TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC
Tổng quan
Máy ép thủy lực là loại máy sử dụng xi lanh thủy lực để tạo ra lực nén, hoạt động dựa trên nguyên lý đòn bẩy cơ học để tạo lực mạnh mẽ Được biết đến còn với tên gọi máy ép Bramah, theo tên nhà phát minh Joseph Bramah, người đã cấp bằng sáng chế cho thiết bị này vào năm 1795 Máy ép thủy lực là giải pháp hiệu quả trong các ngành công nghiệp cần gia công chính xác, nâng cao năng suất và độ bền của sản phẩm.
Hình 1.1 Máy ép thủy lực 4 trụ ép hãng Rotec Việt Nam
Nguyên lý làm việc dựa trên Định luật Pascal
Hình 1.2 Mô tả Định luật Pascal
Máy dập/ép thủy lực thường có kích thước lớn, bao gồm nhiều thành phần và linh kiện quan trọng như xi lanh chủ động, xi lanh bị động, đầu ép, thân ép, kệ giữ bàn làm việc, bàn làm việc, ghim giữ bàn làm việc, cột và khớp cút nối Những bộ phận này hợp thành hệ thống đảm bảo hiệu suất hoạt động của máy dập/ép thủy lực hiệu quả Việc hiểu rõ cấu trúc và các thành phần chính giúp tối ưu hóa quá trình sử dụng và bảo trì thiết bị.
Có thể chia thành 3 phần chính:
• Hệ thống thủy lực: Bao gồm 2 xi lanh thủy lực có kích thước khác nhau
• Phần khung máy: Là một nền tảng/bệ vững chắc để máy vận hành ổn định
• Hệ thống điều khiển: Những thiết bị đóng vai trò điều khiển máy hoạt động sao cho hiệu quả
The pressing capacity (Nominal force) of a hydraulic press refers to the maximum squeezing force the machine can achieve within safe operating pressure limits This force is a critical specification that determines the machine's ability to handle various applications It is calculated using a specific formula that ensures accurate assessment of the hydraulic press's capacity, enabling users to select the appropriate equipment for their needs while maintaining safety standards.
F (tấn) = Diện tích của lòng xilanh (mm) * áp suất (atm)/100000
Lực đẩy đầu đùn là yếu tố quan trọng trong các máy ép, giúp đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sau quá trình ép Hành trình của đầu đùn, hay còn gọi là Ejector stroke, quyết định khoảng cách đầu đùn di chuyển để đảm bảo quá trình tháo sản phẩm diễn ra thuận lợi Áp suất tối đa của máy, hay Maximum pressure of use, xác định mức áp lực cao nhất mà thiết bị thủy lực có thể hoạt động an toàn và hiệu quả Khi đặt ra lực ép (tấn), cần biết rõ áp suất tối đa đạt được để đảm bảo máy hoạt động đúng mức và tránh hư hại.
Trong quá trình hoạt động, máy ép thủy lực có lực ép lớn nhưng áp suất nhỏ thì giá trị của máy sẽ cao hơn Điều này có nghĩa là, dù cùng một lực ép, các loại máy ép thủy lực vẫn có thể có mức giá khác nhau phụ thuộc vào khả năng chịu áp suất và công suất của từng loại máy Do đó, việc lựa chọn máy phù hợp cần xem xét kỹ yếu tố về lực ép và áp suất để tối ưu hiệu quả và chi phí.
Hành trình xilanh (Cylinder/Slide stroke) là chiều dài mà piston trong xilanh có thể di chuyển, xác định bởi khoảng cách giữa vị trí tối đa và tối thiểu của piston Hành trình xilanh được tính bằng chiều dài ty xilanh đẩy ra tối đa trừ đi chiều dài ty xilanh khi thụt vào ngắn nhất, giúp đo lường chính xác khả năng hoạt động của hệ thống xilanh Việc nắm rõ hành trình xilanh là yếu tố quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống thủy lực, khí nén, đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả.
Hành trình máy (Max opening height): là khoảng cách từ bàn máy đến đầu ty xilanh khi đầu ty xilanh thụt về hết hành trình xilanh
Kích thước bàn làm việc là yếu tố quan trọng quyết định không gian làm việc, bao gồm chiều rộng và chiều sâu của bàn Kích thước bàn phù hợp phải được xác định dựa trên yêu cầu công việc của người sử dụng để tối ưu hóa hiệu quả làm việc Việc lựa chọn kích thước bàn làm việc đúng tiêu chuẩn giúp tạo không gian làm việc thuận tiện, thoải mái, đồng thời nâng cao năng suất lao động.
Kích thướ c bao c ủ a máy (Overall dimensions): Kích thước cần thiết của khộng gian cần để đặt máy
Hình 1.3 Các kích thước máy Khối lượ ng máy (Total weight): Khối lượng tổng của máy
Công su ất động cơ (Motor power) : Khả năng của motor sử dụng để bơm lưu chất cho máy
Hình 1.4 Motor Ngu ồn điệ n s ử d ụ ng: Có thể là 220VAC
T ốc độ c ủ a xilanh (speed): Tốc độ của xilanh được chia ra làm 4 loại tốc độ
• Tốc độ rút lên của xilanh (return speed): ty xilanh càng to thì tốc độ rút về của xilanh càng nhanh
• Tốc độ ép không tải (empty stroke descent speed): là tốc tộ của xilanh khi chưa thực hiện vào quá trình ép của vật thể
Tốc độ ép có tải (pressing speed) đề cập đến tốc độ của xilanh khi bắt đầu tiếp xúc với vật thể, trong đó thường xuyên xảy ra hiện tượng áp suất làm việc tăng dần, kéo theo sự giảm tốc của xilanh Trong một số máy ép thủy lực đặc biệt, tốc độ ép có tải có thể nhanh hơn do yêu cầu của công việc.
• Tốc độ chậm (Slow down speed/ approaching speed): tốc độ chậm khi gần đến điểm chịu tải, tránh tải trọng đột ngột
Máy ép thủy lực có thể được phân loại như sau:
• Phân loại theo cấu tạo: máy ép thủy lực nằm ngang, đứng, 2 trụ, 4 trụ,…
• Phân loại theo tải trọng: 5-10-20-30-50-… tấn
• Phân loại theo tính năng tác dụng: Máy ép, bấm ống, dập,…
Máy ép thủy lực được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề khác nhau, từ sản xuất đến sửa chữa thiết bị Thiết bị này có khả năng nén, ép vật liệu hiệu quả, giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình gia công Ngoài ra, máy ép thủy lực còn được ứng dụng trong sản xuất các chi tiết đột dập và các công đoạn chế tạo cần lực ép lớn, đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay.
