- Tính toán thông số xylanh ép chính tự chọn áp suất làm việc, xylanh nhỏ, bơm nguồn p,Q, động cơ kéo bơm tự chọn số vòng quay theo tiêu chuẩndung tích bể dầu - Lựa chọn các phần tử thủy
Trang 1MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 3
GIỚI THIỆU MÁY ÉP THỦY LỰC 4
CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA BỘ PHẬN CHẤP HÀNH 5
1.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 5
1.2 KẾT CẤU SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 6
1.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 7
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG 10
2.1 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC XYLANH, CHỌN XYLANH: 10
2.1.1 Tính toán xylanh chính 10
2.1.2 Tính toán 2 xylanh nhỏ 11
2.2 TÍNH TOÁN CHỌN BƠM: 11
2.2.1 Tính toán thông số bơm, chọn kiểu bơm 11
2.2.2 Tính toán chọn động cơ 12
2.3 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG 13
2.3.1 Tính toán đường kính ống hút 14
2.3.2 Tính toán đường kính ống đẩy 14
2.3.3 Tính toán đường kính ống xả 14
2.4 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC BỂ DẦU 14
CHƯƠNG III : XÁC ĐỊNH CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG 16
3.1 XÁC ĐỊNH VAN PHÂN PHỐI 16
3.2 VAN MỘT CHIỀU CÓ ĐIỀU KHIỂN 17
3.3 VAN AN TOÀN 18
3.4 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ỐNG DẪN DẦU 19
3.5 XÁC ĐỊNH LOẠI ỐNG NỐI 19
3.6 ÁP KẾ 20
3.7 BỘ LỌC DẦU 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO 21
Trang 2Thông số kỹ thuật Số liệu Ghi chú
- Đưa ra giải pháp bố trí các xylanh
- Thiết kế sơ đồ thủy lực
- Tính toán thông số xylanh ép chính (tự chọn áp suất làm việc), xylanh nhỏ, bơm nguồn (p,Q), động cơ kéo bơm (tự chọn số vòng quay theo tiêu chuẩn)dung tích bể dầu
- Lựa chọn các phần tử thủy lực phù hợp ( theo catalog của một nhà cung cấpbất kỳ
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành cơ khí nói
chung và ngành thủy lực nói riêng đóng một vai trò vô cùng quan trọng Với khảnăng tự động hóa cao, hoạt động an toàn, các máy móc thiết bị thủy lực có mặtrộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh tế : xây dựng, giao thông, quốc phòng
Trong ngành thủy lực nói chung công nghệ ép thủy lực được ứng dụng phổbiến hơn cả.Với kết cấu đơn giản dễ sử dụng công nghệ ép thủy lực đã được đưavào trong rất nhiều ngành công nghiệp lớn nhỏ khác nhau như:Luyện cán thép,Đóng tàu ,Dầu mỏ…
Mặc dù rất cố gắng nỗ lực tuy nhiên do chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế vềchuyên môn nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót về mặt nội dung cũngnhư trong cách trình bày Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thày
cô giáo, các bạn và những người quan tâm tới đồ án này để đồ án thêm hoàn thiện vàmang tính thực tiễn cao hơn
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy TRẦN KHÁNHDƯƠNG cùng các thầy cô trong bộ môn Máy Tự Động Thủy Khí đã giúp em trongsuốt quá trình làm đồ án
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Khương
Hà Nội , ngày 5 tháng 5 năm 2011
