Hướng dẫn thiết kế trạm nguồn thủy lực, bộ nguồn thủy lực

Bộ nguồn là một trong những thiết bị có vai trò quan trọng và xuất hiện trong hầu hết các hệ thống thủy lực công nghiệp. Chính vì thế mà việc thiết kế trạm nguồn thủy lực luôn thu hút sự quan tâm của rất nhiều khách hàng. Nếu bạn đang có nhu cầu về một trạm nguồn chất lượng, được thiết kế theo yêu cầu thì đừng bỏ lỡ bài viết ngày hôm nay. Bởi chúng tôi sẽ cung cấp những thông tin cơ bản nhất để giúp bạn có thể sở hữu thiết bị an toàn, hiệu quả và tiết kiệm

Trước hết, chúng ta nên tìm hiểu sơ bộ về thiết bị này. Trạm nguồn thủy lực hay còn gọi là bộ nguồn thủy lực, là một cụm các phần từ nguồn, chấp hành, cơ cấu phụ kiện, theo dõi, điều khiển, điều chỉnh, an toàn. Chúng được lắp ghép lại với nhau để tạo nên một tổ hợp hoàn chỉnh, có thể ví von như một hệ thống thủy lực thu nhỏ.

Chức năng của bộ nguồn đó là biến chuyển điện năng thành thủy năng sau đó cung cấp dầu vào hệ thống thủy lực, giúp vận hành hệ thống ổn định và phục vụ các mục đích sử dụng khác của người vận hành.

Để có thể thiết kế bộ nguồn thủy lực và thi công chúng thì công việc đầu tiên mà các khách hàng và kỹ sư cần làm đó là tính toán và chọn xi lanh thủy lực.

1. Cách chọn xi lanh thủy lực

Đây là bước đầu tiên, cơ bản để thực hiện các công việc tính toán tiếp theo nên cần phải đúng và chính xác tuyệt đối.

Xác định tải trọng làm việc. Ví dụ như trạm nguồn dùng cho bàn nâng xe cơ giới, xe ô tô hay xe máy thì khách hàng phải biết tải trọng lớn nhất cần nâng. Nếu không dự đoán đúng thì khi nâng vật quá tải, xi lanh sẽ bị cong, vênh hoặc gãy.

Sau khi có được tải trọng cần nâng thì việc tiếp theo của thiết kế bộ nguồn thủy lực sẽ khá dễ dàng đó là áp dụng công thức, trong đó:

+ D là đường kính ống xi lanh thủy lực, đơn vị tính mét.

+ p là áp suất dầu thủy lực được nhận từ bơm và áp này hoàn toàn phụ thuộc vào bơm. Đơn vị tính là N/m².

+ d là đường kính cần xi lanh. Đơn vị tính mà mét.

+ F tien chính là tải trọng. Đơn vị tính là Niu ton. Đây chính là lực mà cần xi lanh sinh ra khi có dầu cung cấp và bên trong không có cần xi lanh. Còn F lùi thì ngược lại.

Với trạm nguồn nâng hạ vật thì tốc độ hay vận tốc của xi lanh không cần phải quan tâm nhiều mà khách hàng cần xác định p, d, D sao cho phù hợp.

Vì thông số lực nâng rất quan trọng nên thường sẽ là D nhỏ, p lớn. Vì D đã là tiêu chuẩn được mỗi hãng sản xuất cung cấp nên khi lựa chọn D hay d cần phải được người có kinh nghiệm thực hiện. Ngoài ra, khách cũng cần chú ý đến điều kiện uốn, điều kiện bền của cần ben thủy lực.

2. Cách chọn bơm thủy lực

Bơm là trái tim của trạm nguồn. Vì chúng ta cần trạm nguồn nâng hạ nên không cần lựa những bơm thủy lực có áp suất cao.

Theo kinh nghiệm thiết kế bộ nguồn thủy lực nhiều năm của chúng tôi thì với ứng dụng nhỏ thì áp suất tối đa của bơm không nên vượt 200 bar. Chúng ta nên cân nhắc chọn bơm bánh răng thủy lực, bơm cánh gạt thủy lực vì áp suất trung bình khoảng 150 bar với mức giá phải chăng. Tuy nhiên thì buộc phải tăng đường kính xi lanh nên khách cần cân nhắc.

Bơm piston thì có áp suất cao, giá thành đắt, ít phổ biến trên thị trường. Khi chọn bơm piston thì những thiết bị khác trong trạm nguồn cũng phải thay đổi theo để đảm bảo chất lượng tốt, chịu được áp cao nên gia tăng chi phí cho người dùng.

Lựa chọn lưu lượng bơm không nên bỏ qua bởi trạm nguồn dùng để ép, dập hay nâng hạ thì ưu tiên tính lực.