Các loại máy ép từ catalogue của các hãng
1.2.1 Máy ép thủy lực Trung Quốc
Hình 1.5 Máy ép thủy lực 4 trụ ép model DSF-120 của Trung Quốc
Kích thước bàn máy 600x500 mm
Chiều cao làm việc 730 mm
Vận tốc tiếp cận không tải 220 mm/s
Vận tốc trả về 220 mm/s
Công suất mô tơ 15 kW
B ả ng 1.1 Thông số kỹ thuật máy ép thủy lực modek DSF-120
1.2.2 Máy ép thủy lực Ấn Độ
Hình 1.6 Máy ép thủy lực 4 trụ ép model SH-80 của Ấn Độ
Kích thước bàn máy 700x650 mm
Kích thước bàn máy sử dụng 600x550 mm
Chiều cao làm việc 750 mm
Vận tốc tiếp cận không tải 50 mm/s
Vận tốc trả về 70 mm/s
Công suất mô tơ 7,5 HP
B ả ng 1.2Thông số kỹ thuật máy ép thủy lực model SH-80
1.2.3 Máy ép thủy lực EU
Hình 1.7Máy ép thủy lực 4 trụ ép model PPMV-80 của Ấn Độ
Lực ép tối đa 80 tấn
Kích thước bàn máy sử dụng 900x850 mm
Chiều cao làm việc 800 mm
Vận tốc không tải 25 mm/s
Vận tốc trả về 36 mm/s
Công suất mô tơ 5,5 kW
B ả ng 1.3Thông số kỹ thuật máy ép thủy lực model PPMV-80
Hình 1.8Máy ép thủy lực 4 trụ ép model PSQ100A của Ý
Lực ép tối đa 100 tấn
Vận tốc không tải 26 mm/s
Công suất mô tơ 4 kW
B ả ng 1.4Thông số kỹ thuật máy ép thủy lực model PSQ100A
1.2.5 Máy ép thủy lực Việt Nam
Hình 1.9 Máy ép thủy lực 4 trụ ép model RTP-80F của Việt Nam
Kích thước bàn máy sử dụng 900x850 mm
Chiều cao làm việc 800 mm
Vận tốc không tải 90 mm/s
Vận tốc trả về 90 mm/s
Công suất mô tơ 5,5 kW
B ả ng 1.5Thông số kỹ thuật máy ép thủy lực model RTP-80F
1.2.6 Một số loại máy ép khác
Hình 1.10 Model YHA8-120TS (Trung Quốc)
Hình 1.12 Model Tellen Maschinenbau 2785 (Đức)
Hình 1.13 Model ECS-80 (Hàn Quốc)
Hình 1.14 Model Aida Series (Nhật Bản)
LỰA CHỌN THIẾT KẾ
Sau quá trình khảo sát và tham khảo các loại máy ép thủy lực trên thị trường, nhóm quyết định chọn máy ép thủy lực model RTP-80F của hãng ROTEC Việt Nam, phù hợp về kỹ thuật và giá thành cạnh tranh Máy ép thủy lực 4 trụ của ROTEC phù hợp để ép, tháo lắp, định hình các chi tiết máy và vật liệu trong ngành công nghiệp luyện chế tạo máy, chế tạo linh kiện điện tử Ngoài ra, máy còn được sử dụng với các khuôn để tạo khối sản phẩm trong các ngành công nghiệp luyện kim và chế tạo máy.
Các thông số kỹ thuật thiết kế dưới đây đã có một số điều chỉnh để thuận lợi hơn cho quá trình tính toán thiết kế của máy
Lực ép tối đa 80 tấn Áp suất làm việc hệ thống tối đa 210 bar
Vận tốc không tải, v 1 45 mm/s
Vận tốc trả về, v 3 50 mm/s
- Piston xuống chậm (quá trình ép)
- Giữ định hình sau ép
B ả ng 2.1 Thông số thiết kế máy ép thủy lực 80 tấn 4 trụ ép
THIẾT KẾ XILANH
Tổng quan về xilanh
Xilanh thủy lực (Hydraulic Cylinder) là thiết bị quan trọng trong hệ thống truyền động, đóng vai trò chính trong việc chuyển đổi năng lượng từ dầu thủy lực thành động lực lực đầu cần Thiết bị này giúp thực hiện các nhiệm vụ như ép, nén, kéo, đẩy, nghiền theo yêu cầu của các quá trình công nghiệp Với khả năng chuyển đổi năng lượng hiệu quả, xilanh thủy lực đảm bảo hoạt động mạnh mẽ và chính xác trong các ứng dụng kỹ thuật hiện đại.
Hình 3.1 Cấu tạo của xilanh thủy lực
Lực được truyền qua một chất lỏng không nén được, giúp chuyển đổi tại một điểm khác trong hệ thống Các lực tác dụng này đều nhờ vào chất lỏng thủy lực, chủ yếu là dầu nhớt, trong các xi lanh thủy lực Công nghệ thủy lực sử dụng dầu nhớt để truyền lực hiệu quả, đảm bảo hoạt động chính xác và an toàn trong các thiết bị công nghiệp.
Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động của xilanh thủy lực
3.1.3 Cấu tạo Ố ng xilanh: chứa và giữ áp suất xilanh, chứa piston bên trong Đế ho ặ c n ắp và đầ u xilanh: đi kèm với buồng áp suất
Piston: phân tách các vùng áp lực bên trong ống
Hình 3.3 mô tả cấu tạo của xilanh thủy lực, trong đó thanh piston đóng vai trò kết nối thành phần của máy với thiết bị truyền động, giúp thực hiện nhiệm vụ công việc theo yêu cầu của hệ thống thủy lực.
Seal / ph ớ t: ngăn cách dầu chạy từ các khoang này sang khoang khác cũng như chảy ra ngoài
Các thành ph ần khác: bu lông, vít khóa, bạn đạn, bích…
Hình 3.4 Cấu tạo của xilanh thủy lực (2)
Theo chiều tác động lực (1 chiều, 2 chiều),
Theo kiểu hàn ghép (kết cấu hàn, ghép gu-rông),
Theo kiểu xếp cán (cán đơn, nhiều tầng)
Dựa trên hãng sản xuất
3.1.5 Ưu nhược điểm của xilanh 1 chiều và 2 chiều
Xilanh 1 chiều Ưu điểm Nhược điểm
- Chúng không tốn kém để sản xuất, giá thành thấp
- Thiết kế của chúng rất đơn giản có nghĩa là ít bảo trì hơn
- Chúng sử dụng ít con dấu hơn so với xi lanh tác động kép
- Vì chỉ có một cổng nên bạn sẽ tiết kiệm được tiền cho chi phí van và đường ống
- Có sự giảm lực đẩy tạo ra do lực cản của lò xo
- Lò xo bị mòn sau một thời gian làm cho hành trình của xi lanh thủy lực lúc đó không đồng nhất
B ả ng 3.1 Ưu nhược điểm của xilanh 1 chiều
Xilanh 2 chiều Ưu điểm Nhược điểm
- Chúng có thể tạo áp lực theo hai hướng
- Chúng mạnh hơn và nhanh hơn so với xi lanh hoạt động đơn lẻ
- Chúng hiệu quả hơn và sử dụng ít năng lượng hơn
- Kiểm soát tốt hơn chuyển động
- Chúng đắt hơn xi lanh tác dụng đơn
- Yêu cầu vị trí làm việc lớn hơn
B ả ng 3.2Ưu nhược điểm của xilanh 2 chiều
3.1.6 Một số tiêu chuẩn của xilanh thủy lực
Theo tiêu chuẩn TCVN 2014:1977, ta có:
V ề áp su ất danh nghĩa P dn : 6,3 ; 10 ; 16 ; 25 ; 63 ; … ; 200 ; 250 ; … [kg/cm2]
V ề đường kính cán piston d: 10 ; 12 ; 16 ; 20 ; 25 ; 32 ; … ; 100 ; 125 ; … [mm]
Về hành trình piston L: 10 ; 12 ; 16 ; 20 ; 25 ; 32 ; 40 ; 50 ; … [mm]
*Tiêu chuẩn TCVN 2014:1977 được áp dụng cho xilanh thủy lực kiểu pittông trụ trơn và xilanh khí nén thông dụng Nhưng nó không áp dụng đối với xilanh lồng.
Các loại xilanh từ catalogue của các hãng
Series 2H Heavy Duty là dòng xi lanh tiêu chuẩn về hiệu suất và độ bền, đảm bảo hoạt động không gặp sự cố Parker thiết kế cao cấp với vật liệu chất lượng cao và quy trình sản xuất nghiêm ngặt, giúp nâng cao tuổi thọ xi lanh và giảm chi phí vận hành Dòng xi lanh này có đường kính 1.5 inch và chiều dài piston 6.0 inch, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ bền cao và hiệu quả vận hành tối ưu.
Hình 3.6 Phân loại theo cấu trúc của series 2H
Series 3H Heavy Duty của Parker cung cấp độ tin cậy chưa từng có cùng hiệu suất vượt trội, tích hợp các tính năng thiết kế sáng tạo nhằm tăng năng suất và giảm chi phí vận hành Cụm đệm bu lông có thể tháo rời phía ngoài giúp phòng ngừa sự cố và thực hiện bảo trì định kỳ nhanh chóng dễ dàng, trong nhiều trường hợp xi lanh không cần phải tháo rời để dịch vụ Thiết kế thông minh của dòng Series 3H giúp quay vòng nhanh, giảm thời gian chết và tối ưu hóa hiệu quả vận hành Xi lanh có đường kính piston 7 inch và chiều dài 20 inch, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ bền cao và hiệu suất ổn định.
Hình 3.8 Phân loại theo cấu trúc của series 3H 3.2.1.2 Thông số
Một số thông số của Series 2H và 3H
Hình 3.9 Một số thông số của xilanh 2H kiểu T
Hình 3.10Một số thông số của xilanh 3H kiểu TD 3.2.1.3 Lắp ráp
Tùy theo quy định lắp ráp của nhà sản xuất mà chọn kiểu lắp cho phù hợp:
Hình 3.11 Các kiểu lắp ráp của hãng Parker
Hình 3.12 Tính toán xilanh của hãng Parker
Hình 3.13 Tiêu chuẩn về nhiệt độ
Hình 3.14 Tiêu chuẩn về kích thước
Hình 3.15 Cấu tạo xilanh hãng Viker Thông s ố kỹ thu ậ t
A Hộp mực Heavy Duty Rod
• SAE 660 Hộp mực đồng thanh được lắp pilot vào đầu và kết hợp các khu vực ổ trục trong và ngoài
• Chất liệu đồng nhôm có sẵn như một tùy chọn
B Con dấu thanh và gạt nước
• Phớt thanh chịu tải cơ học cao với thanh gạt kép giúp loại trừ tạp chất và chống mài mòn
• Có sẵn dụng cụ cạp thanh kim loại như một tùy chọn
• Các hệ thống làm kín và gạt nước thanh khác có sẵn như các tùy chọn
• Phớt que U-cup nitrle và gạt nước kép chất lượng cao
• Các hệ thống làm kín và lau thanh khác có sẵn tùy chọn
• Có sẵn vít định vị piston đến thanh truyền như là tùy chọn cao cấp
• Piston thép có sẵn dưới dạng tùy chọn với dây đeo hoặc lớp phủ bằng đồng
D Piston con dấu thủy lực:
• Phốt piston nitrile hai chiều với các dải mài mòn bên ngoài ngăn chặn áp suất và bảo vệ chống trượt
• Các cấu hình niêm phong khác có sẵn như một tùy chọn
• Pít-tông nitrle hai chiều Vòng đệm với các dải mài mòn bên ngoài là chống áp suất và bảo vệ chống lại hiện tượng trượt
• Các cấu hình niêm phong khác có sẵn như một tùy chọn
E Thanh piston năng suất cao
• Thép vi sinh C1045 / 50 năng suất cao, được mài, mài và đánh bóng
• Đục cứng mạ đường kính cực nhỏ 0006 ”
• Mạ xịn hơn có sẵn như một tùy chọn, ngoài các loại thép không gỉ và chrome trên vật liệu thanh mạ niken
Thiết kế có khả năng điều chỉnh giúp giảm tốc trơn tru và ổn định, phù hợp với tất cả các tổ hợp lỗ khoan và thanh truyền, trừ lỗ khoan 2,00" sử dụng thanh 1375" phía đầu thanh.
• Thiết kế kiểm tra bóng cho phép tách rời đệm êm ái
G Ống thép năng suất cao:
• Thép cường độ năng suất cao
• Có thể sử dụng các lỗ mạ chrome như một tùy chọn
• Thép cường độ năng suất cao
• Ống được mài dũa & mạ crom có đường kính tối thiểu 0006 ”
• Bu lông cường độ cao (theo ASTM A524) dùng để lắp ráp với vòng đệm bằng thép cứng
• Hydraulic: Mặt bích có ren tiêu chuẩn vào thân, ống để có độ bền và độ bền tối đa
• Các mặt bích có ren được cung cấp làm tiêu chuẩn cho tất cả các ứng dụng
3.2.2.2 Kiểu lắp và kích thước lắp đặt
Hình 3.16 Kiểu vấu bên (Chân) (Side lug (Foot))
Hình 3.17 Kiểu đầu hình chữ nhật (Head rectangular mount)
Hình 3.18 Kiểu lắp dạng nắp khóa (Cap clevis mount)
Hình 3.19 Kiểu giá đỡ ổ trục hình cầu (Spherical bearing mount)
3.2.2.3 Dữ liệu/ biểu đồ Buckling
Chiều dài tối đa 'L' trong điều kiện mở rộng hoàn toàn phụ thuộc vào phân tích tải trọng của cột và không tính đến tải trọng bên, yêu cầu ống dừng hoặc hành trình xi lanh khác Để xác định chiều dài phù hợp, bạn cần chọn kiểu lắp và xác định vị trí cột có áp suất gần nhất nhưng không thấp hơn áp suất hoạt động của ứng dụng Trong các ứng dụng đẩy, xi lanh hoạt động như một cột chịu tải, và chiều dài giới hạn này dựa trên phân tích tải trọng của cột để đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu.
Hình 3.20 Một số chiều dài cho phép 3.2.2.4 Công thức tính toán
Hình 3.21 Công thức tính toán
Hình 3.22 Một số ký hiệu các loại seal
Hình 3.23 Cấu tạo xilanh hãng Yuken
- 1, 10: Thân và ắc phía đầu cần xi lanh
- 9: Bạc đạn tự xoay (bạc đạn nhào)
- 6, 7, 11, 12: Bích của xi lanh thủy lực phía không cần, gồm các lỗ gắn ống cấp dầu, giảm chấn, phốt làm kín giữa thân xilanh và bích bu lông
- 4, 5, 19, 20: Mặt bích phần đầu cần xi lanh thủy lực gồm phốt làm kín giữa cần piston và phần ắc có cần, bạc lót dẫn hướng, lỗ vào ống dầu
Piston là bộ phận chính của xi lanh thủy lực, có chức năng ngăn cách hai khoang có áp suất và không có áp suất Nó gồm thân piston và các phốt cao su vừa chịu áp lực, vừa làm kín cả hai chiều với vỏ xilanh, được lót giữa hai phốt bằng vật liệu chịu mòn Thường thì chiều dài nhỏ nhất của thân piston sẽ lớn hơn 2/3 kích thước đường kính trong lòng xilanh, đảm bảo hiệu quả hoạt động và độ bền của hệ thống thủy lực.
- 21: Cần Piston được làm từ thép crom, được luyện cứng, bề mặt được mài tròn, mạ một lớp crom chống rỉ
- 18: Vỏ ngoài xi lanh thủy lực, thường được chế tạo bằng thép hợp kim dẻo và bền, chịu được mài mòn và nhiệt độ
Hình 3.24 Xilanh dòng CJT của hãng Yuken
Xi lanh thủy lực dòng "CJT" của YUKEN có nhiều kiểu lắp đặt đa dạng, giúp tối ưu hoá hoạt động trong các ứng dụng công nghiệp đa năng như máy công cụ Sản phẩm này đáp ứng yêu cầu về hiệu suất và độ bền cao, phù hợp với nhiều loại máy móc công nghiệp khác nhau, đồng thời đảm bảo khả năng vận hành ổn định và hiệu quả.
Bộ chuyển mạch xi lanh thủy lực "CJT" Series được trang bị công tắc khoảng cách giúp dễ dàng phát hiện vị trí piston Hệ thống này còn tích hợp nắp trượt công tắc tiệm cận trên thân xi lanh, đảm bảo hoạt động chính xác và an toàn Sản phẩm phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao trong điều khiển hệ thống thủy lực.
