Thiết kế máy uốn ống

Với việc sử dụng ống rất đa dạng cho các ngành theo từng công việc khác nhau do đó ống dẫn sẽ không thể thiếu được trong đời sống sinh hoạt và trên tất cả các lĩnh vực.. TRƯỜNG ĐẠI HỌC B

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG

Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VĂN YẾN

Sinh viên thực hiện: TRẦN XUÂN NHẬT

Đà Nẵng, 2019

1 Nhu cầu thực tế của đề tài:

Trong đời sống hằng ngày sản phẩm ống được sử dụng rất rộng rãi cho các ngành, các phương tiện trong thực tế

Đó là nhu cầu rất cần thiết không thể thiếu được Nó chiếm một tỷ trọng đáng kể trong nhiều lĩnh vực

Với việc sử dụng ống rất đa dạng cho các ngành theo từng công việc khác nhau

do đó ống dẫn sẽ không thể thiếu được trong đời sống sinh hoạt và trên tất cả các lĩnh vực

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:

Đi sâu vào tính toán và thiết kể các cơ cấu cũng như bộ phận chính của máy uốn

ống như: thiết kế các cơ cấu cơ khí, tính toán hệ thống thủy lực…

3 Nội dung đề tài đã thực hiện :

• Phần lý thuyết: Nêu lên được tính cấp thiết của đề tài, t ổng quan về các loại

máy uốn, lựa chọn phương án thiết kế từ đó đưa ra nguyên lý làm việc của máy Tính toán động học và động lực học của máy để tính toán và thiết kế các cơ cấu, bộ phận của máy

• Cơ sở để tính toán thiết kế máy: Tính toán theo thông số lớn nhất của sản phẩm:

+Kích thước phôi: Ống tròn đường kính ngoài Ø 25÷ Ø 100 mm

+Chiều dày thành ống lớn nhất uốn được Smax= 10mm

+ Chiều dài phôi thép lớn nhất Lmax= 6000mm

Em xin chân thành cảm ơn!

DUT.LRCC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG

2- Các số liệu ban đầu:

Chiều dày, đường kính ống thông dụng trong thực tế

Hình dạng của sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng thực tế

3- Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Tổng quan tài liệu:

Giới thiệu sản phẩm và phôi

- Chọn phương án máy, lập sơ đồ động cho máy:

Lập sơ đồ động cho máy,

- Tính toán thiết kế các bộ phận máy:

Thiết kế hệ thống truyền dẫn động,

- Lập quy trình công nghệ gia câng puly uốn

- Hướng dẫn vận hành máy, điều chỉnh máy, an toàn lao động trong qua trình sử dụng máy

4- Các bản vẽ và đồ thị:

- Bản vẽ lựa chọn phương án 01 bản A0

- Bản vẽ sơ đồ động 01 bản A0

- Bản vẽ hệ thống điều khiển thủy lực 01 bản A0

- Bản vẽ quy trình công nghệ gia công puly: 01 bản A0

5- Cán bộ hướng dẫn:

PGS.TS Nguyễn Văn Yến

6- Ngày giao nhiệm vụ:

7- Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Đã thông qua Bộ môn

Ngày tháng năm 2019 Cán bộ hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, ngành cơ khí nói chung và ngành cơ khí chế tạo máy nói riêng là một trong những ngành quan trọng, có tính then chốt và cũng là nền tảng

để đưa đất nước ta trở thành một nước công nghiệp hiện đại Để đáp ứng nhu cầu khoa học kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng thì người kỹ sư cơ khí là rất cần thiết đối với một nước công nghiệp phát triển

Hiện nay, nhu cầu về ống là rất cần thiết để phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống và trong lao động như: ngành y tế, hà ng tiêu dùng, thuỷ lợi, đóng thuyền, xây dựng Việc lắp đặt hay tạo hình các ống có thể sẽ gặp rất nhiều khó khăn vì phải uốn lượn với những góc độ khác nhau, hay dùng rất nhiều ống nối chữ T, nối 900 để có thể đưa chất chuyển tải đến nơi cần thiết nói c hung, còn trong lĩnh vực đóng tàu biển thì các đường ống lắp đặt trên tàu nếu chỉ dùng các ống nối chữ T, nối 900 thì sẽ không đáp ứng được vì các đường ống trên tàu nối với nhau bỡi góc độ

Trước thực trạng đó để đáp ứng nhu cầu sử dụng của xã hội nói chu ng và ngành đóng tàu nói riêng, với sự nhất trí cho phép của Khoa cơ khí và thầy giáo hướng dẫn

em xin thiết kế Máy uốn thép ống làm đề tài tốt nghiệp

Em hy vọng với đề tài này sẽ giúp em kiểm tra lại kiến thức đã học được và trang bị thêm kiến thức để làm nền tảng cho em sau này

Đây là lần đầu tiên em thiết kế đề tài có kiến thức tổng hợp khá rộng Trong thời gian thiết kế em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học vào nhiệm vụ thiết

kế của mình Tuy đa rất cố gắng nhưng việc mắc sai sót trong quá trình làm đồ án là khó tránh khỏi, kính mong sự chỉ dẫn thêm của các quý thầy cô, bạn bè

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Yến

và quý thầy cô đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

CAM ĐOAN

Với sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và tham khảo các tài liệu em đã

hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình và xin cam kết rằng:

− Các số liệu, công thức trích dẫn đều từ các tài liệu tham khảo đáng tin cậy

− Tuân thủ các quy định của nhà trường đề ra về cách thức trình bày đồ án

− Nội dung các phần trong đồ án được giáo viên hướng dẫn cụ thể và kiểm tra thường xuyên

− Không trích dẫn, sao chép từ các nguồn tài liệu khi chưa được sự đồng ý cũng như các tài liệu vi phạm pháp luật

PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CÁC SẢN PHẨM UỐN ỐNG CÔNG NGHỆ VÀ CÁC THIẾT BỊ UỐN ỐNG 10

1.1 Lịch sử phát triển và hình thành của máy uốn ống 10

1.1.1 Lịch sử phát triển của ống .10

1.1.2 Các nước sản xuất sản phẩm thép dạng ống .10

1.1.3 Lịch sử phát triển của máy cán, uốn ống 11

1.2 Giới thiệu về các sản phẩm của máy uốn ống 12

1.2.1 Sản phẩm dùng trong công nghiệp .12

1.2.2 Sản phẩm dùng trong sinh hoạt .12

1.3 Các thông số phôi ống 14

1.3.1 Một số loại ống inox đang sử dụng trên thị trường .14

1.3.2 Ống mạ kẽm .15

1.3.3 Nhu cầu sử dụng các sản phẩm ống uốn .16

1.4 Công nghệ uốn 16

1.4.1 Uốn có dùng cát bên trong .16

1.4.2 Uốn có dùng chày .16

1.4.3 Uốn không dùng chày .18

1.4.4 Uốn kiểu ép đùn vào ống 18

1.4.6 Uốn bằng các trục lăn .19

CHƯƠNG II : CỚ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI 21

2.1 Khái niệm uốn 21

2.2 Quá trình uốn 21

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại 24

2.4 Xác định vị trí lớp trung hoà .26

2.5 Tính đàn hồi khi uốn .26

2.6 Công thức tính lực uốn 28

CHƯƠNG III : LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 29

DUT.LRCC

3.1.2 Lưu lượng .31

3.1.3 Công suất .31

3.1.4 Hiệu suất .31

3.2 thông số cơ bản piston-xilanh .31

3.3 Tổn thất năng lượng .33

3.3.1 Tổn thất thể tích .33

3.3.2 Tổn thất cơ khí .34

3.3.3 Tổn thất áp suất 34

3.4 Giới thiệu các phần tử thủy lực trong máy 35

3.4.1 Van an toàn 35

3.4.2 Van giảm áp .37

3.4.3 Van cản .37

3.4.4 Van tiết lưu .38

3.4.5 Van điều khiển .39

3.4.6 Bộ ổn tốc 40

PHẦN II : THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN 44

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG TOÀN MÁY .45

1.1 Giới thiệu chung về máy uốn ống: 45

1.2 Phân tích chọn các phương án uốn ống: 45

1.2.1 Chuyển động tịnh tiến: 45

1.2.2 Chuyển động quay: 46

1.3 Phân tích chọn phương án truyền động trục chính .47

1.3.1 phương án truyền động bánh răng .47

1.3.2 Phương án truyền động đai 48

1.3.3 Phương án truyền động thủy lực kết hợp bộ truyền xích .48

1.3.4 Phương án truyền động thủy lực kết hợp thanh răng bánh răng 49

1.4 Phân tích chọn kết cấu chuyển động đầu kẹp má tĩnh: 50

1.4.1 má kẹp sử dụng piston - xilanh: 50

1.4.2 má kẹp sử dụng bộ truyền vit me 51

DUT.LRCC

1.5.1 phương án dẫn động gián tiếp: 51

1.5.2 Phương án dẫn động trực tiếp 52

1.6 Thành lấp sơ đồ động toàn máy: 52

1.6.1 sơ đồ nguyên lý 52

1.6.2 nguyên lý hoạt động: 54

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY55 2.1 tính toán lực uốn ống .55

2.1.1 Cơ sở quá trình tính toán 55

2.1.2 Sơ đồ lực của quá trình uốn 55

2.2 Tính chọn đường kính piston .61

2.2.1 Tính chọn đường kính piston kéo má động .61

2.2.2 tính chọn đường kính xilanh kéo về 62

2.2.3 tính chọn đường kính xilanh kẹp má động .63

2.3 tính công suất bơm dầu và công suất động cơ điện .65

2.3.1 Tính toán các tổn thất áp suất trong hệ thống 65

2.3.2 Tổn thất áp suất qua van: (p1) 65

2.3.3 Tổn thất áp suất trong ống dẫn 66

2.3.4 Tính các tổn thất thể tích trong hệ thống .67

2.3.5 Tính và chọn các thông số của bơm 68

2.3.6 Tính công suất bơm dầu 69

3.3.7 Tính công suất động cơ điện 70

3.4 Tính toán ống dẫn dầu 70

3.4.1 Yêu cầu đối với ống dẫn 70

3.4.2 Xác định đường kính ống dẫn 71

3.5 Tính toán thiết kế bể chứa dầu 72

3.5.1 Thiết kế bình chứa dầu 72

3.5.2 Bảo dưỡng bình chứa dầu thủy lực .74

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT SỐ CHI TIẾT MÁY 75

TRONG MÁY UỐN ỐNG 75

3.1 Thiết kế bộ truyền xích 75

DUT.LRCC

3.1.2 Định số răng đĩa xích 76

3.2 Thiết kế trục 78

3.2.1 Tính gần đúng trục 78

3.2.2 Tính chính xác trục 80

3.2.3 Tính then 82

3.2.4 Thiết kế gối đỡ trục 83

PHẦN III : LẬP QUỲ TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT PULY UỐN 85

CHƯƠNG 1 : LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 86

1.1 Lập quy trình công nghệ gia công puly uốn 86

1.1.1.Phân tích các đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của bề mặt gia công 86

1.1.2 Trình tự các nguyên công Chọn máy, chọn dao, TBCN cho mỗi nguyên công 86

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG 2 101

2.1 Xây dựng sơ đồ nguyên lý của đồ gá 101

2.2 Tính toán lực kẹp cần thiết, chọn cơ cấu tạo lực kẹp và tính toán nguồn sinh lực 101

PHẦN IV : QUY PHẠM AN TOÀN VÀ BẢO DƯỠNG MAY 106

CHƯƠNG 1 : SỬ DỤNG AN TOÀN VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 107

1.1 An toàn lao động khi sử dụng máy 107

1.1.1 Đối với người sử dụng 107

1.1.2 Đối với máy 107

1.2 Hướng dẫn sử dụng 107

1.3 Bôi trơn máy 108

1.4 Bảo dưỡng máy 108

KẾT LUẬN 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

DUT.LRCC

Hình 1.1: Một số sản phẩm ống 12

Hình 1.2: Sản phẩm ống 13

Hình 1.3: Các sản phấm ống uốn tại công ty Sông Thu 13

Hình 1.4 ống tròn 14

Hình 1.5: Uốn có dùng chày 17

Hình 1.6: Mô hình uốn kiểu có chày uốn 17

Hình 1.7: Máy uốn kiểu dùng chày uốn 18

Hình 1.8: Mô hình uốn kiểu ép đùn 18

Hình 1.9: Bộ phận máy uốn ép đùn 19

Hình 1.10: Mô hình uốn kiểu kéo và quay 19

Hình 1.11: Mô hình uốn kiểu trục lăn 19

Hình 2.1: Biến dạng của phôi trước và sau khi uốn 23

Hình 2.2: Phôi ống sau khi uốn 23

Hình 3.2 sơ đồ piston-xilanh kéo về 32

Hinh 3.3 sơ đồ piston-xilanh duỗi thẳng 33

Hình 3.5: Kết cấu nguyên lý van giảm áp 37

Hình 3.6: Kết cấu nguyên lý van cản 38

Hình 3.7 : Van tiết lưu thay đổi được lưu lượng 39

Hình 3.8: Van đảo chiều 3/2 39

Hình 3.9 : Tín hiệu tác động vào van 39

Hinh 3.10: Kí hiệu van đảo chiều 3/2 39

Hình 3.11: Kí hiệu van đảo chiều 4/3 40

Hình 3.12: Kết cấu bộ ổn tốc 40

Hình 3.14: Kết cấu bộ lọc lưới 41

Hình 1.1 Sơ đồ uốn ống bằng phương pháp chuyển động tịnh tiến 45

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý bằng chuyển động quay 46

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên truyền động trục chính bằng bánh răng 47

