Van phân phối thủy lực là nhóm van thủy lực dùng để đóng mở hoặc thay đổi hướng dòng dầu giữa các cửa trong mạch. Thông qua việc chuyển trạng thái của van, dầu từ bơm có thể được dẫn tới từng khoang của xy lanh, motor hoặc đưa trở lại thùng dầu theo yêu cầu vận hành.

Van phân phối còn thường được gọi là van điều hướng, van đảo chiều hoặc directional control valve.

Các dòng phổ biến gồm:

• Van điện từ thủy lực.
• Van phân phối 4/3.
• Van tay gạt thủy lực.

Ngoài ra còn có các cấu hình 2/2, 3/2, 4/2, van điều khiển pilot và nhiều kiểu con trượt khác nhau tùy theo thiết kế của hệ thống.

Khi lựa chọn van phân phối không nên chỉ dựa vào kích thước ren hoặc điện áp coil. Cần kiểm tra số cửa, số vị trí, sơ đồ con trượt, lưu lượng, áp suất, kiểu lắp và phương thức điều khiển.

Van phân phối thủy lực là gì?

Van phân phối thủy lực là thiết bị điều khiển đường đi của dầu trong hệ thống.

Một van có thể thực hiện các chức năng như:

• Cấp dầu tới một phía của xy lanh.
• Đưa dầu từ phía còn lại về thùng.
• Đảo chiều chuyển động của xy lanh.
• Điều khiển chiều quay motor thủy lực.
• Dừng dòng dầu.
• Nối hoặc khóa một số cửa khi van ở vị trí trung tâm.

Hoạt động của van phụ thuộc vào vị trí của con trượt hoặc phần tử đóng mở bên trong.

Khi vị trí con trượt thay đổi, các cửa dầu được nối với nhau theo sơ đồ đã thiết kế.

Ví dụ với van 4 cửa:

• P: dầu áp suất từ bơm.
• T: dầu hồi về thùng.
• A: cửa làm việc.
• B: cửa làm việc.

Tùy vị trí con trượt, dầu có thể được nối:

• P → A và B → T.
• P → B và A → T.
• Hoặc các cửa được nối, khóa theo cấu hình trung tâm.

Cấu tạo van phân phối thủy lực

Cấu tạo thay đổi theo từng loại nhưng một van phân phối thông dụng thường gồm các bộ phận chính sau.

Thân van

Thân van chứa các đường dẫn dầu và khoang làm việc của con trượt.

Trên thân có thể bố trí:

• Cổng P.
• Cổng T.
• Cổng A.
• Cổng B.
• Cổng pilot.
• Cổng drain.
• Lỗ bắt đế hoặc ren kết nối.

Thân van phải phù hợp với áp suất và lưu lượng của hệ thống.

Con trượt

Con trượt – spool là bộ phận quan trọng quyết định cách các cửa dầu được kết nối.

Trên spool có các bậc và rãnh được gia công theo sơ đồ van.

Khi spool dịch chuyển:

• Một số cửa được nối với nhau.
• Một số cửa bị khóa.
• Hướng dòng dầu thay đổi.

Hai van có cùng kích thước nhưng spool khác nhau có thể tạo ra nguyên lý mạch hoàn toàn khác.

Lò xo hồi vị

Lò xo có thể được sử dụng để:

• Đưa spool về vị trí trung tâm.
• Đưa van về trạng thái ban đầu.
• Giữ van ở vị trí xác định.

Một số van sử dụng hai lò xo ở hai đầu.

Một số loại có cơ cấu giữ vị trí thay vì tự hồi.

Coil điện từ

Van phân phối điện từ sử dụng coil để tạo lực dịch chuyển cơ cấu điều khiển spool.

Các điện áp thường gặp có thể gồm:

• 12VDC.
• 24VDC.
• 110VAC.
• 220VAC.

Điện áp thực tế phải kiểm tra theo model.

Tay gạt

Van phân phối tay gạt sử dụng lực tay để dịch chuyển spool.

Tay gạt có thể:

• Tự hồi bằng lò xo.
• Giữ tại vị trí.
• Có nhiều nấc làm việc.

Kiểu hoạt động phụ thuộc vào từng model.

Cơ cấu pilot

Các van lưu lượng lớn có thể sử dụng áp suất dầu pilot để điều khiển spool chính.

Van pilot giúp giảm lực cần thiết để dịch chuyển phần tử chính trong một số thiết kế.

Nguyên lý hoạt động của van phân phối

Nguyên lý hoạt động dựa trên việc thay đổi vị trí phần tử bên trong để nối hoặc ngắt các cửa dầu.

Ví dụ với một van 4/3 điều khiển xy lanh hai chiều:

Vị trí thứ nhất

Van có thể nối:

• P → A.
• B → T.

Dầu áp suất đi vào cửa A, trong khi dầu từ cửa B hồi về thùng.

Xy lanh chuyển động theo một hướng.

Vị trí thứ hai

Van chuyển sang:

• P → B.
• A → T.

Hướng cấp và hồi dầu đảo lại.

Xy lanh chuyển động theo chiều ngược lại.

Vị trí trung tâm

Khi spool trở về giữa, cách kết nối P, T, A và B phụ thuộc vào kiểu trung tâm của van.

Có thể:

• Khóa tất cả các cửa.
• P thông T.
• A và B thông T.
• P thông A và B.
• Hoặc một cấu hình khác.

Đây là lý do chỉ biết “van 4/3” vẫn chưa đủ để lựa chọn sản phẩm.

Ký hiệu số cửa và số vị trí của van phân phối

Tên van thường được ghi dưới dạng:

• 2/2.
• 3/2.
• 4/2.
• 4/3.

Trong đó:

• Số đầu tiên thường thể hiện số cửa làm việc.
• Số thứ hai thể hiện số vị trí của van.

Van 2/2

Van có 2 cửa và 2 vị trí.

Chức năng cơ bản thường là:

• Mở dòng dầu.
• Đóng dòng dầu.

Tùy thiết kế có thể là thường mở hoặc thường đóng.

Van 3/2

Van có 3 cửa và 2 vị trí.

Loại này có thể được sử dụng trong một số mạch điều khiển xy lanh một chiều hoặc các chức năng pilot.

Van 4/2

Van có 4 cửa và 2 vị trí.

Thường được sử dụng để đảo hướng cấp dầu cho xy lanh hai chiều hoặc motor.

Van 4/3

Van có 4 cửa và 3 vị trí.

Đây là cấu hình rất phổ biến trong hệ thống thủy lực công nghiệp.

Van có:

• Hai vị trí điều khiển chuyển động.
• Một vị trí trung tâm.

Tuy nhiên trạng thái trung tâm có nhiều kiểu khác nhau nên phải kiểm tra đúng ký hiệu spool.

Các loại van phân phối thủy lực phổ biến

Van điện từ thủy lực

Van điện từ thủy lực sử dụng coil điện từ để thay đổi vị trí con trượt.

Van phù hợp với các hệ thống cần:

• Điều khiển tự động.
• Kết nối PLC.
• Điều khiển bằng relay.
• Kết nối cảm biến.
• Điều khiển từ xa.

Ứng dụng phổ biến:

• Máy ép.
• Máy CNC.
• Bộ nguồn thủy lực.
• Máy công nghiệp.
• Dây chuyền tự động.

Van điện từ một coil

Một phía sử dụng coil để tác động, chiều còn lại có thể hồi bằng lò xo.

Khi mất điện, van trở về trạng thái mặc định theo thiết kế.

Van điện từ hai coil

Hai đầu van được trang bị hai coil.

Mỗi coil điều khiển một phía dịch chuyển của spool.

Tùy model, spool có thể tự hồi về giữa khi mất điện hoặc có cơ chế khác.

Khi lựa chọn cần kiểm tra

• Điện áp coil.
• Số coil.
• Sơ đồ spool.
• Số cửa.
• Số vị trí.
• Lưu lượng.
• Áp suất.
• Kiểu lắp.
• Giắc điện.

Không nên chỉ mua theo điện áp.

Van phân phối 4/3

Van phân phối 4/3 có bốn cửa và ba vị trí làm việc.

Bốn cửa thường là:

• P.
• T.
• A.
• B.

Hai vị trí hai bên dùng để thay đổi hướng dòng dầu.

Vị trí giữa quyết định trạng thái của hệ thống khi van không được tác động.

Van 4/3 được sử dụng nhiều để điều khiển:

• Xy lanh hai chiều.
• Motor thủy lực.
• Cơ cấu kẹp.
• Máy ép.
• Thiết bị nâng hạ.

Điểm quan trọng nhất khi lựa chọn là kiểu trung tâm của spool.

Hai van 4/3 có thể cùng kích thước, cùng coil nhưng nếu trung tâm khác nhau thì hoạt động của máy cũng khác.

Van tay gạt thủy lực

Van tay gạt thủy lực sử dụng lực của người vận hành để thay đổi vị trí spool.

Loại này thường dùng trên:

• Máy công trình.
• Máy nông nghiệp.
• Bộ nguồn đơn giản.
• Máy ép nhỏ.
• Thiết bị nâng hạ.
• Máy không cần điều khiển tự động.

Ưu điểm là:

• Không cần nguồn điện điều khiển.
• Cấu tạo tương đối đơn giản.
• Người vận hành kiểm soát trực tiếp.
• Thuận tiện với thiết bị cơ khí.

Van tay gạt có thể có:

• Một tay.
• Nhiều tay.
• Tự hồi lò xo.
• Giữ vị trí.
• Nhiều vị trí điều khiển.

Khi lựa chọn cần kiểm tra đúng số cửa, số vị trí và sơ đồ làm việc của từng tay.

Các kiểu trung tâm của van phân phối 4/3

Vị trí trung tâm ảnh hưởng trực tiếp tới trạng thái của bơm và cơ cấu chấp hành khi van ở vị trí giữa.

Tên gọi có thể khác nhau giữa các hãng, vì vậy khi thay van nên ưu tiên ký hiệu thủy lực trên catalog hoặc tem sản phẩm.

Trung tâm đóng

Các cửa có thể bị khóa tại vị trí giữa.

Điều này giúp hạn chế dòng dầu đi qua van tại các cửa làm việc.

Tuy nhiên nếu bơm lưu lượng cố định tiếp tục cấp dầu mà P bị khóa, hệ thống phải có giải pháp kiểm soát áp suất phù hợp.

P thông T

Đường P có thể thông về T ở vị trí giữa.

Cấu hình này giúp dòng dầu từ bơm hồi về thùng với mức tải thấp hơn trong một số mạch.

A và B có thể được khóa hoặc nối theo thiết kế spool.

A và B thông T

Các cửa làm việc A và B được nối về T trong vị trí trung tâm.

Cấu hình này có đặc tính khác trung tâm đóng và không phù hợp với mọi cơ cấu.

Các cấu hình khác

Ngoài các dạng trên còn nhiều sơ đồ trung tâm khác.

Không nên cố ghi nhớ chỉ bằng tên như:

• Open center.
• Closed center.
• Tandem center.
• Float center.

mà bỏ qua ký hiệu thực tế, vì cách gọi và mô tả giữa các tài liệu có thể khác nhau.

Phân loại van phân phối theo phương thức điều khiển

Điều khiển bằng tay

Sử dụng:

• Tay gạt.
• Tay xoay.
• Cần cơ khí.

Phù hợp với hệ thống vận hành trực tiếp.

Điều khiển điện từ

Sử dụng coil điện.

Đây là loại phổ biến trong tự động hóa.

Điều khiển cơ khí

Van có thể được tác động bằng:

• Con lăn.
• Cam.
• Cần cơ khí.

Dùng trong một số cơ cấu máy.

Điều khiển pilot thủy lực

Sử dụng áp suất dầu để thay đổi vị trí spool.

Phù hợp với một số van có lưu lượng lớn hoặc mạch điều khiển phức tạp.

Điều khiển điện – thủy lực

Van điện từ nhỏ điều khiển tầng pilot, sau đó pilot điều khiển van chính.

