1. Xác định lưu lượng bơm và động cơ
Dù là hệ thống kín hay hệ thống mở, dù là động cơ định lượng hay động cơ biến thiên, việc lựa chọn chuyển vị của động cơ thường được đặt theo mômen tải cực đại khi cân bằng công việc hoặc yêu cầu mômen khởi động khi điều kiện làm việc thật khắc nghiệt.
Dù là hệ thống kín hay hệ thống mở, dù là bơm định lượng hay bơm biến thiên, lưu lượng dịch chuyển tối đa của bơm được xác định theo tốc độ định mức của động cơ và tốc độ dịch chuyển tối đa của động cơ.
2. Tại sao nên sử dụng động cơ biến thiên
Mặc dù hệ thống khép kín sử dụng động cơ định lượng có kích thước nhỏ, chi phí thấp và hiệu suất cao nhất có thể nhưng nó được xác định bởi tính chất của hệ thống thủy lực và đôi khi tốc độ đầu ra thu được bằng cách điều chỉnh đầu vào (động cơ + bơm biến thiên) bị giới hạn bởi các yếu tố như hiệu quả và chi phí. Vì vậy, trên một số thiết bị, chúng ta cần xem xét phía đầu ra để điều chỉnh đồng thời. Mô-men xoắn đầu ra của hệ thống chung là đủ và việc điều chỉnh đầu ra nhiều hơn để mở rộng phạm vi tốc độ đầu ra của vùng hiệu suất cao.
3. Các phương pháp điều chỉnh đầu ra là gì và đặc điểm của chúng
Các phương pháp điều chỉnh của đầu ra chủ yếu bao gồm thay đổi chuyển vị động cơ, thay đổi tỷ số truyền của hộp số cơ khí phía sau, tăng hoặc giảm số lượng động cơ trực tuyến. Sau đây là chi tiết.
Thiết bị truyền động thủy tĩnh chủ yếu phù hợp với động cơ diesel, động cơ diesel có thể được sử dụng với tỷ số tốc độ khoảng 2 đến 4 (chẳng hạn như tốc độ từ 800-3000) và chỉ có công suất định mức gần điểm làm việc 1,15 đến 1,3. Do đó, tỷ số bước có sẵn của động cơ là yếu tố chính ảnh hưởng đến phạm vi tốc độ của máy di chuyển.
Bơm biến thiên + đường động cơ định lượng, chuyển vị bơm biến thiên từ khoảng 25% đến 100% thay đổi và khớp với động cơ, tổng tỷ số tốc độ khoảng 8 ~ 16, tỷ lệ tổng bước khoảng 4 ~ 6. Cách này phù hợp hơn với tốc độ đi bộ nhỏ (chẳng hạn như dưới 25km/h, 25/16=1.56km/h=0.43m/s, về cơ bản có thể đạt được tốc độ đi bộ thấp), mô-men xoắn sự thay đổi không lớn lắm (chẳng hạn như thay đổi mô-men xoắn lực kéo nhỏ hơn 5 đến 10 lần), lực đi bộ là thiết bị nhỏ, chẳng hạn như xe nâng cứng, máy xúc lái trượt, con lăn rung, v.v.
1) Bơm biến thiên + động cơ biến thiên
Độ dịch chuyển của động cơ biến thiên phụ thuộc thay đổi trong khoảng 40% đến 100%, do đó tổng tỷ lệ thay đổi tốc độ là khoảng 20 đến 40 và tổng tỷ lệ thay đổi bước là khoảng 10 đến 15. Tốc độ lái xe tối đa có thể đạt khoảng 40Km/h (40/40=1Km/h=0.28m/s, về cơ bản có thể đạt được thiết bị đi bộ tốc độ thấp).
Những lợi thế như sau:
1.1) Vùng hiệu suất cao của thiết bị thủy tĩnh được mở rộng
Khi tốc độ vận hành thường được sử dụng và tốc độ vận chuyển trống của thiết bị có sự khác biệt lớn, nếu sử dụng động cơ định lượng có dung tích lớn (xác định tải), lưu lượng yêu cầu tải nhẹ tốc độ cao tương đối lớn thì độ dịch chuyển của bơm cần phải lớn hơn , nhưng lúc này áp suất hệ thống tương đối thấp nên tỷ lệ tổn thất áp suất đường ống cao hơn, hiệu suất hệ thống giảm sút khi làm việc. Khi tốc độ thấp và mô-men xoắn cao, độ dịch chuyển của bơm cần phải giảm và hiệu suất thể tích cũng không cao. Vì vậy, có thể lựa chọn động cơ biến thiên để giải quyết các vấn đề mâu thuẫn trên. Tại thời điểm này, độ dịch chuyển tối đa của động cơ có thể được xác định theo tải tối đa trong tải mô-men xoắn cao tốc độ thấp và độ dịch chuyển của bơm có thể được xác định theo tải ánh sáng tốc độ cao, khi động cơ là một chuyển vị nhỏ. Độ dịch chuyển tối đa của động cơ không thay đổi, nhưng độ dịch chuyển tối đa của bơm giảm và tỷ lệ giảm tương đương với tỷ lệ dịch chuyển của động cơ. Sau khi sử dụng động cơ biến thiên, đường bao đầu ra của thiết bị truyền động thủy tĩnh được mở rộng đến vùng tốc độ cao (như hình bên dưới) và vùng hiệu suất cao của thiết bị thủy tĩnh được mở rộng. Mặc dù sử dụng động cơ biến thiên nhưng động cơ biến thiên hoạt động với dung tích nhỏ, hiệu suất động cơ giảm và giá thành động cơ biến thiên cũng cao hơn. Tuy nhiên, ưu điểm của động cơ biến thiên lớn hơn những nhược điểm. Do đó, nó phù hợp hơn với công suất lớn, thay đổi mô-men xoắn lớn và thay đổi tốc độ lớn.