Tùy vào yêu cầu vận tốc của công việc mà ta xác định được vận tốc của xi lanh. Từ đường kính ống ben, đường kính cần ben mà xác định lưu lượng bơm dễ dàng theo công thức:

v là vận tốc, đơn vị mét/giây. Q là lưu lượng, đơn vị m³/ giây. Sau khi có kết quả thì chúng ta nên đổi sang những đơn vị bơm dầu thông dụng bơn như bar hay lít/ phút.

Chú ý, bộ nguồn thủy lực nâng hạ có vận tốc xi lanh rất nhỏ nên mọi bơm có công suất trung bình hầu như đáp ứng được.

Trên thị trường hiện nay có, bơm piston dành cho công việc có áp suất lớn, lưu lượng lớn, độ bền bỉ cao. Bơm bánh răng (bơm nhông), bơm cánh gạt (bơm lá) chuyên dùng cho hệ thống cần áp và lưu lượng thấp hoặc trung bình.

Có thể bạn quan tâm: Kiểm tra bộ nguồn thủy lực, khắc phục các lỗi thường gặp

3. Tính toán chọn động cơ điện (motor điện)

Motor điện hay động cơ điện có chức năng chuyển hóa điện năng thành cơ năng để cung cấp cho bơm thủy lực hoạt động. Nói đơn giản, động cơ điện này sẽ kéo bơm hoạt động. Khi lắp, motor điện sẽ đồng trục với bơm. Công suất của động cơ điện khi tính toán thiết kế bộ nguồn thủy lực sẽ phụ thuộc và lưu lượng bơm và áp suất hệ thống.

Từ kết quả công suất bơm thủy lực, khách hàng sẽ nhân nó với 1, 4 để ra công suất động cơ điện.  Khi hoạt động, hiệu suất của bơm thủy lực không bao giờ đạt 100% như thiết kế. Vì hiệu suất thủy lực, rò rỉ, ma sát bên trong nên khi lựa chọn bơm, động cơ phải chọn cao hơn so với yêu cầu. Điều này sẽ bù cho việc sử dụng lâu dài và bù cho hiệu suất. Đó là lý do mà chúng ta chọn nhân với 1,4.4

4. Tính toán chọn van thủy lực

Van thủy lực có rất nhiều loại như: Van điện từ, van gạt tay, van một chiều, van an toàn, van chỉnh áp, van tiết lưu, van xả tràn, van giảm áp, van chống lún, van xả… Hệ thống các van này liên kết với nhau để tạo nên một bảng mạch dầu thủy lực, cung cấp để giải quyết nhiều mục đích, vấn đề sử dụng khác nhau. Người ta phân chia van thành 2 nhóm: Van mà trạm nguồn bắt buộc phải có, van tùy chỉnh.

Van bắt buộc có gồm:

+ Van phân phối dòng dầu thủy lực: Tùy theo nhu cầu mà khách hàng có thể sử dụng van điện từ hoặc van tay gạt. Chức năng của nó là cung cấp và điều khiển, phân phối dòng dầu theo yêu cầu. Khi thiết kế bộ nguồn thủy lực có công suất lớn, làm việc liên tục thì người ta hay chọn van điện từ.

+ Van an toàn thủy lực: Chức năng của nó là đảm bảo an toàn cho hệ thống khi làm việc. Đảm bảo áp suất của dầu luôn luôn nằm trong giá trị định mức đã được cài đặt, tránh trường hợp tăng áp vượt quá có thể gây sự cố.

+ Van một chiều: Chức năng của van một chiều đó là cho dòng chất lỏng thủy lực đi theo 1 chiều, ngăn chặn hiệu quả việc chảy ngược lại có thể gây hư hỏng cho bơm. Ngoài ra, nó còn ngăn chặn rò rỉ dầu khi đường ống hư hỏng.

Van tùy chỉnh sẽ thay đổi tùy theo yêu cầu cụ thể của công việc và người dùng như: van khống chế hành trình, van giảm áp, van tiết lưu, van chống lún…

Xác định thông số van: áp suất tối đa, áp suất tối thiểu, áp suất , nhiệt độ, lưu lượng dầu qua van và không thể bỏ qua trọng lượng van, kích thước và cỡ ren. Tiếp theo là chọn hãng sản xuất, chúng tôi thường khuyên khách hàng nên chọn van chính hãng của: Yuken, HDX, Rexroth, Nachi, Yuci Yuken, Besko…

Cuối cùng là tìm mua đế hoặc đặt gia công đế van thủy lực để việc lắp van chắc chăn, an toàn, không xê dịch.

