Bài tập lớn môn học kĩ thuật thủy lực đề tài thiết kế mạch thủy lực cho 2 động cơ thủy lực 1 động cơ chuyển động tịnh tiến và 1 động cơ chuyển động quay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KĨ THUẬT THỦY LỰC Đề tài Thiết kế mạch thủy lực cho 2 động cơ thủy lực 1 động cơ chuyển động tịnh tiến và 1 động cơ chuyển động quay Sinh[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: KĨ THUẬT THỦY LỰC

Đề tài: Thiết kế mạch thủy lực cho 2 động cơ thủy lực

1 động cơ chuyển động tịnh tiến và 1 động cơ chuyển động quay

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Dương

Lớp: 65MEC2

MSSV: 53465

Phương án TK: C2

Thầy hướng dẫn: TS Dương Trường Giang

Hà Nội, 3/2023

Tài liệu tham khảo:

1 Tài liệu học tập trên lớp

2 Perter Chapple, Principles of Hydraulic Systems Design

3 Đỗ Xuân Đỉnh, Truyền động thủy khí, Nhà xuất bản Xây Dựng

4 Thông tin và catalog của các hãng:

https://amech.com.vn/

https://yukenyuci.vn/

Mục lục

1 Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp

hành 3

2 Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực của hệ thống 5

2.1 Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực 5

2.2 Tính toán các tham số của motor thủy lực 6

2.3 Tính toán đường ống thủy lực 7

2.4 Tính toán các tham số cơ bản của van phân phối 8

2.5 Tính toán các thông số cơ bản van điều khiển áp suất 9

2.6 Tính toán các tham số cơ bản của cac van khác (van một chiều) 10

3 Tính toán bộ nguồn thủy lực 11

3.1 Bơm thủy lực 11

3.2 Thùng dầu và lọc dầu 12

3.3 Tính toán động cơ dẫn động 12

1 Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp hành

* Yêu cầu: 01 xy lanh và 01 động cơ điều khiển trực tiếp bằng tay độc lập

thuộc lẫn nhau, đảm bảo giới hạn áp lực cho mạch chính, điều chỉnh tốc độ 1 chiều chuyển động (xy lanh là duôi ra), van phân phối điều khiển bằng điện từ

* Bảng thông số

Lực đẩy của

xy lanh F1

(tấn)

Vận tốc nâng

v (m/ph)n

Momen cần thiết cho motor M (Nm)

Tốc độ quay

n (v/ph)

Các thông số khác

Từ các yêu cầu và số liệu trên ta chọn những phần tử thủy lực chính sau:

1 Xy lanh thủy lực

2 Motor thủy lực có điều khiển được điều khiển trực tiếp bằng tay

3 Van phân phối điều khiển bằng điện từ

4 Van an toàn đảm bảo áp lực cho mạch chính

5 Cặp van tiết lưu và van 1 chiều có điều khiển để điều chỉnh tốc độ của xy lanh

* Sơ đồ mạch thủy lực và nguyên lý làm việc

Giải thích phần tử thủy lực

1 Thùng dầu

2 Bộ lọc dầu

3 Bơm thủy lực 1 chiều có dẫn động bằng động cơ điện

4 Van an toàn (van hồi thùng)

5 Van phân phối 4/3 điều khiển motor thủy lực (điều khiển bằng điện từ)

6 Van an toàn đảm bảo cho motor thủy lực

7 Motor thủy lực 2 chiều có điều khiển (điều khiển bằng tay cầm)

8 Van phân phối 4/3 điều khiển xy lanh thủy lực

9 Cặp van tiết lưu và van một chiều điều khiển tốc độ cho xy lanh 10.Xy lanh thủy lực

Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực

- Dòng dầu thủy lực được bơm lên từ bể dầu (1) qua bộ lọc dầu (2) đi qua bơm thủy lực 1 chiều làm tăng áp xuất dòng dầu đến van phân phối (5)

và (8)

 Mạch có motor thủy lực

- Ở chế độ làm việc 0: Dầu được bơm vào van phân phối quay ngược trở lại thùng dầu, motor không làm việc

- Ở chế độ làm việc a1: Dầu được bơm sang bên trái của mạch đến motor (7) tạo ra chuyển động quay lượng dầu đi qua motor và lượng dầu được van an toàn (6) giảm tải cho mạch đi về thùng dầu qua đường ống bên phải

- Ở chế độ làm việc b1: Dầu được bơm sang bên phải của mạch đến motor (7) tạo ra chuyển động quay lại cùng lượng dầu của van an toàn (6) đi về thùng bằng đường ống bên trái

 Mạch xy lanh thủy lực

- Ở chế độ làm việc 0: Dầu đứng lại tại van phân phối (8) và xy lanh (10) không hoạt động

- Ở chế độ làm việc a2: Dầu bơm lên bên trái của mạch thủy lực đi đến xy lanh nhưng tốc độ chậm do đầu ra dòng dầu đi qua được van tiết lưu (9) Dòng dầu đi qua và về thùng

- Ở chế độ làm việc b2: Lượng dầu bơm sang phải đi qua van tiết lưu một chiều (9) thông qua 2 cửa áp suất tăng cao đẩy xy lanh co lại nhanh hơn

 Van an toàn 4: Có nhiệm vụ giảm tại lượng dầu cho cả 2 mạch motor và

xy lanh khi quá tải

 Bộ lọc dầu 2: Vì để mạch hở nên có thể bụi bẩn lẫn vào dầu bộc lọc dầu (2) sẽ ngăn chặn bụi bẩn ảnh hưởng đến mạch thủy lực

2 Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực của hệ thống

2.1Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực

Có 1kN = 0,102 tấn

- Đổi 6,4 tấn = 65,28 kN

- Vận tốc nâng v = 5 m/phn

Từ những yêu cầu trên ta chọn xy lanh thủy lực 2 chiều chuyển động:

Thông số kỹ thuật của Xi Lanh Thủy Lực 8 Tấn Có Đai Kết Nối Rời 100mm

Đường kính Piston mm 50

Diện tích mặt cắt của xy lanh buồng không có cán piston là:

Diện tích mặt của xy lanh buồng có cán là

Lưu lượng cấp cho xy lanh khi nâng là:

Qn = vn.A1 = 5 = 0,02515 (m /ph) = 25,15 (l/ph) 3

Áp xuất nâng khi làm việc của xy lanh là:

Pn = = = 12978,13 (kN/m ) = 129,78 (bar)3

2.2Tính toán các tham số của motor thủy lực

Điều kiện: mô men cần thiết mô tơ M=60(N/m) 40v/ph,

Từ điều kiện trên ta chọn motor thủy lực:

Motor thủy lực ZIHYD BMR-50 Với các thông số:

Có lưu lượng làm việc ( cc/ vòng ) 80,5 Áp suất lớn nhất : 20 MPa

Lưu lượng cần thiết cấp cho bơm : ta có n= 40v/ph= 0,66 v/s Q = q n = 80,5 0,66 = 53 l/ph

Nguyên lý Motor thủy lực kiểu cánh gạt

Ngoài motor kiểu bánh răng thì khách hàng còn có thêm sự lựa chọn khác cho những hệ thống máy móc có áp suất trung bình, thấp Cấu tạo motor thủy lực cánh gạt còn có 1 điều khác biệt đó chính là lỗ khoan trục được lệch tâm so với vỏ

Rotor của động cơ lúc này sẽ chuyển động trượt ra trượt vào, sự chuyển động của dầu nhớt cùng với áp suất cao sẽ tạo nên 1 lực buộc roto phải quay theo đúng 1 hướng duy nhất

Điều mà các bạn nên lưu ý khi chọn mua loại motor thủy lực đó là: Với motor thủy lực bánh răng thì giá thành sẽ rẻ nhất, phù hợp với những hệ thống làm việc yêu cầu phải có áp suất, lưu lượng dòng chảy đạt được mức trung bình Trong khi đó, động cơ thủy lực piston sẽ là lựa chọn dành cho những hệ thống máy móc cần lưu lượng dòng chảy dầu nhớt lớn, có áp suất cao trong khi làm việc Và loại thiết bị này sẽ có giá thành cao hơn so với 2 loại motor còn lại

2.3Tính toán đường ống thủy lực

- Chọn ống mềm thuỷ lực mã : SAER1AT-07

- Với thông số:

Đường kính ngoài

Dngoài (mm)

Đường kính trong Dtrong (mm)

Áp suất định mức pdm (bar)

Áp suất giới hạn pph (bar)

Diện tích mặt cắt là:

Độ dày của thành ống là:

Từ thông số trên ta chọn loại khớp nối + Khớp nối ống 1/4 SS – TP4 – SL4

2.4Tính toán các tham số cơ bản của van phân phối

Từ những thông số trên của motor và bơm thủy lực ta chọn loại van phân phối của amech

- Van 4/3 điều khiển bằng điện từ, ở chế độ không làm việc lượng dầu ở

cổng có áp được đưa quay trở lại về thùng (điều khiển motor thủy lực)

)