Các loại và đặc điểm của chế độ điều chỉnh của động cơ thủy lực ở đầu ra của thiết bị truyền động thủy tĩnh
Các loại và đặc điểm của chế độ điều chỉnh của động cơ thủy lực ở đầu ra của thiết bị truyền động thủy tĩnh
Các loại và đặc điểm của chế độ điều chỉnh của động cơ thủy lực ở đầu ra của thiết bị truyền động thủy tĩnh
1.2) Nới lỏng giới hạn tốc độ đầu ra tối đa, và tốc độ của nhiều động cơ biến thiên có dung tích nhỏ cao hơn đáng kể so với tốc độ cho phép của dung tích lớn, có thể tăng khoảng 20%, và tốc độ này là thứ chúng ta cần.
Các loại và đặc điểm của chế độ điều chỉnh của động cơ thủy lực ở đầu ra của thiết bị truyền động thủy tĩnh
1.3) Đặc điểm của động cơ chuyển vị 0, một số động cơ pít tông mới có thể điều chỉnh chuyển vị về 0 khi vận hành, với động cơ này có thể làm cho bánh dẫn động ở trạng thái không dừng giữa điều kiện dẫn động và bánh tự do để chuyển đổi.
1.4) Cải thiện hiệu suất chi phí. Khi động cơ định lượng dung tích lớn được kết hợp với bơm biến thiên kích thước lớn và ống cao áp có đường kính lớn, nó vượt quá phạm vi sản xuất ở quy mô kinh tế (ví dụ: khi dung tích của bơm lớn hơn 160ml/r , và đường kính ống chịu áp 400bar lớn hơn 25mm) thì giá thành linh kiện sẽ tăng lên rất nhiều.
2) Bơm biến thiên + động cơ định lượng + hộp số
Do động cơ biến thiên có hiệu suất thấp, kích thước lớn và giá thành đắt nên đôi khi nên sử dụng động cơ định lượng tốc độ cao + hộp số sau thay vì động cơ biến thiên, đặc biệt phù hợp với toàn bộ máy có phạm vi rộng. sự khác biệt trong hoạt động và tốc độ truyền tải không tải. Nhược điểm là nếu không có côn thì cần phải dừng hoặc chuyển số khi tốc độ rất thấp.
3) Bơm biến thiên + động cơ biến thiên + hộp số
Nếu tốc độ lái xe cao hơn, chẳng hạn như lớn hơn 40Km/h. Khi lái xe ở tốc độ cao và tải nhẹ, độ dịch chuyển của động cơ là 25% và áp suất hệ thống là 100bar. Khi lái xe ở tốc độ thấp, nếu mômen tải tăng lên 20 lần và độ dịch chuyển của động cơ là 100% thì áp suất hệ thống có thể đạt tới 500bar, do đó cần cân nhắc việc tăng độ dịch chuyển của động cơ để đáp ứng nhu cầu mômen tải tối đa. Tuy nhiên, ở tốc độ cao, ngay cả khi động cơ hoạt động ở lưu lượng nhỏ để đạt được tốc độ di chuyển cần thiết thì cần có tốc độ dòng chảy lớn hơn nên cần bơm lưu lượng lớn hơn và đường ống có đường kính lớn hơn, làm tăng chi phí. Do đó, hộp số gắn phía sau có thể được bổ sung để mở rộng phạm vi điều chỉnh tổng chuyển vị tương đương thông qua tỷ số truyền cơ học. Nó phù hợp cho các phương tiện có yêu cầu động cơ lớn và dải tốc độ rộng (chẳng hạn như phương tiện có tốc độ trên 40 ~ 50km/h), và cần bổ sung thêm thiết bị như hộp số ở đầu ra.
Các loại và đặc điểm của chế độ điều chỉnh của động cơ thủy lực ở đầu ra của thiết bị truyền động thủy tĩnh
4) Hệ thống chuyển mạch động cơ đa thủy lực
Việc sử dụng nhiều động cơ phân khối nhỏ thay vì động cơ phân khối lớn hơn để cải thiện tỷ số bước và tỷ số tốc độ, chủ yếu là vì những lý do sau.