Trang 4Trong những năm gần đây ở nước ta, kỹ thuật truyền động và điều khiển hệ thống thủy lực thể tích đã có những ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ, máy xây dựng, phương tiện vận chuyển, máy bay, tàu thủy…đó là do hệ thống thủy lực có rất nhiều ưu điểm quan trọng so vói các hệthống cơ khí hay điện: làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác, công suất lớn và kích thước nhỏ gọn…
Chỉ nói riêng đến máy ép, từ loại nhỏ đến loại lớn, với những vật liệu ép, sản phẩm ép đa dạng thì hệ thống dẫn động thủy lực đều có thể ứng dụng được, đặc biệt là các máy ép cần công suất lớn do ưu điểm tạo ra được lực ép lớn mà các thiết
bị điện, cơ khí không làm đựoc Ví dụ như: máy ép kim loại, máy ép phế liệu, máy
ép viên thuốc nén, máy ép gạch…
Máy ép gạch ngói
Trang 5CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
CỦA BỘ PHẬN CHẤP HÀNH
1.1SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
1- Xylanh ép chính 10 – Van xả áp
2 - Xylanh nhỏ 11 – Van 1 chiều có điều khiển
3 – Tiết lưu 12 – Van phân phối
4 – Van chống rơi 13 – Van 1 chiều
5 – Van phân phối 14 – Van phân phối
6 – Tiết lưu 15 – Van an toàn
7 – Bơm nguồn 16 – Van xả
8 – Bộ làm mát 17 – Bể dầu
9 – Cụm bộ lọc
Trang 61.2 KẾT CẤU SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
Trong sơ đồ thủy lực ta sử dụng các phần tử thủy lực sau :
- Bơm nguồn : Cung cấp áp suất và lưu lượng cho toàn bộ hệ thống thủy lực Van an toàn : Để đảm bảo áp suất của hệ thống không vượt quá giá trị chophép nhằm bảo vệ an toàn cho các thiết bị hệ thống không bị phá hỏng và hệthống làm việc đúng yêu cầu của thiết kế
- Đồng hồ đo áp : Dùng để đo áp suất tại đầu ra của bơm ,từ đó xác địnhđược điều kiện làm việc cụ thể của bơm trong từng trường hợp khác nhau
- Van phân phối 4/3 : Van có 4 cửa nhưng hoạt động ở 3 vị trí, van này cóđặc điểm là ở chế độ chờ (không tải) tại vị trí van chưa hoạt động.Dầu sẽqua van và hồi về bể
- Van 1 chiều có điều khiển : lấy tín hiệu từ áp suất dầu trong hệ thống đểhoạt động,
- Xylanh chính : Tạo lực cần thiết để ép vật liệu
- Xylanh nhỏ : thực hiện quá trình xuống bàn ép nhanh và hồi bàn ép
- Tiết lưu : Điều chỉnh lưu lượng vào xylanh
- Cụm làm mát : Thiết bị làm mát dùng để làm mát dầu của hệ thống ,tránhtrường hợp dầu quá nóng dẫn đến thay đổi tính chất của dầu dẫn đến dầu bịsôi -> làm xuất hiện bọt khí trong dầu -> hệ thống làm việc không ổn định(có thể gây rung ,giật )
- Cụm lọc dầu : Cụm này gồm có bộ lọc đi kèm với van 1 chiều có đặt mức
áp suất Dầu sẽ qua van 1 chiều khi bộ lọc hoạt động quá mức cho phép
- Bể dầu : Để đựng lượng dầu cần thiết cho hoạt động của hệ thống
1.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
Trang 7- Hành trình xuống bàn ép nhanh : Van phân phối ở vị trí như hình vẽ, dầu sẽqua van phân phối đến 2 xylanh nhỏ giúp kéo bàn ép xuống với tốc độ nhanh Tiết lưu sẽ giúp điều chỉnh lưu lượng vào 2 xylanh bằng nhau và điều chỉnh đúng tốc độ yêu cầu
- Hành trình ép chính: Lúc này van phân phối số 5 sẽ trở về vị trí ở giữa, dầu
sẽ được cấp qua van số 14 lên xylanh ép chính để thực hiện hành trình ép
- Chế độ giữ tải : là chế độ mà xilanh sau khi ép xong sẽ đứng im nhằm làmcho vật liệu ép gắn kết bền chặt hơn, tạo sản phẩm đạt yêu cầu về độ bền cơhọc.Lúc này van an toàn sẽ hoạt động để áp suất hệ thống không lên caogây hỏng kết cấu sản phẩm