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý truyền động trục chính bằng bộ truyền đai 48

DUT.LRCC

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý truyền động trục chính bằng thủy lực kết bánh răng thanh

răng 49

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý kẹp chặt bằng piston - xilanh 50

Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý kẹp chặt bằng bộ truyền vitme 51

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý dẫn động trực tiếp 52

Hình 1.11 sơ đồ nguyên lý máy uốn ống 53

Hình 2.1: Quá trình kẹp 56

Hình 2.2: Quá trình uốn 56

Hình 2.3: Sơ đồ lực quá trình uốn 57

Hình 2.4: Kích thước của phôi ống 58

Hình 2.5: Sơ đồ lực tính toán lực kéo má động 60

Hình 2.6: Sơ đồ phân tích lực piston kéo 62

Hình 2.7: Sơ đồ phân tích lực piston kéo về 63

Hình 2.8: Sơ đồ phân tích lực piston kẹp 64

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lí bơm bánh răng 69

Hinh 2.10: Dầu trong các răng của bơm 70

Hình 3.18: Sơ đồ bể chứa dầu 72

Hình 3.1: Cấu tạo xích ống con lăn 76

Hình 3.2: Sơ đồ bố trí xích kéo 77

Hình 3.3: Biểu đồ mô men 79

Hình 3.4: Sơ đồ chọn ổ 83

Hình 1.1: Sơ đồ định vị tiện 87

Hình 1.2: Sơ đồ định vị tiện 88

Hình 1.3: Sơ đồ định vị khoan lỗ 88

Hình 1.4: Sơ đồ định vị phay rãnh 89

Hình 1.5: Sơ đồ định vị phay 90

Hình 1.6: Sơ đồ định vị tiện rãnh tròn 90

Hình 1.7: Sơ đồ định vị khoan, taro 91

Hình 1.8: Sơ đồ định vị kiểm tra 92

Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý 101

DUT.LRCC

Hình 1.11: Sơ đồ tính toán nguồn sinh lực 104

Bảng 1.1: Thông số ống inox đang sử dụng trên thị trường 14

Bảng 1.2: Bảng thông số ống mạ kẽm 15

Bảng 3.1: Các đặc tính của dầu 43

Bảng 2.1: Các giá trị tổn thất của áp suất 65

DUT.LRCC

PHẦN I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

DUT.LRCC

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CÁC SẢN PHẨM UỐN ỐNG CÔNG NGHỆ

VÀ CÁC THIẾT BỊ UỐN ỐNG

1.1 Lịch sử phát triển và hình thành của máy uốn ống

1.1.1 Lịch sử phát triển của ống

Lịch sử của việc sản xuất ống được bắt đầu từ việc sử dụng những khúc gỗ rỗng

để cung cấp nước cho các thành phố thời trung cổ Việc sử dụng những ống gang ở

Anh và Pháp trở nên phổ biến vào đầu thế kỉ XIX

Những ống thép đúc đầu tiên được tìm thấy ở Philadenphia vào năm 1817 và ở

New Ook vào năm 1832 Sự phân phối khí cho các đèn khí đảo được tìm thấy đầu

tiên ở Anh, người ta đã sử dụng thép tấm cuộn qua con xúc xắc tạo thành ống và hàn

mép lại với nhau

Vào năm 1887 đường ống đầu tiên được làm từ thép Bethkhem ở Mỹ Ống thép

có đường hàn đã được sản xuất thử vào giữa thế kỉ 19 bằng nhiều phương tiện khác

nhau; quy trình Mannesmanm đã được phát triển ở Đức vào năm 1815 và hoạt động

có hiệu quả thương mại ở Anh vào năm 1887

Ống thép không hàn được sản xuất lần đầu tiên thành công ở Mỹ vào năm 1895

Vào đầu thế kỉ 20 ống thép không hàn đã được chấp nhận rộng rãi khi cách mạng

công nghiệp được tiến hành với ngành ô tô, ngành tái lọc dầu, hệ thống các ống dẫn,

các giếng dầu, các lò hơi phát điện kiểu cổ

Vào lúc này ống hàn không đạt được độ tin cậy bằng ống hàn điện

Sự phát triển của các phương pháp sản xuất ống, cùng với sự phát triển của ngành

thép đã tạo ra được những sản phẩm có khả năng chịu được những điều kiện khắc

nghiệt của môi trường như là: nhiệt độ, hóa chất, áp suất và các tác dụng của áp lực

và dải nhiệt thay đổi Ống thép đã được sử dụng một cách tin cậy trong các ngành

công nghiệp quan trọng; các đường ống từ Alaskan đến các nhà máy điện nguyên tử

1.1.2 Các nước sản xuất sản phẩm thép dạng ống

Vào năm 1886, ba nhà sản xuất hàng đầu các sản phẩm thép dạng ống là Liên Xô

(20 triệu tấn) Cộng đồng kinh tế Châu Âu (13,1 triệu tấn) và Nhật Bản (10,5 triệu t ấn)

