Thủy lực là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực

"Thủy lực là gì?" là thắc mắc của nhiều người khi tìm hiểu về cac thiết bị, máy móc công nghiệp có ứng dụng hệ thống thủy lực. Cùng đi tìm câu trả lời và lí do vì sao hệ thống thủy lực lại được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp cơ khí ngày nay thông qua hiểu rõ khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực qua bài viết sau đây!

Thủy lực là gì?

Thủy lực hay thủy lực học có tên tiếng anh là "hydraulics", đây là một ngành kĩ thuật nghiên cứu về sự chuyển động, kiểm soát, lưu trữ và đo đạc chất lỏng (dầu, nhớt, nước, hóa chất...) bằng cách sử dụng các định luật vật lý tác động vào chất lỏng. Phổ biến nhất đó là định luật Pascal về sự truyền đi của áp suất bên trong chất lỏng trong không gian giới hạn. 

Hệ thống thủy lực là hệ thống được cấu thành từ các bộ phận, linh kiện cơ khí được kết nối với nhau và áp dụng nguyên lý truyền lực của chất lỏng. Những thiết bị, máy móc được thiết kế có hệ thống thủy lực để hoàn thành các chức năng chính còn được gọi là thiết bị thủy lực. 

Cấu tạo hệ thống thủy lực

Hệ thống thủy lực được cấu tạo bởi 4 bộ phận chính và có chức năng như sau: 

• Xilanh và piston: 2 bộ phần này thường đi liền với nhau và được làm từ kim loại khó gỉ. Xilanh có khoang chứa chát lỏng và piston có nhiệm vụ để nâng hạ. 2 bộ phận này có cách hoạt động tương tự như kim tiêm y tế. Chất lỏng được đẩy đến xilanh từ bình chứa và thường là dầu để đảm bảo độ nhớt cho xilanh hoạt động trơn tru.
• Các đường dẫn: là các ống dẫn giúp định hướng và truyền chất lỏng đến các bộ phận của hệ thống.
• Bơm thủy lực: có tác dụng tạo lực và đẩy chất lỏng đi qua các đường dẫn.
• Van điều kiển: có tác dụng định hướng truyền đi của chất lòng. Thường được gắn trên các đường dẫn để đóng hoặc mở để ngăn hoặc cho phép chất lỏng đi đến xi lanh hay bình chứa.

Xem thêm: Tổng hợp sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực cơ bản cần biết

Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực

Như đã nói, định luật Pascal là nguyên lý được ứng dụng nhiều nhất để chế tạo các hệ thống thủy lực có khả năng hoạt động và cho ra lực đẩy, ép mạnh mẽ. Cụ thể, định luật 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) 

Hệ thống thủy lực có nguyên lý hoạt động như sau:

Sau khi máy bơm được tác động một lực từ bên ngoài có thể là sức người qua tay đòn hoặc dòng điện, máy sẽ hút chất lỏng từ bể chứa và đẩy đến xilanh thông qua ống dẫn. Các van điều khiển sẽ định hướng dòng chảy của chất lỏng.

Khi đó, Piston có diện tích A1 sẽ nén xuống và tạo ra một áp suất P, có cách tính: P = F1.A1. 

Khi đó áp suất P này sẽ được truyền đi nguyên vẹn đến thành bình và piston có diện tích A2 (A2 > A1) khiến cho piston này chuyển động với một lực F2 = P.A2 = F1 (A2.A1) (F2 > F1). Áp suất của hệ thống sẽ được khống chế bằng van an toàn để đảm bảo thiết bị không bị hoạt động quá tải. Khi áp suất được truyền đi và tạo lực cho thiết bị xong, chất lỏng sẽ quay trở về bình chứa và làm mát để chuẩn bị cho chu trình tiếp theo. 

Lực và hướng chuyển động của Piston như thế nào sẽ phụ thuộc vào chức năng và mục đích sử dụng của thiết bị có gắn hệ thống thủy lực.

Những đại lượng cần lưu ý trong hệ thống thủy lực

Có 2 đại lượng chính bạn cần lưu ý khi sử dụng hệ thống thủy lực:

• Áp suất: có đơn vị tính là PSI, Bar, Kg/cm2, Mpa… dùng để đo lực nén của chất lỏng bên trong xilanh. Áp suất được truyền đi sẽ tạo ra sự biến đổi của lực tùy thuộc vào sự chênh lệch của 2 piston lớn nhỏ của hệ thống. 
• Lưu lượng: có đơn vị tính lít/phút CC/vòng hoặc in 3/vòng, dùng để tính tốc độ vận hành của hệ thống thủy lực. Lưu lượng càng lớn thì tốc dộ phận hành của máy càng nhanh.
• 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: Cách sử dụng kích thủy lực chi tiết nhất

Đánh giá ưu và nhược điểm khi ứng dụng hệ thống thủy lực

Ưu điểm

• Chúng ta có thể điều khiển được mức độ vận hành của động cơ thủy lực bằng van điều khiển.
• Các thiết bị có hệ thống thủy lực thường có đồng hồ đo áp suất giúp người dùng kiểm soát được áp suất tác động lên chất lỏng theo ý muốn.
• Hệ thống thủy lực giúp máy có khả năng hoạt động và tạo lực mạnh mẽ.
• Xilanh, piston của hệ thống có thể thay thế để thay đổi hướng, mục tiêu tác động của lực.

Nhược điểm 

• Nguyên liệu sử dụng chính cho hệ thống thủy lực là dầu, nhớt. Mà đây lại là tài nguyên thiên nhiên có hạn và gây tác động xấu cho môi trường.
• Dầu bên trong có thể bị rò rỉ sau thời gian sử dụng hay thao tác không đúng cách khiến hệ thống bị giảm hiệu quả làm việc. Có thể gây ra cháy nổ.

Hệ thống thủy lực được ứng dụng ở đâu?

Hệ thống thủy lực được ứng dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp cơ khí, chế tạo... hiện này. Ví dụ như:

• Ứng dụng trong các máy móc như máy cẩu, máy xúc, xe nâng hạ... trong ngành xây dựng.
• Được thiết kế trong các loại dụng cụ thủy lực như cảo thủy lực, kìm bấm cos thủy lực... Đặc biệt là dụng cụ rất quen thuộc với những ai sở hữu ô tô như kích thủy lực, giúp nâng ô tô, cánh máy bay, chân máy bay, máy móc hạng nặng... 
• Hệ thống thủy lực cũng được ứng dụng trong ngành y tế như giúp tạo hệ thống nâng hạ cho giường bệnh.
• Ngoài ra, hệ thống thủy lực cũng được áp dụng vào các loại máy móc cơ khí khác như: máy ép thủy lực, máy đột lỗ thủy lực, máy xúc, máy nghiền, giàn khoan, máy dệt...

Trên đây là bài viết tổng hợp những kiến thức cơ bản về thủy lực là gì? Hệ thống thủy lực và cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của nó trong thực tế. Hy vọng THB đã giúp bạn có được những thông tin hữu ích cho mình. 

Nếu bạn đang tìm kiếm và muốn mua các loại dụng cụ, thiết bị thủy lực, truy cập ngay vào website maydochuyendung.com, thbvietnam.com hoặc gọi đến Hotline Hà Nội: 0904 810 817 - TP.HCM: 0979 244 335 để được tư vấn cụ thể hơn.