Thiết kế máy thử mẫu bê tông nhựa

Tên đề tài : THIẾT KẾ MÁY THỬ MẪU BÊ TÔNG NHỰA Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Tuấn Số thẻ sinh viên : 101120151 Lớp : 12C1A Nội dung : Sau khi đã học tất cả các môn chuyên ngành cơ khí

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY THỬ MẪU BÊ TÔNG NHỰA

Người hướng dẫn: ThS HOÀNG MINH CÔNG

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TUẤN

Đà Nẵng, 2017

Tên đề tài : THIẾT KẾ MÁY THỬ MẪU BÊ TÔNG NHỰA

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Tuấn

Số thẻ sinh viên : 101120151 Lớp : 12C1A

Nội dung : Sau khi đã học tất cả các môn chuyên ngành cơ khí , đồ án tốt nghiệp là để tổng hợp , vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn tính toán, chế tạo một máy hoàn chỉnh với các cơ cấu phù hợp

Về phần tính toán ta thực hiện tính toán các thông số của máy, nghiệm bền , chọn các kết cấu phù hợp để hoàn thành thiết kế máy hoàn chỉnh với các thông số cho trước hoặc tham khảo thực tế

Bao gồm các chương :

Chương 1: Giới thiệu về bê tông nhựa

Chương 2: Công nghệ và thiết bị thử mẫu bê tông nhựa

Chương 3: Cơ sở thiết kế máy

Chương 4: Tính toán thông số kỹ thuật chính của máy

Chương 5: Thiết kế các bộ phận cơ bản của máy

Chương 6: Hướng dẫn lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng máy

Tên đề tài: THIẾT KẾ MÁY THỬ MẪU BÊ TÔNG NHỰA

Giáo viên hướng dẫn: Th S Hoàng Minh Công

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tuấn

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Tuấn

Trong quá trình lịch sử phát triển khoa học kỹ thuật của nước ta nói riêng và thế giới nói chung, ngành cơ khí chế tạo máy đã góp một phần không nhỏ vào cuộc sống hằng ngày của con người Đặc biệt con người đã biết dùng thuỷ lực vào cuộc sống Họ

sử dụng năng lượng của dòng chất lỏng tự nhiên và nhân tạo để thực hiện những chuyển động có ích

Ngày nay, truyền động bằng thuỷ lực được sử dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật như cơ khí, hàng không, giao thông vận tải, khai thác mỏ v.v

Trong ngành cơ khí chế tạo máy, truyền động dầu ép có thể nói được dùng rộng rãi nhất, đặc biệt là trong máy cắt kim loại, máy điều khiển theo chương trình v.v

Em được giao nhiệm vụ: Thiết kế máy thử mẫu bê tông nhựa

Qua ba tháng tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện với sự hướng dẫn tận tình của

Thầy giáo Th.S Hoàng Minh Công đến nay về cơ bản em đã hoàn thành đề tài của

mình Tuy nhiên với khả năng và thời gian có hạn, cũng như bản thân em còn ít kinh nghiệm nên đồ án không tránh khỏi nhiều thiếu sót, em mong các thầy cô xem xét và chỉ dẫn thêm

Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Th.S Hoàng Minh Công, cùng các thầy

cô trong khoa cơ khí và các bạn trong lớp đã tận tình giúp đõ tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này

Nguyễn Văn Tuấn

LỜI NÓI ĐẦU v

PHẦN A: LÝ THUYẾT 1

CHƯƠNG 1 :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG NHỰA 1

1.1 Khái niệm và phân loại bê tông nhựa 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Phân loại 1

1.2 Cấu trúc của bê tông atfan (bê tông nhựa) 2

1.3 Các tính chất của bê tông atfan (bê tông nhựa) 2

1.3.1 Cường độ 2

1.3.2 Tính biến dạng 3

1.3.3 Độ mài mòn 3

1.3.4 Độ ổn định nước 3

1.3.5 Độ rỗng của bê tông atfan (bê tông nhựa) 3

1.3.6 Tính dễ tạo hình của bê tông atfan (bê tông nhựa) 4

1.4 Vật liệu chế tạo bê tông atfan (bê tông nhựa) 4

1.4.1 Đá dăm hay sỏi 4

1.4.2 Cát 4

1.4.3 Bột khoáng 5

1.4.4 Bitum 6

1.5 Công nghệ chế tạo bê tông atfan (bê tông nhựa) 6

1.5.1 Công nghệ chung 6

1.5.2 Xưởng chế tạo bê tông atfan (bê tông nhựa) 6

CHƯƠNG 2 : CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ THỬ BÊ TÔNG NHỰA 7

2.1 Công nghệ thử mẫu bê tông nhựa 7

2.1.1 Phạm vi áp dụng 7

2.1.2 Thuật ngữ và định nghĩa 7

2.1.3 Trình tự thí nghiệm 7

2.2 Thiết bị thử mẫu bê tông nhựa 8

2.2.1 Thiết bị thử 8

2.2.2 Thiết bị, dụng cụ đi kèm 9

PHẦN B: TÍNH TOÁN 1

CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 13

3.1 Thiết kế máy sử dụng hệ thống thủy lực 13

3.2 Thiết kế máy sử dụng kết cấu cơ khí 14

3.3 Lựa chọn phương án thiết kế máy 16

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY 17

4.1 Lập sơ đồ động học của máy thiết kế 17

4.2.2 Tính toán và chọn các thông số của bơm 22

4.2.3 Tính toán, chọn van tràn và van an toàn 27

4.2.4 Tính toán và chọn van cản 30

4.2.5 Tính toán và chọn van tiết lưu 33

4.2.6 Tính toán và chọn van phân phối 4/3 36

4.2.7 Chọn lọc dầu cho hệ thống 37

4.2.8 Tính toán và chọn ống dẫn dầu 39

4.2.9 Tính toán thiết kế bể dầu 42

4.2.10 Chọn dầu thủy lực 43

4.2.11 Thiết bị làm nguội dầu 44

4.2.13 Vòng chắn 45

4.2.14 Đồng hồ đo áp suất 46

CHƯƠNG 5 :THIẾT KẾ VÀ NGHIỆM BỀN CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA MÁY 48