DUT.LRCC

Việc sản xuất các sản phẩm thép dạng ống sẽ duy trì được ở mức độ trên là phụ

thuộc rất nhiều vào các yếu tố kinh tế của thế giới như là ngành khai thác dầu, xây

lắp các nhà máy điện, công nghiệp sản xuất ôtô Ví dụ như, ở những vùng kinh tế có

giá dầu thấp do vậy ít có nhu cầu khoan thêm các giếng dầu Kết quả là nhu cầu sản

xuất ống thép cho ngành khoan giếng dầu sẽ giảm xuống

Một ví dụ tương tự là sản xuất ống thép trong các ngành công nghiệp Tổng sản

lượng trên toàn thế giới là sự tổng hợp các ảnh hưởng từ các khu vực kinh tế địa

phương ở từng nước trên toàn thế giới

1.1.3 Lịch sử phát triển của máy cán, uốn ống

Từ xưa con người đã biết sử dụng những vật thể tròn xoay bằng đá hoặc bằng gỗ

để nghiền bột làm bánh, nghiền mía làm đường, ép các loại dầu lạc, hướng dương

Những vật thể tròn xoay này dần được thay thế bằng kim loại như: nhôm, thép, đồng

thau và từ việc cán bằng tay được thay thế bằng các trục cán để dễ dàng tháo lắp trên

các máy có gá trục cán, thế là từ đó các máy cán ra đời, qua thời gian phát triển thì

nó ngày càng được hoàn thiện dần ví dụ như ban đầu các trục cán còn dẫn động bằng

sức người, nhưng khi sản xuất đòi hỏi năng xuất cao hơn nên máy ngày càng to hơn

thì con người không thể dẫn động được các trục cán này và do đó t a lại dẫn động

bằng sức trâu, bò, ngựa Vì vậy ngày nay người ta vẫn dùng công suất động cơ là mã

lực (sức ngựa)

Năm 1771 máy hơi nước ra đời lúc này máy cán nói chung được chuyển sang

dùng động cơ hơi nước Năm 1864 chiếc máy cán 3 trục đầu tiên được ra đời vì vậy

sản phẩm cán, uốn được phong phú hơn trước có cả thép tấm, thép hình, đồng tấm,

đồng dây Do kỹ thuật ngày càng phát triển, do nhu cầu vật liệu thép tấm phục vụ

cho công nghiệp đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ mà chiếc máy cán

4 trục đầu tiên ra đời vào năm 1870 Sau đó là chiếc máy cán 6 trục,12 trục, 20 trục

và dựa trên nguyên lý của máy cán thì máy uốn được ra đời và trong các loại máy

này có máy uốn ống

Từ khi điện ra đời thì máy uốn được dẫn động bằng động cơ điện, đến na y có

những máy uốn có công suất động cơ điện lên đến 7800 (KW)

DUT.LRCC

Ngày nay do sự hoàn thiện và tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuậ t cho

nên các máy cán, máy uốn được điều khiển hoàn toàn tự động hoặc bán tự động làm

việc theo chương trình điều khiển

1.2 Giới thiệu về các sản phẩm của máy uốn ống

1.2.1 Sản phẩm dùng trong công nghiệp

Trong sản xuất hiện nay các sản phẩm ống được ứng dụng rất rộng rãi dùng để

dẫn nhiên liệu phục vụ sản xuất như dẫn dầu, dẫn khí được ứng dụng trong rất

nhiều ngành như đóng tàu, sản xuất sữa, sản xuất bia

Trong ngành giao thông vận tải hiện nay thì ngành vận tải đường ống cũng đóng

vai trò rất quan trọng dẫn dầu, dẫn khí, dẫn khoáng sản góp phần tiết kiệm chi phí

trong vận chuyển và sản xuất

1.2.2 Sản phẩm dùng trong sinh hoạt

Trong sinh hoạt sản phẩm ống cũng được ứng dụng rộng rãi nhưng đòi hỏi tính

thẩm mỹ cao nên chủ yếu dùng vật liệu inox, thép không gỉ Các sản phẩm như: lan

can, bàn ghế

Một số hình ảnh minh hoạ:

Hình 1.1: Một số sản phẩm ống

DUT.LRCC

Hình 1.2: Sản phẩm ống

Hình 1.3: Các sản phấm ống uốn tại công ty Sông Thu

DUT.LRCC

Bảng 1.1: Thông số ống inox đang sử dụng trên thị trường

1.3.3 Nhu cầu sử dụng các sản phẩm ống uốn

Trong cuộc sống hiện nay thì sản phẩm của ống uốn được ứng dụng cực kỳ rộng

rãi cả trong sinh hoạt lẫn trong công nghiệp Đặc biệt là trong công nghiệp thì sản

phẩm ống uốn giữ một vai trò quan trọng vì nó được dùng để dẫn nhiên liệu cả khí

lẫn lỏng từ nơi sản xuất đến nơi sử dụng, đã có những đường ống dẫn nhiên liệu

xuyên quốc gia Nó còn được coi như cầu nối giữa các khu công nghiệp, giữa nguồn

nhiên liệu với các nhà máy Sản phẩm ống uốn không thể thiếu trong công nghiệp

tàu thủy, các ngành sản xuất nhiên liệu Trong sinh hoạt thì sản phẩm ống uốn được

ứng dụng rộng rãi ví dụ làm lan can, bàn ghế, dùng làm đường ống dẫn nước phục vụ

sinh hoạt, là đường ống dẫn nhiên liệu khí đốt

1.4 Công nghệ uốn

Qua lịch sử phát triển hàng trăm năm của ngành uốn ống từ thô sơ đến phức tạp

các thế hệ đi trước đã đúc kết thành những kinh nghiệm uốn ống n hư sau:

1.4.1 Uốn có dùng cát bên trong

Khi uốn thủ công không có máy móc hiện đại thì cách làm hiệu quả nhất để cho

ống không bị bóp méo ở phần bị biến dạng cho vật liệu nhỏ mịn vào bên trong ống

như cát, đất, để điền đầy diện tích rổng và bịt chặt 2 đầu và tiến hành uốn t heo hình

Đối với những phương pháp dùng tới máy móc, đối với những ống có chiều dày

ống nhỏ thì phải dùng chày để chống bóp méo ở những tiết diện uốn nó có thể phù

hợp với nhiều loại tiết diện ống khác nhau kể cả đường kính to hay nhỏ

DUT.LRCC

2 1

Hình 1.5: Uốn có dùng chày

1 : Chày uốn 2 : Ống uốn

Uốn có sử dụng chày uốn khi cần uốn những sản phẩm mà độ hư hỏng và biến

dạng cho phép là nhỏ nhất có thể chấp nhận được

Hình 1.6: Mô hình uốn kiểu có chày uốn

Các phôi ống được đỡ bên trong bằng chày uốn đỡ linh động trong ống, chày u ốn

bảo đảm cho ống uốn không bị biến dạng và méo mó Ống được bẻ cong qua puly

uốn được cố định trên các má uốn để đảm bảo quá trình uốn được thực hiện tốt nhất

