Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 9: Thiết kế hệ thống

Bài giảng “Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 9: Thiết kế hệ thống“ trình bày những nội dung chính sau: Xác định các cơ cấu chấp hành, xy lanh B, cài đặt giá trị làm việc cho các van, động cơ thủy lực,… Mời các bạn cùng tham khảo.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

LE THE TRUYEN

Một hệ thống thủy lực bao gồm 2 xy lanh và 1 động cơ thủy lực làm việc với các yêu cầu như sau: xy lanh A di chuyển một khối lượng 3600 kg trên hành trình 600

mm với vận tốc trung bình là 0.2 m/s cho cả hai hành trình đi và về Thời gian gia tốc để đạt đến vận tốc trung bình trên là 1/5 trên toàn bộ thời gian của hành trình

Xy lanh B dịch chuyển một khối lượng là 6000 kg trên hành trình 350 mm Trong

đó, 200 mm đầu tiên xy lanh này dịch chuyển với vận tốc là 0.15 m/s và phần

hành trình còn lại với vận tốc là 0.05 m/s Vận tốc hành trình về là 0.2 m/s

Động cơ thủy lực được thiết kế quay một hướng và nó cung cấp mô-men quay là

50 daNm với vận tốc quay 140 vòng/phút, chỉ trong hành trình đi ra của xy lanh B Chu trình làm việc được qui định như sau:

Xác định các cơ cấu chấp hành

Xy lanh A dịch chuyển khối lượng 3600 kg trên hành trình 0.6 m với vận tốc 0.2

m/s Lực cần thiết để cân bằng với khối lượng là:

2 Xy lanh B

Xy lanh B dịch chuyển một khối lượng 6000 kg trên hành trình 350 mm Giai

đoạn 200 mm đầu xy lanh chuyển động nhanh với vận tốc là 0.15 m/s

Thời gian thực hiện 200 mm đầu là:

3 Động cơ thủy lực

Động cơ thủy lực sẽ cung cấp một mô-men là 50 daNm dưới áp suất làm

việc 90 bar Giả thiết rằng hiệu suất thể tích của động cơ là 0.92 Thể tích

riêng của động cơ là:

q = M/(15.9 x Δp x η)

= 500/(15.9 x 90 x 0.92)=0.379 lít

Dựa trên catalog của các nhà sản xuất, ta chọn động cơ có thể tích riêng là

0.293 lít và hiệu suất của động cơ là:

Hiệu suất cơ khí = 0.93

Hiệu suất thể tích = 0.95

Hiệu suất tổng = 0.883

Áp suất làm việc cho động cơ là:

P = M/(15.9 x Thể tích riêng x Hiệu suất cơ khí )= 500/(15.9 x 0.293 x 0.93)=

115.4 bar

Lưu lượng cần cung cấp cho động cơ là

Q = (Thể tích riêng x Vận tốc)/Hiệu suất thể tích

= (0.293 x 140)/0.95 = 43.17 l/min

Hoặc 0.72 l/s

nhau nên cần thiết phải có van điều chỉnh lưu lượng để

chỉnh vận tốc xy lanh ở hành trình về Vì đối với xy

lanh tác động kép thì vận tốc ở hành trình về luôn lớn

hơn vận tốc hành trình đi ra nếu không có sự điều

chỉnh lưu lượng

một phan phân phối 3/2 để chuyển mạch Khi

cuộn dây Y5 được cấp điện, xy lanh B chuyển

sang làm việc với vận tốc chậm

Áp suất làm việc của xy

lanh A và B là 90 bar, trong

khi áp suất làm việc của

động cơ thủy lực là 115

bar Do vậy, cần thiết phải

có van giảm áp cho nhánh

hai xy lanh A và B Mạch

thủy lực cho hai xy lanh A

và B được đề nghị như

sau:

Động cơ thủy lực chỉ làm việc 1 hướng (khi xy

lanh B đi ra) nên có thể sử dụng van phân phối 2

vị trí Ngoài ra, một van phân phối 3/2 được lắp

kèm nhằm cho phép quay trục động cơ tự do khi

hệ thống đã ngừng làm việc

Xy lanh B

Y 6 Động cơ thủy lực

Cài đặt giá trị làm việc cho các van

1) Van giảm áp

Áp suất làm việc cho hai xy lanh A và B là 90 bar Độ mất áp qua van điều

chỉnh lưu lượng E2 là 10 bar Áp suất cần bù tại buồng xy lanh để cân bằng

với lực cản do van điều chỉnh lưu lượng tạo ra sẽ là:

10 x (54/78.5) = 7 bar

Giả thiết rằng độ mất áp qua van phân phối là 8 bar Vậy giá trị cần cài đặt

cho van giảm áp sẽ là:

90 + 7 + 8 = 105 bar

2) Van giới hạn áp suất

Áp suất làm việc của động cơ là 115 bar Vậy áp suất cần cài cho van giới hạn

áp suất của hệ thống sẽ là:

115 + 10 +8 = 132 bar

e) Xác định kích thước các ống dẫn

Ống dẫn cho xy lanh A

Để có được dòng chảy tầng, vận tốc dầu trong các ống dẫn được thiết kế có

giá trị là 4 m/s Lưu lượng trong trường hợp này là 1 l/s Vậy tiết diện ống dẫn cho xy lanh A là:

S = Q/v = 1000/400 = 2.5 cm2

Suy ra đường kính ống dẫn cho xy lanh A là : d = 18 mm Theo catalog các

ống dẫn theo tiêu chuẩn ta chọn ống dẫn có đường kính là 3/4’’ ( d = 21 mm)

với tiết diện là s = 3.43 cm2

Ống dẫn cho xy lanh B

Vận tốc dầu trong các ống dẫn được thiết kế có giá trị là 4 m/s Lưu lượng

trong trường hợp này là 1.2 l/s Vậy tiết diện ống dẫn cho xy lanh B là:

S = Q/v = 1200/400 = 3 cm2

Suy ra đường kính ống dẫn cho xy lanh B là : d = 19.5 mm Theo catalog các

ống dẫn theo tiêu chuẩn ta chọn ống dẫn có đường kính là 3/4’’ ( d = 21 mm)

với tiết diện là s = 3.43 cm2

Ống dẫn cho động cơ thủy lực

Lưu lượng trong trường hợp này là 0.7 l/s Vậy tiết diện ống dẫn là:

S = Q/v = 700/400 = 1.75 cm2

Suy ra đường kính ống dẫn cho xy lanh A là: d = 1.49 mm Theo catalog các

ống dẫn theo tiêu chuẩn ta chọn ống dẫn có đường kính là 1/2’’ (d = 15.8 mm) với tiết diện là s = 1.96 cm2

Xác định bơm

Áp suất làm việc của động cơ là 132 bar, cộng thêm độ mất áp

trong ống dẫn thì áp suất cần chỉnh cho van giới hạn áp sẽ là

140 bar

Theo sơ đồ lưu lượng đã trình bày phần trên thì lưu lượng của

bơm phải là 1.2 l/s = 72 l/min Giả thiết động cơ kéo bơm có

vận tốc quay là 1450 vòng/phút thì bơm phải có thể tích riêng

là:

q = 72000/1450 = 49.65 cm3

Theo catalog ta chọn bơm có thể tích riêng là 55 cm3 Các hiệu suất của bơm là:Hiệu suất thể tích 0.93

Hiệu suất cơ 0.95

Hiệu suất tổng 0.88

Lưu lượng lý thuyết là

Thể tích riêng x vận tốc = 0.055 x 1450 = 79.75 l/min

Lưu lượng thực tế cung cấp là

Thể tích riêng x vận tốc x hiệu suất thể tích =0.055 x 1450 x 0.93 = 74.16 l/min

Công suất tiêu thụ là

N = PQ/(600 x Hiệu suất tổng) = (79.75 x 140)/(600 x 0.88) = 21.2 kW

Như vậy, để vận tốc dầu trong ống dẫn khoảng chừng 3 m/s thì ống dẫn có

đường kính như ống dẫn dùng cho đường đẩy có thể sử dụng

Lưu lượng dẩu rò rỉ của động cơ thủy lực là:

= 43 x (1 - 0.955) = 2.15 l/min

Ống dầu rò rỉ có thể chọn là ống có đường kính trong 8 mm

www.themegallery.com