Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực theo mẫu máy tại xưởng cơ khí khatoco

thiết kế kỹ thuậtkỹ thuật truyền động thủy lựcmáy ép thủy lựcmáy ép thuỷ lựcThiết kế kỹ thuật thi côngTHIẾT KẾ KỸ THUẬTmáy ép thủy lực tải trọng 70 tấn phục vụmáy ép thủy lực chế tạo máythông số kỹ thuật máy ép thủy lựcthiet ke do an do an cung cap dien cho mot phan xuong co khi sinh vien nguyen danh duc

Trang -1-

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên : Vương Hữu Thuyên Lớp : 45CT Ngành : Công nghệ chế tạo máy Tên đồ án tốt nghiệp : “Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực theo mẫu máy tại xưởng cơ khí khatoco” Số trang: 110 Số chương: 4 Số tài liệu tham khảo: 17

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

-

Kết luận :

-

-

Nha trang, ngày …… tháng …… năm 2007

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Trần An Xuân

ĐIỂM CHUNG

BẰNG SỐ BẰNG CHỮ

Trang -2-

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Vương Hữu Thuyên Lớp : 45CT Ngành : Công nghệ chế tạo máy Tên đồ án tốt nghiệp : “Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực theo mẫu máy tại xưởng cơ khí khatoco” Số trang :110 Số chương : 4 Số tài liệu tham khảo: 17 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

-

Điểm phản biện :

-

-

Nha trang, ngày …… tháng …… năm 2007

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Nha Trang, ngày… tháng năm 2007

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐIỂM CHUNG

BẰNG SỐ BẰNG CHỮ

Trang -3-

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khoa học kỹ thuật trên thế giới phát triển nhanh như vũ bão Tuy nhiên, nền kỹ thuật cơ khí của chúng ta vẫn còn lạc hậu so với những nước phát triển gần 100 năm Để thúc đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nâng cao đời sống của nhân dân và bắt nhịp vào sự phát triển chung của thế giới Đảng và Nhà nước ta đã đề ra mục tiêu: đến năm 2020 nước ta cơ bản trở thành nước công nghiệp Để làm được như vậy chúng ta phải ưu tiên phát triển mạnh ngành cơ khí chế tạo, nhất là chế tạo các máy công nghiệp

Trong ngành cơ khí hiện đại, truyền dẫn thủy lực ngày càng được áp dụng rộng rãi nhất là sử dụng các máy thủy lực, do chúng có các ưu việt sau:

- Kết cấu máy và các bộ phận nhỏ gọn, tạo lực lớn

- Dễ thực hiện tốc độ vô cấp

- Tạo được lực ép lớn trong quá trình gia công

- Truyền động êm, không gây tiếng ồn

- Dễ tự động hoá, phòng quá tải

Từ những ưu điểm trên của máy thủy lực, em đã nhận đề tài “Thiết kế

kỹ thuật máy ép thủy lực theo mẫu máy tại xưởng cơ khí Khatoco ” Do thời

gian có hạn nên em tập chung chính vào phần tính toán hệ thống thủy lực; các phần tính toán khác em sử dụng nhiều các công thức thực nghiệm Quá trình thực hiện đề tài không thể tránh khỏi những sai sót nên em mong được sự chỉ bảo góp ý của các Thầy, cùng các bạn để kiến thức của em được hoàn thiện hơn và đáp ứng yêu cầu công việc sau này

Sinh Viên Thực Hiện:

Em xin chân thành cảm ơn trường đại học Nha Trang đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để cho chúng em học tập và rèn luyện Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy trong khoa Cơ khí, những người đã tận tình truyền thụ kiến thức chuyên ngành quan trọng để em có đủ cơ sở hoàn thành tốt đề tài này

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới xí nghiệp cơ khí Khatoco; phòng

kỹ thuật; các anh, các chú công nhân đã giúp đỡ em những kiến thức về kỹ thuật, vận hành máy Đặc biệt là chú Ngô Văn Mai, người đã giúp đỡ em rất nhiều trong những ngày thực tập tại xưởng

Tôi xin đồng cảm ơn các thành viên lớp 45CT, các bạn đã cùng tôi học tập nhiều năm, trao đổi nhiều kinh nghiệm hay và giúp đỡ tôi thực hiện tốt đề tài tốt nghiệp này

Trang -5-

MỤC LỤC:

Trang Lời nói

11

1.2.3 Lĩnh vực hoạt động………

11

1.2.4 Cơ sở kỹ thuật………

12

1.2.5 Sản phẩm máy móc làm ra………

12

1.3 Hoàn cảnh ra đời của máy ép thủy

lực………

15

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU TÍNH NĂNG ,CẤU TẠO, TÁC DỤNG

CỦA MÁY ÉP THỦY LỰC

17

23

2.3.6 Van đảo chiều………

29

2.3.10 Bể dầu………

32

2.3.11 Đệm kín các xi lanh………

33

2.3.12 Vòng chắn dầu………

33

41

3.2.6 Tính toán đường kính ống………

47

3.2.9 Xác định chiều dày thành xi lanh………

3.2.10 Tính toán kiểm nghiệm xi piston………

lanh-48

49

71

4.7.3 Nguyên công 3………

74

4.7.4 Nguyên công 4………

76

Trang -9-

4.7.5 Nguyên công 5………

78

4.7.6 Nguyên công 6………

80

4.7.7 Nguyên công 7………

032 0

Trang -11-

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU XƯỞNG CƠ KHÍ KHATOCO

1.1 Tổng quan về tổng công ty KHÁNH VIỆT

Tổng công ty KHÁNH VIỆT là một doanh nghiệp nhà nước thuộc tỉnh Khánh Hoà Hoạt động theo mô hình Công ty mẹ-công ty con; có tên giao dịch quốc tế là Khanh-Viet copration, tên viết tắt: KHATOCO; trụ sở chính tại 84 Hùng Vương, thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hoà