5.1 Khung chịu lực 48

5.1.1 Phân tích trạng thái chịu lực của hệ khung 48

5.1.2 Phương pháp tính toán 48

5 1.3 Tính toán cho 2 trụ 48

5.1.4 Tính toán cho xà ngang 51

5.2 Nghiệm bền các bộ phận đã tính toán 56

5.2.1 Kết cấu tính toán xilanh 56

5.2.2 Kiểm tra điều kiện bền và điều kiện ổn định của cần piston 57

5.2.3 Nghiệm bền, tính toán bề dày cho xilanh thủy lực 59

5.2.4 Tính toán chọn vít để ghép mặt chắt khít 61

CHƯƠNG 6 : YÊU CẦU VỀ LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 63

6.1 Yêu cầu về lắp đặt máy 63

6.2 Vận hành máy 63

6.3 Bảo dưỡng máy 64

KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm theo máy Marshall

Hình 2.6 Hình dạng và kích thước mẫu bê tông nhựa chuẩn

Hình 4.1 Máy ép thủy lực

Hình 4.2 Máy ép cơ khí

Hình 4.3 Máy ép thủy lực

Hình 4.1 Sơ đồ động học của máy ép thủy lực

Hình 4.2 Sơ đồ tính toán xilanh thủy lực

Hình 4.4 Kết cấu nguyên lý bơm bánh răng

Hình 4.5 Kết cấu van tràn và van an toàn

Hình 4.6 Kết cấu nguyên lý van cản

Hình 4.7 Kết cấu tính toán van cản

Hình 4.8 Kết cấu van tiết lưu dọc trục con trượt có đầu côn

Hình 4.9 Kết cấu van tiết lưu dọc trục con trượt có đầu côn

Hình 4.10 Cấu tạo lọc lưới

Hình 4.11.Cấu tạo lọc tinh

Hình 5.5 Sơ đồ tác dụng lực lên cung lực

Hình 5.6 Cung lực bị biến dạng khi chịu lực

Hình 5.7 Mặt cắt ngang B – B

Hình 5.8 Kết cấu tính toán xilanh thuỷ lực

Hình 5.9 Hình ảnh mô tả xilanh khi chịu lực

Hình 5.10 Biểu đồ ứng suất của bài toán ống dày

Hình 5.11 Kết cấu tính toán mối ghép vít

Bảng 4.3 Bảng tra giá trị tổn thất áp suất qua van

PHẦN A: LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1 :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG NHỰA

1.1 Khái niệm và phân loại bê tông nhựa

bê tông atfan (bê tông nhựa)

Hỗn hợp bê tông atfan (bê tông nhựa) bao gồm: đá dăm, cát, bột khoáng và bitum với một tỉ lệ hợp lý, nhào trộn và gia công thành một hỗn hợp đồng nhất

Hỗn hợp ấm được rải và bắt đầu làm đặc ở nhiệt độ >= 100ºC khi dùng bitum lỏng số 1, 2, 3 và nhiệt độ >= 70ºC với bitum mac CГ 130/200, M Г 130/200, M ГO- 130/200

Hỗn hợp lạnh dùng bitum có độ quánh 70/130 được rải ở nhiệt độ không khí

>= 5ºC và được giữ ở nhiệt độ thường

Theo độ đặc (hoặc độ rỗng) Theo chỉ tiêu độ rỗng còn dư bê tông atfan được chia làm 3 loại: loại đặc nếu độ rỗng 2-7%, loại rỗng nếu độ rỗng 5-12% và rất rỗng nếu độ rỗng 12-18%

Theo độ lớn của hạt cốt liệu Theo đường kính lớn nhất của hạt vật liệu khoáng,

bê tông atfan nóng và ấm được chia ra 3 loại: loại lớn (Dmax <= 40mm), loại trung bình (Dmax <= 20mm) và loại nhỏ (hỗn hợp hạt nhỏ và hỗn hợp cát Dmax <= 5mm)

Theo tỉ lệ giữa đá dăm (hoặc sỏi) và cát Bê tông atfan nóng hoặc ấm, đặc được chia làm 3 loại: loại A nếu tỉ lệ đá dăm – cắt: 50-60%; loại B: 35-50%; loại C: 20-35% Bê tông atfan nguội được chia làm 2 loại: Bx: 35-50%; Cx: 20-35% Bê tông atfan nóng đặc chỉ dùng cát có các loại: D có hàm lượng cát < 30% và E > 30%

Theo cường độ đá dăm, chất lượng bột khoáng bê tông atfan còn chia ra loại I,

II và III

1.2 Cấu trúc của bê tông atfan (bê tông nhựa)

Tính chất vật lý, cơ học của bê tông atfan phụ thuộc vào chất lượng, tỉ lệ thành phần các vật liệu chế tạo và cấu trúc của bê tông Cấu trúc phụ thuộc vào tỉ lệ của các vật liệu và độ đặc của hỗn hợp

Cấu trúc của bê tông atfan có hai loại: có khung và không có khung Cấu trúc khung là cấu trúc trong đó hệ số lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt của bộ khung cát, đá dăm bằng chất liên kết atfan là nhỏ hơn hoặc bằng 1 Như vậy, các chất liên kết atfan không

dễ chuyển động, những hạt đá dăm và cát tiếp xúc với nhau một cách trực tiếp hoặc thông qua lớp cứng bitum tạo cấu trúc Bộ khung có thể chỉ là đá dăm Trong trường hợp này đá dăm không được chuyển động cùng với hỗn hợp vữa (hỗn hợp gồm cát, bột khoáng và bitum) Sự có mặt các khung cứng không gian làm tăng độ ổn định của lớp phủ mặt đường Cấu trúc khung quen thuộc thường chứa lượng bột khoáng từ 4-14%,

và lượng bitum từ 5-7%

Trong bê tông atfan không khung, hạt đá dăm và cát bị dịch chuyển do lượng thừa của chất kết dính atfan (hệ số lấp đầy lỗ rỗng lớn hơn 1) Cường độ và độ dính kết của cấu trúc này giảm khi chịu nhiệt làm cho lớp phủ mặt đường bị biến dạng dẻo

Cấu trúc tối ưu của bê tông atfan phụ thuộc thành phần, chất lượng vật liệu, công nghệ sản xuất và việc lựa chọn tối ưu thành phần hỗn hợp bê tông

1.3 Các tính chất của bê tông atfan (bê tông nhựa)

Các tính chất của bê tông atfan thay đổi đáng kể theo nhiệt độ Ở nhiệt độ bình thường chúng có tính đàn hồi – dẻo; khi nhiệt độ tăng – chảy dẻo, khi nhiệt độ giảm,

bê tông atfan trở nên giòn

Các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông atfan là cường độ, độ biến dạng khi nhiệt độ thay đổi, độ ổn định nước và tính dễ tạo hình

Khi lượng bitum nhỏ hơn và lớn hơn lượng bitum hợp lý đều làm giảm khả năng liên kết của bitum với vật liệu khoáng và tạo nên cấu trúc không hợp lý, vì vậy

