Van servo : Công dụng, Cấu tạo, Nguyên lý làm việc

Công dụng
Van servo là dạng van phối hợp giữa hai loại van: van phân phối và van tiết lưu, kết hợp với tín hiệu điều khiển điện. Van servo có thể điều khiển được vô cấp lưu lượng qua van. Van servo được dùng trong các mạch điều khiển tự động.

Nguyên lý làm việc

Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của bộ phận điều khiển con trượt của van servo

Bộ phận điều khiển con trượt của van servo (torque motor) thể hiện trên hình gồm các chi tiết sau:

• Nam châm vĩnh cửu
• Phần ứng và hai cuộn dây
• Cánh chặn và càng đàn hồi
• Ống đàn hồi
• Miệng phun dầu

Hai nam châm vĩnh cửu đặt đối xứng tạo thành khung hình chữ nhật, phần ứng trên đó có hai cuộn dây và cánh chặn dầu, ngàm với phần ứng, tạo nên một kết cấu cứng vững. Định vị phần ứng và cánh chặn dầu là một ống đàn hồi, ống này có tác dụng phục hồi cụm phần ứng và cánh chặn về vị trí trung gian khi dòng điện vào hai cuộn dây cân bằng. Nối với cánh chặn là càng đàn hồi, càng này nối trực tiếp với con trượt. Khi dòng diện vào hai cuộn dây lệch nhau thì phần ứng bị hút lệch, do sự đối xứng của các cực nam châm mà phần ứng sẽ quay. Khi phần ứng quay, ống đàn hồi sẽ biến dạng đàn hồi, khe hở từ cánh chặn đến miệng phun dầu cũng sẽ thay đổi (phía này hở ra và phía kia hẹp lại). Điều đó dẫn đến áp suất ở phai phía của con trượt lệch nhau và con trượt được di chuyển. Như vậy:

- Khi dòng điện điều khiển ở hai cuộn dây bằng nhau hoặc bằng 0 thì phần ứng, cánh, càng và cont rượt ở vị trí trung gian (áp suất ở hai buồng con trượt cân bằng nhau)

- Khi dòng điện i₁ ≠ i₂ thì phần ứng sẽ quay theo một chiều nào đó tùy thuộc vào dòng điện của cuộn dây nào lớn hơn. Giả sử phần ứng quay ngược chiều kim đồng hồ, cánh chặn dầu cũng quay theo làm tiết diện chảy của miệng phun dầu thay đổi, khe hở miệng phun phía trái rộng ra và khe hở miệng phun phía phải hẹp lại, áp suất dầu vào hai buồng con trượt không cân bằng, tạo lực dọc trục, đẩy con trượt di chuyển về bên trái, hình thành tiết diện chảy qua van (tạo đường dẫn dầu qua van). Quá trình trên thể hiện ở hình 2b. Đồng thời khi con trượt sang trái thì càng sẽ cong theo chiều di chuyển của con trượt làm cho cánh chặn dầu cũng di chuyển theo. Lúc này khe hở ở miệng phun trái hẹp lại và khe hở ở miệng phun phải rộng lên, cho đến khi khe hở của hai miệng phun bằng nhau và áp suất hai phía bằng nhau thì con trượt ở vị trí cân bằng. Quá trình đó thể hiện ở hình 2c.

Mômen quay phần ứng và mômen do lực đàn hồi của càng cân bằng nhau. Lượng di chuyển của con trượt tỷ lệ với dòng điện vào cuộn dây

- Tương tự như trên nếu phần ứng quay theo chiều ngược lại thì con trượt sẽ di chuyển theo chiều ngược lại

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của van servo

a.     Sơ đồ giai đoạn van chưa làm việc;

b.     Sơ đồ giai đoạn đầu của quá trình điều khiển;

c.      Sơ đồ giai đoán hai của quá trình điều khiển.

Kết cấu của van servo

Ngoài những kết cấu thể hiện ở hình 1 và 2 trong van còn bố trí thêm bộ lọc dầu nhằm đảm bảo điều kiện làm việc bình thước của van. Để cont rượt ở vị trí trung gian thì tín hiệu vào bằng không tức là để phần ứng ở vị trí cân bằng, người ta đưa vào kết cấu vít điều chỉnh

Các hình dưới là kết cấu của một số loại van servo được sử dụng hiện nay.

Hình 3. Bản vẽ thể hiện kết cấu và ký hiệu của van servo

a, b, Bản vẽ thể hiện các dạng kết cấu của van servo

c. Ký hiệu van servo

Hình 4. Kết cấu của van servo một cấp điều khiển

1. Không gian trống; 2. Ống phun; 3. Lõi sắt của nam châm; 4. Ống đàn hồi;

 5. Càng điều khiển điện thủy lực; 6. Vít hiệu chỉnh; 7. Thân của ống phun;

8. Thân của nam châm; 9. Không gian quay của lõi sắt năm châm; 10. Cuộn dây của nam châm; 11. Con trượt của van chính; 12. Buồng dầu của van chính.

Hình 5. Kết cấu của van servo 2 cấp điều khiển

1. Cụm nam châm; 2. Ống phun; 

3. Càng đàn hồi của bộ phận điều khiển điện thủy lực;

 4. Xylanh của van chính; 5. Con trượt của van chính;

6. Càng điều khiển điện – thủy lực; 7. Thân của ống phun.

Hình 6. Kết cấu của van servo 2 cấp điều khiển có cảm biến

1. Cụm nam châm; 2. Ống phun; 3. Xylanh của van chính; 4. Cuộn dây của cảm biến; 5. Lõi sắt từ của cảm biến; 6. Con trượt của van chính; 7. Càng điều khiển điện – thủy lực; 8. Ống phun; 9,10. Buồng dầu của van chính.

Hình 3.24. Kết cấu của van servo 3 cấp điều khiển có cảm biến

1. Vít hiệu chỉnh; 2. Ống phun; 3. Thân van cấp 2; 4. Thân van cấp 3; 5. Cuộn dây của cảm biến; 6. Lõi sắt từ của cảm biến; 7. Con trượt của van chính; 8. Càng điều khiển điện – thủy lực; 9. Thân của ống phun; 10,14. buồng dầu của van cấp 2; 11. Con trượt của van cấp 2; 12. Lò xo của van cấp 2; 13. Xylanh của van cấp 3; 15,16. Buồng dầu của van cấp 3.

Tài liệu tham khảo: Hệ thống truyền động thủy khí - Trần Xuân Tùy