Hai mươi năm trôi qua kể từ khi đơn vị tiền thân ra đời vào ngày

14-4-1983 với tên gọi: Công ty chuyên doanh thuốc lá Phú Khánh, với số vốn ban đầu 6 triệu đồng và chỉ sản xuất một mặt hàng thuốc lá bằng phương pháp hoàn toàn thủ công Đến nay KHÁNH VIỆT đã trở thành một Doanh Nghiệp địa phương có quy mô lớn nhất miền trung, và phát triển mạnh mẽ theo hướng tập đoàn kinh tế đa ngành

Đứng vững trên thị trường nội địa; KHATOCO từng bước vươn ra thị trường quốc tế Công ty đã có quan hệ thương mại đáng tin cậy của nhiều tập đoàn, công ty lớn thuộc các quốc gia: Singapore, Indonesia, Nhật Bản, Hà Lan, CHLB Đức, Hàn Quốc, Đài Loan…

Tổng công ty được nhận danh hiệu “Anh Hùng Lao Động trong thời kỳ

đổi mới” cao quý do Đảng và Nhà nước trao tặng

1.2 Xí nghiệp cơ khí KHATOCO

1.2.1 Giới thiệu về xưởng cơ khí khatoco

Xí nghiệp cơ khí KHATOCO (KHATOCO Machinery Enterprise) là

đơn vị hạch toán phụ thuộc của tổng công ty Khánh Việt, được thành lập năm

Trang -12-

1993, với quy mô ban đầu là một xưởng gia công - chế tạo phụ tùng thay thế cho các thiết bị sản xuất thuốc lá Qua quá trình xây dựng và phát triển, xí nghiệp đã trở thành một đơn vị cơ khí chế tạo mạnh, có quy mô và trình độ phát triển cao của khu vực Miền Trung Với phương châm đặt chất lượng lên hàng đầu, cùng với chế độ bảo hành chu đáo, các sản phẩm của Xí nghiệp

luôn được khách hàng tín nhiệm

Hình 1.1 Mặt tiền xí nghiệp cơ khí Khatoto

1.2.2 Bộ máy quản lý của xí nghiệp cơ khí KHATOCO

Hình 1.2 Sơ đồ nhân sự xí nghiệp cơ khí Khatoco

1.2.3 Lĩnh vực hoạt động

Trang -13-

-Thiết kế, chế tạo thiết bị phục vụ các ngành: dệt, may, in bao bì, Sản xuất giấy, Carton, công nghiệp thuốc lá, nông nghiệp, chế biến thực phẩm, chế biến thủy sản, công nghiệp…

-Gia công các loại phụ tùng cơ khí có độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật cao và sản xuất một số mặt hàng với quy mô lớn tung ra thị trường

-Thiết kế, chế tạo và lắp đặt các thiết bị tời kéo, vận thăng, thang máy hàng, xe nâng điện, xe ô tô điện, nồi hơi, thiết bị chịu áp lực, máy ép thủy lực…

-Sản xuất, lắp dựng các công trình kết cấu thép, nhà công nghiệp

-Sửa chữa các thiết bị của các công ty thành viên trong tổng công ty

KHÁNH VIỆT

1.2.4 Cơ sở kỹ thuật

Có đội ngũ kỹ sư, công nhân lành nghề, giầu kinh nghiệm, cùng với trang thiết bị hiện đại: thiết bị gia công CNC, máy tôi cao tần CNC, máy phay lăn răng, máy mài phẳng, máy hàn argon, máy cắt plasma, và nhiều máy tiện, máy phay chuyên dụng khác Cũng như một số máy tự chế như: máy ép thủy lực, máy phay đứng…

MÁY TÔI CAO TẦN ĐIỀU KHIỂN BẰNG CNC

MÁY TÔI CAO TẦN ĐIỀU KHIỂN BẰNG CNC

Trang -14-

Hình 1.3 Máy phay và máy tôi tại xưởng cơ khí Khatoco

Xí nghiệp có đủ năng lực thiết kế, chế tạo, lắp đặt nhiều loại máy móc, thiết bị, cũng như gia công chế tạo phụ tùng cơ khí, phục vụ cho nhiều ngành khác nhau

1.2.5 Sản phẩm máy móc làm ra

1.2.5.1 Thiết bị cho ngành dệt, may:

-Máy kiểm vải: dùng kiểm tra vải thành phẩm lần cuối trước khi xuất xưởng

-Máy định hình vải dệt kim ống: có chức năng làm phẳng các vết gãy, nhăn và định hình sơ bộ sản phẩm vải dệt kim khi còn ở dạng ống, không cần xẻ khổ vải

-Xe chở vải: chế tạo bằng thép không rỉ, có nhiều mẫu mã, chủng loại khác nhau, phù hợp với các công đoạn trong dây chuyền dệt, nhuộm,

in, định hình vải

-Máy hút chỉ: dùng làm sạch nhanh chóng sản phẩm may bằng luồng gió hút mạnh

1.2.5.2 Thiết bị cho ngành sản xuất giấy, carton, in bao bì:

-Các máy nghiền, sàng bột giấy: có nhiều kiểu máy khác nhau theo yêu cầu

-Các loại máy phân cuộn, cắt cuộn: cắt, phân chia các loại giấy ở dạng cuộn thành cuộn nhỏ hơn hoặc khổ ngang nhỏ hơn

-Máy cắt ram giấy: cắt giấy cuộn thành tờ rời, với chiều dài có thể điều chỉnh tùy ý

Trang -15-

-Máy ép giấy phế liệu: dẫn động bằng hệ thống thuỷ lực, dùng ép giấy phế liệu trong các xưởng có liên quan đến giấy thành kiện gọn gàng, dễ vận chuyển, tiết kiệm mặt bằng xưởng

-Máy mài dao xén giấy: mài sắc nhanh chóng các loại dao xén giấy và các loại dao có kết cấu tương tự

