Bài giảng Truyển động thủy lực và khí - Chương 4: Van điều chỉnh lưu lượng - Lê Thế Truyền

CENNITEC
VAN ĐIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG
LE THE TRUYEN
le the truyen
Cennitec
Nội dung
Van chỉnh lưu lượng không bù áp suất1
Van chỉnh lưu lượng có bù áp suất2
Van giảm tốc3
Van tiết kiệm năng lượng4
le the truyen
Cennitec
Van điều chỉnh lưu lượng 
Van điều chỉnh lưu lượng dùng để điều chỉnh lượng dầu cung cấp cho xy lanh từ đó 
quyết định vận tốc làm việc cho các cơ cấu chấp hành. Điều này đạt được bằng 
cách thay đổi tiết diện của dòng chảy, đồng thời hình dáng hình học của tiết diện 
cũng giữ vai trò quan trọng trong vấn đề thiết kế các van điều chỉnh lưu lượng.
Lưu lượng khi đi qua một tiết diện nhỏ thường được xem như là một dòng rối và nó 
được tính theo công thức sau:
q = C x (ΔP)1/2
trong đó, q là lưu lượng, x là diện tích lổ chảy, ΔP là độ chênh áp trược và sau lổ, C 
là hằng số phụ thuộc vào hình dáng của lổ chảy, độ nhớt của lưu chất và hệ số 
Reynolds 
x, tiết diện
Con trượt
q
ΔP
Hình 3.39 Lưu lượng qua tiết diện hẹp
le the truyen
Cennitec
Van chỉnh lưu lượng không bù áp suất
Cấu tạo của loại van này không chứa bộ phận cân bằng áp suất. Do vậy, khi tải thay
đổi thì độ chênh áp trước và sau van cũng thay đổi, do đó lưu lượng đi qua van
cũng bị thay đổi theo. Loại van này chỉ được dùng để điều chỉnh vận tốc của các cơ
cấu chấp hành mà ở đó tải hầu như không thay đổi hoặc thay đổi rất ít. Cấu tạo và
ký hiệu của van được trình bày trong hình 3.40.
Lưu lượng vào
Lưu lượng vào
Lưu lượng ra
Lưu lượng ra
Đi tự do
Hình 3.40 Van chỉnh lưu lượng không bù áp suất
le the truyen
Cennitec
Van chỉnh lưu lượng có bù áp suất
Lưu lượng vào
Lưu lượng ra
Nút điều chỉnh
Van một chiều
Bộ phận 
cân bằng áp suất
Bộ tiết lưu
P1
P2
P3
Tiết diện A
Tiết diện a
Con trượt
F lò xo
Hình 3.41 Van chỉnh lưu lượng có bù áp suất
Hình 3.41 trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của van điều chỉnh lưu lượng có 
bù áp suất. Gọi P1 là áp suất tại cửa vào của van, P2 là áp suất tại cửa ra của bộ 
phận cân bằng áp suất (cũng là áp suất tại cửa vào của bộ tiết lưu) và P3 là áp suất 
tại cửa ra của van. 
le the truyen
Cennitec
Van chỉnh lưu lượng có bù áp suất
Phương trình cân bằng lực tác động lên con trượt được viết như sau:
P3A + F lò xo = P2A
Khi áp suất P3 tại cửa ra của van tăng lên thì điều kiện cân bằng trên mất đi, khi đó
P3A + F lò xo > P2A
Do vậy con trượt bị đẩy về bên phải cho phép mở rộng tiết diện tại bộ cân bằng áp 
suất. Lưu lượng tăng lên và vì vậy áp suất P2 cũng tăng lên cho đến khi điều kiện 
cân bằng mới được xác lập. Quá trình tương tự cũng xảy ra khi áp suất P3 giảm đi. 
