Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực tải trọng 63t,

Do đó việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy thử uốn thủy lực chuyên dùng cho các phòng thí nghiệm xây dựng là một yêu cầu cấp bách đặt ra cho các kỹ sư, cán bộ giảng dạy tại trường Cao đ

Trang 1

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

Trang 2

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

LỜI CAM ĐOAN 4

PHẦN MỞ ĐẦU 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY THỬ UỐN THỦY LỰC 7

1.1 Đặc điểm các phòng thí nghiệm xây dựng ở nước ta 7

1.2 Một số loại máy thử uốn thủy lực trên thế giới và ở nước ta 9

1.3 Nguyên lý hoạt động và phân loại 12

1.3.1 Nguyên lý hoạt động 12

1.3.2 Phân loại 13

1.4 Yêu cầu thiết kế và tính năng của máy thử uốn 15

1.4.1.Yêu cầu về thiết kế 15

1.4.2.Yêu cầu về tính năng của máy 15

1.5 Thí nghiệm đo ứng suất pháp của dầm chịu uốn với máy thử uốn 15

1.5.1.Mục đích thí nghiệm 15

1.6 Lựa chọn mô hình máy thử uốn thủy lực 18

Chương 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY THỬ UỐN THỦY LỰC 25

2.1 Yêu cầu kỹ thuật của máy thử uốn thủy lực 25

2.2 Tính chọn áp suất làm việc của hệ thống 25

2.3 Thiết kế lựa chọn sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực 28

2.3.1 Chức năng các bộ phận của sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực 28

2.3.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lí mạch thủy lực của hệ thống 29

2.3.3 Mạch đồng bộ vận tốc xylanh 36

2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy ép thủy lực 39

2.5 Tính toán thiết kế các phần tử thủy lực 41

2.5.1.Tính toán các thông số kỹ thuật của từng chi tiết bộ phận 41

1.Tính toán cụm pistonxy lanh thủy lực 41

2 Lưu lượng cần cấp cho xy lanh 51

3 Tính toán đường ống thủy lực: 52

4 Tính toán bơm nguồn 55

5 Tính chọn động cơ điện 64

Trang 3

6 Tính chọn van 64

7 Chọn rơle áp suất 69

8 Chọn đồng hồ đo áp và khóa đồng hồ 70

9 Chọn mắt thăm dầu và nắp đổ dầu 70

10 Chọn bộ lọc 70

11 Chọn bộ làm mát 73

12 Tính toán thiết kế bể dầu 74

Chương 3: TÍNH KIỂM BỀN KẾT CẤU KHUNG MÁY THỬ UỐN 78

3.1 Chọn sơ đồ lực tác dụng lên khung máy dạng khung phẳng (hình 3.1) 78

3.2 Xác định ngoại lực tác dụng lên khung máy 78

3.3 Xác định nội lực trong khung máy 79

3.4 Đặc trưng hình học của các mặt cắt ngang nguy hiểm trên khung của máy 81

3.5 Kiểm tra bền cho khung máy 82

Chương 4: VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ QUAN 85

TRỌNG CỦA MÁY THỬ UỐN THỦY LỰC 85

4.1 Vận hành hệ thống: 85

4.2 Bảo dưỡng hệ thống 87

4.3 Những vấn đề quan trọng của máy thử uốn thủy lực 90

4.3.1 Dầu thủy lực và bảo quản 90

4.3.2 Sự rò rỉ và làm kín 93

4.3.3 Khớp nối thủy lực 97

4.3.4 Biến dạng đàn hồi trong hệ thống của các máy ép thủy lực 98

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 103

Trang 4

-LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo sau đại học, Viện Cơ khí, Bộ môn Công nghệ chế tạo máy Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Tôi xin được gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất đến GS.TS Trần Văn Địch

là những người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

và thực hiện đề tài này

Trong thời gian học tập, cũng như việc nghiên cứu luận văn đã được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong các Bộ môn của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nhân dịp này cho tôi gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn

Tuy nhiên dù đã có rất nhiều cố gắng nỗ lực của bản thân, song luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp bổ ích từ các thầy cô giáo, cùng các bạn đồng nghiệp giúp cho luận văn được hoàn chỉnh hơn nữa để hạn chế bớt thiếu sót

Tác giả

Nguyễn Thế Anh

Trang 5

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

-

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là: Nguyễn Thế Anh

Nơi công tác: Trường cao đẳng xây dựng công trình đô thị

Luận văn: Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực tải trọng P = 63T, dùng

cho các phòng thí nghiệm xây dựng

Chuyên ngành: Chế tạo máy

Tôi xin cam đoan, đây là luận văn của riêng tôi Các số liệu và kết quả trình bày

trong luận văn là do tôi phát triển, và chưa từng được công bố trong bất kì một tài

liệu nào

Tác giả

Nguyễn Thế Anh

Trang 6

Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực tải trọng 63 t, dung

HVTH: Nguyễn Thế Anh - 1 - GVHD: TS Trần Văn Địch

Hình 1.1: Một số loại máy thử uốn thủy lực trên thế giới và ở nước ta 11

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của máy ép thủy lực 12

Hình 1.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm cho dầm bê tông cốt thép chịu uốn 16

Hình 1.5: Hình ảnh bố trí thí nghiệm cho dầm bê tông cốt thép chịu uốn 17

Hình 1.6: Biểu đồ mô men nội lực cho dầm bê tông cốt thép chịu uốn 17

Hình 2.1: Sơ đồ tính chọn áp suất làm việc của hệ thống 25

Hình 2.3: Sơ đồ thuỷ lực điều khiển bằng thể tích 31

Hình 2.7 Các xylanh được ghép song song sẽ không hoạt động đồng bộ 35

Hình 2.8 Các xy lanh được ghép nối tiếp sẽ hoạt động đồng bộ 37

Hình 2.19 Các đồ thị lực ép(phần gạch là công suất bơm không sử dụng) 58

Trang 7

Hình 4.1.Bảng độ nhớt yêu cầu sử dụng đối với các thiết bị của Vickers 89

Trang 8

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành công nghiệp nặng và nhẹ khác nhau, dùng cho các loại mục đích khác nhau, như máy ép trong sản xuất giày, máy ép dùng để nong lỗ trong sản xuất chi tiết máy, máy ép dùng để đột, máy ép dùng để ép gạch, dùng để ép ván dăm… Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết kế loại sản phẩm này chưa có, vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều Nên đa số các công ty chuyên sản xuất máy ép ở

cả trong và ngoài nước phần lớn sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác Điều này

đã dẫn đến thực trạng nước ta chưa có tổ chức hoặc công ty nào thiết kế và chế tạo

ra máy ép hoàn chỉnh, chuyên nghiệp Do kinh nghiệm cũng như công nghệ là chưa đủ, mà các công ty chủ yếu là phân phối lại sản phẩm của các công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt hàng tại Việt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo

Trong tình hình đó, thì đây là một thực trạng khó khăn đặt ra cho việc cung cấp các loại máy ép thử uốn chuyên dùng cho các phòng thí nghiệm xây dựng ở Việt Nam và là một bài toán đòi hỏi phải có cách giải quyết phù hợp Hơn nữa, loại máy ép dùng để thử uốn với đặc thù là cần gia tăng lực ép một cách tuyến tính từ

từ đòi hỏi thiết kế với những yêu cầu riêng về tính năng sử dụng cho thí nghiệm thì lại càng chưa có nơi nào tại Việt Nam thiết kế, chế tạo Do đó việc nghiên cứu

thiết kế chế tạo máy thử uốn thủy lực chuyên dùng cho các phòng thí nghiệm xây dựng là một yêu cầu cấp bách đặt ra cho các kỹ sư, cán bộ giảng dạy tại trường

Cao đẳng xây dựng công trình đô thị Đặc biệt là đối với loại máy ép thủy lực thử uốn chuyên dùng cho các phòng thí nghiệm xây dựng để thử các loại tải trọng đa dạng khác nhau tại các phòng thí nghiệm xây dựng trên cả nước, là một nhu cầu bức thiết cần phải có những nghiên cứu thiết kế phù hợp, đáp ứng nhu cầu phục vụ thí nghiệm với các loại tải trọng đa dạng tại trường đại học, cao đẳng

Trang 9

2 Mục đích và nội dung của đề tài:

2.1 Mục đích:

Với đề tài nghiêng cứu và thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng P = 63 tấn để phục

vụ cho phòng thí nghiệm xây dựng tại trường Cao đẳng xây dựng công trình đô thị Hiện nay, nhà trường đang sử dụng máy ép đã lâu đời nên các loại máy ép đều xuống cấp, vì vậy hoạt động tiến hành các thí nghiệm không đạt được yêu cầu về

độ chính xác và độ tin cậy cao, hơn nữa điều này còn ảnh hưởng nguy hiểm đến

an toàn của những người vận hành, thao tác trong phòng thí nghiệm đó Bên cạnh vấn đề tài chính khó khăn, không gian sử dụng của phòng thí nghiệm khá nhỏ hẹp, nên đã không đem lại cho nhà trường một sự chọn lựa tùy ý trong việc mua các loại máy ép thủy lực đang chào bán trên thị trường Vì vậy mục đích của đề tài này là thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng P = 63 tấn phục vụ cho công tác giảng dạy và đào tạo tại các phòng thí nghiệm, là phù hợp với điều kiện hiện nay của nhà trường

2.2 Nội dung:

Thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng P = 63 tấn bao gồm các phần sau:

+ Nghiên cứu và lựa chọn sơ đồ mạch thủy lực

+ Nghiên cứu và thiết kế sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực

+ Nghiên cứu, thiết kế kết cấu phần khung cơ khí

+ Bản vẽ lắp phần khung cơ khí máy ép thủy lực

Trang 10

3 Đối trượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy thủy

ép thủy lực, chức năng, nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật của các phần tử mạch thủy lực, nguyên lý ứng dụng trong thiết kế các loại máy ép thủy lực chuyên dùng cho các thí nghiệm nén mẫu vật liệu trong phòng thí nghiệm xây dựng

4 Phương pháp nghiên cứu, thiết kế

Từ những phân tích trên đây về mục đích sử dụng, kết hợp với đặc thù của loại máy thử uốn thủy lực dùng cho phòng thí nghiệm xây dựng Đồng thời có thể đánh giá tổng quan được những ưu, nhược điểm của các phương án trong quá trình nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, trong luận văn này đưa ra phương pháp

nghiên cứu “Phân tích và lựa chọn phương án tối ưu” để có thể đánh giá được

từng phương án và lựa chọn được phương án tốt nhất

5 Đóng góp của luận văn

Trong luận văn này, không có tham vọng giải quyết tất cả các vấn đề cần đặt ra của lĩnh vực thiết kế máy ép thủy lực nói chung và máy ép thủy lực thử uốn chuyên dùng cho các phòng thí nghiệm xây dựng nói riêng Nhưng bằng phương pháp phân tích và lựa chọn phương án tối ưu, nên đã đưa ra được phương án tối ưu cho việc lựa chọn được mô hình máy ép thủy lực không có trụ định tâm, thiết kế loại máy ép này dùng cho phòng thí nghiệm xây dựng , là loại máy ép có công suất nhỏ, gọn nhưng lại có độ chính xác cao, lực ép ra tăng tuyến tính từ từ và có thể điều khiển lực ép nhờ hệ thống điều khiển cơ cấu chấp hành bằng các loại van thủy lực như van tiết lưu, van phân phối, van an toàn, van một chiều, van chống lún

Ngoài ra, khi hoàn thành luận văn này, nó sẽ giải quết bài toán thiết kế máy ép thủy lực thử uốn P = 63 tấn, cho phòng thí nghiệm xây dựng của trường cao đẳng xây dựng công trình đô thị phục vụ cho công tác nghiên cứu và giảng dạy trong nhà trường

Trang 11

6 Kết cấu của luận văn:

Luận văn này được chia làm năm phần chính, tương ứng với năm chương trong luận văn Bao gồm những phần cơ bản sau:

Chương 1: Tổng quan về máy thử uốn thủy lực

Chương 2: Thiết kế kỹ thuật máy thử uốn thủy lực

Chương 3: Tính toán kiểm bền khung máy thử uốn thủy lực

Chương 4: Vận hành,bảo dưỡng và những vấn đề quan trọng của máy ép thủy lực Kết luận và đề xuất ý kiến

Trang 12

Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY THỬ UỐN THỦY LỰC

1.1 Đặc điểm các phòng thí nghiệm xây dựng ở nước ta

Trong giai đoạn hội nhập kinh tế thế giới hiện nay, chất lượng của công tác thí nghiệm, phân tích, chẩn đoán, đo lường có ý nghĩa rất quan trọng đối với hoạt động kiểm tra, kiểm soát, giám định chất lượng công trình, công tác nghiên cứu khoa học

và công nghệ, đặc biệt là các thí nghiệm phục vụ cho công tác giảng dạy và đào tạo tại các trường đại học, cao đẳng trong cả nước

Việt Nam hiện phụ thuộc khá nhiều vào nhập khẩu, do đó cũng phải đối mặt với những thách thức ngày càng to lớn của quá trình toàn cầu hóa Vấn đề quản lý và nâng cao chất lượng đào tạo, nâng cao năng lực nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm trên cả nước nói chung và các phòng thí nghiệm xây dựng nói riêng Điều nay đang đặt ra những yêu cầu bức thiết cho các trường đại học, cao đẳng chuyên nghành xây dựng phải khảo sát, đánh giá lại thực trạng các phòng thí nghiệm để có thể có những quyết sách phù hợp trong tinh hình mới, đây cũng là những mối quan tâm chính của các bộ nghành đối với các phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia hiện nay

* Trang thiết bị, kỹ thuật cho thí nghiệm vừa thiếu, lạc hậu, phần lớn là nhập ngoại:

Với đặc thù Việt Nam là một nước nông nghiệp, lạc hậu mới tiến hành công nghiệp hóa và hội nhập với thế trong một thời gian chưa lâu Do đó, các thành tựu về chế tạo thiết bị nghành xây dựng ở nước ta mới phát triển trong một thời gian gần đây

và còn là một nghành công nghiệp non trẻ Chính vì thế mà việc đáp ứng được những yêu cầu về các loại thiết bị phục vụ giảng dạy và nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm xây dựng là một đòi hỏi cấp bách Hiện nay, hầu hết các những công nghệ và thiết bị thí nghiệm phục vụ cho phân tích, chẩn đoán, nghiên cứu công nghệ

kỹ thuật nghành xây dựng có trình độ, độ chính xác và tin cậy cao đều chưa sản xuất được trong nước Đa số các thiết bị này đều phải nhập khẩu Những năm qua, mặc dù có sự quan tâm đầu tư của nhà nước đối với công tác phân tích, đo lường,

Trang 13

nhưng các công nghệ, thiết bị sử dụng trong lĩnh vực này vẫn còn lạc hậu, không đồng bộ, độ chính xác chưa cao

* Các phòng thí nghiệm xây dựng cần trang thiết bị đắt tiền, nhưng đều phục vụ cho các nghiên cứu cơ bản:

Theo đó, nhằm tăng cường một bước cơ bản cơ sở vật chất kỹ thuật cho KHCN, nâng cao chất lượng nghiên cứu, đào tạo và đưa nhanh các thành tựu khoa học, tiến

bộ kỹ thuật vào sản xuất, góp phần thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa và xây dựng đất nước Thủ tướng Chính phủ đã ra quyết định xây dựng 17 phòng thí nghiệm trọng điểm tại Việt Nam

Hiện nay, 16/17 phòng thí nghiệm trọng điểm đã hoàn thành và đi vào hoạt động, bao gồm: 5 phòng thí nghiệm thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học, 2 phòng thí nghiệm lĩnh vực công nghệ thông tin, 3 phòng thí nghiệm lĩnh vực công nghệ vật liệu, 2 phòng thí nghiệm cơ khí tự động hóa, 1 phòng thí nghiệm hóa dầu, 1 phòng thí nghiệm năng lượng và 2 phòng thí nghiệm xây dựng cơ sở hạ tầng

Số vốn đầu tư xây dựng 17 phòng thí nghiệm trọng điểm tại Việt Nam là 966,745 tỷ VNĐ, mỗi phòng tương ứng với số tiền đầu tư là 60 tỷ đồng Các phòng thí nghiệm hiện nay đã thu hút 726 nhà khoa học trong nước đến nghiên cứu và làm việc Đây

là những khoản đầu tư rất tốn kém so với một nền kinh tế non trẻ, vừa mới phát triển như Việt Nam Do đó, cần phát huy tối đa năng lực nghiên cứu, thiết kế của các chuyên gia, nhà khoa học trong nước để phần nào có thể tạo ra những trang thiết

bị phù hợp với đặc điểm riêng của từng phòng thí nghiệm, phòng thí nghiệm đặc thù riêng của từng tổ chức, cơ quan, nhằm mang lại khả năng tiết kiệm tối đa cho đất nước mà vẫn phát huy được tốt nhất vai trò của từng phòng thí nghiệm trong công tác giáo dục đào tạo, cũng như công tác nghiên cứu ra những tri thức mới

* Thứ ba, nhân lực hoạt động khoa học yếu kém, tổ chức bộ máy chưa thống nhất:

Một trong những đặc điểm nổi trội của các phòng thí nghiệm xây dựng tại Việt Nam

là nguồn nhân lực khoa học công nghệ làm việc tại các phòng thí nghiệm này chưa được quan tâm đúng mức, cơ chế "mở" chưa được phát huy tối đa Bên cạnh yếu tố

về trang thiết bị vừa yếu và vừa thiếu, thì đây là một trong những rào cản khó khăn

Trang 14

nhất cho việc phát huy tối đa năng lực nghiên cứu và đào tạo của các phòng thí nghiệm tại các trường cao đẳng và đại học trên cả nước nói chung và của trường Cao đẳng xây dựng công trình đô thị nói riêng Để có thể đáp ứng được yêu cầu này thì cần phải có một chính sách đãi ngộ nhân tài thật hấp dẫn, để có thể mang lại những kết quả nghiên cứu có giá trị cao, có tính ứng dụng lớn phục vụ cho công cuộc phát triển kinh tế, đồng thời, phát huy tối đa vai trò vừa là nơi tạo ra tri thức mới, vừa là nơi đào tạo và phổ biến các tri thức khoa học trong công tác giáo dục Cuối cùng, vai trò của các bộ ngành có liên quan trong việc chỉ đạo, định hướng hoạt động, đôn đốc, kiểm tra, đánh giá còn nhiều hạn chế

Để khắc phục những hạn chế này, cần tạo cơ hội cho các tổ chức KHCN Việt Nam, các doanh nghiệp, các tổ chức dịch vụ phân tích, kiểm định chất lượng, các hiệp hội, ngành nghề có điều kiện tiếp xúc, tìm hiểu thông tin về những công nghệ và thiết bị tiên tiến, hiện đại trên thế giới

Bên cạnh đó, cần tạo môi trường giao lưu, trao đổi, hợp tác quốc tế với những đối tác nước ngoài, nâng cao trình độ kỹ thuật và công nghệ phân tích, chẩn đoán nhằm tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu của sản xuất, kinh doanh, xuất khẩu, nghiên cứu khoa học và bảo vệ sức khỏe con người

1.2 Một số loại máy thử uốn thủy lực trên thế giới và ở nước ta

Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép chủ yếu tập trung ở những nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như tại Mĩ có công ty DENISON được thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, công ty YOKEN của Đài Loan chuyên cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, tại Đức có tập đoàn REXROTH chuyên về sản xuất chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng các loại máy

ép thủy lực cũng như cung cấp thiết bị phụ tùng cho các hệ thống thủy lực khí nén Tại Việt Nam có công ty TNHH máy ép thủy lực Tuyết Nga Công ty cổ phần phát triển công nghệ HITECH VIỆT NAM Công ty T.A.T tại Tp HCM Công ty Long Quân tại Hà Nội là các công ty chuyên về phân phối, lấp đặt, thiết kế, tư vấn hệ thống thủy lực khí nén hàng đầu tại Việt Nam Nhìn chung, các công ty sản xuất

Trang 15

máy ép thủy lực ở Việt Nam là những công ty nhỏ, thiết kế và sản xuất các loại máy

ép cỡ nhỏ và phần lớn là phân phối lại các sản phẩm của các hãng lớn trên thế giới Dưới đây là một số hình ảnh về các loại máy ép thủy lực có ở Việt Nam:

c

Trang 16

Trang 17

a.Máy thử uốn mẫu bê tông bốn điểm cơ nhỏ

b& c.Máy thử uốn mẫu bê tông cốt thép dạng dầm cỡ lớn

d.Máy thử uốn mẫu bê tông cốt thép xy lanh dẫn hướng

e.Máy thử uốn mẫu bê tông cốt thép không có trụ định tâm

f.Máy thử ép mẫu dạng ván dăm

g.Máy thử ép mẫu bê tông cốt thép dạng trụ tròn cỡ nhỏ

h.Máy ép gạch thủy lực chịu lửa

suất p được truyền tới tất cả các điểm của thể tích chất lỏng và do có hướng tác

dụng vuông góc với mặt đáy của piston , nó sẽ tạo ra lực và lực này gây áp suất tác dụng lên mẫu thí nghiệm Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy được thể thể hiện như (hình 1.2) dưới đây

