Chu trình làm việc của máy đào cây sử dụng thuổng đào dẫn động bằng xy lanh thủy lực 20 2.2.1.. Bằng việc sử dụng máy đào cây, chúng ta có thểnâng cao năng suất, chất lượng của công việ
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN – PHÂN LOẠI
Phân loại máy đào cây theo bộ phận công tác 1 Máy đào cây dùng cơ cấu thuổng đào
1.1.1 Máy đào cây dùng cơ cấu thuổng đào
Máy đào cây này được thiết kế với các thuổng đào sắp xếp theo hình tròn, ôm vào nhau để tạo thành hình dáng bầu rễ của cây Số lượng thuổng thường là 3, 4 hoặc 5, tùy thuộc vào kích cỡ của máy Các thuổng này hoạt động nhờ vào xy lanh thủy lực.
Hình 1.1 Máy đào cây dùng cơ cấu thuổng đào
Máy đào cây sử dụng cơ cấu thuổng đào có khả năng hoạt động trên hầu hết các loại đất, thường được dùng để đào các loại cây có kích thước nhỏ và vừa với đường kính bầu từ 50 cm đến 2,5 m Đặc biệt, chiếc máy đào cây dùng thuổng lớn nhất thế giới có thể đào bầu cây có đường kính lên đến 160 inches, tương đương hơn 4 m Mặc dù loại máy này rất mạnh mẽ, nhưng cơ cấu chấp hành của nó lại phức tạp và cồng kềnh.
Hình 1.2 Máy đào cây dùng thuống lớn nhất thế giới (theo Internet)
Hình 1.3 Máy đào cây dùng thuổng cỡ nhỏ 1.1.2 Máy đào cây dùng cơ cấu lưỡi dao
Máy đào cây sử dụng lưỡi dao hình bán nguyệt, được điều khiển bởi động cơ thủy lực Khi hoạt động, lưỡi dao quay và cắt đất theo hình bán cầu, tạo ra bầu rễ cho cây.
Hình 1.4 Máy đào cây dùng lưỡi dao
Máy này có kích thước nhỏ gọn, thường được sử dụng để di chuyển cây trong các vườn cây ăn quả có kích thước nhỏ, với đường kính bầu khoảng 1 m và hệ thống rễ mỏng, thích hợp cho đất mềm.
1.1.3 Máy đào cây dùng lưỡi cưa
Máy đào cây sử dụng lưỡi cưa xích được điều khiển bằng động cơ thủy lực, hoạt động xung quanh gốc cây để cắt đất thành bầu.
Hình 1.5 Máy đào cây dùng lưỡi cưa
Loại máy đào cây này thường dùng để đào cây trồng rừng kích cỡ nhỏ (đường kính bầu 70-160 cm), đất cứng.
Phân loại máy đào cây theo xe cơ sở 1 Máy đào cây dùng đầu máy kéo bánh xích
1.2.1 Máy đào cây dùng đầu máy kéo bánh xích
Loại máy đào cây này thường là cỡ nhỏ, di chuyển cây ở khoảng cách gần với tốc độ thấp và có thể đi trên địa hình phức tạp.
Hình 1.6 Máy đào cây dùng đầu máy kéo bánh xích 1.2.2 Máy đào cây dùng đầu máy kéo bánh lốp
Loại máy đào cây này có kích thước vừa, di chuyển ở khoảng cách gần với tốc độ khá cao, trên đường bằng phẳng.
Hình 1.7 Máy đào cây dùng đầu máy kéo bánh lốp 1.2.3 Máy đào cây dùng xe tải
Loại máy đào cây này có kích thước lớn, dùng để di chuyển cây đi xa trên đường phố hoặc cao tốc với tốc độ cao.
Hình 1.8 Máy đào cây dùng xe tải
Với nhu cầu trồng cây xanh đô thị hiện nay, máy đào cây sử dụng cơ cấu thuổng đào kết hợp với xe tải là lựa chọn tối ưu nhất.
CẤU TẠO VÀ CHU TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ĐÀO CÂY SỬ DỤNG CƠ CẤU THUỔNG ĐÀO 2.1 Cấu tạo máy đào cây 2.1.1 Cụm khung bầu
Cơ cấu càng
- Xy lanh nâng bầu: điều chỉnh góc nghiêng của cụm khung bầu.
Hành trình xy lanh nâng bầu: 608 mm.
- Xy lanh nâng càng: nâng hạ toàn bộ càng nâng.
Hành trình xy lanh nâng càng: 797 mm.
- Xy lanh tay càng: thay đổi độ dài tay càng nâng.
Hành trình xy lanh tay càng: 500 mm.
2.2 Chu trình làm việc của máy đào cây sử dụng thuổng đào dẫn động bằng xy lanh thủy lực
Các thuổng đào được lắp đặt trên các ray trượt xung quanh khung kim loại, với mỗi thuổng được điều khiển bởi một xy lanh thủy lực Khung có cơ cấu đóng mở nhờ vào 2 xy lanh thủy lực nhỏ Trong quá trình làm việc, người thao tác sử dụng cụm van tỷ lệ có tay gạt để điều khiển từng xy lanh, qua đó thực hiện các thao tác đào hiệu quả.
Cụm thuổng đào được kết nối với xe thông qua cơ cấu càng, cho phép nâng hạ và di chuyển cây một cách dễ dàng Trong trạng thái bình thường, khung bầu đóng, các thuổng đào hạ xuống vị trí thấp nhất, trong khi càng nâng cụm bầu lên vị trí cao nhất, và xy lanh tay càng ở vị trí ngắn nhất, giúp cụm bầu nằm gọn trên sàn xe.
Hình 2.5 Máy ở trạng thái bình thường không làm việc 2.2.1 Quá trình đào cây
Bước 1: Xy lanh tay càng đẩy ra vị trí dài nhất
Hình 2.6 Quá trình đào cây – Bước 1
Bước 2: Xy lanh nâng bầu kéo vào, đẩy cụm bầu ra khỏi sàn xe
Hình 2.7 Quá trình đào cây – bước 2
Bước 3: Các xy lanh thuổng kéo thuổng đào lên
Hình 2.8 Quá trình đào cây – bước 3
Bước 4: Xy lanh càng nâng hạ cụm bầu xuống vị trí thấp nhất
Hình 2.9 Quá trình đào cây – bước 4
Bước 5: Xy lanh mở khung mở khung bầu đào ra, xe di chuyển để khung vào vị trí đào cây.
Hình 2.10 Quá trình đào cây – bước 5
Bước 6: Xy lanh mở khung đóng lại
Hình 2.11 Quá trình đào cây – bước 6
Bước 7: Xy lanh thuổng đào lần lượt đẩy từng thuổng đào xuống, thực hiện thao tác đào
Hình 2.12 Quá trình đào cây – bước 7
Bước 8: Sau khi đào cây xong, xy lanh nâng càng nâng lên vị trí cao nhất
Hình 2.13 Quá trình đào cây – bước 8
Bước 9: Xy lanh nâng bầu đẩy ra, kéo cụm bầu gập vào
Hình 2.14 Quá trình đào cây – bước 9
Bước 10: Xy lanh tay càng kéo tay càng ngắn lại, cụm bầu nằm gọn trên sàn xe
Hình 2.15 Quá trình đào cây – bước 10 2.2.2 Quá trình trồng cây
Sau khi đào cây xong, xe chở cây đến vị trí hố trồng được chuẩn bị sẵn và bắt đầu trồng cây
- Bước 1: Xy lanh tay càng đẩy ra.
