Nghiên cứu, thiết kế máy ép thuỷ lực song động có lực ép danh nghĩa p=500 t điều khiển theo chương trình

Đối với các máy ép có lực lớn hơn 50MN, người ta sử dụng dẫn động từ bơm Bình tích áp, áp suất chất lỏng công tác tới 60Mpa được tăng lên nhờ các bộ tăng áp trung gian.. động của trọng l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

SOM PHONE YEU

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY ÉP THỦY LỰC SONG ĐỘNG CÓ LỰC ÉP DANH NGHĨA P = 500 T ĐIỂU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH PLC

CHUYÊN NGÀNH: GIA CÔNG ÁP LỰC

LUẬN VĂN THẠC SỸ K Ỹ THUẬT

Hướng dẫn khoa học:

PGS.TS PHẠM VĂN NGHỆ

MỤC LỤC

Tên đề mục Trang

Lời mở đầu 1

Chương 1: Tổng quan 3

1.1 Lĩnh vực sử dụng máy ép thủy lực 3

1.2 Các loại máy ép thuỷ lực 4

1.3 Mức độ hiện đại, chuyên dùng,vạn năng của máy 19

Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế máy thủy lực 20

2.1 Cơ sở lý thuyết truyền dẫn thủy lực (máy thủy lực ) 20

2.2 Các phần tử thủy lực 31

2.3 Tính toán các thông số chính của máy (Lực ép, hành trình, số hành trình, kích thước hình học, tốc độ, công suất) 41

2.4 Thiết kế hệ thống thủy lực 58

Chương 3: Thiết kế,tính toán các bộ phân cơ khí 71

3.1 Thiết kế, tính toán kết cấu khung máy 76

3.2 Kiểm nghiệm độ bền khung máy bằng phần mềm Catia 85

3.3 Thiết kế, tính toán thủng dầu thủy lực 108

Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiẻn PLC 119

4.1 Thiết kế mạch động lực 121

4.2 Thiết kế mạch điều khiển 124

Kết luậ 127

Bài cảm ơn 129

Tài liệu thăm khảo 130

Lê× Më §Çu

Gia công áp lực là một ngành sản xuất đã có từ rất lâu rồi, và nó đã không ngừng phát triển cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật khác Gia công áp lực là một trong những ngành sản xuất tiên tiến : sản phẩm đa dạng phong phú, tiết kiểm mguyên vật liệu, chất lượng sản phẩm tốt, năng suất cao chính vì vậy mà việc gia công chế tạo các chi thiết máy cũng như các sản phẩm cơ khí nói chung bằng gia công áp lực chiếm khoảng 60 đến 70% các sản phẩm cơ khí

Công nghệ phát triển đòi hỏi thiết bị phải được hoàn thiện và cải tiến hơn Ngày nay số lượng thiết bị phục vụ cho gia công áp lực không nhừng tăng lên và được cải tiến hiện đại hơn để đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao và đa dạng của các sản phẩm gia công bằng áp lực

Nhu cầu của khách hàng cần có những loại máy có những tính năng kỹ thuật cao hơn, lực dập lớn hơn, cơ cấu gọn nhẹ, điều khiển thuận tiện và chính xác hơn Một trong những loại loại thiết bị đó là máy ép thủy lực song động

Đây là một loại máy dùng để dập sâu (dập vuốt), sản xuất ra các sản phẩm từ các vật liệu dạng kim loại tấm, nhôm lá, inox với các thông số và đặc tính ưu việt của máy, tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc chiết kế gá lắp các dạng khuôn để làm

ra các sản phẩm có kích thước cỡ vừa và nhỏ với năng suất cao Ngoài ra loại máy này còn có ưu điểm : rất gọn nhẹ do truyền động bằng thủy lực, về khối lượng có thể giảm tới 50% so với máy kết cấu bằng truyền dẫn cơ khí, truyền động êm, không gây ra chấn động – tiếng ổn lớn như máy truyền động bằng cơ khí, nó tạo ra lực lớn song khuôn khổ choán chỗ ít, tiết kiệm mặt bằng nhà xưởng

Các thiết bị ngành gia công áp lực trong đó có máy ép thủy lực đang góp phần

to lớn trong việc chế tạo sản phẩm cơ khí phục vụ cho các ngành công nghiệp của Lào – Việt Nam hiện nay

Chính vì vậy yêu cầu thiết kế máy ép thủy lực dùng trong công nghệ gia công

áp lực nói chung và công nghệ dập sâu nói riêng nhằm phục vụ cho nền công nghiệp trong nước là nghiệm vụ cấp bách đặt ra cho đội ngũ cán bộ kỹ thuật trong ngành gia công áp lực

Là sinh viên lớp cao học Lào khoa cơ khí đề tài tốt nghiệp của em được giao nhằm góp phần nhỏ vào việc giải quyết nhiệm vụ đã nêu Nội dung cụ thể của luận văn bao gồm nhiệm vụ sau:

Nghiên cứu, thiết kế máy ép thủy lực song động có lực ép danh nghĩa

P = 500 Tấn điều khiển theo chương trình PLC

Luận văn được thực hiện với sự hướng dẫn của PGS TS Phạm Văn Nghệ bộ môn gia công áp lực và một số thầy

Trong qúa trình hoàn thành luận văn này do trình độ bản thân có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, vì vậy em rất mong có được những ý kiến đóng góp để luận văn này được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn các thầy đã giúp hoàn thành luận văn này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Lĩnh vực sử dụng máy ép thủy lực

Ngày nay trong ngành gia công áp lực ở ViệtNam và đặc biệt ở những nước có công nghiệp và công nghệ cơ khí phát triển cao thì máy ép thủy lực được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực thiết bị Do đó nó có khả năng tạo

ra được những sản phẩm có độ chính xác cao giá thành hạ và năng suất rất lớn

Sở dĩ máy ép thủy lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi và đăng dần có

xu thế thay thế dần cho các loại máy ép cơ khí khác là do nó có những ưu điểm nổi bật mà các loại máy khác không có :

Là loại máy có thể tryuền được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản; hoạt động với độ tin cậy cao; ít đòi hỏi về chăm sóc và bảo dưỡng

Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, dễ dàng thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hay chương trình cho sẵn

Kết cấu gọn nhẹ, vị trí các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc vào nhau, các bộ phần nối thường là những đường ống dễ đổi chỗ

Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao

Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính nén được của dầu nên có thể sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong trường hợp cơ khí hay điện

Dễ biến đổi chuyển động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu cấp hành

Dễ để phòng qúa tải nhờ các khoá và van an toàn

Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế kể cả hệ thống phức tạp nhiều mạch

Tự động hoá đơn giản, kể cả các trang thiết bị phức tạp bằng cách dùng các thiết bị tiêu chuẩn hóa

1.2 Các loại máy ép thủy lực

1.2.1 Nguyên lý và tính năng sử dụng của các loại máy ép

Công nghệ gia công áp lực đã có từ hàng ngàn năm nay, có được phát triển

ngừng cùng các nghành hỹ thuật khác Công nghệ phát đòi hỏi thiết bị cũng không ngừng phát triển và được cải tiến hơn Ngày nay việc chế tạo các chi tiết máy cũng như các sản phẩm cơ khí bằng phương pháp gia công áp lực chiếm khoảng 60÷70%

các sản phẩm cơ khí

Phương pháp gia công áp lực cho năng suất cao những vẫn đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm Số lượng máy dập không ngừng được tăng lên và được cải tiến hiện đại hơn để đáp ứng các yêu cầu đặt ra của công nghệ

Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, các máy ép cơ khí, máy ép thủy lực, máy búa chiếm 1/3 tổng các máy gia công cơ khí Máy ép thủy lực có lực ép lớn nhất PH = 750000KN, ngoài ra còn có các máy tự động , máy chuyên dùng, các máy điều khiển theo chương trình PLC, CNC

Ở nước ta hiện nay chua có cơ sở chế tạo những thiết bị lớn Trước những năm

90 do sự viện trở của Liên Xô, Trung Quốc các nước XHCN Đông Âu, nên thiết bị

ở các nước này là chủ yếu

Những năm gần đây do sự phát triển của nền kinh tế thị trường, có nhiều liên doanh nước ngoài vào ViệtNam hợp tác sản xuất cho nên xuất hiện các thiết bị máy

ép, máy búa của các nước tư bản phát triển như: Nhật, Mỹ, Hàn Quốc, Đài Loan và các nước thuộc khối EU

Các thiết bị gia công áp lực cho lực ép cỡ lớn và trọng lượng phần rơi cỡ lớn hiện nay gồm có :

- Máy búa hơi phần rơi 10 tấn (công ty diezel sông công) tương đương máy ép 10,000 tấn

- Máy thủy lực 1000 tấn.(công ty kim phí thăng long)

- Máy dập tự động theo chương trình CNC của Nhật, ý, Đức hiện có ở IMI, công ty thiết bị biêu điện, công ty hòa phát, công ty HONĐA

- Máy ép trục khuỷu dập nóng 3500 tấn của công nghiệp Quốc phòng

- Máy vê chỏm cầu lớn nhất sản xuất được chỏm cầu có đường kính đến

5m,chiều dày đến 50-60mm (công ty lắp máy LILAMA)

Các thiết bị của ngành gia công áp lực đang góp phần to lớn trong việc chế tạo cơ khí phục vụ cho các ngành công nghiệp của đất nước góp phần quan trọng vào công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước trong dai đoạn hiện nay

1.2.2 Phân lọai các thiế bị gia công áp lực (Phần dập tạo hình)

Thiết bị tạo hình có nhiều loại, chúng khác nhau về nguyên lý tryuền động, cấu trúc máy để dễ dạng cho việc nghiên cứu người ta chia chúng ra từng nhóm riêng có cùng tính chất, có 3 cách phân loại sau:

1.2.2.1 Phân loại theo dấu hiệu động học

Xét thời kỳ có tải của máy dựa vào tính chất động lực học, thiết bị dập tạo hình được chia ra làm 4 nhóm sau:

a Nhóm 1 Gồm tất cả các máy búa mà chuyển động của máy không dựa vào liên kết cững tốc độ va dập vmax<20m/s

b Nhóm 2 Gồm tất cả các máy ép thủy lực mà chuyển động của máy dựa vào liên kết không cứng Tốc độ ban đầu của máy có thể có giá trị 0 hoặc một giá trị nào đó, kết thúc hành trình làm việc tốc độ của máy bằng 0 Tốc độ cực

độ cực đại có thể đặt tới là 0,3m/s

c Nhóm 3 Những máy thuộc nhóm này gầm tất cả những máy ép cơ khí Chuyển động của máy là nhờ sự liên kết cứng Bộ phần làm việc của máy là đầu trượt và là bộ phận chịu tải Tốc độ cực đại có thể đặt đến 5m/s hoặc có thể lớn hơn

d Nhóm 4 Nhóm này gồm tất cả máy cán rèn quay.những bộ phận của máy thực hiện việc chuyển động quay và nguyên tác làm việc của nó giống như nguyên tắc làm việc của máy cán Trong khi làm việc tốc độ của nó là bằng

1.2.2.2 Phân loại theo tryuền động

- Truyền động bằng cơ khí

- Truyền động bằng chất lỏng, dầu, nước

- Truyền động bằng cơ khí, truyền động bằng điện từ

1.2.2.3 Phân loại theo đặc điểm công nghệ

Dựa vào tính chất chuyển động người ta chia mỗi loại máy kễ trên thành các nhóm Sau đó dựa vào đặc điểm công nghệ người ta chia thành các phân nhóm Biểu đồ phân loại :

1.2.3 Kết cấu của thiết bị dập tạo hình

Một máy được cấu tạo gồm nhiều bộ phận khác nhau: động cơ, bộ truyền động, cơ cấu thực hiện, hệ thống dầu, hệ thống điều chỉnh, kiểm tra v.v mỗi một

bộ phận thực hiện một nhiềm vụ khác nhau, cơ cấu thực hiện gồm hai phần: cơ cấu chính và cơ cấu phụ Cơ cấu chính là cơ cấu phục vụ cho việc biến dạng vật rèn

bộ tryuền chuyển động cho phôi, giữ phôi đẩy vậy rèn ra khỏi khuôn là cơ cấu phụ Trong thiết bị rèn dập có máy chỉ có một, có máy có hai hoặc nhiều cơ cấu thực hiện Máy búa chỉ có một cơ cấu thực hiện (khuôn lắp vào đầu búa) Các máy

tự động chồn nguội nhiều nguyên công gồm có hai cơ cấu thực hiện: cơ cấu cắt phôi và cơ cấu chồn thành hình, độ lỗ, máy rèn ngang có cơ cấu phụ để giữ phôi

Thiết bị dập tạo hình

Máy ép thủy lực

quay

Máy ép cơ khí

Máy dập xung

Chuyền động của các cơ cấu phụ, chính trong quá trình làm việc là nhờ có cơ cấu truyền chuyển động là trục kghuỷu, biên(trục khuỷu có nhiều loại khác nhau: trục khuỷu lệch tâm, trục khuỷu cam )

Những máy rèn có nhiều cơ cấu chính và phụ đòi hỏi có nhiều cơ cấu tyuền chuyển động Cơ cấu phát động của thiết bị rèn dập có nhiều loại : hơi không khí, thủy lưc, khi nén và động cơ điện

Có thể bố trí xà trên hẹp khi sử dụng kết cấu máy ép có khung di động ưu điểm như vậy là chiều cao không lớn của máy ép trên mức sàn và khả năng tiếp cận với phôi tốt hơn

Máy ép mộ trụ, có khả năng tiếp cạn để vận hành tốt, thường được chế tạo có lực ép tới 12MN

Hiện nay, kiểu dẫn động được sử dụng rộng rãi nhất cho máy ép rèn là loại dẫn động kiểu bơm nước – bình tích áp Kiểu dẫn động hơi – thủy lực vì không kinh tế nên không sử dụng ở các máy ép mới sản xuất

Đối với các máy ép có lực tới 30MN, được sử dụng rộng rãi là loại dẫn động bơm dầu – không có bình tích áp, áp suất dầu được sử dụng là 30- 35Mpa Khi dụng dầu làm chất lỏng công tác, thường người ta sử dụng phương án bố trí máy ép

có khung di động và xi lanh công tác đăt ở dưới

1.2.3.2 Máy ép truc khuỷu dập nóng

Dập trên máy ép thủy lưc nhằm tạo ra các phôi rèn vật liệu là thép, ví dụ như phôi rèn bánh xe tầu hỏa, máy hơi nươc

