Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén: Thiết kế hệ thống – Lê Thể Truyền

Thời gian gia tốc để đạt đến vận tốc trung bình trên là 1/5 trên toàn bộ thời gian của hành trình.. Chu trình làm việc được qui định như sau: 1.[r]

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:

1 Xy lanh A đi ra

2 Xy lanh B ra nhanh

3 Xy lanh B ra chậm và động cơ thủy lực quay

4 Xy lanh B trở về

5 Xy lanh A trở về

Dầu được sử dụng có độ nhớt là 30 cSt, áp suất làm việc là 90 bar

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:

P = mg = 3600 x 10 = 36 000 N = 3600 daN

Lực cần để gia tốc khối lượng là

F = mγ, với v = γt hay γ = v/t’

Thời gian cần để xy lanh A thực hiện hết chu trình là:

t = 0.6 / 0.2 = 3 s

Thời gian cần để xy lanh gia tốc là

t’ = (1/5) x 3 = 0.6 s

γ = v/t’= 0.2/0.6=0.333 m/s2

Suy ra

F = mγ = 3600 x 0.333 = 1198 N = 120 dNa

Tổng lực tác động lên xy lanh sẽ là:

3600 + 120 = 3720 dNa

Nếu hiệu suất của xy lanh là 0.9 thì diện tích của xy lanh sẽ là

S = 3720 / (0.9 x 90) = 45.92 cm2

Chọn xy lanh có đường kính piton là D = 80 mm, khi đó diện tích xy lanh sẽ là S

= 50 cm2

Áp suất cần cung cấp cho xy lanh sẽ là

Theo catalog, xy lanh có đường kính D = 80 mm có hai loại với đường kính ti

khác nhau là 45 mm và 56 mm

Ti xy lanh A được giả định có đường kính là 45 mm.

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:

200/150 = 1.33 s

Thời gian cần để gia tốc là:

t = 1.33/5 = 0.266 s

Gia tốc của xy lanh B là:

γ = 0.15/0.266 = 0.563 m/s2

Suy ra

F = mγ = 6000x 0.563 = 3378 N = 338 dNa

Lực cần để cân bằng với tải là

P = mg = 6000 x 10 = 60 000 N = 6000 daN

Tổng lực tác động lên xy lanh B là:

6000 + 338 = 6338 daN

Nếu hiệu suất của xy lanh là 0.9 thì diện tích của xy lanh sẽ là

S = 6338 / (0.9 x 90) = 78.24 cm2

Chọn xy lanh có đường kính piston D = 100 mm, diện tích xy lanh sẽ là 78.5 cm2 Đường kính ti xy lanh là d = 56 mm

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

1 Xy lanh A

Đường kính piston D = 80 mm

Đường kính ti d = 45 mm

Diện tích piston S = 50 cm2

Diện tích vành khăn s = 35.36 cm2

Vận tốc v = 0.2 m/s

Lưu lượng cần cho hành trình đi ra của xy lanh là:

Q = Sv = 50 x 20 = 1000 cm3/s = 1 l/s

Lưu lượng cần cho hành trình đi về của xy lanh là:

Q’ = sv = 34.36 x 20 = 687.2 cm3/s = 0.7 l/s

Xác định lưu lượng: