Hầu hết chúng ta đều đã được tiếp xúc và làm việc với các hệ thống thủy lực khá nhiều nhưng để hiểu và nắm rõ về nó thì không phải ai cũng làm được vì đây là một đề tài khá khó cần phải có kiến thức, kinh nghiệm và hiểu biết rộng mới có thể am hiểu hết được nó. Bài viết này sẽ giúp mọi người nắm được kiến thức sơ bộ về hệ thống thủy lực, những ưu nhược điểm của nó so với hệ thống khác và những ứng dụng thực tế của các hệ thống thủy lực trong đời sống.

Giới thiệu sơ bộ về hệ thống thủy lực

Về bản chất, truyền động thuỷ lực là hệ thống đổi năng lượng cơ năng thành thủy năng dùng để truyền năng lượng bằng chất lỏng và biến đổi nó thành cơ năng ở đầu ra của hệ thống. Đồng thời thực hiện chức năng điều khiển và điều chỉnh tốc độ của khâu ra.

Khái niệm “Truyền động thuỷ lực” thường đi đôi với với “Hệ thống thuỷ lực” và được hiểu là tổ hợp các cơ cấu truyền năng lượng bằng cách sử dụng chất lỏng với áp suất cao.

Một hệ truyền động thủy lực gồm có 4 phần chính: Bộ nguồn thủy lực, hệ thống ống dẫn, hệ thống van và cơ cấu chấp hành.

 Ưu - Nhược điểm của hệ thống truyền động thủy lực so với các hệ thống truyền động khác:

1. Ưu điểm

• Hệ thống truyền động thủy lực truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu khá đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng lại ít đòi hỏi về chăm sóc bảo dưỡng.

Nhờ cơ chế hoạt động đơn giản biến đổi năng lượng momen cơ năng thành thủy năng (áp suất và lưu lượng) mà hệ thống thủy lực dễ dàng trong việc truyền công suất cao. Đồng thời với việc dùng dầu thủy lực như lưu chất trong hệ thống làm cho hệ thống có khả năng tự bôi trơn chống mài mòn và giải nhiệt tốt nên việc bảo dưỡng là tương đối thấp hơn so với hệ thống cơ khí hay truyền động điện. Cơ cấu hoạt động đơn giản này khiến cho hệ thống thủy lực có độ tin cậy rất cao, minh chứng cụ thể là những hệ thống cần độ tin cậy cao như hệ thống lái tàu, máy bay, xe quân sự hay thậm chí tàu vũ trụ hệ thống thủy lực luôn được lựa chọn.

Hệ thống máy lái thủy lực cho tàu biển

• Điều chỉnh vận tốc làm việc tinh và vô cấp, dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc cụ thể hay theo chương trình cho sẵn.

Hệ thống thủy lực có thể điều chỉnh tốc độ của cơ cấu bằng cách điều chỉnh lưu lượng dầu. Cơ cấu thủy lực dễ dàng kết hợp với hệ thống điều khiển điện để thực hiện tự động hóa nhờ solenoid, cảm biến hành trình … (ưu việt với điều khiển tuần tự)

• Hoạt động êm ái ít tiếng ồn.
• Có khả năng giảm kích thước và khối lượng hệ thống nhờ chọn áp suất cao.
• Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao và đảo chiều mà không sợ bị va đập mạnh như trong hệ thống cơ khí và quá nhiệt trong hệ thống truyền động điện.

• Dễ dàng chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành. Đây là ưu thế vượt trội của hệ thống thủy lực và khí nén so với hệ thống truyền động cơ khí và truyền động điện. Việc sử dụng xy lanh mang lại cơ cấu đơn giản và lực lớn.
• Dễ dàng lên ý tưởng thiết kế, dễ theo dõi, mô phỏng. Các bộ phận không ràng buột vị trí quá nhiều với nhau nên đễ chọn vị trí cho phù hợp.

Tính năng mô phỏng là tính năng vượt trội của hệ thống điện và thủy lực cho phép người thiết kế và vận hành có cái nhìn tổng quát và tính toán lên ý tưởng một cách nhanh chóng. Ngược lại việc mô phỏng cơ khí đòi hỏi nhiều về kinh nghiệm, tư duy, và khả năng của người thiết kế.

Hệ thống thủy lực trong máy xúc đào

Để mô phỏng thiết kế hệ thống thủy lực ta có thể sử dụng phần mềm ví dụ như Automation.

2. Nhược điểm

• Tổn hao trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử chấp hành, làm giảm hiệu suất và phạm vi sử dụng.
• Khi mới khởi dộng hệ thống có hiện tượng bọt khí và thay đổi nhiệt độ dầu đột ngột nên vận tốc làm việc có thể không ổn định.
• Thiết bị khó chế tạo chính xác cao, giá thành cao.

Một số ứng dụng của hệ thống truyền động thủy lực trong đời sống

Trong cuộc sống hiện nay chúng ta có thể bắt gặp những ứng dụng của hệ thống thủy lực ở bất kì nơi đâu:

• Trong xây dựng: xe cơ giới, máy đóng cọc…
• Trong sản xuất: máy ép, bàn nâng, docleverler, xe nâng, robot…
• Trong giao thông vận tải: hệ thống máy lái tàu, máy lái máy bay, xe hơi, nâng thùng xe tải, xe cẩu …
• Trong đời sống: hệ thống cửa xả đập, xả cống, cầu nâng…
• Trong quân sự.