Dập trog khuôn kính trên máy ép thủy lực đã được sử dụng rộng rãi khi gia công các phôi rèn kích thước lớn bằng kim loại nhẹ: nhôm, magiê, và các hợp kim của chúng, có nhiệt độ rèn tương đối thấp ( ≈ 4500C)

Bình tích áp hoặc từ trạm bơm dầu, bời vì tốc độ trung bình của hành trình công tác thường là 1÷5cm/s

Đối với các máy ép có lực lớn hơn 50MN, người ta sử dụng dẫn động từ bơm Bình tích áp, áp suất chất lỏng công tác tới 60Mpa được tăng lên nhờ các bộ tăng áp trung gian

Kêt cấu của máy ép cho phép tạo ra trong khuôn các áp suất cao (10Mpa cà lớn hơn) Máy ép có hệ thống chuyển động động bộ của xà di độn, đảm bảo các độ nghiêng lệch nhỏ của xà so với bàn máy ép, máy có hệ thống độ đứng và hai bên,

có thể tạo ra sáu mức lực ép (từ 270 - 650)

1.2.3.3 Máy ép chảy ống, thanh và ép profil

Các thanh ,ống ,các dây và các profil từ kim loại mầu và các hợp kim của

chúng được gia công bằng phương pháp ép chảy trên máy ép thủy lực

Gần đây đo ứng dụng nhiều loại dầu bơi trơn mới, chịu được áp suất và nhiệt

độ cao, bằng phương pháp ép người ta có thể nhận được các chi tiết bằng thép, hợp kim chịu nhiệt và các vật liệu có tính dẻo ít

1.2.3.4 Máy ép để gia công chất dẻo

Để gia công chất dẻo, người ta sử dụng rộng rãi các máy ép thủy lực Kiểu

dân động bằng bơm dầu được sử dụng rất nhiều để dẫn động độc lập cho máy ép Các qúa trình công nghệ gia công các loại chất dẻo khác nhau có những đặc điểm riêng, yêu cầu phải giảm đột ngột thời gian đóng của khuôn ép, mà điều này chỉ có thể thực hiện khi tăng tốc độ công tác của bàn trượt máy ép tới

160÷200mm/s

Do nguyên nhân này người ta chế tạo các máy ép có xi lanh kiểu pittông, có các van nạp và các xi lanh khứ hồi Khi bàn trượt chuyển động xuống dưới do tác

động của trọng lực, ở thời kỳ của hành trình không tải, do có bình tích áp kiểu khí thủy lực , kết cấu của máy cho phép tăng tốc độ chuyển động đột ngột của các bộ phận công tác của máy ép mà không cần tăng công suất dẫn động (thậm chí có trường hợp lại giảm)

1.2.3.5 Triển vọng của ngành chế tạo máy ép thủy lực

Các máy ép thủy lực cho phép tạo ra các lực lớn và hành trình dài của xà một cách tương đối dẽ dàng, tạo lực ở bất cứ điểm nào của hành trình, loại trừ của tải; thực hiện trị số của lực tạo ra; giữ chi tiết ở dưới áp suất; điều chỉnh tương đối đơn giản tốc độ 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 tổn hao về thời gian để nâng và hạ áp suất ở các xi lanh công tác, có tốc độ chậm trong việc chuyển các cơ cấu phân phối và không có tốc độ cao ở hành trình không tải Để tăng cao hiệu quả sử dụng của các máy ép thủy lực ta có thể thực hiện bằng cách lưạ chọn tối ưu các thông số và kết cấu tương ứng

Lựa chọn các thông số tối ưu các thông số chính bầng cách sử dụng phương pháp thiếp cận hệ thống kết hợp với phương pháp lập chương trình động Phương páp này được dụng để tạo ra các thiết bị dập thủy lực có hiệu qủa cao, có xét đến môi trường xung quanh của hệ thống, các yêu cầu của quá trình công nghệ và chi tiết riêng cuả trạm máy ép, ngoài ra phương pháp này còn cho phép đưa ra các nhận định về triển vọng phát triển của nghành máy ép

Dưới đây trình bày về phương hướng phát triển của nghành chế tạo máy ép:

1 Chuyên môn hóa sâu hơn các máy ép thủy lực

2 Thiết kế và chế tạo mới các loại thân, các xi lanh và các chi tiết cơ bản khác

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

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

5 Ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật để chế tạo các thiết bị (và phu tùng)

thủy lực đảm bảo tạo ra được hệ thống điều khiển nhạy hơn, nhanh hơn, bố trí gọn hơn

6 Ứng dụng các hệ thống điều khiển từ xa và điều khiển theo chương trình

kiểu mới

1.2.4 Nguyên lý hoạt động và phân loại

Máy ép thủy lực là máy hoạt động hầu như theo tác

dụng tĩnh

Nguyên lý làm việc của máy ép thủy lực dựa trên cơ sơ của định luật Pascal Ở dạng chung nhất thì máy ép gồm có hai khoang: xilanh có pittông

và các đường ống nối, nếu

đặt một lực P vào pittông1, thì nó sẽ tạo ra áp suất P=p1/f1 Theo định luật passcal thì áp suất p được truyền tới tất cả các điểm của thể tích chất lỏng và do các hướng tác dụng vuông góc với mặt đáy của

Hình 1.1 Máy ép thủy lực

a - Nguyên tác hoạt động; b - sơ đồ kết cấu; c - Sơ đồ máy ép co xà di động

pittông 2, nó sẽ tạo ra lực P2=p.f2, và lực này gây áp suất tc dụng lên phôi 3

Trên cơ sở định luật Passcal ta có:

Diện tích f2 lớn hơn diện tích f1

Bao nhiêu lần thì lực P2 sẽ lớn hơn P1 bấy nhiêu lần Sơ đồ kết cấu của máy

ép thủy lực được trình bày trên hình 2.1b Xilanh công tác 4, mà trong đó có pistông 5 chyuển động được cố định trên xà ngang 6

Xà này được liên kết với xà cố định 9 đặt trên bệ máy bằng các cột đỡ 7 Xà dưới 9 và xà trên 6, cùng với các cột tạo nên khung máy ép Pittông công tác 5 được liên kết với xà di động 8 có hướng chuyển động theo các và nó tạo ra chuyẻn động cho xà 8 theo một hướng xuống dưới Để nâng xà di động lên, người ta đặt các xilanh khứ hồi 10 pittông 11

Nhằm tránh sự dò rỉ chất lỏng có áp suất, các xilanh có đệm kín 12

Thông số chính của máy ép thủy lực là lực ép danh nghĩa PH – đó là tích của p chất lỏng trong xilanh với diện tích có ích của các pittông công tác của máy ép Phụ thuộc vào chức năng công nghệ mà các máy ép khác nhau về kết cấu của các chi tiết chính, về cách phân bố và số lượng của chúng, cũng như vị trí số của các thông

số cơ bản PH, Z, H, A×B (Z- chiều cao hở của không gian dập; H- hành trình toàn

bộ của xà di động; A×B- kích thước của bàn máy)

