MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH 4 LỜI NÓI ĐẦU 6 Chương I TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC 8 1 1 Khái niêm về máy ép thủy lực 8 1 1 1 Khái niệm 8 1 1 2 Nguyên lý chung máy ép thủy lực 8 1 1 3 Ưu nhược.
Trang 1MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC HÌNH ẢNH 4
LỜI NÓI ĐẦU 6
Chương I: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC 8
1.1 Khái niêm về máy ép thủy lực 8
1.1.1 Khái niệm 8
1.1.2 Nguyên lý chung máy ép thủy lực 8
1.1.3 Ưu nhược điểm máy ép thủy lực 9
1.1.4 Ứng dụng máy ép thủy lực 10
1.2 Phân loại máy ép thủy lực 11
1.2.1 Phân theo hình thức cấu tạo máy 11
1.2.2 Phân theo trọng tải máy ép thủy lực 15
1.3 Lựa chọn mô hình máy ép thủy lực để thiết kế 16
1.4 Kết luận chương 1 21
Chương II: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CẤU TẠO MÁY ÉP THỦY LỰC .22
2.1 Nguyên lý hoạt động 22
2.2 Cấu tạo máy ép thủy lực 25
2.3 Kết luận chương 2 26
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ MÁY ÉP THỦY LỰC 20 TẤN 27
3.1 Yêu cầu thiết kế 27
3.2 Tính chọn xilanh 27
3.3 Tính chọn kết cấu dẫn hướng 31
3.4 Tính chọn kết cấu khung 32
3.5 Tính chọn hệ thống thủy lực 44
3.5.1 Tính toán chọn bơm 44
3.5.2 Tính toán đường kính ống 46
3.5.3 Tính toán kích thước bể dầu 47
3.5.4 Xác định van phân phối 48
3.5.5 Chọn van an toàn 50
Trang 23.5.6 Chọn van chống lún 52
3.5.7 Rơle áp suất 52
3.5.8 Chọn đồng hồ đo áp 53
3.5.9 Chọn mắt thăm dầu và nắp đổ dầu 53
3.5.10 Chọn dầu cho hệ thống 53
3.5.11 Chọn bộ lọc dầu 55
3.5.12 Chọn bộ làm mát 57
3.6 Xây dựng mô hình cơ khí máy ép 57
3.7 Lắp ráp và vận hành bảo dưỡng 61
3.7.1 Quy định vận hành 61
3.7.2 Lưu ý khi vận hành bơm 62
3.7.3 Bảo dưỡng hệ thống 62
3.8 Kết luận chương 3 63
Chương IV: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VỎ XILANH THỦY LỰC .66
4.1 Xây dựng bản vẽ chế tạo 66
4.2 Phân tích kết cấu và yêu cầu kỹ thuật 66
4.3 - Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi 67
4.4 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết 69
4.4.1 Nguyên công 1: Tiện mặt đầu , tiện thô mặt lỗ và vát mép 70
4.4.2 Nguyên công 2: Tiện mặt đầu , tiện thô tin mặt ngoài và vát mép 75
4.4.3 Nguyên công 3: Tiện tinh mặt lô tiện tinh mặt ngoài và vát mép 82
4.4.4 Nguyên công 4: Tiện ren 88
4.4.5 Nguyên công 5: Khoan lỗ Φ10 khoét lỗ Φ20 91
4.4.6 Nguyên công 6: Kiểm tra 95
4.4.7 Nguyên công 7: Tiện mặt đầu , tiện ngoài , vát mép (nắp xilanh) 96
4.4.8 Nguyên công 8: Tiện cắt đứt 102
4.4.9 Nguyên công 9: Vát mép , khoan taro lỗ ren côn 105
4.4.10 Nguyên công 10: Tiện mặt đầu , mặt ngoài , khoan taro ( Đầu nối) 110
4.4.11 Nguyên công 11: Tiện cắt đứt 116
4.4.12 Nguyên công 12: Hàn hồ quang điện 119
4.5 Kết luận chương 4 119
Trang 3KẾT LUẬN 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122
Trang 4DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Máy ép thủy lực ở xưởng cơ khí 19
Hình 1.2: Máy ép thủy lực 4 trụ 19
Hình 1.3: Máy ép thủy lực loại khung C 20
Hình 1.4: Máy ép thủy lực ngang 21
Hình 1.5: Máy ép thủy lực khung đứng 22
Hình 1.6: Máy ép thủy lực 2 trụ 22
Hình 1.7: Máy ép thủy lực xưởng rèn 24
Hình 1.8: Kết cấu máy ép thủy lực thân hình chữ C 25
Hình 1.9: Kết cấu máy ép thủy lực thân hình chữ A 26
Hình 1.10: Kết cấu máy ép thủy lực 4 trụ 27
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực 30
Hình 2.2: Cấu tạo sơ bộ phần cơ khí máy ép thủy lực 20 tấn 33
Hình 2.1: Bảng liệt kế sơ bộ chi tiết máy ép thủy lực 20 tấn 34
Hình 3.1: Bảng thông số xilanh 36
Hình 3.2: Thông số tính toán xilanh 36
Hình 3.3: Kết cấu xilanh 3D sau tính toán 38
Hình 3.4: Kết cấu 3D trục dẫn hướng 40
Hình 3.5: Thông số kích thước thép chữ H 42
Hình 3.6: Thông số kích thước thép chữ L 42
Hình 3.7: Kết cấu khung máy 43
Hình 3.8: Trọng lượng cụm xilanh 46
Hình 3.9: Trọng cụm dẫn hướng 47
Hình 3.10: Khung máy trong môi trường CAE 47
Hình 3.11: Bảng vật liệu bộ khung máy 48
Hình 3.12: Thiết lập bậc tự do ở mặt đế máy 48
Hình 3.13: Cụm khung máy sau khi chia lưới 49
Hình 3.14: Đặt lực P cụm xilanh và cụm dẫn hướng 50
Hình 3.15: Đặt lực ép F 51
Hình 3.16: Sơ đồ biến dạng dẻo của chi tiết 51
Hình 3.17: Sơ đồ chuyển vị của chi tiết 52
Trang 5Hình 3.18: Bơm bánh răng 53
Hình 3.19: kết cấu van phân phối 57
Hình 3.20: Van phân phối 58
Hình 3.21: Kết cấu van an toàn 59
Hình 3.22: Van an toàn 59
Hình 3.23: Van chống lún 60
Hình 3.24: Rơle áp suất 61
Hình 3.25: Bộ lọc dầu 65
Hình 3.26: 3D cụm xilanh 66
Hình 3.27: Phân rã cụm xilanh 66
Hình 3.28: 3D cụm dẫn hướng 67
Hình 3.29: Phân rã cụm dẫn hướng 67
Hình 3.30: 3D khung máy 68
Hình 3.31: Phân rã cụm khung máy 68
Hình 3.32: Mô hình cơ khí máy ép thủy lực 20 tấn 69
Hình 3.33: Mô hình máy ép thủy lực 1 xilanh lực ép tối đa 20 tấn 72
Hình 4.1: Bản vẽ chế tạo vỏ xilanh thủy lực 74
Hình 4.2: Bản vẽ chi tiết lồng phôi 77
Hình 4.3: Nguyên công 1 78
Hình 4.4: Nguyên công 2 83
Hình 4.5: Nguyên công 3 90
Hình 4.6: Nguyên công 4 96
Hình 4.7: Nguyên công 5 99
Hình 4.8: Nguyên công 6 103
Hình 4.9: Nguyên công 7 104
Hình 4.10: Nguyên công 8 110
Hình 4.11: Nguyên công 9 113
Hình 4.12: Nguyên công 10 118
Hình 4.13: Nguyên công 11 124
Hình 4.14: Nguyên công 12 127
Trang 6LỜI NÓI ĐẦU
Ngành Chế tạo máy là một ngành có vị trí rất quan trọng trong nền kinh tếquốc dân Đây là một ngành nghề được đào tạo gần như ở tất cả các trường Đại
học và Cao đẳng trên cả nước Sinh viên ngành Chế tạo máy sau khi ra trường sẽ
là các kĩ sư, các kĩ thuật viên, các cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loạimáy và các trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nôngnghiệp, giao thông vận tải, điện lực,…vv
Đồ án tốt nghiệp là bắt buộc đối với sinh viên ngành Chế tạo máy cũng
như đối với tất cả các sinh viên ngành kĩ thuật khác Quá trình thực hiện đồ ántốt nghiệp sẽ giúp sinh viên vận dụng hiệu quả các kiến thức đã học để gải quyếtmột vấn đề nào đó thường gặp trong kĩ thuật cũng như trong thực tế sản xuất
Đề tài tốt nghiệp của ngành Chế tạo máy rất đa dạng và phong phú nhưng
tập trung vào một số mảng đề tài chính như: Thiết kế máy ,lập quy trình côngnghệ gia công một sản phẩm cơ khí nào đó, thiết kế dụng cụ cắt, thiết kế dụng cụkiểm tra, thiết kế và gia công khuôn,…, hoặc là nghiên cứu ứng dụng một phầnmềm CAD/CAM nào đó để lập chương trình gia công các chi tiết máy phức tạphay gia công khuôn mẫu trên các máy CNC
Tuy các lĩnh vực của ngành Cơ khí Chế tạo máy rất đa dạng và phong phú.Nhưng ở bất kì công ty, nhà máy hay doanh nghiệp nào thì cũng phải gia côngcác sản phẩm cơ khí Tức là phải lập quy trình công nghệ gia công cho các sảnphẩm cơ khí đó Đây cũng chính là công việc mà sinh viên ngành Cơ khí Chế tạomáy sau khi ra trường thường phải đảm nhận tại nơi mình làm việc
