tiên. Năm 1795, ông đã được cấp bằng sáng chế máy ép thủy lực của riêng mình, và được báo chí gọi là Bramah. Bramah đã tìm ra rằng nếu tác động một lực nhỏ trên một khu vực nhỏ sẽ tạo ra một lực lớn hơn tương ứng trên một diện tích lớn hơn, giới hạn duy nhất cho lực mà một cỗ máy có thể truyền tải được lực tác động đó.

Xem thêm: 

Hệ thống thủy lực là gì?

Hệ thống thủy lực có thể được tìm thấy ngày nay trong một loạt các ứng dụng, từ quy trình lắp ráp nhỏ đến các nhà máy thép và giấy tích hợp. Hệ thống thủy lực cho phép người vận hành hoàn thành công việc quan trọng (nâng tải trọng nặng, biến trục, khoan lỗ chính xác, v.v) nhờ áp dụng luật Pascal, trong đó nêu rõ:

“Áp suất chất lỏng do ngoại lực tác dụng lên mặt thoáng được truyền nguyên vẹn tới mọi điểm trong lòng chất lỏng”.

Hệ thống thủy lực

Bằng cách áp dụng luật của Pascal và ứng dụng Brahma, hiển nhiên rằng khi có một lực lượng đầu vào là 100 trên 10 inch vuông sẽ phát triển một áp lực 10 pound cho mỗi inch vuông trong hệ thống. Áp lực này sẽ tăng lên đến 1000 pound nếu diện tích là 100 inch vuông.

Nguyên tắc định luật Pascal được thực hiện trong hệ thống thủy lực bằng cách sử dụng chất lỏng thủy lực để truyền năng lượng từ điểm này sang điểm khác. Bởi vì chất lỏng thủy lực gần như không thể nén, nó có thể truyền năng lượng ngay lập tức.

Linh kiện tạo nên hệ thống thủy lực

Các thành phần chính tạo thành một hệ thống thủy lực là các hồ chứa, bơm, van và thiết bị truyền động (động cơ, xi lanh, v.v).

Hồ chứa

Mục đích của hồ chứa thủy lực là để giữ một lượng chất lỏng, truyền nhiệt từ hệ thống, cho phép chất gây ô nhiễm rắn lắng xuống và tạo điều kiện giải phóng không khí và độ ẩm từ chất lỏng.

Bơm

Bơm thủy lực truyền năng lượng cơ học thành năng lượng thủy lực. Điều này được thực hiện bởi sự dịch chuyển của chất lỏng, đây là môi trường truyền dẫn. Có một số loại máy bơm thủy lực có bánh răng, cánh quạt và piston. Tất cả các máy bơm này có các tác dụng khác nhau dành cho các ứng dụng cụ thể như bơm piston trục cong hoặc bơm cánh gạt chuyển dịch biến thiên. Tất cả các máy bơm thủy lực hoạt động trên nguyên tắc tương tự, đó là để thay thế thể tích chất lỏng chống lại tải hoặc kháng áp suất.

Van

Các van thủy lực được sử dụng trong một hệ thống để bắt đầu, dừng và điều hướng dòng chảy chất lỏng. Van thủy lực được tạo thành từ poppets hoặc cuộn và có thể được khởi động bằng phương tiện khí nén, thủy lực, điện, bằng tay hoặc cơ khí.

Hệ thống thủy lực và cách lựa chọn chất lỏng thủy lực

Thiết bị truyền động

Thiết bị truyền động thủy lực là kết quả cuối cùng của định luật Pascal. Đây là nơi mà năng lượng thủy lực được chuyển đổi trở lại năng lượng cơ học. Điều này có thể được thực hiện thông qua việc sử dụng một xi lanh thủy lực chuyển đổi năng lượng thủy lực thành chuyển động tuyến tính, hoặc một động cơ thủy lực chuyển đổi năng lượng thủy lực thành chuyển động quay. Như với máy bơm thủy lực, xi lanh thủy lực và động cơ thủy lực có nhiều loại phụ khác nhau, mỗi loại dành cho các ứng dụng thiết kế cụ thể.

Các sản phẩm dầu thủy lực tin dùng:

Các thành phần thủy lực bôi trơn chính

Có một số thành phần trong một hệ thống thủy lực được coi là thành phần quan trọng. Nó có thể dựa vào chi phí sửa chữa hoặc mức độ hoạt động. Bơm và van được coi là thành phần chính. Một số cấu hình khác nhau cho máy bơm phải được xử lý riêng lẻ từ góc độ bôi trơn, bao gồm:

Bơm cánh quạt

Có nhiều loại máy bơm cánh quạt có sẵn đến từ nhiều nhà sản xuất. Tất cả đều làm việc trên các nguyên tắc thiết kế tương tự. Một rôto rãnh được ghép nối với trục ổ đĩa và quay bên trong vòng cam được bù hoặc lệch tâm với trục truyền động. Cánh quạt được đưa vào các khe rotor bên trong của vòng cam khi rôto quay.

Các cánh quạt và bề mặt bên trong của vòng cam luôn tiếp xúc và chịu sự hao mòn cao. Khi hai bề mặt gặp nhau, các cánh quạt đi xa hơn khe cắm của chúng. Máy bơm cánh quạt cung cấp dòng chảy ổn định với chi phí cao. Máy bơm cánh quạt hoạt động ở dải độ nhớt bình thường từ 14 đến 160 cSt ở nhiệt độ vận hành. Máy bơm cánh quạt có thể không phù hợp trong các hệ thống thủy lực áp suất cao quan trọng, nơi khó kiểm soát chất lượng chất lỏng. Phụ gia chống mài mòn chất lỏng nói chung là rất quan trọng với máy bơm cánh quạt.