Theo chức năng công nghệ thì các máy ép được chia ra làm máy ép để cho kim loại ( hình2.2a) và cho vật liệu phi kim loại (hình2.2b).Máy ép đểb cho kim loại được chia ra làm 5 nhóm: Để rèn và dập, để ép chảy, để dập tấm, để thực hiện các công việc lắp ráp và để sử lí các phế liệu kim loại Do các máy ép có nhiều loại khác nhau nên người ta thường dùng lực ép định mức PH là thông số phổ biến nhất Trong số các máy ép thuộc nhóm 1 có thể kể trên: Máy ép để rèn – rèn tự do có dập trong khuôn, PH = 5÷20MN; Máy ép để dập – dập nóng các chi tiết bằng magiê

và hợp kim nhôm, PH = 10÷700MN; Máy ép đột – để đột nóng các phôi bằng thép trông cối kín, PH =1,5÷30MN; Máy ép để chuốt kéo – chuốt kéo các phôi rèn qua các vòng, PH = 0,75÷15MN

Trong số các máy ép của nhóm 2 có thể kể: Máy ép thanh – ống và máy ép thanh – ống, dùng để ép kim loại màu và thép, PH = 0,4÷120MN

Trong nhóm 3 có kể tên các loại: Máy ép dập tấm kiểu tác dụng đơn giản,

PH = 0,5÷10MN; Máy ép vuốt để vuốt sâu các chi tiết hình trụ,

PH = 0,3÷4MN; Máy ép để gấp mép, tạo mặt bích, để uốn và dập các vât liệu dạng tấm dày, PH = 3÷45MN; Máy ép để lốc, để uốn lốc vật liệu dạng tấm dày và nóng,

PH = 3÷200MN

Trong nhóm 5 phải kể tên các loại máy ép đóng gói và đóng bánh, được dùng

để ép các phế liệu như phoi kim loại, PH =1÷6MN Các máy ép thủy lực dùng các loại vật liệu phi kim loại gồm có máy ép cho các loại bột, chất dẻo và để ép các tấm phoi gỗ, gỗ dán

Tính năng công nghệ của máy ép thủy lực sẽ quyết định kt cấu của thân máy (Kiểu cột, kiểu hai trụ, kiểu một trụ, kiểu chuyên dụng ), quyết định kiểu và số xilnh (kiểu plonggiơ, kiểu pitông nhiều bậc, kiểu pittông )

Phổ biến nhất là khung máy bốn cột cố định, có các phầ động chuyển động theo mặt phẳng đứng (hình1.1b) cũng có khi người ta làm khung máy kiểu chuyển động (hình 1.1c)

Trên hình 1.2 trình bày các dạng chính của xilanh Các xilanh kiểu trụ, kiểu pittông nhiều trụ bậc là loại xilanh tác dụng đơn giản Xilanh công tác kiểu pittông nhiều bậc được sử dụng trong trường hợp khi lõi đi qua xilanh công tác (máy ép thanh – ống) Các xilanh kiểu pittông được sử dụng rộng rãi khi dùng dầu nhờn làm cất lỏng công tác Trong trường hợp này chi tiết là kín cho pittông thường dùng vòng xécmăng Xilanh kiẻu pittông l xilanh tác dụng kép

Ở các máy ép có xilanh công tác đặt phía dưới và khung cố định, có thể không

có xilanh khứ hồi, trong trường hợp này sự khứ hồi các phần chuyển động của máy

ép về vị trí ban đầu được thực hiện nhò chính trọng lượng của chúng Xilanh công tác được nối với thùng chứa chất lỏng

Theo số xilanh công tác thì máy ép đượ chia ra các loại có một, có hai, có ba

và nhiều xilanh

Hình :1.2 Các loại xi lanh của máy ép thủy lực

a – kiểu plônggiơ; b – kiểu pittông nhiều bậc; c – kiểu pittông

1.2.5 Tryuền dẫn và thiế bị của máy ép thủy lực

Trạm máy ép thủy lực bao gồm: máy ép, nguồn cấp chất lỏng áp suất cao cho máy ép: phần truyền dẫn, phần thu hồi chất lỏng; các thùng chứa; các bộ phân điều khiển – bộ phân phối, các van; các đường ống cùng với van cút của nó dùng để nối các phần kể trên vào một hệ thống thống nhất; dẫn động điện Nguồn cắp chất lỏng áp suất cao cho máy ép trong quá trình hoạt động sẽ quyết định loái dẫn động của máy ép Nó gây ảnh hưởng lứn tới sơ đồ và hoạt động của máy ép thủy lực, vì vậy máy ép thường được phân loại theo đặc điểm này (hình 1.3)

Hình1.3 Phân loại các trạm máy ép

Khi dùng loại dẫn động bơm không có bình tích áp thì nguồn cấp chất lỏng áp suất cao cho máy được thực hiện trực tiếp từ các bơm

Loại dẫn động bơm có bình tích áp là loại dẫn động mà nó thực hiện việc cấp chất lỏng công tác cho máy ép ở hành trình công tác đồng thời từ bình tích áp và từ bơm

Ở các loại dẫn động kiểu tăng áp thì việc cấp chất lỏng cho máy ép trong hànhtrình công tác được thực hiện nhờ bộ tăng áp, nó cấp chất lỏng công tác từng lượng nhất định Bộ tăng áp là một bơm có một xilanh Về mặt nguyên lý, kiểu dẫn động sẽ qyuết định các tính chất của máy ép

Để đặc trưng cho máy ép thủy lực, cần thiết không chỉ nêu loại dẫn động, mà còn phải kể tới loại chất lỏng công tác Nó sẽ quyết định các đặc điểm kết cấu của

máy ép, thí dụ như máy ép dùng dầu, có bơm và không có bình tích áp

Bộ tăng áp kiểu

có khí

Bộ tăng áp kiểu Hơi - khí

Làm việc với dầu khoáng

TRẠM MÁY ÉP THỦY LỰC

Với dẫn động kiểu bơm có bình tích áp thì bình tích áp có chức năng tích trữ năng lượng trong toàn bộ chu trình công tác của máy ép để thực hiện hành trình công tác Kết qủa là tải của bơm và động cơ điện trờ nên đều Nhược điểm của dẫn động kiểu bơm có bình tích áp là ở chỗ có tiêu tốn năng lượng không phụ thuộc vào sức cản của phôi

Đối với loại dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp thì công suất định mức của bơm và động cơ điện được xác định bằng công suất lớn nhất mà máy ép tạo ra

Bộ dẫn động sẽ tiêu thụ năng lượng cho công có ích mà máy ép thực hiện

Dẫn động từ bộ tăng áp dùng hơi hoặc khí nén sẽ tiêu thụ năng lượng không phụ thuộc vào sức cản của phôi Nó có thể đảm bảo thực hiện một số lượng lớn các hành trình ngắn và lặp lại Dẫn động từ bộ tăng áp cơ khí sẽ đảm bảo tiêu thụ năng lượng phụ thuộc vào công thực hiện, nó cũng đảm bảo số lượng lớn các hành trình lặp lại

và sự ngập sâu động đều của đầu búa vào phôi kim loại

1.2.6 Chất lỏng công tác và áp suất sử dụng

Chất lỏng công tác và áp suất sử dụng trong máy ép thủy lực là nước (nhũ tương nước) hoặc là dầu khoáng Dầu khoáng thường dùng là dầu máy, dầu công nghiệp, dầu tua bin