5. Chọn làm mát dầu thủy lực

Để làm mát dầu thủy lực, khách hàng có thể chọn giải nhiệt bằng nước (OR), giải nhiệt bằng gió (quạt tản nhiệt). Khi tính toán thiết kế bộ nguồn thủy lực, hầu hết các kỹ sư đều chọn quạt tản nhiệt bởi nó nhỏ gọn và tiện lắp đặt.

Khi bộ nguồn hoạt động, ma sát của các thiết bị cơ cấu, chấp hành hay ma sát của các lớp dầu chuyển động với nhau, ma sát của dầu thủy lực với thành mà dầu sẽ nóng lên. Dầu nóng sẽ gây nên: dầu biến chất, tăng tốc độ oxi hóa,biến chất gioăng phớt, chảy các vật liệu… nên việc dùng quạt tản nhiệt để làm mát là vô cùng cần thiết. Sau khi lắp đặt, quạt gió sẽ tăng khả năng đối lưu thông khí, với 1 tấm nhôm tản nhiệt thì nhiệt độ của dầu sẽ nhanh chóng hạ.

6. Xác định lượng dầu thủy lực cho hệ thống

Như trong 1 bài viết mà chúng tôi mới chia sẻ, dầu thủy lực có chức năng: Truyền tải năng lượng, làm kín, làm mát, bôi trơn, chống ăn mòn và oxi hóa, phân tách môi trường thủy lực giữa bên trong và bên ngoài.

Dầu cung cấp cho tất cả thiết bị trong trạm nguồn, chảy xuyên suốt và là môi chất truyền tải năng lượng hiệu quả.

Dầu có rất nhiều loại: 15, 22, 32, 46,68, 100 tùy thuộc vào tải trọng công việc, tính chất môi trường mà khách có thể lựa chọn.

Khối lượng dầu thủy lực cần cho một trạm nguồn được tính là tất cả lượng dầu điền đầy vào cơ cấu chấp hành, điền đầy vào ống dầu rồi đem nhân từ 2-5 lần phụ thuộc vào yếu tố: cơ cấu chấp hành,công suất hệ thống và độ dài ống dẫn dầu. Chúng ta cần tránh sử dụng lượng dầu quá ít không đủ làm việc hoặc dư thừa dầu quá nhiều gây lãng phí.

7. Cách chọn thùng dầu thủy lực

Cuối cùng của việc thiết kế bộ nguồn thủy lực là chọn thùng dầu hay nói cách khác là xác định kích thước bể chứa dầu.

Để tăng bề mặt tiếp xúc không khí, tăng tốc độ làm mát dầu, người ta thiết kế thùng chứa hình chữ nhật. Bể chứa phải lớn sao cho lượng dầu max của trạm nguồn cần dùng chỉ chiếm khoảng 2/3 bể. Ống dẫn dầu và ống xả dầu cách đáy thùng 300mm, không được chạm đáy.

Nếu đường ống cấp và xả dầu bị thiết kế sai thì sẽ gây hiện tượng vẩn đục dầu và sủi bọt dầu mà hậu quả để lại rất nguy hại: xâm thực, tổn hao công suất, xước bề mặt chi tiết máy, tắc nghẽn hệ thống.

Thùng dầu thường được thiết kế nghiêng một góc khá nhỏ để các chất bẩn có thể được gom về 1 phía duy nhất, thuận tiện cho việc vệ sinh.

Chất liệu để sản xuất thùng chứa khá đa dạng: Inox, thép, nhôm… Trong đó, thùng dầu dùng cho bộ nguồn thủy lực làm bằng inox 304 được chuộng dùng nhất vì: bền bỉ, ít bị ăn mòn, chịu lực va đập tốt, cứng cáp và sáng bóng, thẩm mỹ.

Quả thật, việc tính toán thiết bộ nguồn thủy lực sẽ rất khó khăn đối với các khách hàng không chuyên và những người mới tiếp cận. Chính vì thế mà Cửa hàng phân phối thiết bị khí nén, thủy lực, điện miền Trung của chúng tôi ở đây để sẵn sàng hỗ trợ khách hàng.

Với đầy đủ thiết bị, phụ kiện thủy lực, máy móc hiện đại cùng đội ngũ nhân viên tâm huyết, kinh nghiệm, cửa hàng sẽ tính toán thiết kế bộ nguồn thủy lực và cung cấp thiết bị có công suất, giá thành đúng theo yêu cầu của khách với thời gian ngắn nhất.

Quý khách có thể liên hệ ngay với số điện thoại: 0982.434.694 – 0918.434.694 hoặc đến trực tiếp tại địa chỉ số: 28/11 Trần Quốc Toản, Phường Đống Đa, Thành phố Quy Nhơn, Tỉnh Bình Định để được báo giá, giải đáp thắc mắc,đặt hàng nhé!