Thủy lực là gì ? Nguyên lý và ứng dụng của thủy lực trong cơ khí công nghiệp

Thủy lực là gì?

Thủy lực chính là một môn khoa học về sự chuyển động cũng như vận chuyển lực của chất lỏng trong môi trường giới hạn. Cụ thể, trong môi trường thủy lực thì chất lỏng sẽ được truyền tải bằng lực đẩy lên chất lỏng.

Chất lỏng đó có thể là dầu, nhớt, hóa chất… với độ nhớt, độ đậm đặc, nhiệt độ và tính chất khác nhau. Thủy lực được ứng dụng đa dạng trong các lĩnh vực hiện nay như: dây chuyền sản xuất ô tô – xe cơ giới, sản xuất máy nông nghiệp, tua bin gió, khai thác khoáng sản, khai thác và vận chuyển, đóng gói sản phẩm, công nghiệp gỗ, các phương tiện giao thông, công trình xây dựng…

Nguyên lý cơ bản của thủy lực

Trong một hệ thống thủy lực, dầu đóng vai trò quan trọng khi vừa là môi chất để truyền lực đi, vừa là chất bôi trơn bề mặt tiếp xúc chấp hành, cơ cấu. Dầu thủy lực di chuyển trong mạch có tính chất kín và tuần hoàn, nhờ vào bơm thủy lực cùng với các thiết bị cơ cấu điều khiển.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống thủy lực đó là: Động cơ điện hoặc motor diezen hoạt động, kéo theo bơm dầu quay. Bơm sẽ thực hiện việc hút dầu từ thùng chứa và đẩy chúng đi đến cơ cấu trong hệ thống qua các ống dẫn dầu. Áp lực của dầu được khống chế bởi van an toàn nhằm đảm bảo hệ thống ổn định nhất.

Dầu thủy lực được dẫn đến thiết bị cơ cấu điều khiển rồi dịch chuyển đến thiết bị chấp hành. Nhờ vào chính lưu lượng, áp suất mà bơm thủy lực tạo ra mà các chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay của cơ cấu chấp hành. Sau khi truyền năng lượng thì dầu sẽ được di chuyển, quay về thùng chứa và được lọc hồi, làm mát trước khi bắt đầu một chu trình mới.

Có thể bạn quan tâm: Bộ nguồn thủy lực lắp đặt đúng tiêu chuẩn 

Các đại lượng cơ bản của thủy lực

Nhắc đến hệ thống thủy lực thì ngoài việc quan tâm đến thiết bị thì khách hàng cần phải đặc biệt chú ý đến: Lưu lượng và áp lực.

Lưu lượng

Lưu lượng thủy lực là lượng dầu được vận chuyển thông qua bơm thủy lực trong một đơn vị thời gian nhất định.

Tốc độ của chấp hành, động cơ bị chi phối rất nhiều bởi lượng dầu. Lưu lượng dầu sẽ quyết định đến tốc độ của xi lanh, motor. Lượng dầu cao thì tốc độ lớn và ngược lại.

Đơn vị của lưu lượng đa dạng như: lit/phút, CC/ vòng, in3/ vòng.

Áp suất

Như chúng ta đã biết áp suất hay áp lực chính là lực của chất lỏng. Lực tác dụng của dầu lên bề mặt của cơ cấu chấp hành hoặc thành của ống dẫn dầu khi dầu bị chặn tại một vị trí trên đường ống hay tại mặt tác dụng của cơ cấu chấp hành.

Áp suất là đại lượng quyết định đến lực tác dụng của một cơ cấu chấp hành.

Nhiều đơn vị áp suất: Mpa, Psi, Kg/cm2…

Tìm hiểu thêm: Những mẹo mua van thủy lực tốt nhất

Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống thủy lực

Mỗi một hệ thống được ứng dụng đều có những ưu và nhược điểm riêng và hệ thống thủy lực cũng như vậy.

Ưu điểm của hệ thống thủy lực

Hệ thống thủy lực được ứng dụng đa dạng trong các ngành sản xuất công nghiệp hay lĩnh vực đời sống đều nhờ vào những điểm ưu việt, nổi trội như:

+ Hệ thống thủy lực được lựa chọn khi con người cần truyền động với lực lớn và công suất cao.

Hầu hết, khách hàng đều đánh giá hệ thống thủy lực có độ tin cậy cao, kết cấu đơn giản và không cần phải chăm sóc, bảo trì và bảo dưỡng tỉ mỉ.

Hệ thống thủy lực biến đổi cơ năng thành thủy năng với áp suất, lưu lượng theo yêu cầu nên dễ dàng cung cấp áp lớn.