Chất lỏng công tác là dầu khoáng sẽ là hợp lý hơn khi dùng cho máy ép có đường kính pittông dưới 1000mm; khi làm việc nếu như cần thiết có sự điều chỉnh thật nhậy về tốc độ của xà ngang và lực ép; đối với máy thực hiện hành trình công tác ngắn

Các tính chất chính của chất lỏng công tác là tính chịu nén và độ nhớt Hệ số nén thể tích đối với nước (nhũ tương) ≈ 5.10-6cm2/N, còn đối với dầu khoáng là

6 10-6cm2/N các số liệu này tương ứng với vùng áp suất mà ở đó các máy ép làm việc Ở các suất lớn hơn thì hệ số nén thể tích sẽ giảm đi

Bảng 1.1 Đặc tính các bộ phận của máy ép thủy lực phụ thuộc vào chất lỏng

sử dụng

Bộ phận chạm máy ép thủy lực Nước – nhyũ tương Dầu khoáng

-Đệm kính các pittông đường

kính tới 60-70mm với áp suất cao

- Bộ phân phối chất lỏng áp suất

cao

- Bơm

- Vòng bít kín hoặc xéc măng

- Kiểu van

- Kiểu tốc độ chậm có kích thước tơng đối lớn

- Rà kín bề mặt hoặc dùng vòng xécmăng 7

Xi lanh Kiểu pittông Kiểu pittông đối với xi lanh

đường kính lớn

Bình tích áp Không có các chi tiết

phân cách và có các chi tiết này

Chỉ có các chi tiết phân cách giữa dầu và hơi

Độ nhất của dầu khoáng dùng để dẫn động các máy ép thủy lực thường vào khoảng 6,2÷4,38cSt(1,50÷60) ở nhiệt độ 500C và áp suất khí qyuển Nếu như áp suất gây ảnh hưởng không đáng kể tới độ nhất của nước, thì độ nhất của dầu sẽ thay đổi đột ngột khi áp suất tăng Với các áp suất gần 30Mpa thì độ nhớt của dầu khoáng sẽ tăng gần gấp đôi Điều này cần phải được tính đến trong các kết cấu có thể tích chất lỏng lớn và chuyển động với áp suất cao (thí dụ như ở máy ép để rèn) Nhiệt độ bốc cháy của hơi dầu dao động trong giới hạn 160÷2100C,vì vậy cần phải đặc biệt chú ý đến khi làm việc vớic các phôi được nung nống Các loại dầu có độ nhớt nhỏ hơn có nhiệt độ tự bốc cháy thấp hơn

Chất lỏng sử dụng ở hệ thống thủy lực có vai trò rất lớn trong việc qyuết định các đặc điểm kết cấu của bộ dẫn động, của hệ thống điều khiển và của cả chính máy ép (bảng 1.1)

Áp suất của chất lỏng trong máy ép được tiêu chuển hoá ở гOCT 356- 80 Các

áp suất thông dùng là 20, 30 và 40Mpa (200, 320 và 400KG/cm2)

tTa – thời gian tăng áp suất ở các xi lanh công tác ;

tC – thời gian giữ chi tiết dưới áp suất ;

tgct – thời gian hành trình công tác, khi tiến hành công đoạn công nghệ cần thiêt;

tga – thời gian giảm áp suất ở các xi lanh công tác ;

thk – thời gian hành trình khứ hồi của xà ngang ;

tch – thời gian chuỷn vị trí của các cơ cấu điều khiển

Đối với các máy ép có các công dụng khác nhau thì thời gian của một chu trình đẩy đủ có thể khác nhau, do nguyên nhân Tcht có số lượng các thành phần và trị số của các thành phần này là khác nhau Thí dụ như khi làm nhẵn phôi rèn trên máy ép rèn thì thực tế là không còn các số hạng thành phần tT và tgct

Trị số của từng chu kỳ riêng biệt được xác định bởi kiểu dẫn động Thí dụ,

nếu Tcht vượt qúa tC rất nhiều thì nên sử dụng kiểu dẫn động bằng bơm có binh

tích áp Ta có:

tKt = Skt/vKt ; tct = Sct/vct ; tKh = SKh/vKh

trong đó: Skt , Sct , SKh – hình trình không tải, hành trình công tác v hành trình khứ

hồi;

vKt , vCt , vKh – là tốc độ trung bình của hành trình không tải, của hành trình

công tác và của hành trình khứ hồi

Tốc độ chuyển động của xà ngang trên các máy ép hiện đại được trình bày

ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Các đặc tính tốc độ của máy ép thủy lực

Lực ép, MN Tốc độ hành trình(mm/s)

>5 <5 <20

Tốc độ hành trình công tác

Hành trình không tải và khứ hồi

30 -200 100-300

30-200

<500

5-100 50-500

Việc giữ theo xà ngang được thực hiện bằng việc nối các xi lanh công tác với thùng chữa chất lỏng khi các đường ống của xi lanh khứ hồi được đóng; bằng sự

thông dầu của xi lanh khứ hồi với nguồn chất lỏng áp suất cao; bằng việc chặn

đường thoát của chất lỏng từ các xi lanh công tác và bằng cách đóng đường cấp

chất lỏng tới xi lanh công tác khi xi lanh này ở phía dưới

Các phương pháp thực hiện hành trình không tải;

- Xi lanh công tác và xi lanh khứ hồi được nối riêng biệt với thùng chữa;

- Các xi lanh này được nối với nhau và nối với thùng chữa;

- Cấp chất lỏng có áp suất cao vào xi lanh công tác khi nó ở vị trídưới

• Các phương pháp thực hiện hành trình công tác:

- Các xi lanh công tác được nối với nguồn chất lỏng áp suất cao, còn xi lanh khứ hồi được nối với thùng chữa;

- Các xi lanh công tác và xi lanh khứ hồi được nối với nhau và với nguồn chất lỏng áp suất cao;

- Các xi lanh công tác được nối với nguồn chất lỏng áp suất cao, còn các xi lanh phục hồi được nối với bình tích áp

• Các phương pháp thực hiện hành trình khứ hồi:

- Các xi lanh được nối với thùng chữa, còn xi lanh khứ hồi được nối với nguồn chất lỏng áp suất cao;

- Khi xi lanh công tác ở cvị tí dưới thì nó được nối với thùng chữa, còn việc hạ các phần chyuển động được thực dựới tác động của chính trọng lượng nó Trong trường hợp này nên bố trí các xi lanh khứ hồi trong máy ép và thực hiện hành trình hạ xuống dưới tác động của chất lỏng áp suất cao

3 Mức độ hiện đại hóa

Do: - yêu cầu của công nghệ dập tạo hình

- yêu cầu năng suất

- yêu cầ an toàn cho máy và con người

- sự phát triển của khoa học và công nghệ

Hiện nay một số máy ép thủy lực đã được thiết kế hiện đại hóa các bộ phần tự động cấp phôi riêng có sử phối hợp theo chương trìng PLC, CNC,

NC

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ MÁY ÉP THỦY LỰC

2.1 Cơ sở lý thuyết truyền dẫn tủy lực

2.1.1 Các Khái niệm cơ bản

Để thống nhất tính toán, trên cơ sở hệ thống đo lường hợp pháp ta xét tới một

số khái niệm và một số đơn vị dùng trong khi tính toán hệ thống thủy lực như sau:

2.1.1.1 Áp suất

Trong hệ thống thủy lực hay trong kỹ thuật nói chung áp suất chất lỏng được

đo dưới 3 dạng sau:

Áp suất: là tỉ số của lực trên một đơn vị diện tích Lực được tính bằng Newton(N); diện tích được đo bằng cm2 (mm2)

1at = 1bar =0,1Mpa

(Tryuền động thủy lực trong chế tạo máy – NXB- KHKT – 1982

2.1.1 4 Khối lượng riêng

Là khối lượng của một vật tính trên một đơn vị thể tích có thứ nguyên là Kg/mm3 khối lượng riêng của loại dầu dùng trong công nghiệp có khác nhau và thay đổi theo nhiệt độ và áp suất

Thông thường :

γ = G/ν (850 ÷960) kg/mm3 = (0,85÷ 0,96) Kg/dm3

Trong tính toán thực tế sự thay đổi khối lượng riêng của dầu trong hệ thống dầu

ép khi thay đổi nhiệt độ và áp suất không đáng kể

• Độ nhớt động lực : là ma sát tính bằng 1N xuất hiện trên 1m2 của hai lớp phẳng song song với dòng chảy của chất lỏng cách nhau 1mm và có hiệu vận tốc là 1m/s

Thứ nguyên của bơn vị đo độ nhớt động lực là :

Ngoài hai loại độ nhớt hay dùng trên người ta còn dùng đơn vị độ nhớt Engler

Đó là tỷ số quy ước dùng để so sánh thời gian chảy 200cm3 dầu qua ống có

d = 2,8mm với thời gian chảy 200mm3 nước cất ở nhiệt độ 200C qua ống dầu có cùng đường kính ký hiệu : E0

Độ nhớt Engler thường được đo khi dầu ở nhiệt độ 200C ; 500C; 1000C ký hiệu tương ứng E020 ; E050; E0100

Ta có quan hệ sau:

ν= [7,31 E0 - ].10-8

2.1.1.6 Chỉ số độ nhớt

Là chỉ số đặc trưng cho độ nhớt khi nhiệt độ dầu thay đổi

iν = ν50/ν100

2.1.2 Đặc điểm tính toán thiết kế một hệ thống thủy lực:

Hệ thống thủy lực là hệ thống chuyển động bằng thủy lực tức là một khâu làm việc là chất lỏng Chất lỏng này được dùng chủ yếu là dầu khoảng Tryuền động thủy lực được thực hiện bằng cách cung cấp cho dầu một năng lượng dưới dạng thế năng (bơm dầu nén dầu dưới một áp suất nhất định, sau đó thế năng của dầu biến thành cơ năng) áp suất dầu đẩy piston di động để hoàn thành một công việc nhất định

Do đó bất kì một hệ thống tryuền động thủy lực nào cũng có hai phần chính :

• Cơ cấu biến đổi năng lượng: (Bơm dầu, động cơ dầu, xi lanh tryuền lực)

• Cơ cấu điều khiển , điều chỉnh (các loại van)

Ngoài ra còn có một số thiết bị khác để đảm bảo sự làm việc bình thường cũng như thoả mãn một số yêu cầu đối với hệ thống thủy lực

2.1.3 Cơ cấu biến đổi năng lượng

Bơm dầu là một phần đầu tiên trong hệ thống thủy lực để biến cơ năng thành động năng Bơm dầu nhận tryuền động từ động cơ điện nén dầu tới một áp suất nhất định Động năng trong hệ thống dầu ép rất bé nên trong những phần sau này ta chỉ đề cập tới thế năng

Động cơ nén dầu, xi lanh tryuền lực: cả hai loại này đều dùng để biến thế năng của dầu thành cơ năng, tức là biến áp suất do bơm dầu tạo nên thành công cơ khí

2.1.4 Cơ cấu điều khiển

Nối liền bơm dầu với xi lanh tryuền lực là các cơ cấu điều khiển và cơ cấu điều chỉnh , để đảm bảo sự liên tục cần thiết cho tất cả các giai đoạn của chu kì làm việc Cơ cấu này bao gồm các thiết bị để điều chỉnh và ổn định áp suất, vận tốc, các

bộ phần đảo chiều, các van an toàn ngoài ra còn có các thiết bị phụ như :

Ống dầu, ống nối dùng nối liền các bộ phần của hệ thống

Bộ lọc dầu dùng ngăn các chất cặn bẩn xâm nhập của hệ thống

Hệ thống làm nguội dầu

Do khâu làm việc là chất lỏng nên khi tính toán thiết kế một hệ thống thủy lực ngoài các thông số đặc trưng như cột áp, lưu lượng, áp suất, lực công suất và hiệu suất ta còn phải chú ý tới một số điểm sau:

a Mất mát theo chiều dài đường ống

Mất mát theo chiều dài đường ống phụ thuộc vào trạng thái chảy tầng hoạc chảy rối của chất lỏng Trạng thái này được xác định bằng số Raynold(Re)

Đối với ống mặt cắt tròn thì Re được xác định theo công thức sau:

Re = (1.1)

Mất mát áp suất khi chất lỏng chảy tầng : Re < 2300

Mất mát áp suất ∆p do ma sát trong đoạn ống thẳng khi chất lỏng ở trạng thái chảy tầng được tính theo công thức sau:

P = p1- p2 = (kg/cm2) (1.2)

Trong đó: ν : Độ nhớt động của chất lỏng (cst)

p1, p2 : áp suất ở đầu và cuối đoạn đường ống

Q : lưu lượng của chất lỏng chảy trong ống (l/phút)

L : chiều dài đường ống (cm)

d: đường kính trong của ống (cm)

trong tính toán thực tế thường dùng công thức có thứ ngyuên không đồng nhất sau: p=0,415*106*ν*γ*Q* (1.3)

Trong đó : d,L (cm) : đường kính và chiều dài đường ống

∆p (Kg/cm2) : áp suất chất lượng trong ống

Q(cm3/s) : lưu lượng chất lỏng chảy trong đường ống

γ(g/cm3) : Khối lượng riêng của chất lỏng công tác

(cst): độ nhớt của chất lỏng công tác

với ống thẳng mặt cắt tròn chảy tầng : λ=64/Re

Nếu tính tới lực cản phụ ở những chỗ ngoặt, chỗ không tròn thì

Trong đó: ζ: hệ số cản chỗ vào của ống (0,5÷1)

Khi chất lỏng chảy qua các chỗ cong sẽ có mất mát phụ do thay đổi hướng dòng chảy Nếu góc uốn ≥900 và tỷ số giữa bán kính uốn R với đường kính ngoài

D lớn hơn 4 (R/D ≥ 4) thì tính như đối với ống thẳng Nếu < 90,

R/D < 4

λ= 80/Re

b Mất mát áp suất khi chất lỏng chảy rối : Re>2300

Ở trạng htái chảy tầng hệ số cản λchỉ thay đổi tỉ lệ nghịch với Re không phụ thuộc vào độ nhám của thành ống , ở trạng thái chảy rối hệ số cản không chỉ phụ thuộc vào Re mà còn phụ thuộc vào độ nhám của thành ống Ống dẫn thủy lực được gọi là nhẵn nếu như độ nhám của thành ống được phủ kín bằng lớp bên mang tính chất chảy tầng của chất lỏng ở gần thành ống Khi Re tăng, chiều dài lớp biên giảm

