Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 3: Van điều chỉnh áp suất

CENNITEC
VAN ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT
LE THE TRUYEN
Các lọai van điều chỉnh áp suất
Van giới hạn áp suất1.
Van xả tải2.
Van tuần tự3.
Van giảm áp4.
Nguyên lý họat động
Nguyên lý làm việc chung của các van điều chỉnh áp suất là dùng lực lò xo để cân
bằng với lực thủy lực. Hình 3.1 biểu diễn nguyên lý làm việc của van điều chỉnh áp
suất.
Lò xo
Dầu vào Dầu ra
Cửa điều khiển Cửa dầu rò rỉ
Áp suất P
Con trượt (spool)
Lực thủy lực Fd = PA
Tiết diện A
Lực lò xo F
Trạng thái van khi PA ≤ F Trạng thái van khi PA > F
Hình 3.1 Van điều chỉnh áp suất 
Khi lực thủy lực tại cửa điều khiển nhỏ hơn lực lò xo, con trượt được giữ ở vị trí 
mà nó ngăn không cho dầu đi qua van. Khi áp suất tăng lên dẫn đến lực thủy lực 
này cũng tăng lên, và nếu nó lớn hơn lực lò xo thì con trượt bị đẩy qua bên phải 
làm cho dầu đi được qua van. 
Van giới hạn áp suất (relief valve) 
Chức năng của van giới hạn áp suất là cài đặt áp suất làm việc lớn nhất cho hệ 
thống thủy lực. 
(a) (b)
Hình 3.2 Ký hiệu van giới hạn áp suất. (a) Van giới hạn áp suất tác 
động trực tiếp, (b) van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Van giới hạn áp suất là loại van thường đóng và van chỉ mở cho dầu qua van để
về bể chứa dầu khi áp suất tác động lên van lớn hơn giá trị được cài đặc bởi lò xo
của van.
Ký hiệu (a) chỉ cho van giới hạn áp suất tác động trực tiếp, nếu không có mũi tên
xiên ở lò xo thì đó là van không điều chỉnh được. Ký hiệu (b) chỉ cho van giới hạn
áp suất gián tiếp.
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Pressure port
P
Tank port
T
Con trượt Lò xo
Hình 3.3 Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Hình 3.3 trình bày cấu tạo của van giới hạn áp suất tác động trực tiếp. Nó bao gồm 
1 con trượt (cầu, hoặc côn) và lò xo. Khi áp suất tại cửa P của van đủ lớn để thắng 
lực lò xo, con trượt chuyển động khỏi vị trí cân bằng và cho phép dầu trở về bể 
chứa dầu qua cửa T của van, từ đó giới hạn áp suất cho hệ thống. 
Đối với van giới hạn áp suất tác động trực tiếp thì tần số đóng mở của van tương 
đối lớn dẫn đến việc vận hành không liên tục và gây ra rung động, ồn. Van này chỉ 
được sử dụng cho các hệ thống có lưu lượng nhỏ. 
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Nguyên lý làm việc của van giới hạn áp suất
P Fp
T
Fx
x
D Ap
Av
Hình 3.4 Nguyên lý làm việc của van giới hạn áp suất
Con trược van được tác động bởi hai lực là lò xo và lực sinh ra bởi áp suất. Con 
trược nằm ở vị trí nghỉ (trạng thái đóng van) khi lực sinh ra bởi áp suất, Fp = PAp, 
nhỏ hơn lực lò xo Fx = kx0. 
Hai lực này bằng nhau cho đến khi áp suất đạt tới giá trị nhỏ nhất để mở van
(cracking pressure), Pr. Khi áp suất tăng cao hơn giá trị này, con trượt dịch
chuyển và dầu từ nới có áp suất cao, cửa P, đến nơi có áp suất thấp, cửa T.
00 x
A
k
PkxPA
p
rrp 
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Độ mở của van, Av, và diện tích tác dụng Ap của con trượt thay đổi phi tuyến theo
sự dịch chuyển của con trượt. Tuy nhiên, ở một số thiết kế khác thì diện tích tác
động của con trượt là hằng số như được trình bày trong hình 3.5. Hình vẽ này
minh họa một van giới hạn áp suất tác động trực tiếp, bao gồm: con trượt (1), thân
van (2), lò xo (3), tấm chặn (4), và nút điều chỉnh (5).
D
P
Q
xrT
12345
1. Con trượt, 2. Thân van, 3. Lò xo, 4. Đế van, 5. Nút điều chỉnh
Hình 3.5 Van giới hạn áp suất dạng con trượt dẫn hướng
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
D
P
Q
xrT
12345
Mối quan hệ giữa lưu lượng qua van và áp suất 
)( 0 r
p
r xx
A
k
P 
0x
k
A
Px
p
rr 
4/2DAp 
Ở trạng thái ổn định, con trượt van (1) đạt đến vị trí cân bằng dưới tác động của
lực sinh ra bời áp suất, lực lò xo, và phản lực sinh ra do dòng chảy. Bỏ qua rò rỉ và
phản lực sinh ra do dòng chảy, và giả thiết rằng áp suất cản trên ngõ ra là zero, khi
đó áp suất tăng khi con trược di chuyển một đoạn là x, ta có
)(,khi/2
0, khi0
rvrvd
vr
xxAxxPAC
Axx
Q
 
0
p
r r
A
x x P
k
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
PPPKPPP
k
A
CQ rr
p
d )(/2)( 
Mối quan hệ giữa lưu lượng qua van và áp suất của hệ thống 
Áp suất càng tăng lên, con trượt dịch chuyển xa hơn, lưu lượng về bể chứa 
cũng nhiều hơn. Áp suất tăng đến một giá trị đủ lớn thì tòan bộ lưu lượng sẽ trở 
về bể chứa. 
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
0 50 100 150 200 250 300 350
5
10
15
20
25
30
35
Áp suất, bar
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
180
Hình 3.6 Ví dụ về đường đặc tính 
của van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Đường đặc tính lưu lượng-áp suất của van 
giới hạn áp suất được mô tả bằng hình vẽ 
3.6. Van giới hạn áp suất trong trường hợp 
này được cài ở giá trị Pr = 150 bar. Áp suất 
này còn được gọi là áp suất mở van 
(cracking pressure). Nếu áp suất P < Pr = 
150 bar thì lưu lượng qua van bằng 0. 
Khi áp suất P bắt đầu lớn hơn Pr thì van 
bắt đầu mở và lưu lượng qua van được 
tính theo 
PPPKQ r )( 
Khi áp suất đạt đến giá trị 180 bar, van mở hoàn toàn, không còn một lưu lượng 
nào đến các phần còn lại trong hệ thống. 
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
ΔPFC
P = ΔPFC + ΔPM
ΔPM
Hình 3.7 Mạch điều khiển động cơ thủy lực
0 50 100 150 200 250 300 350
5
10
15
20
25
30
35
Áp suất, bar
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
180
Bơm có lưu lượng cố định cung cấp lưu lượng là 20 l/min cho động cơ thủy lực. Van
điều chỉnh lưu lượng mở hòan tòan, và áp suất tại van giới hạn áp suất đo được là
100 bar. Để giảm vận tốc của động cơ một nửa so với hiện tại thì độ mất áp qua van
điều chỉnh lưu lượng là bao nhiêu?
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Muốn vận tốc của động cơ giảm đi 1/2 lần thì van
điều chỉnh lưu lượng được chỉnh để có lưu lượng
cấp cho động cơ giảm xuống còn 10 l/min, như
vậy còn dư 10 l/min sẽ xả qua van giới hạn áp
suất.
Áp suất khi đó phải tăng lên giá trị là 165 bar khi
lưu lượng xả qua van là 10 l/min. Độ chênh áp
trên động cơ thủy lực là 100 bar. Như vậy, độ
chênh áp trên van điều chỉnh lưu lượng sẽ là:
0 50 100 150 200 250 300 350
5
10
15
20
25
30
35
Áp suất, bar
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
180
165 – 100 = 65 bar.
Tòan bộ năng lượng thủy lực là
Nhyd = PQ/600
= 165 x 20 /600
= 5.5 kW
Năng lượng chuyển thành nhiệt năng khi lưu lượng 10 l/min xả qua van giới hạn 
áp suất là:
Nrv = PQ/600
= 165 x 10 /600
= 2.75 kW
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Năng lượng chuyển thành nhiệt năng khi lưu lượng 10 l/min qua van điều chỉnh 
lưu lượng là:
NFC = PQ/600
= (165-100) x 10 /600
= 1.08 kW
Công suất thủy lực chuyển sang công có ích là:
5.5 – 2.75 – 1.08 = 1.67 kW
Hiệu suất của hệ thống là
1.67/5.5 = 0.3036 hay 30,36 %
ΔPFC
P = ΔPFC + ΔPM
ΔPM
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
Hiệu suất của hệ thống là 30.36 %. Dễ thấy rằng hiệu suất của hệ thống sẽ tăng
lên trong trường hợp này nếu như độ nghiêng của đường lưu lượng-áp suất (Q/P)
giảm vì khi đó độ tăng áp suất sinh ra do lưu lượng qua van điều chỉnh áp suất sẽ
nhỏ hơn.
Độ nghiêng của đường lưu lượng-áp suất (Q/P) tỉ lệ thuận với hệ số K. Nếu van 
làm việc với lưu lượng thấp và áp suất cao thì các kích thước ω và A nhỏ, trong 
khi độ cứng lò xo k là lớn. Khi đó hệ số K có giá trị nhỏ và đường Q/P nghiêng 
nhiều về phía trục P. Trong trường hợp này, nếu lưu lượng làm việc tăng lên thì 
áp suất lớn nhất cũng tăng lên. Nói cách khác, áp suất lớn nhất của hệ thống phụ 
thuộc vào độ lớn của lưu lượng làm việc. 
Như vậy, van phải được thiết kế sao 
cho độ nghiêng của đường Q/P là 
nhỏ nhất, gần theo phương thẳng 
đứng. Bằng cách đó, áp suất lớn 
nhất của hệ thống không phụ thuộc 
vào độ lớn của lưu lượng. 
Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp 
Van điều khiển
Con trượt chính
P
T
Cửa điều khiển V
Lổ trích dầu O
P
T
P
T
V
Lò xo S
Hình 3.8 Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Nó bao gồm một con trượt chính được điều khiển bởi một van giới hạn áp suất tác 
động trực tiếp được gắn kèm trong van. Áp suất phía trước con trượt của van điều 
khiển này được lấy từ áp suất tại cửa P của van chính nhờ lổ trích dầu O. Khi van 
điều khiển đóng, con trượt chính ở trong trạng thái cân bằng thủy lực vì có áp suất 
bằng nhau tại hai mặt đối diện nhau của nó. 
Tuy nhiên, nhờ tác động của lực lò xo S, con trượt chính bị ép vào đế van. Bất kỳ
một sự gia tăng áp suất nào tại cửa P của van sẽ dẫn tới sự gia tăng áp suất tại
phía trước con trượt của van điều khiển. Nếu áp suất này đủ lớn để thắng lực lò xo
của van điều khiển này và làm van mở thì áp suất phía trên của con trượt chính
giảm, dẫn đến trạng thái cân bằng bị mất đi. Kết quả là con trượt chính bị đẩy lên
và cho phép dầu đi từ cửa P sang cửa T.
Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Ưu điểm nổi bật của van giới hạn áp suất tác động gián tiếp so với van tác động 
trực tiếp đó là độ chênh áp suất giữa trạng thái mở hòan tòan của van với giá trị cài 
đặt cho van là rất nhỏ, khỏang chừng 7 bar 
Hình 3.9 Đường đặc tính của van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Van giới hạn áp suất tác động trực tiếp
ΔPFC
P = ΔPFC + ΔPM
ΔPM
Hình 3.10 Mạch điều khiển động cơ thủy lực dùng 
van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Bơm có lưu lượng cố định cung cấp lưu lượng là 20 l/min cho động cơ thủy lực. Van
điều chỉnh lưu lượng mở hòan tòan, và áp suất tại van giới hạn áp suất đo được là
100 bar. Để giảm vận tốc của động cơ một nửa so với hiện tại thì độ mất áp qua van
điều chỉnh lưu lượng là bao nhiêu?
0 50 100 150 200 250 300 350
5
10
15
20
25
30
35
Áp suất, bar
L
ư
u
 l
ư
ợ
n
g
, 
l/
m
in
Van giới hạn áp suất tác động 
gián tiếp
Van giới hạn áp suất tác động 
trực tiếp
ΔP = 7 bar
Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Trở lại ví dụ vừa trình bày phần trên nhưng van giới hạn áp suất tác động gián tiếp 
được dùng thay cho van giới hạn áp suất tác động trực tiếp. Khi đó, để cho lưu 
lượng 10 l/min qua van giới hạn áp suất thì áp suất tại cửa van lúc đó sẽ là 152 bar 
(xem hình 3.9). 
Năng lượng mất khi dầu qua van giới hạn áp suất sẽ là:
Nrv = PQ/600
= 152 x 10 /600
= 2.53 kW
Năng lượng mất khi dầu qua van điều chỉnh lưu lượng sẽ là:
NFC = PQ/600
= (152-100) x 10 /600
= 0.87 kW
Toàn bộ năng lượng thủy lực là:
Nhy = PQ/600
= 152 x 20 /600
= 5.06 kW
Hiệu suất của hệ thống là (5.06 – 2.53 – 0.87)/5.06 = 0.328 = 32.8 %
Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Một cửa điều khiển riêng (cửa V) cho phép điều khiển van từ xa. Cửa này nằm
cùng phía với bộ phận điều khiển của van và khi nó nối với bể chứa dầu thì với áp
suất rất nhỏ con trượt chính vẫn bị đẩy ra khỏi vị trí cân bằng. Phương pháp này
được sử dụng để xả tải của bơm.
PT
Đến hệ thống
PH
V
PL < PH
Van điều khiển từ xa
Van chính
Hình 3.10 Dùng van điều khiển từ xa
Van chính cũng có thể được
điều khiển từ xa bằng cách nối
đường điều khiển của van với
một van giới hạn áp suất tác
động trực tiếp. Hình 3.10 trình
bày phương pháp điều khiển
này.
Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
PT
Đến hệ thống
a b
PH
PL
V
Cuộn dây
Áp suất a b
0 0
1 0
0 1
0
PL
PH
Dựa vào các chức năng này, bằng cách sử dụng một van phân phối để làm thay đổi 
trạng thái của đường điều khiển V, van chính có thể được cài đặt cùng lúc nhiều giá 
trị khác nhau. 
Van phân phối 4 cửa 3 vị trí được
sử dụng để thay đổi trạng thái
của đường điều khiển V. Khi cả
hai cuộn dây a và b không được
cấp điện thì đường điều khiển V
được nối với bể dầu, van chính
họat động với chức năng xả tải.
Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Khi cuộn dây b được cấp điện, đường 
điều khiển V bị khóa lại, khi đó van giới 
hạn áp suất gắn kèm trên van sẽ giữ vai 
trò là van điều khiển. Giá trị cài đặt cho 
van chính lúc này là PH. Tuy nhiên, để 
van chính có thể làm việc với nhiều giá trị 
khác nhau như vậy van cần phải được 
điều chỉnh đúng. Trong trường hợp này, 
các giá trị áp suất được điều chỉnh theo 
thứ tự từ cao đến thấp. 
Khi cuộn dây a được cấp điện, đường điều khiển nối qua van giới hạn áp suất có 
giá trị PL (PL < PH) khí đó giá trị cài đặt cho van chính sẽ là PL. 
PT
Đến hệ thống
a b
PH
PL
V
Cuộn dây
Áp suất a b
0 0
1 0
0 1
0
PL
PH
1. Trước khi tiến hành cài đặt cho một van giới hạn áp suất, các lò xo trên van 
phải được nới lỏng hoàn toàn.
2. Cấp điện cho cuộn dây b và chỉnh lò xo của van giới hạn áp suất gắn kèm trên 
van chính cho đến khi áp suất đạt giá trị PH.
3. Ngắt điện cuộn dây b, sau đó cấp điện cho cuộn dây a đồng thời chỉnh van giới 
hạn áp suất PL cho đến khi áp suất đạt giá trị PL (PL < PH).
Van giới hạn áp suất tác động gián tiếp
Van phân phối
Van chính
Van điều khiển
P
T
Cuộn dây a Cuộn dây b Trạng thái đường điều khiển
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON OFF
OFF
ON
ON
Nối với cửa A
Nối với bể dầu ( xả tải)
Nối với bể dầu ( xả tải)
Nối với cửa B
Trạng thái khóa
Nối với cửa B
Nối với cửa A
Nối với cửa B
Trạng thái khóaOFF
OFF ON
Nối với cửa A
Nối với cửa B
OFF
OFF
OFF Nối với bể dầu ( xả tải)
Nối với cửa A
Nối với cửa B
Hình 3.12 Bộ tích hợp gồm van giới 
hạn áp suất tác động gián tiếp và van 
phân phối trong công nghiệp (Yuken 
Ltd)
Một vài ứng dụng của van giới hạn áp suất
M
P1
P2 < P1
P3 < P1
Ngăn hiện tượng xâm thực
Hình 3.14 Van giới hạn áp suất dùng để 
xả áp xuất cục bộ tại các buồng của xy lanh
Ngòai chức năng chính là giới hạn áp suất lớn
nhất của hệ thống để ngăn ngừa sự quá tải, các
van giới hạn áp suất cũng được dùng để xả áp
suất tăng cục bộ tại các buồng làm việc của cơ
cấu chấp hành vì áp suất đó có thể gây hư hại
cho các thành phần trong hệ thống.
Khi xy lanh dừng lại thì dòng chất lỏng 
đang chuyển động với vận tốc cao - áp 
suất lớn cũng dừng lại, làm cho áp 
suất trong các ống dẫn tăng rất cao. 
Các van giới hạn áp suất được lắp tại 
các nhánh này có nhiệm vụ xả các áp 
suất cao đó để bảo vệ hệ thống. 
Một vài ứng dụng của van giới hạn áp suất
P1
P2 < P1P3 < P1
Ngăn hiện tượng xâm thực
P1
P2 < P1P3 < P1
Hình 3.15 Van giới hạn áp suất dùng để xả áp xuất cục bộ tại các buồng của 
động cơ thủy lực
Một vài ứng dụng của van giới hạn áp suất
Tính độ gia tăng áp suất trong ống dẫn thủy lực do sự đóng đột ngột của van phân
phối. Vận tốc dòng chảy trong ống là v = 5 m/s, áp suất là p = 150 bar. Ống dẫn
được làm từ vật liệu có modul đàn hồi là E = 2.1 x 105 N/mm2. Đường kính ngoài
của ống là 22 mm, chiều dày ống là 2 mm. Modul đàn hồi của dầu là B = 13500
bar, ρ = 0.9 kg/l.
Hệ số gia tăng áp suất trong ống dẫn được tính như sau:
2/1
1
1
eE
BD
B
a
i 
Với Di là đường kính trong của ống, e là chiều dày ống.
Di = 22 – 2x2 = 18 mm
E = 2 mm
E = 2,1 x 105 (N/mm2) = 2,1 x 106 (daN/cm2)
Một vài ứng dụng của van giới hạn áp suất
sm
a
/119110.
058.01
1
1010.1,2.10.2
10.18.10.10.35,1
1
1
900
10.13500
3
2/1
2/1
563
354
5
Độ tăng áp ngay sau khi dòng chảy bị khóa là
vap .. 
a = 1191 m/s, ρ = 900 kg/m3, v =5 m/s
Δp = 1191 x 900 x 5 (Pa)
= 1191 x 900 x 5 x 10-5 (bar)
= 54 bar
Áp suất trong ống sẽ là:
P = Δp + p = 150 + 54 = 204 bar.
