Bộ nguồn thủy lực là thiết bị không còn xa lạ với nhiều người khi nó xuất hiện trong hầu hết các dây chuyền, hệ thống sản xuất công nghiệp của nước ta. Bộ nguồn hay trạm nguồn được nhiều người ví là một hệ thống thủy lực đơn giản. Vì nó bao gồm rất nhiều thiết bị: nguồn, điều khiển, an toàn, điều chỉnh, theo dõi. Vậy khi bạn có nhu cầu thiết kế bộ nguồn thủy lực cho hệ thống của mình thì tính toán, lựa chọn như thế nào. Cùng đi tìm lời giải trong bài viết ngày hôm nay của chúng tôi nhé.
Trạm nguồn thủy lực hay bộ nguồn thủy lực đều là tên gọi chung của một cụm thiết bị có chức năng rất quan trọng. Trạm nguồn kết hợp với hệ thống van điều khiển tạo nên một mạch thủy lực nhằm đáp ứng các yêu cầu công việc cơ bản.
Tuy nhiên việc tính toán, cân nhắc chọn lựa thiết bị phù hợp cần phải được thực hiện chính xác, nhanh chóng, tỉ mỉ. Trước tên phải chọn được xi lanh thủy lực có đường kính trong và hành trình đáp ứng yêu cầu.
Nội dung chính
1. Tính toán chọn xi lanh thủy lực
Đây là công việc đầu tiên mà khách hàng cần phải thực hiện. Nếu tính toán thông số xi lanh thủy lực sai thì sẽ dẫn đến việc hệ thống không hiệu quả và phải bắt đầu lại.
Xác định tải trọng làm việc, cần phải đáp ứng cụ thể. Nếu tải trọng quá lớn, không chính xác sẽ làm xi lanh hư hỏng, cong ty, gãy cần. Nếu tải trọng quá nhỏ thì sẽ gây lãng phí, tốn kém.
Sau đó, tiến hành tính các kích thước, thông số cụ thể của xi lanh thông qua công thức:
F tiến là tải trọng cần nâng lên, F lùi là tải trọng khi hạ xuống của xi lanh và F tính bằng đơn vị Niuton. p có đơn vị N/m2 là áp suất dầu thủy lực từ bơm. Áp suất này sẽ phụ thuộc vào bơm thủy lực của bạn.
D là đơn vị độ dài, tính bằng mét của ống xi lanh hay còn gọi là nòng. d là đơn vị độ dài của cần xi lanh hay ty, tính bằng mét.
F, d, D, p là thông số cần quan tâm với xi lanh trong trạm nguồn. Khi chúng ta thiết kế trạm nguồn dùng cho máy nâng hoặc máy ép thì không cần phải quan tâm đến vận tốc.
F tiến là lực mà cần xi lanh khi dầu thủy lực được bơm vào bên không có cần. F lùi là lực ngược lại. p lớn thì thông số D sẽ nhỏ. Đường kính D của xi lanh đều được hãng sản xuất tiêu chuẩn hóa.
Lựa chọn D và d không chỉ dựa trên kinh nghiệm mà còn phụ thuộc vào mắt nhìn như vậy mới đảm bảo được tuổi thọ của xi lanh, độ bền cơ học. Người mua phải kiểm tra cần xi lanh với điều kiện uốn, bền.
Để chắc chắn, quý khách hàng nên chọn nhà cung cấp xi lanh chất lượng họ sẽ hỗ trợ bạn tìm được xi lanh giá tốt, độ bền cao.
2. Tính toán chọn bơm thủy lực
Hiện nay, trên thị trường có 3 loại bơm phổ biến: Bơm cánh gạt, bơm bánh răng, bơm piston. Tùy vào lưu lượng, công suất cũng như chế độ làm việc mà khách hàng chọn loại bơm thủy lực.
Lời khuyên dành cho khách đó là không chọn bơm có áp suất quá cao. Bơm dùng trong các trạm nguồn nhỏ thì không quá 200 bar.
Với những bơm áp cao thì buộc phải sử dụng ống dẫn, van hay dầu thủy lực có chất lượng tốt khiến chi phí tăng và việc tìm kiếm thiết bị cũng khó khăn hơn rất nhiều.
Có một lời khuyên dành cho khách hàng đang sử dụng trạm nguồn nhỏ đó là bơm có áp khoảng 150 bar. Tuy nhiên, đường kính xi lanh phải tăng lên. Điều này giúp việc chọn bơm thủy lực loại bánh răng hay cánh gạt dễ dàng hơn vì bơm piston áp cao lại khó tìm. Các loại xi lanh nâng hạ thì luôn sẵn có trên thị trường.