Trang 18

1.3.2 Phân loại

Theo chức năng công nghệ các máy ép được chia ra làm máy ép để cho kim loại và cho vật liệu phi kim loại Máy ép để cho kim loại được chia làm 5 nhóm: Để rèn và dập, để ép chảy, để dập tấm, để thực hiện các công việc lắp ráp và để xử lí các phế liệu kim loại Sơ đồ phân loại được thể hiện như (hình 1.3) dưới đây

Hình 1.3 Sơ đồ phân loại máy thử uốn

- Máy rèn và dập thê tích gồm có: Rèn, Máy cắt phôi, Bẻ nguội, Dập, Cắt bavia, Dập nổi- Dập tinh, Đột, Chuốt

- Máy ép chảy gồm có: Thanh ống, Thanh định hình, Ép chảy nguội

- Máy dập tấm gồm có: Máy cắt vật liệu tấm, Dập tấm tác dụng đơn, kép, Dập bằng cao su, Uốn và gấp mép, Kéo và dập dãn, Dập tấm dày, Uốn và gấp mép tấm dày

- May nắn sửa và lắp ráp: Nắn sửa và tinh chỉnh, Ép lắp ráp, Chồn…

Trang 19

- Máy xử lý phế liêu kim loại: Đóng bánh, Đóng gói, Ép bột 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 bién nhất Thông số chính của máy ép thủy lực là lực ép định mức PH – đó là tích của áp suất chất lỏng trong xy lanh với diện tích có ích của các piston công tác của máy ép Phụ thuộc vào các chức năng công nghệ mà các máy ép khác nhau kết cấu của các chi tiết chính, về cách phân bố và số lượng của chúng, cũng như về trị số của các thông cơ bản PH, Z, H, AxB (Z - là chiều cao

hở của không gian dập; H – hành trình toàn bộ của đầu ép; AxB – kích thước của bàn máy)

Trong số các máy ép thuộc nhóm 1 có thể kể tên: 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 trong 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 thể kể tên các loại: Máy ép để 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 vật 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 cho 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 kết cấu của thân máy (kiểu cột, kiểu 2 trụ, kiểu chuyên dụng…), quyết định kiểu và số xy lanh (kiểu plunger, kiểu piston nhiều bật, kiểu piston…)

Trang 20

1.4 Yêu cầu thiết kế và tính năng của máy thử uốn

1.4.1.Yêu cầu về thiết kế

Tất cả máy móc khi thiết kế chế tạo đều có yêu cầu kỹ thuật để quá trình hoạt động đạt hiệu quả cao Dưới đây là yêu cầu kỹ thuật của máy ép thủy lực:

+ Yêu cầu hàng đầu là máy phải đủ độ cứng vững trong khi làm việc

+ Máy sử dụng phải an toàn, chịu được điều kiện khí hậu nóng ở Việt Nam, vì nhiệt độ cao làm nhiệt độ của chất lỏng tăng nhanh ảnh hưởng đến áp suất làm việc + Áp suất phải ổn định khi làm việc

+ Khi có sự cố xảy ra phải dừng máy ngay lúc đó

1.4.2.Yêu cầu về tính năng của máy

- Kích thước của máy ép phải vừa đủ gọn mà vẫn đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, làm việc an toàn, chịu được lực ép lớn trong quá trình thử các mẫu bê tông khác nhau

- Khả năng bảo trì, tính đổi lẫn của từng bộ phận trong máy, hệ số an toàn, chỉ số khả năng sẵn sàng

- Mặt khác, bộ khung của máy phải tạo ta không gian làm việc nhiều hơn, thuận lợi cho việc thử uốn với nhiều loại mẫu bê tông với kích thước khác nhau

- Cần phải có khả năng thay thế được dầu ép, điều này sẽ giúp cho máy hoạt động

Trang 21

E: Mô đun đàn hồi của vật liệu (N/cm2)

Ở trong công thức (1.1) trên đây, ta thấy rằng với mỗi loại vật liệu cụ thể thì hệ số

mô đun đàn hồi là hằng số, dựa vào việc tra bảng thì hoàn toàn có thể xác định được

hệ số này Do vậy, muốn tìm được ứng suất ta cần xác định được biến dạng  Trong thí nghiệm ta sẽ dùng tenxơ mét để đo biến dạng  cho mẫu thí nghiệm của dầm chịu uốn

1.5.2.Bố trí thí nghiệm

Sơ đồ thí nghiệm sẽ được bố trí theo hình vẽ dưới đây: Dầm bê tông cốt thép được đặt trên hai gối tựa A và D, tại hai điểm B và C ta đặt lực ép piston của máy thử uốn thủy lực Khi thí nghiệm, ta cho máy thủy lực thử gia tăng cường độ lực ép một cách từ từ thông qua cụm xy lanh – piston lên mẫu thí nghiệm, lực ép sẽ được tăng lên cho đến khi mẫu bê tông bị phá hủy hoàn toàn Ten sơ mét được gắn trên mẫu dầm thí nghiệm bê tông cốt thép và được kết nối với bộ cảm biến, có nhiệm vụ để

đo độ biến dạng của mẫu dầm bê tông cốt thép Trong quá trình gia tăng cường độ lực ép, khi dầm biến dạng đến đâu, ten sơ mét sẽ đo đến đó và truyền tín hiệu về máy tính để xử lý, cho đến khi dầm bị phá hủy hoàn toàn Sơ đồ thí nghiệm cho mẫu thử uốn là dầm bê tông cốt thép được bố trí như hình vẽ (Hình 1.4) dưới đây dưới đây

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm cho dầm bê tông cốt thép chịu uốn

Trang 22

Hình 1.5 Hình ảnh bố trí thí nghiệm cho dầm bê tông cốt thép chịu uốn

1.5.3.So sánh kết quả thí nghiệm với tính toán lý thuyết

Từ thí nghiệm ta tìm được biến dạng dài của dầm bê tông cốt thép, qua công thức (1.1) ta sẽ tính được ứng suất bằng thực nghiệm với máy thử uốn thủy lực.Dựa vào biểu đồ (hình 2.3) dưới đây ta sẽ tính được mô men uốn cho một điểm M bất kỳ, cách trục trung hòa một khoảng là y Đồng thời ta dùng công thức (1.2) dưới đây để tính theo lý thuyết và so sánh kết quả giữa tính toán lý thuyết và thựcnghiệm

Hình 1.6 Biểu đồ mô men nội lực cho dầm bê tông cốt thép chịu uốn

Trang 23

1.6 Lựa chọn mô hình máy thử uốn thủy lực

16.1 Đánh giá khả năng ứng dụng máy thử uốn thủy lực tại trường Cao đẳng xây dựng công trình đô thị

