Trạm nguồn thủy lực đóng vai trò là “trái tim” trong hầu hết các dây chuyền và hệ thống sản xuất công nghiệp hiện nay. Một hệ thống hoạt động ổn định, an toàn và hiệu quả phụ thuộc rất lớn vào khâu tính toán và thiết kế ban đầu. Tại Công ty TNHH giải pháp tự động hóa và thủy lực Hà Nội, chúng tôi hiểu rằng việc nắm vững các bước thiết kế không chỉ giúp tối ưu chi phí mà còn đảm bảo tuổi thọ cho thiết bị. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn toàn diện về quy trình thiết kế trạm nguồn thủy lực chuyên nghiệp.
1. Cách tính toán và lựa chọn xy lanh thủy lực chính xác
Công việc đầu tiên và quan trọng nhất trong quy trình thiết kế là xác định thông số cho xy lanh thủy lực. Nếu tính toán sai ở bước này, toàn bộ hệ thống sẽ làm việc không hiệu quả và bạn có thể phải bắt đầu lại từ đầu.
Trước hết, bạn cần xác định chính xác tải trọng làm việc (ví dụ: tải trọng cần nâng cho bàn nâng xe ô tô, xe cơ giới). Việc dự đoán sai tải trọng có thể dẫn đến những hư hỏng nghiêm trọng như cong ty, gãy cần hoặc gây lãng phí nếu chọn thông số quá lớn so với nhu cầu thực tế.
Các thông số cần tính toán bao gồm:
- F tiến/F lùi: Tải trọng khi nâng lên và hạ xuống (đơn vị Newton).
- p: Áp suất dầu thủy lực từ bơm (đơn vị N/m²).
- D và d: Đường kính ống (nòng) và đường kính cần xy lanh (đơn vị m).
Đối với các trạm nguồn nâng hạ, thay vì chọn bơm công suất quá lớn, bạn nên ưu tiên phối hợp giữa áp suất (p) lớn và đường kính (D) phù hợp để đảm bảo lực nâng và tuổi thọ thiết bị. Ngoài ra, đừng quên kiểm tra điều kiện bền và khả năng uốn của cần ben trong điều kiện thực tế.
2. Lựa chọn bơm thủy lực phù hợp với hệ thống
Bơm thủy lực là thiết bị trung tâm, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng cơ năng thành năng lượng thủy lực. Hiện nay có 3 loại bơm phổ biến:
- Bơm piston: Áp suất cao, giá thành đắt, thường dùng cho các ứng dụng đặc thù.
- Bơm bánh răng và bơm cánh gạt: Phổ biến hơn cho các hệ thống cần áp suất trung bình hoặc thấp.
Khi thiết kế, không nên chọn bơm có áp suất quá cao nếu không cần thiết. Đối với các trạm nguồn nhỏ, áp suất thường không quá 200 bar (tốt nhất là khoảng 150 bar) để tránh làm tăng chi phí cho các thiết bị đi kèm như ống dẫn và van. Lưu lượng của bơm (Q) sẽ được tính toán dựa trên vận tốc yêu cầu của xy lanh (V) và kích thước của ty, nòng.
3. Tính toán công suất động cơ điện (Motor)
Động cơ điện đóng vai trò kéo bơm hoạt động, chuyển hóa điện năng thành cơ năng. Việc lựa chọn công suất động cơ cần dựa trên lưu lượng bơm và áp suất của hệ thống.
Một quy tắc quan trọng trong thiết kế là sau khi tính toán công suất lý thuyết, bạn nên nhân với hệ số 1,4. Lý do là hiệu suất của bơm không bao giờ đạt 100% do các yếu tố ma sát và rò rỉ nội bộ. Việc chọn dư công suất giúp động cơ hoạt động bền bỉ và đáp ứng được các tình huống quá tải nhẹ trong thời gian dài.
4. Phân loại và cách chọn van thủy lực cho bộ nguồn
Hệ thống van quyết định khả năng điều khiển và tính an toàn của trạm nguồn. Các loại van cơ bản bao gồm:
- Van phân phối: Đóng mở và phân phối dòng dầu theo yêu cầu.