- Bước 2: Xy lanh nâng bầu kéo về, đẩy cụm bầu ra khỏi sàn xe.
- Bước 3: Xy lanh nâng càng hạ xuống đặt câu vào hố trồng.
- Bước 4: Các xy lanh thuổng đào lần lượt rút các thuổng đào lên, kết thúc quá trình trồng cây.
- Bước 5: Xy lanh khung bầu mở khung bầu ra để xe có thể di chuyển ra khỏi thân cây.
- Bước 6: Các cơ cấu xy lanh về vị trí ban đầu khi không làm việc.
Hình 2.16 Mạch thủy lực máy đào cây sử dụng thuổng đào
2- Bơm piston điều chỉnh lưu lượng
6- Cụm van phân phối điều khiển các xy lanh càng
8- Xy lanh điều chỉnh độ dài tay càng
10- Xy lanh mở cụm khung bầu
11-Van một chiều có điều khiển
13-Cụm van phân phối điều khiển xy lanh thuổng đào và xy lanh mở khung 14- Bộ lọc đường hồibầu
Bơm dầu được điều khiển bởi động cơ diesel của xe cơ sở, với dầu hồi về bể khi không hoạt động Trong quá trình làm việc, người thao tác sử dụng tay gạt của cụm van phân phối để điều khiển các xy lanh của từng cơ cấu Mỗi lần thao tác chỉ có một cơ cấu chấp hành hoạt động, và bơm tự điều chỉnh lưu lượng theo yêu cầu của từng cơ cấu chấp hành.
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC
3.1.1 Tính toán xy lanh thuổng đào a Sơ đồ lực và tính toán lực đào của thuổng Để đào được đất, lực đẩy của thuổng đào phải lớn hơn hoặc bằng lực cản của đất tác dụng lên thuổng Lực cản cảu đất lớn nhất ở vị trí thuổng đào sâu nhất Vì vậy, ta tính toán xy lanh thuổng đào ở vị trí này.
Hình 3.1 Sơ đồ tính toán lực đẩy xy lanh thuổng đào
Lực cản của đất được tính gần đúng bằng phương pháp N.G Dombrovski:
Với: - chiều rộng lớp phoi,
- hệ số lực cắt đất, đối với đất á sét, sỏi nhỏ và trung bình sét mềm, ta chọn (theo bảng 1.III.1, trang 30, Máy làm đất – Phạm Hữu Đỗng).
Vậy lực cản của đất:
Lực đẩy của Xy lanh cần thiết:
Với : hệ số an toàn b Tính toán các thông số xy lanh thuổng đào
Các thông số ban đầu:
- Lực đẩy xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình:
- Áp suất làm việc sơ bộ:
Ta chọn xy lanh tầng để chiều dài xy lanh ngắn, không bị vướng vào cây khi thao tác.
Tính toán các thông số xy lanh: Đường kính sơ bộ piston nhỏ nhất:
(thỏa mãn) Trong điều kiện làm việc bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất làm việc của xy lanh là:
Ta chọn xy lanh tầng 2 chiều của Parker mã S73DC :
- Đường kính piston nhỏ nhất: 100 mm.
- Đường kính piston lớn nhất: 150 mm.
- Áp suất làm việc tối đa: 375 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 250 bar.
Hình 3.2 Xy lanh S73DC của Parker
Lưu lượng lớn nhất cần thiết cấp cho xy lanh là:
3.1.2 Tính toán xy lanh nâng bầu a Sơ đồ lực và tính toán lực đẩy cẩn thiết của xy lanh
Vị trí lực kéo xy lanh cần thiết lớn nhất
Vị trí lực đẩy xy lanh cần thiết lớn nhất Hình 3.3 Sơ đồ lực tính toán xy lanh nâng bầu
Ta tính toán xy lanh ở vị trí lực kéo cần thiết lớn nhất sau đó kiểm tra xem có thỏa mãn lực đẩy cần thiết không.
Khối lượng cụm bầu khi có cả đất và cây bằng tổng khối lượng khung bầu cộng khối lượng đất, cộng khối lượng cây:
Khối lượng đất ta tính dựa vào thể tích và khối lượng riêng của đất:
Hình 3.4 Tính toán khối lượng bầu đất
Vậy tổng khối lượng cụm bầu: Điểm đặt của G là trọng tâm được xác định bằng phần mềm Solidworks.
Theo sơ đồ tính toán lực xy lanh, để nâng cụm thuổng đào khi có đất và cây, xy lanh cần tạo ra lực kéo tối thiểu.
Với , ( là hệ số an toàn), ( là số xy lanh)
Suy ra lực kéo xy lanh cần thiết:
Lực đẩy xy lanh cần thiết: b Tính toán các thông số xy lanh nâng bầu
Các thông số ban đầu:
- Lực đẩy xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình đẩy:
- Áp suất làm việc sơ bộ chọn:
Tính lại lực kéo xy lanh:
Vậy chọn đường kính xy lanh và cần piston như vậy là thỏa mãn.
Trong điều kiện bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất xy lanh là:
Theo catalog xy lanh thủy lực của Rexroth, ta chọn xy lanh kiểu CDH2 MP3:
- Áp suất làm việc tối đa: 375 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 250 bar.
Hình 3.5 Xy lanh Rexroth kiểu CDH2 MP3
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh là:
3.1.3 Tính toán xy lanh nâng càng a Sơ đồ lực và tính toán lực đẩy cẩn thiết của xy lanh
Hình 3.6 minh họa sơ đồ tính toán lực của xy lanh nâng càng, cho thấy vị trí mà xy lanh chịu lực lớn nhất Tại vị trí này, chúng ta tiến hành tính toán lực tác động lên xy lanh.
Khối lượng cụm càng tổng thể khi có cả đất và cây bằng tổng khối lượng càng cộng khối lượng đất, cộng khối lượng cây:
Khối lượng càng tổng thể ta xác định bằng phần mềm Solidworks, ta có:
Vậy tổng khối lượng càng: Điểm đặt của G là trọng tâm được xác định bằng phần mềm Solidworks.
Theo sơ đồ tính toán lực xy lanh, lực đẩy tối thiểu của xy lanh:
Với , ( là hệ số an toàn), ( là số xy lanh) Suy ra: b Tính toán các thông số xy lanh nâng càng
Các thông số ban đầu:
- Lực đẩy xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình đẩy:
- Áp suất làm việc sơ bộ chọn:
Tính lại lực đẩy xy lanh:
Vậy chọn đường kính xy lanh và cần piston như vậy là thỏa mãn.
Trong điều kiện bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất xy lanh là:
Theo catalog xy lanh thủy lực của Rexroth, ta chọn xy lanh kiểu CDH2 MP3:
- Áp suất làm việc tối đa: 375 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 250 bar.
Hình 3.7 Xy lanh Rexroth kiểu CDH2 MP3
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh là:
3.1.4 Tính toán xy lanh tay càng a Sơ đồ lực và tính toán lực kéo cần thiết của xy lanh
Hình 3.8 Sơ đồ tính toán lực xy lanh tay càng
Xy lanh tay càng chỉ hoạt động hiệu quả khi tay càng ở vị trí nằm ngang Lực kéo mà nó tạo ra chỉ cần đủ để vượt qua lực ma sát giữa tay càng và càng nâng.