Hệ thống thủy lực và cách lựa chọn chất lỏng thủy lực

Bơm pít tông

Như với tất cả các máy bơm thủy lực, máy bơm pít tông có sẵn trong các thiết kế thay đổi cố định và biến thiên. Bơm piston thường là loại bơm linh hoạt và chắc chắn nhất đồng thời cung cấp một loạt các tùy chọn cho bất kỳ loại hệ thống nào. Bơm piston có thể hoạt động ở áp suất vượt quá 6000 psi, có hiệu quả cao và tạo ra tương đối ít tiếng ồn. Nhiều mẫu máy bơm piston cũng có xu hướng chống mài mòn tốt hơn các loại bơm khác. Máy bơm piston hoạt động ở mức độ nhớt chất lỏng bình thường từ 10 đến 160 cSt.

Bơm bánh răng

Có hai loại máy bơm bánh răng phổ biến, bánh răng bên trong và bên ngoài. Mỗi loại có nhiều loại phụ, nhưng tất cả chúng đều điều khiển dòng chảy bằng cách mang chất lỏng đi qua giữa răng của bộ bánh răng chia lưới. Mặc dù thường kém hiệu quả hơn so với máy bơm cánh quạt và piston, nhưng máy bơm bánh răng lại có thể chịu được sự nhiễm bẩn chất lỏng.

  1. Máy bơm bánh răng nội bộ tạo ra áp lực lên đến 3000 đến 3500 psi. Những loại máy bơm này cung cấp một phạm vi độ nhớt rộng lên đến 2200 cSt, tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy. Nhưng nói chung là khá yên tĩnh. Bơm bánh răng bên trong cũng có hiệu suất cao ngay cả ở độ nhớt chất lỏng thấp.
  2. Bơm bánh răng bên ngoài là phổ biến hơn và có thể xử lý áp lực lên đến 3000 đến 3500 psi. Các máy bơm bánh răng này cung cấp dịch vụ chuyển vị cố định, trung bình, không tốn kém cho một hệ thống. Phạm vi độ nhớt cho các loại máy bơm này được giới hạn dưới 300 cSt.

Chất lỏng thủy lực

Chất lỏng thủy lực ngày nay phục vụ cho nhiều mục đích. Chức năng chính của chất lỏng thủy lực là cung cấp truyền năng lượng thông qua hệ thống cho phép công việc và chuyển động được thực hiện. Chất lỏng thủy lực cũng chịu trách nhiệm cho việc bôi trơn, truyền nhiệt và kiểm soát ô nhiễm. Khi chọn một chất bôi trơn, hãy xem xét độ nhớt, khả năng tương thích của con chúng cũng như các chất phụ gia. Ba loại chất lỏng thủy lực phổ biến được tìm thấy trên thị trường hiện nay là dựa trên dầu mỏ, dựa trên nước và tổng hợp trong phòng thí nghiệm.

  1. Chất lỏng thủy lực được sản xuất dựa trên dầu mỏ hoặc khoáng chất là loại dầu thủy lực được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Các tính chất của chất lỏng thủy lực dựa trên khoáng chất này phụ thuộc vào các chất phụ gia được sử dụng, chất lượng của dầu thô gốc và quá trình tinh chế. Các chất phụ gia trong dầu thủy lực gốc khoáng cung cấp một loạt các đặc tính hiệu suất cụ thể. Các chất phụ gia thủy lực thông thường bao gồm các chất ức chế rỉ sét và oxy hóa (R & O), các chất chống ăn mòn, chất khử nhũ tương, chất chống mài mòn (AW) và các tác nhân áp suất cực (EP), chất chống oxy hóa và chất khử bọt. Dầu thủy lực gốc khoáng cung cấp một lựa chọn chi phí thấp, chất lượng cao, sẵn có.
  2. Dầu thủy lực gốc nước được sử dụng để phòng chống cháy do hàm lượng nước cao của chúng. Chúng có sẵn như là nhũ tương dầu trong nước, nhũ tương nước trong dầu (invert) và hỗn hợp glycol nước. Dầu thủy lực gốc nước có thể cung cấp các đặc tính bôi trơn thích hợp nhưng cần phải được theo dõi chặt chẽ để tránh các vấn đề. Bởi vì dầu thủy lực gốc nước được sử dụng trong các ứng dụng khi cần có khả năng chống cháy, các hệ thống này và không khí xung quanh các hệ thống có thể nóng. Nhiệt độ cao làm cho nước trong chất lỏng bay hơi, làm cho độ nhớt tăng lên. Thỉnh thoảng, nước cất sẽ phải được thêm vào hệ thống để điều chỉnh cân bằng chất lỏng. Bất cứ khi nào loại dầu thủy lực này được sử dụng, một số thành phần hệ thống phải được kiểm tra tính tương thích, bao gồm máy bơm, bộ lọc, đường ống dẫn nước, phụ kiện và vật liệu bịt kín.
  3. Dầu thủy lực tổng hợp là dầu nhờn nhân tạo và nhiều chất bôi trơn trong các hệ thống áp suất cao và nhiệt độ cao. Một số ưu điểm của dầu thủy lực tổng hợp có thể bao gồm khả năng chống cháy (phosphate este), ma sát thấp hơn, chất tẩy rửa tự nhiên (este hữu cơ và chất lỏng hydrocacbon tổng hợp được tăng cường ester) và độ ổn định nhiệt. Điểm bất lợi đối với các loại dầu thủy lực này là chúng thường đắt hơn các loại dầu thông thường, chúng có thể hơi độc và cần xử lý đặc biệt, và chúng thường không tương thích với các vật liệu bịt kín tiêu chuẩn.

Tham khảo những bài viết liên quan: