Thủy lực là gì? Thủy lực được ứng dụng như thế nào

Các hệ thống thủy lực được sử dụng phổ biến để tạo ra động lực trong các thiết bị cơ khí, hệ thống này có cấu tạo đơn giản, ít tiếng ồn và có thể hoạt động ổn định với công suất lớn trong nhiều giờ liền. Vậy thủy lực là gì? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này nhé!

Thủy lực là gì?

Thủy lực là gì? Hiểu đơn giản, thủy lực là lực được tạo ra bởi chất lỏng bị dồn nén trong một không gian kín, khi chất lỏng bị nén như vậy sẽ tạo ra áp suất, áp suất này tạo ra lực. Cũng có thể hiểu thủy lực là sự di chuyển lực thông qua sự di chuyển của chất lỏng trong một không gian giới hạn.

Một dây chuyển gồm nhiều thiết bị cơ khí được kết nối với nhau để tạo ra thủy lực gọi là hệ thống thủy lực, nó gồm các bộ phận cơ bản như xi lanh, pít tông, thùng chứa chất lỏng, đường ống dẫn và các van. Chất lỏng được sử dụng gồm nhiều loại, nó có thể là dầu, nhớt hay hóa chất khác, tuy nhiên dầu thủy lực là lựa chọn tối ưu nhất vì ngoài tác dụng tạo lực nó còn là chất bôi trơn giúp hệ thống pít tông hoạt động dễ dàng hơn.

Những đại lượng sử dụng trong thủy lực 

Dựa vào định nghĩa ở trên ta thấy 2 đại lượng quan trọng trong thủy lực là áp suất và lưu lượng.

• Về áp suất: Đây là đại lượng đo lường lực tác dụng của chất lỏng khi nó bị dồn nén trong không gian giới hạn lên vật chứa của nó, ở đây vật chứa là đường ống, xi lanh, pít tông… , đơn vị của nó là PSI, Bar, Kg/cm2, Mpa… Trong hệ thống thủy lực, áp suất được biến đổi qua lại giữa 2 pít tông lớn và nhỏ nhờ vào sự di chuyển của chất lỏng giữa chúng, nhờ vậy mà từ một lực nhỏ tác động vào hệ thống thủy lực sẽ biến thành một lực lớn hơn nhiều, độ lớn này phụ thuộc phần lớn vào sự chênh lệch kích thước giữa 2 pít tông lớn và nhỏ, chênh lệch càng lớn lực tạo ra càng lớn.
• Về lưu lượng: Trong một động cơ, chúng ta không chỉ quan tâm đến độ lớn lực tạo ra từ nó mà tốc độ vận hành cũng vô cùng quan trọng, trong hệ thống thủy lực, lưu lượng chính là yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ hoạt động của hệ thống, một số đơn vị đo lường lưu lượng là lít/phút, CC/vòng hoặc in 3/vòng. Theo đó, lưu lượng dầu thủy lực càng lớn thì tốc độ nâng pít tông càng nhanh và tốc độ hoạt động của động cơ cũng tăng theo.

Cấu tạo của hệ thống thủy lực

Trong hệ thống động cơ thủy lực gồm các bộ phận chính quan trọng như sau:

• Xi lanh và pít tông: Nó tương tự như cái xi lanh tiêm mọi người vẫn sử dụng trong y tế, chỉ khác là nó làm từ chất liệu kim loại, trong đó xi lanh là phần khoang chứa bên ngoài và pít tông là bộ phận bên trong, có thể nâng hạ để tác động di chuyển chất lỏng bên trong.
• Các đường ống: Nó là ống dẫn có tác dụng dẫn hướng di chuyển của chất lỏng trong hệ thống thủy lực.
• Máy bơm thủy lực: Máy bơm này có tác dụng tạo lực đẩy chất lỏng lưu chuyển trong đường ống và toàn bộ hệ thống thủy lực.
• Van thủy lực: Van này được gắn trên đường ống, có tác dụng điều hướng dòng chảy của chất lỏng trong hệ thống thủy lực, từ đó chất lỏng được được điều chuyển liên tục từ xi lanh qua đường ống tới thủng chứa và ngược lại. Theo đó thông thường có 2 cái van hoạt động ngược nhau, khi van này mở thì van kia đóng.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của thủy lực