1.2.5.3 Thiết bị cho ngành sản xuất thuốc lá:

-Các máy đóng bao, đóng cây: đóng gói 20 điếu thành bao hoặc 10 bao thành cây Có nhiều chủng loại, phù hợp với từng sản phẩm cụ thể -Các máy bọc bóng kính: bọc giấy bóng kính và chỉ xé cho bao hoặc cây thuốc lá

-Máy dán tem: dán tem thuốc lá lên bao thuốc theo đúng vị trí quy định

-Hệ thống cấp sợi thuốc lá tự động đến các máy vấn điếu

-Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất sợi thuốc lá: máy làm trương nở sợi thuốc, thiết bị ủ trộn và phân phối, các loại feeder, băng chuyền, băng tải rung

1.2.5.4 Thiết bị nông nghiệp và chế biến thực phẩm:

-Máy ấp trứng đà điểu: tự động điều khiển nhiệt độ và độ ẩm chính xác bằng hệ thống điện tử PLC

-Các loại máy nghiền, trộn, ép, dập viên thức ăn gia súc

-Máy thái rau dùng cho chăn nuôi gia súc

-Các dạng lò sấy nông sản, thuỷ sản với nhiều kích cỡ, phù hợp với mọi quy mô sản xuất

1.2.5.5 Kết cấu thép và thiết bị nâng chuyển:

Trang -16-

-Khung nhà công nghiệp độ cao đến 21m

-Giàn pa lăng, cầu trục trọng tải đến 3 T

-Xe nâng điện trọng tải đến 1,5 T

-Thang máy nâng hàng trọng tải đến 1,5 T

-Nồi hơi, đến 25 kG/cm2

1.2.5.6 Gia công phụ tùng

-Chi tiết máy có kết cấu phức tạp, độ chính xác cao

-Các loại bánh răng, bánh vít, trục vít yêu cầu độ chính xác biên dạng răng

-Khuôn đúc nhựa (gia công bằng máy CNC)

-Chi tiết máy yêu cầu tôi cao tần, có độ cứng bề mặt cao, tăng khả năng chống mài mòn nhưng vẫn bảo đảm độ dẻo dai của kết cấu

-Chi tiết cần nhuộm mầu, thụ động hoá bề mặt

-Các loại sản phẩm dập

1.2.5.7 Thiết kế mới:

Ngoài ra, nếu khách hàng có yêu cầu thì công ty nhận thiết kế máy theo yêu cầu của khách hàng, và xin vui lòng cung cấp những thông tin sau:

- Công dụng và năng suất thiết bị

- Đặc điểm kỹ thuật của nguyên liệu (đầu vào)

- Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm (đầu ra)

- Địa điểm lắp đặt

- Nguồn điện cung cấp

- Một số thông tin cần thiết khác

Trang -17-

Chúng tôi sẽ khảo sát, thiết kế, chế tạo, lắp đặt và hướng dẫn vận hành thiết bị theo đúng yêu cầu đã cho

Trong trường hợp yêu cầu vượt quá khả năng thiết kế, chế tạo, công ty có thể

tư vấn cho Quý Khách hàng về một số vấn đề liên quan như: nguồn cung cấp thiết

bị, các giải pháp kỹ thuật thay thế, các biện pháp giảm chi phí đầu tư

1.3 Hoàn cảnh ra đời của máy ép thủy lực

Trong những năm 1999, 2000 do nhu cầu của thực tế cần nhiều đĩa xích xe máy chất lượng cao lên nhà máy cơ khí Khatoco đã đầu tư dây chuyền sản xuất đĩa xích xe máy hiện đại gồm: Máy phay lăn răng, máy tôi cao tần, máy tiện chuyên dụng và tự sản xuất, lắp ráp máy ép thủy lực 100 tấn Trước điều kiện số vốn có hạn, các sản phẩm phải đảm bảo chất lượng Nên công ty yêu cầu phòng kỹ thuật lắp ráp máy ép thủy lực từ các thiết bị có sẵn cũng như đi mua cũ với giá cả hợp lý Chính vì vậy mà máy ép thủy lực tại xưởng cơ khí Khatoco có nhiều thông số không hợp lý, nhiều bộ phận còn phức tạp mà có thể làm đơn giản

Hiện nay, công ty đang sản xuất máy ép thủy lực kiểu đứng và kiểu ngang theo hợp đồng với công ty giấy; máy có nhiệm vụ ép giấy cũ

3 Tốc độ di chuyển của chày ép m/phút 0,6

7 Kích thước máy (L x B x H) mm 1320x688x1660

Trang -19-

CHƯƠNG 2

TÌM HIỂU TÍNH NĂNG, CẤU TẠO, TÁC DỤNG CỦA

MÁY ÉP THỦY LỰC

2.1 Tầm quan trọng của máy ép thủy lực trong ngành cơ khí

Các máy thủy lực thường có ưu điểm rất lớn trong việc chuyển động Nó không đạt tốc độ chuyển động cao, nhưng các máy thủy lực có hành trình ổn định, không gây tiếng ồn nhiều, thực hiện chu trình công tác tại mọi điểm trên hành trình ngoại trừ quá tải

Máy ép thủy lực trong ngành cơ khí được sử dụng rất rộng rãi, từ việc nâng hạ đến gia công kim loại Việc gia công trên máy rất đơn giản và có năng suất cao Dụng cụ cắt của máy ép thủy lực là khuôn ép (chầy và cối) Lực ép sẽ làm cho kim loại bị cắt đứt theo những hình dạng đã định tùy thuộc vào khuôn Lượng dư gia công khi sử dụng máy ép là thấp và chỉ cần một lần dập là có thể đạt được độ chính xác như yêu cầu

Chính vì vậy mà hiện nay máy ép thủy lực đang được sử dụng ngày càng nhiều trong ngành cơ khí vì khả năng gia công của nó là rất lớn

