Động cơ thủy lực thường kết hợp cơ cấu phanh chuyên dụng để đảm bảo an toàn và điều khiển. Trong máy móc công nghiệp, khả năng phanh hoặc giữ tải cũng quan trọng như khả năng truyền động. Những người ra quyết định trong mua sắm công nghiệp cần hiểu cách động cơ thủy lực đạt được phanh để họ có thể lựa chọn giải pháp phù hợp nhằm vận hành an toàn và hiệu quả. Bài viết này giải thích các nguyên lý của phanh động cơ thủy lực, bao gồm cả động cơ phanh (động cơ có phanh tích hợp) và hệ thống khóa thủy lực , đồng thời cung cấp thông tin chi tiết về những điều cần tìm khi mua các hệ thống như vậy.
Tại sao phanh hiệu quả lại cần thiết cho động cơ thủy lực
Động cơ thủy lực chuyển đổi năng lượng chất lỏng thành chuyển động quay, dẫn động các thiết bị nặng như tời, băng tải hoặc bánh xe. Nếu không có hệ thống phanh thích hợp, những động cơ này sẽ dừng lại hoặc tệ hơn là tiếp tục chuyển động do quán tính hoặc tải trọng bên ngoài. Phanh hiệu quả cho phép động cơ giảm tốc độ hoặc dừng theo lệnh , giữ tải tại chỗ và cung cấp khả năng dừng khẩn cấp. Trên thực tế, cơ cấu phanh của động cơ thủy lực về cơ bản là một thiết bị an toàn – nó đảm bảo máy có thể giảm tốc và dừng một cách đáng tin cậy, thậm chí giữ máy an toàn ở vị trí nếu bị mất điện. Điều này rất quan trọng để ngăn ngừa tai nạn và hư hỏng thiết bị. Ví dụ, trên máy nâng hoặc máy xúc, việc cung cấp thủy lực không có phanh có thể dẫn đến động cơ quay tự do nguy hiểm. Vì vậy, việc kết hợp hệ thống phanh đáng tin cậy vào động cơ thủy lực là rất quan trọng để vận hành an toàn, ổn định.
Ngoài sự an toàn, hệ thống phanh còn cải thiện năng suất và khả năng kiểm soát. Chúng cho phép dừng chính xác tại các vị trí mong muốn (quan trọng trong quy trình công nghiệp) và cho phép dừng khẩn cấp khi cần. Phanh được thiết kế tốt cũng ngăn ngừa sự mài mòn quá mức bằng cách kiểm soát tốc độ giảm tốc. Đối với các chuyên gia thu mua, việc hiểu rõ những lợi ích này sẽ giúp ích trong việc lựa chọn động cơ thủy lực đáp ứng cả tiêu chuẩn an toàn và yêu cầu vận hành – đảm bảo máy móc có thể được dừng nhanh chóng và giữ an toàn bất cứ khi nào cần thiết.
Phương pháp phanh động cơ thủy lực
Động cơ thủy lực đạt được phanh chủ yếu thông qua hai phương tiện: bằng cách khóa thủy lực mạch chất lỏng của động cơ hoặc bằng cách sử dụng phanh cơ khí tích hợp với động cơ . Thông thường, hệ thống phanh động cơ thủy lực hiện đại kết hợp cả hai phương pháp để đạt hiệu quả tối đa. Dưới đây, chúng tôi chia nhỏ cách hoạt động của từng phương pháp:
1. Khóa thủy lực thông qua điều khiển van (Phanh mạch dầu)
Một cách để hãm động cơ thủy lực là điều khiển mạch thủy lực của nó để khóa dòng chất lỏng , cố định động cơ một cách hiệu quả. Trong thực tế, điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các van điều khiển (như van định hướng trung tâm đóng) để cắt hoặc chặn dòng dầu thủy lực đến và đi từ động cơ. Khi đường cấp và hồi bị đóng, dầu trong buồng động cơ sẽ bị giữ lại. Bởi vì dầu thủy lực gần như không thể nén được nên chất lỏng bị mắc kẹt sẽ cản trở chuyển động, khóa trục động cơ tại chỗ - điều này thường được gọi là khóa thủy lực . Về bản chất, động cơ buộc phải dừng lại vì chất lỏng không thể lưu thông qua nó được nữa.
Phương pháp khóa thủy lực này thường được sử dụng trong các hộp số thủy tĩnh vòng kín và các hệ thống khác, nơi bạn có thể nhanh chóng dừng động cơ bằng cách điều chỉnh lưu lượng bơm về 0 hoặc căn giữa van. Nó cung cấp một cách đơn giản để giữ tải: một khi dòng dầu bị cắt, động cơ không thể tiếp tục quay dưới tải vì mọi nỗ lực di chuyển đều bị chất lỏng bị khóa cản trở. Ví dụ, nếu tời được dẫn động bằng động cơ thủy lực cần chịu tải nặng thì van khóa thủy lực (một loại van một chiều do phi công vận hành) có thể được gài vào để giữ dầu trong động cơ, ngăn chặn tang trống tời bị bung ra.