Mặt khác khi lập quy trình công nghệ gia công một sản phẩm cơ khí trongmột điều kiện sản xuất nhất định sẽ giúp sinh viên củng cố được các kiến thức đãhọc như kiến thức về Dung sai lắp ghép, kiến thức về Đồ gá, kiến thức về Công
Trang 7nghệ chế tạo máy,…vv Đó là những kiến thức nền tảng giúp sinh viên sau khi ratrường có thể khai thác một cách có hiệu quả các máy móc trang thiết bị trongnghành cơ khí Đồng thời đó cũng là cơ sở để sinh viên có tìm hiểu, tiếp cận vànghiên cứu các lĩnh vực khoa học kĩ thuật khác.
Chính vì những lí do đó nên em chọn đề tài tốt nghiệp về lĩnh vực thiết kếmáy và lập quy trình công nghệ gia công cơ khí Với nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
là “Tính toán thiết kế kết cấu cơ khí và xây dựng mô hình máy ép thủy lực 1
xilanh lực ép tối đa 20 tấn ” bản thân em đã rất cố gắng để hoàn thành đúng
tiến độ và đảm bảo chất lượng Tuy nhiên, do trình độ bản thân còn nhiều hạnchế, thời gian làm đồ án có chút eo hẹp, đồng thời đồ án được thực hiện songsong với các nhiệm vụ học tập khác và các công việc khác Do vậy, nội dung đồ
án của em không tránh khỏi những thiếu xót, sẽ có chỗ chưa hợp lí, giải phápcông nghệ chưa được tối ưu Em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô vàbạn bè để em có thể củng cố, bổ xung những kiến thức còn thiếu, còn yếu chobản thân
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo
………và các thầy cô trong bộ môn, trong khoa đã tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ em hoàn thành đồ án của mình
Sinh viên thực hiện
………
Trang 8Chương I: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC
1.1 Khái niêm về máy ép thủy lực
1.1.1 Khái niệm
Máy ép thủy lực hay còn được gọi là máy thủy lực là một loại máy épthông dụng trong đó sử dụng xi lanh thủy lực để tạo ra một lực nén Hiểu mộtcách đơn giản hơn thì đây là loại máy ép sử dụng áp lực tác động lên chất lỏng
để nén ép hoặc đè bẹp một vật dụng hay chất liệu nào đó tùy theo yêu cầu Hoạtđộng của loại máy này tương tự với hệ thống thủy lực của một đòn bẩy cơ khí.Sức mạnh của máy thủy lực là rất lớn với khả năng ép được các thanh thép nặngđến vài trăm tấn thành các hình dạng tùy ý trong thời gian nhanh chóng
1.1.2 Nguyên lý chung máy ép thủy lực
Máy ép thủy lực hoạt động trên cơ sở lý thuyết là định luật Pascan:
“ Áp suất tĩnh tại mọi điểm trong lòng chất lỏng là như nhau ”
Nguyên lý tạo ra lực ép cực lớn cho máy ép thủy lực chính là nhờ nó đượcchế tạo theo định luật truyền áp suất trong chất lỏng dựa theo nguyên lý định luậtPascal, trong đó khi áp suất được áp dụng trên các chất lỏng ở một hệ thống kínthì áp lực trong toàn hệ thống khép kín đó là luôn luôn không đổi Các loại máy
ép sử dụng xi lanh thủy lực đều được trang bị hai chiếc xi lanh dung tích khácnhau đồng thời hai xi lanh có đường ống nối với nhau, trong từng xi lanh lại cómột piston vừa khít Ở hệ thống này, có một piston hoạt động như một máy bơmvới một lực cơ khí khiêm tốn trên diện tích mặt cắt ngang nhỏ, một piston khácvới diện tích lớn hơn tạo ra một lực tương ứng lớn trên toàn bộ diện tích củapiston đó Điều đó giải thích tại sao máy ép thủy lực lại có áp lực lớn đến nhưvậy để có thể thực hiện được các công việc đòi hỏi sức mạnh và công suất nénlớn trong các ngành công nghiệp chế tạo hiện nay