● Nhiều kiểu lắp khác nhau
● Khả năng tuyệt vời trong hoạt động tốc độ thấp và độ chính xác cao
● Đặc điểm dừng nhẹ nhàng thu được với hiệu ứng đệm êm ái
Phân loại xy lanh Áp suất định mức
Lỗ khoan xy lanh mm (Inches)
B ả ng 3 3 Phân loại xilanh hãng Yuken
Danh mục Thông số Đường kính bên trong xi lanh 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160
Loại hỗ trợ SD, LA, LB, FA, FB, CA, CB, TA, TC Áp suất định mức 3,5 MPa Áp suất tối đa cho phép 4,5 MPa
Sức chịu đựng dưới áp lực 5,0 MPa Áp suất làm việc tối thiểu 0,2 MPa
Tốc độ tối đa 300 mm/s
Tốc độ tối thiểu 8 mm/s Độ chính xác của đầu que JIS B 0211-6g (lớp 2)
Nhiệt độ môi trường xung quanh âm 10 0 C đến 80 0 C Ứng suất tối đa
B ả ng 3.4 Thông số kỹ thuật xilanh hãng Yuken
Ký hiệu Tên Sơ đồ bố trí
SD Hình dạng cơ bản
LA Hướng vuông góc hình dạng bàn chân
FA Hình chữ nhật bên que
FB Hình chữ nhật bên nắp
CA Hình dạng mắt riêng biệt
CB Loại clevis riêng biệt
TC Cố định trung gian loại Trunnion
B ả ng 3.5 Lắp đặt xilanh hãng Yuken
Hành trình tối đa bị giới hạn bởi độ vênh
● Cách tìm hành trình tối đa
1 Tìm hệ số đầu cuối n từ bảng bên phải
2 Các giá trị số khác nhau như đường kính trong xi lanh, đường kính thanh, áp suất, hệ số đầu cuối, v.v
3 Tìm chiều dài lắp ghép Lo khi rút lại so với kích thước bên ngoài và sử dụng công thức S = L - Lo Để tìm hành trình S cực đại
Hình 3.25 Tính toán xilanh hãng Yuken (1)
(Ví dụ) Đường kính trong của xi lanh 50 mm, đường kính thanh 22 mm, kiểu lắp TA (Vỏ thanh tích hợp loại trunnion) xi lanh tiêu chuẩn
Tìm hành trình tối đa khi sử dụng ở 3,5 MPa
Không được sử dụng đai ốc khóa cho đầu nối Áp dụng hình dưới đây để tìm chiều dài lắp ghép L lớn nhất
Từ bảng bên trên, n = 1 Định dạng Điều kiện sử dụng Hệ số n Định dạng Điều kiện sử dụng Hệ số n
Từ kích thước bên ngoài (trang J-16) và khớp nối cuối (trang J-17)
Hình 3.26Tính toán xilanh hãng Yuken (2)
3.2.3.6 Cách lắp đặt và thanh thế ống dẫn dầu cho xylanh
3.2.3.6.1 Cách lựa chọn đường ống dẫn dầu
Thông số cần lưu ý khi lựa chọn
Để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động, ống mềm phải được chọn phù hợp với áp suất làm việc tối đa (WP) bằng hoặc vượt mức áp suất hệ thống thủy lực tối đa bình thường Việc lựa chọn đúng loại ống mềm theo áp suất này giúp đảm bảo độ bền bỉ, tránh rò rỉ hoặc hư hỏng trong quá trình vận hành hệ thống thủy lực.
Để đảm bảo an toàn, số lượng suất tăng tạm thời đối với hệ thống thủy lực không vượt quá mức định mức áp suất cho phép Các phụ kiện ống có khả năng chịu áp suất thấp hơn so với ống chính, dẫn đến giảm khả năng chịu tải của toàn bộ hệ thống ống Khi yêu cầu về áp suất làm việc tăng lên, các ống trở nên nặng hơn do bổ sung lớp dây tăng cường, ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và độ bền của hệ thống thủy lực.
Nhiều mô hình ống dòng 100R phổ biến có xếp hạng áp suất làm việc thấp hơn ở đường kính lớn hơn, gây bất tiện và tốn kém cho nhà sản xuất máy móc Ống -16 (1 inch) thường chỉ chịu áp suất làm việc bằng một nửa so với ống -8 (¼ inch), điều này ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành của hệ thống Để giải quyết, bạn có thể tìm kiếm ống nhỏ gọn dòng SAE 100R17 với áp suất làm việc không đổi khoảng 3000 psi cho tất cả các kích thước hoặc xem xét các ống đạt chuẩn ISO 18752, có khả năng chịu áp suất làm việc khoảng 4000 psi Nhiều ống ISO 18752 còn có khả năng chịu thử nghiệm chu kỳ áp suất xung lên đến 500.000 lần, đảm bảo độ bền cao trong sử dụng Áp suất nổ là một yếu tố an toàn quan trọng, được xác nhận qua các thử nghiệm phá hủy do nhà sản xuất ống mềm thực hiện để đảm bảo độ an toàn của sản phẩm Tiêu chuẩn SAE J517 phân loại lỗi rò rỉ và tách rời ống khỏi khớp nối do áp suất nổ gây ra, và ống mềm không nhất thiết phải bị đứt rời hoàn toàn để hỏng, mà có thể bị hư hỏng nặng do vỡ hoặc hỏng hóc Xếp hạng áp suất nổ của ống thủy lực thường gấp 4 lần hoặc cao hơn so với xếp hạng áp suất làm việc, đảm bảo an toàn tối đa trong vận hành.
Việc chọn ống có đường kính bên trong chính xác là yếu tố quan trọng để duy trì hiệu quả hệ thống Nếu đường kính quá nhỏ so với tốc độ dòng chảy, vận tốc tuyến tính sẽ tăng cao, dẫn đến hiện tượng ma sát và nhiễu loạn Điều này không những gây tăng áp suất hệ thống mà còn làm nhiệt độ hệ thống tăng, ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống ống dẫn.
Các nhà sản xuất ống thường cung cấp bảng ghi hoặc bảng giúp dễ dàng tính toán đường kính tối ưu dựa trên tốc độ dòng chảy và chiều dài ống Chiều dài ống càng lớn thì yêu cầu về đường kính bên trong càng lớn để đảm bảo hiệu suất vận hành, tránh hạn chế dòng chảy và giảm thiểu ma sát Việc lựa chọn đúng đường kính ống phù hợp là yếu tố quan trọng để duy trì lưu lượng thuận lợi trong hệ thống.
Chiều dài ống chính xác phải đảm bảo khả năng uốn cong và linh hoạt khi máy di chuyển cũng như tại các khớp nối, nhằm tránh gây ra ứng suất quá mức tại các phụ kiện uốn Việc chọn chiều dài phù hợp giúp duy trì sự linh hoạt của hệ thống và đảm bảo an toàn vận hành Một ống nối thẳng từ bộ phận này sang bộ phận khác là yếu tố quan trọng để đảm bảo kết nối chắc chắn, ổn định và hạn chế các vấn đề liên quan đến giãn nở hoặc biến dạng trong quá trình hoạt động.
Vật liệu có thể co lại chiều dài đến 4% khi chịu áp suất tối đa, giúp giảm thiểu vấn đề kéo dài khi tạo thành cụm ống Việc dài quá mức của ống dẫn có thể hạn chế dòng chảy, gây tăng áp suất hệ thống và làm giảm hiệu quả hoạt động của hệ thống Chính vì vậy, khả năng co lại này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống ống dẫn.
Vật liệu của ống mềm, như lớp vỏ làm bằng cao su tổng hợp, ảnh hưởng đến khả năng hoạt động và độ bền của sản phẩm Neoprene là một vật liệu bao phủ phổ biến, giữ độ linh hoạt trong nhiều điều kiện nhiệt độ và có khả năng chống mài mòn tốt Đa phần ống cao su hoạt động hiệu quả trong phạm vi nhiệt độ từ –40°C đến 100°C Ngay khi lựa chọn ống thủy lực cao su, cần kiểm tra mã ngày sản xuất và lưu ý rằng thời hạn sử dụng tối đa thường không quá mười năm.