Van xả tải
Van xả tải có nguyên lý làm việc gần giống với van giới hạn áp suất tác động gián 
tiếp. Van này có thể được dùng để thực hiện các chức năng sau:
1) Giới hạn áp suất lớn nhất cho hệ thống (tương tự van giới hạn áp suất)
2) Nạp dầu vào bình tích áp đến áp suất lớn nhất và duy trì thể tích dầu và áp 
suất dầu trong bình tích áp
3) Xả tải bơm khi áp suất trong bình tích áp đã đạt đến giá trị cần
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của van xả tải được trình bày ở hình 3.17
P
A
V
Van một chiều
T
Lổ trích dầu
Con trượt chính
Van điều khiểnPiston điều khiển mở van
 Cửa dầu vào
Cửa dầu ra
Hình 3.17 Van xả tải
P
T
V
A
Van xả tải
Trạng thái đóng
Hình 3.18 mô tả trạng thái van xả tải đang đóng. Giả thiết rằng lò xo của van điều 
khiển được chỉnh ở giá trị 100 bar. Khi áp suất trong hệ thống nhỏ hơn 100 bar, con 
trượt chính của van ngăn không cho dầu đi từ cửa P sang cửa T. Lúc này van làm việc 
giống như van giới hạn áp suất tác động gián tiếp. Dầu được cung cấp bởi bơm đi qua 
van một chiều để cung cấp cho các cơ cấu chấp hành. Đồng thời dầu cũng được nén 
vào bình tích áp.
P
A
V
T
M
P = 100 bar
80 bar
80 bar
Bình tích áp
Hình 3.18 Trạng thái mở của van xả tải
P
T
V
A
M
Van xả tải
Trạng thái mở
Khi áp suất trong hệ thống đạt đến 100 bar, con trượt chính của van bị đưa ra khỏi vị trí 
cân bằng và cho phép dầu đi được từ cửa P sang cửa T. Lúc này bơm xả tải vì lực cản 
tạo ra bởi van này rất nhỏ. Áp suất cản này vào khỏang 12 bar như được trình bày trong 
hình 3.19. Cùng thời điểm này, dầu được ép trở lại hệ thống nhờ bình tích áp. Theo 
đường điều khiển V, áp suất này tác động vào piston điều khiển làm cho van điều khiển 
luôn mở nhờ đó duy trì trạng thái mở của con trượt chính. Van một chiều có chức năng 
ngăn không cho dầu xả ngược về bể chứa dầu. Nhờ đó áp suất trong mạch chính được 
duy trì trong khi bơm vẫn xả tải.
P
A
V
T
M
100 bar
12 bar
Bình tích áp
P = 100 bar
Hình 3.19 Trạng thái mở của van xả tải
Van xả tải
SOLO3
SOLO2
SOLO1
PRESS1
0.00 Bar
0.00 Bar
EXTEND
RETRACT
STOP
CONTROL PANEL
SOLO1
SOLO2
SOLO3
PRESS1
CR1
CR1
CR1
CR2
CR2
CR2
EXTEND RETRACT
RETRACT
EXTEND
EXTEND
RETRACT
STOP
Mạch truyền động thủy lực (a)
Mạch điện điều khiển (b)
Công tắc áp suất
Van giới hạn áp suất tác động 
gián tiếp
100 bar
110 bar
Hình 3.20 Xả tải bằng van giớn hạn áp suất tác động gián tiếp
Chức năng của hệ thống thủy lực được trình bày ở hình 3.18 và 3.19 cũng có thể 
thực hiện được bằng cách sử dụng van giới hạn áp suất tác động gián tiếp (xem 
hình 3.20). 
Van ngắt tải 
Cấu tạo của van được trình bày trong hình 3.21. Cửa P là cửa dầu vào, cửa T nối với 
bể chứa dầu và X là cửa điều khiển. Van ngắt tải thường được điều chỉnh ở giá trị thấp, 
trong trường hợp này là 25 bar. Giá trị cài đặt cho van ngắt tải cần phải được tính toán 
phù hợp cho từng ứng dụng. Giá trị này phải đủ lớn để cơ cấu chấp hành có đủ tải. 
Van ngắt tải
M
P
X
T
Low flow QL High flow QH
Van ngắt tải
Con trượt
Lò xo chính
25 bar
100 bar
Hệ thống
Q = QL + QH
P = 20 bar
P = 20 bar
Hình 3.21 Van ngắt tải đang ở trạng thái đóng
Ở giai đọan đầu vì cơ cấu chấp hành
chạy không tải nên áp suất trong hệ
thống chưa tăng cao. Do đó lò xo
trong van giữ tải giữ con trượt ở vị trí
đóng như trong hình 3.21. Vì vậy cả
hai bơm, bơm có lưu lượng cao QH
và bơm có lưu lượng thấp QL, đồng
thời cung cấp lưu lượng cho hệ
thống. Cơ cấu chấp hành nhận được
lưu lượng là tổng của lưu lượng hai
bơm (QH + QL) nên có vận tốc
nhanh. Dù lưu lượng lớn nhưng áp
suất ở giai đoạn này là nhỏ nên công
suất tiêu thụ của hệ thống cũng nhỏ.
Van ngắt tải
M
P
X
T
Low flow QL High flow QH
Van ngắt tải
Con trượt
Lò xo chính
25 bar
100 bar
Hệ thống
Q = QL
P = 100 bar
P = 25 bar
Q = QH
Khi cơ cấu chấp hành vào giai đọan
làm việc (ví dụ ép chi tiết), áp suất
của hệ thống tăng dần lên. Khi áp
suất này vượt qua 25 bar thì van
ngắt tải mở và cho phép lưu lượng
QH xả về bể chứa dầu với áp suất là
25 bar.
Bơm có lưu lượng QL tiếp tục đếy dầu lên hệ thống, van một chiều có vai trò ngăn 
không cho lưu lựợng của bơm này xả về bể chứa dầu. Áp suất của nhánh này sẽ đạt 
tới giá trị lớn nhất là 100 bar. 
Van ngắt tải
0.00 Bar
0.00 Bar
VAN XA TAI
Y2Y1
S1 S2
END
RUNG1
1-1IC1
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
COM
1-1OC1
OUT0
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
COM
Y1
Y2
START
S1
S2
1-1IC1.IN0
1-1IC1.IN4
1-1OC1.OUT4
1-1OC1.OUT4
1-1IC1.IN2
TON
Timer ON-Delay
Timer T2:1
Time Base
Preset
Accum
1s
 10
 0
1-1OC1.OUT2
1-1OC1.OUT2
TON1.DN
TON1.DN
MAY EP DUNG 2 BOM
MACH THUY LUC
CHUONG TRINH PLC
SO DO NOI DAY
Sơ đồ thủy lực và mạch điều khiển của một máy ép thủy lực trong công 
nghiệp trình bày lại trong hình 3.23. 
Hình 3.23 Máy ép thủy lực dùng hai bơm
Van cân bằng (counter balance valve) 
Van cân bằng được sử dụng để tạo ra 
áp suất cản trên dòng dầu thóat của 
xy lanh trong chuyển động thẳng đứng 
nhằm chống tải rơi tự do dưới tác 
động của lực trọng trường. Hệ thống 
thủy lực dùng để nâng hạ tải có sử 
dụng van cân bằng được trình bày ở 
hình 3.24 
M
1000 kg
Back pressure
A
B
a b
0 0
0 1
1 0
Treo tải 
Hạ tải
Nâng tải
ab
Hình 3.24 Mạch thủy lực dùng van cần bằng
Van cân bằng (counter balance valve)
Hạ tải
Van cân bằng phải được điều chỉnh 
ở giá trị lớn hơn một ít so với giá trị 
áp suất cần để giữ tải không rơi tự 
do. Nhờ áp suất cản này (được tạo 
ra tại cửa A) mà khi có tín hiệu điều 
khiển b = 1 xy lanh không bị rơi tự 
do. Dầu từ bơm nén vào buồng trên 
của xy lanh làm cho áp suất tại cửa 
A tăng lên và khi áp suất này vuợt 
qua giá trị cài đặt của van cân bằng 
(được chỉnh bởi lò xo) thì lưu lượng 
thóat từ xy lanh qua được cửa A để 
về bể chứa dầu. M
1000 kg
Back pressure
A
B
a b
0 0
0 1
1 0
Treo tải 
Hạ tải
Nâng tải
ab
Van cân bằng (counter balance valve)
Nâng tải
Vì van cân bằng là van thường đóng nên 
lưu chất sẽ không đi được theo hướng 
ngược lại (từ cửa B sang cửa A) nếu 
không có van một chiều. Khi nâng tải, van 
một chiều mở và cho phép dầu đi từ bơm 
vào buồng làm việc của xy lanh.
Treo tải
Muốn tải được treo thì van cân bằng phải 
đóng. Như vậy áp suất cài đặt cho van 
cân bằng phải lớn hơn áp suất gây ra bởi 
tải. Tuy nhiên, nếu áp suất này cao thì dầu 
sẽ bị rò rỉ bên trong van cân bằng qua con 
trượt của van. Do vậy, nếu cần treo tải 
trong thời gian dài thì nên sử dụng van 
một chiều.
M
1000 kg
Back pressure
A
B
a b
0 0
0 1
1 0
Treo tải 
Hạ tải
Nâng tải
ab
Van cân bằng (counter balance valve)
Ví dụ 3.1 Ứng dụng của van cân bằng tải (hình 3.25)
10 kN
Van cân bằng
Tải có trọng lượng là 10 kN và xy lanh có tiết diện hình vành khăn là 0.002 m2
Áp suất gây ra bởi tải là = (10) (103) / 0.002 = 50 bar
Giá trị cần cài cho van cân bằng là 50 x 1.3 = 65 bar
Van cân bằng (counter balance valve)
5 kN
Van cân bằng
D = 80 mm
d = 60 mm
Phôi
F = 100 kN
Một trong những nhược điểm của van cân bằng đó là giảm khả năng tạo lực của
hệ thống. Chúng ta hãy xem xét một máy ép thủy lực có sử dụng van cân bằng để
cân bằng tải (bộ khuôn ép) như hình 3.26. Trong quá trình ép, một phần lực ép bị
mất đi để bù vào áp suất cản của van cân bằng.