Trang 91.1.3 Ưu nhược điểm máy ép thủy lực
Ưu điểm :
Giảm khối lượng công việc và tiết kiệm vật liệu
Giảm số lượng bộ phận và khuôn, và giảm chi phí khuôn mẫu Các bộphận ép thủy thường chỉ cần một bộ khuôn, trong khi các bộ phận dập chủyếu cần nhiều bộ khuôn Số lượng bộ phận khung của động cơhydroforming giảm từ 6 xuống 1 và số bộ phận của khung tản nhiệt giảm
từ 17 xuống 10
Giảm số lượng hàn của quá trình gia công và lắp ráp tiếp theo Lấy khungtản nhiệt làm ví dụ diện tích tản nhiệt tăng 43%, số lượng mối hàn giảm từ
174 xuống 20, số quy trình giảm từ 13 xuống 6 và năng suất tăng 66%
Cải thiện sức mạnh và độ cứng, đặc biệt là sức mạnh mệt mỏi Ví dụ, độcứng của khung tản nhiệt hydroforming có thể tăng 39% theo hướng dọc
và 50% theo hướng ngang
Giảm chi phí sản xuất Theo phân tích thống kê của các bộ phận định hìnhđược áp dụng, chi phí sản xuất của bộ phận định hình thủy tinh giảm 15%
- 20% so với bộ phận dập và chi phí khuôn giảm 20% - 30%
Nhược điểm :
Độ chính xác sản xuất của các bộ phận thủy lực được yêu cầu cao Do yêucầu kỹ thuật cao và khó lắp ráp nên việc sử dụng và bảo dưỡng các bộphận thủy lực tương đối nghiêm ngặt
Rất khó để nhận ra truyền tỷ số không đổi Truyền động thủy lực sử dụngdầu thủy lực làm môi chất làm việc nên không thể tránh khỏi hiện tượng
rò rỉ giữa các bề mặt chuyển động tương đối Đồng thời, dầu không hoàntoàn không thể nén được Do đó, nó không thích hợp để sử dụng trongnhững trường hợp có yêu cầu tỷ số truyền nghiêm ngặt, chẳng hạn như hệthống truyền động của máy công cụ gia công ren và bánh răng
Trang 10 Do ảnh hưởng của nhiệt độ, độ nhớt của dầu thay đổi theo sự thay đổi củanhiệt độ nên không thích hợp làm việc trong môi trường nhiệt độ cao hoặcthấp.
Nó không thích hợp cho việc truyền tải điện năng đi xa Do dầu áp lựctruyền bằng ống dẫn nên tổn thất áp suất lớn nên không thích hợp cho việctruyền lực đường dài
Khi dầu có lẫn không khí rất dễ ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc Khikhông khí lẫn trong dầu sẽ dễ gây ra hiện tượng bò, rung và ồn, sẽ ảnhhưởng đến hiệu suất làm việc của hệ thống
Dầu rất dễ gây ô nhiễm, sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy của hệ thống
Không dễ dàng để kiểm tra và loại bỏ lỗi
1.1.4 Ứng dụng máy ép thủy lực
Máy ép thủy lực chủ yếu phục vụ trong sản xuất, gia công công nghiệp
Nó được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, xưởng sản xuất: nén ép phế liệu,sửa chữa, sản xuất chi tiết máy , … Máy ép dùng để tháo lắp, định hình, nắnthẳng các chi tiết máy móc hay các thanh, tấm vật liệu kim loại Thiết bị chuyên
ép, dập những khối kim loại có kích thước lớn và trọng lượng nặng mà trước đây
sử dụng sức người hay các thiết bị khác đều không mang lại kết quả tốt
Chúng ta có thể dễ dàng liệt kê những ngành nghề có liên quan đến thiết bịnày như: Xử lý phế liệu, cơ khí chế tạo máy, luyện kim, xử lý rác, chế biến nhựa,ngành tự động hóa, trong quân đội hay trong hàng không
Trang 11Hình 1.1: Máy ép thủy lực ở xưởng cơ khí
1.2 Phân loại máy ép thủy lực
1.2.1 Phân theo hình thức cấu tạo máy
- Máy ép thủy lực 4 trụ
Hình 1.2: Máy ép thủy lực 4 trụ
Trang 12Máy ép thủy lực 4 trụ phù hợp để ép vật liệu nhựa, như các sản phẩm dạngbột, tạo hình sản phẩm nhựa, tạo hình kim loại ép đùn nguội (nóng), kéo tấm, épngang, uốn, xuyên và các quá trình chỉnh sửa.