Tính toán, thiết kế xilanh
Với thông số đầu vào:
- Lực ép tối đa: 𝐹𝐹 = 80000 kg = 80 × 10 4 N
- Áp suất làm việc: 𝑃𝑃 = 175 bar = 1.75 kg/mm 2
- Vật liệu: thép (khối lượng riêng 7.48 g/cm 3
- Mô đun đàn hồi 𝐸𝐸 = 2.1 × 10 4 kg/mm 2
- Hành trình pít tông: 𝑙𝑙 = 450 mm
Kiểu lắp đặt xy lanh một đầu cố định và đầu còn lại do tải dẫn hướng
Hình 3.64 Chiều dài quy ước xilanh
- Hiệu suất khi xy lanh duỗi: 0.95 Do đó để tạo lực ép 80000 kg cần lực đẩy
- Hiệu suất khi xy lanh thu lại: 0.9
- Khối lượng pít tông và khuôn ép gắn với đầu pít tông ước tính: 500 kg Lực cần tác dụng vào đầu pít tông khi pít tông ép 80000 kg là:
𝐹𝐹1 =𝐹𝐹 ′ − 𝑚𝑚𝑚𝑚 = 842105−500 × 10 = 837105 N = 83710.5 kg Đường kính trong xy lanh là:
𝜋𝜋𝑃𝑃 = 246.8 mm Kiểm tra ổn định cần pít tông:
𝜋𝜋 3 𝐸𝐸𝑑𝑑 4 64𝐿𝐿 2 𝑆𝑆 ≥80000 Đường kính cần pít tông phải thỏa mãn:
Từ thông số 𝐷𝐷 và 𝑑𝑑 tính toán như trên, ta chọn xy lanh với đường kính trong xy lanh
𝐷𝐷= 250 mm và đường kính 𝑑𝑑 = 140 mm
Diện tích tiết diện lòng xy lanh phần không có cần pít tông là
4 = 49087.4 mm 2 = 490.1 cm 2 Diện tích tiết diện lòng xy lanh phần có cần pít tông là
Hình 3.65 Bản vẽ thiết kế xilanh
MẠCH THỦY LỰC
Tổng quan về mạch thủy lực
4.1.1 Mỏy ộp H&M FLEXIPRESS (STENHỉJ HYDRAULIK – Đan Mạch)
Hình 4.1 Giới thiệu về máy ép H&M FLEXIPRESS
• Xy lanh 2 chiều tác động được lắp vào khung máy ép,
• Hỗ trợ nâng hạ bàn ép,
• Đầu pít tông hỗ trợ gắn tool,
• Nose cap thay thế được,
• Bơm tay và bơm động cơ
4.1.1.1.2 Chức năng và vận hành
Bơm tay hai cấp được trang bị với hai pít tông, giúp nâng cao hiệu quả bơm khí Thông qua van đảo, người dùng dễ dàng chuyển đổi giữa chế độ áp suất thấp và cao, phù hợp với nhu cầu sử dụng khác nhau Chức năng trở về bằng áp suất không khí giúp quá trình bơm diễn ra nhanh chóng hơn, tiết kiệm thời gian và công sức.
96 o Máy ép được nối với một bộ cung cấp khi nén bên ngoài
Bơm động cơ vận hành máy ép nhờ vào một van điều khiển bằng tay, giúp điều chỉnh tốc độ pít tông một cách linh hoạt theo vị trí của van Tăng giảm lực ép dễ dàng nhờ khả năng điều chỉnh lực ép của hệ thống, giúp đảm bảo quá trình gia công chính xác và hiệu quả hơn.
Các tùy chọn bổ sung như bàn ép với hệ thống T-slot, xy lanh ép có hành trình piston tăng lên, bơm motor dành cho các ứng dụng đặc biệt và cột dẫn hướng tấm ép giúp nâng cao hiệu quả và linh hoạt trong quá trình sản xuất.
Máy ép FlexiPress có thể được trang bị đa dạng các công cụ và phụ kiện phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm uốn ống, phanh dừng ép, bộ công cụ ép arbor, tấm ép, công cụ kẹp để cố định đầu dây, và đục lỗ cố định Các tính năng này giúp nâng cao hiệu suất, đa dạng hóa công việc và đáp ứng mọi yêu cầu của quá trình gia công.
• Độ ồn khi làm việc – Khối lượng máy:
B ả ng 4.1 Các thông số máy ép
Loại dầu sử dụng phù hợp cho điều kiện làm việc bình thường với nhiệt độ phòng trung bình là các loại dầu đã được liệt kê có đặc tính phù hợp theo bảng thông số kỹ thuật Để đảm bảo hiệu quả hoạt động và độ bền của thiết bị, việc chọn đúng loại dầu dựa trên các đặc tính kỹ thuật là rất quan trọng Do đó, việc xác định loại dầu phù hợp giúp duy trì hiệu suất ổn định trong môi trường làm việc bình thường.
32 46 Điểm bắt lửa 210 0 C 220 0 C Điểm đông đặc -32 0 C -32 0 C Độ nhớt tại 40 0 C 31 mm 2 /s (cSt) 45 mm 2 /s (cSt)
Chỉ số Axit trong dầu bôi trơn 0,4mg KOH/g 0,4mg KOH/g
4.1.1.2 Các thiết bị của mạch thủy lực
Gói phụ tùng bao gồm 1,5,6,7
Khoảng cách lỗ 42 42 70 70 70 Đường kính x chiều sõu ứ11x12 ứ11x12 ứ17x15 ứ17x15 ứ17x15
B ả ng 4.2 Các thông số thiết bị mạch thủy lực (1) 4.1.1.2.2 Các thiết bị đo áp suất
Straightening block 2 3-542817 3-542818 3-542819 3-542820 3-542821 Máy đo áp suất 1 304569 304571 304573 304575 304577 Máy đo áp suất:
B ả ng 4.3 Các thông số thiết bị mạch thủy lực (2) 4.1.1.2.3 Ống thủy lực
Bơm động cơ: Ống cho phía trên của xy lanh (bích đuôi)
Bơm động cơ: Ống cho phía dưới của xy lanh (bích đầu)
Bơm tay: Ống cho phía trên của xy lanh (bích đuôi)
B ả ng 4.4Các thông số thiết bị mạch thủy lực (3)
4.1.1.2.4 Điều khiển áp suất không khí (chỉ dành cho bơm tay) Đơn hàng số 740941 bao gồm:
Mã số QTY Mô tả M213715 1 Điều khiển áp suất M213746 1 Ống lót
B ả ng 4.5Các thông số thiết bị mạch thủy lực (1)
Hình 4.3 Bơm động cơ máy H&M
9 Bộ khởi động Giống nhau đối với tất cả các kích cỡ máy ép, nhưng thay đổi theo điện áp bạn đang sử dụng
B ả ng 4.6 Thông số bơm động cơ
4.1.1.2.6 Bộ khởi động động cơ
DANH SÁCH PHỤ TÙNG CHO ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG / DỪNG LẠI
305608 Hộp đấu dây hoàn chỉnh động cơ Parlock
307362 Hộp đấu dây hoàn chỉnh động cơ MEZ
DANH SÁCH PHỤ TÙNG CÁC CÔNG TẮC TƠ CHO HỘP ĐẤU DÂY
Mô tả Mã số Điện áp cấp
220V-50Hz 220V-60Hz 230V-50Hz 230V-60Hz 240V-60Hz
B ả ng 4.7 Bộ khởi động động cơ máy H&M
4.1.1.3 Hoạt động của mạch thủy lực
Hình 4.4 Mạch bơm 16, 25, 40T Động cơ điện 2 tác động quay bơm thủy lực 1
- Khi van 4 cửa 3 vị trí ở vị trí trung tâm, dầu không được bơm đi và quay trở lại bể chứa
- Khi van 4 cửa 3 vị trí được gạt qua vị trí bên trái, dầu lưu thông lên trên bơm vào phần kín xy lanh, đẩy pít tông xuống
Khi van 4 cửa 3 vị trí được chuyển sang vị trí bên phải, dầu sẽ được bơm vào phần hở của xy lanh để đẩy piston lên Dầu trong khoang kín của xy lanh sẽ chảy về bể dầu, giúp hệ thống hoạt động trơn tru và hiệu quả Điều này đảm bảo quá trình làm việc của xy lanh diễn ra suôn sẻ, đáp ứng nhanh các yêu cầu về điều khiển và lực tác động.