Với yêu cầu nâng cao chất lượng giảng dạy bằng việc đầu tư trang thiết bị cho phòng thí nghiệm, để tạo ra năng lực cạnh tranh trong khối các trường cao đẳng đại học thuộc lĩnh vực xây dựng, mọi tổ chức đào tạo muốn tồn tại đều phải luôn luôn đổi mới về phương pháp giảng dạy, nâng cao trang thiết bị, công nghệ trong quá trình giảng dạy, đặc biệt là các loại máy móc phục vụ cho các phòng thí nghiệm, điều đó đã dẫn đến cần có sự đầu tư trang thiết bị máy móc hiện đại để phục vụ tốt hơn cho yêu cầu nâng cao chất lượng giảng dạy trong nhà trường

Tuy nhiên không phải bất cứ trường cao đẳng, đại học nào đều có thể thay đổi trang thiết bị phòng thí nghiệm một cách dễ dàng được mà còn phụ thuộc vào tiềm năng kinh tế và chiến lược phát triển cụ thể của từng trường Trường Cao đẳng xây dựng công trình đô thị là trường thuộc Bộ Xây Dựng, do vậy có sự phụ thuộc rất nhiều vào đối tượng thiết kế đó là máy móc, thiết bị, phục vụ cho công tác giảng dạy của nhà trường, là nơi cần phải có những thiết bị với tính năng thiết kế chính xác và tối ưu để có thể làm chuẩn thiết bị mô phạm cho nhiều thế hệ sinh viên sau này, và nó được thiết kế để phục vụ cho công tác giảng dạy chứ không phải là phục vụ cho các mục đích kinh tế hay thương mại như của doanh nghiệp sản xuất kinh doanh Chính điều này đã ảnh hưởng lớn đến tiềm lực kinh tế của nhà trường , nghĩa là cần có sự phân luồng về đối tượng thiết kế, chế tạo

Các loại thí nghiệm thử uốn trong nhà trường thường là các loại thí nghiệm rất đa dạng khác nhau, như thử bền và đo mức độ biến dạng, dịch chuyển của các mẫu thí nghiệm như mẫu bê tông cốt thép, các loại thanh thép dùng làm dầm thép chịu tải trọng uốn ngang phẳng, thử bền các loại vật liệu mới Do đó hầu như t ấ t c ả các thí nghiệm sức bền trong bất kỳ một mẫu thí nghiệm nào đều cần sử dụng máy ép,

từ khâu tạo tải trọng nhỏ cho tới một thí nghiệm vào loại phức tạp với tải trọng lớn thì đều cần tới máy ép thủy lực nhờ vào ưu điểm nổi trội của nó so với các loại máy

ép khác

Trang 24

Một cách tổng quan, khả năng ứng dụng máy ép thủy lực tại trường Cao đẳng xây dựng công trình đô thị là rất lớn, khối lượng các thí nghiệm có liên quan đến máy

ép thủy lực chiếm một khối lượng đáng kể trong các thí nghiệm phục vụ cho công tác của giảng dạy của nhà trường H àng năm nhà trường có 10 tháng liên tục các phòng thí nghiệm phục vụ công tác giảng dạy cho sinh viên các khóa Đây là một tần suất hoạt động khá cao của các phòng thí nghiệm trong nhà trường cần sử dụng máy

máy ép thủy lực, trong luận văn này đưa ra phương pháp nghiên cứu “Phân tích và lựa chọn phương án tối ưu”

Trang 25

Hình 1.7 - Máy ép có trụ định tâm

a Máy ép thủy lực một trụ định tâm

b Máy ép thủy lực bốn trụ định tâm

c Máy ép thủy lực dập tấm kiểu bốn cột

d Máy ép thủy lực hai trụ định tâm

Trang 26

* Ưu điểm của phương án:

- Mạch thủy lực hoạt động ổn định

- Năng suất gia công lớn

- Lực ép ổn định

- Sử dụng cho máy ép có công suất lớn

* Nhược điểm của phương án:

- Quá trình gia công phức tạp

- Công đoạn lắp ghép phức tạp

- Kích thước khung không thuận lợi cho việc sản xuất

- Mạch thủy lực thiết kế phức tạp vì cần phải có van phân phối

- Việc bảo trì khá phức tạp

- Giá thành của sản phẩm khá cao

- Công việc bảo dưỡng khá phức tạp

1.6.4 Phương án thiết kế 2:

Phương án thiết kế này là dựa vào nền tảng là máy ép thủy lực của công ty sau đó hoàn thiện dần bằng cách thêm vào những chức năng phụ của hệ thống thủy lực như làm mát, van tiết lưu, bộ tích trữ, hệ thống điều khiển bằng điện

Tuy nhiên phương án này thiết kế sẽ không có phần trụ để định tâm mà dùng trực tiếp bộ phận tác động Xy lanh-Piston để định tâm như một số máy biểu diễn theo hình dưới đây (hình 1.8)

Trang 27

c

Hình 1.8 Máy ép không có trụ định tâm

a.Máy ép thủy lực xy lanh liền bệ

b Máy ép thủy lực dạng khung

c Máy ép thủy lực một xy lanh định tâm

* Ưu điểm của phương án:

- Đảm bảo đầy đủ những chức năng của máy ép

- Hệ thống điều khiển linh hoạt về hành trình, áp suất tương đối ổn định

Trang 28

- Kích thước khung phù hợp với dạng sản xuất của công ty

- Bảo trì đơn giản

- Hệ thống điện tương đối đơn giản

* Nhược điểm của phương án:

- Điều khiển khá phức tạp

- Hệ thống không vững bằng hệ thống có trụ định tâm

- Hệ thống này chỉ thích hợp với máy có công suất nhỏ

1.6.5 Chọn phương án tối ưu

Như đã nói ở phần trên, phương án tối ưu là phương án mà thỏa mãn những yêu

cầu trên Ở đây ta chọn phương án thiết kế thứ 2, là phương án thiết kế dùng xy lanh định tâm, vì giá thành chế tạo ra máy này sẽ ít tốn kém hơn nhưng đơn giản

dễ sử dụng và phù hợp với quy mô phòng nghí nghiệm Mặt khác, bộ khung của

máy sẽ cho ta không gian làm việc nhiều hơn, thuận lợi cho việc gá đặt nhiều mẫu thí nghiệm phức tạp có hình dạnh khác nhau Ngoài ra, ta có thể thay thế được đầu ép mà được điều này khó làm hơn đối với máy ép có trụ định tâm Ta có thể gắn đầu định hình để thực hiện thử uốn cho nhiều mẫu dầm bê tông có kích cỡ khác nhau

* Kết luận chương 1:

- Máy thử uốn thủy lực hay các loại máy ép thủy lực nói chung, đã được thiết kế, chế tạo bởi nhiều công ty lớn trên thế giới và có ứng dụng rộng rãi từ rất lâu trong các ngành công nghiệp chế tạo máy nói chung Với đặc thù là loại máy tạo ra được lực ép có tải tác dụng rất lớn, nên nó có vai trò đặc biệt lợi thế trong nghành xây

dựng và máy thử uốn thủy lực là một loại như thế, được sử dụng phổ biến trong thí các nghiệm xây dựng Nguyên lý hoạt động của máy dựa trên nguyên lý hoạt động

của bình thông nhau, có áp dụng định luật Pascal: “Áp suất chất lỏng được tạo ra trong bình chứa, được truyền tới tất cả các điểm trong thể tích chất lỏng và có

hướng tác dụng vuông góc với mọi bề mặt bình chứa”

