Thủy lực là gì? Cấu tạo và nguyên lý cơ bản của hệ thống thủy lực

Các nguyên lý, kiến thức về thủy lực hiện nay được áp dụng rất phố biến trong các ngành công nghiệp cơ khí. Vậy thủy lực là gì? Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực như thế nào? Những ứng dụng phổ biến của thủy lực hiện này là gì? Cùng Máy đo chuyên dụng tìm hiểu thông qua bài viết sau nhé!

Thủy lực là gì?

Trong tiếng anh, thủy lực được gọi là "hydraulic". Thủy lực hay thủy lực học là một môn khoa học, một ngành kĩ thuật nghiên cứu những kiến thức về kiểm soát, vận chuyển, lưu trữ và đo đạc chất lỏng. Trong đó, người ta nghiên cứu bằng cách dựa trên các định luật vật lý tác động vào chất lỏng.

Thủy lực là gì? Hệ thống thủy lực là gì?

Phổ biến nhất là sự truyền áp suất của chất lỏng trong một môi trường kín. Bằng cách nén chất lỏng lại ta sẽ có được một áp suất, áp suất này tạo ra lực và chất lỏng sẽ truyền lực này đi tác động vào đầu còn lại. Các chất lỏng này có thể là dầu, nhớt, hóa chất... có độ đậm đặc, tính chất, nhiệt độ và các đặc điểm khác nhau.

Vậy hệ thống thủy lực là gì? Hệ thống thủy lực là hệ thống áp dụng nguyên lý truyền lực của chất lỏng trong không gian kín, bao gồm nhiều linh kiện cơ khí được liên kết với nhau để tạo ra lực. Những thiết bị có chứa hệ thống thủy lực làm nhiệm vụ chính còn được gọi là thiết bị thủy lực. 

Cấu tạo của hệ thống thủy lực

Một hệ thống động cơ thủy lực được cấu tạo từ các bộ phận chính sau:

• Xi lanh và pít tông thủy lực: thường được làm từ kim loại và có khoang chứa. Piston là bộ phận giống như đầu đầy của kim tiêm dùng để nâng hạ và tạo áp suất đến chất lỏng bên trong. Chất lỏng này thường là dầu (để đảm bảo độ nhớt cho xilanh hoạt động) và được chứa bên trong bình chứa chất lỏng công tác.
• Các đường ống, dây dẫn: là đường dẫn giúp định hướng di chuyển cho chất lỏng bên trong hệ thống.
• Máy bơm thủy lực: có tác dụng tạo lực đẩy đầu vào và lực đẩy chất lỏng di chuyển qua đường ống trong hệ thống
• Van thủy lực: hay còn được gọi là van điều khiển, được gắn trên các đường ống để cho phép hoặc ngăn các chất lỏng di chuyển từ xilanh đến bình chứa và ngược lại. Thông thường sẽ có 2 van hoạt động ngược nhau, khi van này mở thì van kia đóng lại.

Xem thêm: Kích thủy lực là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lý của kích thủy lực

Nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực

Các hệ thống thủy lực đều hoạt động theo nguyên lý Pascal. Nguyên lý được phát biểu như sau: "Nguyên lý Pascal (hay định luật Pascal) là độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong bình kín được truyền nguyên vẹn cho mọi điểm của chất lỏng và thành bình". (Nguồn wikipedia) 

Mô tả nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực

Cụ thể được ứng dụng với hệ thống thủy lực như sau: 

Đầu tiên, ta tác động một lực F1 lên máy bơm. Lực này có thể là lực tay người nếu là bơm tay hoặc điện năng nếu là máy bơm điện. Máy bơm sẽ hoạt động và hút lượng chất lỏng từ bể chứa chất lỏng công tác và bơm đến hệ thống thủy lực thông qua ống dẫn. Chất lỏng sẽ được định hướng bằng các van điều khiển của thiết bị.

Khi đó Piston có diện tích bề mặt tiếp xúc với chất lỏng là A1 sẽ tạo ra một áp suất P = F1.A1. 

Theo định luật Pascal, áp suất sẽ được truyền đi nguyên vẹn trong chất lỏng đến Piston có diện tích bề mặt là A2 > A1. Khi đó Piston này sẽ chuyển động tịnh tiến hoặc hướng tâm tùy vào cấu tạo của hệ thống với một lực F2 = P.A2 = F1 (A2.A1). Đương nhiên F2 sẽ lớn hơn F1 rất nhiều lần. Áp lực của hệ thống sẽ được khống chế bởi van an toàn để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định. Sau khi hoàn thành việc truyền áp suất đi, dầu bên trong xilanh sẽ hồi về bình chứa để được làm mát và tiếp tục chu trình mới.

Lực và chuyển động của Piston này sẽ tác động đến thiết bị khác tùy vào chức năng và mục đích sử dụng của thiết bị có gắn động cơ thủy lực. 

Các đại lượng dùng trong thủy lực

Dựa vào định nghĩa và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực như trên, ta có thể thấy có 2 đại lượng được nhắc đến thường xuyên đó là áp suất và lưu lượng. Cụ thể:

• Áp suất: là đại lượng dùng để đo lực của chất lỏng khi nó bị nén lại trong xilanh, đường ống... Đơn vị tính có thể là PSI, Bar, Kg/cm2, Mpa… Áp suất truyền đi sẽ biến đổi thông qua 2 piston lớn, nhỏ như đã nói ở phần nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực. Áp suất biến đổi này sẽ phụ thuộc vào sự chênh lệch kích thước của 2 piston. Sự chênh lệch càng lớn thì áp suất biến đối càng lớn.
• Lưu lượng: là yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ vận hành của hệt hống thủy lực, có đơn vị tính là lít/phút, CC/vòng hoặc in 3/vòng. Lưu lượng dầu càng lớn thì tốc độ nâng của piston càng nhành và tốc độ của động cơ cũng theo đó tăng lên. 

Xem thêm: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực chi tiết

Ưu và nhược điểm của hệ thống thủy lực

Ưu điểm

• Có thể kiểm soát được mức độ hoạt động của động cơ thủy lực thông qua các van điều khiển giúp hạn chế động cơ vận hành quá tải.
• Hệ thống thủy lực thường đi kèm với đồng hồ đo áp suất giúp người sử dụng kiểm tra và điều khiển được áp suất của chất lỏng hợp lý theo ý muốn.

Hệ thống thủy lực có nhiều ưu điểm trong công việc

• Giúp tạo một công suất hoạt động lớn và ổn định cho thiết bị.
• Cho phép thay thể xilanh, piston khác nhau để thay đổi hướng tác động của lực do áp suất chất lỏng tạo ra.

Hạn chế 

• Dầu/nhớt là nguyên liệu sử dụng chính của hệ thống mà đây lại là tài nguyên thiên nhiên có hạn và có hại cho môi trường.
• Sau thời gian sử dụng lâu dài hoặc sử dụng không đúng cách, chất lỏng công tác bên trong có thể bị rò rỉ khiến giảm hiệu suất vận hành của động cơ. Cũng có khả năng tạo ra nguy cơ cháy nổ.

Các ứng dụng cơ bản của thủy lực

Như đã nhắc đến ở đầu bài viết, nguyên lý thủy lực được ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp. Ta có thể kể đến như:

• Được ứng dụng trong hoạt động của máy cầu trong ngành xây dựng.
• Được thiết kế trong các loại dụng cụ, thiết bị thủy lực như kích thủy lực giúp nâng ô tô hay vật thể nặng trong các công xưởng, nhà máy hay trong việc nâng hạ chân, cánh máy bay.
• Trong lĩnh vực y học, hệ thống thủy lực khí nén giúp nâng hạ giường bệnh trong bệnh viện.
• Ngoài ra một số máy móc cơ khí cũng áp dụng thủy lực như: máy ép thủy lực, máy đột lỗ thủy lực, máy xúc, máy nghiền, giàn khoan, máy dệt...

Kích thủy lực, thiết bị nâng hạ thủy lực được sử dụng nhiều trong các công xưởng, trung tâm sửa chữa, chế tạo ô tô

Hy vọng qua bài viết này, maydochuyendung.com đã giúp bạn có thêm những kiến thức về thủy lực là gì và hệ thống thủy lực. 

Nếu bạn đang tìm mua các loại dụng cụ thủy lực hãy truy cập ngay vào danh mục của website hoặc gọi ngay đến Hotline Hà Nội: 0904 810 817 - TP.HCM: 0979 244 335 để được cung cấp thêm thông tin chi tiết!