Máy ép thủy lực 4 cột có thể được chia thành: máy ép thủy lực bốn cột 2dầm, máy ép thủy lực 4 cột 3 dầm (máy 4/3) và máy ép thủy lực bốn cột bốndầm
- Máy ép thủy lực 1 cột ( loại C)
Phạm vi làm việc mở rộng, có thể kéo dài hành trình xi lanh thủy lực (tùychọn) bằng cách sử dụng không gian 3 mặt với khả năng thu lại tối đa 260mm-800mm Có thể đặt trước áp suất làm việc
Hình 1.3: Máy ép thủy lực loại khung C
Máy ép thủy lực loại khung C Chủ yếu được sử dụng trong quá trình kéocăng, tạo hình và ép các sản phẩm kim loại Nó cũng có thể xử lý các vật liệu phi
Trang 13kim loại, ép các sản phẩm luyện kim bột, sửa các bộ phận trục, ép các bộ phậnống tay áo, và tạo hình và cắt tỉa các sản phẩm kim loại.
- Máy ép thủy lực ngang
Các bộ phận của máy có thể được lắp ráp, tháo rời, làm thẳng, nén, kéocăng, uốn cong, đột lỗ, v.v để tạo ra một máy đa năng
Bàn làm việc của loại máy này có thể di chuyển lên xuống, kích thước mởrộng chiều cao đóng mở của máy giúp thuận tiện hơn khi sử dụng
Hình 1.4: Máy ép thủy lực ngang
- Máy ép thủy lực khung đứng
Khung ép thủy lực khung đứng , khung máy kiểu chữ H hoặc chữ A, 2 cấptốc độ Đầu xylanh trượt ngang được Bàn ép tịnh tiến bước theo trục đứng Sửdụng bơm thủy lực tay đòn
Trang 14Hình 1.5: Máy ép thủy lực khung đứng
- Máy ép thủy lực 2 trụ
Hình 1.6: Máy ép thủy lực 2 trụ
Trang 15Xilanh có lực khỏe và hai trụ dẫn hướng chắc chắn đảm bảo đầu trượt tịnhtiến chắc chắn ổn định chính xác trong quá trình gia công bàn làm việc đượchãm chặt bằng bulong độ rộng có rãnh T để kẹp phôi
Dòng sản phẩm này thích hợp để ép, uốn và tạo hình cho các loại chi tiết,dập thụt, gấp mép, đột dập và kéo giãn nhẹ các chi tiết nhỏ Và nó cũng thíchhợp cho các sản phẩm bột kim loại hình thành.cho năng xuất cao
1.2.2 Phân theo trọng tải máy ép thủy lực
Trang 16Hình 1.7: Máy ép thủy lực xưởng rèn
Là một trong những thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành côngnghiệp rèn, máy rèn thủy lực lớn có thể hoàn thành tất cả các loại kỹ thuật rèn tựdo
Hiện tại có các dòng máy ép thủy lực rèn với quy cách 800T, 1600T,2000T, 2500T, 3150T, 4000T và 5000T
Ngoài ra máy ép rèn cũng được chia làm 2 loại: máy ép thủy lực rènkhuôn và máy ép thủy lực rèn tự do Máy ép thủy lực rèn khuôn thì cần khuôn,trong khi máy ép thủy lực rèn tự do thì không
1.3 Lựa chọn mô hình máy ép thủy lực để thiết kế
Với đề tài thiết kế máy ép thủy lực 1 xilanh ,lực ép tối đa 20 tấn ta có tểlựa chọn các dòng máy sau :
Trang 17 Máy ép thủy lực thân hình chữ C
Hình 1.8: Kết cấu máy ép thủy lực thân hình chữ C
Trang 18 Làm việc ở chế độ cho trước tương đối chính xác do có trụ dẫn hướng
Không tiêu tốn quá nhiều năng lượng, giúp tiết kiệm điện năng hơn