4.1) Mômen đầu ra yêu cầu tương đối lớn, việc sử dụng một động cơ thủy lực đơn lẻ không thể đáp ứng yêu cầu hoặc không kinh tế;
4.2) Tốc độ yêu cầu cao, động cơ phân khối lớn không đạt được tốc độ cho phép hoặc không kinh tế;
4.3) Phù hợp với yêu cầu về không gian lắp đặt.
Các ứng dụng như sau:
4.1) Động cơ dịch chuyển 0 ở sơ đồ tốc độ cao
Số lượng động cơ làm việc được thay đổi ở chế độ kiểm soát mức tiêu thụ năng lượng thấp, giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ bước thay đổi và tỷ lệ tốc độ thay đổi của hệ thống nhiều động cơ và có thể được chuyển đổi giữa các hành trình. Ví dụ, Mã Đà có độ dịch chuyển là 120L/r, tỷ lệ chuyển vị là 1:4 và độ dịch chuyển tối thiểu là 30ml/r. Nếu sử dụng động cơ định lượng lớn 15ml/r +105ml/r, tỷ lệ chuyển vị thay đổi là 8:1 và hiệu suất của động cơ định lượng 15ml/r cao hơn nhiều so với hiệu suất của động cơ biến thiên làm việc ở độ dịch chuyển nhỏ. Tốc độ di chuyển lên tới 40-50km/h. Đối với máy công suất lớn, giải pháp tốc độ cao thường cần sử dụng kết hợp chuyển mạch nhiều động cơ và chuyển số gắn phía sau. Hộp số tay không có ly hợp cần phải dừng hoặc tốc độ thấp để sang số. Với bộ ly hợp, nó có thể chuyển số giữa các chuyến đi.
Các loại và đặc điểm của chế độ điều chỉnh của động cơ thủy lực ở đầu ra của thiết bị truyền động thủy tĩnh
Các loại và đặc điểm của chế độ điều chỉnh của động cơ thủy lực ở đầu ra của thiết bị truyền động thủy tĩnh
4.2) Động cơ bánh tự do ở sơ đồ tốc độ thấp
Động cơ bánh xe được sử dụng trong các chương trình tốc độ thấp. Động cơ bánh xe nói chung là động cơ đường cong bên trong có chức năng bánh xe tự do, nhưng chúng không thể tích hợp với hộp số phía sau và tổng chuyển vị tương đương chỉ có thể được thay đổi bằng cách chuyển đổi số lượng động cơ trực tuyến. Ví dụ, hệ dẫn động bốn bánh chuyển sang dẫn động hai bánh để đạt được tốc độ và mô-men xoắn gấp đôi. Động cơ không dịch chuyển trong giải pháp tốc độ cao ở trên có thể được chuyển đổi giữa các chuyến đi mà không bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, động cơ đường cong ở bánh xe chỉ có thể đạt được chức năng bánh xe tự do khi đỗ xe hoặc trong điều kiện tốc độ rất thấp.
Trong sơ đồ tốc độ thấp, động cơ không chuyển vị + bộ giảm tốc bánh xe tương đương với động cơ bánh xe và số lượng động cơ trực tuyến có thể được thay đổi khi di chuyển. Tuy nhiên, do tác động của bộ giảm tốc nên lực cản lớn hơn.
Cần lưu ý rằng khi động cơ ở trạng thái bánh tự do hoặc trạng thái dịch chuyển bằng 0, động cơ sẽ mất khả năng phanh.
4.3) Điều chỉnh động cơ vi sai)
Tốc độ tối đa cho phép của động cơ luôn là yếu tố quan trọng hạn chế việc tăng tốc độ của xe. Đặc biệt, ảnh hưởng của động cơ bánh xe trong sơ đồ tốc độ thấp là đáng kể hơn, tốc độ tối đa cho phép của động cơ bánh xe khi hoạt động bình thường thay đổi theo độ dịch chuyển, nhưng tốc độ tối đa là khoảng 200-400vòng/phút, trong khi tốc độ bánh xe tự do có thể đạt tới 1000-1200vòng/phút, vì vậy bạn có thể cân nhắc sử dụng các động cơ chuyển vị khác nhau để dẫn động các bánh dẫn động khác nhau. Tốc độ lái khác nhau có được bằng cách kết hợp các động cơ phân khối khác nhau và chuyển đổi số lượng động cơ trực tuyến. Khi tải nhẹ tốc độ cao, động cơ phân khối nhỏ hoạt động, động cơ phân khối lớn được điều chỉnh về trạng thái bánh xe tự do hoặc trạng thái dịch chuyển bằng 0 để cải thiện tốc độ lái xe. Khi ở tốc độ cao và tốc độ thấp, bốn động cơ hoạt động đồng thời để đảm bảo đủ lực kéo. Thích hợp hơn cho thiết bị tải nặng tốc độ thấp và thiết bị tải nhẹ tốc độ cao.