Nếu áp suất trong đường ống dẫn lớn hơn áp suất thiết lập tại van an toàn 3, van an toàn sẽ mở và cho dầu chảy về bể
LT: lưu lượng cao, áp suất thấp; HT: lưu lượng thấp, áp suất cao Động cơ điện 2 tác động lên hai bơm HT và LT
Ban đầu 2 bơm HT và LT đều hoạt động, bơm dầu đến van 4 cửa 3 vị trí:
- Khi van ở vị trí chính giữa thì dầu chảy về bể
- Khi van ở vị trí bên trái, dầu bơm đến phần kín của xy lanh, đẩy pít tông xuống
- Khi van ở vị trí bên phải, dầu được bơm đến phần hở của xy lanh, đẩy pít tông đi lên, đồng thời dầu ở phần kín sẽ chảy về bể
Nếu áp suất trong ống dẫn dầu lớn hơn 40 bar, bơm LT sẽ bơm dầu về bể, giúp cho pít tông di chuyển chậm hơn Khi áp suất trong ống dẫn dầu lớn hơn áp suất thiết lập ở van an toàn, van an toàn mở, dầu được bơm lên sẽ chảy về bể
4.1.2 Máy ép MX340G FLEXIPRESS (NARGESA – Tây Ban Nha)
Máy ép thủy lực MX340G của hãng Nargesa được thiết kế để ép các miếng kim loại với các hình dạng khác nhau tùy thuộc vào loại ép khác nhau
Hình 4.6 Giới thiệu về máy MX340G
Máy ép thủy lực Nargesa có khả năng đa dụng nhờ vào việc dễ dàng thay đổi các phụ kiện phù hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau Với các bộ công cụ tinh chỉnh do nhà sản xuất cung cấp, máy có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, miễn là tuân thủ đúng các quy tắc hướng dẫn của nhà sản xuất Đây là giải pháp linh hoạt và hiệu quả để đáp ứng nhu cầu công nghiệp đa dạng.
• Các bộ phận của máy:
Hình 4.7Thông số kích thước máy MX340G
Motor điện Điểm móc nối Điều khiển đầu trên Điều khiển đầu dưới
Khuôn Đế giữ Bu-lông siết đế khuôn
Van điều hướng Van an toàn
Cốc rót dầu Mức dầu
Trục Piston Ren xiết đầu ép Đầu ép
Buồng chứa mạch thủy lực
Máy vận hành với động cơ điện 2.2Kw, tốc độ 1460 r.p.m, hoạt động trên nguồn điện 3 pha 220/400V Hệ thống bơm có khả năng cung cấp lưu lượng 7,5 lít/phút, kết nối với dung tích bể chứa 21 lít để đảm bảo hoạt động liên tục Thiết bị được trang bị piston đôi (double effect piston) có khả năng chịu tải lên đến 34 tấn và áp lực tối đa đạt 200kg, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi công suất lớn Cấu trúc của máy làm bằng vật liệu tấm chắc chắn, giúp tăng độ bền và tuổi thọ sử dụng Tổng trọng lượng của máy là 615 kg, đảm bảo độ ổn định trong quá trình vận hành.
4.1.2.2 Các thiết bị của mạch thủy lực
Gồm: bơm thủy lực, bộ lọc, motor, van giảm áp, van điều khiển hướng, xylanh tác động kép
Hình 4.8Động cơ máy MX340G o Công suất: 2.2Kw (3Hp) o Điện áp: 220/380v (50-60Hz) o Tốc độ: 1500v/p
Hình 4.9Bơm thủy lực máy MX340G o Áp suất tối đa: 185 bar o Lưu lượng dòng chảy: 7,5 l/phút o Tốc độ quay tối đa: 4000v/p
Van phân phối máy MX340G của nhà sản xuất ROQUET là loại van định hướng hoạt động bằng điện từ, model 5EVP3D13C02D24-NAG3, với kích thước NAG3 và hoạt động bằng điện.
Máy có áp suất làm việc tối đa lên đến 315 bar, đảm bảo khả năng vận hành mạnh mẽ trong mọi điều kiện Với tốc độ dòng chảy đạt 80 l/min, sản phẩm đáp ứng tốt các nhu cầu điều tiết lưu lượng chất lỏng Thiết kế kết nối thủy lực dạng Sub-Plate giúp dễ dàng lắp đặt và thay thế Phạm vi nhiệt độ chất lỏng rộng từ -20°C đến +80°C, phù hợp cho nhiều môi trường vận hành khác nhau Điện áp hoạt động của cuộn dây là 24 VDC, đảm bảo độ bền và ổn định trong quá trình sử dụng Trọng lượng nhẹ chỉ 2.20 kg giúp dễ dàng trong việc vận chuyển và lắp đặt, tối ưu hóa hiệu quả công việc.
Hình 4.11Van giảm áp máy MX340G
Hình 4.12Bộ lọc máy MX340G
4.1.2.3 Hoạt động của mạch thủy lực
Hình 4.13Mạch thủy lực máy MX340G
Mô tả mạch điều khiển xylanh tác động kép hoạt động:
(1) Khi van trung tính (lò xo giữa), xylanh bị khóa thủy lực Bơm hoạt đông ở chế độ không tải đưa dầu về bể
Khi điều khiển van hướng sang bên trái của van 4 cửa, dầu lọc từ bể được bơm qua P đến cửa A để tác động vào xy lanh thực hiện hành trình ra, chiều ngược lại với lực tải Dầu ở phía bên phải của xy lanh hồi tự do về bể qua cửa B, trong khi dầu qua van giảm áp R-R1 trở về bể, đảm bảo hoạt động của hệ thống thủy lực diễn ra trơn tru và hiệu quả.
(3) Khi tác động điều khiển van điều hướng lần nữa thì lò xo sẽ tác động khóa van thủy lực xy lanh
Khi tác động điều khiển van hướng sang bên phải của van 4 cửa, dầu từ cửa P qua cửa B sẽ thúc đẩy hành trình của xy lanh về phía trước Dầu bên phải của xy lanh sau đó hồi về bể chứa qua cửa A, R, R- van giảm áp và R1, đảm bảo hoạt động liên tục và chính xác của hệ thống.
Cuối mỗi hành trình, nếu không có lệnh điều khiển, dầu từ bơm sẽ hồi về bể qua van tràn khi áp suất ra của bơm vượt quá giá trị đặt của nó Van tràn không chỉ giúp duy trì áp suất ổn định mà còn bảo vệ quá tải cho xi lanh trong các tình huống vượt quá giới hạn Đảm bảo hệ thống vận hành an toàn và hiệu quả, van tràn đóng vai trò quan trọng trong cung cấp sự kiểm soát áp suất tự nhiên của hệ thống thủy lực.
(6) Van một chiều bảo vệ không cho xy lanh rút về khi lực tải vượt quá lực tác động của xy lanh
(7) Tấm cơ sở có chứa van giảm áp với các giá trị giới hạn để lượng dầu ra và vào không đột ngột
4.1.3 Máy ép Baileigh (BAILEIGH – Mỹ)
Các loại máy của hãng Baileigh
4.1.3.1.1 Máy ép thủy lực hai trạm HSP-200M-C
Biểu đồ áp suất và lưu lượng
Gọi lưu lượng cần cấp cho xy lanh ở các quá trình: xuống nhanh, ép, xuống chậm lần lượt là 𝑄𝑄 1 ,𝑄𝑄 2 và 𝑄𝑄 3
Pít tông và bàn ép được duy trì bởi một van cân bằng thủy lực có áp suất cài đặt là 10 bar, đảm bảo áp suất này phù hợp với áp suất buồng dưới xy lanh Khi pít tông hạ nhanh, áp suất cần cung cấp ở buồng trên của xy lanh phải phù hợp để duy trì khả năng hoạt động ổn định của hệ thống Việc điều chỉnh chính xác áp suất này giúp đảm bảo hiệu suất và độ an toàn cho quá trình ép và thao tác thủy lực.
