Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 8: Catridge Valve - Lê Thể Truyền

CENNITEC
CATRIDGE VALVE
LE THE TRUYEN
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
AX
AA
AB
A
B
X
Tiết diện Ax
Tiết diện AA
Tiết diện AB
A
B
X
A B
Lọai van này được sản xuất theo tiêu 
chuẩn do vậy nó có thể được lắp đặt trên 
các khối van hoặc bệ van. Cấu trúc này 
được dùng rất nhiều trong những năm gần 
đây đặc biệt với vai trò là van điều chỉnh 
áp suất, điều chỉnh lưu lượng và van một 
chiều. Đôi khi nó còn được gọi là logic van. 
Nó có hai cửa làm việc chính là A và B. 
Các cửa này có thể nối thông với nhau 
hoặc tách rời nhờ con chạy bên trong van. 
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
A
B
A
B
A
B
Dùng van logic tạo van hai vị trí
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
A
B
A
B
P
X
Áp suất điều khiển từ bên 
ngòai
Điều khiển van logic bằng áp suất bên ngòai
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
W X Y Z
W
X
Y
Z
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
Trạng thái
Van logic và các vị trí tương đương
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
A
B
A B
X
X
Van điều chỉnh áp suất dùng logic van
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
A
B
X
LP1
LP2
Van điều chỉnh áp suất từ xa dùng logic van
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Thiết kế mạch thủy lực dùng logic valve
Phần này các tác giả xin trình bày trình tự thiết kế một máy ép thủy lực dùng
logic van. Ví dụ này ngòai việc tổng hợp các chức năng của logic van, nó
còn giúp cho người đọc có cái nhìn tổng quát hơn về sự kết hợp lẫn nhau
giữa các thành phần thủy lực để tạo nên một chức năng công nghệ. Vì
khuôn khổ giới hạn của tài liệu này nên các chức năng an toàn thường gặp
trong các máy ép không được trình bày trong ví dụ này.
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Bước 1
Thiết kế cụm bơm-động cơ và van giới hạn áp suất
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
Logic van (1) được sử dụng để giới hạn áp suất của hệ thống. Áp suất thấp (xả
tải) có được nhờ sử dụng van phân phối (1.1) khi cuộn dây Y5 không được cấp
nguồn. Khi đó buồng lò xo của van (1) có áp suất bằng 0. Khi cuộn dây Y5
được cấp nguồn, đường điều khiển của van (1) bị khóa và chức năng giới hạn
áp suất được thực hiện.
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Bước 2
Hành trình đi về của xy lanh
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
A
B
2
Prefill valve
Van logic (2) được dùng để điều khiển xy
lanh trở về. Lưu lượng có thể đi tự do từ
A sang B. Khi áp suất của hệ thống về 0,
van (2) sẽ khóa dầu hướng từ B sang A
nhờ trọng lượng của tải.
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Bước 3
Xả áp suất bị nén ở buồng xy lanh trước khi hành trình về được thực hiện
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
A
B
2
Prefill valve
3.1
3
A P
T
A
B
Y2
Trước khi xy lanh trở về, áp 
suất hiện có trong buồng xy 
lanh mà nó được hình thành 
trong quá trình ép phải được 
giải phóng nhằm tránh gây ra 
rung động lớn. Van logic (3) 
được lắp vào hệ thống để 
thực hiện mục đích này.
Theo điều kiện ban đầu như 
được trình bày trong hình 
3.86, logic van (3) được đóng 
lại nhờ van phân phối 3/2 
(3.1). Khi cuộn dây Y2 được 
cấp nguồn thì áp suất tại 
buồng lò xo của van bằng 0. 
Van logic (3) mở cho phép xả 
dầu từ buồng của xy lanh về 
bể chứa dầu. 
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Bước 4
Thiết kế đường dẫn lưu lượng từ bơm đến buồng lớn của xy lanh để thực hiện 
hành trình ép
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
A
B
2
Prefill valve
3.1
3
A P
T
A
B
Y2
Y3
4.1
4.5
4.3
4.2
4.4
4A
B
A
P T
Nhằm mục đích cấp dầu cho buồng
lớn của xy lanh khi thực hiện hành
trình ép, van logic (4) được sử
dụng. Khi van phân phối (4.1) ở vị
trí nghỉ (cuộn dây Y3 chưa được
cấp nguồn), van logic (4) đóng. Van
cũng đóng được nhờ van hoặc
(OR) (4.2) và đường điều khiền
(4.4). Lổ (4.5) quyết định thời gian
đóng của van logic (4). Nhờ van
OR (4.2) mà van logic (4) chỉ có thể
mở cho dầu đi từ A sang B nhưng
không bao giờ cho phép dầu đi
theo hướng ngược lại từ B sang A.
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Bước 5 
Chắc chắn đóng van (2) trong lúc xy lanh đang đi ra
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
A
B
2
Prefill valve
3.1
3
A P
T
A
B
Y2
Y3
4.1
4.5
4.3
4.2
4.4
4A
B
A
P T
Y1
2.1
2.2
2.3
Nhằm để đảm bảo van (2) được
chắc chắn đóng khi xy lanh đang đi
ra van (2.1) và van (2.2) được sử
dụng. Để xy lanh có thể trở về, cuộn
dây Y1 cần phải được cấp điện.
Đường điều khiển (2.3) khi đó có áp
suất bằng 0. Bây giờ lưu lượng có
thể đi từ A sang B nhưng không đi
được từ B sang A.
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Bước 6
Hạ xy lanh (Nhanh)
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
A
B
2
Prefill valve
3.1
3
A P
T
A
B
Y2
Y3
4.1
4.5
4.3
4.2
4.4
4A
B
A
P T
Y1
2.1
2.2
2.3
A
B
Y4
A
5
5.1
P
P
A
T
T
Đường dẫn lưu lượng từ bơm
đến buồng lớn của xy lanh đã
được hình thành ở bước 4. Tuy
nhiên, để xy lanh có thể hạ
xuống thì buồng nhỏ của xy lanh
phải được nối với bể chứa dầu.
Cùng lúc đó, vận tốc của xy lanh
phải được kiểm soát có nghĩa là
lưu lượng thóat từ buồng nhỏ
của xy lanh phải qua bộ điều
chỉnh lưu lượng. Điều này có
thể thực hiện bằng van logic (5).
Khi cuộn dây Y4 được cấp
nguồn, buồng lò xo của van (5)
có áp suất bằng 0, cho phép lưu
lượng đi được từ A sang B.
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Bước 7
Hạ xy lanh với vận tốc chậm, cân bằng tải và giảm tốc
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
A
B
2
Prefill valve
3.1
3
A P
T
A
B
Y2
Y3
4.1
4.5
4.3
4.2
4.4
4A
B
A
P T
Y1
2.1
2.2
2.3
A
B
Y4
A
5
5.1
P
P
A
T
T
A
B
6
6.2
6.3
6.1
Khi van (5.1) họat động tại vị trí
nghỉ, van (5) đóng lại. Cùng lúc
đó, van logic (6) bắt đầu mở.
Nhờ van giới hạn áp suất (6.2)
mà van logic (6) hoạt động
giống như van cân bằng tải. Giá
trị điều chỉnh cho van (6.2) được
tính tòan dựa trên áp suất gây
ra bởi tải tại buồng nhỏ của xy
lanh. Để an tòan trong quá trình
ép, van giới hạn áp suất (6.3)
được sử dụng. Áp suất tại
buồng nhỏ của xy lanh ở giai
đọan này không bao giờ vượt
qua giá trị của van (6.3). Giá trị
cài cho van (6.3) phải cao hơn
giá trị cài cho van (6.2).
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Bước 8
Bảo vệ hệ thống trước áp suất trả về
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
A
B
2
Prefill valve
3.1
3
A P
T
A
B
Y2
Y3
4.1
4.5 4.3
4.2
4.4
4A
B
A
P T
Y1
2.1
2.2
2.3
A
B
Y4
A
5
5.1
P
P
A
T
T
A
B
6
6.2
6.3
6.1
7
6.4
8
Nhằm để bảo vệ hệ thống trước 
áp suất trả về, van giới hạn áp 
suất (7) được sử dụng. Giá trị cài 
cho van này cao hơn 10% so với 
áp suất cực đại.
Để đảm bảo chắc chắn rằng van 
(5) và (6) luôn đóng khi dừng hệ 
thống, ngõ ra T của các van này 
phải được nối chung về bể chứa 
dầu. Điều này được thực hiện 
nhờ van (4.1) và đường điều 
khiển (6.4). 
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Khi van (4.1) ở vị trí khởi hành 
(khi xy lanh trở về hoặc xả nén) 
các van giới hạn áp suất này bị 
khóa nhờ áp suất của đường 
điều khiển (6.4). Các van logic 
(5) và (6) ở trạng thái đóng. Khi 
cuộn Y3 được cấp điện, trường 
hợp này xy lanh hạ xuống, 
đường điều khiển (6.4) được nối 
với bể chứa dầu qua van (4.1). 
Các van (6.2) và (6.3) hoạt động. 
Van một chiều (8) đảm bảo rằng 
điều này luôn xảy ra khi áp suất 
của hệ thống giảm do hệ thống 
xả tải qua van logic (1). 