Bê tông atfan cần có độ đàn hồi cao để đảm bảo ổn định khi khai thác Biến dạng dẻo lớn lớp phủ mặt đường sẽ có hiện tượng: trượt, lượn sóng, dồn đống, hằn vết bánh xe Các hiện tượng biến dạng dẻo đó xuất hiện và phát triển nhiều ở các vùng nóng trong những ngày hè Độ dẻo được xác định bằng độ giãn dài tương đối khi kéo

ở nhiệt độ thấp nhất và cao nhất khi khai thác

Đặc trưng cơ học của bê tông atfan được thể hiện qua hai chỉ tiêu: mođun đàn hồi và độ nhớt

Mođun đàn hồi: Ứng với hai trạng thái biến dạng đàn hồi có thể xác định hai trị

1.3.4 Độ ổn định nước

Độ ổn định nước của bê tông atfan phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của vật liệu chế tạo Nước là môi trường lỏng dễ dàng thấm ướt bề mặt hạt đá vôi hơn và làm mất lực dính kết của chất kết dính hữu cơ với hạt, làm giảm độ ổn định nước của

bê tông atfan

1.3.5 Độ rỗng của bê tông atfan (bê tông nhựa)

Độ rỗng trong bê tông atfan khẳng định sự hợp lý của thành phần cấp phối hạt của hỗn hợp Sự sai lệch về độ rỗng so với độ rỗng chuẩn ở mức độ thấp chứng tỏ rằng việc lựa chọn lượng bitum là chính xác Nếu độ lệch ở mức độ lớn hơn cho thấy lượng bitum, thành phần hạt khoáng lựa chọn chưa chính xác

1.3.6 Tính dễ tạo hình của bê tông atfan (bê tông nhựa)

Tính dễ tạo hình của hỗn hợp của bê tông atfan là đảm bảo cho việc vận chuyển, rải, đầm chắc bê tông atfan cũng như chất lượng của bê tông sau thi công đạt các yêu cầu kỹ thuật trên cơ sở thành phần vật liệu đã lựa chọn đúng Tính dễ tạo hình được đặc trưng bằng độ dẻo hay cứng của hỗn hợp Mức độ dễ tạo hình của hỗn hợp

bê tông atfan dẻo rải nóng được đánh giá dựa trên cơ sở xác định thời gian và lực kéo mẫu kim loại hình nón chuẩn ra khỏi hỗn hợp (phương pháp I.A Ruwbiev)

1.4 Vật liệu chế tạo bê tông atfan (bê tông nhựa)

1.4.1 Đá dăm hay sỏi

Chất lượng của đá dăm hay sỏi về cường độ, tính đồng nhất, hình dạng, trạng thái bề mặt, thành phần khoáng vật, … có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của bê tông atfan

Các chỉ tiêu chất lượng của đá dăm hay sỏi để chế tạo bê tông atfan cũng được xác định như khi chế tạo bê tông xi măng nặng

Đá dăm dùng để chế tạo bê tông atfan có thể là đá dăm sản xuất từ đá thiên nhiên, đá dăm chế tạo từ cuội, cũng như đá dăm chế tạo từ xỉ lò cao, nhưng phải phù hợp với các yêu cầu của quy phạm Không cho phép dùng đá dăm chế tạo từ đá vôi sét, sa thạch sét và phiến thạch sét

Thành phần hạt của đá dăm hay sỏi được phân ra ba nhóm 20-40, 10-20 và

5-10 mm Tùy theo cường độ chịu nén của đá gốc mà đá dăm dùng chế tạo bê tông atfan

có các loại mác khác nhau Đá dăm (hay sỏi) dùng để chế tạo bê tông atfan chỉ được phép chứa các hạt dẹt: đối với bê tông loại A: <20%, đối với loại B và Bx: < 25%; loại

C và Cx: < 35% theo khối lượng

Đá dăm cần phải liên kết tốt với bitum Về mặt này, thì các loại đá vôi, đôlômit, điaba tốt hơn các loại đá axit Nếu dùng loại đá liên kết kém với bitum phải gia công

đá bằng chất phụ gia hoạt tính như vôi, xi măng hoặc cho thêm chất phụ gia hoạt động

Cát thiên nhiên để chế tạo hỗn hợp bê tông atfan chỉ dùng loại hạt lớn (Mđl >= 2,5) và hạt vừa (Mđl = 2- 2,5) Khi không có cát hạt lớn thì thành phần hỗn hợp bê tông

Đối với hỗn hợp bê tông atfan loại G sẽ dùng cát nghiền Cát này được nghiền

từ đá macma có mác không nhỏ hơn 1000 Hàm lượng các hạt nhỏ hơn 0,071 mm ở trong cát nghiền không được lớn hơn 14% theo trọng lượng, trong đó lượng hạt sét không được lớn hơn 0,5%, lượng hạt nhỏ hơn 0,14 mm không lớn hơn 20%

1.4.3 Bột khoáng

Bột khoáng là một thành phần quan trọng trong hỗn hợp bê tông atfan Nó không những nhét đầy lỗ rỗng giữa các loại cốt liệu lớn hơn (cát, đá dăm hay sỏi) làm tăng độ đặc của hỗn hợp mà còn làm tăng diện tích tiếp xúc, làm cho màng bitum trên mặt hạt khoáng càng mỏng và như vậy lực tương tác giữa chúng tăng lên, cường độ của bê tông atfan tăng lên

Khi trộn với bitum trong hỗn hợp bê tông atfan, bột khoáng cần tạo nên một lớp hoạt tính, ổn định nước Mối quan hệ vật lí, hóa học giữa bề mặt hạt khoáng và bitum làm tăng cường độ của bê tông atfan, nhưng cũng làm tăng tính giòn của nó Vì vậy, lượng bột đá trong bê tông chỉ được dùng trong một giới hạn nhất định để tránh làm tăng tốc độ hóa già của bitum trong bê tông Bột khoáng để chế tạo bê tông atfan thường sử dụng các loại bột mịn từ đá vôi và đá đôlômít Cường độ chịu nén của đá không nhỏ hơn 200 kG/cm2 Vật liệu chế tạo bột khoáng cần sạch, không chứa các chất bẩn và sét quá 5%

Bột khoáng cần phải khô, xốp, khi trộn với bitum không được vón cục và phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Độ nhỏ: lượng lọt qua sàng có kích thước lỗ sàng:

Với hỗn hợp loại II, và loại III có thể dùng bột khoáng từ tro than đá, bụi xi măng, bột vỏ sò hến, … phù hợp quy định của tiêu chuẩn 9128-84 của Nga Bột

khoáng được tăng cường chất lượng bằng cách hoạt hóa bề mặt khi nghiền Hỗn hợp hoạt hóa tính bề mặt gồm bitum và chất hoạt động bề mặt với tỉ lệ là 1/1 đến 1/1,1 Lượng hỗn hợp hoạt tính phối hợp với lượng bột khoáng theo tỉ lệ 1,5-2,5%

