Tìm hiểu về thủy lực và nguyên lý hoạt động hệ thống thủy lực

Hệ thống thủy lực ngày càng được sử dụng nhiều trong các loại máy móc cũng như dây chuyền sản xuất. Vậy nhưng, không phải ai cũng có thể hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống mày. Ứng dụng của thủy lực rất lớn nên có thêm kiến thức sẽ giúp bạn vận hành hệ thống mày tốt hơn trong cả đời sống. Cùng nội thất Vito tìm hiểu chi tiết nhé!

Thủy lực là gì?

Thủy lực là một môn khoa học nghiên cứu về sự chuyển động và truyền lực của chất lỏng trong một môi trường giới hạn. Chất lỏng có thể truyền tải lực đẩy lên chất lỏng và tạo ra động năng lớn trong môi trường nhất định. Các chất lỏng thường được biết đến là hóa chất, dầu, nhớt,… có độ đậm đặc, nhiệt độ, độ nhớt và tính chất tương đối khác nhau.

Ngày nay, người ta áp dụng thủy lực trong rất nhiều lĩnh vực cơ bản như làm dây chuyền sản xuất ô tô, xe máy,… ; dùng trong sản xuất máy nông nghiệp, lĩnh vực khai thác khoáng sản; vận chuyển và đóng gói sản phẩm, làm quay tua bin gió, ứng dụng trong xây dựng và ngành công nghiệp gỗ,…

Nguyên lý cơ bản của một hệ thống thủy lực

Trong hệ thống thủy lực, người ta sử dụng dầu với vai trò là chất bôi trơn bề mặt vừa là môi chất để truyền lực. Dầu di chuyển trong mạch có tính chất kín và tuần hoàn. Trong một hệ thống, bơm thủy lực và các thiết bị cơ cấu sẽ giúp cho quá trình vận hành trở nên hoàn thiện.

Nguyên lý cơ bản của một hệ thống thủy lực là:

• Động cơ diezen hoặc điện được kích hoạt để hoạt động. Từ đó, động cơ kéo theo bơm dầu quay.
• Bơm sẽ hút dầu từ thùng chứa và đẩy dầu qua ống dẫn đến các cơ cấu trong hệ thống.
• Áp lực của dầu sẽ được van an toàn khống chế và đảm bảo sự ổn định cho cả hệ thống.
• Dầu được dẫn đến thiết bị cơ cấu điều khiển và sau đó dịch chuyển đến thiết bị chấp hành. Ở đây, chính áp suất và lưu lượng mà máy bơm tạo ra sẽ tạo nên các chuyển động quay hoặc tịnh tiến.
• Cuối cùng, dầu lại được di chuyển và quay về thùng chứa. Ở đây, dầu được lọc và làm mát rồi lại tiếp tục chu trình mới.

Cấu tạo hệ thống thủy lực chi tiết

Có khá nhiều dạng hệ thống thủy lực phục vụ mục đích hoạt động khác nhau. Trong đó, để hệ thống hoạt động tốt thì cần có những bộ phận chính:

Xi lanh

Xi lanh hay động cơ thủy lực tuyến tính, thiết bị truyền động tuyến tính thực hiện cho lực không tuân theo hướng qua hành trình. Xi lanh ở trong hệ thống này là một xi lanh cơ sở bao gồm đầu xi lanh, cần xi lanh, piston, ống xi lanh, seals. Piston trong ống xi lanh phải di chuyển để tạo nên áp suất. Đường dầu xi lanh đóng sẽ có một đầu xi lanh được mở để cần piston đẩy được ra ngoài xi lanh.

Piston trong ống chia xi lanh thành 2 ngăn riêng biệt và thể hiện đầu vào – đầu cuối của hành trình. Xi lanh thủy lực tạo ra lực nhờ chất lỏng hoặc dầu có áp suất.

Xi lanh thủy lực được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, sản xuất máy móc, kỹ thuật dân dụng,…

Motor thủy lực

Tương tự như xi lanh, motor thủy lực cũng là một bộ truyền động nhưng là bộ truyền động hướng tâm. Motor cung cấp năng lượng cho ròng rọc trên hệ thống băng chuyền. Có thể là băng chuyền quay hoặc ổ bánh xe.

Động cơ thủy lực hoạt động bằng cách chất lỏng đi vào động cơ quay trục. Sau đó, chất lỏng thoát khỏi động cơ bằng cổng đối diện và trở lại hệ thống. Motor được đặt trong một loạt các mạch và hoạt động khi được khởi động.

Bơm thủy lực 

Máy bơm trong hệ thống có tác dụng biến chuyển động, năng lượng cơ thành điện thủy lực. Ở vị trí này, lực sẽ được chuyển sang vị trí khác. Bơm không thực sự tạo ra áp lực nhưng máy bơm sẽ vận chuyển chất lỏng qua hệ thống thủy lực và tạo nên lưu lượng.

