Điều khiển dạng thể tích

Trong bài Điều khiển bằng van tiết lưu mình đã giới thiệu phương pháp thay đổi vận tốc cơ cấu chấp hành bằng van tiết lưu. Trong thực tế còn một phương pháp khác cho phép chúng ta điều khiển tốc độ cơ cấu chấp hành bằng cách sử dụng các máy thủy lực dạng thể tích có lưu lượng biến đổi. Thay đổi lưu lượng của máy thủy lực thường thực hiện bằng sự thay đổi thể tích công tác (thể tích riêng) của máy thủy lực trong hệ thống.

Cho nên ta gọi điều khiển dạng này là:  điều khiển dạng thể tích hay Hệ truyền động  thủy lực  điều khiển bằng máy.

Trong các hệ thống thủy lực với động cơ thủy lực dạng chuyển động quay (motor thủy lực) có 3 phương án (phương pháp) điều khiển lưu lượng của các máy thủy lực này.

1. Thay đổi thể tích riêng của máy bơm thủy lực

2. Thay đổi thể tích riêng của động cơ thủy lực (motor thủy lực)

3. Thay đổi thể tích riêng của các máy bơm và motor thủy lực.

Đối với hệ truyền động thủy lực với động cơ thủy lực tịnh tiến (xilanh thủy lực) chỉ có thể sử dụng phương án thứ nhất.

Nghiên cứu sơ đồ cơ bản dưới đây:

Hình 1. Sơ đồ mạch thủy lực không điều khiển

Với hệ truyền động không có khả năng điều khiển:

Trong trường hợp lý tưởng ta có: Q_b = Q_đc.

V_0b×n_b = V_0đc×n_đc;

n_đc = (V_0b/V_0đc) ×n_b;

Thêm vào thông số điều khiển bằng máy thủy lực dạng thể tích lưu (Ngắn gọn: điều khiển bằng máy thủy lực – hoặc điều khiển dạng thể tích)

Thông số điều khiển máy bơm: e_b = V’_0b/V_0b;

V’_0b – thể tích làm việc hiện thời của máy bơm;

V_0b – thể tích làm việc cực đại của máy bơm;

Thông số điều khiển của động cơ: e_đc = V’_0đc/V_0đc;

V’_0đc – thể tích làm việc hiện thời của động cơ;

V_0đc – thể tích làm việc cực đại của động cơ;

Ta có:

e_b×V_0b×n_b = e_đc×V_0đc×n_đc;

n_đc =(e_b/e_đc)× (V_0b/V_0đc) ×n_b; (1)

TH1. Điều khiển bằng cách thay đổi thể tích riêng của máy bơm thủy lực :

Trong phương án này chúng ta sử dụng máy bơm có khả năng thay đổi lưu lượng. Khả năng thay đổi lưu lượng của máy bơm được thể hiện bởi thông số điều khiển máy bơm e_b. Khi lưu lượng máy bơm thay đổi từ 0 tới cực đại. Thông số điều khiển e_b thay đổi từ 0 tới 1.

Hình 2. a - Sơ đồ nguyên lý; b - Sự phụ thuộc vận tốc và áp suất vào thông số điều khiển
1 - Động cơ thủy lực; 2 - Van an toàn; 3 - Bơm cố định phụ; 4 - Bơm chính biến đổi; 5 - Van một chiều

Từ biểu thức (1) ta có : e_đc = 1 ; e_b = 0÷1;

n_đc =e_b× (V_0b/V_0đc) ×n_b; (1.1)

1. Khi e_b = 0 à n_đc = 0 : động cơ đứng yên;

2. Khi e_b = 1 à n_đc = n_đc.max : động cơ quay với vận tốc cực đại;

Momen xoắn đặt vào trục động cơ chỉ phụ thuộc vào tải trọng ngoài; từ đó xác định được áp suất làm việc của chất lỏng trong động cơ: p_đc;

Ta có:

M_đc = ∆p_đc×V_0đc/(2π) ; ∆p_đc = ∆p_b ;

N_đc = M_đc×Ω_đc = V_0đc×∆p_đc×n_đc ;

Khi cố định giá trị ∆p, công suất động cơ N_đc tỷ lệ thuận với tốc độ quay (tần số quay) của động cơ n_đc ;

TH2. Điều khiển bằng các thay đổi thể tích động cơ :

e_b = 1 và e_đc = var ;

Hình 3. a - Sơ đồ nguyên lý; b - Sự phụ thuộc của vận tốc, momen của motor thủy lực vào thông số điều khiển;

e_M – hiểu là thông số điều khiển của motor thủy lực; chính là e_đc .

Tần số quay của động cơ :

n_đc =(1/e_đc)× (V_0b/V_0đc) ×n_b; (1.2)

1. Khi e_đc = 1 àthì  n_đc = n_đc.min : động cơ quay với vận tộc cực tiểu;

2. Khi e_đc = 0 àthì  n_đc à ∞ ;

Ta có:

M_đc = ∆p_đc×V’_0đc/(2π)= ∆p_đc×e_đc×V_0đc/(2π); ∆p_đc = ∆p_b ;

Từ (1.2) ta có e_đc = f(1/n_đc) à M_đc = f’(1/n_đc) ;

N_đc = M_đc×Ω_đc = V’_0đc×∆p_đc×n_đc  = e_đc×V_0đc×∆p_đc× (1/e_đc)× (V_0b/V_0đc) ×n_b ;

N_đc = V_0b×∆p_đc×n_b = N_b ;

Vậy N_đc không phụ thuộc vào n_đc ;

Thông số điều khiển động cơ nhỏ gần với giá trị không là nhược điểm của phương pháp điều khiển này. Nghĩa là xuất hiện sự làm việc không ổn định của động cơ ; sau đó nó tự hãm. Đây là do quan hệ M_đc = f’(1/n_đc). Khi n_đc à ∞ thì M_đc à0 nên động cơ tự hãm và dừng. Vì tỷ lệ nghịch giữa M_đc và n_đc gây nên sự làm việc không ổn định khi giá trị thông số điều khiển motor tiến về 0.

TH3. Thay đổi thể tích cả máy bơm lẫn động cơ thủy lực:

Sự điều khiển được thực hiện bằng cách lần lượt : Đầu tiên thay đổi thông số điều khiển của máy bơm khi giữ không đổi thể tích riêng của motor ; sau đó giữ cố định lưu lượng máy bơm ở cực đại và giảm thể tích riêng của động cơ. Giảm thể tích riêng của động cơ cho tới thông số điều khiển khi đạt được giá trị cực đại.

Hình 3. a - Sơ đồ nguyên lý; b - Sự phụ thuộc vận tốc, áp suất, momen vào thông số điều khiển.
e_M – hiểu là thông số điều khiển của motor thủy lực; chính là e_đc; 
e_H – hiểu là thông số điều khiển của bơm thủy lực; chính là e_b.

1. Chỉ điều khiển mỗi máy bơm

e_đc = 1 ; e_b = 0÷1 ;

e_b = 0 à n_đc = 0 ;

e_b = 1 àn_đc = n_đc* ;

2. Chỉ điều khiển động cơ

e_b = 1 ;

e_đc giảm tới cực tiểu à n_đc* tiến tới n_đc.max ;

Điểm 4.6/5 dựa vào 87 đánh giá

• SmartPay : Mở ví điện tử đơn giản tiện lợi Click xem
• Pierre Cardin : Sale off cuối năm 50% Click xem
• MB Android : Miễn phí chuyển khoản tới tất cả các ngân hàng Click xem