Thủy lực và khí nén: Thiết kế hệ thống thủy lực cho máy ép phun nhựa 250 tấn

Thiết kế hệ thống thủy lực cho máy ép nhựa 250 tấn. Nguyên lý hoạt động Tính toán các thông số: Áp suất, lực, lưu lượng Lựa chọn van, động cơ, bơm, ống dầu, motor, xy lanh,..... chủ yếu sử dụng thiết bị của hãng Yuken Bản vẽ mạch thủy lực và điều khiển bằng ladder logic Sơ đồ đặc tính tải của các xy lanh Nguyên lý vận hành, bản vẽ sơ đồ bố trí các thành phần

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-oOo -BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN

Đề tài:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC

CHO MÁY ÉP NHỰA

Nhóm thực hiện:

MỤC LỤ

MỤC LỤC i

A Giới thiệu về máy ép nhựa 1

I Cấu tạo chung 1

1 Hệ thống phun (Injection unit) 1

2 Hệ thống hỗ trợ ép phun có 04 hệ thống 3

B Thiết kế hệ thống thủy lực cho máy ép nhựa 4

1 Yêu cầu đầu bài: 4

a Yêu cầu về sản phẩm: 4

b Các thông số cơ bản của máy ép nhựa: 4

2 Sơ đồ mạch thủy lực và quy trình hoạt động: 5

3 Tính chọn các thành phần của mạch thủy lực: 10

4 Bố trí các cơ cấu tác động: 12

TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

A Giới thiệu về máy ép nhựa

I Cấu tạo chung

Khi làm việc với máy ép nhựa phun như: vận hành máy, bảo trì bảo dưỡng máy và sửa chữa máy rất cần biết 05 hệ thống cơ bản của máy ép nhựa phun sau:

Hình 1 Sơ đồ cơ bản của hệ thống máy ép nhựa phun

1- Hệ thống kẹp

2- Hệ thống khuôn

3- Hệ thống phun

4- Hệ thống hỗ trợ ép phun

5- Hệ thống điều khiển

1 Hệ thống phun (Injection unit)

Hình 2 Hệ thống phun máy ép nhựa

 Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua các quá trình cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy nhựa, phun nhựa lỏng vào khuôn và định hình sản phẩm Hệ thống này có các bộ phận sau:

band)

Assembly)

a Phếu cấp nhựa: chứa vật liệu nhựa dạng viên để cấp vào khoang trộn.

b Khoang chứa nhựa: chứa nhựa được gia nhiệt nhờ các vòng cấp nhiệt

c Các vòng gia nhiệt: giữ cho nhiệt độ trong khoang chứa nhựa luôn ở trạng

thái chảy dẻo Trên một máy ép nhựa các vòng gia nhiệt được cài đặt với nhiệt

độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ phù hợp cho quá trình ép phun

Hình 3 Các vòng gia nhiệt máy ép nhựa phun

d Trục vít: có chức năng nén, làm chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa chảy vào

lòng khuôn Trục vít có cấu tạo gồm 3 vùng: vùng cấp nhựa, vùng nén và vùng định lượng

Hình 4 Cấu tạo trục vit máy ép nhựa phun

e Bộ hồi tự hở hay van hồi tự mở: Bộ phận này gồm vòng chắn hình nêm, đầu

trục vít và seat Chức năng tạo ra dòng nhựa bắn vào khuôn

Hình 5 Bộ hồi tự hở

 Khi trục vít lùi về thì vòng chắn hình nêm di chuyển về hướng vòi phun và cho phép nhựa chảy về phía trước đầu trục vít còn khi trục vít di chuyển về phía trước thì ngược lại

2 Hệ thống hỗ trợ ép phun có 04 hệ thống

Hình 6 Cấu tạo hệ thống hỗ trợ ép phun

- Thân máy (Frame)

- Hệ thống thủy lực (Hydraulic system)

- Hệ thống điện (ELectrical system)