Thông số

Lưu lượng tối

Áp suất tối đa

Điện áp 24 VDC; 220 VAC

- Van 4/3 điều khiển bằng điện từ, ở chế độ không làm việc đường dẫn

lên xy bị chặn (điều khiển xy lanh)

Thông số

Mã hiệu SDKE 1631 Lưu lượng tối

Áp suất tối

Điện áp 24 VDC; 220 VAC

2.5Tính toán các thông số cơ bản van điều khiển áp suất

Chọn van an toàn thủy lực Yuken kiểu BT-06 lắp cho bơm thông số:

làm việc max

(l/ph)

Áp làm việc max (Bar)

Dải áp suất làm việc (Bar)

Nhiệt độ làm việc (độ C)

Chọn van an toàn tỉ lệ EDG-01-C-PNT13 cho mạch với thông số:

làm việc max

(l/ph)

Áp làm việc max (Bar)

Dải áp suất làm việc (Bar)

Nhiệt độ làm việc (độ C)

2.6 Tính toán các tham số cơ bản của cac van khác (van một chiều)

Van tiết lưu một chiều có tác dụng tăng tốc độ và áp suất của dòng chảy thủy lưc

Ta chọn van tiết lưu một chiều bắt ren Italy ¾ kiểu van STU với các thông

số sau

Kích thước cổng (mm) Lưu lượng Max (l/ph) Áp suất Max (Bar)

Van có những đặc điểm sau:

- Kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ lắp đặt

- Chất lượng tốt, mẫu mã đẹp

- Giá thành rẻ, phổ biến trên thị trường

- Tốc độ phản ứng nha

- Tuổi thọ cao, độ bền cao

- Khả năng chịu được quá tải lớn

3 Tính toán bộ nguồn thủy lực

3.1 Bơm thủy lực

Ta chọn bơm theo áp suất làm và lưu lượng làm việc của mạch thủy lực

 Áp suất

pmax - áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống cung cấp cho động cơ thủy lực

- tổng tổn thất áp suất qua các phần tử và đường ống (được tính gần đúng là

Áp suất làm việc lớn nhất là của xy lanh với

 Lưu lượng

Qđc - lưu lượng làm việc của toàn bộ mạch thủy lực

- tổng tổn thất lưu lượng qua các phần tử và đường ống (được tính gần đúng là )

Ta có tổng lưu lượng của xy lanh và motor thủy lực là:

Từ những thông số trên ta chọn được loại bơm sau:

Bơm piston có điều chỉnh lưu lượng dung cho mạch hở

Bosch Rexroth loại A10VSO

Loại bơm Tốc độ quay

max (vg/p)

Tốc độ quay trung bình (vòng/phút)

Áp suất làm việc pbommax (bar)

Dải lưu lượng điều chỉnh (cm3 )

Piston hướng

trục Rexroth

A7VK

3.2 Thùng dầu và lọc dầu

 Thùng dầu

Dung tích của thùng dầu:

Qt – Lưu lượng lớn nhất của tất cả các bơm l/ph

k – hệ số tỷ lệ k = 2÷8

Chọn k=3 V = 3.34,21 = 102,63 (l/ph) n

Dự định kết cấu thùng dầu:

Thùng dầu phải có vách ngăn giữa cửa hút và cửa hồi, trên vách ngăn này

có rãnh lưu thông dầu Khoảng cách từ cửa hút và cửa hồi càng xa càng tốt nhằm làm nguội dầu và không tạo song trong thùng, đặt bộ lọc khí để tránh bụi bẩn dầu Các ống ra vào được làm kín (ngăn được sự tạo xoáy tại cửa hút, không lọt bụi vào đầu nối, khả năng vệ sinh tốt, tỏa nhiệt tốt)

- Tiêu chuẩn DIN24339

- Loại thùng : Hình hộp chữ nhật

-Nắp đổ dầu :AB1162

-Thước đo dầu ALS76

-Dung tích thùng 190 lít

 Lọc dầu

Chọn lọc dầu đường hút AMF-20

thông số

-lưu lượng làm việc max :550(l/ph)

- nhiệt độ làm việc : -25 / 80 oC

- Độ lọc sạch : 100 (µm)

3.3 Tính toán động cơ dẫn động

Áp dụng công thức ta có : = = = 28,1228(� ��)

=> Ta có thể chọn động cơ điện 3 Pha HITACHI 40HP-TFO-K-4P-IP55-F.INS

Với thông số:

- Công suất động cơ 30kW

- Tốc độ vòng quay : 1450 v/ph

- Điện áp (V) : 380v/50h