Lưu lượng bơm thủy lực sẽ phải tính theo công thức sau:
Q tiến, Q lùi là lưu lượng, đơn vị tính m3/s. V là vận tốc đơn vị m/s. Khi có lưu lượng, áp suất thì người dùng tiến hành quy đổi thành các đơn vị quen thuộc: lít/phút, bar.
Tuy nhiên, khi đến các cửa hàng thiết bị thì người ta thường hay gọi đơn vị của bơm là ký vậy thì 1 ký sẽ tương đương với 1 bar.
Khi các trạm nguồn dùng cho máy ép, máy cẩu nâng hạ thì lực quan trọng hơn nên vận tốc của xi lanh thường nhỏ nên các bơm có công suất trung bình đều có thể đáp ứng.
Dựa vào vận tốc của máy mà ta tìm được vận tốc của xi lanh. Dựa vào kích thước ty, nòng mà ta tìm được lưu lượng của bơm.
3. Hướng dẫn chọn motor điện (động cơ điện)
Động cơ điện hay motor điện là thiết bị quan trọng không kém trong trạm nguồn thủy lực. Nó là động lực khi kéo cho bơm dầu chạy hiệu quả. Chính vì thế mà việc lựa chọn motor không thể bỏ qua.
Thông thường, người ta thường dựa trên công thức:
Sau khi tính được công suất bơm thủy lực thì ta lấy kết quả vừa tìm được đem nhân với 1,4.
Chắc hẳn, tới đây ai cũng thắc mắc: Tại sao lại nhân với 1,4 mà không nhân với một số bất kỳ khác?
Mặc dù trong trạm nguồn, bơm được đánh giá hoạt động hiệu quả nhưng công suất thực tế của nó chưa bao giờ đạt 100% như thông số của hãng đưa ra. Nguyên nhân là do sự ma sát, rò rỉ, do hiệu suất của bơm. Nên chọn bơm luôn có áp suất cao hơn so với yêu cầu để sử dụng lâu dài và bù vào hiệu suất không đạt.
4. Hướng dẫn chọn van thủy lực
Chúng ta có thể liệt kê những van thủy lực thông dụng nhất mà người ta thường lắp trên các bộ nguồn như: Van phân phối dầu gồm van điện từ và van gạt tay nhiều cần hoặc một cần. Chức năng của van đó là điều khiển dòng dầu trong hệ thống.
Van an toàn có chức năng đảm bảo hệ thống luôn vận hành ổn định với mức giá trị đã định mức. Nó bảo vệ hệ thống làm việc tốt nhất.
Van một chiều: Chức năng của van đó là chỉ cho dòng chảy thủy lực đi theo 1 chiều duy nhất, tránh chảy ngược lại gây rò rỉ, hỏng bơm.
Ngoài ra, tùy vào nhu cầu thực tế của khách hàng mà có thể lắp thêm các loại van khống chế hành trình, van tiết lưu, van chống lún, đế van.
Tiếp theo đó là xác định áp suất max, áp suất min, áp suất làm việc của van. Kích thước van hay cỡ size sẽ phụ thuộc nhiều vào công suất, lưu lượng dầu của bộ nguồn. Cuối cùng là chọn hãng sản xuất: Rexroth, Yuken, HDX, Boden, Nachi, Besko…
Sau khi đã lựa được van phù hợp thì người dùng cần gia công đế van để có thể cố định van vào bộ nguồn và thuận tiện lắp đặt.
5. Tản nhiệt, làm mát dầu thủy lực
Trong hầu hết các bộ nguồn thủy lực đều có quạt tản nhiệt đi kèm. Sau một thời gian hoạt động, do ma sát nên nhiệt độ được sinh ra và tăng lên. Ma sát này có thể là các lớp dầu với nhau, dầu với thành hay các cơ cấu chấp hành với nhau. Dầu nóng sẽ làm biến chất dầu, tăng nguy cơ cháy nổ, nóng chảy vật liệu.
Làm mát dầu là điều vô cùng cần thiết nhất với những bộ nguồn hoạt động trong một thời gian dài. Tuy nhiên với một số máy móc, hệ thống hoạt động với tần số thấp, công suất không cao thì việc làm mát có thể bỏ qua.
