Tính toán thiết kế thang máy thủy lực dùng trong nhà hàng, xưởng sản xuất nhỏ

SVTH: Phan Sỹ Tuấn Anh – CKĐL2 K56 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH Tên đồ án: Tính toán thiết kế thang máy thủy lực dùng trong nhà hàng,  Thiết kế sơ bộ kết cấu cơ khí cửa thang

Trang 1

SVTH: Phan Sỹ Tuấn Anh – CKĐL2 K56

1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH

Tên đồ án: Tính toán thiết kế thang máy thủy lực dùng trong nhà hàng,

 Thiết kế sơ bộ kết cấu cơ khí cửa thang máy

 Thiết kế sơ đồ thủy lực

 Thiết kế mạch điều khiển

 Tính toán các thông số chính của :

- Xy lanh thủy lực

- Bơm nguồn

- Thùng dầu

 Tính chọn các phần tử thủy lực trong mạch thủy lực

 Thiết kế xy lanh thủy lực

Trang 2

1 Giới thiệu về thang máy thủy lực

1.1 Giới thiệu chung về thang máy 1.2 Lịch sử phát triển thang máy

5

3 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển

3.1 Sơ đồ mạch điều khiển

3.2 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển

11

Trang 3

3

Trang 4

4

Mở đầu

Hiện tại ở nước ta, tại các thành phố lớn, các nhà hàng, khách sạn mini, bệnh viện, công sở, xưởng sản xuất,…đang được xuất hiện ngày càng nhiều và thiết bị phục vụ cho công việc chuyên chở người và hàng hóa trong các tòa nhà đó chính

là thang máy Với ưu điểm giá thành rẻ, tính an toàn cao, chuyển động êm dịu và tải trọng lớn, thang máy thủy lực là lựa chọn tối ưu cho các tòa nhà dưới 10 tầng

Ở nước ta hiện nay phần lớn thang máy nói chung và thang máy thủy lực nói riêng đều được nhập từ nước ngoài, do đó việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thang máy đang là vấn đề cần được quan tâm và đầu tư đúng mức

Dựa vào nguồn kiến thức đã được học chuyên ngành Máy và tự động thủy khí

và nguồn tài liệu tham khảo trên mạng,em đã chọn đề tài “ Thiết kế thang máy thủy lực cỡ nhỏ” để làm đồ án môn học Máy thủy lực thể tích Em đã thiết kế các phần cơ bản của đồ án (sơ đồ mạch thủy lực, thiết kế các phần tử thủy lực, mô phỏng chuyển động, mô phỏng điều khiển) Tuy nhiên do khả năng của bản thân cũng như tài liệu hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, do đó em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài của em được hoàn thiện hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Xuân Bộ đã tận tình hướng dẫn, các thầy trong Bộ môn Máy và tự động thủy khí cùng các bạn sinh viên đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Hà nội – tháng 6 năm 2015

Chương 1 : Tổng quan về thang máy

Trang 5

5

1 Giới thiệu về thang máy:

1.1 Khái niệm chung về thang máy:

Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở hàng và người theo phương thẳng đứng

Th ng máy được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài qu n sát,.v.v đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu ky vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngoài ý nghĩ vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình

Thang máy là một thiết bị vận chuyển được hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng củ con người

Vì vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu vè kỹ thuật n toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình quy phạm

Thang máy chỉ có c bin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chư đủ điều kiện để đư vào sử dụng mà phải có đầy đủ các thiết

bị n toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phịng khi mất điện, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ bảo hiểm, công tắc an toàn của cửa cabin, khóa an toàn cửa tầng, v.v…

1.2 Lịch sử phát triển thang máy :

Cuối thế kỷ thứ 19, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy

r đời như OTIS, Schindler Chiếc th ng máy đầu tiên được chế tạo

và đư vào sữ dụng của hãng thang máy OTIS (Mỹ) năm 1853 đến năm 1874, hãng th ng máy Schindler(Thụy Sĩ ) cũng đã chế tạo thành công những thang máy khác

Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đóng mở bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp

Đầu thế kỹ thứ 20, có nhiều hãng th ng máy khác r đời như KONE(Phần Lan), MITSUBISHI(Nhật),THYSEN(Đức),…để chế

Trang 6

Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số VVVF (inventer) Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động cơ

Đồng thời, cũng vào những năm này đã xuất hiện loại thang máy dùng động cơ điện cảm ứng tuyến tính

Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy

có tốc độ đạt tới 750m/ph và các th ng máy có tính năng kỹ thuật đặc biệt khác

2 Giới thiệu về thang máy thủy lực

2.1 Khái niệm thang máy thủy lực

Thang máy thủy lực là th ng máy được dẫn động bằng thủy lực Hiện nay thang máy thủy lực có hành trình tối đ khoảng 18 m Thang máy thủy lực có kết cấu nhỏ gọn, tiết diện giếng thang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so với dẫn động cáp, chuyển động êm, an toàn, giảm được chiều cao tổng thể của công trình do buồng máy đặt ở tầng trệt

2.2 Phân loại thang máy thủy lưc

Thang máy thủy lực chia làm 3 loại a) Pit tông đẩy trực tiếp từ đáy c bin

b) Pit tông đẩy trực tiếp từ phía sau cabin

c) Pit tông kết hợp với cáp gián tiếp đẩy từ phía sau cabin

Trang 7

7

2.3 Ưu nhược điểm của thang máy thủy lực

+ Ưu điểm :

- Tính an toàn cao

- Chuyển động êm dịu

- Giảm được diện tích của giếng thang do không cần phải dùng đối trọng

- Toàn bộ tải trọng được truyền lên pittông do đó không ảnh hưởng đến kết cấu chịu lực của công trình

+ Nhược điểm :

- Chiều cao nâng không lớn

- Khó bảo trì bảo dưỡng khi có sự rò rỉ dầu

Trang 8

Trang 9

9 Mạch thủy lực

Trang 10

2 Xylanh mở cửa thang

1

4 Van phân phối 4/3 điều khiển

điện hồi vị bằng lò xo

-Điều khiển xylanh tầng và xylanh mở cửa thang máy

- Giảm tải cho bơm

Trang 11

2.2 Ngyên lý hoạt động của mạch thủy lực

- Chế độ chờ : Là chế độ khi bơm nguồn đã bật nhưng các cơ cấu trong

hệ thống chư hoạt động 2 van phân phối 4/3 luôn ở vị trí thường mở do y1

và y3 chư được cấp nguồn điện Dầu do bơm cấp lên qua 2 van phân phối này qua bộ lọc đi về thùng dầu

- Chế độ hoạt động : khi bấm gọi tầng bất kì, thì van phân phối (1) ở hoạt động, dầu từ bơm qu v n này lên đến xylanh, xylanh chạy, khi đến đúng tầng yêu cầu thì van phân phối về vị trí trung gian, xylanh dừng lại Dầu lại từ bơm qu v n phân phối (1) lên van phân phối (2) qua bộ chi đến

2 xylanh nhỏ, 2 xylanh chạy mở cửa thang máy.Kết thúc một chu trình hoạt động của thang máy

3 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển

3.1 Sơ đồ mạch điều khiển :

Trang 12

12

-

3.2 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển

- Khi bấm gọi tầng bất kì thì có tín hiệu điện điều khiển các rơ le đóng mở

các tiếp điểm, qu đó điều khiển các cuộn hút của 2 van phân phối

- Trong 1 lần làm việc của thang máy thì chỉ bấm gọi đƣợc 1 tầng duy

nhất Do khi ta bấm gọi tầng thì mạch điều khiển các tầng khác sẽ bị

ngắt

- Khi cửa thang máy ở trạng thái mở hoặc đ ng đóng thì mạch điều khiển

bị ngắt và không thể bấm gọi tầng đƣợc

Trang 13

13

Chương 3 Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực

1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XYLANH:

1.1 Tính lực và hành trình:

1.1.1 Xylanh tầng:

- Tính chọn xylanh tầng

- Ta có khối lượng của cabin thang máy khi không có tải là 300kg

- Khối lượng tải tối đ là 500kg

=> Tổng khối lượng là 800kg ,ta chọn hệ số an toàn là 1,5

Chọn áp suất làm việc của xylanh P =60 bar ≈ 840 psi

- Tính hành trình xylanh : H = (n-1)×h với n là số tầng, h là chiều cao mỗi tầng Ta có n = 3 , h = 5 m

Hành trình xylanh H = (3-1)×5 = 10 (m )=10000 mm => H = 393,7 inch

Điểm đặt xylanh trùng với điểm đặt lực => ta áp dụng công thức

=> Dtr = √ = √

= 0,05 m ≈ 1,96 inch

Theo tiêu chuẩn ta chọn D = 2.75inch

Dựa vào catalog của hãng Parker ta chọn được xy lanh tầng có kí hiệu:

SD64GF-3-393.7

- Tính lưu lượng xylanh mỗi tầng :

Đường kính tầng (inch) Lưu lượng th y đổi (gallons)

Trang 14

14

Lưu lượng th y đổi khi xyl nh đi được 1inh là: 0,151gallons

Khi xyl nh đi hết hành trình Q 0,151 393, 7   59,5gallons

Đổi từ gallons sang lít ta có 1gallon 3, 785l

V

t

1.1.2 Xylanh mở cửa thang máy :

Cửa thang máy mở với vận tốc 0,25m/s

Lực đầu cần piston Fmở cửa = 500N

Áp suất làm việc : p= 20 bar

1.2 Tính toán thiết kế các xylanh:

Ta có lực tác dụng lên xyl nh được tính theo công thức:

Trang 15

EJ

K L





Trong đó:

K Tải lớn nhất tính tới hệ số an toàn K F S

F Tải trọng tác dụng vào đầu cần

d

d Đường kính cần piston (cm)

L Chiều dài phụ thuộc vào phương pháp cố định xylanh và cần piston (cm)

ở đây L =l/√2 với l = 50cm là hành trình xylanh

Vậy điều kiện bền cần piston là

Trang 16

Đường ống được dùng phổ biến trong các hệ thống thủy lực nói chung hiện này là các loại ống cứng (ống thép đúc) và ống mềm (ống cao su có các lớp thép) chịu áp

Để hệ thống làm việc ổn định và hiệu suất cao thì tổn thất năng lượng trong hệ đường ống phải là nhỏ Do vậy, phải giảm thiểu được độ dài của hệ thống đường ống, đồng thời giảm thiểu các khúc qu nh để giảm được năng lượng tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ

Đường ống trong các hệ thống thủy lực nói chung được chia làm 3 phần : đường ống hút, đường ống đẩy và đường hồi Đường hút là đoạn đường ống

từ bể dầu lên bơm, thường khá ngắn Đường ống nối từ bơm tới các v n, cơ cấu chấp hành gọi là đường đẩy, còn đường về bể dầu được gọi là đường hồi

Trang 17

- Vậy lưu lượng mà bơm yêu cầu là:

Trang 18

3 Tính toán và chọn bơm nguồn

3.1 Tính áp suất và lưu lượng của bơm

- Theo tính toán ở trên lưu lượng yêu cầu củ bơm là:227, 452 /l ph

- Áp suất củ bơm bằng áp suất lớn nhất của xylanh cộng với tổn thất áp suất qua mạch, trong bài toán này ta tính toán cho xylanh tầng bởi áp suất làm việc lớn nhất.P B P xl P

Trang 19

h h

v d RE

d d

v d RE

x x

v d RE

Trang 20

- 250 – Lưu lượng riêng củ bơm

- R – Quay theo chiều kim đồng hồ

Trang 21

21

Kí hiệu của van an toàn:

Áp suất làm việc của hệ thống là: 81.68bar

Do đó áp suất đặt tại v n n toàn đƣợc tính bằng áp suất làm việc của hệ thống cộng thêm với 10%