Để tăng tính ổn định nhiệt có thể dùng hỗn hợp bitum với cao su, polime

1.5 Công nghệ chế tạo bê tông atfan (bê tông nhựa)

Công nghệ chế tạo bê tông atfan hoàn toàn phù hợp với các nguyên tắc của công nghệ lý thuyết để cố kết vật liệu nhân tạo Tuy nhiên công nghệ này có một số điểm đặc biệt khác nhau khi chế tạo các dạng bê tông atfan khác nhau

1.5.1 Công nghệ chung

Trong giai đoạn chuẩn bị, nguyên liệu đá dăm (sỏi), cát cần qua được sấy khô

và nung đến nhiệt độ phù hợp với độ nhớt của bitum Bitum cần phải đun đến nhiệt độ thi công Nhiệt độ đun nóng bitum từ 140ºC đến 200ºC tùy theo độ quánh của bitum và loại bê tông atfan (nóng, ấm…)

Trộn vật liệu khoáng với bitum có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng bê tông Việc trộn bê tông atfan được tiến hành theo 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1 (trộn khô) Đá dăm nóng, cát nóng được trộn với bột khoáng (không nung nóng) Các hạt bột khoáng sẽ bọc bề mặt cát, đá để tăng độ hoạt tính bề mặt cho cốt liệu

Giai đoạn 2 Trộn hỗn hợp khoáng với bitum đến nhiệt độ thi công trong thời gian quy định, với máy trộn tự do – khoảng 450 – 500 gy; máy trộn cưỡng bức – khoảng 50 – 150 gy tùy theo loại bê tông atfan

Vận chuyển và rải bê tông atfan tại nơi công tác Yêu cầu nhiệt độ bê tông atfan phải đảm bảo nhiệt độ thi công khi bắt đầu rải và đầm chắc

Để đảm bảo chất lượng lớp phủ mặt đường cần chế tạo bê tông ở những xưởng

bê tông atfan cố định

1.5.2 Xưởng chế tạo bê tông atfan (bê tông nhựa)

Xưởng chế tạo bê tông atfan bao gồm 4 bộ phận: phân xưởng đá dăm (sỏi) và cát, phân xưởng chế tạo bột đá, phân xưởng bitum và phân xưởng nhào trộn Trong đó,

bộ phận nhào trộn là bộ phận cơ bản nhất Công việc nhào trộn được tiến hành tại các trạm trộn nóng

CHƯƠNG 2 : CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ THỬ BÊ TÔNG NHỰA

2.1 Công nghệ thử mẫu bê tông nhựa

Bê tông nhựa - phương pháp thử: Xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall

2.1.1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall của bê tông nhựa sử dụng nhựa đường đặc (viết tắt là BTN) có cỡ hạt lớn nhất danh định (theo sàng vuông) không vượt quá 19,0 mm

Tiêu chuẩn này cũng quy định phương pháp xác định độ ổn định, độ dẻo

Marshall cải tiến đối với BTN có cỡ hạt lớn nhất danh định lớn hơn 19,0 mm nhưng không vượt quá 37,5 mm

2.1.2 Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

1 Độ ổn định Marshall (Marshall Stability)

Giá trị lực nén lớn nhất đạt được khi thử nghiệm mẫu BTN chuẩn (mẫu hình trụ đường kính 101,6 mm, chiều cao 63,5 mm) trên máy nén Marshall, đơn vị tính là kilôniutơn (kN) Trường hợp mẫu có chiều cao khác 63,5 mm thì hiệu chỉnh để xác định độ ổn định Marshall

2 Độ dẻo Marshall (Marshall Flow)

Biến dạng của mẫu BTN trên máy nén Marshall tại thời điểm xác định độ ổn định Marshall, đơn vị tính là milimét (mm)

3 Độ ổn định Marshall cải tiến (Modified Marshall Stability)

Giá trị lực nén lớn nhất đạt được khi thử nghiệm mẫu BTN cải tiến chuẩn (mẫu hình trụ đường kính 152,4 mm, chiều cao 95,2 mm) trên máy nén Marshall, đơn vị tính

là kilôniutơn (kN) Trường hợp mẫu có chiều cao khác 95,2 mm thì hiệu chỉnh để xác định độ ổn định Marshall cải tiến

4 Độ dẻo Marshall cải tiến (Modified Marshall Flow)

Biến dạng của mẫu BTN trên máy nén Marshall tại thời điểm xác định độ ổn định Marshall cải tiến, đơn vị tính là milimét (mm)

2.1.3 Trình tự thí nghiệm

1 Nguyên tắc:

Mẫu BTN hình trụ có kích thước quy định được ngâm trong bể nước ổn nhiệt trong điều kiện xác định về nhiệt độ, thời gian và sau đó được nén đến phá huỷ trên máy nén Marshall Xác định giá trị lực nén lớn nhất và biến dạng mẫu ở cùng thời điểm để tính độ ổn định, độ dẻo Marshall

2 Trình tự thí nghiệm:

Gia nhiệt cho bể ổn nhiệt đến nhiệt độ ổn định 60ºC±1ºC, ngâm mẫu trong bể

ổn nhiệt trong thời gian 40 min±5 min

Lau sạch mặt trong hai vành thép nén mẫu Vớt mẫu bê tông nhựa ra khỏi bồn nước ổn nhiệt và nhanh chóng đặt vào giữa hai vành nén, đưa bộ phận nén mẫu vào vị trí thử nghiệm trên máy nén, gá đồng hồ đo độ dẻo và điều chỉnh kim đồng hồ về 0

Gia tải cho mẫu và quan sát đồng hồ đo lực, đồng hồ đo biến dạng của mẫu Khi đồng hồ đo lực đạt giá trị lớn nhất (và bắt đầu có xu hướng giảm) thì ghi lại số đọc trên đồng hồ đo lực đồng thời ghi lại số đọc trên đồng hồ đo biến dạng

Khuyến khích sử dụng Máy nén Marshall có trang bị các đầu đo lực, đầu đo biến dạng điện tử cho phép thu nhận, lưu trữ và xử lý số liệu bằng phần mềm chuyên dụng

Thời gian thử nghiệm từ khi lấy mẫu bê tông nhựa ra khỏi bồn nhiệt đến khi xác định được giá trị lực nén lớn nhất không được vượt quá 90s

 Ghi chú:

- Độ bền và độ dẻo Marshall phải xác định theo kết quả trung bình của 3 lần thí nghiệm đối với các mẫu cùng loại Độ sai lệch giữa các lần thí nghiệm không được quá 10%