2.2.Tính năng của máy ép thủy lực

Việc sử dụng máy ép trong ngành cơ khí là một yêu cầu cần thiết hiện nay Máy được sử dụng trong nhiều công đoạn khác nhau để hình thành sản phẩm cũng như phụ trợ cho sản xuất Máy ép thủy lực có thể thực hiện hành trình tại mọi thời điểm ngoại trừ quá tải Máy có thể làm nhiều công việc khác nhau như: dùng để gia công kim loại và gia công vật liệu phi kim loại

2.2.1 Máy ép thủy lực dùng để gia công kim loại

-Xử lý phế liệu kim loại

2.2.2 Máy ép dùng để gia công vật liệu phi kim loại

-Gia công các bột phi kim loại

-Gia công chất dẻo

-Ép các tấm phi kim loại

-Máy tự động gia công nóng chất dẻo

Cũng có thể phân biệt loại theo dạng khung, dạng cột: dạng một cột, nhiều cột…Về kết cấu ta thấy kiểu máy có bốn cột là ưu việt nhất, nó đảm bảo kết cấu cứng vững và việc lắp ráp dễ dàng Các cột được dùng liên kết với các xà ngang trên, dưới bằng các đai ốc Các cột có đường từ 500 (mm) đến 700 (mm) thường được làm liền khối, các cột có đường kính lớn hơn thường được làm rỗng Các cột rỗng khi có đường kính bằng cột đặc biệt thì

Đối với máy ép kiểu đứng, nếu ta kiểm nghiệm chỉ cho ứng suất dập là không đúng vì các cột có độ cứng vững nhỏ hơn so với độ cứng vững của xà ngang Thường thì các cột chịu các tải nằm ngang được coi như là dầm, mà đầu mút được giữ ở xà ngang cố định

Hình 2.1 Các dạng thân máy ép thủy lực

2.3 2 Bơm và động cơ thủy lực

-Bơm Piston

-Bơm Rotor

Bộ phận làm việc chủ yếu của bơm piston là piston dạng trụ hoặc dạng đĩa Bơm Rotor có bộ phận làm việc chủ yếu là rotor có chuyển động quay.Khi piston chuyển động hoặc Rotor quay sẽ thực hiện việc chèn ép chất lỏng trong khoang làm việc của bơm (trong xylanh hoặc trong Stato) chất lỏng có áp suất thấp được hút vào trong bơm; ở trong bơm, chất lỏng nhận được năng lượng do bơm truyền cho và được đẩy ra đường đẩy của bơm Chất lỏng công tác thường là dầu khoáng, nước sạch và các dung dịch hoá chất sạch không lẫn tạp chất và không chứa các hạt cứng

Bơm Rotor có các loại chủ yếu sau:

+ Bơm cánh gạt

+ Bơm bánh răng

+ Bơm trục vít

Trang -23-

Ngoài ra còn có các loại bơm Piston Rotor: Là loại bơm mà trong Rotor của nó có Piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong trục xi lanh được bố chí trong các rãnh của roto

Loại bơm Piston Rotor này được chia làm hai loại sau:

-Bơm Piston hướng trục: Piston chuyển động tịnh tiến qua lại theo phương song song với trục của Rotor

- Bơm Piston hướng kính: Piston chuyển động tịnh tiến qua lại theo phương vuông góc với trục Rotor

Ngoài ra người ta còn phân chia các loại bơm:

- Bơm có lưu lượng không đổi

- Bơm có lưu lượng thay đổi

- Bơm tác động một chiều

- Bơm tác động hai chiều

Bơm có lưu lượng không đổi là loại bơm bánh răng được sử dụng là chủ yếu, ngoài ra còn có bơm cánh gạt, bơm trục vít…

Bơm có lưu lượng thay đổi thường dùng chủ yếu là bơm Piston Rotor hướng trục, hướng kính, bơm cánh quạt

2.3.3 Đường ống và các bộ nối ống

Đường ống và các bộ nối ống là một bộ phận quan trọng nối liền các cơ cấu thủy lực khác nhau trong hệ thống Thông thường khối lượng của đường ống và bộ nối chiếm khoảng 30% khối lượng chung của hệ thống thủy lực Chất lượng của đường ống ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng làm việc của hệ thống thủy lực Tùy theo đặc điểm của cơ cấu chấp hành thủy lực mà kết cấu

Đối với áp suất làm việc lớn hơn và bằng 150 kG/cm2 nên dùng các ống thép không hàn, ống thép hàn dùng cho áp suất làm việc đến 70 kG/cm2 , ống hợp kim nhôm dùng cho áp suất làm việc đến 150 kG/cm2, ống đồng đến 30 kG/cm2

Đường ống mềm được sử dụng khi hai đầu của đường ống nối với bộ phận máy chuyển dịch Có hai lọa ống mềm: ống mềm vải cao su và ống mềm bằng kim loại

Ống mềm cao su- vải thông thường nền cơ bản của nó là cao su Loại ống này có thể làm việc đến 1300C Trong trường hợp đăc biệt nếu ống mềm làm việc với chất có tính ăn mòn cao hoặc làm việc vói ở nhiệt độ cao, nền cơ bản của ống là cao su đặc biệt Kích thước phổ biến của ống mềm là 3-50

mm Các ống đường kính lớn hơn được chế tạo để dùng với áp suất 75-100 kg/cm2 và đôi khi tới 130 kg/cm2 Các ống đặc biệt có thể làm việc với áp suất

800 kg/cm2

Trang -25-

Ống mềm kim loại được dùng ở nhiệt độ cao và thấp Kết cấu của ống kim loại thường có profin trong mặt cắt dọc là đường lượn sóng, mà các đỉnh nhấp nhô của nó có thể phân bố nằm trên những vòng tròn song song hoặc trên những vòng tròn xoắn vít Phía ngoài ống lượn sóng được bao bọc nằng

vỏ So với ống mềm cao su vải, ống mềm kim loại đặc biệt là ống mềm thép không gỉ, có độ mềm cao và khi có đường kính trong lớn hơn 15mm ống có khối lượng nhỏ hơn so với ống mềm cao su vải Ống mềm kim loại có thể làm việc ở điều kiện nhiệt độ từ -200 đến +540oC, áp suất có thể tới 350-400 kg/cm2