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
A
B
2
Prefill valve
3.1
3
A P
T
A
B
Y2
Y3
4.1
4.5 4.3
4.2
4.4
4A
B
A
P T
Y1
2.1
2.2
2.3
A
B
Y4
A
5
5.1
P
P
A
T
T
A
B
6
6.2
6.3
6.1
7
6.4
8
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
M
1
1.2
1.1
A
B
A
B
P
T
Y5
A
B
2
Prefill valve
3.1
3
A P
T
A
B
Y2
Y3
4.1
4.5 4.3
4.2
4.4
4A
B
A
P T
Y1
2.1
2.2
2.3
A
B
Y4
A
5
5.1
P
P
A
T
T
A
B
6
6.2
6.3
6.1
7
6.4
8
Chức năng Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 X
Xuống nhanh
Ép
Xả áp suất nén
Đi lên
X : cửa điều khiển của van prefill
Bảng chức năng
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
Máy nâng hàng
24 bar
1.0
2.0
6
2.1
5
4
1.1
3.0
3.1
P
A
B
A
B
P
A B
T
A
B
A B
P T
X
X
X
aba
Hình 3.92 trình bày hệ 
thống thủy lực của một 
máy nâng hàng. Lý do 
dùng van logic ở đây là 
thiết bị yêu cần nhỏ gọn 
nhưng có lưu lượng làm 
việc lớn để đáp ứng yêu 
cầu vận hành nhanh 
của máy. Lưu lượng các 
máy nâng này dao động 
từ 50 l/min đến 1900 
l/min.
Lưu lượng được cấp 
bởi bơm có lưu lượng 
riêng thay đổi được. 
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
24 bar
1.0
2.0
6
2.1
5
4
1.1
3.0
3.1
P
A
B
A
B
P
A B
T
A
B
A B
P T
X
X
X
aba
Khi bơm bắt đầu cung cấp lưu
lượng, áp suất xuất hiện tại cửa A
của các van logic (1.0) và (3.0).
Đồng thời lúc đó, áp suất cũng
xuất hiện trong các đường điều
khiển, van một chiều (4) và van
phối (1.1) đến cửa T của van giới
hạn áp suất (2.1). Áp suất cũng
qua van (1.1) (P đến B) đến buồng
lò xo của van (1.0) và qua van
(1.1) (P đến A) đến buồng lò xo
của van (3.0). Cả hai van logic đều
khóa dầu từ hướng A đến B. Áp
suất trong buồng xy lanh tạo ra bởi
trọng lượng của tải giữ các van
logic trong trạng thái đóng nhờ
đường điều khiển (6).
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
24 bar
1.0
2.0
6
2.1
5
4
1.1
3.0
3.1
P
A
B
A
B
P
A B
T
A
B
A B
P T
X
X
X
aba
Khi cuộn dây của van (1.1) được 
cấp nguồn. Áp suất điều khiển đi 
qua van (1.1) (P đến B) đến cửa X 
của van (1.0) làm cho van này tiếp 
tục đóng. Mặt khác, buồng lò xo 
của van logic (3.0) và cửa T của 
van (2.1) được nối về bể chứa. 
Lưu lượng đi từ cửa A sang cửa B 
của van logic (3.0) đến buồng trên 
của xy lanh. Khi đó xy lanh hạ tải.
Dầu thoát ra từ buồng lớn của xy 
lanh đi qua van logic (2.0) để về 
bể chứa dầu. Van giới hạn áp suất 
(2.1) được cài ở giá trị 24 bar có 
nhiệm vụ ngăn không cho tải rơi tự 
do (cân bằng tải).
le the truyen
Cennitec
CATRIDGE VALVE
24 bar
1.0
2.0
6
2.1
5
4
1.1
3.0
3.1
P
A
B
A
B
P
A B
T
A
B
A B
P T
X
X
X
aba
Để nâng tải, các cuộn dây a của van
(3.1) và b của van (1.1) phải được cấp
điện. Van giới hạn áp suất (2.1) bị khóa.
Cùng thời gian này, buồng lò xo của van
(1.0) được xả tải. Lưu lượng từ bơm đi
từ cửa A sang cửa B của van (1.0) vào
buồng lớn của xy lanh. Van logic (2.0)
đang được đóng lại. Xy lanh duỗi ra để
thực hiện hành trình nâng tải. Lưu lượng
thoát ra từ buồng nhỏ của xy lanh đi qua
cửa B đến cửa A của van logic (3.0) để
nhập cùng vào lưu lượng của bơm
nhằm tăng vận tốc làm việc của xy lanh.
Dạng kết nối này còn được gọi là kết nối
tái sinh sẽ được trình bày chi tiết trong
chương 5.
CENNITEC
www.themegallery.com