4.2 Tính chọn van phân phối

- Van phân phối bao gồm 2 van loại 4/3 điều khiển h i đầu bằng điện có hồi vị bằng lò xo

- Kí hiệu:

- Van phân phối (1) : Pmax 100 bar Q, 226 /l ph

- Theo catalog Rexroth ta chọn đƣợc van cấp 2 :

4 WEH 10 G/4X OF 6A G24 N9 ohne Bez K4/ D3V

4.3 Chọn van một chiều

Trang 22

Van chống rơi kí hiệu nhƣ hình:

Chọn theo catalog của hang Rexroth loại van: Z2S 6A-2-6X/V

Trang 23

4.6 Chọn bộ chia lưu lượng

- Bộ chi lưu lượng thường được sử dụng để đảm bảo lưu lượng giữ các đầu

ra, ở đây t sử dụng bộ chi lưu lượng để đảm bảo đồng bộ tốc độ của hai xylanh

Trang 24

24

- Kí hiệu:

- Bộ lọc có thể đặt tại 3 vị trí trong mạch:

Vị trí 1: đặt tại đường hút củ bơm

Vị trí 2: đặt tại đường ống đẩy củ bơm

Vị trí 3: đặt tại đường dầu hồi về của hệ thống

- Trong mạch thủy lực của bài tập ta chọn lắp bộ lọc tại đường dầu hồi về.Ta chọn bộ lọc theo các thông số là lưu lượng và áp suất

- Theo catalog của hãng Rexroth ta chọn bộ lọc có kí hiệu:

6 Tính toán thiết kế trạm nguồn

- Trong hệ thống thủy lực bể dầu đảm nhiệm các chức vụ sau:

Cấp dầu đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường

Nạp dầu mới xả dầu cũ của hệ thống

- Cấu tạo bể dầu:

Trang 25

25

Hình 11: Cấu tạo bể dầu

1-Bộ lọc, 2-Lỗ đổ dầu, 3-Cửa hút, 4-Cửa xả, 5-Vạch thăm dầu, 6-Cửa vệ sinh, 7-Vách ngăn

- Theo kinh nghiệm để đảm bảo những điều kiện trên thường chọn thể tích dầu như s u:

Trang 26

26

Thể tích cần thiết của thùng dầu là: V   (3 5) Qb   3 227, 45  682,35l 684l

Thể tích của bể tính theo các kích thước bể dầu: V a b h .

Chiều dài của bể dầu: bk a1.

Chiều cao của bể dầu: H k a2.

Chiều cao của mực dầu trong bể: h 0,8.H

3

1 2

684.10

0.83 0,8 0,8.1,5.1

Chiều dài của bể: bk a1  1, 5 0.83 1, 25   m

Chiều cao của bể: H k a2   1 0,83  0,83m

Chiều cao mức dầu trong bể: h 0,8 0.83   0.67m

Trang 27

Với đường kính trong xy lanh: Dtr = 25 mm ; đường kính cần dc = 16 mm

Áp suất làm việc lớn nhất: 70 bar

Trang 28

28

Trang 29

29

Trang 30

30

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Máy Thủy Lực Thể Tích Các Phần Tử Thủy Lực Và Cơ Cấu Điều Khiển Trợ

Động PGS.TS Hoàng Thị Bích Ngọc NXB Khoa học và kỹ thuật, 2007

[2] Truyền Động Thủy Lực Thể Tích Lê Danh Liên

[3] Giáo Trình Hệ Thống Truyền Động Thủy Khí PGS.TS Trần Xuân Tùy-THS

Trần Minh Chính-KS Trần Ngọc Hải, 2005

[4] Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí, Tập 1 và 2 Trịnh Chất-Lê Văn

Uyển NXB Giáo Dục, 2007

[5] CATALOGUE HYDRAULIC của hãng REXROTH

[6] CATALOGUE HYDRAULIC của hãng Parker

Trang 31

31

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	1,05 MB