Phương pháp này được sử dụng để chế tạo rất nhiều sản phẩm khác nhau: ống xả,

ống tubin, ống dẫn nước, dẫn dầu trong hệ thống thủy lực Những nơi không cho

phép sự biến dạng của ống uốn là quá lớn

DUT.LRCC

Hình 1.7: Máy uốn kiểu dùng chày uốn

1.4.3 Uốn không dùng chày

Khi ống uốn có chiều dày lớn thì ở tiết diện uốn không bị ảnh hưởng bởi lực kẹp

và lực uốn nên lúc này ta không cần đến chày hay vật liệu dùng để điền đầy tiết diện

chống mà tự chiều dày của nó đã đủ điều kiện giúp ông không bị bóp méo khi uốn

1.4.4 Uốn kiểu ép đùn vào ống

Kiểu ép đùn vào ống là phương pháp đơn giản nhất và rẻ nhất trong tất cả các

phương pháp uốn ống

Hình 1.8: Mô hình uốn kiểu ép đùn

Phôi ống được kẹp chặt tại hai điểm cố định Bộ phận uốn chuyển động về giữa

trục ống và tiến hành bẻ cong ống Phương pháp này có thiên hướng làm biến dạng

cả mặt trong và mặt ngoài của ống Phôi uốn bị biến dạng thành hình ôvan tuỳ thuộc

vào độ dày của vật liệu Kiểu uốn này phù hợp với uốn các ống dẫn dây điện hoặc

chứa các dây nối tới đèn chiếu sáng

DUT.LRCC

Hình 1.9: Bộ phận máy uốn ép đùn

1.4.5 Uốn kiểu kéo và quay

Kiểu uốn này được sử dụng khá phổ biến và được dùng khi đảm bảo đường kính

của ống uốn là không đổi trong quá trình uốn

Hình 1.10: Mô hình uốn kiểu kéo và quay

Phôi ống được kéo qua một má uốn đứng yên và cố định, bán kính uốn đã được

xác định sẵn từ trước Phương pháp này được sử dụng khá hoàn hảo cho việc uốn các

tay vịn lan can, các dạng sắt mĩ nghệ, ống dẫn, thanh đỡ hay một bộ phận của khung

gầm ô tô, xe lửa và rất nhiều loại đồ dùng khác

Đầu cán gồm có 3 trục uốn, phôi uốn được lồng vào hai trục lăn hai bên trục lăn

trên có thể chuyển động lên xuống để thực hiện quá trình biến dạng ống (quá trình

uốn) Quá trình điều khiển trục uốn trên có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng thủy

lực

Kiểu uốn này được sử dụng để chế tạo ra trục tang lớn, các ống hút và xả trên tàu

thủy các vật có bán kính đường tâm rất lớn

Kết luận: Từ những phân tích về các phương án của công nghệ uốn ta chọn

phương án dùng chày để dùng trong quá trình uốn là tiện dụng hơn cả vì nó dùng

được cho nhiều trường hợp có thể điều chỉnh được đường kính chày tuỳ thuộc vào

đường kính ống,vì vậy trong máy này ta chọn phương án dùng chày uốn

DUT.LRCC

CHƯƠNG II CỚ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG DẺO

KIM LOẠI

2.1 Khái niệm uốn

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội Uốn là

quá trình gia công kim loại bằng áp lực làm cho phôi hay một phần của phôi có dạng

phẳng (tấm), dây, thanh định hình hay ống thành những chi tiết có hình cong đều hay

gấp khúc Phôi được uốn ở trạng thái nguội hoặc trạng thái nóng

Đặc điểm của quá trình uốn là dưới tác dụng của chày và cối phôi được biến dạng

dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết

Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng đàn hồi xảy ra ở hai mặt khác

nhau của phôi uốn

Vật liệu uốn trong ngành chế tạo máy và dụng cụ không ngừng tăng lê n về số

lượng, chất lượng cũng như kiểu dáng

2.2 Quá trình uốn

Phụ thuộc vào kích thước và hình dáng vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính của

quá trình uốn trong khuôn; uốn có thể tiến hành trên máy ép trục khuỷu lệch tâm, ma

sát hay thủy lực Đôi khi có thể tiến hành uốn trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc

trên các máy uốn chuyên dùng

Quá trình uốn bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

+ Biến dạng đàn hồi: Là biến dạng bị mất đi khi bỏ tải trọng tác dụng, nó xảy ra

khi tải trọng nhỏ hơn một giá trị xác định gọi là giới hạn đàn hồi

- Dưới tác dụng của ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng Khi ứng suất sinh ra

trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi của các nguyên tử kim loại dịch

chuyển không vượt quá 1 thông số mạng, nếu thôi tác dụng lực thì mạng tinh thể trở

về trạng thái ban đầu

+ Biến dạng dẻo: Là biến dạng vẫn tồn tại khi bỏ tải trọng tác dụng, nó xảy ra khi

tải trọng lớn hơn giới hạn đàn hồi

DUT.LRCC

- Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi, kim loại bị biến

dạng dẻo do trượt và song tinh

- Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần

còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt Trên mặt

trượt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng bằng

số nguyên lần thông số mạng, sau khi dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân

bằng mới, bởi vậy sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái ban đầu

- Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến 1 vị trí mới

đối xứng với phần còn lại qua 1 mặt phẳng gọi là mặt song tinh Các nguyên tử kim

loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh Các

nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến

dạng dẻo trong kim loại, các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao

nhất Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhưng khi có song tinh trượt sẽ xảy ra

thuận lợi hơn

- Biến dạng dẻo của đa tinh thể: kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiều đơn

tinh thể (hạt tinh thể ), cấu trúc chung của chúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể

Trong đa tinh thể biến dạng dẻo có 2 dạng: biến dạng trong nội bộ hạt và biến dạng ở

vùng tinh giới hạt Sự biến dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh Đầu tiên sự

trượt xảy ra ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính 1 góc bằng hoặc

xấp xỉ 450, sau đó mới đến các hạt khác Như vậy biến dạng dẻo trong kim loại đa

tinh thể xảy ra không đồng thời và không đồng đều Dưới tác dụng của ngoại lực,

biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương

đối với nhau Do sự trượt và quay của các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt

trượt thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển

Uốn làm thay đổi hướng thớ của kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích

thước

Trong quá trình uốn, kim loại phía góc uốn bị co lại theo hướng dọc thớ và đồng

thời bị giãn ra theo hướng ngang, còn phần phía ngoài góc uốn bị giãn ra bởi lực kéo

Giữa lớp co ngắn và giãn dài là lớp trung hoà không bị ảnh hưởng bởi lực kéo nó vẫn

ở trạng thái ban đầu Ta sử dụng lớp trung hoà để tính sức bền của vật liệu khi uốn