Trang 29

- Mục đích chính yếu của các loại máy thử uốn thủy lực nói chung là dùng để tạo ra lực ép lên mẫu thí nghiệm trong quá trình ép làm thí nghiệm kiểm tra các cường độ bền, giới hạn phá hủy của vật liệu xây dựng Do đó, nó được thiết kế với yêu cầu

về tính năng phải đảm bảo được nhiều yêu cầu khác nhau:

+ Đủ độ cứng vững trong khi làm việc

+ Máy sử dụng phải an toàn, chịu được điều kiện khí hậu nóng ở Việt Nam

+ Áp suất phải ổn định khi làm việc

+ Kích thước phải vừa đủ gọn mà vẫn đảm bảo độ tin cậy của hệ thống,

+ Bộ khung của máy phải tạo ta không gian thuận lợi cho việc l ắp đặt nhiều loại mẫu thí nghiệm có kích thước đa dạng

- Do vậy, phương án thiết kế được lựa chọn phải là phương án thỏa mãn được các

yêu cầu về tính năng nói trên Đó là phương án thiết kế máy dùng xy lanh định tâm, với các xy lanh và gối tựa của mẫu thí nghiệm có thể di chuyển được trong quá

trình làm mẫu thí nghiệm.

Trang 30

Chương 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY THỬ UỐN THỦY LỰC

2.1 Yêu cầu kỹ thuật của máy thử uốn thủy lực

Tất cả máy móc khi thiết kế chế tạo đều có yêu cầu kỹ thuật để quá trình hoạt động đạt hiệu quả cao Dưới đây là yêu cầu kỹ thuật của máy ép thủy lực:

+ Yêu cầu hàng đầu là máy phải đủ độ cứng vững trong khi làm việc

+ Máy hoạt động phải an toàn, chịu được điều kiện khí hậu nóng ở Việt Nam, vì nhiệt độ của chất lỏng tăng lên cao sẽ ảnh hưởng đến áp suất làm việc

+ Máy hoạt động êm, điều khiển nhẹ nhàng và nhạy

+ Áp suất làm việc phải ổn định khi làm việc

+Khi có sự cố xảy ra phải dừng được máy ngay tức thời

2.2 Tính chọn áp suất làm việc của hệ thống

Để kết cấu của hệ thống máy ép nhỏ gọn cho phù hợp với điều kiện và tải trọng trong phòng thí nghiệm, ta cần chọn áp suất làm việc của hệ thống ở mức cao Tuy nhiên, với một lực tác dụng cho trước là hằng số, dựa theo công thức:

F = p.A = const

Trong đó:

F - là lực ép

p - áp suất hệ thống

A - diện tích tiết diện xy lanh

Ta thấy rằng, nếu áp suất càng cao thì xy lanh càng nhỏ gọn về đường kính và ngược lại Tuy nhiên, áp suất cao thì đồng nghĩa với hệ thống nguồn và bộ phận điều khiển phải làm việc ở áp lực cao, do đó càng đắt tiền, tốn nhiều chi phí đầu tư

Từ phân tích trên ta thấy, với yêu cầu lực ép có tải trọng F = 63.104 (N), chia đều cho hai xy lanh công tác thì mỗi xy lanh sẽ tạo ra lực ép có tải trọng P = 31,5.104 (N) Để tạo ra lực ép có tải trọng tối đa cho mỗi piston là 31,5 tấn, ta đưa thêm một

hệ số k = 1,3 vào cho lực ép của mỗi piston và lấy lực ép có tải trọng lớn nhất cho mỗi piston là: P = 1,3x31,5 = 40,9.104

(N),

Trang 31

Vậy ta chọn tải trọng lực ép tạo ra từ mỗi piston là: P = 40.104 (N)

Ta chọn vận tốc ép trong hành trình ép của máy quá trình ép chậm:

* Tính chọn áp suất của hệ thống:

Hình 2.1 Sơ đồ tính chọn áp suất làm việc của hệ thống

Từ sơ đồ tính chọn xylanh- piston theo (hình 2.1) trên đây, ta có phương trình cân bằng tĩnh của piston là:

P



Trang 32

Trong đó:

T - Tải trọng ép của máy T = 40 tấn = 40.1000.9,81 = 392400 N

P1 , A1 - Áp suất và tiết diện của piston đường dầu ép đi vào

P2 , A2 - Áp suất và tiết diện của piston đường dầu ép đi ra

Pm - Tải trọng của dầm ngang

Vì kết cấu của máy không có dầm ngang, nên tải trọng ngang của nó Pm = 0

Từ công thức tính lưu lượng : Q1 = A1.v Suy ra diện tích tiết diện của đường ống dầu ép đi vào: A1 = Q1/v = 1320/6 = 220 (cm2)= 220.10-4 (m2)

Thông thường ta chọn hệ số tỷ lệ tiết diện ngang của piston,  = A1/A2 = 2,5

Áp suất của đường dầu ép đi ra: P2 = P3 + Pra

Vì P3 - là áp suất của bể dầu, do đó: P3= 0 Với lưu lượng 1,32 (l/ph), tra bảng ta xác định được tổn thất áp suất ở đường ra, Pra = 3 bar Vậy ta có P2 = 0+3 = 3 bar Thay các trị số vào phương trình (1) ta có:

P1 = 2 2

m

T P A

3.102,5 22

000.10

Vì tổng tổn thất áp suất trên đường dầu vào Pvào qua bộ lọc và bơm là không đáng

kể, do đó ta lấy Pvào = 0 Vậy ta có áp suất làm việc của hệ thống:

P = 179,5 + 0 = 179,5 bar

Trong công nghiệp, máy ép thủy lực thông thường sử dụng hai dải áp suất hệ thống chính là: Đến 200 bar và (200-250) bar Do vậy, dựa vào tính toán ta chọn áp suất làm việc của xy lanh này cũng như của toàn bộ hệ thống là P = 180 bar, để cho xy lanh đủ nhỏ Từ áp suất này ta tính chọn các thông số kĩ thuật của từng bộ phận hệ thống như phần sau

Trang 33

2.3 Thiết kế lựa chọn sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực

2.3.1 Chức năng các bộ phận của sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực

Ta chọn hệ truyền động dùng cho máy ép là hệ truyền động thủy lực thể tích Cơ cấu chấp hành của hệ là xylanh điều khiển chày ép Để điều khiển cơ cấu chấp hành này ta sử dụng các van phân phối kiểu 4/3

* Hệ truyền động gồm có các phần chính và chức năng của nó như sau:

- Trạm nguồn: Có chức năng cung cấp năng lượng của dòng chất lỏng công tác cho

cơ cấu chấp hành Thiết bị tạo năng lượng cho dòng chất lỏng ở đây là bơm thủy lực, với động cơ dẫn động là loại động cơ điện xoay chiều ba pha Ở vị trí trung gian giữa thùng dầu và động cơ điện, là bộ lọc dầu có tác dụng lọc các chất cặn lắng

do bụi bẩn của thùng dầu để dầu không lẫn tạp chất trước khi vào bơm, tránh mài mòn cho các bộ phận chi tiết của hệ thống