0.95 = 7.2 bar Áp suất cần cấp ở buồng trên xy lanh khi ép với tải tối đa là
Khi pít tông thu về, lực cần tác dụng buồng dưới xy lanh (hiệu suất 0.9) là
𝐹𝐹 2 = 𝑚𝑚 0.9 500 0.9 = 555.6 kg Áp suất cần cấp ở buồng dưới khi pít tông đi lên là:
Hình 4.25 Biểu đồ áp suất, lưu lượng theo thời gian P(t), Q(t)
Công có ích di chuyển xy lanh trong một chu kì là
Lựa chọn các thiết bị của mạch thủy lực
- Van cân bằng thủy lực
- Mạch bơm (đầu ra mạch bơm được nối với cổng P của van điều hướng)
- Bộ lọc và van một chiều có điều kiện
4.3.1 Van điều hướng Áp suất hoạt động thỏa mãn ≥210 bar Lưu lượng tối đa ≥132.5 l/p Tra cứu catalogue hãng Yuken, chọn van DSHG-03-3C3 với các thông số như sau
Model number Spool type Maximum Flow (l/min) Pressure (bar)
B ả ng 4.10Thông số van điều hướng DSHG-03-3C3
Hình 4.26 Ký hiệu van DSHG-03-3C3 Đường đặc tính
Hình 4.27 Đường đặc tính van DSHG-03-3C3
Hình 4.28 Hướng dòng lưu chất qua van
Dựa vào biểu đồ đường đặc tính và bảng thông số ta tra được độ sụt áp của mạch như sau:
Giai đoạn Hướng chất lỏng Lưu lượng (l/p) Độ giảm áp (bar)
Xuống chậm B T 20.3 1 Đi lên P B 101.1 6 Đi lên A T 147.1 10
4.3.2 Van cân bằng thủy lực
Mục đích của việc cân bằng khối lượng khuôn gắn với pít tông nhằm đảm bảo sự ổn định, tránh khuôn rơi khi máy nghỉ Khối lượng bàn khuôn và pít tông ước tính khoảng 500 kg, góp phần duy trì cân bằng và hoạt động chính xác của hệ thống Việc cân bằng này giúp giảm rung lắc, nâng cao hiệu quả và độ bền của máy móc trong quá trình vận hành.
Khi đó áp suất đầu dưới xy lanh là:
500 336.9 = 1.48 bar Để đảm bảo an toàn và có thể linh hoạt với nhiều khối lượng bàn ép khác nhau, thiết lập áp suất van cân bằng là 10 bar
- Áp suất cài đặt 10 bar
- Lưu lượng tối đa 101.1 lít/phút
Chọn valve HCT – 06 với các thông số như bảng sau
Hình 4.29 Thông số van cân bằng thủy lực HCT – 06
Biểu đồ độ sụt áp của van một chiều
Hình 4.31 Biều đồ độ sụt áp
Dựa vào biểu đồ ta thấy độ sụt áp ở lưu lượng 100 l/ph là khoảng 2 bar
4.3.3 Van an toàn Áp suất làm việc tối đa theo thiết kế là 210 bar, lưu lượng bơm tối đa là 132.5 l/ph Chọn van BT-06 từ nhà sản xuất Yuken
Hình 4.32 Van an toàn BT-06
Hình 4.33 Thông số van BT-06
- Áp suất làm việc tối đa 250 bar
- Lưu lượng tối đa: 200 l/ph
Lưu lượng yêu cầu ≥132.5 l/ph Áp suất làm việc ~ 0 bar
Chọn bộ lọc ILP thuộc Moduflow Plus Series của hãng Parker
Hình 4.35 Thông số bộ lọc Đồ thị đặc tính độ giảm áp suất
Hình 4.36 Biểu đồ độ sụt áp
Lọc dầu đường cấp trước bơm, chọn loại 20Q với kích thước lọc 20 𝜇𝜇m
Dựa vào biểu đồ, ta xác định được áp suất mất mát ở lưu lượng 132.5 l/ph là khoảng 0.1 bar
Trong quá trình hoạt động của hệ thống, cần tính toán chính xác áp suất mất mát từ bơm đến xy lanh và từ xy lanh về bể dầu để đảm bảo hiệu quả vận hành Giả sử áp suất mất mát do hệ thống ống dẫn dầu và bộ lọc dầu gây ra là 2 bar, điều này giúp xác định đúng áp suất đầu ra của hệ thống và tối ưu hóa quá trình vận hành Việc ước lượng chính xác áp suất mất mát là bước quan trọng để duy trì hiệu suất hoạt động, giảm thiểu rủi ro và kéo dài tuổi thọ của các thiết bị.
- Khi pít tông di chuyển xuống: bơm P A cổng trên xy lanh; cổng dưới xy lanh van cân bằng thủy lực B T thùng dầu
- Khi pít tông di chuyển lên: bơm P B van một chiều (van cân bằng thủy lực) cổng dưới xy lanh; cổng trên xy lanh A T thùng dầu Δ𝑃𝑃3 = 6 + 2 + 10 + 2 = 20 bar
Các phương án thiết kế mạch
4.4.1 Phương án 1: Sử dụng một bơm lưu lượng cố định
Hình 4.37 Mạch thủy lực sử dụng một bơm lưu lượng cố định
Nguyên lí hoạt độ ng :
Khi pít tông đi xuống với tốc độ nhanh, toàn bộ lưu lượng bơm được hướng đến buồng trên của xy lanh, đảm bảo quá trình hoạt động hiệu quả Trong khi đó, khi pít tông di chuyển với tốc độ chậm, lưu lượng dầu được tiết lưu qua van điều hướng 4/2, giúp giảm lượng dầu đi đến buồng trên, kiểm soát lực đẩy của pít tông một cách chính xác Việc điều chỉnh dòng lưu chất theo tốc độ pít tông là yếu tố quan trọng trong hệ thống thủy lực, đảm bảo hoạt động trơn tru và an toàn.
145 chuyển lên, lưu lượng bơm được tiết lưu trên nhánh nối với buồng dưới xy lanh, nhờ đó pít tông di chuyển như tốc độ mong muốn
Chọn van D31DW-001-E của hãng Parker
Mất mát áp suất khi pít tông xuống nhanh là 12 bar, khi pít tông xuống chậm là 2 bar
Lựa chọn 2 van tiết lưu thỏa mãn điều kiện làm việc tối đa 210 bar, lưu lượng lần lượt là 29.5 l/ph và 101.1 /ph
Chọn van tiết lưu SRT-03-50 và SRCT-10-50 của hãng Yuken
Dựa vào biểu đồ đặc tính, áp suất mất mát đối với van tiết lưu SRT-03 ở 29.5 l/ph là khoảng 0.5 bar, van SRT-10 ở 101.1 l/ph là khoảng 0.5 bar
Lựa chọn 2 van một chiều thỏa mãn điều kiện áp suất làm việc tối đa 210 bar, lưu lượng tối đa lần lượt ≥132.5 l/ph và ≥ 29.5 l/ph
Chọn van CIT-03-50 và CIT-10-50 của hãng Yuken
Dựa vào đường đặc tính, áp suất mất mát cho mỗi van là khoảng 5 bar
4.4.1.4 Tính toán áp suất mất mát
Pít tông xuống tốc độ nhanh: Δ𝑃𝑃1 = 17 + 5 + 12 = 34 bar
Pít tông xuống tốc độ chậm: Δ𝑃𝑃 2 = 4 + 5 + 0.5 + 2 = 11.5 bar
Pít tông đi lên: Δ𝑃𝑃 3 = 20 + 5 + 0.5 = 25.5 bar
Lưu lượng tối đa cần thiết là 132.5 l/ph Áp suất hoạt động tối đa 210 bar
Chọn bơm PV2R3-94 từ nhà sản xuất Yuken
Thông số: Đồ thị đặc tính
Với tốc độ 1500 v/ph, lưu lượng bơm khi không tải khoảng
4.4.1.6 Biểu đồ lưu lượng và áp suất bơm
Dựa vào biểu đồ đặc tính bơm và đồ thị áp suất, ước tính lưu lượng bơm trung bình là
Công suất động cơ cấp cho bơm trong một chu kì là:
4.4.2 Phương án 2: Sử dụng hai bơm lưu lượng cố định
Mạch thể hiện trong hình chỉ để làm rõ nguyên lý hoạt động, trong thực tế, hệ thống chỉ cần một động cơ gắn vào bơm đôi thay vì hai động cơ gắn với hai bơm đơn như hình vẽ.
Hình 4.38 Mạch thủy lực Sử dụng hai bơm lưu lượng cố định
Nguyên lí hoạt độ ng:
Khi piston xuống nhanh, cả hai bơm đều cấp lưu lượng vào buồng trên của xy lanh Khi gặp tải, áp suất cài đặt của van an toàn liên kết với bơm lưu lượng cao (bơm A) đạt mức mở van, dẫn đến lưu lượng của bơm này chảy về bể Ngược lại, khi piston đi lên, van điều hướng 4/2 ở bơm lưu lượng thấp (bơm B) chuyển vị trí, dầu bơm chảy về bể, chỉ còn bơm lưu lượng cao hoạt động.