- Nếu chiều cao của mẫu thí nghiệm khác với chiều cao của mẫu tiêu chuẩn thì

độ bền theo Marshall phải nhân với một hệ số hiệu chỉnh

- Bê tông nhựa được xem là đạt yêu cầu kỹ thuật để xây dựng khi mối tương quan giữa độ bền và độ dẻo theo Marshall của nó phải nằm trong vùng giới hạn

2.2 Thiết bị thử mẫu bê tông nhựa

2.2.1 Thiết bị thử

Máy nén Marshall bao gồm các bộ phận chính: khung máy, kích gia tải, thiết bị

đo lực và đồng hồ đo biến dạng của mẫu

1 Bộ phận gia tải có tốc độ gia tải không đổi trong quá trình thử nghiệm là 50,8

mm/min

2 Thiết bị đo lực có độ chính xác đến 10 daN, sử dụng vòng ứng biến hoặc đầu đo lực load cell có dải đo phù hợp

3 Đồng hồ đo biến dạng có độ chính xác đến 0,01 mm

1 Bộ khuôn đúc mẫu gồm các khuôn kim loại hình trụ rỗng có đường kính trong 101,6

mm 0,2 mm, đế khuôn và khuôn dẫn (xem Hình 2.2)

Kích thước tính bằng milimét

Hình 2.2 Khuôn đúc mẫu

2 Búa đầm bằng kim loại, có bề mặt đầm hình tròn, phẳng, có trọng lượng 4536 g 9

g Chiều cao rơi tự do của búa là 457 mm2 mm (xem Hình 2.3)

Kích thước tính bằng milimét

Hình 2.3 Búa đầm

3 Bệ đầm hình trụ bằng gỗ kích thước 203 mm x 203 mm x 457 mm được bịt đầu bằng bản thép kích thước 305 mm x 305 mm x 25 mm Gỗ làm bệ đầm có thể là gỗ thông hoặc loại gỗ khác với khối lượng thể tích khô từ 0,67 g/cm3 đến 0,77 g/cm3 Bệ

gỗ được neo thẳng đứng trên sàn bê tông cứng bởi 4 bản thép góc

4 Bộ gá giữ khuôn đúc được gắn với bệ đầm có tác dụng định vị để tâm của khuôn đúc mẫu trùng với tâm của bệ đầm, giữ bộ khuôn đúc mẫu không dịch chuyển trong quá trình đầm tạo mẫu

5 Dụng cụ tháo mẫu gồm khung thép, đĩa thép và kích Đĩa thép hình trụ có chiều dày tối thiểu 13 mm, đường kính 100 mm được dùng để truyền lực từ kích lên bề mặt mẫu, tống mẫu ra khỏi khuôn đầm

6 Tủ sấy có bộ phận điều khiển nhiệt độ với độ chính xác tối thiểu là 3oC, có thể duy trì nhiệt độ tới 300oC

7 Thiết bị trộn BTN: có thể trộn bằng máy hoặc bằng tay với chậu trộn có dung tích phù hợp để tạo ra hỗn hợp đồng nhất trong khoảng thời gian yêu cầu

8 Thiết bị gia nhiệt: sử dụng bếp nung, bồn cát, đèn hồng ngoại hoặc các thiết bị phù hợp để cung cấp nhiệt cho chậu trộn nhằm duy trì nhiệt độ của BTN trong suốt quá trình trộn Trong trường hợp sử dụng bếp nung, cần tránh sự tiếp xúc trực tiếp giữa bếp nung và chậu trộn để không gây quá nhiệt cục bộ

Hình 2.4 Dụng cụ tháo mẫu

9 Bể ổn nhiệt: có thể duy trì nhiệt độ của nước trong bể ở 60 oC1 oC Bể ổn nhiệt có chiều sâu tối thiểu là 150 mm và 230 mm tương ứng khi thí nghiệm mẫu Marshall thông thường và mẫu Marshall cải tiến, bể có giá đỡ mẫu nằm cách đáy bể 50 mm

10 Khay dùng để gia nhiệt cho cốt liệu

11 Dụng cụ chứa nhựa đường nóng: bát sứ, bát thuỷ tinh, cốc mỏ, hộp tôn

12 Bay trộn, thanh gạt

13 Nhiệt kế để xác định nhiệt độ cốt liệu, nhựa đường, BTN: nhiệt kế có khoảng đo từ

10 oC đến 200 oC với độ chính xác 1 oC

14 Cân 5 kg, độ chính xác 0,1 g dùng để cân vật liệu Chuẩn bị mẫu, cân mẫu

15 Cân 10 kg, độ chính xác 1,0 g dùng để chuẩn bị cốt liệu

16 Thước kẹp, độ chính xác 0,1 mm

17 Găng tay chịu nhiệt: dùng để cầm, nắm các thiết bị nóng đến 200 oC

18 Găng tay cao su chịu nhiệt: dùng để lấy mẫu khỏi bể ổn nhiệt

19 Bút đánh dấu mẫu

20 Môi múc, thìa: dùng để xúc cốt liệu, BTN

7

6

5 4 3 2

1

Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm theo máy Marshall

1.Hệ thống thủy lực; 2.Tấm đế; 3.Mẫu bê tông nhựa; 4.Khuôn ép 2 nửa; 5.Đồng

hồ đo biến dạng; 6.Khung chịu lực (khung máy); 7.Đồng hồ đo lực nén

Ø101.6

Hình 2.6 Hình dạng và kích thước mẫu bê tông nhựa chuẩn

PHẦN B: TÍNH TOÁN CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

Từ yêu cầu kỹ thuật đặt ra là thiết kế một máy nén mẫu bê tông nhựa đáp ứng xác định được các chỉ tiêu của phương pháp thử mẫu bê tông nhựa (bê tông atfan) là xác định độ ổn định, độ dẻo

Dựa vào các số liệu ban đầu, các số liệu khác tham khảo thực tế và các yêu cầu trên , ta có thể thiết kế máy theo 2 hướng:

1 Thiết kế máy sử dụng hệ thống thủy lực

2 Thiết kế máy sử dụng kết cấu cơ khí

3.1 Thiết kế máy sử dụng hệ thống thủy lực

Từ lực ép yêu cầu => ta tính áp suất dầu, tính toán các thông số kỹ thuật của xilanh thủy lực

Từ tốc độ yêu cầu => ta tính toán lưu lượng dầu cần cung cấp cho xilanh thủy lực

Dựa vào áp suất và lưu lượng dầu thủy lực ta lần lượt tính chọn động cơ điện dẫn bơm dầu, các phần tử thủy lực như: bơm dầu, van an toàn và van tràn, van cản, van tiết lưu, van phân phối, đường ống dẫn dầu,…