Trong hệ thống thủy lực của các máy, mối nối ống có yêu cầu tương đối cao về độ bền và độ kín Tùy theo điều kiện sử dụng mối nối có thể dùng koại tháo được và loại không tháo được

2.3.4 Xilanh và piston thủy lực

Xilanh và piston thủy lực được sử dụng rộng rãi trong các cơ cấu chấp hành của truyền dẫn thủy lực Các bộ phận chính của cụm là: xilanh, piston, cần piston, các đệm làm kín Thông thường các xilanh được lắp cố định, piston chuyển động

Các cụm xilanh piston có các loại sau: kiểu piston trục, kiểu piston bậc, kiểu piston đứng và nằm ngang, kiểu cố định và di động, kiểu có bệ đỡ trên mặt bích và trên đáy

Số lượng các xilanh công tác (một, hai, ba, bốn, và nhiều hơn) phụ thuộc vào chức năng công nghệ, lực ép của máy và số lượng các lực ép khác nhau theo yêu cầu Và có thể cụm xilanh piston thủy lực được chế tạo lồng nhau (vừa là xilanh hệ này vừa là piston của hệ khác) Ở máy ép thủy lực, hay

sử dụng nhất là các xi lanh cố định Gần đây, người ta đã bắt đầu chế tạo máy

Trang -26-

ép có nhiều xilanh công tác kiểu di động, thí dụ như máy ép rèn có các xilanh

bố trí phía dưới và bệ di động

Trong ngành chế tạo máy ép hay sử dụng các xilanh có bệ đỡ trên đáy

và trên mặt bích Bệ đỡ của xilanh ở trên đáy là hợp lý nếu xét từ khía cạnh

độ bền, bởi vì trong trường hợp này, sẽ loại trừ được các ứng suất do sự uốn thành xilanh bởi phản lực của bệ đỡ trên mặt bích Ngoài ra, thành của xilanh

sẽ không chịu các ứng suất kéo theo nhiều trục

Thường thì khi có bệ đỡ xilanh trên đáy sẽ làm phức tạp thêm kết cấu của máy ép, tăng khối lượng và khích thước của nó Vì vậy, trong nghành chế tạo máy ép, được sử dụng rộng dãi nhất là các xilanh có bệ đỡ trên mặt bích Theo các đặc điểm của trạng thái ứng suất thì xilanh có thể chia ra làm ba vùng chính: vùng hình trụ A, vùng mặt bích đỡ B, và vùng đáy C

2.3.5 Van an toàn

Van an toàn dùng để bảo vệ hệ thống thuỷ lực của hệ dẫn động khỏi bị quá tải Trong trường hợp áp suất của hệ thống tăng vượt quá giới hạn quy định, van sẽ mở ra để xả chất lỏng về bể chứa Khi áp suất trong hệ thống giảm dưới áp suất giới hạn van sẽ đóng để phục hồi áp suất ban đầu

Hình 2.3 Van an toàn

Hình trên giới thiệu sơ đồ nguyên lý của các van an toàn tác dụng trực tiếp, có bộ phận phần tử làm việc dạng bi tròn, hình côn Van gồm có một vỏ

Trang -27-

với các rãnh vào và ra P(A); P(B) Trong các phần tử làm việc và lò xo, nhờ

có lò xo phần tử làm việc ép sát đế van, nếu áp lực chất lỏng tác dụng lên phần tử làm việc lớn hơn ứng lực lò xo và lực ma sát thong van thì phần tử làm việc sẽ nâng lên và chất lỏng dễ chảy về thùng chứa Như vậy lực của lò

xo xác định giá trị áp suất mở của van

Van an toàn có kết cấu đơn giản nhất là van bi, các van này được sử dụng làm bảo vệ cho các hệ thống với áp suất làm việc lên tới 50 (at) Vì rằng các van này không đảm bảo kín khi áp suất cao Các van côn và van hình trụ

có khả năng đệm lót tốt hơn, vì vậy chúng được sử dụng đối với các áp suất cao hơn

Vận tốc của dòng chất lỏng trong các cửa làm việc của van có giá trị lớn Giá trị của các vận tốc này phụ thuộc kết cấu và điều kiện làm việc của van, và thường đạt tới vận tốc 15 m/s, trong một số trường hợp đặc biệt đạt tới

30 m/s Vận tốc này càng lớn thì độ chênh áp trong van càng lớn vì khi đó một phần thế năng của dòng chảy biến thành động năng

Đặc tính áp suất của van là một đường dốc, đặc tính càng bằng (càng nằm ngang) thì áp áp lực chất lỏng và lực lò xo tác dụng lên van và độ chênh

áp của van càng ít phụ thuộc vào độ nâng của van Tức là van làm việc ổn định Sự không ổn định làm việc của van sẽ tăng khi các kích thước của lò xo

và của chính van tăng

Với các vận tốc cho trước của dòng chất lỏng, để cho qua một lưu lượng lớn thì các rãnh van cần phải lớn Khi áp suất cao thì đòi hỏi phải có lực lò xo khỏe, do đó kết cấu của van trở lên cồng kềnh và van làm việc kém

ổn định Trong thực tế độ không ổn định sự làm việc của van trùng với sự va đập của phần tử làm việc và đế van Hiện tượng này gây nên ở thời điểm sau khi mở van áp suất trước phần tử làm việc giảm đột ngột do vận tốc dòng chất

Trang -28-

lỏng tăng và van nhanh chóng trở về vị trí ban đầu Sau đó áp suất lại tăng và van lại nâng lên Quá trình này cứ lặp lại làm gây va đập vào đế van

Để khử các va đập này người ta sử dụng các kết cấu khác nhau Trong

đó các kết cấu giảm chấn được sử dụng phổ biến nhất Để làm các cơ cấu giảm chấn trong van người ta thường làm các rãnh phụ có tiết diện nhỏ hơn