Khối lượng tay càng ta xác định bằng phần mềm Solidworks, ta có:
Theo sơ đồ tính toán lực xy lanh, lực kéo tối thiểu của xy lanh phải bằng lực ma sát giữa tay càng và càng nâng:
Với , ( là hệ số an toàn), ( là số xy lanh),
(hệ số ma sát trượt giữa thép với thép) Suy ra: b Tính toán các thông số xy lanh tay càng
Các thông số ban đầu:
- Lực kéo xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình đẩy:
- Áp suất làm việc sơ bộ chọn:
Tính lại lực kéo xy lanh:
Vậy chọn đường kính xy lanh và cần piston như vậy là thỏa mãn.
Trong điều kiện bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất xy lanh là:
Theo catalog xy lanh thủy lực của Rexroth, ta chọn xy lanh kiểu CDL1 MP5:
- Áp suất làm việc tối đa: 240 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 160 bar.
Hình 3.9 Xy lanh Rexroth kiểu CDL1 MP5
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh là:
3.1.5 Tính toán xy lanh mở khung bầu a Lực kéo cần thiết của xy lanh
Lực kéo của xy lanh mở bầu chỉ cần thắng được lực ma sát trượt giữa 2 phần của khung bầu.
Khối lượng phần mở ra của khung ta xác định bằng phần mềm Solidworks, ta có:
Hình 3.10 Phần khung mở ra
Theo sơ đồ tính toán lực xy lanh, lực kéo tối thiểu của xy lanh phải bằng lực ma sát giữa tay càng và càng nâng:
Với , ( là hệ số an toàn), (hệ số ma sát trượt giữa thép với thép) Suy ra: b Tính toán các thông số xy lanh mở khung thuổng
Các thông số ban đầu:
- Lực kéo xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình đẩy:
- Áp suất làm việc sơ bộ chọn:
Tính lại lực kéo xy lanh:
Vậy chọn đường kính xy lanh và cần piston như vậy là thỏa mãn.
Trong điều kiện bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất xy lanh là:
Theo catalog xy lanh thủy lực của Rexroth, ta chọn xy lanh kiểu CDL1 MP5:
- Áp suất làm việc tối đa: 240 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 160 bar.
Hình 3.11 Xy lanh Rexroth CDL1 MP5
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh là:
Sau khi tính toán, ta có bảng thông số các xy lanh như sau:
Bảng 3.1 Thông số các xy lanh thủy lực lượng Số Đường kính piston (mm) Đường kính cần (mm)
Lưu lượng max (l/p) Áp suất max (bar)
Xy lanh mở khung bầu 2 50 28 120 2,83 46
3.2 Tính toán đường ống thủy lực
Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng công tác được bơm từ bể dầu đến các van và cơ cấu chấp hành, sau đó quay trở lại bể thông qua các đường ống dẫn thủy lực.
- Đường ống thủy lực cần đảm bảo những yêu cầu sau:
- Đảm bảo độ bền cần thiết
- Đảm bảo hao phí áp suất thấp nhất
- Đảm bảo không rò rỉ
- Vì áp suất làm việc của hệ thống cao và môi trường hoạt động của máy ép nên ta chọn ống dẫn cứng được sản xuất từ thép.
Đường ống thủy lực được chia thành ba đoạn chính: Đường ống hút, là đoạn nối từ bể dầu đến bơm nguồn, với vận tốc hút; Đường ống đẩy, nén, là đoạn từ bơm nguồn đến các block van và xy lanh, với vận tốc đẩy, nén; và Đường ống xả, là đường ống hồi về bể dầu, với vận tốc xả.
- Đường kính trong đường ống được tính theo công thức:
: là đường kính trong của ống
: là lưu lượng chảy qua ống
: là vận tốc của dầu qua ống
+ Bề dày ống được tính theo công thức:
: là áp suất lớn nhất của dầu qua ống : là đường kính trong của ống
: là ứng suất tới hạn của vật liệu làm ống ; , chọn vật liệu làm ống là thép có →
: là hệ số an toàn, chọn
3.2.1 Tính toán đường ống hút:
Ta tính toán đường kính đường ống hút theo lưu lượng cấp vào cho 2 xy lanh nâng bầu – là 2 xy lanh cần lưu lượng lớn nhất:
3.2.2 Tính toán đường ống xả:
Ta tính toán đường kính đường ống xả theo lưu lượng cấp vào cho 2 xy lanh nâng bầu – là 2 xy lanh cần lưu lượng lớn nhất:
3.2.3 Tính toán đường ống đẩy :
Ta tính toán đường kính đường ống đẩy cho từng xy lanh theo lưu lượng cấp vào mỗi xy lanh:
+ Đường kính ống đẩy từ block van đến xy lanh thuổng đào:
+ Đường kính ống đẩy từ block van đến xy lanh nâng bầu:
+ Đường kính ống đẩy từ block van đến xy lanh nâng càng:
+ Đường kính ống đẩy từ block van đến xy lanh tay càng:
+ Đường kính ống đẩy từ bơm đến block van tính theo lưu lượng lớn nhất cấp đến 2 xy lanh nâng bầu:
3.2.4 Tổn thất áp suất trên đường ống
Bảng 3.2 Thông số đường ống thủy lực
Bơm đến block Block đến xy lanh thuổng Block đến xy lanh nâng bầu Block đến xy lanh nâng càng Block đến xy lanh tay càng Đường kính (mm) 30 30 10 10 15 6 8
Vận tốc (m/s) 1.4 1.4 3.12 4.25 2.77 3.18 3.35 Ống hút Ống xả Ống đẩy
: là tổn thất áp suất dọc đường do ma sát theo chiều dài đường ống gây nên.
Tính hệ số tổn thất của các đường ống:
Khối lượng riêng của dầu AW32 là : (kg/m 3 )
3.3 Chọn mối nối thủy lực
Mối nối thủy lực đóng vai trò quan trọng trong việc lắp ghép ống dẫn thủy lực với các thành phần của hệ thống, đồng thời được thiết kế để đáp ứng yêu cầu tháo lắp dễ dàng.
Mối nối được chia thành hai loại: mối nối tháo được và mối nối không tháo được Trong thiết kế, chúng ta lựa chọn cả hai loại mối nối tháo được và mối nối không tháo được với kiểu cố định.
Mối nối không tháo được tại vị trí các mối của bộ nguồn và các mối nối của phần còn lại của mạch được gia công bằng phương pháp hàn, dán đối đầu hai ống hoặc sử dụng ống chuyển Ưu điểm của loại mối nối này là giảm thiểu khả năng rò rỉ và tăng độ bền cho hệ thống.
30) % về mựt khối lượng so với mối nối tháo được ứng với cùng một hệ thống thủy lực.
Mối nối tháo được cố định giữa bộ nguồn và hệ thống giúp dễ dàng tháo lắp và bảo dưỡng Loại mối nối này sử dụng mặt côn ngoài để đảm bảo tính ổn định và thuận tiện trong quá trình bảo trì.