Hình 3.26 Máy ép thủy lực với van cân bằng
Máy ép trong hình 3.26 cần tạo ra 
lực ép là F = 100 kN. Trọng lượng 
khuôn ép là 5 kN.
Đường kính piston D = 80 mm
Đường kính ti d = 60 mm
Diện tích của piston = 0.082 π/4 = 
0.005 m2
Diện tích vành khăn = (0.082-
0.062) π/4 = 0.0028 m2
Áp suất tại buồng dưới của xy lanh cần để cân bằng trọng
lượng của khuôn là
bar8.17)10(
0028.0
)10)(5( 5
3
Van cân bằng (counter balance valve)
5 kN
Van cân bằng
D = 80 mm
d = 60 mm
Phôi
F = 100 kN
Giá trị phải cài đặt cho van an tòan là 17.8 
x 1.3 = 23 bar.
Áp suất tại buồng trên của xy lanh cần để 
bù vào áp suất cản của van cần bằng là
bar13
005.0
0028.0
x23 
Áp suất cần cung cấp để tạo lực ép 100 kN là
bar21313
0.005
10x10x100 -53
Như vậy, 13 bar là giá trị mà nguồn cung cấp cần phải tăng lên để bù vào lực
cản do van cân bằng tạo ra trong trường hợp này.
Overcenter valve (brake valve)
X
X
P
A
P A
Hình 3.27 Van overcenter
Nhược điểm trên của van cân bằng có thể loại bỏ trong
ứng dụng này nếu van overcenter được sử dụng như
được trình bày trong hình 3.27.
Một áp suất tương đối nhỏ tại cửa điều khiển X sẽ
chuyển van về trạng thái mở, lọai bỏ lực cản do lò xo
của van tạo ra. Khi xy lanh rơi tự do, áp suất tại
đường điều khiển sẽ mất đi, van lại chuyển về trạng
thái đóng.
Overcenter valve (brake valve)
X
P
A
5 kN
Phôi
F = 100 kN
Back pressure
Xét ứng dụng trong ví dụ 3.2 nhưng 
trường hợp này dùng van 
overcenter. Van được cài đặt ở giá trị 
23 bar để cân bằng với trọng lượng 
của khuôn. Tỉ lệ các tiết diện làm 
việc của xy lanh là 2:1. Hình 3.28 a) 
mô tả trạng thái khi xy lanh mang 
khuôn đi xuống (chưa ép chi tiết), vì 
áp suất tại buồng điều khiển X lúc 
này rất nhỏ nên van overcenter có 
vai trò như là van cân bằng. Van tạo 
ra áp suất cản là 23 bar để ngăn 
không cho xy lanh rơi tự do. 
Hình 3.28a Máy ép dùng van overcenter
Overcenter valve (brake valve)
X
5 kN
Phôi
F = 100 kN
Non back pressure
P
A
Hình 3.28b Máy ép dùng van overcenter
Khi xy lanh ép chi tiết thì áp suất tại buồng X tăng lên
làm cho van trở về trạng thái mở hoàn toàn. Do đó lọai
bỏ áp suất cản ở giai đọan đầu (hình 3.28 b)
Áp suất cần cung cấp cho xy 
lanh được tính như sau:
Áp suất cần tại buống điều khiển 
X để mở van là: 23/2 =11.5 bar
Áp suất cần cung cấp cho xy 
lanh để đạt lực ép 100 kN là
bar190
005.0
)10)(10)(5100( 53
Vì giá trị này lớn hơn giá trị để 
mở van là 11.5 bar nên khi xy 
lanh ép chi tiết áp suất cản do lò 
xo tạo ra bị loại bỏ.
Nếu bơm có lưu lượng là 40 l/min thì năng 
lượng tiết kiệm được sẽ là:
(40 x 23) / 600 = 1.53 kW
Overcenter valve (brake valve)
Van overcenter cũng được dùng nhiều trong các mạch điều khiển động cơ thủy lực như 
một van hãm (brake valve) 
X
P
A
Phanh
X
P
A
Giảm gia tốc và 
quay
Chống tải di chuyển tự doGiữ tải khi van phân phối trở về trạng thái nghỉ
Van tuần tự
Van tuần tự
P
A
Van một chiều
Đường rò rỉ
P A
Van tuần tự
Hình 3.30 Van tuần tự
Van tuần tự cảm nhận sự 
thay đổi của áp suất trong 
hệ thống và chuyển tín hiệu 
thủy lực khi áp suất trong hệ 
thống đạt tới giá trị đã cài 
đặt trước cho van. 
Một điều đặt biệt quan trọng là tất cả các lọai van tuần tự có đường dầu rò rỉ 
riêng biệt được nối với buồng lò xo của van (hình 3.30). Sở dĩ như vậy là vì, 
không giống như van giới hạn áp suất, áp suất cao có thể xảy ra tại cửa ra của 
các cơ cấu chấp hành trong quá trình làm việc. 