Cụm thuỷ lực ép sản phẩm BSG – 30 – 2B – 3B là loại van an toàn có giảm tải

2.3.6 Van đảo chiều

Van đảo chiều là thiết bị điều khiển dùng để thay đổi hướng chuyển động của chất lỏng làm việc và phân phối chất lỏng giữa các khâu và các đối tượng tiêu thụ của dẫn động thuỷ lực Van đảo chiều dùng đóng, mở các ống dẫn để khởi động các cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để đảo chiều các chuyển động của cơ cấu chấp hành

Các khái niệm

+ Số vị trí: là số định vị con trượt của van Thông thường van đảo chiều

có 2 hoặc 3 vị trí Trong những trường hợp đặc biệt số vị trí có thể nhiều hơn + Số cửa: là số lỗ để dẫn dầu vào hay ra Số cửa của van đảo chiều

thường là 2, 3 và 4 Trong những trường hợp đặc biệt số cửa có thể nhiều hơn

Về mặt kết cấu các cơ cấu phân phối chất lỏng được chia làm ba loại chính:

+ Cơ cấu phân phối kiểu khoá

+ Cơ cấu phân phối kiểu con trượt

+ Cơ cấu phân phối kiểu van

Trang -29-

Van đảo chiều có rất nhiều các dạng khác nhau, có thể điều khiển bằng

cơ khí, điều khiển bằng dầu ép và điều khiển bằng điện từ Hiện nay van điều khiển bằng điện từ được sử dụng rộng rãi nhất vì kết cấu đơn giản, chế tạo dễ dàng và dễ kết hợp cho việc tự động hoá Căn cứ vào áp suất, lưu lượng và số cửa, số vị trí mà ta chọn van đảo chiều cho từng cơ cấu như sau:

Chọn loại van đảo chiều: DSHG – 04 – 3C4

2.3.7 Bộ biến đổi thủy lực

Trong thực tế làm việc của các hệ truyền dẫn thủy lực, nhiều khi phải thay đổi áp suất cũng như lưu lượng trong mạch chính hoặc phụ của hệ Nó là một loại bộ phận thủy lực để biến đổi gián đoạn năng lượng của dòng chất lỏng này sang năng lượng của một dòng chất lỏng khác có những giá trị áp suất và lưu lượng thay đổi

Bộ biến đổi áp suất được gọi là bộ tăng áp khi hệ số biến đổi i>1, và giảm áp khi i<1

Hệ số biến đổi I là tỷ số giũa áp suất ra và áp suất vào của dòng chất lỏng vào bộ biến đổi

Theo nguyên lý các bộ biến đổi thủy lực được chia thành hai loại: loại tác động thẳng và loại tác động quay

Trang -30-

Hình 2.4 Sơ đồ tăng áp thủy lực tác động thẳng

Ta có hệ số tăng áp:

2 2

2 1

F P

P

i   

Trong đó:

F1 và D1: là diện tích và đường kính pittons ở khoang vào,

F2 và D2: là diện tích và đường kính pittons ở khoang ra

P1: áp suất ở khoang vào,

P2: áp suất ở khoang ra

Giả sử ở khoang vào p1=50(kN/cm2) hệ số biến áp i=5 thì áp suất ở khoang ra p2=i.p1=5.50=250(kN/cm2)

Các bộ tăng áp này có hai loại chính: Hoạt động không liên tục và hoạt động liên tục

Chọn bộ biến đổi thủy lực cho hệ thống là: KG-23-68

2.3.8 Dầu dùng trong hệ thống dầu ép

Trang -31-

a Yêu cầu đối với dầu thuỷ lực:

Những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc là độ nhớt, khả năng chịu nhiệt, độ ổn định tính chất hoá học và tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính ăn mòn các chi tiết cao su, khả năng bôi trơn, tính sủi bọt,

nhiệt độ bắt lửa, nhiệt độ đông đặc

Chất lỏng làm việc phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn nhiệt độ và áp suất

- Độ nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ

- Có tính trung hoà (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế được khả năng xâm nhập của khí, nhưng dễ dàng tách khí ra

- Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít và khe hở của các chi tiết di trượt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, cũng như tổn thất ma sát ít nhất

- Dầu cần phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hoà tan trong nước và không khí, dẫn nhiệt tốt

b Độ nhớt:

Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng nhất của chất lỏng Độ nhớt xác định ma sát trong bản thân chất lỏng và thể hiện khả năng chống biến dạng trượt hoặc biến dạng cắt của chất lỏng Và độ nhớt phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ

Độ nhớt theo độ Engler (E 0 )

Trang -32-

Hình 2.5 Sơ đồ độ nhớt động học

Độ nhớt theo độ Engler (E0) là một tỷ số quy ước dùng để so sánh thời gian chảy 200 cm3 chất lỏng được thử qua lỗ nhớt kế (2,8mm) với thời gian chảy 200 cm3 nước cất qua lỗ này ở nhiệt độ + 200C Ký hiệu E0

n

t

t

Phân loại độ nhớt theo tiêu chuẩn ISO

Tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế (ISO) đã đưa ra một cách phân loại mới về vật liệu bôi trơn Phân loại độ nhớt theo ISO được trình bày ở (bảng

2.1)

Nếu như lắp bộ lọc ở đường ống hút của bơm thì bảo vệ được cả hệ thống và bơm cả hệ thống và bơm khỏi bị cặn bẩn Nhược điểm của phương pháp này là lực cản thuỷ lực của bộ lọc làm ảnh hưởng tới điều kiện hút của bơm, sức cản thuỷ lực quá lớn có khả năng gây ảnh hưởng cho bơm, trong trường hợp này muốn bơm làm việc bình thường phải chọn bộ lọc có khả năng cho dầu chảy qua với lưu lượng lớn hơn lưu lượng của bơm nhiều lần Để đạt được mục đích này người ta thiết kế bộ lọc sao cho diện tích bề mặt của phần

tử lọc gấp 50 – 100 lần tiết diện đường ống hút Trong trường hợp phải dẫn liên tục dầu vào hệ thống và cho phép hệ thống làm việc với dầu chưa lọc chưa lọc trong một thời gian ngắn nào đó thì nên lắp bộ lọc song song với van một chiều, còn van an toàn thì bảo vệ hệ thống khi quá tải