Cấu trúc này thường gặp trên các directional valve kích thước lớn.

Phân loại theo kiểu lắp

Van phân phối lắp ren

Các cổng dầu được kết nối trực tiếp bằng ren.

Loại này thường gặp ở:

• Van tay gạt.
• Van monoblock.
• Van nhiều tay.
• Một số van điện từ.

Khi lựa chọn cần kiểm tra:

• Chuẩn ren.
• Kích thước.
• Áp suất.
• Lưu lượng.

Van phân phối lắp đế

Van được bắt trên đế hoặc manifold.

Các cổng P, T, A và B nằm trên mặt đáy.

Ưu điểm:

• Bố trí gọn.
• Dễ tháo thay van.
• Giảm đường ống ngoài.
• Dễ xếp cùng van modular.

Van NG6

NG6 là kích thước mặt lắp phổ biến trên nhiều van điện từ thủy lực.

Một số tên gọi thường gặp:

• NG6.
• Size 6.
• CETOP 3.
• D03.

Khi thay thế vẫn cần đối chiếu bản vẽ mặt lắp và model.

Van NG10

NG10 có kích thước lớn hơn và thường dùng cho các hệ thống có yêu cầu lưu lượng cao hơn so với nhiều dòng NG6.

Các cách gọi có thể gặp:

• NG10.
• Size 10.
• CETOP 5.
• D05.

Không nên suy ra lưu lượng hoặc áp suất chỉ từ kích thước NG.

Van phân phối monoblock

Van monoblock có nhiều đường dầu và cơ cấu điều khiển được tích hợp trên một thân chung.

Loại này thường gặp trên:

• Máy công trình.
• Máy nông nghiệp.
• Cẩu.
• Xe chuyên dụng.

Có thể có nhiều tay điều khiển trên cùng một cụm.

Ưu điểm của van phân phối thủy lực

Điều khiển hướng chuyển động

Van cho phép thay đổi đường dầu để điều khiển:

• Xy lanh tiến.
• Xy lanh lùi.
• Motor quay thuận.
• Motor quay nghịch.

Đây là chức năng cốt lõi của van phân phối.

Có nhiều phương thức điều khiển

Có thể lựa chọn:

• Tay gạt.
• Điện từ.
• Pilot.
• Cơ khí.
• Điện – thủy lực.

Nhờ đó phù hợp với nhiều cấp độ tự động hóa.

Dễ tích hợp với hệ thống tự động

Van điện từ có thể kết hợp với:

• PLC.
• Relay.
• Công tắc.
• Cảm biến.
• Bộ điều khiển.

Nhiều kiểu lắp

Van có thể lắp:

• Ren.
• Đế.
• Manifold.
• Cụm monoblock.

Điều này giúp phù hợp với nhiều loại máy.

Có thể kết hợp với van modular

Van lắp đế có thể được xếp với các module như:

• Van tiết lưu.
• Van một chiều.
• Van giảm áp.
• Van tràn.

Nhờ đó có thể bổ sung thêm nhiều chức năng cho cùng một trạm điều khiển.

Hạn chế và những điểm cần lưu ý

Chọn sai spool làm mạch hoạt động sai

Đây là một trong những lỗi quan trọng nhất.

Hai van 4/3 nhìn gần như giống nhau nhưng spool khác có thể khiến:

• Bơm bị tải khi van ở giữa.
• Xy lanh không giữ được vị trí.
• Xy lanh bị trôi.
• A và B bị xả về thùng.
• Hệ thống hoạt động khác thiết kế.

Có tổn thất áp suất

Dầu đi qua các đường trong thân van tạo ra sụt áp.

Nếu lưu lượng quá lớn so với khả năng van:

• Tổn thất tăng.
• Dầu nóng.
• Cơ cấu chạy chậm.
• Hiệu suất giảm.

Nhạy với dầu bẩn

Khe hở giữa spool và thân van tương đối chính xác.

Tạp chất có thể gây:

• Kẹt spool.
• Xước bề mặt.
• Van chuyển trạng thái chậm.
• Rò nội bộ.