- Van phân phối: Loại van được sử dụng là van điều khiển bằng điện xoay chiều

(điện áp 220V), kiểu 4/3 Van này có chức năng phân phối dòng chất lỏng làm việc đến các khoang làm việc của các xy lanh

- Cơ cấu chấp hành: Cơ cấu chấp hành dùng trong hệ truyền động ở đây chính là

pistonxy lanh Cơ cấu chấp hành này có chức năng nhận năng lượng của dòng chất lỏng công tác, rồi biến năng lượng đó thành động năng chuyển động (tịnh tiến)

- Van an toàn: Van an toàn được sử dụng trong hệ thống là loại van an toàn tác

động trực tiếp Nó có nhiệm vụ ổn định áp suất hoạt động của hệ thống, khi áp suất của hệ thống đột ngột tăng thì dòng chất lỏng sẽ được xả qua van an toàn về bể chứa

để hạ áp suất của hệ thống xuống một giá trị đã đặt

- Van chống lún: Van chống lún, chống tụt, chống rơi thủy lực là dạng van như van

một chiều thủy lực có tác dụng để khi dầu thủy lực từ bơm thủy lực đi lên thì đi theo một chiều, nhưng khi ngừng tác động điện, không cấp dầu lên nữa (ngừng điều khiển hoặc tắt động cơ) thì sẽ có một đường chích, một đường dầu chích đó sẽ đóng van một chiều lại để dầu không quay trở lại được Do vậy, xi lanh sẽ đứng yên tại vị trí không tác động điện của van nữa, mà xi lanh không bị tụt do tải trọng Van thủy

Trang 34

lực chống lún một chiều bắt ren thường được lắp ở ngay đầu hoặc đuôi xi lanh thủy lực

- Rơle áp suất: Rơle áp suất có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện tới van phân phối để

dầu xả về bể khi áp suất trong hệ thống đạt tới giá trị đã đặt

- Các thiết bị đường ống và thiết bị hiển thị: Đây là những thiết bị dùng để kết nối

các thiết bị khác tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh và hoạt động được Các đường ống để dẫn dòng chất lỏng công tác từ trạm nguồn đến cơ cấu chấp hành và ngược lại, bao gồm các đường ống thép chịu áp (thường là ống thép đúc) và đường ống mềm cao su chịu áp Thiết bị hiển thị ở đây là đồng hồ đo áp Thiết bị này có chức năng hiển thị trị số áp suất của dòng chất lỏng tại những vị trí mà ta cần biết để có thể điều chỉnh kịp thời nếu cần thiết

- Nắp đổ dầu và mắt thăm dầu: Năp đổ dầu để đậy lỗ nạp dầu khi hết dầu và mắt

thăm dầu dùng để kiểm mức dầu thủy trong thùng còn bao nhiêu?

2.3.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lí mạch thủy lực của hệ thống

1.Sơ lược về hệ thống thủy lực cơ bản

Hệ thống thủy lực cũng tương tự như hệ thống khí nén, ngoại trừ có một số điểm khác nhau (đặc biệt là mạch thủy lực vòng khép kín) so với khí nén Ở đây dầu sau khi hoạt động sẽ được dẫn trở về lại bình chứa sau khi đã qua bộ giải nhiệt để làm giảm nhiệt độ Một sơ đồ mạch thủy lực cơ bản như (hình 2.2) dưới đây gồm có những bộ phần chính như sau:

1.Bể chứa dầu, 2 Bộ lọc, 3.Motor và bơm, 4.Van tràn, 5 Bộ lọc, 6 Bình tích áp, 7.Van tiết lưu, 8 Động cơ hoặc xy lanh, 9 Bộ giải nhiệt

Ở một số hệ thống thủy lực phức tạp thì thường có thêm những bộ phận khác, chi tiết khác để tạo ra chức năng riêng biệt cho hệ thống đó, đặc biệt là những hệ thống thủy lực cần tạo ra những tải tác dụng siêu trường, siêu trọng hoặc có điều khiển bằng kỹ thuật số thì lại càng nhiều bộ phận chi tiết khác Tuy nhiên, với bất kỳ một

hệ thống thủy lực cơ bản nào thì cũng đòi hỏi phải có cấu tạo từ những thành phần trên để tạo ra một hệ thống thủy lực hoạt động trơn tru, hiệu quả

Trang 35

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lí mạch thủy lực cơ bản

Bình chứa dầu hoặc bồn chứa có nhiều chức năng bên cạnh việc chứa dầu thì nó còn đảm nhiệm một số chức năng của hệ thống như thiết bị làm nguội và bộ lọc thô các tạp chất và nước Thường người ta thiết kế thể tích bình chứa phải lớn hơn hoặc bằng 3 lần lưu lượng lớn nhất của bơm (Ví dụ nếu chúng ta có lưu lượng lớn nhất của bơm là 20 lít/phút thì thể tích bình chứa phải có khả năng chứa 60 lít) Tác dụng làm nguội dầu sử dụng các cánh tản nhiệt đặt trực tiếp trong dầu hoặc dọc theo vách ngăn của bình chứa Các bộ lọc gắn ở đầu hút và đầu xả phải lọc được tạp chất có kích thước lớn hơn 100 micromet Các bóng khí có thể có ảnh hưởng đến chất lượng dầu và hoạt động của hệ thống thủy lực vì vậy chúng ta cần loại trừ quá trình này trong bình chứa Chúng ta thức hiện các bước như sau:

1- Gộp chung tất cả đường hồi dầu về thành ống ống dẫn duy nhất về bình chứa nhằm giảm thiểu quá trình tạo khí và sủi bọt trong dầu

2- Đặt đường vào gần đáy không cho tạo dòng khí xoáy được hình thành

3- Trong thùng dầu đặt lưới thép nằm nghiêng để giữ lại bóng khí không cho chúng

đi vào bề mặt của dầu

Trang 36

Tuỳ vào yêu cầu thực tế mà chúng ta có số lượng bộ lọc và vị trí đặt bộ lọc Chúng

ta có thể đặt ở đường ra của bơm, trong đường dẫn của hệ thống, đường hồi dầu về

bể chứa, đường hút của bơm… Chúng ta phải cẩn thận nhằm đảm bảo rằng độ giảm

áp suất khi đi qua bô lọc ờ đường hút không gây ra hiện tượng sủi bót tạo bong ở đường vào của bơm Tuy nhiên mỗi vị trí lọc đều có ưu và nhược điểm riêng đòi hỏi người đọc phải tự tìn hiểu

Mặc dù dầu thủy lực có module khối lớn (khả năng chịu nén lớn) nên để tích trử năng lượng thường sử dụng bình tích áp thủy lực dựa trên khả năng nén được của khí như không khí hay nitơ Khí và dầu được ngăn cách với nhau qua một piston hoặc màng hoặc túi chứa khí bằng cao su đặt trong bình tích áp

