Dầu thủy lực là gì? Hoạt động thủy lực hoạt động dựa trên nguyên lý nào?
Dầu thủy lực là một loại chất lỏng ( dầu khoáng hoặc một số vật liệu lỏng khác) giúp cho hệ thống thủy lực làm việc an toàn và chính xác. Bên cạnh là tác nhân truyền tải áp lực và truyền chuyển động, nó còn giúp bôi trơn các chi tiết chuyển động chống lại lực ma sát, nó cũng làm kín các bề mặt tiếp xúc, truyền thải nhiệt và ngăn ngừa sự mài mòn.
Hoạt động thủy lực dựa trên định luật được PASCAL phát hiện. Định luật Pascal được phát biểu như sau: "Áp suất chất lỏng do ngoại lực tác dụng lên mặt thoáng được truyền nguyên vẹn tới mọi điểm trong lòng chất lỏng".
Đây là định luật xương sống của kỹ thuật truyền động thuỷ lực.
Trái tim của hệ thống thủy lực chính là bơm thủy lực. Chúng thường là các loại bơm cánh gạt, bơm bánh răng hoặc bơm piton
Nhiệm vụ chính của hệ thống thủy lực là truyền năng lượng từ cơ cấu dẫn động (động cơ điện, động cơ nổ…) đến cơ cấu chấp hành (bơm thủy lực, xy lanh,…) để thực hiện một “công có ích” nào đó.
Số lượng “công” sản ra trong một khoảng thời gian gọi là “Công suất”. Do “công suất” của nguồn dẫn động là giới hạn nên tốc độ sản ra công của cơ cấu chấp hành cũng bị giới hạn theo.
Trong hệ thống thủy lực có 3 loại năng lượng chính đó là: Thế năng – Động năng và Nhiệt năng. Các nguồn năng lượng này khi đưa vào trong hệ thống thủy lực thì đều trở thành hai nguồn chính là “công có ích” và “công vô ích” (gồm “phát nhiệt” và “gây rung lắc hệ thống”). Do đó, hệ thống thủy lực không bao giờ truyền tải được 100% công suất và ngoại trừ công suất có ích, phần còn lại phần lớn biến thành nhiệt tích tụ trong hệ thống thủy lực. Do đó, nhiệt độ của dầu – cũng như nhiệt độ của cơ thể con người – là thước đo độ mạnh/yếu của hệ thống thủy lực. Nếu nhiệt độ tăng cao bất thường, điều đó chứng tỏ công có ích đã bị giảm đi, công vô ích trong hệ thống tăng lên. Bạn đang tốn tiền vô ích
2- Lựa chọn dầu thủy lực cho phù hợp:
Thông thường, dầu thủy lực được lựa chọn trên hai yếu tố chính: Thời tiết nơi thiết bị sử dụng và Các yêu cầu của bộ phận thủy lực sử dụng trong hệ thống truyền động thủy lực.
Độ nhớt:
Sau khi chọn chủng loại dầu thủy lực phù hợp, bạn cần phải lựa chọn cấp độ nhớt của dầu cho phù hợp với khoảng nhiệt độ làm việc của thiết bị thủy lực. Theo ISO, cấp độ nhớt của dầu chỉ thị độ nhớt động lực học của dầu ở 40°C.
Ví dụ, dầu thủy lực phẩm cấp VG46 có độ nhớt động học (kinematic viscosity) là 46 cst (centistokes) tại nhiệt độ (dầu làm việc) 40°C.
Có rất nhiều yêu cầu chất lượng khác nhau đối với dầu thủy lực nhưng điều quan trọng nhất trong số đó là độ nhớt của dầu không thay đổi nhiều với sự thay đổi của nhiệt độ.
Nếu độ nhớt của dầu lựa chọn quá cao???
- Ma sát trượt tăng lên, phát sinh ra nhiệt và tổn thất năng lượng lớn.
- Tổn thất trong mạch dầu tăng lên và tổn thất áp suất cũng tăng lên.
Nếu độ nhớt của dầu lựa chọn quá nhỏ???
- Rò rỉ trong bơm sẽ tăng lên, hiệu suất thể tích không đạt được và do đó áp suất làm việc yêu cầu không đáp ứng được.
- Do có sự rò rỉ bên trong của các valve điều khiển, xy lanh sẽ bị thu lại dưới tác dụng của phản lực, còn motor không thể sản ra đủ mô-men yêu cầu trên trục quay.
Lựa chọn dầu thủy lực theo vị trí địa lý nơi thiêt bị làm việc:
Theo vị trí địa lý và thời tiết từng vùng, người ta khuyến cáo nên sử dụng các phẩm cấp dầu như sau:
Loại VG68 sử dụng khi thiết bị làm việc trong môi trường không khí có nhiệt độ cao trong thời gian liên tục
Một đặc tính cơ bản của hệ thống truyền động thủy lực là nguyên lý khuyếch đại lực và mô-men.
Chúng ta hãy xem xét ví dụ sau đây:
VD1:
Ở hình bên trên, mô tả hai xy lanh thủy lực được nối với nhau. Xy lanh nhỏ có đường kính là 10cm (tương ứng với diện tích làm việc A1); Xy lanh lớn có đường kính gấp 10 lần là 100 cm (tương ứng diện tích làm việc A2). Nếu tác dụng một lực F1 = 1 kg lên xy lanh nhỏ thì sẽ có một lực F2 = 100 kgs trên xy lanh lớn.
F2 = F1*(A2/A1) ở đây A tỷ lệ với bình phương đường kính xy lanh
Tuy nhiên, nếu muốn nâng xy lanh lớn lên 1 cm thì xy lanh nhỏ cần đi xuống 100 cm.
Ví dụ trên cho thấy nguyên lý khuyếch đại lực trong thủy lực cũng giống như nguyên lý đòn bẩy Ác-si-mét. Ứng dụng dễ thấy nhất của nguyên lý này là kích (con đội) ô tô. Đây cũng là nguyên lý truyền lực quan trọng và phổ biến nhất trong hệ thống truyền động thủy lực.
VD2:
Hình bên dưới mô tả một bơm thủy lực 10 cm3/vòng được nối với một motor thủy lực 100 cm3/vòng. Nếu motor thủy lực cần một mô-men 10 Tm trên đầu trục để kéo được tải lên thì mô-men trên đầu trục của bơm thủy lực chỉ cần 1 Tm cũng đã đủ để kéo motor thủy lực quay.
T(bơm) = T(motor) x (10/100)
Nếu xét về tốc độ quay, trục motor thủy lực sẽ quay ở tộc độ nhỏ hơn 10 lần tốc độ quay của bơm thủy lực.
Nguyên lý khuyếch đại mô-men này cũng tương tự như nguyên lý truyền động bánh xích trong cơ khí. Nó cũng là nguyên lý được sử dụng nhiều nhất trong hệ dẫn động chuyển động trên các thiết bị thi công hạng nặng.