Tuy nhiên, chỉ cần khóa chất lỏng có thể gây căng thẳng nếu thực hiện đột ngột. Khi một động cơ đang quay và đột nhiên đường dẫn chất lỏng bị đóng lại, quán tính của động cơ khiến nó hoạt động như một máy bơm chống lại ngõ cụt. Điều này có thể dẫn đến sự tăng vọt áp suất ở phía áp suất cao và tạo ra chân không ở phía áp suất thấp. Để tránh hư hỏng do sự tăng áp suất này, các bộ phận van phanh được thêm vào mạch điện. Một van phanh thông thường bao gồm một van giảm áp sẽ mở ra ở áp suất đã đặt để tiêu tán áp suất quá mức một cách an toàn vào bình chứa hoặc ắc quy. Bằng cách xả lượng dầu thừa một cách có kiểm soát, van giảm áp sẽ đệm điểm dừng , tránh một cú sốc mạnh. Đồng thời, một van một chiều hoặc một nguồn cấp nhỏ từ bộ tích lũy sẽ thêm dầu vào phía áp suất thấp của động cơ, ngăn ngừa hiện tượng xâm thực (có thể xảy ra nếu động cơ cố gắng hút chân không). Tóm lại, phương pháp khóa thủy lực, khi kết hợp với cụm van phanh thích hợp, có thể khiến động cơ dừng nhanh đồng thời kiểm soát sốc và ngăn ngừa hiện tượng xâm thực chất lỏng..
Từ quan điểm của người mua, nếu bạn chọn phương pháp phanh động cơ thủy lực dựa vào khóa chất lỏng, hãy đảm bảo rằng hệ thống bao gồm các van bảo vệ này (đôi khi được bán dưới dạng 'van phanh động cơ thủy lực ' hoặc van đối trọng). Điều này sẽ đảm bảo phanh trơn tru và an toàn mà không làm hỏng áp suất tăng vọt. Hệ thống như vậy về cơ bản sử dụng chính mạch thủy lực làm phanh - một khái niệm đơn giản với kết quả chắc chắn khi được thiết kế phù hợp.
2. Phanh cơ tích hợp (Động cơ phanh có phanh lò xo)
Phương pháp phanh cơ bản thứ hai là sử dụng phanh cơ khí được tích hợp trong động cơ , thường được gọi là động cơ phanh . Đây là những động cơ thủy lực được trang bị cơ cấu phanh ma sát bên trong, thường là phanh nhả bằng thủy lực, dùng lò xo. Thiết kế thường bao gồm một bộ đĩa ma sát hoặc một trống được nối với trục của động cơ và một lò xo mạnh đẩy các đĩa này lại với nhau để khóa trục khi động cơ không hoạt động. Khi áp suất thủy lực được cung cấp cho phanh (thường thông qua một piston thủy lực nhỏ hoặc bộ truyền động trong động cơ), nó sẽ thắng lực lò xo và nhả phanh , cho phép động cơ quay tự do. Khi áp suất bị loại bỏ (hoặc nếu mất áp suất thủy lực), lò xo sẽ hoạt động trở lại, kẹp phanh và khóa trục động cơ . Thiết kế không an toàn này có nghĩa là phanh mặc định ở vị trí 'bật' (đã gài) để đảm bảo an toàn tối đa.
Động cơ phanh có phanh lò xo cực kỳ có giá trị trong các ứng dụng mà sự an toàn và khả năng giữ tải là tối quan trọng. Ví dụ, trong thang máy thủy lực hoặc cần cẩu di động, nếu mất điện hoặc ống mềm bị hỏng, phanh lò xo bên trong sẽ tự động kích hoạt và ngăn chặn tình trạng rơi tự do nguy hiểm. Loại phanh này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô và thiết bị nặng để đỗ xe và phanh khẩn cấp – bất cứ khi nào bạn thấy thông số kỹ thuật đề cập đến 'phanh lò xo' hoặc 'phanh an toàn' trên động cơ thủy lực, tức là nó đang đề cập đến cơ chế này. Ưu điểm chính là không cần tác động từ bên ngoài để gài phanh; nó sẽ hoạt động theo mặc định bất cứ khi nào không có áp suất thủy lực, cải thiện đáng kể sự an toàn và thuận tiện cho người vận hành.