Máy ép thủy lực

1

2 3

4

5 6 7

9 8

Hình 4.1 Máy ép thủy lực

1.Khung chịu lực (khung máy); 2.Đồng hồ đo lực nén; 3.Vòng lực (cung lực);

4.Đồng hồ đo biến dạng; 5.Mẫu bê tông nhựa; 6.Khuôn ép 2 nửa; 7.Tấm đế; 8.Xilanh thủy

lực; 9.Hệ thống thủy lực

 Ưu điểm:

- Truyền được công suất cao và tải trọng lớn, cơ cấu đơn giản và hoạt động với độ tin cậy cao

- Điều chỉnh được vô cấp vận tốc của cơ cấu chấp hành

- Vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn bố trí không lệ thuộc với nhau

- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước các cơ cấu nhờ chọn áp suất cao

- Bơm và động cơ thủy lực có quán tính nhỏ, dầu có tính chịu nén nên có thể làm việc

ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như hệ truyền động cơ khí hay truyền động điện

- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

- Có thể theo dõi tình trạng làm việc của hệ thống, kể các hệ phức tạp, nhiều mạch nhờ

- Do dầu có tính đàn hồi nên khó ổn định vận tốc khi tải thay đổi

3.2 Thiết kế máy sử dụng kết cấu cơ khí

Từ lực ép yêu cầu => tính toán thông qua bộ truyền => tính công suất động cơ điện (tra bảng, chọn động cơ điện)

Từ tốc độ yêu cầu => tính toán bộ truyền (tính tỉ số truyền), thiết kế bộ truyền, thiết kế các kết cấu cơ khí, chi tiết cơ khí

Máy ép cơ khí

9

8

1 2 3 4 5

6 7

Hình 4.2 Máy ép cơ khí

1.Động cơ điện; 2.Khung máy; 3.Trụ vít me điều khiển hành trình tạo lực ép; 4.Bàn máy, tấm

đế đặt; 5.Đồng hồ đo lực; 6.Trục có ren trong; 7.Trục vít me; 8.Vô lăng; 9.Tay quay

3.3 Lựa chọn phương án thiết kế máy

Dựa vào các sơ đồ máy cùng với các ưu nhược điểm được phân tích của các phương án, ta nhận thấy phương án 1 (Máy ép thủy lực) phù hợp với yêu cầu đặt ra

 Chọn phương án thiết kế: Máy ép thủy lực

Hình 4.3 Máy ép thủy lực

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY

4.1 Lập sơ đồ động học của máy thiết kế

15 16

13 12 11 10 9 8 7

17 18

Hình 4.1 Sơ đồ động học của máy ép thủy lực

1.Bể chứa dầu; 2.Bộ lọc thô; 3.Động cơ điện; 4.Van cản; 5.Van đảo chiều 4/3; 6.Đồng hồ đo

áp suất; 7.Khung chịu lực (khung máy); 8.Đồng hồ đo lực nén; 9.Vòng lực (cung lực); 10.Đồng hồ đo độ biến dạng; 11.Khuôn ép 2 nửa; 12.Mẫu bê tông nhựa; 13.Tấm đế; 14.Xilanh thủy lực; 15.Bơm thủy lực (bơm bánh răng); 16.Van tràn và van an toàn; 17.Bộ lọc

tinh; 18.Van tiết lưu

 Nguyên lý làm việc:

Đầu tiên, đặt mẫu bê tông nhựa đã chuẩn bị sẵn theo tiêu chuẩn (Đúng thành phần, kích thước,…)(12) vào bộ khuôn ép 2 nửa(11) rồi đặt lên tấm đế(13) Sau đó lắp đồng hồ đo độ dẻo (Biến dạng khi phá hủy)(10) lên nửa khuôn ép trên(11), điều chỉnh kim đo lực nén(8) và kim đo độ dẻo về 0

Đóng điện, đóng động cơ điện(3) làm quay bơm dầu(15) hút dầu qua bộ lọc thô(2) Dầu thủy lực qua các thiết bị khác như bộ lọc tinh(17), van tiết lưu(18), nhờ van này ta điều chỉnh được lưu lượng vào xilanh, do đó làm thay đổi được vận tốc của piston theo yêu cầu(thay đổi được vận tốc ép) Sau khi dầu qua van tiết lưu thì qua van phân phối để vào buồng trên hoặc buồng dưới của xilanh để thực hiện chuyển động ép hoặc chuyển động tháo mẫu thử

4.2 Tính chọn các thông số kỹ thuật chính

Tính toán hệ thống thủy lực và các phần tử trong hệ thống

Các đại lượng cần tính toán:

 Áp lực dầu cung cấp (bar), (kG/cm2)

 Lưu lượng dầu vào (lít/phút)

 Lưu lượng dầu ra (lít/phút)

 Công suất của bơm dầu (kW)

 Tính toán và chọn các phần tử điều khiển (thủy lực) như van an toàn và van tràn, van cản, van tiết lưu, van phân phối, đường ống dẫn dầu,…

 Tính và chọn động cơ điện (kW)

 Tính toán các thông số của bể dầu

4.2.1 Tính toán các thông số của xilanh thủy lực

a Tính toán áp suất p của xilanh thủy lực

Hình 4.2 Sơ đồ tính toán xilanh thủy lực

Ta viết phương trình cân bằng lực của cụm piston xét ở hành trình công tác (hành trình piston đi từ dưới lên trên):

Trường hợp bỏ qua rò rỉ ở xilanh thủy lực, dầu vào xilanh thủy lực có áp suất p1tạo ra lực phải cân bằng với lực yêu cầu của phụ tải, lực ma sát và lực quán tính Từ

đó, ta có phương trình cần bằng lực của cụm piston xét ở hành trình công tác

p1.A1 – p2.A2 – Ft – Fmsp – Fmsc – Fmst – G – Fqt = 0 (2.1)

Trong đó:

p1: áp suất dầu ở buồng công tác

p2: áp suất dầu ở buồng ra

A1: diện tích piston ở buồng không có cần, A1 =

4 D2



A2: diện tích piston ở buồng có cần, A2 =

4

) (D2 d2



Ft: tải trọng công tác, Ft = 50 kN = 5.104 N

Fmsp: lực ma sát giữa piston và xilanh

Fmsc: lực ma sát giữa cần piston và vòng chắn khít D: đường kính trong của xilanh

d: đường kính cần piston

Fqt: lực quán tính

Q1: lưu lượng vào xilanh

Q2: lưu lượng ra xilanh

Lực quán tính sinh ra ở giai đoạn piston bắt đầu chuyển động,

dt

d m

Lực ma sát giữa piston và xilanh Fmsp :