DUT.LRCC

Khi uốn những dải dài dễ xảy ra hiện tượng chiều dày ở tiết diện ngang bị sai

lệch về hình dạng lớp trung hòa bị lệch về phía bán kính nhỏ

Khi uốn những dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến dạng mỏng vật li ệu nhưng

không có sai lệch về tiết diện ngang, vì trở kháng của vật liệu có cùng chiều rộng

lớn sẽ chống lại biến dạng theo hướng ngang

Khi uốn phôi có bán kính nhỏ thì lượng biến dạng lớn và ngược lại

Hình 2.1: Biến dạng của phôi trước và sau khi uốn

Hình 2.2: Phôi ống sau khi uốn

DUT.LRCC

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại

Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể, lực liên kết giữa các nguyên tử

khác nhau chẳng hạn đồng, nhôm dẻo hơn sắt Đối với các hợp kim, kiểu mạng

thường phức tạp, xô lệch mạng lớn, một số nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức

cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm Thông thường kim loại sạch và hợp kim có

cấu trúc nhiều pha các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt làm tăng xô lệch

mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại

a) Ảnh hưởng của nhiệt độ

Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại khi t ăng

nhiệt độ tính dẻo tăng Khi nhiệt độ tăng dao động nhiệt của các nguyên tử tăng,

đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho

tổ chức đồng đều hơn Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường tồn tại ở pha

kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thì hình thành pha có độ dẻo cao Khi nung

thép từ 20  1000C thì độ dẻo tăng chậm nhưng từ 100  4000C độ dẻo giảm nhanh,

độ giòn tăng (đối với thép hợp kim độ dẻo giảm đến 6000C), quá nhiệt độ này thì độ

dẻo tăng nhanh, ở nhiệt độ rèn nếu hàm lượng cacbon trong thép càng cao thì sức

chống biến dạng càng lớn

b) Ảnh hưởng của ứng suất dư

Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch mạng tăng,

ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh (hiện tượn g biến cứng) Khi

nhiệt độ kim loại đạt từ (0,25  0,30) Tnc (nhiệt độ nóng chảy) ứng suất dư và xô lệch

mạng giảm làm cho tính dẻo kim loại phục hồi trở lại (hiện tượng phục hồi) Nếu

nhiệt độ nung đạt tới 0,4Tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trình kết tinh lại, tổ

chức kim loại sau kết tinh lại có hạt đồng đều và lớn hơn, mạng tinh thể hoàn thiện

hơn nên độ dẻo tăng

c) Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính

Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kim loại chịu

ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khối chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc

chịu ứng suất nén kéo Ứng suất dư, ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất

chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm

DUT.LRCC

d) Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

Sau khi rèn dập, các kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng mọi phía nên chai

cứng hơn, sức chống lại sự biến dạng kim loại sẽ lớn hơn, đồng thời khi nhiệt độ

nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại

thì các hạt kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến

dạng, do đó ứng suất trong khối kim loại sẽ lớn, hạt kim loại bị dòn và có thể bị nứt

Nếu lấy 2 khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rèn trên

máy búa và máy ép, ta thấy tốc độ biến dạng trên máy búa lớn hơn nhưng độ biến

dạng tổng cộng trên máy ép lớn hơn

e) Biến dạng dẻo và phá hủy

Biến dạng dẻo và phá huỷ được xác định khi thí nghiệm kéo từ từ theo chiều trục

một mẫu kim loại tròn dài ta được biểu đồ tải trọng - biến dạng

Hình 2.3: Sơ đồ biểu đồ tải trọng - biến dạng điển hình của kim loại

Khi tải trọng đặt vào nhỏ F < Fđh thì khi bỏ tải trọng mẫu trở lại kích thước ban

đầu gọi là biến dạng đàn hồi

Khi tải trọng đặt vào lớn F > Fđh , biến dạng tăng nhanh theo tải trọng, khi bỏ tải

trọng biến dạng không mất đi mà vẫn còn lại một phần Biến dạng này được gọi là

biến dạng dẻo

Nếu tiếp tục tăng tải trọng đến giá trị cao nhất Fb, lúc đó trong kim loại xảy ra

biến dạng cục bộ (hình thành điểm thắt), tải trọng tác dụng giảm mà biến dạng vẫn

tăng (cổ thắt hẹp lại) dẫn đến đứt và phá hủy ở điểm C

e

a'' a'

O 1

DUT.LRCC

2.4 Xác định vị trí lớp trung hoà

Vị trí lớp trung hoà được xác định bởi bán kính lớp trung hoà 

Trong quá trình uốn bề mặt phía trong và phía ngoài của chi tiết bị biến dạng nén

và kéo bởi lực kẹp nhưng có lớp kim loại ở giữa không bị biến dạng, lớp này gọi là

lớp trung hoà Ta ứng dụng lớp trung hoà này để tính sức bền vật liệu của phôi và

Btb là chiều rộng trung bình của lớp tiết diện uốn

2

2

B B

B tb +

=

B : chiều rộng của phôi ban đầu (mm)

S : chiều dày vật liệu (mm)

r : bán kính uốn phía trong (mm)

: S1: hệ số vật liệu sau khi uốn

Trong thực tế bán kinh lớp trung hoà có thể xác định theo công thức:

p=r+x.S

Trong đó : r: bán kính uốn phía trong

x: hệ số xác định khoảng cách lớp trung hoà đến bán kính uốn

phía trong

2.5 Tính đàn hồi khi uốn

Trong quá trình uốn không phải toàn bộ kim loại phần cung uốn đều chịu biến

dạng dẻo mà có một phần còn lại chịu biến dạng đàn hồi Vì vậy khi thôi tác dụng

lực thì vật uốn sẽ không giữ được kích thước và hình dạng như yêu cầu

DUT.LRCC

Hình 2.4: Tính đàn hồi khi uốn

Góc đàn hồi được xác định bởi hiệu số góc uốn tính toán thiết kế và góc uốn sau

khi thực hiện quá trình uốn Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất của vật

liệu góc uốn tỉ số giữa bán kính uốn với chiều dày vật liệu

a) Xác định chiều dài phôi uốn

Xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa ở vùng biến dạng

Chia kết cấu của chi tiết, sản phẩm thành những đoạn thẳng và đoạn cong đơn giản

Cộng chiều dài các đoạn lại: Chiều các đoạn thẳng theo bản vẽ chi tiết, còn phần

cong được tính theo chiều dài lớp trung hòa

Chiều dài phôi được xác định theo công thức:





chiều dài các lớp trung hòa

r : Bán kính uốn cong phía trong

rtrong nếu quá nhỏ sẽ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn, nếu quá lớn v ật uốn sẽ không

có khả năng giữ được hình dáng sau khi đưa ra khỏi khuôn ( r trong ≥ rmin )



