Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 1 - Lê Thể Truyền

cenintec
TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC và KHÍ 
NÉN
LÊ THỂ TRUYỀN
TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC và KHÍ NÉN
TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 30t
TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN 15t
THỰC HÀNH 15t
 Truyền động thủy lực 10t
 Truyền động khí nén 5t
Cennitec
Lê Thể Truyền
TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Tài liệu tham khảo
 Power Hydraulic, Michael J. Pinches and 
Jonh G. Ashby, Prentice Hall, 1989.
• Chương 1 Introduction
• Chương 2 Pumps
• Chương 3 Hydraulic valves
• Chương 4 Actuators
Tìm mua tại:
 Quầy photo copy TRI, ki-ốt số 52, 142 Tô 
Hiến Thành (trước cổng bệnh viện Trưng 
vương)
Cennitec
Lê Thể Truyền
TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Đánh giá
 Kiểm tra giữa kỳ + bài tập: 30%
 Kiểm tra cuối kỳ: 70%
Cấm thi
 Không tham gia giờ thực hành.
 Vắng mặt trên 2 buổi học lý thuyết. 
Cennitec
Lê Thể Truyền
Cennitec
Lê Thể Truyền
GIỚI THIỆU 
Ký hiệu thủy lực
Ưu và nhược điểm của hệ thống thủy lực
Nguyên lý truyền động thủy lực
Phân loại các hệ thống công suất
GIỚI THIỆU
Lịch sử phát triển
Lịch sử phát triển
 Nền tảng khoa học thủy lực hình thành cách đây 350 
năm.
 1647 Blaise Pascal công bố định luật cơ bản về thủy lực 
thủy tĩnh: áp suất chất lỏng ở trạng thái nghỉ được 
truyền theo tất cả các hướng, bằng nhau tại mọi điểm.
 1738 Bernoulli công bố tài liệu có tựa là:Hydrodynamica, 
trong đó ông công bố nhiều định luật về chất khí, chất 
lỏng.
Cennitec
Lê Thể Truyền
Lịch sử phát triển
 Giữa thế kỷ thứ 19, truyền động thủy lực giữ vai trò quan 
trọng trong công nghiệp và trong đời sống xã hội. Tại 
Anh, ví dụ, rất nhiều thành phố trang bị hệ thống thủy 
lực trung tâm mà bơm được vận hành bằng động cơ hơi 
nước.
 Trước khi truyền động điện được ứng dụng rộng rãi thì 
truyền động thủy lực công suất có nhiều ưu thế so với 
các nguồn năng lượng khác tại London.
 Tại London, Hydraulic Power Company dùng năng lượng thủy 
lực để vận hành rất nhiều bộ phận như các cầu trục để nâng các 
cổng thành ở Kensington và Mayfair.
 Tuy nhiên, năng lượng điện trở nên rẻ và phổ biến, các 
nhà máy xí nghiệp và các thành phố dần giảm bớt sự 
phụ thuộc vào năng lượng thủy lực.
Cennitec
Lê Thể Truyền
Lịch sử phát triển
Hệ thống thủy lực công suất vận hành với 
áp suất cao được đưa vào sử dụng thực 
tế vào năm 1925 khi Harry Vickers phát 
triển thành công bơm cánh gạt.
Ngày nay, thủy lực công suất áp suất cao 
được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực 
kỹ thuật.
Cennitec
Lê Thể Truyền
Cennitec
Lê Thể Truyền
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THỦY LỰC
Dùng trong các xe cơ giới
Cennitec
Lê Thể Truyền
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THỦY LỰC
Máy ép 40.000 tấn
Cennitec
Lê Thể Truyền
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THỦY LỰC
Hệ thống thủy lực mô phỏng chuyển động của buồng lái máy bay
Cennitec
Lê Thể Truyền
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THỦY LỰC
Hệ thống thủy lực dùng trong xe phục vụ xây dựng
Cennitec
Lê Thể Truyền
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THỦY LỰC
Hệ thống thủy lực dùng trong xe khai thác rừng
Cennitec
Lê Thể Truyền
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THỦY LỰC
Động cơ thủy lực của hãng Mercedec-benz
Cennitec
Lê Thể Truyền
Phân lọai các hệ thống công suất
 Các hệ thống công suất được dùng để truyền tải 
và điều khiển công suất. Chức năng này được mô 
tả như trong hình 1.1. Các thành phần cơ bản của 
hệ thống công suất:
– Nguồn năng lượng: cung cấp năng lượng cơ khí dưới 
dạng chuyển động quay. Động cơ điện và động cơ đốt 
trong là các thiết bị được dùng rộng rãi cho chức năng 
này. Trong các ứng dụng đặt biệt, tua-bin gió hoặc tua-
bin thủy lực cũng được sử dụng.
– Các thiết bị truyền tải năng lượng, biến đổi và điều 
khiển.
– Tải (cơ khí) dưới dạng chuyển động quay hoặc tịnh 
tiến.
Cennitec
Lê Thể Truyền
Chức năng của hệ thống công suất
Công suất cơ khí 
vào
(ω, T)
Truyền công 
suất
Biến đổi
Điều khiển
Công suất cơ khí 
đầu ra
Chuyển động quay
(ω, T)
Chuyển động tịnh 
tiến
(v, F)
Hình 1.1 Chức năng của hệ thống công suất
Cennitec
Lê Thể Truyền
Phân loại các hệ thống công suất trong kỹ thuật
Hệ thống công suất
Cơ khí Điện Lưu chất
Khí nén Thủy lực
Thủy động học Thủy tĩnh học
Hình 1.2 Phân loại các hệ thống công suất
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống công suất cơ khí 
Động cơ 
đốt trong
L
y
 h
ợ
p
Hộp số Cầu lái vi sai
1
2 3
4
5
6
7
8
Hình 1.3 Hệ thống lái xe ô tô
Hộp số (3) được nối với động cơ (1) nhờ bộ ly hợp (2). Trục vào của hộp số quay cùng vận
tốc với động cơ. Trục ra (4) của nó quay với vận tốc khác, phụ thuộc vào tỉ số truyền của
hộp số. Công suất được truyền đến bánh xe (8) nhờ khớp nối (5,) trục (6) và cầu lái vi sai
(7).
Hệ thống công suất cơ khí dùng các phần tử cơ khí để truyền tải và điều khiển công suất
cơ khí. Hệ thống lái của một số xe ô tô là một ví dụ về hệ thống công suất cơ khí (hình
1.3).
Ưu điểm: cấu trúc đơn giản, dễ bảo trì và dễ vận hành, giá thành thấp
Nhược điểm: tỉ lệ (công suât/trọng lượng) nhỏ, khoảng cách truyền bị giới hạn, độ linh hoạt 
và khả năng điều khiển thấp
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống công suất điện 
T
ω
Động cơ đốt trong
Tua bin thủy lực
Tua bin khí
Máy phát điện
e
i
Truyền tải
Lưu trữ
Điều khiển
e
i
Động cơ điện
T
ω
Tải
Năng lượng nhiệt
Năng lượng thủy lực
Năng lượng khí
Năng lượng cơ khí
Năng lượng điện
Năng lượng cơ khí
Công
Hình 1.4 Sự biến đổi công suất trong hện thống công suất điện
Các hệ thống công suất điện chủ yếu giải quyết những tồn đọng trong các vấn 
đề như là khoảng cách truyền công suất, độ linh hoạt và cải thiện khả năng điều 
khiển. 
Ưu điểm:
Khả năng truyền tải dài
Dễ dàng điều khiển
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống công suất khí nén 
T
ω
Động cơ đốt trong
Động cơ điện
Máy nén khí
p
Q
Truyền tải
Lưu trữ
Điều khiển
p
Q
Xy lanh khí nén
Động cơ khí nén
T
ω
Tải
Năng lượng nhiệt
Năng lượng điện
Năng lượng cơ khí
Năng lượng khí nén
Năng lượng cơ khí
Công
F
v
Hình 1.5 Hệ thống công suất khí nén
Hệ thống khí nén là hệ công suất sử dụng khí nén như là công cụ để truyền tải 
công suất. Nguyên lý làm việc của nó cũng giống như hệ thống công suất 
điện. Máy nén khí chuyển năng lượng cơ khí sang năng lượng dưới dạng áp 
suất của khí nén. Dạng năng lượng mới này dễ truyền tải và cũng dễ điều 
khiển 
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống công suất khí nén
Khí nén phải được sản xuất và lưu trữ để sử dụng. Quá trình sản xuất khí nén 
bao gồm các quá trình lọc, làm khô, và thêm dầu bôi trơn vào khí nén. 
Dầu bôi trơn này rất quan trọng, nhờ nó mà các thiết bị cơ khí trong các van khí 
nén không bị mòn do ma sát.
Khí nén được lưu trữ trong các bình chứa và được truyền thông qua các ống dẫn 
mềm hoặc các ống cố định. 
Năng lượng khí nén được điều khiển thông qua tổ hợp các van điều chỉnh áp 
suất, lưu lượng, và điều khiển hướng. Khi đó, nó được chuyển sang năng lượng 
cơ khí nhờ các xy lanh và động cơ khí nén. 
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống thủy lực công suất 
T
ω
Động cơ đốt trong
Động cơ điện
Tua-bin khí
Bơm thủy lực
p
Q
Truyền tải
Điều khiển
p
Q
Xy lanh thủy lực
Động cơ thủy lực
T
ω
Tải
Năng lượng nhiệt
Năng lượng điện
Năng lượng gió
Năng lượng cơ khí
Năng lượng thủy lực
Năng lượng cơ khí
Công
F
v
Hình 1.6 Sự biến đổi năng lượng trong hệ thống thủy lực công suất
Trong các hệ thống công suất thủy tĩnh, công suất được truyền tải nhờ sự gia
tăng năng lượng áp suất của chất lỏng. Các hệ thống này được sử dụng rộng
rãi trong công nghiệp, thiết bị vận tải, hàng không, hành hải, và nhiều lãnh
vực khác.
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống thủy lực công suất
Ta xét một xe nâng hàng dùng để nâng tải theo phương thẳng đứng với hành 
trình là y trong khoảng thời gian Δt. 
Để thực hiện được chức năng này thì xe nâng phải tác động một lực lên tải theo 
phương thẳng đứng. Nếu lực ma sát được bỏ qua, tại trạng thái ổn định, lực này 
bằng trọng lượng của phần tải được dịch chuyển (F = mg). 
Công sinh ra bởi xe nâng là
W = Fy
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống thủy lực công suất
Sau khoảng thời gian Δt, tải dịch chuyển quãng đường là y, thế năng của phần tải 
được nâng sẽ là:
E = mgy = Fy
Trong đó,
E = thế năng của tải, J.
F = lực tác động theo phương thằng đứng, N.
g = gia tốc trọng trường, m/s2.
m = khối lượng tải, kg.
W = công, J,
y = khoảng dịch chuyển, m.
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống thủy lực công suất
Phần năng lượng E là thế năng có được trong khoảng thời gian Δt. Năng 
lượng cung cấp cho tải trong một đơn vị thời gian chính là công suất N, 
trong đó
N = E/Δt
= Fy/Δt
= Fv
N = Công suất cơ khí cung cấp cho tải, W
v = Vận tốc nâng tải, m/s.
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống thủy lực công suất
Tải được nâng bởi một xy lanh thủy lực, xy lanh tác động lên tải 
một lực là F và kéo nó với vận tốc là v. Xy lanh sử dụng trong 
trường hợp này là xy lanh tác động đơn, nó đi ra nhờ tác động 
của áp suất và trở về nhờ tải trọng của tải. Dầu được cấp vào 
xy lanh với lưu lượng là Q (m/s3) với áp suất là P. Bỏ qua lực 
ma sát bên trong xy lanh, áp suất cần để nâng tải là
F = PAp -> P = F / Ap
Trong khoảng thời gian Δt, xy lanh di chuyển một khoảng cách là y. Thể tích
dầu cần cung cấp cho xy lanh là V = Apy. Lưu lượng được định nghĩa là thể
tích trong một đơn vị thời gian, như vậy
vA
t
yA
t
V
Q p
p
Giả thiết rằng xy lanh là lý tưởng, công suất thủy lực cần cung cấp cho xy lanh là
QP
A
Q
PAFvN
p
p 
Cennitec
Lê Thể Truyền
So sánh các hệ truyền công suất
Đặc tính Cơ khí Điện Khí nén Thủy lực
Năng lượng vào
Thành phần truyền
 năng lượng
Thành phần mang 
năng lượng
Tỉ lệ công suất-tỉ trọng
Mô-men/Quán tính
Độ cứng
Vận tốc đáp ứng
Độ nhiễm bẩn cho 
môi trường
Giá thành
Khả năng điều khiển
Dạng chuyển động
Động cơ đốt trong
Động cơ điện
Động cơ đốt trong
Tua-bin (thủy/khí)
Động cơ đốt trong
Động cơ điện
Bình áp suất 
Động cơ đốt trong
Động cơ điện
Tua-bin khí
Các bộ phận cơ khí
Cánh tay đòn
Trục, bánh răng
Dây dẫn điện
Từ trường
Ống dẫn
Khớp nối
Ống dẫn
Khớp nối
Các thành phần rắn
và dẻo
Dòng electron Khí Chất lỏng
Thấp Trung bình Rất cao Rất cao
Thấp Trung bình Cao Rất cao
Cao Thấp Trung bình Rất cao
Trung bình Rất cao Trung bình Cao
Rất thấp Rất thấp Trung bình Trung bình
Rất thấp Thấp Cao Rất cao
Rất thấp Rất cao Cao Cao
Chuyển động quay
(phần lớn)
Chuyển động quay
(phần lớn)
Chuyển động quay
Chuyển động tịnh tiến
Chuyển động quay
Chuyển động tịnh tiến
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Áp suất là lực tác động trên một đơn vị diện tích, nghĩa là
Áp suất = Lực/Diện tích
Định luật Pascal về chất lỏng được trình bày như sau:
Bỏ qua ảnh hưởng của khối lượng của khối chất lỏng, áp suất sẽ 
bằng nhau tại mọi điểm bên trong chất lỏng khi khối chất lỏng ở 
trạng thái nghỉ.
Áp suất tĩnh tác động giống nhau lên tất cả các hướng trong cùng 
thời điểm
Áp suất này tác động vuông góc lên các mặt phẳng tiếp xúc với 
chất lỏng.
Áp suất 
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Tải W
Lực F
Tiết diện A
Tiết diện a
L
l
a A
Tải W Lực F
Tâm quay
Để nâng tải W bằng hệ thống thủy lực này thì chất lỏng phải chảy từ buồng nhỏ
sang buồng lớn.
Để đạt được điều đó buộc phải có sự chênh lệch về áp suất giữa hai buồng, vì
chất lỏng di chuyển từ nơi có áp suất cao sang nơi có áp suất thấp.
Do vậy để nâng tải W thì áp suất tại buồng nhỏ phải tăng lên, có nghĩa là lực F
phải gia tăng một lượng là ΔF. Hơn nữa, để nâng tải W lên một đọan có chiều dài
L, chất lỏng phải dịch chuyển từ buồng nhỏ sang buồng lớn với một thể tích là:
Thể tích V = A x L = a x l
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Cennitec
Lê Thể Truyền
Công sinh ra = W x L
Nhưng
Áp suất P = W/A
Nên
W = P x A
Vậy, công sinh ra = P x A x L
Tải W
Lực F
Tiết diện A
Tiết diện a
L
l
a A
Tải W Lực F
Tâm quay
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Cennitec
Lê Thể Truyền
Chất lỏng di chuyển từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
5
6
1 2 3 4
7
8
F2
A2
F1
A1 
F2 = F1(A2/A1)
1. Nút xả 2. Van 1 chiều
3. Rảnh thóat dầu 4. Van 1 chiều
5. Bể chứa dầu 6. Cần gạt
7. Xy lanh đẩy 8. Xy lanh ép
. Lực nâng của kích sẽ tỉ lệ thuận với tỉ lệ giữa tiết diện hai xy lanh.
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Cennitec
Lê Thể Truyền
Áp suất cột chất lỏng
Cột chất lỏng tạo ra áp suất tại đáy của nó bởi do
trọng luợng của nó, áp suất này sẽ tăng khi chiều
cao cột chất lỏng tăng. Chúng ta xem xét áp suất
tại đáy của cột chất lỏng có tiết diện là A và có
chiều cao là h. Giả sử khối lượng cho một đơn vị
thể tích là w.
Khối lượng cột chất lỏng = Thể tích x khối lượng riêng = (Ah) x w
Áp suất = Trọng lượng / Diện tích = Ahw / A = wh
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Cennitec
Lê Thể Truyền
Áp suất cột chất lỏng
Áp suất P = wh
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Cennitec
Lê Thể Truyền
Ví dụ 1.1
Cửa vào của 1 bơm thủy lực nằm dưới mặt thoáng của dầu
một khoảng là 0.6 m.
Nếu trọng lượng riêng của dầu là 860 kg/m3, tính áp suất tĩnh
tại cửa vào của bơm.
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Cennitec
Lê Thể Truyền
Áp suất P = wh
Áp suất tại cửa vào của bơm = 860 x 0.6 (kg/m2)
= 516 (kg/m2)
= 0.0516 (kg/cm2)
= 0.0516 x 0.981 (bar)
= 0.0506 (bar)
Chú ý: 1 kg/cm2 = 0.981 bar
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Lưu lượng
 Trong mọi hệ thống ma sát luôn ngược hướng chuyển động. 
Để tạo ra chuyển động cho một đối tượng, ngọai lực tác động 
lên đối tượng đó phải thắng được lực ma sát. 
 Điều này cũng tồn tại trong dòng chảy của lưu chất. Trong 
ống dẫn chứa lưu chất, cần phải có sự chênh lệch áp suất 
giữa các đầu ống để tạo nên dòng chảy và chất lỏng di 
chuyển từ nơi có áp suất cao sang nơi có áp suất thấp. 
 Độ chênh lệch áp suất càng cao thì lưu lượng càng lớn. Như 
vậy, khi có sự chênh áp suất thì sẽ có dòng chảy và ngược 
lại, khi có dòng chảy thì có sự chênh lệch về áp suất.
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Ở vận tốc thấp, dòng chảy trong ống tồn 
tại dưới dạng dòng chảy tầng, tất cả các 
phần tử di chuyển cùng một hướng. 
Khi vận tốc của dòng chảy vượt qua một 
giá trị đủ lớn, dòng chảy chuyển sang 
dạng chảy rối mà trong đó các phần tử 
của lưu chất không phải di chuyển theo 
cùng một hướng, mà mang tính ngẫu 
nhiên.
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Đối với dòng chảy tầng, độ chênh lệch áp suất 
hoặc ma sát cản của thành ống có các đặc tính 
sau:
 Tỉ lệ thuận với chiều dài và đường kính ống dẫn
 Tỉ lệ thuận với lượng lưu chất đang chảy
 Không phụ thuộc vào áp suất hệ thống
 Không phụ thuộc vàp độ nhám của thành ống
 Phụ thuộc vào độ nhớt của lưu chất (độ nhớt này 
thay đổi theo nhiệt độ)
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Đối với dòng chảy rối, độ chênh lệch áp suất 
trong ống có các đặc tính sau:
 Tỉ lệ thuận với chiều dài và đường kính ống 
dẫn
 Tỉ lệ thuận với bình phương lượng lưu chất 
đang chảy
 Không phụ thuộc vào áp suất hệ thống
 Phụ thuộc vào độ nhám của thành ống
 Không phụ thuộc vào độ nhớt của lưu chất
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Cennitec
Lê Thể Truyền
Mối quan hệ giữa độ mất áp và lưu lượng trong các ống dẫn có 
đường kính khác nhau
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Để hiệu suất của hệ thống thủy lực đạt ở 
mức cao nhất kích thước của các ống dẫn 
phải chọn sao cho có được dạng chảy 
tầng của lưu chất. 
Thông thường 
 Vận tốc dòng chảy trong ống hút của bơm 
phải là 0.6 – 1.2 m/s, 
 Vận tốc trong ống đẩy (ống dẫn có áp suất) 
và ống hồi dầu là 2.1 – 4.6 m/s.
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Ví dụ 1.2
Tính kích thước của ống hút và ống đẩy 
của bơm có lưu lượng là 40 l/min, vận tốc 
lớn nhất của dòng chảy trong ống hút là 
1.2 m/s và trong ống đẩy là 3.5 m/s.
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Ống hút
 Lưu lượng = Vận tốc trung bình x Tiết diện dòng chảy
 Tiết diện ống = Lưu lượng trong ống / Vận tốc dòng chảy
 Lưu lượng = 40 (l/min)
= 40/60 (l/s)
= (40/60) x 10-3 (m3/s)
 Tiết diện ống = [(40/60) x 10-3] / 1.2 = 0.555 x 10-3 m2
 Gọi D là đường kính trong của ống hút
 Tiết diện ống= πD2/4 = 0.555 x 10-3 m2
 Suy ra
D = (4/π x 0.555 x 10-3)1/2
= 0.0266 m
 Đường kính nhỏ nhất của ống hút phải là: 0.2666 m = 26.6 mm
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
Ống đẩy
Đừờng kính cần thiết cho ống đẩy cũng 
được tính tương tự như ống hút đã trình 
bày phần trên. 
Với vận tốc dòng chảy trong ống đẩy lớn 
nhất là 3.5 m/s thì đường kính trong nhỏ 
nhất của ống đẩy phải là 15.6 mm.
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
 Tuy nhiên, các ống dẫn dùng trong các hệ thống thủy 
lực được sản xuất theo tiêu chuẩn. Do vậy, các kết quả 
tính toán chỉ là cơ sở để dựa vào đó chúng ta chọn các 
ống dẫn có kích thước tiêu chuẩn phù hợp với yêu cầu.
 Thông thường, kích thước của ống dẫn tiêu chuẩn được 
chọn lớn hơn so với kết quả tính đã tính toán. 
 Trong một vài trường hợp, kích thước của ống dẫn có 
thể chọn nhỏ hơn kết quả đã tính toán. Khi đó, việc tính 
toán lại các thông số dòng chảy để kiểm tra các thông số 
đó có nằm trong vùng cho phép hay không là cần thiết.
Cennitec
Lê Thể Truyền
NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
 Ví dụ, ống dẫn được sản xuất theo tiêu chuẩn có đường kính ngòai 
là 20 mm và chiều dày của thành ống là 2.5 mm được chọn cho ống 
đẩy ở ứng dụng trên. Sở dĩ ta chọn ống này để làm ống đẩy là vì 
đường kính trong của nó là 15 mm, xấp xỉ với kết quả đã tính tóan ở 
trên là 15.6 mm. Quá trình tính toán ngược để kiểm tra lại như sau:
 Vận tốc dòng chảy = Lưu lượng trong ống / Tiết diện ống
 Tiết diện ống là = (π/4) x 152 mm2 = 177 mm2
= 177 x 10-6 m2
 Vận tốc dòng chảy = (40 x 10-3) / (60 x 177 x 10-6) (m3/sm2) = 3.77 m/s
 Như vậy, nếu dùng ống đã chọn thì vận tốc dòng chảy trong ống 
này là 3.77 m/s, cao hơn một ít so với yêu cầu ban đầu là 3.5 m/s. 
Tuy nhiên, nếu so sánh với vùng vận tốc của dòng chảy trong các 
ống dẫn có áp để có dòng chảy tầng là 2.1 - 4.6 m/s thì giá trị này là 
thỏa mãn.
Cennitec
Lê Thể Truyền
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống truyền động thủy lực cơ bản
W
Bơm
Van giới hạn 
áp suất
Van điều khiển hướng
Xy lanh
Tải
Bể chứa dầu
Bơm: cung cấp lưu lượng cho hệ thống. Bơm 
trong hình là bơm có thể tích riêng cố định, nghĩa 
là nó đều cung cấp một lưu lượng cố định sau 
mỗi vòng quay.
Van giới hạn áp suất (relief valve): có nhiệm vụ 
bảo vệ hệ thống. Nếu áp suất hệ thống tăng đến 
ngưỡng đã qui định (bởi van) thì van mở cho 
phép lưu lượng dư trở về bể chứa dầu.
Van điều khiển hướng: có nhiệm vụ điều khiển 
lưu chất đến vị trí mong muốn
Xy lanh: có nhiệm vụ chuyển năng lượng thủy lực 
thành năng lượng cơ.
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống truyền động thủy lực cơ bản
W
Bơm
Van giới hạn 
áp suất
Van điều khiển hướng
Xy lanh
Tải
Bể chứa dầu
ΔP line 1
ΔP line 2
ΔP line 3
ΔP line 4
ΔP van
Pr
Pc
ΔPline1 = mất áp giữa bơm và van điều khiển hướng
ΔPvan = mất áp qua van điều khiển hướng
ΔPline2 = mất áp giữa van điều khiển hướng và xy lanh
ΔPline3 = mất áp giữa buồng còn lại của xy lanh và van 
điều khiển hướng 
ΔPline 4 = mất áp giữa van điều khiển hướng và bể dầu
Hiệu suất xy lanh là 0.9
Tải W = 22 250 N
Giả sử xy lanh có đường kính piston là D = 100 mm, và 
ti là d = 70 mm. Diện tích piston xy lanh là:
A = πD2/4 
= 3.14 x (10)2 /4
= 78.5 cm2
= 78.5 x 10-4 m2
Diện tích của ti xy lanh là
a = πd2/4 
= 3.14 x (7)2 /4
= 38.45 cm2
= 38.45 x 10-4 m2
Cennitec
Lê Thể Truyền
Hệ thống truyền động thủy lực cơ bản
ΔPline1 = 3 bar ΔPline3 = 1.5 bar
ΔPvan = 3.5 bar ΔPline4 = 1 bar
ΔPline2 = 1 bar
Trong thời gian xy lanh đi ra, áp suất tại buồng chứa ti là
Pr = ΔPline3 + ΔPvan + ΔPline4
= 1.5 + 3.5 + 1
= 6 bar
Cân bằng lực trên xy lanh là:
0.9PcA = Pr (A - a) + W
Vậy
Pc = [Pr (A - a) + W] / 0.9A
= [6 x 105 x (78.5 – 38.45) x 10-4 + 22250]/[0.9 x (78.5 x 10-4)]
= 35.7 x 105 (N/m2)
= 35.7 bar
Áp suất tại bơm phải là:
P = Pc + ΔPline2 + ΔPvan + ΔPline1
= 35.7 + 1 + 3.5 + 3
= 43.2 bar
W
Bơm
Van giới hạn 
áp suất
Van điều khiển hướng
Xy lanh
Tải
Bể chứa dầu
ΔP line 1
ΔP line 2
ΔP line 3
ΔP line 4
ΔP van
Pr
Pc
Cennitec
Lê Thể Truyền
ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC
Các ưu điểm chính của hệ thống thủy lực:
-Tỉ số công suất-tỉ trọng cao.
-Tự bôi trơn
-Không có hiện tượng bão hòa trong hệ thống thủy lực như trong các hệ 
thống điện. Mô-men của các động cơ điện tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện, 
nhưng nó bị giới hạn bởi hiện tượng bão hòa từ trường.
-Tỉ số lực/khối lượng và mô-men/quán tính cao, điều đó dẫn đến khả năng đạt 
gia tốc cao và đáp ứng nhanh của các động cơ thủy lực.
-Độ cứng của xy lanh thủy lực cao, điều đó cho phép dừng tải đột ngột tại các 
vị trí bất kỳ.
-Dễ dàng bảo vệ khi hệ thống quá tải.
-Có khả năng tích trữ năng lượng trong các bình tích áp thủy lực.
-Độ linh hoạt cao hơn so với các hệ thống cơ khí.
-Ứng dụng được cho cả chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến.
-An toàn, không gây nguy cơ cháy nổ.
Cennitec
Lê Thể Truyền
ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC
Các nhược điểm của hệ thống thủy lực:
-Nguồn thủy lực không có sẵn mọi nơi, không giống như điện
-Giá thành cao vì các thiết bị thủy lực cần độ chính xác cao
-Nhiệt độ làm việc bị giới hạn giữa hai giá trị nhỏ nhất và lớn nhất.
-Cần phải có hệ thống lọc dầu.
Cennitec
Lê Thể Truyền
KÝ HIỆU CHO CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC
1) Ký hiệu mũi tên cắt ngang một thành phần chỉ rằng thành phần đó là 
điều chỉnh được 
2) Đường thẳng nét liền biểu diễn đường dẫn dầu. Nó không chỉ ra bất
cứ thông tin nào về áp suất trong ống dẫn. Ống dẫn có thể là ống hút,
ống đẩy hoặc ống hồi dầu về chứa.
3) Đường dầu rò, trong các hệ thống truyền động thủy lực nó có vai trò
dẫn lượng dầu bị rò rỉ ra bên ngòai của các thành phần thủy lực như
van, bơmvề bể chứa dầu, được biểu diễn bằng đường nét đứt.
--------------------------
Cennitec
Lê Thể Truyền
KÝ HIỆU CHO CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC
4) Đường dầu điều khiển được dùng để truyền tín hiệu áp suất từ một điểm đến
điểm khác với lưu lượng nhỏ nhất được biểu diễn bằng đường nét đứt dài
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
5) Van một chiều có chức năng chỉ cho phép lưu chất đi theo 1 hướng. Nó gồm
1 bi cầu và 1 lò xo. Van một chiều được biểu diễn bằng ký hiệu sau
Free flow
7) Van một chiều mà nó có thể mở cho dầu đi theo hướng bị cấm nhờ 1 áp
suất điều khiển gọi là van một chiều có điều khiển. Van một chiều có điều
khiển được biểu diễn bằng ký hiệu như sau
Free flow
Cennitec
Lê Thể Truyền
KÝ HIỆU CHO CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC
8) Van điều khiển hướng đi của lưu chất được biểu diễn bằng các hình chữ nhật.
Van có bao nhiêu vị trí thì được biểu diễn bằng bấy nhiêu hình chữ nhật tương
ứng
Van hai vị trí
Van ba vị trí
9) Các van điều khiển áp suất có thể phân thành hai lọai: lọai van thường đóng
và lọai van thường mở. Để biểu diễn một van điều khiển áp suất ta dùng 1 ô
hình chữ nhật với đường dẫn đi qua nó.
Lò xo điều chỉnh được
Đường dầu điều khiển
Van thường đóng
Lò xo điều chỉnh được
Đường dầu điều khiển
Cennitec
Lê Thể Truyền
KÝ HIỆU CHO CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC
10) Van điều khiển lưu lượng được biểu diễn như là một khe hẹp của dòng chảy.
Nếu lưu lượng có thể được điều chỉnh thì nó được biểu diễn bằng mũi tên nghiêng
Van điều chỉnh lưu lượng một hướng
Hướng lưu lượng điều khiển được
Hướng lưu lượng chảy rự do
Cennitec
Lê Thể Truyền
KÝ HIỆU CHO CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC
11) Tất cả các ký hiệu có chứa đường tròn đều thể hiện một cơ cấu quay,
chẳng hạn như bơm hoặc động cơ thủy lực. Hình tam giác tô đen thể hiện
hướng đi của lưu chất, đối với ký hiệu biểu diễn bơm thì hình tam giác này
hướng ra phía ngòai, còn đối với ký hiệu biểu diễn động cơ thủy lực thì
hướng vào phía trong.
a) Bơm thủy lực một hướng, thể tích riêng cố định.
Cửa hút
Cửa đẩy
Trục truyền động
b) Bơm thủy lực hai hướng, thể tích riêng thay đổi
Đường dầu rò rỉ
Cennitec
Lê Thể Truyền
KÝ HIỆU CHO CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC
c) Động cơ thủy lực một hướng, thể tích riêng cố định
Cửa dầu vào
Cửa dầu ra
Trục động cơ
d) Động cơ điện
M
e) Động cơ nổ
M
Cennitec
Lê Thể Truyền
KÝ HIỆU CHO CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC
13) Bộ lọc và hệ thống làm mát
a) Bộ lọc
b) Bộ làm mát
c) Đồng hồ đo lưu lượng
f) Bình tích áp vận hành bằng khí nén
Cennitec
Lê Thể Truyền
KÝ HIỆU CHO CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC
12) Xy lanh thủy lực được thể hiện bằng ký hiệu có chứa vỏ xy lanh, piston và ti.
a) Xy lanh thủy lực tác động kép, không có giảm chấn
b) Xy lanh thủy lực tác động kép, có giảm chấn
c) Xy lanh thủy lực tác động đơn
Cennitec
Lê Thể Truyền
BÀI TẬP
Độ chênh áp suất trên bơm là 100 bar, và lưu lượng bơm cung cấp là 60 
l/min. Xác định công suất tối thiểu để kéo bơm. Giả thiết rằng hiệu suất hệ 
thống là 100%.
Do một số lý do ta không biết được lưu lượng của bơm, và đồng hồ 
đo lưu lượng cũng không thể lắp vào hệ thống. Một xy lanh không tải 
có thể dùng để xác định một cách gần đúng lưu lượng của bơm. Xy 
lanh có hành trình là 203 mm. Thời gian đi ra hết hành trình là 2.4 s. 
Xác định lưu lượng bơm cấp cho xy lanh.
Bài tập1
Bài tập 2
Cennitec
Lê Thể Truyền
BÀI TẬP
Bơm
Van giới hạn 
áp suất
Van điều khiển hướng
Xy lanh
Bể chứa dầu
P2
P1
Mạch thủy lực đơn giản được trình bày 
trong hình bên. Trong lúc xy lanh đi ra 
không tải, các áp suất đo được như 
sau:
P1 = 10 bar
P2 = 8 bar
Xy lanh có đường kính piston là 38 mm, và 
đường kính ti là 15.8 mm. Tính lực cản bên 
trong xy lanh khi xy lanh đi ra. Lực cản này 
là lực cần để thắng ma sát giữa các bạc 
làm kín của piston và ti với vỏ xy lanh 
Bài tập 3
Cennitec
Lê Thể Truyền
BÀI TẬP
ΔPline1
ΔPline2 ΔPline3
ΔPline4
ΔPDVC
ΔPM
ΔPline1 = Mất áp từ bơm đến van điều khiển hướng (VDC)
= 2.5 bar
ΔPVDC = Mất áp trên điều khiển hướng (VDC)
= 2.2 bar
ΔPline2 = Mất áp từ van điều khiển hướng (VDC) đến động 
cơ thủy lực
= 0.5 bar
ΔPM = Độ chênh áp trên động cơ thủy lực
ΔPline3 = Mất áp từ động cơ đến van điều khiển hướng 
(VDC)
= 0.75 bar
ΔPline4 = Mất áp từ van điều khiển hướng (VDC) đến bể 
chứa dầu
= 1 bar
Van giới hạn áp suất được nối ngay ngõ ra của bơm. Động 
cơ thủy lực có thể tích riêng là 37.7 cm3/rev và cung cấp 
mô-men là 1225 Nm. Cần cài đặt cho van giới hạn áp suất 
ở giá trị bao nhiêu?
Bài tập 4
cenintec
www.themegallery.com