Quạt gió là thiết bị được ưu tiên nhiều hơn khi thiết kế bộ nguồn thủy lực vì khả năng tăng đối lưu không khí nên giúp tản nhiệt nhanh hơn, hiệu quả hơn. Quạt được làm từ các chất liệu như thép, nhôm với tiêu chuẩn nên khả năng chống mòn hiệu quả.
Tìm hiểu thêm: Bộ giải nhiệt dầu thủy lực là gì? Các loại bộ làm mát dầu thủy lực
6. Xác định lượng dầu thủy lực cho hệ thống
Dầu thủy lực của bộ nguồn giống như máu của cơ thể. Nó chảy xuyên suốt, mang năng lượng sinh công và hồi dầu quay trở lại thùng. Dầu sẽ sinh nhiệt, tản nhiệt, truyền năng lượng và nhận năng lượng.
Tùy thuộc vào tải trọng cũng như đặc điểm của từng máy móc, công việc mà khách chọn lựa các loại dầu: 32, 46, 68, 100.
Độ nhớt ảnh hưởng đến tính chất dầu. Nếu dầu có độ nhớt không phù hợp thì sẽ làm giảm tuổi thọ, oxi hóa dầu, sinh nhiệt cao và thậm chí là hệ thống không hoạt động được. Cần phải cân nhắc để đảm bảo tránh việc quá nhiều dầu gây lãng phí và quá ít dầu ảnh hưởng đến vận hành.
Khối lượng dầu được tính bằng khối lượng dầu điền vào đường ống hay cơ cấu chấp hành rồi nhân với 2 hoặc 3, 4, 5 lần phụ thuộc vào cơ cấu chấp hành, chiều dài đường ống, công suất làm việc.
Xem thêm: Dầu thủy lực là gì? Vai trò của dầu thủy lực trong hệ thống thủy lực
7. Tính toán cho thùng dầu thủy lực
Thùng dầu hay bể dầu dùng để chứa dầu thủy lực, cung cấp cho bộ nguồn hoạt động và là nơi để gá các thiết bị như van, motor, bơm.
Thùng dầu ngày nay được thiết kế dạng hộp chữ nhật nhằm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc không khí nhằm hạ nhiệt độ của dầu. Thùng chứa dầu phải có kích thước lớn sao cho lượng dầu chức max chiếm khoảng 2/3 thể tích của thùng.
Trong thùng dầu, vị trí đặt ống xả và ống hút dầu phải cách đáy 30 mm. Nếu bố trí ống hút và ống xả sát đáy thì có thể gây vẩn đục chất bẩn có trong dầu. Điều này nguy hại đến hệ thống vì dầu bẩn gây xước ty hoặc các chi tiết máy, phá hủy bề mặt phần tử ở áp lực cao.
Ngoài ra, nếu đặt ống hút- xả dầu gần đáy thì sẽ tạo nên dầu sủi bọt. Nó khiến dầu không điền đầy ống dẫn, hao tổn công suất, xâm thực gây ảnh hưởng đến hệ thống.
Đáy của thùng dầu thường làm nghiêng. Nó giúp các hạt bụi, chất bẩn có thể chảy nghiêng về một phía và gom lại. Trong thùng dầu, người ta thường lắp các thước đo dầu để kiểm tra mức dầu thường xuyên, duy trì dầu luôn đủ.
Kích thước thùng dầu càng lớn thi tốc độ tản nhiệt càng nhanh, hạn chế vẩn đục tuy nhiên giá thành cao lại cồng kềnh. Chất liệu của thùng dầu cũng cần chú ý: inox, nhôm…
Khách hàng cần phải vệ sinh tất cả thiết bị của trạm nguồn một cách sạch sẽ trước khi đưa vào hoạt động.
Bộ nguồn hay trạm nguồn thủy lực đã và đang được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống máy móc, dây chuyền sản xuất công nghiệp, khai thác. Chính vì điều này mà ngày càng xuất hiện bộ nguồn trên thị trường được các công ty nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt và sản xuất.
Vấn đề đặt ra là công suất, chất lượng, giá cả đa dạng sẽ làm không ít người cảm thấy băn khoăn khi có nhu cầu tìm kiếm, lựa chọn.
EMDN là địa chỉ mà gần 10 năm qua được khách hàng tại khu vực miền Trung – Tây Nguyên tin tưởng. Hãy an tâm để đội ngũ kỹ sư của EMDN sẽ tư vấn, tính toán thiết kế bộ nguồn thủy lực đáp ứng được công suất, yêu cầu, chất lượng và giá thành.
Mọi thắc mắc xin hãy liên hệ ngay với công ty để được kịp thời giải đáp, hỗ trợ tốt nhất.