- Hệ thống làm nguội (Cooling system)

a Thân máy là hệ thống liên kết và gữi các hệ thống và bộ phận máy lại với

nhau làm cho máy hoạt hoạt động ổn định và chắc chắn

b Hệ thống thủy lực: Cung cấp lực để đóng và mở khuôn tạo ra và duy trì lực

kẹp làm cho trục vít quay và chuyển động tới lui tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi mặt bên Hệ thống này bao gồm: bơm, van, motor, đường ống đẫn và thùng chứa dầu v

c Hệ thống điện: Cung cấp điện cho Motor điện và hệ thống điều khiển nhiệt

cho khoang chứa nhựa thông qua các vòng nhiệt (heater band) đảm bảo toàn hệ thống hoạt động ổn định thông qua hệ thống dây dẫn và tủ điều khiển (Electric power cabinet)

d Hệ thống làm nguội cung cấp nước hoặc dung dịch ethyleneglycol để làm

nguội khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phễu bị nóng chảy, vì khi nhựa bị nóng chảy thì phần nhựa thô phía trên khó chạy vào khoang chứa nhựa Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào khoảng 90-120 độ F bộ điều khiển nhiệt nước (water temperature controller) cung cấp 1 lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khuôn

B Thiết kế hệ thống thủy lực cho máy ép nhựa

1 Yêu cầu đầu bài:

a Yêu cầu về sản phẩm:

Chọn loại nhựa ép là nhựa PP (Poly Propylene) với các đặc tính:

Nhiệt độ chảy nhựa: 200oC  250oC

Áp suất phun : 100  180 MPa

Nhiệt độ khuôn: 50 – 60oC

b Các thông số cơ bản của máy ép nhựa:

Áp suất làm việc của

hệ thống thủy lực

Bộ phận phun nhựa Đường kính vít tải mm 52

Thời gian lùi trục vít giây 4 Thời gian làm nguội giây 4 Tốc độ dài của vít tải mm/

s

120

Hành trình xy lanh kẹp khuôn

Thời gian đóng khuôn giây 3 Thời gian tháo khuôn và lấy

sản phẩm

giây 3

2 Sơ đồ mạch thủy lực và quy trình hoạt động:

a Sơ đồ mạch thủy lực:

Mạch thủy lực gồm 3 cơ cấu chấp hành:

- Motor thủy lực: kéo trục vít quay, cấp nhựa vào buồng

- Xy lanh phun nhựa: đẩy nhựa nóng chảy trong buồng vào khuôn

- Xy lanh đóng khuôn: đóng mở khuôn

b Sơ đồ mạch điều khiển:

Trong đó:

- SB1, SB2: công tắc hành trình trên xy lanh phun nhựa

- SC1, SC2: công tắc hành trình trên xy lanh đóng khuôn

- A0: cuộn dây trên van điều khiển motor

- B1, B2: cuộn dây trên van điều khiển xy lanh phun nhựa

- C1, C2: cuộn dây trên van điều khiển xy lanh đóng khuôn

- T2, T3: eelay timer

c Chu trình hoạt động của máy bao gồm 5 giai đoạn:

- Đóng khuôn: Xy lanh đóng khuôn tiến, ép 2 nửa khuôn chặt lại với nhau

- Phun nhựa: Nhựa nóng chảy được xy lanh phun nhựa đẩy vào khuôn thông qua lỗ phun

- Giữ áp: Nhựa nóng chảy được điền đầy vào khuôn, xy lanh phun nhựa sẽ giữ nguyên áp suất để ổn định nhựa, tránh nhựa tràn ngược hoặc bị khuyết tật Hệ thống giải nhiệt giải nhiệt để nhựa đông rắn

- Lùi trục vít: Xy lanh phun nhựa lùi, đồng thời motor quay kéo trục vít quay để cấp nhựa vào buồng, chuẩn bị nhựa cho chu trình tiếp theo

- Tháo khuôn: Xy lanh đóng khuôn lùi, kéo theo nửa khuôn di động và sản phẩm, tác động vào cơ cấu đẩy đẩy sản phẩm rơi ra ngoài

Phân bố thời gian trong chu trình ép nhựa

Hình 7 Sơ đồ đặc tính tải của xy lanh phun nhựa

Hình 8 Sơ đồ đặc tính tải của xy lanh kẹp khuôn

3 Tính chọn các thành phần của mạch thủy lực:

a Xy lanh ép nhựa:

Chọn đường kính xy lanh theo công thức:

P=1 800(52D)2= 140¯ ¿

¿ >D=186,46 mm

- D = 200 mm

- d = 90 mm

- Hành trình = 240mm

- Áp suất làm việc 140 MPa

Lưu lượng cần thiết cho xy lanh khi ép nhựa:

Q=π (20¿¿2−9

2 ) 24

cm3

s =180 L/ phút¿

Lưu lượng cần thiết cho xy lanh khi lùi trục vít:

Q=π (20¿¿2−9

2 ) 24

cm3

s =90 L/ phút¿

b Xy lanh ép khuôn:

Sử dụng hệ thống kìm kẹp tăng lực cho xylanh lên 12 lần

Lực kẹp khuôn 250 tấn  Lực tác dụng vào piston = 20833 N Đường kính xy lanh:

D=√4.20833π 140 =13,76 cm

Đường kính trục xy lanh:

Chọn xy lanh Yuken CJT140 – LA 140 B – 600 B – A N D

- D = 140 mm

- d = 90 mm

- Hành trình = 600 mm

- Áp suất làm việc 140 MPa

c Motor thủy lực:

Với số vòng quay cần thiết n = 170 vòng/phút, công suất vít tải 21 kW, ta chọn động cơ Parker MR93

- Lưu lượng riêng Dm=93 cm3/vòng

- Áp suất tối đa P m=250¯ ¿

- Số vòng quay tối đa trên trục động cơ n=1150 vòng / phút

- Công suất tối đa 25 Kw

Công suất cần thiết 21 kw

==> Q=600.21

140 =90 L/ phút

Tốc độ quay motor:

ω=90000

93 =967 vòng/ phút

Dùng hộp giảm tốc tỷ số truyền 5,7

d Chọn bơm:

Lưu lượng tối đa bơm cung cấp cho mạch

Q max=180 L/ phút

 V d= 180000

1450 =124,13 cm

3 /vòng

Chọn bơm cánh gạt Yuken PV2R4 -136-FRAA-30

- V d max=136 cm 3

/vòng

- Áp suất tối đa 175 bar

- Công suất 55 kW với áp suất 140 bar

e Chọn van:

Ta có: 2 van điều khiển 4/3, 1 van điều khiển 4/2, 1 van tiết lưu, 1 van tràn

Áp suất cho hệ thống thủy lực: 140 bar

*Van điều khiển xy lanh ép nhựa và xy lanh kẹp khuôn: Lưu lượng tối đa là

180 L/phút

Chọn van YUKEN DSHG – 04 – 3C2

- Lưu lượng tối đa: 300 L/phút

- Áp suất tối đa: 315 bar

* Van điều khiển motor: Lưu lượng tối đa là 90L/phút

Chọn van YUKEN DSHG – 03 – 3C2

- Lưu lượng tối đa : 160 L/phút

- Áp suất tối đa: 250 bar

*Van tiết lưu

Chọn van YUKEN SRCT – 10 – 5080

- Lưu lượng tối đa: 230 L/phút

- Áp suất tối đa: 250 bar

*Van tràn:

Chọn van YUKEN BT-06-32

- Lưu lượng tối đa: 200 L/phút

- Áp suất làm việc tối đa: 250 bar

f Chọn động cơ điện, thùng dầu, dây dẫn dầu:

- Với công suất bơm 55kw, chọn động cơ điện 1 pha số vòng quay 1450 vòng/ phút, công suất 55kW

- Thể tích thùng dầu V = (3 – 5).Q

Chọn V = 600 lít

- Đường kính ống dẫn dầu: Với lưu lượng Q=180L/phút, vận tốc dầu trong ống lấy v = 4m/s

Chọn đường kính ống 25mm

Chọn ống 2 lớp SAE 100 R2AT, đường kính 1” (25.4mm), áp suất làm việc

165 bar, áp suất phá hủy 650 bar

4 Bố trí các cơ cấu tác động:

- (1): Motor thủy lực

- (2): Hộp giảm tốc

- (3): Xy lanh ép nhựa

- (4): Vít tải nhựa

- (5): Cụm khuôn

- (6): Hệ thống kìm kẹp

- (7): Xy lanh kẹp khuôn

- (8): Động cơ điện

- (9): Bơm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] http://mayepnhuacu.net/may-ep-nhua-cu/05-he-thong-co-ban-cua-may-ep-nhua-phun.html

[2]

https://123doc.org/document/96603-so-do-mach-thuy-luc-may-ep-nhua.htm

[3] https://123doc.org/document/2800943-tieu-luan-7-he-thong-thuy-luc-trong-may-phun-ep.htm

[4] http://www.moldviet.com/may-ep-nhua/