+

DUT.LRCC

rngoài ≥ r trong + s

E = 2,15.105 N/mm2: modun đàn hồi của vật liệu

S: Chiều dày vật uốn

T : giới hạn chảy của vật liệu

Bán kính uốn nhỏ nhất:

21

: Độ giản dài tương đối của vật liệu ( %)

Theo thực nghiệm có: r min = k.s

k : Hệ số phụ thuộc vào góc uốn 

2.6 Công thức tính lực uốn

Lực uốn bao gồm lực uốn tự do và lực uốn phẳng vật liệu Trị số lực và lực

phẳng thường lớn hơn nhiều so với lực tự do

Lực uốn tự do được xác định theo công thức

1 1

2

1. . . B s .k

l

n s

B1 : Chiều rộng của dải tấm

S : Chiều dày vật uốn

n : Hệ số đặc trưng của ảnh hưởng của biến cứng : n = 1,6 - 1,8

b : giới hạn bền của vật liệu

l : Khoảng cách giưã các điểm tựa

- Lực uốn góc tinh chỉnh tính theo công thức

P = q.F ( N )

- q : Áp lực tinh chỉnh ( là phẳng ) chọn theo bảng

- F : Diện tích phôi được tinh chỉnh

Tóm lại: Trong quá trình uốn không phải toàn bộ phần kim loại ở phần uốn đều

chịu biến dạng dẻo mà có một phần còn ở dạng đàn hồi Vì vậy khi thôi tác

DUT.LRCC

CHƯƠNG III LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC

Thủy lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo

máy Phần lớn các máy đang sử dụng ở nước ta hiện nay đang đều có cơ cấ u thủy lực

thể tích Ngành công nghiệp chế tạo máy ở nước ta cũng đã bắt đầu chế tạo các hệ

thống truyền dẩn thủy lực và các phần tử thông dụng của hệ thống truyền dẫn này

Truyền động thủy lực là một hệ thống truyền động dùng môi trường chất lỏng

(các loại dầu) làm khâu trung gian để truyền dẫn Truyền động được thực hiện bằng

cách cung cấp cho dầu một năng lượng dưới dạng thế năng Sau đó biến đổi thế năng

của dầu thành động năng để thực hiện các chuyển động quay hoặc tịnh tiến

Bất kỳ một hệ thống truyền dẫn thủy lực nào cũng có hai phần chính là :

- Cơ cấu biến đổi năng lượng (Bơm, động cơ, xi lanh)

- Cơ cấu điều khiển, điều chỉnh (các loại van )

Ngoài ra còn có các thiết bị phụ khác để đảm bảo hệ thống làm việc đạt hiệu quả

cao Phần lớn các thiết bị, cơ cấu trong truyền dẩn thủy lực đã được tiêu chuẩn hóa

Nên việc thiết kế, tính toán và lựa chọn sao cho phù hợp với thiết kế máy trên

So với các loại truyền dẫn khác, truyền dẩn thủy lực có nhiều ưu điểm hơn là:

- Kết cấu nhỏ gọn, các phần tử dẫn và không dẫn không phụ thuộc nhau

- Tự động hóa dể dàng

- Dễ đề phòng quá tải nhờ các van an toàn

- Truyền được công suất cao, lực lớn, độ tin cậy cao

- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước của máy

- Điều khiển vô cấp, dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hoặc theo

chương trình

- Nhờ quán tính nhỏ nên hoạt động ít gây ra tiếng ồn

Nhược điểm của hệ thống thủy lực:

- Chi phí thiết kế máy lớn

- Thường xuyên theo dõi chăm sóc và bảo dưỡng để hệ thống làm việc an toàn tin

cậy

DUT.LRCC

- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất

và hạn chế phạm vi sử dụng

- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất

lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn

- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay

đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi

3.1 Thông số cơ bản bơm thủy lực

3.1.1 Cột áp

Đặc trưng cho khả năng trao đổi năng lượng của bơm thủy lực với dòng chất lỏng

thể hiện bằng mức chênh lệch năng lượng đơn vị của dòng chất lỏng ở hai mặt cắt

trước và sau của bơm thủy lực

Cột áp của bơm thủy lực là năng lượng đơn vị của dòng chảy trao đổi được với bơm

eB – năng lượng mặt cắt lối ra

eA – năng lượng mặt cắt lối vào

Áp suất bơm được xác định : Pb = P1 + p

Trong đó : P1 – áp suất công tác

p – tổn thất áp suất

DUT.LRCC

3.1.2 Lưu lượng

Lưu lượng là lượng chất lỏng chuyển động qua bơm trong một đơn vị thời gian

Lưu lượng thể tích Q : m3/h, m3/s, l/s

Qb = Qct + qtt Trong đó: Qct – lưu lượng công tác

qtt – lưu lượng tổn thất Lưu lượng trọng lượng G : N/s, T/h

Hiệu suất của máy được đánh giá bằng bằng tổn thất năm lượng trong quá trình

trao đổi năng lượng với chất lỏng

Có 3 dạng tổn thất trong bơm

- Tổn thất thủy lực: tổn thất cột áp của dòng chảy qua máy, đánh giá bằng hiệu

suất của thủy lực(ηH)

- Tổn thất cơ khí: tổn thất ma sát của các bộ phận cơ khí, đánh giá bằng hiệu suất

cơ khí(ηC)

- Tổn thất lưu lượng : tổn thất do rò rỉ chất lỏng làm giảm lưu lượng làm việc

của máy, đánh giá bằng hiệu suất lưu lượng(ηQ)

Hiệu suất chung của máy:    = H Q C

3.2 thông số cơ bản piston-xilanh

Dưới tác động của áp suất chất lỏng và tải trọng bên ngoài, các xilanh thủy lực làm

việc như một dầm chịu mômen uốn có tiết diện thay đổi Trong thực tế thường gặp

các xilanh được kẹp chặt với khớp bản lề và chịu tác dụng của lực nén dọc F, khi

lực nén dọc F bằng với lực tới hạn Fth sẽ xuất hiện độ võng h trên xilanh và nếu

DUT.LRCC

tiếp tục tăng tải trọng lên với giá trị không lớn cũng có thể phá hủy xilanh Lực tới

hạn Fth có thể coi là lực phá hủy

0

th CF

F F

k n

=Trong đó:

FCF – lực cho phép

K – hệ số tính tới khả năng tăng áp suất trong hệ thống thủy lực, thường chọn

k≈1.5

n0 – hệ số an toàn về ổn định, phụ thuộc vào vật liệu và công dụng của xylanh,

không nhỏ hơn 1,5 ÷3,0 đối với thép, 2.0÷4,0 đối với hợp kim nhôm và 4,0÷5,0

đối với gang

 - ứng suất tới hạn khi uốn dọc

 - hệ số tính đến sự thay đổi của tiết diện xilanh Trong quá trình thiết kế ta chỉ dung loại xilanh tác dụng 2 chiều nên ta chỉ đề

cập đến lại xilanh này

Khi thủy lực đi vào buồn bên phải lực kéo thì lực kéo của piston xác định:

( )

4

k

D d

P = − p

Hình 3.2 sơ đồ piston-xilanh kéo về

khi thủy lực đi vào buồn bên trái thì lưc kéo của piston xác định

2

4

Loại tổn thất này do dầu thủy lực chay qua các khe hở trong các phần tử của h ệ

thống gây nên Nếu áp suất càng lớn, vận tốc càng lớn, độ nhớt càng nhỏ thì tổn

thất thể tích là lớn nhất

Tổn thất thể tích lớn nhất là ở các cơ cấu biến đổi năng lượng ( bơm dầu, động

cơ dầu, xylanh thủy lực

Đối với bơm dầu, tổn thất thể tích được thể hiện như sau:

0

tb

Q Q

 =Đối với đồng cơ dầu, tổn thất được thể hiện bằng hiệu suất

0 0

đ tđ

Q Q

 =Trong đó:

Q – lưu lượng thực tế của bơm dầu

Q0 – lưu lượng danh nghĩa của bơm

Qđ – lưu lượng thực tế của động cơ dầu

Q0đ – lưu lượng danh nghĩa của động cơ dầu

Nếu như không kể đến lượng dầu rò ở các mối nối, ở các van thì tổn thất trong

hệ thống thủy lực của tổ hợp bơm dầu và động cơ là:

tb tđ

   =

3.3.2 Tổn thất cơ khí

Tổn thất cơ khí là do ma sát giữa các chi tiết có chuyển động tương đối ở trong

xylanh, bơm dầu và động cơ dầu gây nên

Tổ thất cơ khí của bơm được biểu thị bằng hiệu suất cơ khí

0

cb

N N

 =Cống suất cần thiết để đảm bảo luu lượng Q và áp suất p của dầu:

6.10

Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do lực cản trên đường chuyền động của dầu

từ bơm đến cơ cấu chấp hành Tổn thất này phụ thuộc vào các yếu tố là: chiều dài

ống dẩn, độ nhẵn thành ống, độ lớn tiết diện ống dẫn, tốc độ chảy, sự thay đổi tiết

diện, sự thay đổi hướng chuyển động, trọng lượng riêng và độ nhớt của dầu

Nếu p0 là áp suất cung cấp hệ thống và p1 là áp suất làm việc thì tổn thất được

biểu thị bằng hiệu suất:

l – chiều dài ống dẫn

d – đường kính ống dẫn

3.4 Giới thiệu các phần tử thủy lực trong máy

3.4.1 Van an toàn

Van an toàn được dùng để đảm bảo cho hệ thống được an toàn khi có quá tải Nó

được đặt trên ống chính có áp suất cao

Nếu van an toàn chỉ làm việc gián đoạn thì đó gọi là van chống đỡ Còn khi nó

làm việc liên tục (luôn có chất lỏng thoát qua van) thì nó gọi là van tràn Cùng một

van nhưng tuỳ theo sự phối hợp của nó trong hệ thống mà nó có thể làm việc như

một van tràn hay van chống đỡ

b) Nguyên lý hoạt động

Chất lỏng làm việc từ bơm được dẫn vào buồng (a) và bị đẩy về phía thùng chứa

qua buồng (b) Dưới tác dụng của lò xo yếu (3), piston (2) bị ép xuống dưới

Trong lỗ thông (9) ở giữa piston (2) có lỗ giảm chấn (8) (có đường kính nhỏ), nhờ

đó buồng (a) cũng luôn thông với buồng (e) lò xo (5) có tác dụng ép viên bi vào đế

van, ứng lực của nó có thể điều chỉnh được nhờ vít (7)

Khi áp lực dầu chưa vượt qua trị số ứng lực cho phép của lò xo (5) thì van bi (4)

chưa mở, lúc này buồng (a) thông với buồng (b) Chất lỏng trong các buồng đều ở

trạng thái tĩnh vì vậy áp suất trong các buồng a, c, d, e coi như bằng nhau

Khi đó piston (2) ở vị trí thấp nhất dưới tác dụng của lực lò xo (3) (vì áp suất dầu

tác dụng lên piston (2) về phía buồng c) cân bằng với áp lực về phía buồng d và e

khi hệ thống quá tải áp suất trong các buồng a, c, d, e đồng thời tăng lên đột ngột

Lúc này áp lực của dầu lên viênbi (4) vượt quá lực lò xo (5), viên bi (4) bị đẩy trên

và một ít chất lỏng từ buồng (c) được đẩy ra ngoài về thùng chứa Khi đó nhờ lỗ

giảm chấn (8) gây tổn thất áp suất dầu, điều này tạo ra sự chênh áp giữa buồng d, e

và c Như vậy trạng thái cân bằng lực tác dụng lên piston (3) mất đi Dưới tác dụng

của áp suất cao trong buồng c và e piston được nâng cao lên cho đến khi lập lại sự

cân bằng của áp lực chất lỏng và lực lò xo (3), lúc này piston ngừng đi lên Kết quả

là buồng (a) thông với buồng (b) và qua đó dầu trong hệ thống được đẩy bớt về

thùng chứa, giảm tải cho hệ thống Nếu áp suất trong hệ thống (ở buồng a) càng tăng

mạnh thì dòng dầu chảy từ buồng d, c, lên (c) qua van bi về thùng càng mạnh, tổn

thất áp suất tại lỗ (8) càng lớn độ chênh áp trên piston càng tăng Kết quả là piston

(2) tiếp tục được nâng lên, cửa lưu thông giữa buồng (a) và (b) càng rộng, dầu càng

thoát nhiều về thùng

Trong thực tế người ta cho van làm việc như một van an toàn bằng cách điều chỉnh

ứng lực lò xo (5) sao cho van bi luôn mở, nghĩa là luôn có chất lỏng thoát từ hệ

thống về thùng và van bi và qua cửa lưu thông giữa buồng (a) và (b) Nhờ hoạt động

của van, áp suất trong hệ thống buồng không thay đổi

Dựa vào nguyên lý hoạt động chia van an toàn ra làm hai loại chủ yếu:

- Van an toàn tác dụng trực tiếp

- Van an toàn có tác dụng tùy động

DUT.LRCC