- Hành trình lùi bàn ép : Đóng van số 14, đưa van số 5 về vị trí như hình vẽ Dầu sẽ cấp qua van số 5 lên 2 xylanh nhỏ giúp đẩy bàn ép lên Trong thời gian này, sản phẩm sẽ được lấy ra khỏi bàn ép
Trang 9Áp suất khi ép (làm việc): Plv = 200 bar
Diện tích tính toán của xylanh là: S tt = F P ep=150.9,8.103
Vậy lưu lượng qua xy lanh chính: Q lv = S lv.V lv = 8,04 5,4 = 43,416 ( l/ph)
Áp suất và lưu lượng yêu cầu trong khi ép: P lv = 182,84 bar , Q lv= 43,416 (l/ph)
Trang 102.1.2 Tính toán 2 xylanh nhỏ
Chọn kích thước của bàn ép gắn cứng với cần pittong là (1m ; 1m ; 0,5m)
Khối lượng riêng của thép khoảng 7,85 tấn/m3
Khối lượng của bàn ép m = V ρ = 0,5 7,85 = 3,925 (tấn)
Áp suất làm việc : p = 50bar
Diện tích làm việc của xylanh
Đường kính tính toán của xylanh là:
D tt=√4 S
π =2√0 ,00385
Chọn xylanh theo bảng tiêu chuẩn với D = 80 (mm) ; d = 50(mm)
Diện tích làm việc của xylanh là: S lv = π D
2.2.1 Tính toán thông số bơm, chọn kiểu bơm
Việc tính chọn mẫu bơm dựa trên thông số thiết kế bơm:
Để đảm bảo yêu cầu áp suất của bơm cấp cho hệ thống, xác định áp suất bơm theo
hệ số: Pbơm ≥ 1,2 Plv=1,2.182,84 ≈ 220 (bar)
Trang 11Vậy thông số để chọn bơm là: Pbơm = 220bar và Qbơm= 53 (l/ph).
Nbơm =
Q bom .P bom
612 = 53 220 612 =19,05 (kw)
Chọn số vòng quay của bơm là 1450 (v/ph)
Lưu lượng riêng của bơm là q = Q n = 53.1014503= 36,55(cm3/vg)
Tra catalogue của hãng REXROTH ta chọn loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Việc tính toán chọn động cơ gồm các lựa chọn:
1) Chọn loại, kiểu động cơ: nếu chọn phù hợp thì động cơ sẽ có tính năng làm việcthích hợp với yêu cầu truyền động của máy Ở đây, chọn động cơ điện xoay chiều ba pha, do cấu tạo và vận hành đơn giản, nối trực tiếp với mạng điện xoaychiều, không cần biến đổi dòng điện
Trang 12tổn thất cơ khí Việc chọn đúng công suất động cơ có ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật lớn Nếu công suất động cơ nhỏ hơn công suất bơm thì động cơ sẽ làm việc quá tải, nhiệt tăng qúa trị số cho phép, động cơ chóng hỏng Khi động cơ truyền công suất cho bơm dầu sẽ có tổn thất cơ khí trên đường truyền công suất qua các thiết bị cơ khí hoặc do ma sát, thông thường tổn thất này chiếm khoảng
∆Nck ≈ 15% Nđc
Ngoài lượng tổn thất này ra thì 85% Nđc sẽ được chuyển thành công suất thuỷ lực
mà bơm dầu cấp cho hệ thống
Vậy công suất yêu cầu tối thiểu của động cơ là: Nđc =
N bom
85%=19,05kw85 % ≈ 22(kw) lấy Nđc = 22 (kw)
Số vòng quay của động cơ trùng với số vòng quay của bơm n = 1450 (vg/ph)
Tra phụ lục P1.3, trang 236,237 sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, của tácgiả Trịnh Chất-Lê Văn Uyển chọn được động cơ phù hợp, có các thông số như sau:Động cơ 4A180S4Y3: công suất 22 kw
Đường ống gồm 3 phần: đường ống hút, đường ống đẩy và đường ống xả:
Thông thường, vận tốc cho phép trong các đường ống này như sau:
Đối với ống hút : vhút ≤ 2m/s
Đối với ống đẩy: vđẩy ≤ 5¿6 m/s
Đối với ống xả : vxả ≤ 3¿4 m/s
Trang 13Đường kính trong của ống tính theo công thức: d = √4 Q bom
Theo tiêu chuẩn về đường ống thủy lực, ta chọn được đường kính trong ống đẩy là:
ddây = 16 (mm), và đường kính ngoài ống đẩy là:Dđẩy = 20 (mm)
2.4 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC BỂ DẦU