Khi Re < 10000 chiều dày lớp biên bên trong ống tròn được tính bằng công thức:

b = 62,8*d*Re (1.6)

Trong đó: b : chiều dày lớp biên

d : đường kính trong của ống

Ứng với một giá trị Re, thành ống được gọi là nhẵn thủy lực thỏa mãn điều kiện:

ε = k/d ≤ 17,85*Re-0,875 (1.7)

Trong đó: ε: độ nhám tương đối của thành ống

k: độ nhám tuyệt đối của thành ống (chiều cao các nhấp nhô)

Trong thực tế, độ nhám tuyệt đối của ống dẫn được kéo từ đồng đỏ, đồng thau, nhôm, kẽm ≈0,01 ÷ 0,015 mm, ống thép kéo khoảng 0,04 ÷0,08

Khi trị số Re ≥ 8000 hệ số cản λ không phụ thuộc vào số Re nữa mà phụ thuộc vào số vào độ nhám tương đối của thành ống vì vậy mất mát áp suất trong trường hợp này tỷ lệ với bình phương vận tốc dòng chảy

Mất mát áp suất trong trường 2300 < Re < 8000 được tính như sau:

∆p = * = λ* (1.8)

Trong đó : λ= 0,1364Re-0,25

Đối với các ống thép kéo có đường kính trong d > 6mm, khi 2300 < Re <

8000 hệ số cản được lấy theo giá trị trung bình λ= 0,025 thay vào ta có:

∆p = 0,025*γ* (1.9)

c Mất mát áp suất cục bộ

Đó là phần năng lượng của chất lỏng dùng để thắng lực cản khi chảy qua các thiêt bị và cơ cấu thủy lực Mất mát này xuất hiện chủ yếu do thay đổi hướng, thay đổi vận tốc, rối loạn của dòng chảy và tạo thành vùng xoáy Khi qua các vị trí đặc biệt của thiết bị, mất mát áp suất cục bộ được thể hiện theo thành phần động năng

và được tính toán như sau:

∆p = p1 – p2 = ζ* (1.10)

H =ζ*

Trong đó:

∆p, H : mất mát áp suất theo đơn vị áp suất và đơn vị cột áp

: động năng hay còn gọi là áp suất vận tốc

v: vận tốc trung bình theo mặt cắt chảy

ζ : hệ số cản cục bộ, gồm tất cả mất mát áp suất do ma sát, gia tốc

Giá trí của hệ số cản cục bộ ζ của một thiết bị thường gặp trong hệ thống thủy lực được cho trong bằng sau:

1 Van phân phối, phụ thuộc vào đặc tính chuyền

6 Đầu nối với góc ngoạt 900 ζ= 1,5÷2

Đối với các chỗ ngoạt trong các cơ cấu và đầu nối có dùng lỗ thông ta có thể chọn ζ theo sơ đồ sau:

ζ= 0,5÷0,7 ζ=1,5÷2 ζ= 0,9÷1,2

ζ= 1÷1,5

2.1.4.2 Cân bằng nhiệt của hệ thống thủy lực

Năng lượng mất mát của hệ thống thủy lực trong quá trình làm việc được biến thành nhiệt lượng và làm chất lỏng nóng lên Nhiệt độ tăng sẽ làm giảm độ nhất của dầu, độ nhất giảm sẽ làm tăng độ rò rỉ, rò rỉ tăng sẽ kéo theo sự tăng nhiệt độvà cứ thế nhiệt độ của dầu tăng dần lên Ngoài ra khi nhiệt độ tăng, dầu càng nhanh bị ôxi hóa, giảm độ nhớt, chóng tạo cản bẩn Vì vậy khi tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực cần tính toán để đảm bảo sự cân bằng nhiệt của hệ thống

2.1.4.3 Va dập thủy lực

Trong ống dầu của hệ thống tryuền dẫn thủy lực, vận tốc của chất lỏng có thể

đặt rất cao (30m/s) = 108Km/h chuyền động nhanh và thay đổi đột ngột vận tốc

chất lỏng thường kéo theo va dập thủy lực Giá trị áp suất khi va dập có thể lớn gấp bốn lần giá trị bình thương

Va dập thủy lực gây đóng mở ngoài yêu cầu các cảm biến, rơle trang thiết bị thủy lực tự động va dập làm giảm tuổi thọ và ống dầu của thiết bị, có khi còn phá

vỡ chúng Trong các yếu tố gây ra va dập thủy lực đáng chú ý nhất là sự biến đổi đột ngột vận tốc chất lỏng Va dập thủy lực do nguyên nhân này thường có trị số lớn nhất Đế giảm va dập thủy lực, khi tính toán thiết kế phải chú ý hạn chế các loại kết cấu mà khi chảy qua chúng vận tốc chất lỏng biến đổi đột ngột, phải chọn đường ống vừa phải, tăng thời gian đóng mởcủa các van phân phối Nếu cần,ta nên

có các cơ cấu giảm chấn khử va dập cho từng bộ phần hoặc toàn bộ hệ thống

2.1.4.4 Yêu cầu đối với dầu

Hệ thống dầu ép làm việc trong giới hạn vận tốc, áp suất và nhiệt độ khá lớn Trong điều kiện làm việc như thế dầu dùng trong hệ thống thủy lực phải thỏa mãn hàng loạt cc yêu cầu mới có thể đảm bảo cho các cơ cấu làm việc bình thường Ta

có thể tóm tắt như sau:

Phải có đặc tính bôi trơn tốt các bề mặt tiếp xúc trong khoảng thay đổi lớn của nhiệt độ và áp suất

Trong khoảng nhiệt độ làm việc, độ nhớt ít biến đổi (chỉ số độ nhớt cao)

Có áp suất hơi bão hòa thấp và nhiệt độ sôi cao

Có tính trung hoà (tính trơ) với bề mặt kim loại, hạn chế được khả năng xâm

nhập của khí nhưng dễ dàng tách khí ra

Giữ được tính chất cơ học và hóa học trong thời gian dài ở điều kiện bảo quản bình thường

Có thời hạn phục vụ lâu, chịu được nhiệt độ cao, có khả năng chống ôxi hóa, chống hóa nước

Có modul đàn hồi thể tích lớn

Ít bị sủi bọt, khối lượng riêng nhỏ

Dẫn nhiệt tốt, hệ số nở nhiệt thấp, nhiệt dung riêng lớn

Không hút ẩm và khả năng hoà tan với nước không lớn

2.2.1 Các van phân phối

Theo chức năng của mình thì các van của máy ép thủy lực có các loại sau đây: van nạp và van xả, van tiết lưu, van 1 chiều, van an toàn, van chặn, van kết hợp

Hình 2.1 kí hiệu van phân phối

Theo phương thức hoạt động thì các van chia ra làm hai loại: van có điều khiển (van nạp và van xả), van tự động (van mộ chiều, van an toàn) và van hoạt động hỗn hợp (một số loại van chặn và van cấp)

Đế của van thường làm có vành côn, góc côn là 450; áp suất trên vành côn được lấy bằng 80- 100Mpa Các van phải được dẫn hướng để đảm bảo ổn định trên

