Trong bài Điều khiển bằng van tiết lưu mình đã giới thiệu phương pháp thay đổi vận tốc cơ cấu chấp hành bằng van tiết lưu. Trong thực tế còn một phương pháp khác cho phép chúng ta điều khiển tốc độ cơ cấu chấp hành bằng cách sử dụng các máy thủy lực dạng thể tích có lưu lượng biến đổi. Thay đổi lưu lượng của máy thủy lực thường thực hiện bằng sự thay đổi thể tích công tác (thể tích riêng) của máy thủy lực trong hệ thống.
Cho nên ta gọi điều khiển dạng này là: điều khiển dạng thể tích hay Hệ truyền động thủy lực điều khiển bằng máy.
Trong các hệ thống thủy lực với động cơ thủy lực dạng chuyển động quay (motor thủy lực) có 3 phương án (phương pháp) điều khiển lưu lượng của các máy thủy lực này. 1. Thay đổi thể tích riêng của máy bơm thủy lực
2. Thay đổi thể tích riêng của động cơ thủy lực (motor thủy lực)
3. Thay đổi thể tích riêng của các máy bơm và motor thủy lực.
Đối với hệ truyền động thủy lực với động cơ thủy lực tịnh tiến (xilanh thủy lực) chỉ có thể sử dụng phương án thứ nhất.
Nghiên cứu sơ đồ cơ bản dưới đây:
 |
| Hình 1. Sơ đồ mạch thủy lực không điều khiển |
Với hệ truyền động không có khả năng điều khiển:
Trong trường hợp lý tưởng ta có: Qb = Qđc.
V0b×nb = V0đc×nđc;
nđc = (V0b/V0đc) ×nb;
Thêm vào thông số điều khiển bằng máy thủy lực dạng thể tích lưu (Ngắn gọn: điều khiển bằng máy thủy lực – hoặc điều khiển dạng thể tích)
Thông số điều khiển máy bơm: eb = V’0b/V0b;
V’0b – thể tích làm việc hiện thời của máy bơm;
V0b – thể tích làm việc cực đại của máy bơm;
Thông số điều khiển của động cơ: eđc = V’0đc/V0đc;
V’0đc – thể tích làm việc hiện thời của động cơ;
V0đc – thể tích làm việc cực đại của động cơ;
Ta có:
eb×V0b×nb = eđc×V0đc×nđc;
nđc =(eb/eđc)× (V0b/V0đc) ×nb; (1)
TH1. Điều khiển bằng cách thay đổi thể tích riêng của máy bơm thủy lực :
Trong phương án này chúng ta sử dụng máy bơm có khả năng thay đổi lưu lượng. Khả năng thay đổi lưu lượng của máy bơm được thể hiện bởi thông số điều khiển máy bơm eb. Khi lưu lượng máy bơm thay đổi từ 0 tới cực đại. Thông số điều khiển eb thay đổi từ 0 tới 1.
 |
| Hình 2. a - Sơ đồ nguyên lý; b - Sự phụ thuộc vận tốc và áp suất vào thông số điều khiển 1 - Động cơ thủy lực; 2 - Van an toàn; 3 - Bơm cố định phụ; 4 - Bơm chính biến đổi; 5 - Van một chiều |
Từ biểu thức (1) ta có : eđc = 1 ; eb = 0÷1;
nđc =eb× (V0b/V0đc) ×nb; (1.1)
1. Khi eb = 0 à nđc = 0 : động cơ đứng yên;
2. Khi eb = 1 à nđc = nđc.max : động cơ quay với vận tốc cực đại;
Momen xoắn đặt vào trục động cơ chỉ phụ thuộc vào tải trọng ngoài; từ đó xác định được áp suất làm việc của chất lỏng trong động cơ: pđc;
Ta có:
Mđc = ∆pđc×V0đc/(2π) ; ∆pđc= ∆pb ;
Nđc = Mđc×Ωđc = V0đc×∆pđc×nđc ;
Khi cố định giá trị ∆p, công suất động cơ Nđc tỷ lệ thuận với tốc độ quay (tần số quay) của động cơ nđc ;
TH2. Điều khiển bằng các thay đổi thể tích động cơ :
eb = 1 và eđc = var ;
 |
| Hình 3. a - Sơ đồ nguyên lý; b - Sự phụ thuộc của vận tốc, momen của motor thủy lực vào thông số điều khiển; eM– hiểu là thông số điều khiển của motor thủy lực; chính là eđc . |
Tần số quay của động cơ :
nđc =(1/eđc)× (V0b/V0đc) ×nb; (1.2)
1. Khi eđc = 1 àthì nđc = nđc.min : động cơ quay với vận tộc cực tiểu;
2. Khi eđc = 0 àthì nđc à ∞ ;
Ta có:
Mđc = ∆pđc×V’0đc/(2π)= ∆pđc×eđc×V0đc/(2π); ∆pđc = ∆pb ;
Từ (1.2) ta có eđc = f(1/nđc) à Mđc= f’(1/nđc) ;
Nđc = Mđc×Ωđc = V’0đc×∆pđc×nđc = eđc×V0đc×∆pđc× (1/eđc)× (V0b/V0đc) ×nb ;
Nđc = V0b×∆pđc×nb= Nb ;
Vậy Nđc không phụ thuộc vào nđc ;
Thông số điều khiển động cơ nhỏ gần với giá trị không là nhược điểm của phương pháp điều khiển này. Nghĩa là xuất hiện sự làm việc không ổn định của động cơ ; sau đó nó tự hãm. Đây là do quan hệ Mđc = f’(1/nđc). Khi nđc à ∞ thì Mđc à0 nên động cơ tự hãm và dừng. Vì tỷ lệ nghịch giữa Mđc và nđc gây nên sự làm việc không ổn định khi giá trị thông số điều khiển motor tiến về 0.
TH3. Thay đổi thể tích cả máy bơm lẫn động cơ thủy lực:
Sự điều khiển được thực hiện bằng cách lần lượt : Đầu tiên thay đổi thông số điều khiển của máy bơm khi giữ không đổi thể tích riêng của motor ; sau đó giữ cố định lưu lượng máy bơm ở cực đại và giảm thể tích riêng của động cơ. Giảm thể tích riêng của động cơ cho tới thông số điều khiển khi đạt được giá trị cực đại.
 |
| Hình 3. a - Sơ đồ nguyên lý; b - Sự phụ thuộc vận tốc, áp suất, momen vào thông số điều khiển. eM – hiểu là thông số điều khiển của motor thủy lực; chính là eđc; eH – hiểu là thông số điều khiển của bơm thủy lực; chính là eb. |
1. Chỉ điều khiển mỗi máy bơm
eđc = 1 ; eb = 0÷1 ;
eb = 0 à nđc = 0 ;
eb = 1 ànđc = nđc* ;
2. Chỉ điều khiển động cơ
eb = 1 ;
eđcgiảm tới cực tiểu à nđc*tiến tới nđc.max ;
EmoticonEmoticon