- Van một chiều: Bảo vệ bơm, ngăn dòng dầu chảy ngược gây hư hỏng.
- Van tiết lưu: Điều chỉnh tốc độ của động cơ và các thiết bị chấp hành bằng cách thay đổi lưu lượng.
- Van an toàn: Đây là thiết bị “sống còn”, giúp xả dầu về thùng chứa khi áp suất vượt ngưỡng cho phép, bảo vệ toàn bộ hệ thống.
Khi chọn van, cần chú ý đến áp suất làm việc tối đa, kích thước size và ưu tiên các hãng sản xuất uy tín như Rexroth, Yuken, Nachi… để đảm bảo độ chính xác.
5. Tầm quan trọng của hệ thống tản nhiệt và làm mát dầu
Trong quá trình vận hành, ma sát sẽ sinh nhiệt làm dầu nóng lên, dẫn đến biến chất dầu, oxy hóa nhanh và nguy cơ cháy nổ. Do đó, việc lắp đặt quạt tản nhiệt là cực kỳ cần thiết cho các bộ nguồn hoạt động liên tục.
Hệ thống làm mát bằng quạt gió thường sử dụng tấm nhôm chống mòn để tăng khả năng đối lưu không khí, giúp hạ nhiệt nhanh chóng và hiệu quả. Tuy nhiên, với các máy móc hoạt động tần suất thấp, bạn có thể cân nhắc lược bỏ bộ phận này để tiết kiệm chi phí.
6. Xác định lượng dầu và loại dầu thủy lực cần thiết
Dầu thủy lực không chỉ truyền năng lượng mà còn giúp làm mát, bôi trơn và chống ăn mòn. Tùy vào môi trường và tải trọng, bạn có thể chọn các loại dầu có độ nhớt khác nhau như 32, 46, 68 hoặc 100.
Công thức tính khối lượng dầu cần thiết cho bộ nguồn thường bằng tổng khối lượng dầu trong đường ống và xy lanh nhân với hệ số từ 2 đến 5 lần. Việc sử dụng quá ít dầu sẽ khiến dầu không kịp tản nhiệt, trong khi quá nhiều lại gây lãng phí không cần thiết.
7. Thiết kế thùng chứa dầu thủy lực tiêu chuẩn
Thùng dầu (bể dầu) là nơi lưu trữ và hỗ trợ tản nhiệt cho hệ thống. Thùng thường có dạng hình hộp vuông hoặc chữ nhật để tối đa diện tích tiếp xúc với không khí. Một số lưu ý quan trọng khi thiết kế thùng dầu bao gồm:
- Kích thước: Lượng dầu tối đa chỉ nên chiếm khoảng 2/3 chiều cao thùng.
- Vị trí ống hút/xả: Phải cách đáy khoảng 300mm để tránh hút phải cặn bẩn hoặc tạo bọt khí làm tổn hao công suất.
- Đáy nghiêng: Nên thiết kế đáy nghiêng về một góc để dễ dàng vệ sinh và gom cặn bẩn.
- Phụ kiện đi kèm: Một thùng dầu hoàn chỉnh cần có nắp gắn lọc dầu, thước đo nhớt để kiểm soát lượng dầu thực tế.
Việc thiết kế một trạm nguồn thủy lực hoàn chỉnh đòi hỏi sự am hiểu sâu sắc về kỹ thuật và kinh nghiệm thực tế. Nếu bạn đang gặp khó khăn trong việc tính toán hoặc tìm kiếm thiết bị phù hợp, hãy liên hệ ngay với Công ty TNHH giải pháp tự động hóa và thủy lực Hà Nội để được tư vấn và hỗ trợ bởi đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm.
Thông tin liên hệ:
- Tên công ty: Công ty TNHH giải pháp tự động hóa và thủy lực Hà Nội
- Hotline: 0974.862.871 – 0963.005.876 – 0964.228.515
- Email: vannm61@wru.vn, ngoctantlhn@gmail.com, caotlhn6268@gmail.com
- Văn phòng: Số nhà 63, ngõ 750 Đường Kim Giang, Phường Thanh Liệt, TP Hà Nội
- Website: https://thuyluctdh.com/