Hình 3.12 Mối nối thủy lực
Mối nối này bao gồm ống dẫn 1 với đoạn cuối có mặt côn góc lệch 30 độ, ống chẹn 2, ống lồng 3 và đai ốc 4 Độ bít kín của mối nối được đảm bảo nhờ sự tiếp xúc giữa mặt côn trong của ống chẹn 2 và mặt côn ngoài của ống dẫn.
1 Nhược điểm của mối nối dạng này là: làm giảm độ bền của ống nối tại đoạn nối, khó nhận thấy bằng mắt thường vị trí rạn nứt, mô men xoắn-kéo đối với đai ốc 4 tương đối lớn, ít về chủng loại, cần dụng cụ chuyên dụng để tạo mặt côn cho ống dẫn 1.
Mạch thủy lực CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC 3.1 Tính toán xy lanh 3.1.1 Tính toán xy lanh thuổng đào
Hình 2.16 Mạch thủy lực máy đào cây sử dụng thuổng đào
2- Bơm piston điều chỉnh lưu lượng
6- Cụm van phân phối điều khiển các xy lanh càng
8- Xy lanh điều chỉnh độ dài tay càng
10- Xy lanh mở cụm khung bầu
11-Van một chiều có điều khiển
13-Cụm van phân phối điều khiển xy lanh thuổng đào và xy lanh mở khung 14- Bộ lọc đường hồibầu
Bơm dầu được điều khiển bởi động cơ diesel của xe cơ sở, với dầu hồi về bể khi không hoạt động Trong quá trình làm việc, người thao tác sử dụng tay gạt của cụm van phân phối để điều khiển các xy lanh của từng cơ cấu Mỗi lần thao tác chỉ có một cơ cấu chấp hành hoạt động, và bơm tự điều chỉnh lưu lượng theo yêu cầu của từng cơ cấu chấp hành.
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC
3.1.1 Tính toán xy lanh thuổng đào a Sơ đồ lực và tính toán lực đào của thuổng Để đào được đất, lực đẩy của thuổng đào phải lớn hơn hoặc bằng lực cản của đất tác dụng lên thuổng Lực cản cảu đất lớn nhất ở vị trí thuổng đào sâu nhất Vì vậy, ta tính toán xy lanh thuổng đào ở vị trí này.
Hình 3.1 Sơ đồ tính toán lực đẩy xy lanh thuổng đào
Lực cản của đất được tính gần đúng bằng phương pháp N.G Dombrovski:
Với: - chiều rộng lớp phoi,
- hệ số lực cắt đất, đối với đất á sét, sỏi nhỏ và trung bình sét mềm, ta chọn (theo bảng 1.III.1, trang 30, Máy làm đất – Phạm Hữu Đỗng).
Vậy lực cản của đất:
Lực đẩy của Xy lanh cần thiết:
Với : hệ số an toàn b Tính toán các thông số xy lanh thuổng đào
Các thông số ban đầu:
- Lực đẩy xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình:
- Áp suất làm việc sơ bộ:
Ta chọn xy lanh tầng để chiều dài xy lanh ngắn, không bị vướng vào cây khi thao tác.
Tính toán các thông số xy lanh: Đường kính sơ bộ piston nhỏ nhất:
(thỏa mãn) Trong điều kiện làm việc bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất làm việc của xy lanh là:
Ta chọn xy lanh tầng 2 chiều của Parker mã S73DC :
- Đường kính piston nhỏ nhất: 100 mm.
- Đường kính piston lớn nhất: 150 mm.
- Áp suất làm việc tối đa: 375 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 250 bar.
Hình 3.2 Xy lanh S73DC của Parker
Lưu lượng lớn nhất cần thiết cấp cho xy lanh là:
3.1.2 Tính toán xy lanh nâng bầu a Sơ đồ lực và tính toán lực đẩy cẩn thiết của xy lanh
Vị trí lực kéo xy lanh cần thiết lớn nhất
Vị trí lực đẩy xy lanh cần thiết lớn nhất Hình 3.3 Sơ đồ lực tính toán xy lanh nâng bầu
Ta tính toán xy lanh ở vị trí lực kéo cần thiết lớn nhất sau đó kiểm tra xem có thỏa mãn lực đẩy cần thiết không.
Khối lượng cụm bầu khi có cả đất và cây bằng tổng khối lượng khung bầu cộng khối lượng đất, cộng khối lượng cây:
Khối lượng đất ta tính dựa vào thể tích và khối lượng riêng của đất:
Hình 3.4 Tính toán khối lượng bầu đất
Vậy tổng khối lượng cụm bầu: Điểm đặt của G là trọng tâm được xác định bằng phần mềm Solidworks.
Theo sơ đồ tính toán lực xy lanh, để nâng cụm thuổng đào khi có đất và cây, xy lanh cần tạo ra lực kéo tối thiểu.
Với , ( là hệ số an toàn), ( là số xy lanh)
Suy ra lực kéo xy lanh cần thiết:
Lực đẩy xy lanh cần thiết: b Tính toán các thông số xy lanh nâng bầu
Các thông số ban đầu:
- Lực đẩy xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình đẩy:
- Áp suất làm việc sơ bộ chọn:
Tính lại lực kéo xy lanh:
Vậy chọn đường kính xy lanh và cần piston như vậy là thỏa mãn.
Trong điều kiện bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất xy lanh là:
Theo catalog xy lanh thủy lực của Rexroth, ta chọn xy lanh kiểu CDH2 MP3:
- Áp suất làm việc tối đa: 375 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 250 bar.
Hình 3.5 Xy lanh Rexroth kiểu CDH2 MP3
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh là:
3.1.3 Tính toán xy lanh nâng càng a Sơ đồ lực và tính toán lực đẩy cẩn thiết của xy lanh
Hình 3.6 minh họa sơ đồ tính toán lực của xy lanh nâng càng, cho thấy vị trí mà xy lanh chịu lực lớn nhất Tại vị trí này, chúng ta tiến hành tính toán lực tác động lên xy lanh.
Khối lượng cụm càng tổng thể khi có cả đất và cây bằng tổng khối lượng càng cộng khối lượng đất, cộng khối lượng cây:
Khối lượng càng tổng thể ta xác định bằng phần mềm Solidworks, ta có:
Vậy tổng khối lượng càng: Điểm đặt của G là trọng tâm được xác định bằng phần mềm Solidworks.
Theo sơ đồ tính toán lực xy lanh, lực đẩy tối thiểu của xy lanh:
Với , ( là hệ số an toàn), ( là số xy lanh) Suy ra: b Tính toán các thông số xy lanh nâng càng
Các thông số ban đầu:
- Lực đẩy xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình đẩy:
- Áp suất làm việc sơ bộ chọn:
Tính lại lực đẩy xy lanh:
Vậy chọn đường kính xy lanh và cần piston như vậy là thỏa mãn.
Trong điều kiện bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất xy lanh là:
Theo catalog xy lanh thủy lực của Rexroth, ta chọn xy lanh kiểu CDH2 MP3:
- Áp suất làm việc tối đa: 375 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 250 bar.