Trên quan điểm bảo đảm độ bền của bộ lọc thì tốt nhất lắp bộ lọc trên đường ống xả, trong trường hợp này bộ lọc chịu áp suất rất nhỏ và lọc được toàn bộ cặn bẩn do các bề mặt làm việc của các chi tiết liên quan tham gia vao chuyển động bị mài mòn sinh ra Nếu trong hệ thống không cho phép xả dầu

về bể với một áp suất nào đó thì không nên lắp bộ lọc ở đường xả bởi vì cặn bẩn có thể bị giữ lại trong bộ lọc làm tăng sức cản của của thuỷ lực là tăng áp suất thuỷ lực ở buồng xả, điều này làm giảm công suất trên trục của động cơ Thông thường nếu lắp bộ lọc ở đường xả thì phải lắp van một chiều song song

+ Bộ lọc phải đặt sâu trong bể để loại trừ không khí lưu trong bộ lọc Thông thường đáy bộ lọc phải đặt cách bể một khoảng bằng 3 đến 4 lần đường kính ống hút

+ Không phụ thuộc vào vị trí bộ lọc phải có phương pháp bảo vệ

Ngoài ra như trên đã biết cách lắp bộ lọc còn phụ thuộc vào độ tinh khiết của dầu Trong kỹ thuật thông thường sử dụng nhiều loại bộ lọc khác nhau:

Bộ lọc lưới, bộ lọc lá, bộ lọc giấy, bộ lọc nam châm, lọc bằng các viên bi… Kết cấu bộ lọc lưới: Bộ lọc lưới là bộ lọc dầu đơn giản nhất có các phần

tử lọc và tấm lưới đan bằng dây đồng hoặc niken Dầu mặt ngoài chảy qua các mắt lưới vào ống hút Độ tinh khiết của dầu sau khi đã lọc phụ thuộc vào kích thước của mắt lưới Mắt lưới càng nhỏ thì độ tinh khiết của dầu càng cao Lưu lượng dầu chảy qua bộ lọc phụ thuộc số mắt lưới trên một đơn vị diện tích Tuỳ thuộc vào vị trí và công dụng của bộ lọc, kích thước của mắt lưới và

số mắt trên một đơn vị diện tích sẽ khác nhau Đi cùng với lưới lưới dùng làm phễu lọc khi đổ dầu vào bể có thể dùng mắt lưới có kích thước 0,1 x 0,1 mm

Trang -36-

Lưới dùng để làm bộ lọc thì dùng loại có lỗ từ 31000 – 17000 lỗ/cm2 Để tăng

độ thêm độ tinh khiết của dầu người ta chế tạo bộ lọc có hai hoặc nhiều lớp lưới lọc có diện tích mắt lưới lớn theo thứ tự nhỏ dần từ ngoài vào trong Để lưu lượng cho phép chảy qua bộ lọc, có thể chế tạo bộ lọc dưới bộ lồng ghép những lưới với nhau tạo thành lưới lọc có bề dày mặt gấp khúc Tức là bề mặt lưới lọc tăng lên Từ những phân tích trên ta chọn phương án lắp bộ lọc trên đường ống hút của bơm

Căn cứ vào lưu lượng, tổn thất áp suất và độ sạch mà bộ lọc đạt được Căn cứ vào các thiết bị thuỷ lực thị trường ta chọn bộ lọc lưới cho các cơ cấu như sau:

Bộ lọc dùng cho cơ cấu là: MF – 04

2.3.10 Bể dầu

Bể dầu dùng để chứa lượng dầu cần thiết cho sự hoạt động của máy ép

Bể dầu là một khối lượng hình chữ nhật biệt để tránh các tác dụng nhiệt vào các bộ phận máy, ta đặt ở bể dầu ở ngoài

Cơ cấu gồm: bơm, động cơ điện, bộ chia dầu nên ta đặt động cơ điện là

bộ chia dầu trên thùng dầu Bơm hút dầu từ bể qua bộ lọc dầu vào ống hút Để đảm bảo sự lưu thông của dầu, tạo điều kiện làm nguội tốt hơn, bên trong bể dầu được ngăn cách bởi từng buồng có các cửa lưu thông tương ứng ở phía dưới vách ngăn Vách này cao hơn chiều cao mức dầu một ít Vách dọc chỉ cao khoảng 2/3 mức dầu, khoảng 30 (mm) ống hút dầu 4 và ống dẫn dầu về

bể cần đặt ở vị trí nối nhau và phải nhúng sâu dưới mức dầu cách bể một khoảng 2 - 3d (d là đường kính ngoài của ống hút) Để ống dẫn dầu về cần cắt một góc 450 và quay mặt nghiêng về mặt nghiêng về phía sau gần thành bể Với cách bố trí như thế dầu từ hệ thống dầu ép được dẫn về bể ở một đầu buồng A, chảy qua đáy bể, qua buồng lắng cặn B, từ đó dầu tràn về dầu tràn

Trang -37-

qua mặt thành vào buồng C, ống hút càng ít uốn cong, ít dùng ống nối thì càng ít bị tổn thất áp suất và tránh được khả năng không khí xâm nhập vào hệ thống dầu Chiều cao ống hút dầu không nên dài quá 30(mm)

Đáy bể nên nằm ngang nghiêng khoảng 50100 để dễ dàng tháo dầu qua

lỗ 9, thành bể nên sơn mầu tối để sự truyền nhiệt được tốt Ngoài ra trên bể dầu cần có mắt dầu để kiểm tra mức dầu và lỗ rót dầu với bộ lọc sơ bộ có lỗ khoảng 0,1(mm)