Linh kiện máy ép thủy lực chữ C rẻ, dễ thay thế
Máy ép thủy lực thân hình chữ A
Hình 1.9: Kết cấu máy ép thủy lực thân hình chữ A
Trang 196 Đế máy
- Ưu điểm:
Máy tạo ra lực ép lớn, ổn định
Máy đơn giản, dễ chế tạo
Dễ cơ khí hóa và tự động hóa trong quá trình công nghệ
- Nhược điểm:
Năng suất thấp, chỉ sản xuất hoạt động vừa và nhỏ
Tính vạn năng của máy thấp
Trang 203 Tấm đỡ
4 Xy-lanh
5 Cần pistong
6 Đai ốc
7 Ống cấp liệu pistong đi về
8 Ống cấp liệu pistong đi ra
- Ưu điểm:
Lực ép được kiểm soát chặt chẽ trong từng chu kỳ
Máy có lực ép tương đối lớn có thể lên đến khoảng 400 tấn
Kích thước bàn ép lớn do đó có thể ép chi tiết lớn và nhiều
Có khả năng tạo ra lực làm việc lớn, cố định ở bất kỳ vị trí nào của hànhtrình làm việc
Làm việc ít tiếng ồn
Kết cấu máy vững chắc
Tính vạn năng máy cao
Không gian máy dễ thao tác
- Nhược điểm:
Mạch thủy lực phức tạp
Máy có kết cấu lớn tốn diện tích nhà xưởng
Chi phí đầu tư cao
Trang 211.4 Kết luận chương 1
Hiện nay, các xương cơ khí ở Việt Nam nhà máy đang sử dụng máy ép đãlâu đời nên các loại máy ép đều xuống cấp, vì vậy hoạt động sản xuất rất nguyhiểm đến tính mạng của công nhân Bên cạnh vấn đề tài chính, không gian sảnxuất đã không đem lại cho công ty một sự chọn lựa tùy ý trong việc mua các loạimáy ép thủy lực đang chào bán trên thị trường
Trong phạm vị đề tài , em lựa chọn đề tài tính toán thiết kế kết cấu cơ khí
và xây dựng mô hình máy ép thủy lực 1 xilanh lực ép tối đa 20 tấn , dựa trênnhững ưu nhược điểm của từng dòng máy , dựa trên cơ sở thực tế điều kiện sảnxuất ở nước ta hiện nay giúp đưa ra kết cấu cơ khí hợp lý , yêu cầu kỹ thuật độchính xác , tính vạn năng , kết cấu máy phù hợp để tối ưu hóa năng cao nhằngtăng độ chính xác của máy khi gia công ta lựa chọn thiết kế kiểu dáng máy cóthân hình chữ C
Trang 22Chương II: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CẤU TẠO MÁY ÉP THỦY
Trang 23Trong sơ đồ thủy lực ta sử dụng phần tử thủy lực sau :
Bơm nguồn : Có chức năng cung cấp năng lượng của dòng chất lỏng côngtác cho cơ cấu chấp hành Thiết bị tạo năng lượng cho dòng chất lỏng ởđây là bơm thủy lực, với động cơ dẫn động là loại động cơ điện xoaychiều ba pha
Van phân phối 4/3 : Loại van được sử dụng là van điều khiển bằng điệnxoay chiều(điện áp 220V), kiểu 4/3 Van này có chức năng phân phốidòng chất lỏng làm việc đến các khoang làm việc của các xy lanh
Cơ cấu chấp hành (xilanh ) : Cơ cấu chấp hành dùng trong hệ truyền động
ở đây chính là xy lanh Cơ cấu chấp hành này có chức năng nhận nănglượng của dòng chất lỏng công tác, rồi biến năng lượng đó thành độngnăng chuyển động (tịnh tiến)