Hình 3.7 Xy lanh Rexroth kiểu CDH2 MP3
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh là:
3.1.4 Tính toán xy lanh tay càng a Sơ đồ lực và tính toán lực kéo cần thiết của xy lanh
Hình 3.8 Sơ đồ tính toán lực xy lanh tay càng
Xy lanh tay càng chỉ hoạt động hiệu quả khi tay càng ở vị trí nằm ngang Lực kéo mà xy lanh tạo ra chỉ cần đủ để vượt qua lực ma sát giữa tay càng và càng nâng.
Khối lượng tay càng ta xác định bằng phần mềm Solidworks, ta có:
Theo sơ đồ tính toán lực xy lanh, lực kéo tối thiểu của xy lanh phải bằng lực ma sát giữa tay càng và càng nâng:
Với , ( là hệ số an toàn), ( là số xy lanh),
(hệ số ma sát trượt giữa thép với thép) Suy ra: b Tính toán các thông số xy lanh tay càng
Các thông số ban đầu:
- Lực kéo xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình đẩy:
- Áp suất làm việc sơ bộ chọn:
Tính lại lực kéo xy lanh:
Vậy chọn đường kính xy lanh và cần piston như vậy là thỏa mãn.
Trong điều kiện bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất xy lanh là:
Theo catalog xy lanh thủy lực của Rexroth, ta chọn xy lanh kiểu CDL1 MP5:
- Áp suất làm việc tối đa: 240 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 160 bar.
Hình 3.9 Xy lanh Rexroth kiểu CDL1 MP5
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh là:
3.1.5 Tính toán xy lanh mở khung bầu a Lực kéo cần thiết của xy lanh
Lực kéo của xy lanh mở bầu chỉ cần thắng được lực ma sát trượt giữa 2 phần của khung bầu.
Khối lượng phần mở ra của khung ta xác định bằng phần mềm Solidworks, ta có:
Hình 3.10 Phần khung mở ra
Theo sơ đồ tính toán lực xy lanh, lực kéo tối thiểu của xy lanh phải bằng lực ma sát giữa tay càng và càng nâng:
Với , ( là hệ số an toàn), (hệ số ma sát trượt giữa thép với thép) Suy ra: b Tính toán các thông số xy lanh mở khung thuổng
Các thông số ban đầu:
- Lực kéo xy lanh tính toán:
- Hành trình xy lanh:
- Thời gian đi hết hành trình đẩy:
- Áp suất làm việc sơ bộ chọn:
Tính lại lực kéo xy lanh:
Vậy chọn đường kính xy lanh và cần piston như vậy là thỏa mãn.
Trong điều kiện bình thường không tính đến hệ số an toàn, áp suất xy lanh là:
Theo catalog xy lanh thủy lực của Rexroth, ta chọn xy lanh kiểu CDL1 MP5:
- Áp suất làm việc tối đa: 240 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 160 bar.
Hình 3.11 Xy lanh Rexroth CDL1 MP5
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh là:
Sau khi tính toán, ta có bảng thông số các xy lanh như sau:
Bảng 3.1 Thông số các xy lanh thủy lực lượng Số Đường kính piston (mm) Đường kính cần (mm)
Lưu lượng max (l/p) Áp suất max (bar)
Xy lanh mở khung bầu 2 50 28 120 2,83 46
Tính toán đường ống thủy lực 1 Tính toán đường ống hút
Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng công tác được bơm từ bể dầu đến các van và cơ cấu chấp hành, sau đó quay trở lại bể thông qua các đường ống dẫn thủy lực.
- Đường ống thủy lực cần đảm bảo những yêu cầu sau:
- Đảm bảo độ bền cần thiết
- Đảm bảo hao phí áp suất thấp nhất
- Đảm bảo không rò rỉ
- Vì áp suất làm việc của hệ thống cao và môi trường hoạt động của máy ép nên ta chọn ống dẫn cứng được sản xuất từ thép.
Hệ thống đường ống thủy lực được chia thành ba đoạn chính: Đường ống hút, là đoạn nối từ bể dầu đến bơm nguồn, với vận tốc hút; Đường ống đẩy, nén, là đoạn từ bơm nguồn đến các block van và xy lanh, với vận tốc đẩy, nén; và Đường ống xả, là đường ống hồi về bể dầu, với vận tốc xả.
- Đường kính trong đường ống được tính theo công thức:
: là đường kính trong của ống
: là lưu lượng chảy qua ống
: là vận tốc của dầu qua ống
+ Bề dày ống được tính theo công thức:
: là áp suất lớn nhất của dầu qua ống : là đường kính trong của ống
: là ứng suất tới hạn của vật liệu làm ống ; , chọn vật liệu làm ống là thép có →
: là hệ số an toàn, chọn
3.2.1 Tính toán đường ống hút:
Ta tính toán đường kính đường ống hút theo lưu lượng cấp vào cho 2 xy lanh nâng bầu – là 2 xy lanh cần lưu lượng lớn nhất:
3.2.2 Tính toán đường ống xả:
Ta tính toán đường kính đường ống xả theo lưu lượng cấp vào cho 2 xy lanh nâng bầu – là 2 xy lanh cần lưu lượng lớn nhất:
3.2.3 Tính toán đường ống đẩy :
Ta tính toán đường kính đường ống đẩy cho từng xy lanh theo lưu lượng cấp vào mỗi xy lanh:
+ Đường kính ống đẩy từ block van đến xy lanh thuổng đào:
+ Đường kính ống đẩy từ block van đến xy lanh nâng bầu:
+ Đường kính ống đẩy từ block van đến xy lanh nâng càng:
+ Đường kính ống đẩy từ block van đến xy lanh tay càng:
+ Đường kính ống đẩy từ bơm đến block van tính theo lưu lượng lớn nhất cấp đến 2 xy lanh nâng bầu:
3.2.4 Tổn thất áp suất trên đường ống
Bảng 3.2 Thông số đường ống thủy lực
Bơm đến block Block đến xy lanh thuổng Block đến xy lanh nâng bầu Block đến xy lanh nâng càng Block đến xy lanh tay càng Đường kính (mm) 30 30 10 10 15 6 8
Vận tốc (m/s) 1.4 1.4 3.12 4.25 2.77 3.18 3.35 Ống hút Ống xả Ống đẩy
: là tổn thất áp suất dọc đường do ma sát theo chiều dài đường ống gây nên.
Tính hệ số tổn thất của các đường ống:
Khối lượng riêng của dầu AW32 là : (kg/m 3 )
3.3 Chọn mối nối thủy lực
Mối nối thủy lực đóng vai trò quan trọng trong việc lắp ghép ống dẫn thủy lực với các thành phần của hệ thống, đồng thời được thiết kế để đáp ứng yêu cầu tháo lắp dễ dàng.
Mối nối được chia thành hai loại: mối nối tháo được và mối nối không tháo được Trong thiết kế, chúng ta lựa chọn cả hai loại mối nối tháo được và mối nối không tháo được với kiểu cố định.
Mối nối không tháo được tại vị trí các mối của bộ nguồn và các mối nối của phần còn lại của mạch được gia công bằng phương pháp hàn, dán đối đầu hai ống hoặc sử dụng ống chuyển Ưu điểm của loại mối nối này là giảm thiểu khả năng rò rỉ và tăng cường độ bền cho hệ thống.
30) % về mựt khối lượng so với mối nối tháo được ứng với cùng một hệ thống thủy lực.