Coil điện từ có thể phát nhiệt

Coil sinh nhiệt trong quá trình hoạt động.

Nếu nhiệt độ bất thường cần kiểm tra:

• Điện áp.
• Model coil.
• Tình trạng spool.
• Tần suất vận hành.
• Điều kiện môi trường.

Không phải van 4/3 nào cũng thay được cho nhau

Ngoài kích thước cần đối chiếu:

• Sơ đồ spool.
• Điện áp.
• Lưu lượng.
• Áp suất.
• Kiểu hồi.
• Số coil.
• Chuẩn mặt lắp.

So sánh van điện từ và van tay gạt thủy lực

Tiêu chí	Van điện từ	Van tay gạt
Phương thức điều khiển	Điện	Thao tác tay
Tự động hóa	Thuận tiện	Hạn chế
Yêu cầu nguồn điện	Có	Không
Điều khiển từ xa	Có thể	Thường không
Cấu tạo điều khiển	Coil, lõi từ	Cần gạt cơ khí
Ứng dụng	Máy tự động, bộ nguồn	Máy công trình, máy vận hành tay
Thông số cần chú ý	Điện áp, spool	Kiểu tay gạt, vị trí

Không có loại nào tốt hơn trong mọi trường hợp.

Van điện từ phù hợp với hệ thống cần tự động hóa, còn van tay gạt phù hợp khi người vận hành cần điều khiển trực tiếp và không muốn phụ thuộc vào nguồn điện điều khiển.

Ứng dụng của van phân phối thủy lực

Máy ép thủy lực

Van điều khiển:

• Xy lanh tiến.
• Xy lanh hồi.
• Dừng hành trình.
• Các cơ cấu phụ trợ.

Máy CNC

Ứng dụng trong:

• Kẹp phôi.
• Mâm cặp.
• Cơ cấu thay dao.
• Xy lanh phụ.
• Hệ thống thủy lực tự động.

Máy công trình

Van phân phối được sử dụng nhiều trên:

• Máy xúc.
• Máy đào.
• Cẩu.
• Xe nâng.
• Máy nông nghiệp.
• Xe chuyên dụng.

Các máy này thường sử dụng van nhiều tay hoặc cụm phân phối lớn.

Bộ nguồn thủy lực

Van điện từ thường được lắp trên:

• Đế NG6.
• Đế NG10.
• Manifold.
• Cụm van modular.

Van điều khiển dầu từ bộ nguồn tới xy lanh hoặc motor.

Máy công nghiệp

Van còn được sử dụng trong:

• Máy chấn.
• Máy dập.
• Máy uốn.
• Máy cắt.
• Máy ép nhựa.
• Máy đóng gói.
• Dây chuyền tự động.

Lưu ý khi lắp đặt van phân phối

Kiểm tra đúng P, T, A và B

Không nên suy đoán các cửa theo hình dáng.

Cần xem:

• Ký hiệu trên thân.
• Bản vẽ.
• Catalog.
• Model.

Lắp sai P và T có thể làm van hoạt động không đúng hoặc gây áp suất bất thường.

Kiểm tra sơ đồ spool

Đặc biệt khi thay van 4/3.

Không nên chỉ đối chiếu kích thước và coil.

Cần chắc chắn ký hiệu trung tâm giống với yêu cầu của mạch.

Kiểm tra điện áp coil

Với van điện từ cần kiểm tra chính xác điện áp trước khi cấp nguồn.

Không nên lấy coil có hình dáng giống nhau để thay nếu chưa xác nhận thông số.

Làm sạch dầu và mặt lắp

Không để:

• Mạt kim loại.
• Bụi.
• Cặn.
• Dị vật.

đi vào van.

Với van lắp đế cần kiểm tra O-ring đầy đủ trước khi siết.

Không đảo đầu coil tùy ý

Một số van hai coil có chức năng rõ ràng cho từng phía.

Cần xác định coil nào điều khiển hướng nào trước khi đấu điện.