Lực này được xác định theo công thức: Fmsp = .N

Ta chọn p2 = 5 (kG/cm2)

pk: áp suất tiếp xúc ban đầu giữa vòng găng và xilanh, pk nằm trong khoảng (0,07 0,14) Chọn pk = 0,1 (kG/cm2)

z: số vòng găng Chọn z = 3

.D.b.(p2 + pk): lực của vòng găng đầu tiên

.D.b.(z-1).pk: lực tiếp xúc của vòng găng tiếp theo

Thay các giá trị trên vào biểu thức ta được:

N = .8.0,4.[(5+0,1) + (3-1).0,1] = 53,28 kG

Fmsp= .N = 0,1.53,28= 5,328 kG = 53,28 N Vậy lực ma sát giữa piston và xilanh (thực chất là lực ma sát giữa các vòng găng và xilanh):

Fmsp = 53,28 N

Lực ma sát giữa piston và vòng chắn khít:

Giá trị ma sát giữa cần piston và vòng chắn được tính:

Fmsc = 0,15.f..d.b.p Trong đó:

f: hệ số ma sát giữa cần và vòng chắn, đối với vật liệu làm bằng cao su thì f = 0,1

d: đường kính cần piston Chọn d = 0,5D = 0,5.80 = 40 mm = 4 cm b: chiều dài tiếp xúc của vòng chắn với cần Chọn b = d

p: áp suất dầu tác dụng vào vòng chắn p = p2 = 5 (kG/cm2) 0,15: hệ số kể đến sự giảm áp suất theo chiều dài của vòng chắn Vậy:

Fmsc = 0,15.0,1 .4.4.5= 3,77 kG Lực quán tính: Fqt

Trong mỗi lần thực hiện nén mẫu bê tông nhựa thì vận tốc xilanh lực không đổi, do đó:



– p2

4

) (D2d2



– Ft – Fmsp – Fmsc – Fmst – G – Fqt = 0

p1

4 D2



– p2

4 (D2 d2)



– 3,77 – 5,328 – 5000 = 0

p1

4 D2



– p2

4 (D2 d2)

7 , 37 5 1 , 5009

1





p = 103,39 kG/cm2

b Tính toán lưu lượng cần cấp cho xilanh thủy lực

Dựa vào số liệu thực tế trên máy đo độ cứng Marshall:

2 1

D

v 

Trong đó:

Q1: lưu lượng cần cung cấp vào

V1: vận tốc chuyển động của piston, V1= 35 mm/phút D: đường kính của piston, D=80mm

 Q1=

4

.

2 1

.

2 2 1

d D

.

2 2 1

d D

=

4

) 40 80 (

35

2 1

D

v 

Trong đó:

Q1: lưu lượng cần cung cấp

V1: vận tốc chuyển động của piston, V1= 999 mm/phút D: đường kính của piston, D=80mm

 Q1=V1.A1=

4

80 999

2



=5021521,7 (mm3/ph) = 5,02 (l/ph) Tính lưu lượng ra:

Q2=V1.A2=

4

) (D2 d2

999

2

2 



=3766141,27 (mm3/ph) = 3,77 (l/ph)

Xét ở vận tốc ép theo tiêu chuẩn ép bê tông nhựa: V= 50,8 mm/phút

Tính lưu lượng vào:

Q1=V1.A1=

4

.

2 1

D

v 

Trong đó:

Q1: lưu lượng cần cung cấp

V1: vận tốc chuyển động của piston, V1= 50,8 mm/phút D: đường kính của piston, D=80mm

 Q1=

4

.

2 1



=

4

) 40 80 (

8 , 50

2

2 



=191511,49 (mm3/ph) = 0,19 (l/ph)

4.2.2 Tính toán và chọn các thông số của bơm

a Tính toán các tổn thất áp suất trong hệ thống

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

từ bơm đến cơ cấu chấp hành (xilanh thuỷ lực) Tổn thất này phụ thuộc vào các yếu tố

1 0

p

p p

p p

Xét về mặt kết cấu của hệ thống thuỷ lực thì tổn thất áp suất có thể quy về 2 dạng tổn thất chính sau:

Tổn thất áp suất qua van

Tổn thất áp suất trên ống dẫn

 Tổn thất áp suất qua van p 1

Đối với mỗi kết cấu van ta có những công thức tính toán tổn thất khác nhau Bằng thực nghiệm người ta đã xác định được những khoảng giá trị tổn thất áp suất đối với từng loại van

Ta dựa vào bảng sau đây để tìm các giá trị tổn thất áp suất:

Kiểu van Tổn thất áp suất p 1 (kG/cm 2 )

Van an toàn 2  3

Van đảo chiều 1,5  3

Van điều áp 2,5  6

Van tiết lưu 2  3,5

Van tiết lưu điều chỉnh 3  6

Van giảm áp 3  10

Van một chiều 1,5  2

Bảng 4.3 Bảng tra giá trị tổn thất áp suất qua van

Đối với hệ thống thuỷ lực mà ta thiết kế, giá trị tổn thất áp suất được chọn như sau:

- Tổn thất áp suất qua van an toàn: 2 (kG/cm2)

- Tổn thất áp suất qua van tiết lưu: 3 (kG/cm2)

- Tổn thất áp suất qua van đảo chiều: 1,5 (kG/cm2)

- Tổn thất áp suất qua van cản: 1,5 (kG/cm2)

Vậy tổn thất áp suất qua van là:

p1 = 2 + 3 + 1,5 + 1,5 = 8 (kG/cm2)

 Tổn thất áp suất trong ống dẫn p 2

Xét về chiều dài ống dẫn trong hệ thống thuỷ lực của máy thiết kế là khá ngắn, nên ta có thể bỏ qua tổn thất áp suất do chiều dài ống Ở đây, ta chỉ quan tâm đến tổn thất cục bộ trong hệ thống ống dẫn

Giá trị tổn thất cục bộ được tính theo công thức sau:

p2 =

d

l v

g. .

2

g. .