Mối nối tháo được cố định giữa bộ nguồn và hệ thống giúp dễ dàng tháo lắp và bảo dưỡng Loại mối nối này sử dụng mặt côn ngoài để đảm bảo tính tiện lợi trong quá trình bảo trì.
Hình 3.12 Mối nối thủy lực
Mối nối này bao gồm ống dẫn 1 với đoạn cuối có mặt côn góc lệch 30 độ, ống chẹn 2, ống lồng 3 và đai ốc 4 Độ bít kín của mối nối được đảm bảo nhờ sự tiếp xúc giữa mặt côn trong của ống chẹn 2 và mặt côn ngoài của ống dẫn.
1 Nhược điểm của mối nối dạng này là: làm giảm độ bền của ống nối tại đoạn nối, khó nhận thấy bằng mắt thường vị trí rạn nứt, mô men xoắn-kéo đối với đai ốc 4 tương đối lớn, ít về chủng loại, cần dụng cụ chuyên dụng để tạo mặt côn cho ống dẫn 1.
Van phân phối là một thiết bị thủy lực có chức năng thay đổi hướng dòng chất lỏng, từ đó có khả năng đảo chiều chuyển động của các cơ cấu chấp hành mà nó điều khiển.
Trên các xe máy công trình, van phân phối tỷ lệ dạng tay gạt được ưa chuộng nhờ vào khả năng điều khiển đơn giản và độ bền cao, phù hợp với môi trường ngoài trời khắc nghiệt Khi lựa chọn van phân phối, cần chú ý đến hai thông số quan trọng: lưu lượng lớn nhất và áp suất lớn nhất của dầu đi qua van.
3.4.1 Cụm van cho xy lanh thuổng đào và xy lanh mở khung bầu
Lưu lượng lớn nhất: 20 (l/p). Áp suất lớn nhất: 296 (bar).
Ta chọn cụm van SD5/6-P của hãng Walvoil
+ Áp suất làm việc lớn nhất: 350 bar.
+ Số lượng cơ cấu chấp hành: 6.
Hình 3.14 Sơ đồ cụm van phân phối tỷ lệ SD5-P của Walvoil
Hình 3.15 Đặc tính tổn thất áp suất P-T
Hình 3.16 Đặc tính tổn thất áp suất P-A(B)
Hình 3.17 Đặc tính tổn thất áp suất A(B)-T
Theo đường đặc tính, tổn thất áp suất qua cụm van thuổng đào là 3 bar.
3.4.2 Cụm van cho các xy lanh càng nâng
Lưu lượng lớn nhất: 50 l/p. Áp suất lớn nhất: 310 bar.
Ta chọn cụm van SD5/3-P của hãng Walvoil
+ Áp suất làm việc lớn nhất: 350 bar.
+ Số lượng cơ cấu chấp hành: 3.
Hình 3.18 Cụm van phân phối SD5/3-P của Walvoil
Theo đường đặc tính, tổn thất áp suất qua cụm van này là 8 bar.
Chọn van an toàn 3.6 Chọn van một chiều có điều khiển 3.7 Chọn van một chiều 3.8 Chọn bộ lọc dầu 3.8.1 Lọc dầu đường hút
Van an toàn giúp bảo vệ hệ thống khỏi tình trạng quá tải, như khi xylanh bị kẹt dẫn đến áp suất tăng cao, gây ra các sự cố nghiêm trọng như hư hỏng bơm nguồn và vỡ đường ống.
Nguyên lý hoạt động của van an toàn dựa trên sự cân bằng giữa lực đàn hồi của lò xo và lực do áp suất dầu cao áp Tùy thuộc vào từng hệ thống, van an toàn được thiết lập ở các giá trị áp suất khác nhau Khi áp suất tăng cao do quá tải hoặc hỏng hóc, van an toàn sẽ xả chất lỏng về bể cho đến khi áp suất trở về mức định mức Có hai loại van an toàn: tác động trực tiếp, thường dùng cho hệ thống lưu lượng nhỏ và áp suất thấp, và tác động gián tiếp, phù hợp với hệ thống có lưu lượng và áp suất lớn hơn.
Với hệ thống thủy lực máy đào cây có áp suất làm việc tối đa lên tới 310 bar, ta chọn van an toàn tác động gián tiếp.
Thông số chọn van: lưu lượng tối đa 58 l/p, áp suất tối đa 310 bar.
Với thông số trên, ta chọn van an toàn DB10-2-5X/350 của hãng Rexroth:
+ Áp suất đặt tối đa: 350 bar.
Với hệ thống này, ta đặt áp suất van an toàn là 330 bar.
Hình 3.19 Van an toàn Rexroth DB10-2-5X/350
3.6 Chọn van một chiều có điều khiển
Thông số chọn van: lưu lượng lớn nhất 29 l/p, áp suất lớn nhất 310 bar.
Ta chọn van một chiều có điều khiển 4CK120 của hãng Eaton:
Lưu lượng lớn nhất: 120 l/p. Áp suất lớn nhất: 350 bar.
Hình 3.20 Van một chiều có điều khiển Eaton 4CK120
Hình 3.21 Đặc tính tổn thất của van 4CK120
Theo đường đặc tính, với lưu lượng 29 l/p, tổn thất áp suất qua van một chiều này là 15 psi hay 1 bar.
Thông số chọn van: lưu lượng lớn nhất 60 l/p, áp suất lớn nhất 310 bar.
Ta chọn van một chiều Hydac RV10A-51:
Lưu lượng lớn nhất: 80 l/p. Áp suất làm việc lớn nhất: 350 bar.
Hình 3.22 Van một chiều Hydac RV10A-51
Hình 3.23 Đường đặc tính tổn thất áp suất của van RV10A-51
Theo đường đặc tính trên, ở lưu lượng 60 l/p, tổn thất áp suất qua van này là 5,5 bar.
Bộ lọc dầu thường được phân loại dựa trên kích thước lọc hoặc độ tinh lọc của lõi lọc Các loại bộ lọc dầu chính bao gồm:
- Bộ lọc thô: có khả năng lọc các chất bẩn có kích thước nhỏ nhất 0,1 mm.
Bộ lọc này thường được lắp đặt trong các hệ thống thủy lực không yêu cầu độ chính xác cao và thường được sử dụng cho mục đích lọc phụ Do đó, bộ lọc này ít phổ biến trong các ứng dụng.
- Bộ lọc trung bình: kích thước nhỏ nhất có thể lọc là 0,001 mm.
Bộ lọc tinh có khả năng lọc các hạt kích thước 5-10 nm, được sử dụng phổ biến trong các hệ thống thủy lực nhờ chất lượng tốt và giá thành hợp lý Tuy nhiên, loại bộ lọc này có giá thành cao hơn và thường chỉ được áp dụng trong các hệ thống có van servo hoặc van tỉ lệ, nơi yêu cầu độ sạch của dầu rất cao.
Lõi lọc có nhiều loại khác nhau như bộ lọc lưới, lọc lá và sợi thủy tinh Để lựa chọn lọc dầu phù hợp, cần căn cứ vào lưu lượng.
Với lưu lượng 60 l/p ta chọn bộ lọc dầu của hãng Hystar
Bộ lọc đường hút : MF - 08
Hình 3.24 Lọc dầu Series MF và thông số
Bộ lọc đường hồi : RTF-10-D-25-B-G16-V/X của hãng Hystar.