Trang 24 Đồng hồ đo áp : Dùng để đo áp suất đầu ra của bơm , từ đo xác dịnh đượcđiều kiện làm việc cụ thể của bơm trong từng điều kiện xác định
Van an toàn: Van an toàn được sử dụng trong hệ thống là loại van an toàntác động trực tiếp Nó có nhiệm vụ ổn định áp suất hoạt động của hệthống, khi áp suất của hệ thống đột ngột tăng thì dòng chất lỏng sẽ được
xả qua van an toàn về bể chứa để hạ áp suất của hệ thống xuống một giátrị đã đặt
Van chống lún: Van chống lún có nhiệm vụ giữ áp trong hệ thống
Bộ lọc : lọc cặn bẩn đi vào từ bể chứ dầu
Bộ làm mát : làm mát dung dịch khi hoạt đông ép
Rơle áp suất: Rơle áp suất có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện tới van phânphối để dầu xả về bể khi áo suất trong hệ thống đạt tới giá trị đã đặt
Các thiết bị đường ống và thiết bị hiển thị: Đây là những thiết bị dùng đểkết nối các thiết bị khác tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh và hoạt độngđược Các đường ống để dẫn dòng chất lỏng công tác từ trạm nguồn đến
cơ cấu chấp hành và ngược lại, bao gồm các đường ống thép chịu áp(thường là ống thép đúc) và đường ống mềm cao su chịu áp Thiết bị hiểnthị ở đây là đồng hồ đo áp Thiết bị này có chức năng hiển thị trị số áp suấtcủa dòng chất lỏng tại những vị trí mà ta cần biết để có thể điều chỉnh kịpthời nếu cần thiết
- Nguyên lý hoạt động :
Khi đóng điện từ tủ điều khiển trung tâm, động cơ điện (3) được cấp điện
sẽ bắt đầu làm việc Khi cơ cấu chấp hành của hệ thống chưa làm việc ứng vớicác van phân phối 4/3 điều khiển chúng đang ở vị trí trung gian, dầu được hồingay về bể Hệ thống thủy lực và hệ điều khiển điện của máy được thiết kế hoạtđộng ở 2 chế độ : chế độ bằng tay và chế độ tự động Chế độ tự động có thể đượcthay đổi trình tự logic làm việc dễ dàng thông qua cách nối sơ đồ mạch điện Đốivới chế độ làm việc tự động : khi có tín hiệu tác động từ tủ điện điều khiển bắt
Trang 25đầu 1 chu trình, van phân phối 4/3(9) điều khiển xylanh (8) được điều khiểnchuyển sang vị trí bên phải, dầu được cấp cho buồng dưới xylanh khiến cầnpiston đi xuống thực hiện quá trình ép Khi đi hết hành trình, chày bắt đầu ép.Đến một áp suất đã đặt thì rơle áp suất đóng lại chuyển tín hiệu điện đến vanphân phối(9), van phân phối chuyển sang hoạt động ở vị trí trung gian, lúc nàydầu từ bơm được xả toàn bộ về bể, đồng thời van chống lún(6) giữ áp trong hệthống một thời gian để sản phẩm cần ép được định hình Sau một thời gian nhấtđịnh (10s) thì van phân phối (9) được điều khiển chuyển sang vị trí bên trái, chàyđược rút lên, xylanh trở về vị trí ban đầu, kết thúc một chu trình ép Sản phẩm épđược lấy ra Đối với chế độ làm việc bằng tay, tất cả các quá trình chuyển độngcủa xylanh đều được điều khiển bởi nút bấm.