+ Sử dụng dầu thủy lực hay các chất lỏng thủy lực khác di chuyển trong mạch vừa là lưu chất làm việc vừa là giải nhiệt, bôi trơn, giảm ma sát nên việc bảo dưỡng dễ dàng, ít tiêu tốn thời gian như với hệ thống khí hay điện.

+ Kết cấu của hệ thống thủy lực đơn giản, mạnh mẽ, gọn gàng nên chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy trong hệ thống lái tàu hỏa, tàu thủy, máy bay, các xe cơ giới quân sự và thậm chí là trong một số loại máy bay.

+ Việc điều chỉnh vận tốc và điều chỉnh vô cấp hay đảo chiều đều trở nên dễ dàng hơn trước kia rất nhiều. Tùy vào nhu cầu mà việc điều chỉnh có thể do điều kiện công việc cụ thể hoặc do các chương trình đã được lập, thiết kế sẵn.

+ Với thủy lực, người dùng dễ dàng thay đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyền động tịnh tiến của cơ cấu mà cụ thể ở đây là xi lanh dầu. Nếu so sánh với hệ thống khí hay điện thì đây chính là điểm nổi bật hơn cả. Sử dụng xi lanh vừa đơn giản lại tạo lực lớn.

+ Hệ thống được đánh giá đơn giản nhờ vào việc dựng các tiêu chuẩn hóa, các thành phần dẫn và bị dẫn hầu như không lệ thuộc vào nhau.

+ Hoạt động êm ái, ít tiếng ồn.

+ Hệ thống thủy lực có sử dụng van an toàn nên khả năng đề phòng quá tải cao.

+ Áp suất của thủy lực được theo dõi và kiểm tra bằng đồng hồ đo áp, áp kế dễ dàng dù trong hệ thống phức tạp, nhiều thiết bị, nhiều mạch.

+ Nhờ vào tính nén của dầu, quán tính nhỏ của động cơ thủy lực, quán tính của bơm nên có thể sử dụng hệ thống thủy lực có vận tốc cao và có thể đảo chiều mà không bị va đập.

+ Momen khi khởi động lớn.

+ Người dùng có thể giảm kích thước, khối lượng của hệ thống nhờ vào việc chọn áp suất.

Xem thêm: Những mẹo chọn khớp nối ống thủy lực tốt nhất

Nhược điểm của hệ thống thủy lực

Tất nhiên, bên cạnh những ưu điểm thì hệ thống thủy lực vẫn có những nhược điểm lớn mà chúng ta cần phải nghiên cứu để thay đổi, cải tiến và khắc phục để giúp hệ thống thủy lực được ứng dụng đa dạng hơn.

Những tổn hao trong đường ống do hiện tượng ma sát tạo ra và những sự rò rỉ bên trong các phần tử của ống, phần tử chấp hành cũng như hệ thống chắc chắn sẽ làm giảm hiệu suất của hệ thống máy móc và làm hạn chế phạm vi sử dụng của thủy lự cũng như các thiết bị.

Khi mới bắt đầu vận hành hệ thống thủy lực thì sẽ xuất hiện hiện tượng bọt khí. Đây là điều rất dễ bắt gặp với bất kỳ một máy móc, hệ thống nào.

Dầu trong hệ thống thủy lực luôn đóng một vai trò quan trọng. Nó được hút lên và di chuyển trong mạch thủy lực và đi đến cơ cấu, chấp hành thực hiện nhiệm vụ. Và khi hệ thống thủy lực được khởi động thì dẫn đến nhiệt độ của dầu cũng thay đổi một cách đột ngột. Và tình trạng này sẽ dẫn đến vận tốc làm việc của hệ thống, xi lanh không ổn định, ảnh hưởng đến hiệu suất công việc.

Có thể bạn quan tâm: 

Mỗi máy móc, mỗi công việc sẽ có những yêu cầu về đặc điểm hệ thống thủy lực khác nhau, sao cho đáp ứng yêu cầu vận hành. Chính vì thế mà thiết kế, thi công cũng như chế tạo thiết bị không đạt đến sự hoàn hảo, độ chính xác còn chưa cao. Việc này sẽ gây khó khăn cho lựa chọn hay sử dụng, thay thế hệ thống thủy lực.

So với hệ thống khí nén thì hệ thống thủy lực có giá thành cao hơn và đối với các khách hàng thì chi phí ban đầu sẽ cao hơn.

Và đối với những người mới lần đầu tiếp cận, tìm hiểu về hệ thống này thì chắc chắn sẽ còn nhiều băn khoăn. Xin vui lòng liên hệ với SUMAC để được giải đáp, tư vấn nhiệt tình nhất.