Van thủy lực

Van là bộ phận đóng vai trò cực kỳ quan trọng đối với hệ thống thủy lực. Có khá nhiều loại van thủy lực trên thị trường hiện nay với cấu tạo và kích cỡ khác nhau. Người ta phải chọn được van phù hợp để giúp cả hệ thống hoạt động trơn tru. 

Có 3 loại van mà bạn cần quan tâm gồm có van điều hướng, van điều áp và van điều khiển lưu lượng dòng chảy.

• Van điều hướng: Thực hiện việc điều hướng dòng chảy. Có thể rút hoặc mở rộng xi lanh, hoặc khởi động động cơ. 
• Van điều áp: Có thể điều chỉnh áp suất bên trong của một hệ thống. Van sẽ đưa chất lỏng về lại bồn chứa khi hệ thống đã đạt đến ngưỡng áp suất cho phép. 
• Van điều khiển lưu lượng dòng chảy: Có tác dụng kiểm soát tốc độ của dòng chảy chất lỏng.

Người ta khởi động van bằng tay hoặc điện từ. Mỗi loại van được ứng dụng trong những hệ thống và công việc khác nhau.

Đại lượng cơ bản của thủy lực mà bạn cần biết

Trong hệ thống này, có hai đại lượng cần được quan tâm là lưu lượng và áp suất.

Lưu lượng

Lưu lượng là lượng dầu vận chuyển qua bơm thủy lực trong một đơn vị thời gian. Động cơ làm việc, tốc độ chấp hành sẽ bị chi phối bởi lưu lượng dầu. Bên cạnh đó, lưu lượng cũng ảnh hưởng đến tốc độ của xi lanh và động cơ. Lượng dầu càng cao thì tốc độ càng lớn. Ngược lại lượng dầu thấp thì tốc độ nhỏ, chậm dần. Các đơn vị đo lưu lượng gồm: lit/phút, CC/ vòng, in3/ vòng.

Áp suất

Áp suất hay áp lực và lực của chất lỏng. Lực mà dầu tác dụng lên bề mặt của ống dẫn dầu hoặc cơ cấu chấp hành khi dầu bị chặn tại vị trí nào đó trên đường ống hay bề mặt của cơ cấu. Áp suất quyết định lực tác dụng của cơ cấu chấp hành. 

Những đơn vị áp suất được áp dụng như: Mpa, Psi, Kg/cm2…

Ưu và nhược điểm của hệ thống thủy lực

Ưu điểm

• Hỗ trợ con người trong những công việc cần truyền động với công suất cao và lực lớn
• Kết cấu hệ thống đơn giản, gọn gàng, mạnh mẽ, không cần bảo dưỡng và chăm sóc tỉ mỉ
• Hệ thống có thể biến đổi cơ năng thành thủy năng theo yêu cầu với áp suất và lưu lượng mong muốn có người vận hành.
• Ít tiêu tốn thời gian bảo dưỡng nhờ có dầu thủy lực hay chất lỏng di chuyển trong mạch làm giảm ma sát, giải nhiệt, bôi trơn,…

• Hoạt động của hệ thống êm ái, ít tiếng ồn
• Van an toàn giúp cho toàn bộ hệ thống có thể đề phòng quá tải
• Momen khởi động lớn.
• Dễ dàng điều chỉnh đảo chiều, vô cấp phục vụ cho những công việc khác nhau. Hệ thống thủy lực cũng có thể điều chỉnh theo điều kiện công việc hoặc theo chương trình được thiết kế sẵn.
• Thành phần dẫn và bị dẫn hầu như không phụ thuộc vào nhau nên hệ thống được đánh giá cao về sự đơn giản.
• Dễ dàng thay đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và tạo ra lực lớn.
• Theo dõi áp suất bằng đồng hồ đo áp rất thuận tiện dù hệ thống có nhiều mạch và nhiều thiết bị
• Các yếu tố như tính nén của dầu, quán tính của bơm, quán tính nhỏ của động cơ mà hệ thống thủy lực có vận tốc cao có thể đảo chiều mà không va đập.
• Có thể tùy chọn giảm kích thước và khối lượng của hệ thống bằng cách chọn áp suất
• Ứng dụng rộng rãi cho hệ thống máy bay, tàu hỏa, ve cơ giới quân sự

Nhược điểm

• Hệ thống thủy lực có nhược điểm là giá thành cao hơn các loại hệ thống khác. 
• Khó thay thế hệ thống nếu có vấn đề hoặc hỏng hóc

Kết luận

Hi vọng những thông tin trên dã giúp bạn hiểu rõ hơn về thủy lực và hệ thống thủy lực. Nhìn chung, hệ thống này đang được ứng dụng trong rất nhiều ngành nghề tại Việt Nam và có tác dụng rất lớn. 

Nội thất nhập khẩu Vito – Vươn tầm kiến trúc Việt!