2

d: đường kính ống

Tuy nhiên, để đơn giản trong quá trình thiết kế, ta có thể lấy giá trị tổn thất áp suất cục

bộ trong ống dẫn theo công thức sau:

p2 = 0,05.pctTrong đó:

pct = p1 = 103,39 (kG/cm2): áp suất của cơ cấu chấp hành

Giá trị tổn thất thể tích trong hệ thống có thể tính theo công thức sau:

qtt = .p Trong đó:

qtt: tổng tổn thất thể tích (cm3/s)

: trị số tổn thất thể tích cho một đơn vị áp suất

p: tổn thất áp suất trong hệ thống

 Trị số tổn thất thể tích cho một đơn vị áp suất

Đối với bơm: (0,5  0,7).106 Chọn  = 0,7.10-6Đối với van: (0,02  0,025).106 Chọn  = 0,025.10-6Đối với xilanh: (0,01  0,02).106 Chọn  = 0,02.10-6

 Tổn thất áp suất trong hệ thống

Ta có:

p = p1 + p2 = 8 + 5,17 = 13,17

p = 13,17 (kG/cm2) Vậy:

qtt = (0,7 + 0,025 + 0,02) 10-6.13,17 (cm3/s)

qtt = 9,81 10-6 (cm3/s) = 5,89.10-7 (l/ph)

qtt = 5,89.10-7 (l/ph)

c Tính toán lưu lượng của bơm, Q b

Lưu lượng của bơm gồm có 2 phần, một phần cung cấp cho hành trình công tác

và một phần khác bù vào tổn thất thể tích

Qb = Qct + qtt

Tuy nhiên, giá trị của qtt = 5,89.10-7 (l/ph) quá bé so với giá trị của Q1, do đó

có thể bỏ qua giá trị này và ta lấy Qb = Qct = Q1

Bơm dầu là một loại cơ cấu biến đổi năng lượng dung để biến cơ năng thành

động năng và thế năng dưới dạng áp suất Trong hệ thống dầu ép chỉ dung loại bơm

thể tích nghĩa là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể

tích các buồng làm việc Khi thể tích buồng làm việc tăng bơm thực hiện quá trình

hút,khi thể tích buồng làm việc giảm bơm thực hiện quá trình đẩy

Bơm bỏnh răng gồm cú: loại bỏnh răng ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong,cú thể là răng thẳng, răng nghiờng hoặc chữ V

Loại bỏnh răng ăn khớp ngoài được dụng rộng rói hơn vỡ chế tạo dễ hơn cỏc loại khỏc

 Ký hiệu:

 Sơ đồ nguyên lý:

Hỡnh 4.4 Kết cấu nguyờn lý bơm bỏnh răng

1.Bỏnh răng chủ động; 2.Bỏnh răng bị động; 3.Thõn bơm

A Buồng hỳt B Buồng đẩy

B tăng và đẩy dầu vào hệ thống Như vậy quỏ trỡnh hỳt và đẩy xảy ra liờn tục khi bơm làm việc

Q p

612

6 120

=1,18 (kW)

Công suất động cơ điện dẫn động bơm dầu, Nđcđ

39 , 1 85 , 0

18 , 1

N N

Tra bảng catalogue động cơ điện 1 pha => Chọn động cơ điện 1 pha có các thông số

kỹ thuật sau:

Kiểu: KCK100Lb2 Công suất: 1,5 kW Hiệu suất: 86 %

Hệ số công suất: 0,8

Tra catalogue bơm thủy lực => Chọn bơm bánh răng có các thông số kỹ thuật sau: Kiểu: BHP2QO – D – 3

Displacement (cm3/rev): 3 Max pressure (bar): 270 Max speed (rev/min): 4000 Min speed (rev/min): 800

4.2.3 Tính toán, chọn van tràn và van an toàn

Công dụng của van là dùng để khống chế áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy lực không vượt quá trị số quy định đề phòng quá tải Nó được đặt trên ống chính có áp suất cao

Trong trường hợp van chỉ làm việc gián đoạn thì đó gọi là van an toàn Còn khi

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

Cùng một van nhưng tùy vào điều kiện làm việc mà nó có thể là van tràn hay van an toàn

Van tràn và van an toàn có nhiều loại là: loại kiểu van bi (trụ, cầu), loại kiểu con trượt (piston) và loại van điều chỉnh hai cấp áp suất (phối hợp) Ở đây ta chọn van điều chỉnh hai cấp áp suất để tính toán

 Ký hiệu:

P2

P1

Hình 4.5 Kết cấu van tràn và van an toàn

1.Vít điều chỉnh; 2.Lò xo 1; 3.Bi cầu; 4.Lò xo 2; 5.Con trượt; 6.Thân van

b Nguyên tắc làm việc

Khi áp suất tăng vượt quá mức quy định,áp suất này sẽ thắng lực lò xo 1 và đẩy

bi cầu lên hình thành khe hở thông dầu đưa dầu về bể Quá trình này diễn ra liên tục để làm nhiệm vụ giữ áp suất không đổi trong hệ thống thủy lực lúc này van làm nhiệm vụ

là van tràn Khi có quá tải, nghĩa là áp suất bơm tăng đến giá trị mà nó thắng cả lực lò

xo 1 và lực lò xo 4 Lúc này cả hai cửa đều mở để dầu về bể, khi chất lỏng về thùng chứa làm cho áp suất chất lỏng trong hệ thống giảm xuống như mức quy định đã được điều chỉnh trước Quá trình này không diễn ra liên tục và lúc này van làm vai trò là van

an toàn Như vậy van tràn làm việc thường xuyên hơn với tác dụng là giữ cho áp suất không đổi

c TÝnh to¸n

Chọn loại van điều chỉnh hai cấp áp suất, có thể tính toán như sau: gọi d là đường kính trung bình của lỗ tiết lưu A1, lưu lượng qua van bi trụ là:

p g d

Q  2. 

4

0 4

).

2 3

1 p D F lx 

Q p

p

2

.

.

4 1 2

3 1

10 900 15 , 0 6 , 0

33 , 16

3 1

đó ta có lưu lượng qua van bi:

)(

.2

d1 : đường kính tiết diện chảy của van bi, chọn d1 = 3 mm = 0,3 cm

p2: áp suất ra của van, thông với bể, nên p2 =0 x: độ mở của van bi

98,101.10.900

981.2.3,0 6,0

33,16

.2

.

2 2

1 3 1

Bỏ qua ma sát giữa vỏ van và van con trượt ta có phương trình cân bằng con trượt

4

2 025 , 0 4

).

(

2 2

3 1 2 02

.2

max 12

2

Q x

981.2.1 6,0

67,83

.2

max 12

2 ) (

4

).

(

2 3

max 2 2

max 1

p p

D C

x x

Như vậy áp suất cần thiết để mở van:

3 2 2 2

2 02 3 2 2 02

*

.

4

4

4 ).

D C x D C x p D C x x

.

4 3 , 16 10 94 , 1 2

4 079 ,

4.2.4 Tính toán và chọn van cản

Van cản dùng để tạo nên một sức cản trong hệ thống thủy lực Ở đường xả dầu

về bể người ta đặt một van cản để tạo ra một áp suất nhất định, điều này làm cho chất lỏng không bị đứt quãng, do đó piston của cơ cấu chấp hành chuyển động êm, nhẹ