Hình 3.24 Lọc dầu đường hồi
Chọn bơm nguồn 1 Tính chọn bơm nguồn
Chọn bơm nguồn căn cứ vào các thông số sau:
- Áp suất yêu cầu lớn nhất:
- Lưu lượng yêu cầu lớn nhất: Qb = ∆ Q + Qycmax.
- Bơm có dải tốc độ quay trục phù hợp với tốc độ của động cơ kéo.
- Phù hợp với độ nhớt của dầu trong hệ thống.
- Có tính lắp lẫn cao để thuận tiện cho trường hợp thay thế.
Bơm được lựa chọn phải có khả năng tạo ra áp suất tối đa của hệ thống, bao gồm cả tổn thất áp suất do các thành phần trong hệ thống gây ra.
Tổn thất áp suất trong hệ thống:
Lưu lượng của bơm bằng lưu lượng cần thiết lớn nhất của hệ thống cộng với tổn thất lưu lượng:
Vậy thông số chọn bơm: ,
Do hệ thống dùng van phân phối tỷ lệ kiểu thay gạt, áp suất trong hệ thống cao, ta chọn bơm piston đĩa nghiêng lưu lượng thay đổi.
Ta chọn bơm Danfoss S45 F74B có thống số như sau:
- Lưu lượng riêng tối đa 74 cm 3 / rev , 111 l / p tại 1500 rpm
- Tốc độ quay tối đa 2800 rpm , tối thiểu 500 rpm
Hình 3.27 Các đường đặc tính của bơm
Trong hệ thống xe đào cây, bơm nguồn được dẫn động bằng động cơ diezel của xe. lượng a Cấu tạo
Hình 3.28 Cấu tạo bơm piston đĩa nghiêng điều chỉnh lưu lượng
Bơm piston đĩa nghiêng là loại bơm thủy lực với cấu tạo gồm nhiều piston trong một block xy lanh, gắn với trục quay qua mối ghép then hoa Các piston tiếp xúc với đĩa chà nghiêng, cho phép điều chỉnh góc nghiêng để thay đổi lưu lượng bơm Loại bơm này thường được sử dụng trong các hệ thống thủy lực có áp suất cao, lưu lượng lớn và yêu cầu khả năng điều chỉnh lưu lượng.
Khi trục bơm quay, nó kéo theo block xy lanh quay, khiến các piston chuyển động tịnh tiến trong block xy lanh nhờ vào việc tỳ lên mặt chà của đĩa nghiêng Quá trình này tạo ra sự đẩy và hút của bơm Lưu lượng riêng của bơm tăng lên khi góc nghiêng của đĩa lớn hơn Độ nghiêng của đĩa có thể được điều chỉnh tự động hoặc thủ công để phù hợp với nhu cầu lưu lượng của hệ thống.
+ Điều khiển bù áp suất
Hình 3.29 Sơ đồ điều khiển lưu lượng theo nguyên lý bù áp suất
M2 = cửa tín hiệu áp suất hệ thống
M4 Điều khiển bù áp suất là nguyên lý điều khiển cơ bản, trong đó góc nghiêng của đĩa chà được điều chỉnh bởi piston và lò xo cứng Khi hoạt động bình thường, lò xo giữ đĩa chà nghiêng một góc so với trục quay, cho phép bơm chạy ở lưu lượng đã định Nếu lưu lượng cần cho cơ cấu chấp hành nhỏ hơn lưu lượng bơm tạo ra, áp suất phía bơm sẽ tăng Khi áp suất vượt quá giá trị đặt của lò xo, lực đẩy của piston sẽ điều chỉnh góc nghiêng của đĩa chà, giảm lưu lượng bơm cho đến khi đạt lưu lượng cần thiết Bơm sẽ duy trì lưu lượng này cho đến khi có sự thay đổi tải.
Tính toán thùng dầu CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ XY LANH NÂNG CÀNG 4.1 Thông số xy lanh và kết cấu 4.1.1 Piston
Thùng dầu có vai trò quan trọng trong việc chứa dầu thủy lực cho hệ thống hoạt động hiệu quả Lượng dầu cần thiết phải đủ để đảm bảo sự ổn định của hệ thống, trong khi kích thước thùng không nên quá lớn và cồng kềnh Bên cạnh đó, thùng dầu cũng góp phần làm mát dầu trong quá trình hoạt động Để xác định kích thước thùng dầu, cần dựa vào lưu lượng của bơm.
Thể tích dầu trong thùng bằng khoảng 3 đến 5 lần lưu lượng tối đa của bơm Với hệ thống máy đào cây, bơm hoạt động ở lưu lượng tối đa 60 l/p:
Ta chọn thể tích thùng dầu là 200 lít.
Gọi là chiều rộng, là chiều dài, là chiều cao của thùng dầu Để tối ưu hóa việc làm mát dầu, ta chọn ,
Suy ra thể tích thùng dầu:
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ XY LANH NÂNG CÀNG
4.1 Thông số xy lanh và kết cấu
Xy lanh nâng càng là xy lanh CDH2 MP3 của Rexroth có thông số:
- Áp suất làm việc tối đa: 375 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 250 bar.
Hình 4.1 Mô hình 3D xy lanh nâng càng
Hình 4.2 Các kích thước lắp đặt bên ngoài của xy lanh nâng càng
Hình 4.3 Cấu tạo các bộ phận của xy lanh nâng càng
Gioăng phớt làm kín, gạt bụi
- Vật liệu: thép mạ crom.
Hình 4.7 Nắp trước xy lanh
Hình 4.8 Nắp sau xy lanh
4.1.6 Bích bắt ren trước và sau
Hình 4.9 Bích bắt ren trước và sau
Chọn gioăng phớt làm kín, gạt bụi 1 Gạt bụi cần piston
Chọn gạt bụi của hãng Parker mã A1 7005 N3587:
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +100 độ C
4.2.2 Phớt làm kín cần piston
Chọn phớt của hãng Parker mã B3 7070 P5008:
Hình 4.11 Phớt làm kín cần piston Parker B3 7070 P5008
- Áp suất làm việc: ≤ 400 bar
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +110 độ C
Chọn dẫn hướng của hãng Parker mã 20097:
Hình 4.12 Dẫn hướng cần piston Parker 20097
- Nhiệt độ làm việc: -100 đến +200 độ C
Chọn O – ring hãng Parker mã V1 9113 P5008:
- Áp suất làm việc: ≤ 600 bar
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +100 độ C
Chọn O – ring của hãng Parker mã V1 4400 P5008:
- Áp suất làm việc: ≤ 600 bar
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +100 độ C
Chọn phớt của hãng Parker mã B7 A080 P5008:
Hình 4.15 Phớt làm kín Piston B7 A080 P5008
- Áp suất làm việc: ≤ 400 bar
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +110 độ C
Chọn dẫn hướng của hãng Parker mã 25150:
Kiểm nghiệm bền cần piston 4.4 Kiểm nghiệm bền vỏ xy lanh CHƯƠNG V: THIẾT KẾ XY LANH TAY CÀNG 5.1 Thông số xy lanh và kết cấu 5.1.1 Piston
Hình 4.17 Kích thước cần piston
Thông số của cần piston:
Bảng 4.1 Thông số vật liệu cần piston
Lực lớn nhất tác dụng vào cần piston: 252738 N.