Chọn van CIT-10-50 của hãng Yuken, áp suất hoạt động tối đa 250 bar, lưu lượng tối đa 230 l/ph
Dựa vào đường đặc tính đã tra cứu ở phương án 1, ta có áp suất mất mát là khoảng 5 bar
Lựa chọn van điều hướng 4 cửa, 2 vị trí, được điều khiển bằng một cuộn dây giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống thủy lực Van này có chức năng chính là dẫn dầu từ bơm lên cửa P, hoặc cho phép dầu chạy thẳng về bể một cách dễ dàng và chính xác Việc sử dụng van điều hướng 2 vị trí một cuộn dây mang lại hiệu quả vận hành linh hoạt, đảm bảo kiểm soát dòng chảy dầu phù hợp với yêu cầu của hệ thống Đây là giải pháp hiệu quả trong các ứng dụng cần chuyển đổi luồng dầu nhanh chóng và chính xác trong hệ thống thủy lực.
Chọn van D31DW-009-K của hãng Parker
Kí hiệu Đường đặc tính áp suất mất mát:
Dựa vào biểu đồ đường đặc tính và bảng thông số ta tra được độ sụt áp của mạch như sau
Hướng chất lỏng Lưu lượng (l/p) Độ giảm áp
4.4.2.3 Tính toán áp suất mất mát
Pít tông xuống tốc độ nhanh:
Bơm B: Δ𝑃𝑃 1𝐵𝐵 = 17 + 5 = 22 bar Pít tông xuống tốc độ chậm (bơm A bơm dầu về bể, bơm B tiếp tục di chuyển pít tông):
Bơm B: Δ𝑃𝑃 2𝐵𝐵 = 4 + 1 = 5 bar Pít tông đi lên (bơm B bơm dầu về bể, bơm A di chuyển pít tông đi lên):
Sử dụng bơm đôi ghép bởi PV2R1-25 và PV2R3-76 từ nhà sản xuất Yuken
Thông số bơm: áp suất hoạt động tối đa 210 bar với dầu; lưu lượng bơm không tải lần lượt là 25.3 cm 3 /vg và 76.4 cm 3 /vg Đường đặc tính
4.4.2.4 Biểu đồ lưu lượng và áp suất mỗi bơm
Dựa trên biểu đồ áp suất, bơm A hoạt động trong khoảng áp suất từ 16 đến 29,2 bar, trong khi bơm B hoạt động từ 2 đến 210 bar Kết hợp với biểu đồ đặc tính bơm, để đơn giản hóa bài toán, ta giả định lưu lượng hoạt động trung bình của bơm A là 110 lít/phút và bơm B là 35 lít/phút.
Công suất động cơ cấp cho bơm trong một chu kì là:
4.4.3 Phương án 3: Sử dụng hai bơm lưu lượng cố định kết hợp van điều hướng điều khiển bằng điện
Hệ thống bơm sử dụng bơm đôi được dẫn động bởi một động cơ điện mạnh mẽ, giúp tối ưu hiệu suất vận hành Mỗi đường ống ra của bơm đều được trang bị van điều hướng 4/2, kiểm soát luồng chất lỏng chính xác Sơ đồ nguyên lý thể hiện rõ cấu trúc hệ thống, trong đó chỉ cần một động cơ duy nhất gắn vào bơm đôi thay vì hai động cơ gắn vào hai bơm đơn như hình minh họa, mang lại tiết kiệm chi phí và dễ dàng bảo trì.
Hình 4.39 Mạch thủy lực sử dụng bơm lưu lượng cố định kết hợp van điều hướng điều khiển bằng diện
Nguyên lí hoạt độ ng :
Khi pít tông di chuyển xuống dưới với tốc độ cao, hệ thống bơm lưu lượng cao hoặc thấp đều cung cấp lưu lượng đến cửa P của van 4/3, đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống Lúc này, hai van điều hướng 4/2 đều mở thông qua hai cửa P-A, giúp duy trì quá trình điều khiển và hướng dòng chất lỏng hiệu quả.
Khi piston di chuyển xuống dưới với tốc độ chậm, van điều hướng nối với bơm lưu lượng cao chuyển về vị trí P nối T, giúp bơm chạy về bể Trong quá trình này, bơm lưu lượng thấp vẫn duy trì cung cấp lưu lượng để hỗ trợ sự di chuyển của piston, đảm bảo hoạt động trơn tru và hiệu quả của hệ thống thủy lực.
Khi pít tông di chuyển lên, van điều hướng kết nối với bơm lưu lượng thấp được chuyển về vị trí P nối T, trong khi van điều hướng kết nối với bơm lưu lượng cao được chuyển về vị trí P nối A, giúp pít tông đi lên nhanh và đạt tốc độ mong muốn.
Chọn van D31DW-009-K của hãng Parker
Dựa trên biểu đồ đường đặc tính và bảng thông số kỹ thuật, ta xác định được độ sụt áp của mạch Bơm A có lưu lượng cao và áp suất thấp, trong khi bơm B có lưu lượng thấp và áp suất cao Đường bơm P→A sinh công ít để di chuyển pít tông, còn đường bơm P→T chịu trách nhiệm bơm dầu về bể.
Hướng chất lỏng Bơm Lưu lượng (l/p) Độ giảm áp
4.4.3.2 Tính toán áp suất mất mát
Pít tông xuống tốc độ nhanh:
Bơm B: Δ𝑃𝑃 1𝐵𝐵 = 17 + 1 = 18 bar Pít tông xuống tốc độ chậm (bơm A bơm dầu về bể, bơm B tiếp tục di chuyển pít tông):
Bơm B: Δ𝑃𝑃 2𝐵𝐵 = 4 + 1 = 5 bar Pít tông đi lên (bơm B bơm dầu về bể, bơm A di chuyển pít tông đi lên):
Sử dụng bơm đôi ghép bởi PV2R1-25 và PV2R3-76 từ nhà sản xuất Yuken
Thông số bơm: áp suất hoạt động tối đa 210 bar với dầu; lưu lượng bơm không tải lần lượt là 25.3 cm 3 /vg và 76.4 cm 3 /vg Đường đặc tính
4.4.3.3 Biểu đồ lưu lượng và áp suất mỗi bơm
Dựa trên biểu đồ áp suất, bơm A hoạt động trong khoảng áp suất từ 16 đến 29.2 bar, trong khi đó, bơm B hoạt động trong khoảng 2 đến 210 bar Để đơn giản hóa bài toán, chúng ta lấy lưu lượng trung bình hoạt động của bơm A là 110 lít/phút và của bơm B là 35 lít/phút.
Công suất động cơ cấp cho bơm trong một chu kì là:
Công suất thủy lực cần lớn nhất là
0.85 = 17.88 kWChọn động cơ OMT1 IE4 4-POLE 1500RPM loại 180M4 của hãng OMEC với công suất định mức 18.5 kW, tốc độ vòng quay định mức 1475 v/ph.
Đề xuất các các chức năng của máy
Dựa trên các thông số kỹ thuật đầu vào và quá trình tính toán, máy ép được thiết kế với các chức năng chính như ép, tháo lắp, và định hình các chi tiết máy Các chức năng này giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo độ chính xác của các bộ phận máy móc Ngoài ra, máy còn có khả năng điều chỉnh linh hoạt để phù hợp với các yêu cầu cụ thể của từng dự án, góp phần tối ưu hóa quy trình gia công và giảm thiểu thời gian lắp ráp.
Máy còn có khả năng kết hợp với các loại khuôn để tạo ra các chi tiết có hình dạng khối khác nhau, phù hợp cho các sản phẩm trong ngành công nghiệp luyện kim và máy móc Việc sử dụng các khuôn đa dạng giúp nâng cao hiệu suất sản xuất và đa dạng hóa mẫu mã sản phẩm, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường công nghiệp hiện nay.