Để cung cấp thêm bối cảnh, đây là các loại cơ cấu phanh tích hợp phổ biến trong động cơ thủy lực:
Phanh nhả thủy lực, ứng dụng lò xo: Đây là thiết kế phổ biến nhất cho động cơ phanh thủy lực . Một lò xo mạnh giữ cho phanh luôn hoạt động (khóa động cơ) cho đến khi áp suất thủy lực được cấp để nhả phanh. Nó cung cấp khả năng phanh an toàn – đảm bảo động cơ vẫn bị khóa nếu mất nguồn thủy lực. Những phanh này có mô-men xoắn giữ cao và lý tưởng cho máy móc công nghiệp nặng, mang lại khả năng giữ chắc chắn và liên kết an toàn tự động.
Phanh được kích hoạt bên ngoài (Điện/Khí nén): Trong một số trường hợp, phanh trên động cơ thủy lực có thể được nhả bởi nguồn điện bên ngoài như điện từ hoặc đường dây khí nén, thay vì áp suất thủy lực. Về mặt chức năng, chúng cũng có thể được gắn vào lò xo, nhưng chúng sử dụng áp suất điện hoặc không khí để nhả ra. Các thiết lập như vậy có thể được chọn cho các hệ thống hoạt động nhẹ hơn hoặc khi có sơ đồ điều khiển điện/khí nén hiện có. Chúng cung cấp khả năng điều khiển chính xác và đơn giản trong một số ứng dụng nhất định, mặc dù chúng dựa vào nguồn điện bên ngoài để gài hoặc nhả phanh. Điều này có nghĩa là nếu nguồn điện bên ngoài đó bị hỏng, lò xo vẫn hoạt động (mang lại sự an toàn), nhưng việc phối hợp điều khiển hơi khác so với phanh thủy lực thuần túy.
Khi đánh giá động cơ thủy lực có phanh tích hợp, người mua nên xem xét của phanh định mức mô-men xoắn , thời gian phản hồi và cách nó giao tiếp với hệ thống thủy lực. Động cơ được quảng cáo là 'động cơ phanh thủy lực' thường có bộ phanh được bọc ở một đầu của động cơ. Đảm bảo mô-men xoắn giữ của phanh này vượt quá mô-men xoắn tải tối đa trong ứng dụng của bạn để có hiệu suất đáng tin cậy. Ngoài ra, hãy kiểm tra xem phanh có được thiết kế để dừng động (đưa tải trọng chuyển động dừng lại) hay chủ yếu để giữ tải tĩnh (phanh đỗ) hay không, vì điều này ảnh hưởng đến vật liệu và tuổi thọ của phanh. Động cơ phanh chất lượng sẽ xác định cả khả năng phanh động và khả năng giữ tĩnh.
Đảm bảo hiệu suất phanh êm ái và an toàn
Bất kể phương pháp nào—khóa dầu hay phanh cơ—đều có những cân nhắc quan trọng để đảm bảo hệ thống phanh hoạt động trơn tru và an toàn trong thời gian dài:
Phanh có kiểm soát để tránh sốc: Như đã đề cập, phanh thủy lực phải được thiết kế để tránh những cú xóc bất ngờ. Nếu sử dụng phanh mạch dựa trên van, hãy đảm bảo hệ thống bao gồm van giảm phanh và van bổ sung (chống tạo bọt) . Các bộ phận này sẽ tự động kiểm soát áp suất cao hoặc chân không bất thường trong đường truyền trong quá trình phanh, giúp xe dừng nhanh nhưng không bị sốc. Nếu động cơ có phanh bên trong, nguồn cung cấp thủy lực để nhả hoặc tác động phanh cũng phải được điều chỉnh để tránh bật hoặc tắt phanh. Nhiều hệ thống sử dụng các hạn chế lỗ hoặc van tỷ lệ để phanh dần dần khi cần thiết, đặc biệt đối với động cơ tốc độ rất cao.
Công suất và kích thước phanh: Luôn xác minh rằng phanh (dù là van khóa bên trong hay bên ngoài) có thể xử lý mô-men xoắn và năng lượng của ứng dụng của bạn . Đối với phanh cơ, điều này có nghĩa là kiểm tra định mức mô-men xoắn và chu kỳ làm việc của phanh. Đối với khóa hoặc van thủy lực, hãy đảm bảo các van có kích thước phù hợp với lưu lượng và áp suất để chúng có thể phản ứng đủ nhanh và xử lý áp suất cao nhất được tạo ra trong quá trình dừng. Nói chung, phanh quá khổ một chút để đảm bảo an toàn là điều khôn ngoan - nó phải chịu được tải trọng tối đa một cách thoải mái cộng với hệ số an toàn.