Dầu khi hoạt động sẽ có sự giãn nở vì nhiệt, cần phải có dung lượng chất lỏng

dự trữ để bù lại sự dò rỉ cũng như để tạo thành mức chênh lệch nào đó giữa kênh nạp vào và kênh ra tránh tạo thành khoảng trống trong kênh ra khi lưu lượng lơn Ngoài ra lượng dầu cần phải dư để tránh hiện tượng tạo bọt

Hình 2.6 Thùng dầu

2.3.11 Đệm kín các xi lanh

Có ba kiểu đệm kín các mối liên kết di động: kiểu đệm tự bung, kiểu đệm vòng và kiểu dùng vòng xéc măng

Trang -38-

Đệm tự bung thường phải ép và như vậy sẽ triệt tiêu sự dò rỉ của chất lỏng Còn đệm vòng sẽ có tác dụng của áp suất chất lỏng Trong công nghệ chế tạo máy ép , đệm tự bung được dùng nhiều hơn cả, còn đệm vòng thường được dùng cho các piston có đường kính tới 100 – 150 (mm), khi máy ép làm việc với dầu khoáng Các đệm xéc măng được dùng để làm kín cho các xi lanh có đường kính trong tới 600 (mm) khi làm việc với dầu là chất lỏng công tác

Trong các đệm tự bung thường được sử dụng rộng rãi nhất là đệm vải cao su kiểu chữ V nhiều lớp, người ta dùng chúng để làm việc với nhũ tương, nước và dầu ở khoáng áp suất tới 500Mpa và nhiệt độ ở vùng bao kín là 500

C hướng chuyển động của vòng đệm luôn hướng về phía tác dụng của áp suất Trạng thái bề mặt piston, hướng để đảm bảo ổn định của vị trí đệm với piston

và sự bôi trơn có ý nghĩa rất lớn đối với khả năng hoạt động của đệm tư bung

2.3.12 Vòng chắn dầu

Chắn dầu đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự làm việc bình thường của các cơ cấu dầu ép.Chắn dầu không tốt sẽ bị dò dầu ở các đầu mối nối, để tổn thất dầu ép không đảm bảo được áp suất cao, để không khí không xâm phạm vào dầu sẽ làm cho cơ cấu không được ổn định Để ngăn chặn dò dầu thường người ta sử dụng các loại vòng chắn có kết cấu khác nhau, với những vật liệu khác nhau, tuỳ thuộc vào áp suất dầu và nhiệt độ dầu, vào hình dáng cũng như đặc điểm của bề mặt cần chặn kín (cố định hoặc chuyển động)

2.4 Tác dụng của máy ép thủy lực

Tác dụng của máy ép thủy lưc hiện nay đối với ngành cơ khi là rất lớn Nó xuất hiện hầu hết trong các xưởng cơ khí, xây dựng, thực phẩm,…

Trong ngành cơ khí sử dụng nhiều máy ép thủy lực với vai trò khác nhau:

Trang -39-

lớn Các máy ép thường sử dụng nhiều là máy ép dập, máy ép cán, máy ép dùng uốn các phôi thép Hiện náy người trên thế giới đã sản xuất máy ép lên đến 650MN, ở Việt Nam đã sản xuất thành công máy ép thủy lực 400 Tấn (4MN)

Trong ngàng thực phấm sử dụng nhiều loại máy ép thủy có nhỏ có hành lớn: Máy ép thực phẩm

Trong ngành xây dựng dùng nhiều máy ép thủy lực: Máy ép cọc bê tông, máy nâng đỡ các cột cầu, các công trìh cần sủa chữa,… Các máy ép trong ngành xây dựng thường có hành trình lớn

2.5 Triển vọng phát triển máy ép

Các máy ép thủy lực cho phép tạo ra các lực lớn và hành trình dài của

xà một cách tương đối dễ dàng, tạo lực ở bất cú điểm nào của hành trình, loại trừ quá tải; thực hiện việc kiểm tra trị số của tạo ra; giữ chi tiết ở dưới áp suất; điều chỉnh tương đối đơn giản tốc độ của hành trình công tác

Nhưng về tốc độ thì các máy ép thủy lực có kết cấu thông thường sẽ thua xa so với các máy ép cơ khí vì có hành trình của xà di động lớn hơn, có tốc độ chậm trong việc chuyển các cơ cấu phân phối và có tốc độ đủ cao của hành trình không tải Để tăng hiệu quả sử dụng của máy ép thủy lực ta có thể thực hiện bằng cách chọn lựa một cách tối ưu các thông số và kết cấu tương ứng

Lựa chọn tối ưu các thông số chính bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận hệ thống kết hợp với phương pháp lập chương trình động Phương pháp này được dùng để tạo ra thiết bị dập thủy lực có hiệu quả cao, có xét đến môi trường xung quanh của hệ thống, các yêu cầu của quá trình công nghệ và các chi tiết riêng của trạm máy ép, ngoài phương pháp này còn cho phép đưa

ra các nhận định về triển vọng phát triển của ngành chế tạo máy ép

Trang -40-

Các hướng phát triển của ngành chế tạo máy ép:

-Chuyên môn hóa sâu hơn các máy ép thủy lực

-Thiết kế và chế tạo mới các loại thân, các xilanh và các chi tiết cơ bản khác

-Ứng dụng rộng rãi dẫn động kiểu bơm dầu có tính kinh tế cao

-Tạo ra các bơm kiểu mới có tính năng kỹ thuật cao hơn các bơm hiện

có

-Ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật để chế tạo các thiết bị (và phụ tùng) thủy lực đảm bảo tạo ra được hệ thống điều khiển nhậy hơn, nhanh hơn, bố trí gọn hơn…

-Ứng dụng các hệ thống điều khiển từ xa và điều khiển theo chương trình kiểu mới

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY

3.1 Sơ đồ động của máy

3.1.1 Nguyên lý thủy lực