Piston là kiểu có khả năng tích trử lớn tuy nhiên yêu cầu về độ kín khít giửa piston

và xylanh Khả năng chứa của kiều túi bằng cao su có giới hạn nhưng nó có một ưu điềm là không di chuyển các chi tiết cơ khí Sử dụng bộ tích áp như thiết bị tích trử năng lượng cho phép bơm nhỏ hơn có thể làm việc để phục vụ hệ thống hoạt động không lien tục hoặc không đều Thêm vào đó để tránh hiện tượng nước va, giảm hoặc loại bỏ quá trình hoạt động theo chu kỳ của bơm và cho phép hệ thống hoạt động trong một khoảng thời gian ngắn khi bơm ngừng hoạt động

Tiêu hao do việc sinh nhiệt là không chỉ quan trong đối với hệ thống thủy lực mà còn khá quan trong đối với hệ thống khí nén Tiêu hao do ma sát trong các thiết bị đặt biệt là trong các quá trình chuyển tiếp giữa các thiết bị hay chuyên động của dòng lưu chất qua các cổ ống, van tiết lưu hay chuyên động qua các vòi là nguồn gốc sinh ra nhiệt Nguồn nhiệt này sẽ làm cho sụat áp qua các thiết bị và sẽ tích trử lại trong lưu chất gây ra ảnh hưởng đến chất lượng lưu chất và các tấm lót Trong hệ thống thủy lực nhiệt dộ tốt nhất đề làm việc là 45-50 độ C

2 Các sơ đồ thuỷ lực cơ bản

Hệ thống thuỷ lực bao gồm nguồn cấp năng lượng (bơm), cơ cấu chấp hành (xi lanh hoặc mô tơ), các cơ cấu điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ hệ thống khỏi quá tải

Trang 37

Trong các hệ thống phức tạp có thể có nhiều bơm, nhiều cơ cấu chấp hành và các cơ cấu điều khiển và điều chỉnh để điều khiển qui luật chuyển động của động cơ

Hình 2.3 Sơ đồ thuỷ lực điều khiển bằng thể tích

Trên (hình 2.3) là sơ đồ thuỷ lực với bơm điều khiển 3, van trượt phân phối 2 điều khiển bằng tay có thể đảo chiều chuyển động của xi lanh 1 ở vị trí trung gian của van phân phối 2, tất cả các đường đều nối với bể, lúc này bơm làm việc ở chế độ không tải và xi lanh ở trạng thái tự do Bộ lọc 4 lắp ở cửa hút của bơm 3, van an toàn 6 bảo vệ cho hệ thống không bị quá tải

Hình 2.4 Sơ đồ thuỷ lực điều khiển bằng tiết lưu

Trang 38

Trên (hình 2.4) là sơ đồ thuỷ lực điều khiển bằng tiết lưu đặt ở cửa vào của cơ cấu chấp hành Sơ đồ gồm bơm cố định 9, van tràn 7, van trượt phân phối bốn cửa ba vị trí điều khiển bằng tay, van hai vị trí 5 điều khiển bằng vấu 4 trên piston của xi lanh

3 và trở về vị trí ban đầu bằng lò xo ở vị trung gian của van phân phối 6, các đường nối thông với nhau, tương ứng với chế độ giảm tải bơm và xi lanh ở trạng thái tự do Khi van phân phối 6 ở vị trí bên phải, chất lỏng từ bơm vào khoang trái của xi lanh làm cho piston chuyển động sang phải Ngoài ra khi piston bắt đầu chuyển động, vấu 4 tỳ vào van 5 đẩy nó xuống dưới, vì vậy chất lỏng từ khoang phải của xi lanh cũng đi vào khoang trái của nó (tiết diện làm việc của xi lanh trương trường hợp này

là tiết diện của cần đẩy), tương ứng với hành trình tăng tốc của xi lanh Sau khi vấu

4 không còn tỳ vào van 5, dưới tác dụng của lò xo nó dược đẩy lên trên làm ngắt khoang trái của xi lanh với khoang phải của nó và nối khoang này với bể Kết quả là khoang trái của xi lanh chỉ được cấp chất lỏng từ bơm qua van tiết lưu 2, tương ứng với hành trình công tác của xi lanh Khi van trượt 6 ở vị trí bên trái, chất lỏng đi vào khoang phải của xi lanh 3, chất lỏng từ khoang trái của xi lanh thoát về bể qua van một chiều 1

Trên (hình 2.4), là sơ đồ thuỷ lực với xi lanh tác động một chiều 1 và bơm điều chỉnh 4 Hệ thống được điều khiển bằng van phân phối ba cửa hai vị trí Van an toàn

3 được lắp vào hệ thống để xả chất lỏng về bể khi áp suất tăng quá mức qui định ở

vị trí của van 2 như trên hình 76, a, chất lỏng từ bơm đi vào xi lanh 1 Đường hồi lúc này bị ngắt Khi dịch chuyển van 2 sang vị trí đối diện, chất lỏng từ bơm qua van an toàn 3 về bể, xi lanh 1 nối với bể, piston của nó dưới tác dụng của trọng lực chuyển động xuống dưới

Trang 39

Hình 2.5 Sơ đồ thuỷ lực với xi lanh tác động một chiều

Trong sơ đồ này, nếu thay van 2 bằng van phân phối ba cửa, ba vị trí (hình 2.5), ở vị trí trung gian của con trượt có thể giữ piston ở vị trí cố định và bơm được nối với

bể

3 Sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực cho máy thử uốn:

Từ những phân tích trên đây ta sẽ thiết kế mạch thủy lực cho máy ép với những phần tử của hệ thống theo một sơ đồ nguyên lý đơn giản nhất, để dùng cho mục đích tạo tải lực ép cỡ nhỏ dùng trong phòng thí nghiệm

Hình dưới đây (Hình 2.6) là sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực của máy ép thủy lực thử uốn cho mẫu ép là vật liệu bê tông cốt thép

Trang 40

Hình 2.6 Sơ đồ mạch thủy lực cho máy thử uốn

1.Bể dầu; 2.Bộ lọc; 3.Động cơ điện; 4.Bơm nguồn; 5.Đồng hồ đo áp

6.Van chống lún; 7.Role áp suất; 8.Xylanh thủy lực; 9.Van phân phối

10.Bộ làm mát; 11.Van an toàn; 12.Nắp đổ dầu; 13.Mắt thăm dầu

* Thuyết minh hoạt động của sơ đồ nguyên lí:

Khi đóng điện từ tủ điều khiển trung tâm, động cơ điện (3) đƣợc cấp điện sẽ làm việc Khi cơ cấu chấp hành của hệ thống chƣa làm việc ứng với các van phân phối 4/3 điều khiển chúng đang ở vị trí trung gian, dầu đƣợc hồi ngay về bể Hệ thống thủy lực và hệ điều khiển điện của máy đƣợc thiết kế hoạt động ở 2 chế độ : chế độ bằng tay và chế độ tự động Chế độ tự động có thể đƣợc thay đổi trình tự logic làm việc dễ dàng thông qua cách nối sơ đồ mạch điện Đối với chế độ làm việc tự động: Khi có tín hiệu tác động từ tủ điện điều khiển bắt đầu 1 chu trình, van phân phối(9) điều khiển xylanh (8) đƣợc điều khiển chuyển sang vị trí bên trái, dầu đƣợc cấp cho

Định dạng
Số trang	110
Dung lượng	2,34 MB