Tích hợp với hệ thống thủy lực: Phanh động cơ thủy lực không hoạt động độc lập; nó phải tích hợp với mạch thủy lực tổng thể. Ví dụ: nếu bạn có động cơ dẫn động vòng kín, bạn có thể tích hợp van đưa đón và van giảm áp làm bộ van phanh chéo cổng . Nếu sử dụng phanh động cơ dùng lò xo, bạn sẽ cần một đường dây chuyên dụng (thường thông qua van điều khiển nhỏ hoặc van định hướng chính có cổng nhả phanh) để nhả phanh đó. Khóa thủy lực (van kiểm tra do phi công vận hành) có thể được gắn trên các cổng động cơ để khóa nó khi van điều khiển được đặt ở giữa - những van này cần áp suất thí điểm từ đường cấp liệu của động cơ để giải phóng chúng khi bạn muốn di chuyển động cơ. Đảm bảo tất cả các bộ phận này hoạt động cùng nhau là chìa khóa cho một hệ thống đáng tin cậy. Sẽ là khôn ngoan khi tìm nguồn động cơ phanh và cụm van từ các nhà cung cấp có uy tín, những người cung cấp hỗ trợ và sơ đồ mạch chi tiết.
Bảo trì và độ tin cậy: Theo thời gian, các bộ phận phanh có thể bị mòn - má phanh/đĩa phanh bị mòn hoặc mòn, lò xo có thể bị mỏi và van có thể bị tắc. Chọn những thiết kế chắc chắn và dễ bảo trì . Nhiều động cơ phanh cho phép điều chỉnh bên ngoài hoặc bù độ mòn và có thể thay thế lớp lót phanh trong quá trình bảo dưỡng. Trong lịch trình bảo trì của bạn, hãy bao gồm việc kiểm tra định kỳ chức năng phanh: xác minh rằng phanh đã mất điện thực sự giữ được tải mà không bị trôi (để sớm phát hiện bất kỳ rò rỉ thủy lực hoặc vấn đề hao mòn nào). Đối với van khóa thủy lực, kiểm tra rò rỉ bên trong có thể làm giảm khả năng giữ. Mua sắm thiết bị có tài liệu và hỗ trợ tốt sẽ giúp đội bảo trì giữ cho hệ thống phanh ở trạng thái tốt nhất, từ đó bảo vệ cả nhân viên và máy.
Phần kết luận
Hệ thống phanh động cơ thủy lực rất quan trọng để vận hành an toàn và hiệu quả các thiết bị công nghiệp. Chúng ta đã thấy rằng có hai cách chính để động cơ thủy lực đạt được phanh: bằng cách khóa dòng chất lỏng thủy lực (sử dụng van để tạo khóa thủy lực) và bằng cách sử dụng cơ cấu phanh cơ học được tích hợp hoặc gắn vào động cơ (cách tiếp cận động cơ phanh). Thông thường, các thiết lập đáng tin cậy nhất sử dụng cả hai - ví dụ: phanh bên trong ứng dụng lò xo giúp giữ an toàn khi xảy ra sự cố, trong khi mạch thủy lực được điều chỉnh tốt với các van giảm áp đảm bảo giảm tốc trơn tru. Bằng cách hiểu cách thức hoạt động của các hệ thống này, các chuyên gia mua sắm công nghiệp có thể đưa ra quyết định sáng suốt khi lựa chọn thiết bị.
Khi đánh giá động cơ thủy lực để mua, hãy xem xét các yêu cầu phanh trong ứng dụng của bạn: Bạn có cần động cơ chịu tải nặng vô thời hạn không (nếu vậy, phanh lò xo tích hợp hoặc van khóa thủy lực là bắt buộc)? Việc giảm tốc có kiểm soát có quan trọng để ngăn ngừa hư hỏng không (đảm bảo hệ thống có van phanh thích hợp hoặc điều khiển phanh thay đổi)? Ngoài ra, hãy chú ý đến thuật ngữ 'động cơ phanh' trong thông số kỹ thuật của sản phẩm – điều này thường cho thấy động cơ đi kèm với phanh tích hợp để thuận tiện. Đừng ngần ngại hỏi nhà cung cấp về van khóa thủy lực, định mức mômen phanh và các tính năng an toàn ; các nhà sản xuất có uy tín sẽ cung cấp những chi tiết này để đảm bảo động cơ của họ đáp ứng nhu cầu của bạn.
Tóm lại, động cơ thủy lực có hệ thống phanh được thiết kế tốt (dù là thông qua khóa chất lỏng hay phanh bên trong hoặc cả hai) sẽ nâng cao tính an toàn, tuân thủ và hiệu suất cho máy của bạn. Nó mang lại cho người vận hành sự tự tin để kiểm soát tải nặng và cung cấp sự bảo vệ trong các tình huống khẩn cấp. Bằng cách chọn phù hợp giải pháp phanh động cơ thủy lực và bảo trì nó, bạn đảm bảo thiết bị công nghiệp của mình hoạt động với cả công suất và độ chính xác – thúc đẩy năng suất đồng thời giữ an toàn cho con người và tài sản.