Chạy thử trước khi tải đầy đủ

Sau khi thay van nên kiểm tra:

• Hướng chuyển động.
• Áp suất.
• Rò dầu.
• Nhiệt độ.
• Phản ứng của van.

Nếu hướng chuyển động không đúng cần kiểm tra sơ đồ trước khi tiếp tục vận hành.

Một số lỗi thường gặp ở van phân phối

Van điện từ không đảo chiều

Có thể liên quan tới:

• Không có điện.
• Sai điện áp.
• Coil hỏng.
• Giắc điện lỗi.
• Spool bị kẹt.
• Áp suất pilot không đủ.
• Van lắp sai.

Không nên thay coil ngay khi chưa kiểm tra nguồn điện và spool.

Xy lanh không chuyển động

Cần kiểm tra:

• Bơm có tạo lưu lượng không.
• Van có chuyển vị trí không.
• P và T có đúng không.
• A và B có thông không.
• Áp suất hệ thống.
• Van áp suất.
• Xy lanh.

Không nên mặc định van phân phối là nguyên nhân duy nhất.

Xy lanh chạy ngược hướng

Có thể do:

• Đấu nhầm A và B.
• Đấu coil ngược chức năng.
• Van có sơ đồ khác van cũ.
• Mạch điều khiển điện sai.

Cần xác định nguyên nhân trước khi đổi đường ống.

Van kẹt ở một vị trí

Nguyên nhân có thể gồm:

• Dầu bẩn.
• Spool bị xước.
• Mạt kim loại.
• Thân van biến dạng.
• Coil hoặc cơ cấu điều khiển không nhả.
• Áp suất không phù hợp.

Xy lanh bị trôi khi van ở giữa

Cần kiểm tra:

• Kiểu trung tâm của spool.
• Rò nội bộ van.
• Gioăng piston xy lanh.
• Van giữ tải.
• Sơ đồ mạch.

Nếu van mới có trung tâm khác van cũ, hiện tượng này có thể xuất hiện dù van không bị hỏng.

Tư vấn lựa chọn van phân phối thủy lực

Van phân phối có nhiều cấu hình khác nhau về số cửa, số vị trí, kiểu con trượt và phương thức điều khiển. Vì vậy không nên lựa chọn sản phẩm chỉ dựa vào kích thước ren, hình dáng hoặc điện áp coil.

Khi lựa chọn cần xác định các thông tin chính gồm:

• Loại van: điện từ, 4/3 hay tay gạt.
• Model và thương hiệu.
• Số cửa và số vị trí.
• Sơ đồ spool.
• Trạng thái trung tâm đối với van 4/3.
• Áp suất làm việc.
• Lưu lượng dầu.
• Kiểu lắp: ren, đế hoặc manifold.
• Kích thước hoặc chuẩn mặt lắp.
• Điện áp và số coil đối với van điện từ.
• Kiểu hồi lò xo hoặc giữ vị trí.
• Đường pilot và drain nếu có.

Nếu cần thay van đang sử dụng, nên cung cấp model đầy đủ, ảnh tem, ảnh ký hiệu thủy lực, ảnh toàn bộ van và điện áp coil nếu có. Với van tay gạt nên cung cấp thêm ảnh số tay, vị trí cần gạt và các cửa kết nối.

Đặc biệt với van 4/3, không nên kết luận hai van có thể thay thế chỉ vì cùng chuẩn NG6 hoặc NG10. Cần đối chiếu chính xác kiểu trung tâm của spool, bởi đây là thông số ảnh hưởng trực tiếp tới trạng thái của bơm và cơ cấu chấp hành khi van ở vị trí giữa.

Đối với hệ thống thiết kế mới, cần xác định trước loại cơ cấu cần điều khiển, trạng thái mong muốn khi mất điện hoặc khi tay gạt về giữa, lưu lượng và áp suất của hệ thống rồi mới lựa chọn cấu hình van phù hợp.

Tham khảo các dòng Van phân phối thủy lực gồm van điện từ thủy lực, van phân phối 4/3 và van tay gạt thủy lực để lựa chọn sản phẩm phù hợp với từng hệ thống.

Câu hỏi thường gặp