Nhờ họat động của bộ phận cân bằng áp suất này mà độ chênh áp trước và sau bộ 
tiết lưu luôn là hằng số bất chấp có sự thay đổi áp suất trong hệ thống. Độ chênh áp 
đó có thể được tính như sau:
ΔP = P2 - P3 = F lò xo / A
Lưu lượng vào
Lưu lượng ra
Nút điều chỉnh
Van một chiều
Bộ phận 
cân bằng áp suất
Bộ tiết lưu
P1
P2
P3
Tiết diện A
Tiết diện a
Con trượt
F lò xo
le the truyen
Cennitec
Van giảm tốc 
Cam
Tiết lưu
Nút điều chỉnh
Con lăn
Van một chiều
Lưu lượng ra
Con trượt
Bộ phận cân bằng áp suất
Tiết lưu
Lổ tiết lưu
Bạc
Lưu lượng vào
Tiết diện A
Tiết diện a
Cam
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
Hành trình 
camMở hòan tòan
Con trượt đóng dần theo
 hành trình cam
Nhanh
Giảm dần
Chậm
Đóng hòan tòan
Hình 3.43 Sự thay đổi lưu lượng theo hành trình 
cam
le the truyen
Cennitec
Van giảm tốc
Van một chiều
Tiết lưu
Lổ tiết lưu Con lăn
Cam
Bộ phận cân bằng áp suất
Lưu lượng vào
Lưu lượng ra
Bạc
Dầu rò rỉ
Con trượt
Cam
Đóng hòan tòanĐóng một phần
Cam
Van điều chỉnh lớn, QHVan điều chỉnh nhỏ, QL Van điều chỉnh nhỏ, QL Van điều chỉnh lớn, QH
Nhanh
Giảm tốc
Trung bình
Chậm
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
Hành trình cam
Mở hòan tòan Đóng hòan tòan
Hình 3.44 Van giảm tốc nhiều cấp
le the truyen
Cennitec
Van giảm tốc
Hình 3.45 Mạch dùng van giảm tốc 
le the truyen
Cennitec
Van tiết kiệm năng lượng 
A P1 P2 B
A0
A B
Hình 3.46 Van tiết kiệm năng lượng
Hình 3.46 minh họa nguyên lý làm việc của van tiết kiệm năng lượng. Nó bao gồm
van tiết lưu và bộ cân bằng áp suất được lắp song song. Tải của bơm thay đổi
theo tải của hệ thống và luôn cao hơn một ít, P1 = P2 + ΔP, ΔP = 4 đến 10 bar. Vì
vậy mà nó được gọi là van tiết kiệm năng lượng.
le the truyen
Cennitec
Van tiết kiệm năng lượng
Sơ đồ dưới đây trình bày hệ thống thủy lực dùng van điều chỉnh lưu lượng 3 cửa đang ở
trạng thái nghỉ.
M
P
A
BT
a
b
D1
100 l/min
P1
5 bar
Chỉnh 50 l/min
Lò xo điều khiển-5 bar
50 l/min
50 l/min
Chỉnh 100 bar
0 bar
Lưu lượng cung cấp bởi bơm là 100 l/min. Van điều chỉnh lưu lượng chỉnh ở 50
l/min. Lò xo điều khiển của van áp suất có giá trị là 5 bar (giá trị này dao động từ 4
đến 10 bar tùy theo nhà chế tạo). Trong trạng thái nghỉ như trong hình trên, lưu
lượng 50 l/min xả về bể chứa dầu với độ chênh áp suất là 5 bar.
le the truyen
Cennitec
Van tiết kiệm năng lượng
M
P A
BT
a
b
D1
100 l/min
P1
75 bar
Chỉnh 50 l/min
Lò xo điều khiển-5 bar
50 l/min
50 l/min
Chỉnh 100 bar
70 bar
Giả thiết rằng tải của xy lanh khi đi ra là 70 bar, khi đó lưu lượng dư 50 l/min được
xả về bể chứa với độ chênh áp là (70 + 5 = 75 bar). Khi van điều chỉnh lưu lượng 3
cửa được sử dụng thì lưu lượng dư được xả về bể chứa với độ chênh áp tướng
ứng với tải của cơ cấu chấp hành. Vì vậy van này còn được gọi là van tiết kiệm
năng lượng.
le the truyen
Cennitec
Van tiết kiệm năng lượng
M
P A
BT
a
b
D1
100 l/min
P1
100 bar
Chỉnh 50 l/min
Lò xo điều khiển-5 bar
100 l/min
0 l/min
Chỉnh 100 bar
100 bar
Khi tải của cơ cấu chấp hành tăng lên thì bộ điều chỉnh áp suất tự cân bằng để luôn 
giữ cho độ chên áp luôn là 5 bar. Khi tải tăng đến ngưỡng cài đặt của van, trong 
trường hợp này là 100 bar, thì toàn bộ lưu lượng của bơm sẽ trả về bể chứa dầu. 
le the truyen
Cennitec
Bộ chia lưu lượng 
Bộ chia lưu lượng được dùng để chia lưu lượng thành 2 hay nhiều thành phần theo 
một tỉ lệ nhất định. Bộ chia lưu lượng