Van tuần tự có thể là thường đóng hoặc thường mở, nó sẽ chuyển đổi trạng thái 
khi áp suất của hệ thống đạt tới giá trị cài đặt. Nó có thể dùng để quyết định sự ưu 
tiên vận hành của một nhánh trong hệ thống trước một nhánh khác. 
Van tuần tự
Tính hiệu cho 
sự bắt đầu 
1 chu trình kế tiếp
Van tuần tự
Hình 3.31 Mạch thủy lực dùng van tuần tự
Van tuần tự thường đóng được trình bày trong hình 3.30. Van một chiều lắp bên trong
van cho phép dầu đi tự do ở hướng ngược lại.
Van tuần tự
Y2Y1
S
1
S2
K1
K1
K1
T1 T2
K1
Y1
Y2
S2
S1
SEL_AUTO
K00
K00
STARTAUTO
SEL_MAN
K00
K01
K00 K02
K01
STARTMAN
K02
K02
Input
Output
S1
MAY KHOAN THUY LUC
XY LANH KEP
XY LANH KHOAN
MACH DIEU KHIEN DIEN
ST.AU
Một ứng dụng của van tuần tự được 
trình bày trong sơ đồ thủy lực của một 
máy khoan ở hình 3.33. Hệ thống gồm 
một xy lanh dùng để kẹp chặt chi tiết và 
một xy lanh truyền động cho đầu khoan. 
Chỉ khi chi tiết đã được kẹp chặt van 
tuần tự mới mở để cho đầu khoan đi ra. 
Bình tích áp dùng để duy trì áp suất
trong thời gian kẹp chi tiết cho suốt
quá trình khoan. Hệ thống được
điều khiển bằng một mạch điện
dùng rơ-le. Hệ thống cũng có thể
làm việc theo chế độ chạy từng chu
kỳ hay chạy liên tục.
Van giảm áp (reducing valve)
Trong một vài hệ thống thủy lực có sự hiện diện của một số nhánh mà ở đó áp suất
làm việc nhỏ hơn so với hệ thống chính. Van giảm áp suất được dùng để thực hiện
mục đích này. Không giống như các loại van điều khiển áp suất đã được trình bày là
loại van thường đóng, van giảm áp là van thường mở.
M
P
Vg
A1 A2
Pr
PT
Q Q
Hình 3.34 Nguyên lý giảm áp suất
Hai tiết diện nhỏ được dùng để nối đường áp suất thấp với đường áp suất cao và 
đường dầu xả. Áp suất thấp, Pr, được tăng nếu tăng tiết diện A1, hoặc giảm tiết 
diện A2, và ngược lại. 
Van giảm áp (reducing valve)
M
P
Vg
A1 A2
Pr
PT
Q Q
Mối quan hệ giữa áp suất vào và áp
suất ra được biểu diễn như sau:
 /)2/)(2 21 Trdrd PPACPPACQ 2
2
2
1
2
2
2
1
AA
PAPA
P Tr
Như vậy, nếu áp suất PT nhỏ hơn giá trị P thì áp suất Pr luôn thấp hơn P. Giả sử
rằng áp suất PT = 0, khi đó áp suất cần giảm Pr là
P
AA
A
Pr 2
2
2
1
2
1
Áp suất Pr có thể được hiệu chỉnh theo độ lớn của các diện
tích A1 và A2. Khi van đầu tiên đóng, A1 = 0, và van hai mở, A2
> 0, thì áp suất Pr = PT. Nếu A2 =0 và A1 > 0 thì Pr = P.
Van giảm áp (reducing valve)
P
A
TVan giảm áp
Lổ trích dầu
Hình 3.35 Van giảm áp
Áp suất đầu ra cần có (nhánh thứ cấp) được cài đặt bằng van giới hạn áp suất trên
van. Dưới sự tác động của áp suất tại cửa P của van, con trượt mở rộng cho dầu
đi từ cửa P sang cửa A.
M
P
Vg
A1 A2
Pr
PT
Q Q
Van giảm áp (reducing valve)
Lưu lượng chỉ có thể đi được qua theo
hướng ngược lại khi áp suất ở mạch thứ
cấp nhỏ hơn giá trị của van giới hạn áp
suất. Nếu áp suất này lớn hơn giá trị của
van thì con trượt đóng và không cho lưu
lượng qua. Vì vậy, van giảm áp thường
được lắp thêm van một chiều để cho
phép dầu đi tự do theo hướng ngược lại.
Sự kết hớp này được trình bày ở hình
3.36.
Hình 3.36 Van giảm áp với van một chiều
Van giảm áp (reducing valve)
Y2Y1
S
1
S2
K1
K1
K1
T1 T2
K1
Y1
Y2
S2
S1
SEL_AUTO
K00
K00
STARTAUTO
SEL_MAN
K00
K01
K00 K02
K01
STARTMAN
K02
K02
Input
Output
S1
MAY KHOAN THUY LUC
XY LANH KEP
XY LANH KHOAN
MACH DIEU KHIEN DIEN
ST.AU
0.00 Bar
0.00 Bar
CENNITEC
www.themegallery.com