đế van Chiều cao h của van lấy bằng (1,5- 2)d,khe hở giữa van và lỗ dẫn hướng thường lấy bằng 0,1mm

□ Các van tiết lưu: được sử dụng để điều chỉnh tốc độ chuyển động của pittông Thường thì vỏ áo của van làm một lưới các lỗ cho phép điều chỉnh đều sức cản khi chất lỏng chuyển động qua van Đây là van tiết lưu có điều khiển

□ Các van một chiều: hoạt động một cách tự động Chúng chỉ cho chất lỏng chuyển động theo một chiều

Nếu như van một chiều có thêm lỗ nhỏ, thì nó tạo thành van tiết lưu tự động Nếu như van có thêm cơ cấu mở van bằng động cơ thừa hành thì nó trở thành van một chiều có điều khiển Các van như vậy có thể sự dụng như van nạp, để ngăn ngừa sự hạ xuống của xà ngang

► Các van an toàn: sẽ hạ ngay áp suất chất lỏng khi áp suất này vượt qua áp suất

đã định Các van này được điều chỉnh cao hơn áp suất đã định 20-30%

□ Van chặn: được sử dụng để ngắt các bộ phậ khác nhau của hệ thống thống thủy lực và khí Các van có tiết diện nhỏ và trung bình được làm không có giảm tải, còn các van có tiết diện lớn thường được làm có giảm tải

Trong hệ thống dầu ép còn có rất nhiều loại cơ cấu điều khiển , điều chỉnh làm các nhiệm vụ khác nhau, tùy theo công dụng, các cơ cấu điều khiển có thể chia làm

3 loại chủ yếu sau:

- Cơ cấu chỉnh áp

- Cơ cấu chỉnh lưu lượng

- Cơ cấu chỉnh hướng

2.2.2 Cơ cấu chỉnh áp

2.2.2.1 Van an toàn và van tràn

Van an toàn dùng để phòng qúa tải trong hệ thống dầu ép

Khi áp suất dầu trong hệ thống vượt qúa mức điều chỉnh, van an toàn mở ra

để đưa dầu về bể dầu, do đó áp suất giảm xuống

Nhiều khi van an toàn còn làm nhiệm vụ giữ áp suất không đổi trong hệ thống dầu ép, trong trường hợp này van an toàn đóng vai trò của van áp lực hoặc van tràn,

để xả bớt lượng dầu trở về bể dầu

Van tràn phải làm việc nhiều hơn van an toàn, nên phải chú ý đến các bề mặt khép kín Mặt khác, vì làm việc liên tục nên độ kín của nó không cần cao như van

an toàn Kí hiệu của van an toàn và van tràn được trình bày theo hình

Van tràn ngoài nhiệm vụ bảo đảm áp suất không đổi, nó còn bảo đảm qúa tải cko hệ thống dầu ép Van tràn loại đơn giản nhất là van bi, van này chủ yếu làm chức năng của van an toàn, đường kính của bi thường dùng là D=1,3d (d: đường kính lỗ tiết lưu)

Loại van tràn hoàn chỉnh hơn là van pittông

Lọai van tràn có ưu điểm nhất là loại tổ hợp giữa van bi và van pittông

Một trong những đặc tính của van tràn là sự thay đổi áp suất điều chỉnh p1 khi thay đổi lưu lượng Q Sự thay đổi càng ít van làm việc càng tốt Đường biểu diễn

sự thay đổi áp suất, gọi là đường đặc tính của van

Hình 2.2 Kí hiệu van tràn

2.2.2.2 VAN CẢN

Van cản dùng để tạo một sức cản trong hệ thống dầu ép, thì dụ như ở cửa ra

của hệ thống dầu ép, người ta lắp van cản để tạo nên một áp suất nhất định ở đường

ra, làm cho dòng chất lỏng không bị đứt quangx, do đó pittông chuyển động êm,

nhờ có van cản đặt ở cửa ra nên khi máy ngừng làm việc, dầu trong xilanh không bị

chảy hết về bể dầu Van cản lắp ở cửa ra có áp suất P2 Kết cấu và kí hiệu được thể

hiện trên hình (2.2)

Hình 2.3 Kí hiệu van cản

2.2.2.3 Van giảm áp

Nhiều khi trong hệ thống dầu ép một bơm dầu phải cung cấp năng lượng cho

nhiều cơ cấu chấp thành có áp suất khác nhau Trong trường hợp này người ta phải

cho bơm làm việc với áp suất lớn nhất và dùng van giảm áp đặt trước cơ cấu chấp hành để giảm áp suất đến một trịs số cần thiết

Sơ đồ van giảm áp và khí hiệu của nó:

Hình 2.4 kí hiệu van giảm áp

Loại van giảm áp có pittông vi sai (pittông có bậc) Có những đặc tính tốt hơn Loại van này làm việc rất êm và nhạy, ngoài nhiệm vụ giảm áp nó còn có thể ổn định được áp suất

2.2.2.4 Rơ le lực

Rơ le lực thường dùng trong hệ thống của máy ép tự động và nửa tự động Nó được dùng như cơ cấu phòng qúa tải, vì khi áp suất trong hệ thống dầu ép vượt qúa giưới hạn nhất định, rơ le áp lực sẽ cắt dòng điện và do đó là ngưng hoạt động của bơm dầu, của các hay các bộ phận khác Vì đặc điểm đó nên van áp lực được sử dụng rất rộng rãi nhất là trong phạm vi điều khiển

2.2.3 Cơ cấu chỉnh lưu lượng

2.2.3.1 Van tiết lưu

Van tiết lưu dùng để điều chỉnh lưu lượng dầu và do đó điều chỉnh vận tốc của

cơ cấu chấp hành trong hệ thống dầu ép

Van tiết lưu có thể đặt ở đường vào hoặc đường ra của hệ thống dầu ép Cách lắp này được sử dụng phụ biến nhất, vì van tiết lưu thay thế cả van cản, tạo nên một

áp suất nhất định ở đường ra của xi lanh và do đó làm chuyển động của nó được

êm

a Van tiết lưu điều chỉnh dọc trục

b Van tiết lưu điều chỉnh quanh trục

Hình 2.5 kí hiệu van tiết liêu

Để đánh giá năng tính của van tiết lưu cần phải dựa vào các đặc tính sau đây:

- Độ chính xác điều chỉnh, tức là lưu lượng có thể điều chỉnh ở bất kỳ vị trí nào của chốt tiết lưu

- Độ ổn định lưu lượng ở lưu lượng bé, vì trong trươông hợp này tiết diện chảy

bé, dễ sinh ra hiện tượng kẹt vì chất bẩn bám vào tiết diện chảy

2.2.3.2 Bộ ổn tốc

Bộ ổn tốc là cơ cấu bảo đảm hiệu áp suất không đổi khi giảm áp do đó đảm bảo một lưu lượng không đổi chảy qua van, tức là làm cho vận tốc bàn máy lắp trên xilanh truyển lực gần như không đổi

Bộ ổn tốc là một van ghép gồm có: một van giảm áp và một van tiết lưu, nó có thể lắp ở đường vào hoặc đường ra của cơ cấu chấp hành như van tiết lưu nhưng phụ biến nhất là lắp ở đường ra