Việc tính toán kích thước bể dầu thường dựa trên lưu lượng lưu thông qua hệ thống và dựa trên điều kiện tỏa nhiệt của hệ thống
V = ( 3¿5 ) Qbơm = ( 3¿5 )x 53 (l/ph) = 159¿265 lit
Tham khảo cách tính toán và các công thức tính toán kích thước bể dầu trang
350¿352/quyển [2], ta tính toán kích thước bể dầu như sau:
Ta chọn bể dầu có hình dạng hình chữ nhật, với các kích thước như sau
Trang 14chiều cao của dầu trong bể là: h = 0,8H = 1,2a
Vậy thể tích dầu trong bể là: V = a.b.h = a 2a 1,2a = 2,4.a3 = 265 (lít)
Suy ra chiều ngang bể: a =
Trang 15CHƯƠNG III : XÁC ĐỊNH CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG
3.1 XÁC ĐỊNH VAN PHÂN PHỐI
- Hệ thống ép hoạt động liên tục theo một quy trình khép kín và dựa vào tínhkinh tế, lưu lượng và áp suất ta chọn van phân phối điều khiển điện
- Ta chọn van phân phối dạng 4/3 ( 4 cửa 3 vị trí)
Xác định van:
Với lưu lượng qua van : Q = 28 (l/ph)
Áp suất tại van: P = 108 (bar)
Tra Catalog của hãng REXROTH ta chọn van phân phối 2 cấp
- E : loại van có hiệu suất cao
- G24 : điều khiển cuộn từ bằng điện áp : 24DVC Đây là loại van phân phối 2 cấp: Pmax= 350 bar
Qmax=80 l/ph
Trang 16Van này đợc lắp ở đầu dới của xi lanh, đợc điều khiển bằngthủy lực
Với lu lợng : Q = 44 (l/ph)
Áp suất : P = 183 (bar)
Tra Catalog hãng REXROTH ta chọn loại van nh sau:
Ký hiệu: SV 6 P B 2-6X với Pmax= 315 bar Qmax= 60 l/ph
Trong đú: - SV : van một chiều cú điều khiển 1 tớn hiệu
- 6 : size 6
- 2 : tổn thất ỏp suất ∆p =3 bar
- 6X : serises từ 60 đến 69
Trang 173.3 VAN AN TOÀN
áp suất làm việc của bơm : P = 108 (bar)
Lưu lượng của bơm : Q = 28 (l/ph)
Tra Catalogue của hãng REXROTH ta chon được van có các thông số như sau :
Trang 183.4 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ỐNG DẪN DẦU
Ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền cơ học và tổn thất áp suất trong ống nhỏnhất Để giảm tổn thất áp suất, các ống dẫn càng ngắn càng tốt, ít bị uốn cong đểtránh sự biến dạng của tiết diện và sự đổi hướng chuyển động của dũng dầu Kớchthước đường ống được xác định thông qua lưu lượng chảy qua ống và vận tốc chảyqua cho phép
- Loai ống : ống mềm
Trang 19- Đường kính ống : hút , đẩy , xả tương ứng 32 , 20 , 28 [mm]
- áp suất cực đại của chất lỏng chảy trong ống : 220 (bar)
- Dùng áp kế lò so với chỉ số áp suất max 250 bar
- Căn sứ vào áp suất làm việc cực đai và độ chính xác yêu cầu của hệ thống cần đo
ta chọn loại hợp lí nhất
3.7 BỘ LỌC DẦU
Trang 20ngoài vào hoặc do sự mài mũn cỏc chi tiết khi làm việc , bảo đảm cho hệ thống làmviệc ổn định , tăng tuổi thọ cỏc chi tiết Để làm sạch cỏc chất cặn bẩn dạng cứngngười ta sử dụng phương phỏp cơ khớ Trong mỏy ộp thuỷ lực chọn lưới lọc bằngkim loại, bộ lọc bằng lưới kim loại cú ưu điểm là lưu lượng lớn , độ bền tương đốicao, khả năng chịu ỏp lực tốt
Từ Q = 53 (l/ph) và điều kiện là bộ lọc có thể lọc đợc chất bẩn
Trang 21TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Máy Thủy Lực Thể Tích Các Phần Tử Thủy Lực Và Cơ Cấu Điều Khiển
Trợ Động PGS.TS Hoàng Thị Bích Ngọc NXB Khoa học và kỹ thuật, 2007.
[2] Truyền Động Thủy Lực Thể Tích Lê Danh Liên.
[3] Giáo Trình Hệ Thống Truyền Động Thủy Khí PGS.TS Trần Xuân