Bảng 4.2 Lực tác dụng lên cần piston Ứng suất nén nhỏ nhất: Ứng suất nén lớn nhất:
Bảng 4.4 Kết quả mô phỏng hệ số an toàn cần piston
Hệ số an toàn nhỏ nhất: 2,298
Vậy cần piston đủ bền.
4.4 Kiểm nghiệm bền vỏ xy lanh
Hình 4.18 Kích thước vỏ xy lanh nâng càng
Thông số vỏ xy lanh:
Bảng 4.5 Thông số vật liệu vỏ xy lanh
Mô đun đàn hồi: Áp suất lớn nhất tác dụng vào vỏ xy lanh: 375 bar.
Bảng 4.6 Lực tác dụng lên vỏ xy lanh nâng càng Ứng suất nhỏ nhất: Ứng suất lớn nhất:
Bảng 4.8 Kết quả mô phỏng hệ số an toàn vỏ xy lanh
Hệ số an toàn nhỏ nhất: 3,774
Vậy vỏ xy lanh đủ bền.
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ XY LANH TAY CÀNG 5.1 Thông số xy lanh và kết cấu
Xy lanh tay càng có kết cấu hàn, thông số xy lanh:
- Áp suất làm việc tối đa: 240 bar.
- Áp suất làm việc bình thường: 160 bar.
Hình 5.1 Cấu tạo các bộ phận của xy lanh tay càng
10 – Gioăng phớt làm kín và dẫn hướng
Hình 5.2 Quả piston xy lanh tay càng
Hình 5.3 Cần piston xy lanh tay càng
- Vật liệu: thép mạ crom.
Hình 5.4 Vỏ xy lanh tay càng
Hình 5.5 Nắp trước xy lanh tay càng
Hình 5.6 Nắp sau xy lanh tay càng
Chọn gioăng phớt làm kín, gạt bụi 1 Gạt bụi cần piston
Chọn gạt bụi của hãng Parker mã A1 4030 N3587:
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +100 độ C
5.2.2 Phớt làm kín cần piston
Chọn phớt của hãng Parker mã C1 4035 N3571:
Hình 5.8 Phớt làm kín cần piston Parker C1 4035 N3571
- Áp suất làm việc: ≤ 400 bar
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +110 độ C
Chọn O – ring hãng Parker mã V1 7340 P5008:
- Áp suất làm việc: ≤ 600 bar
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +100 độ C
Chọn O – ring của hãng Parker mã V1 3168 P5008:
- Áp suất làm việc: ≤ 600 bar
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +100 độ C
Chọn phớt của hãng Parker mã KR 2080 00701:
Hình 5.11 Phớt làm kín Piston KR 2080 00701
- Áp suất làm việc: ≤ 300 bar
- Nhiệt độ làm việc: -35 đến +110 độ C
Chọn dẫn hướng của hãng Parker mã 25150:
- Nhiệt độ làm việc: -100 đến +200 độ C
CHƯƠNG VI: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG NẮP TRƯỚC XY
LANH NÂNG CÀNG 6.1 Phân tích chi tiết
Hình 6.1 Kích thước nắp trước xy lanh
- Chi tiết có dạng trụ tròn xoay
- Chi tiết được lắp ghép với vỏ xy, cần piston và gioăng phớt làm kín.
Trong môi trường làm việc khắc nghiệt, nơi tiếp xúc trực tiếp với dầu thủy lực và chịu áp suất cao, việc chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng Thép được lựa chọn vì khả năng chống ăn mòn và độ bền cao, đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định trong điều kiện khắc nghiệt.
Chúng tôi lựa chọn phôi thép tròn đặc, sản phẩm phổ biến trên thị trường Việc chọn phôi cần đảm bảo kích thước phù hợp để tránh lãng phí vật liệu và giảm khối lượng gia công Phôi cũng phải có chất lượng cao, không bị biến dạng hay gỉ sét.
6.3 Thiết kế quy trình công nghệ gia công nắp trước xy lanh nâng càng
Nguyờn cụng 1: Tiện khỏa mặt đầu, tiện mặt trụ ỉ170 và ỉ110
- Gá phôi lên mâm cặp 4 chấu của máy tiện, rà tâm đạt lượng dư cho phép.
- Tiện khỏa mặt đầu 3mm, cấp chính xác 12.
- Tiện mặt trụ ỉ170 một lượng 90mm, cấp chớnh xỏc 12.
- Tiện mặt trụ ỉ110 một lượng 41mm, cấp chớnh xỏc 12.
Nguyờn cụng 3: Tiện thụ và tinh lỗ ỉ70,4
- Tiện thụ lỗ ỉ70, cấp chớnh xỏc 12
- Tiện tinh lỗ ỉ70,4, cấp chớnh xỏc 9
- Tiện các rãnh phớt gạt bụi và phớt làm kín đạt cấp chính xác 11
- Tiện rãnh dẫn hướng đạt cấp chính xác 9
- Tiện rãnh phớt gạt bụi
- Tiện rãnh phớt làm kín
- Tiện rãnh dẫn hướng cần piston
Nguyên công 5: Mài tinh các rãnh phớt
- Mài tinh các rãnh phớt đạt Ra=2,5.
Nguyên công 6: Đảo đầu, gá trên mâm cặp 3 chấu, tiện khỏa mặt đầu, tiện mặt trụ ỉ100, mặt trụ ỉ170, tiện lỗ ỉ80
- Đảo đầu, gá trên mâm cặp 3 chấu, tiện khỏa mặt đầu
- Tiện thụ mặt trụ ỉ100 đạt cấp chớnh xỏc 12
- Tiện lỗ ỉ80 đạt cấp chớnh xỏc 12
Nguyên công 7: Tiện rãnh lắp O – ring
- Tiện rãnh lắp O – ring đạt cấp chính xác 11
Nguyên công 8: Mài tinh rãnh lắp O – ring
- Mài tinh rãnh lắp O – ring đạt Ra=2,5
Nguyên công 9: Phay mặt lỗ dầu
- Phay mặt lỗ dầu đạt cấp chính xác 12
- Phay hạ bậc lỗ dầu 0,5mm
Nguyên công 10: Khoan và tảo ren lỗ dầu
Nguyờn cụng 11: Khoan lỗ ỉ13 bắt bu lụng
- Khoan 8 lỗ ỉ13 bắt bu lụng.
Quá trình nghiên cứu và phát triển đề tài này đã giúp tôi nắm vững kiến thức về thủy lực, xe và máy công trình, đồng thời áp dụng những kiến thức đó vào việc tính toán và thiết kế máy móc trong thực tiễn.
Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu để hoàn thành công việc một cách tốt nhất Tuy nhiên, do là lần đầu tiên nghiên cứu nên tôi còn thiếu kinh nghiệm và không tránh khỏi những sai sót Tôi rất mong các thầy trong bộ môn chỉ ra những thiếu sót để tôi có thể bổ sung và hoàn thiện đề tài trong tương lai.
Một lần nữa em xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong bộ môn
Cảm ơn thầy hướng dẫn TS Trần Khánh Dương và các thầy cô tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hỗ trợ và chỉ bảo em trong quá trình hoàn thành đồ án cuối cùng của đời sinh viên Sự quan tâm của thầy cô đã giúp em đạt được thành công này.