2.2 Cấu tạo máy ép thủy lực
Hình 2.2: Cấu tạo sơ bộ phần cơ khí máy ép thủy lực 20 tấn
Trang 26
STT Tên chi tiết Số lượng Vật liệu Ghi chú
Trang 27Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ MÁY ÉP
THỦY LỰC 20 TẤN
3.1 Yêu cầu thiết kế
Các thông số của máy ép thủy lực 20T
Lực ép đầu cần piston : F = 20(tấn)
Hành trình : S = 220 (mm)
Thời gian thực hiện hành trình tiến : t 1 = 30(s)
Thời gian thực hiện hành trình lùi : t 2 = 20(s)
Thời gian giữ ép : t 3 = 10(s)
Chế độ làm việc : Êm
3.2 Tính chọn xilanh
Lực ép : F = 20(tấn)= 20.9,8 (kN)
Áp suất khi ép ( làm việc ) chọn : Plv =200 bar
Diện tích tính toán của xilanh :
3
2 5
20.9,8.10
0.0098( ) 200.10
tt ep
Trang 29Diện tích làm việc của xilanh :
Q1 = Slv.V1 = 0.0122 0.0073=8,95 10-5 (m3/s) =5,37 (l/ph)Tốc độ cần piston trong hành trình lùi về là:
V2 = t S
2 = 0,2220 = 0,011 (m/s)=5,4 (l/ph)Lưu lượng cấp cho xylanh trong hành trình lùi về là:
Q2 = S2.V2 = π (D2−d2)
4 v2 Q2 = 3,14.(0,1252−0,0562)
4 0,011 = 1,1.10-4 (m3/s) =6,6 (l/ph)Nhận thấy Q1 < Q2 , do đó lưu lượng bơm nguồn chọn theo Q2
Vậy áp suất và lưu lượng yêu cầu trong máy ép :
Plv =160,65 (bar) ;Qlv=6,6 (l/ph)
Trang 30Hình 3.3: Kết cấu xilanh 3D sau tính toán
Trang 313.3 Tính chọn kết cấu dẫn hướng
Ta có thể chọn các kích thước của cụm dẫn hướng căn cứ vào các kíchthước quy cách
của tấm đỡ cụm xilanh và căn cứ vào lực tác động P Khi đó, nếu xác định
về mặt kết cấu, máy ép thủy lực để trục ép chính xác tránh trường hợp congvênh trục ép ta sử dụng hai cụm dẫn hướng bố trí song song , thì có thể tính toán
sơ bộ đường kính cực tiểu của cột dẫn hướng dH (mm) theo công thức sau đây:
Ta chọn đường kính trục dẫn hướng theo chuẩn là dH = 30 (mm)
Chọn bạc dẫn hướng cho phiến đỡ má ép và phiến đỡ xilanh theo trục dẫnhướng chọn thì bạc có đường kính lỗ trong = 30 (mm), đường kính trụ ngoài
= 45(mm)
Chiều dài trục dẫn hướng dựa theo hành trình làm việc của xilanhS=220mm , khấu trừ chiều dài bạc dẫn và bạc vai lấy l=370mm , khoảng các 2trục dẫn 280mm
Trang 32Khung máy là một bộ phận quan trọng để hình thành lên máy ép thủy lực
nó có tác dụng liên kết các bộ phận và chi tiết của máy, chịu tải trọng cho máy
Vì vậy để đảm bảo cho máy làm việc ổn định, độ chính xác cao đòi hỏi khung máy phải chịu tải tốt,có độ bền cao mà thiết kế đã đề ra, kết cấu vững chắc
không rung lắc phẩm sau khi gia công
Dựa vào kích thước sau để xác định kích thước khung máy
Đường kính xilanh : 125mm
Hành trình làm việc : 220mm
Khoảng cách giữa 2 trục dẫn hướng 280mm
Kích thước má ép : 340x150mm
Trang 33Để tiết kiêm chi phí , đơn giản trong việc gia công và chế tạo ta chọn thép kết cấu hình dạng kết cấu chữ H cho khung máy , lắp ráp các bộ phận máy chọ khung thép chữ L
Khả năng xoắn ít hơn, vì thép có dạng mở,
Hình 3.5: Thông số kích thước thép chữ H
Trang 354 Khung đỡ cụm xilanh và dẫn hướng
5 Khung thép cữ L
6 Bàn máy
Tính toán bền cho khung đỡ bàn máy :
Hình 3.8: Sơ đồ lực khung đỡ bàn máy
Trang 36Trọng lượng cụm xilanh m1=28,369 kg
Hình 3.8: Trọng lượng cụm xilanh
Trọng lượng cụm dẫn hướng m2=15,27kg
Trang 37Theo Hình 3.9 ta gọi khoảng cách từ A đến B là a, a=462mm
Khi làm việc tấm đỡ phải chịu lực ép của máy nên tải trọng của tấm
Trang 39Đối với mặt cắt ngang hình chữ nhật:
Tính toán bền cho thân đỡ bàn máy :
Ta có: Lực ép tại gối A và B bằng nhau : QA = QB = 66000 N
Lực tác dụng lên tấm đỡ cụm xilanh dẫn hướng : P= 427 /3=142,6(N)
Vì kích cỡ vị trí thân đỡ giông nhau ta tính toán cho 1 thân đỡ
Khi máy lam việc, xilanh-pittong đi xuống ép chi tiết, cung lúc này có 1 phản lực tác dụng ngược lại và làm cho thân có xu hướng bị kéo ra
Theo định luật Hooke ta có
Trang 40Ứng suất cho phép của môi ghép bulong Bảng (1-4)
Vật liệu Tải trọng Ứng suất kéo Ứng suất cắt Ứng suất dậpThép không