Nguyên lý hoạt động của động cơ thủy lực được hiểu đơn giản như sau:

• Đầu tiên một lực được tác động lên cần gạt pít tông, lực này có thể là sức người (ứng dụng trong kích thủy lực) hay động cơ điện, lực này làm cho máy bơm chạy, hút chất lỏng từ thùng chứa và bơm chất lỏng đến toàn bộ hệ thống thủy lực thông qua hệ thống ống dẫn.
• Khi chất lỏng này được bơm vào xi lanh chúng sẽ đẩy pít tông lên, khi chất lỏng rút ra khỏi xi lanh thì pít tông hạ xuống, chuyển động của pít tông xi lanh có thể là chuyển động tịnh tiến hay chuyển động hướng tâm tùy thuộc vào loại xi lanh. Chuyển động này của pít tông lại tác dụng đến thiết bị khác tùy vào mục đích sử dụng của động cơ thủy lực.
• Chiều di chuyển của chất lỏng trong động cơ thủy lực được thay đổi nhờ van thủy lực.

Ưu và nhược điểm của thủy lực

Ưu điểm của hệ thống thủy lực gồm có:

• Chúng ta có thể kiểm soát được sự vận hành cửa động cơ thủy lực thông qua hệ thống van dẫn, nhờ đó ngăn chặn được sự quá tải của động cơ.
• Một đồng hồ đo áp suất được gắn trong động cơ thủy lực, nó giúp người dùng kiểm soát được áp suất do chất lỏng tạo ra trong hệ thống và sử dụng van để điều chỉnh phù hợp.
• Hệ thống thủy lực có thể tạo ra công suất lớn, hoạt động ổn định liên tục tạo ra hiệu suất công việc lớn cho máy móc, thiết bị.
• Có thể thay đổi các loại xi lanh và pít tông khác nhau để thay đổi hướng tác động của lực tạo ra bởi hệ thống thủy lực một cách đơn giản, nhanh chóng.

Hạn chế của hệ thống thủy lực:

• Hệ thống thủy lực sử dụng nguyên liệu chính là dầu hay nhớt, chúng là tài nguyên có hạn và gây ô nhiễm môi trường, do vậy xu hướng hiện nay cần hạn chế sử dụng và tìm kiếm nguồn nguyên liệu khác thay thế.
• Chất lỏng có thể bị rò rỉ ra ngoài qua đường ống, từ đó làm giảm hiệu suất hoạt động của động cơ. Đồng thời, đi kèm nguy cơ cháy nổ xảy ra.

Thủy lực được ứng dụng như thế nào? 

Nguyên lý thủy lực được sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp và cả trong đời sống. Một số ứng dụng của thủy lực như sau:

• Hệ thống thủy lực sử dụng trong máy cẩu, ứng dụng trong ngành xây dựng
• Ứng dụng thủy lực trong kích thủy lực, sử dụng để nâng ô tô lên cao trong các xưởng chế tạo, sửa chữa ô tô
• Hệ thống bơm thủy lực được sử dụng trong ngành hàng không như nâng hạ chân máy bay, nâng hạ cánh máy bay,
• Trong y học, hệ thống thủy lực khí nén được sử dụng để nâng hạ giường nằm cho bệnh nhân
• Một số thiết bị cơ khí, động cơ áp dụng thủy lực như máy ép, máy xúc, máy nghiền, thiết bị dệt, giàn khoan…

Trên đây là toàn bộ thông tin cơ bản về thủy lực và ứng dụng của nó trong công nghiệp và trong đời sống. Hy vọng những thông tin này giúp bạn đọc hiểu được thủy lực là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó, đồng thời có thể ứng dụng thủy lực vào công việc và cuộc sống.