thiết kế máy ép thủy lực 1000 ton

Để sản xuất ra những sản phẩm đó thiết bị không thể thiếu là: máy búa và máy ép thủy lực, máy ép cơ khí…Máy ép thủy lực ngày càng được sử dụng rộng rãi với nhiều chủng loại và tính đa dạ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ

MÁY ÉP THỦY LỰC 1000 TẤN

MỤC LỤC TRANG

Chương 1: Tổng quan về sản phẩm và máy ép thủy lực 1000 tấn

1.1 Giới thiệu máy ép thủy lực

1.2 khả năng công nghệ của máy

Chương 2: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực

2.1 Thiết kế sơ đồ động

2.2 Xác định các thông số kỹ thuật cơ bản:

2.2.1 Phân tích hoạt động của máy

2.2.2 Xác định các thông số

a) Kích thước của máyb) Lực ép lớn nhấtc) Thông số hình học2.3Các chế độ làm việc của máy ép thủy lực

2.4Tính toán hệ thống thủy lực và các phần tử trong hệ thống

2.4.1 Tính toán và kiểm nghiệm xilanh-piston

2.4.2 Tính toán lưu lượng

2.4.3 Áp lực cần thiết khi ép lực 1000 tấn đối với xilanh

2.4.4 Chọn các phần tử thủy lực

a) Hệ thống vanb) Động cơ điện chínhc) Bơm cao áp

2.4.5 Tính toán chọn đường ống dẫn dầu

2.4.6 Thùng dầu (thể tích, vách ngăn, bộ lọc, đo nhiệt độ,)

Chương 3: Tính toàn thiết kiểm nghiệm thân máy và các cơ cấu chính

8889

111212141516

2122

232324

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VÀ MÁY UỐN TÔN THỦY LỰC

1.1 Giới thiệu máy ép thủy lực

Hiện nay, Ngành Gia công áp lực đang rất phát triển ở nhiều quốc gia trên thế giới bởi chính những sản phẩm của ngành công nghiệp đóng vai trò chủ đạo trong sản xuất công nghiệp Để sản xuất ra những sản phẩm đó thiết bị không thể thiếu là: máy búa và máy ép thủy lực, máy ép cơ khí…Máy ép thủy lực ngày càng được sử dụng rộng rãi với nhiều chủng loại và tính đa dạng về sản phẩm cũng như công năng của chúng như: dập thể tích, rèn tự do, ép chảy, ép đùn, uốn nắn kim loại, dập vuốt(dập thủy tĩnh, thủy cơ),…Bên cạnh đó chúng ta cũng không thể không kể đến những tính năng, ưu điểm cơ bản của máy ép thủy lực làm nó càng trở nên thông dụng, đó là:

 Làm việc êm, cho áp lưc ép cực đại theo lực ép danh nghĩa và có thể duy trì

áp lực đó trong suốt quá trình công nghệ.

 Điều khiển lực ép mềm dẻo, dễ dàng theo yêu cầu công nghệ và theo kết cấu khuôn

 Kết cấu máy đơn giản, các bộ phận được sử dụng đều được tiêu chuẩn hoá cao nên giá hành hạ.

 Có nhiều dạng điều khiển khác như : điều khiển thủ công, điều khiển PLC, điều khiển CNC Do vậy các thông số công nghệ được điều chỉnh chính xác, đảm bảo hiệu suất làm việc và công suất máy

 Kết cấu máy có thể ngang , đứng và gọn nhẹ hơn so với các máy khác

Hình ảnh về máy ép thủy lực 1000 tấn

Máy ép thủy lực 1000 tấn 4 cột

Máy ép thủy lực 1000 tấn 4 trụ

1.2 Khả năng công nghệ của máy

Hiện nay, máy thiết bị ngành gia công áp lực chủ yếu sử dụng máy thủy lực do cónhững ưu điểm vượt trội so với các nhóm máy khác như:

- Điều chỉnh được hành trình làm việc dễ dàng

- Làm việc êm, ít va đập nên không gây ra tiếng ồn

- Truyền được công suất cao, tạo lực lớn và hoạt đông tin cậy

- Tạo ra sản phẩm có độ chính xác cao

Máy thủy lực 1000 tấn gia công được các chi tiết co dạng tấm như: vỏ oto, vỏ tàu

Một số hình ảnh thực tế :

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP THỦY LỰC 2.1 Thiết kế sơ đồ động

Sơ đồ thủy lực máy ép thủy lực 1000 tấn

MH

3 4

5 8

10 11

5 Động cơ

6 Van 1 chiều

7 Van phân phối dung điều khiển xilanh chính

8 Van an toàn

9 Van 1 chiều có điều khiển

10.Van 1 chiều có điều khiển

11.Van an toàn

12.Xilanh chính

13.Van điền đầy

14.Thùng dầu trên nóc máy

15.Xi lanh đẩy

16.Van tiết lưu kết hợp

17.Van tiết lưu kết hợp

18.Van phân phối điều khiển van xilanh đẩy

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý thủy lực:

2.2 Xác định các thông số kỹ thuật cơ bản.

2.2.1 Phân tích hoạt động của máy

Trong quá trình máy nhấn thủy lực làm việc, phải đảm bảo cho máyhoạt động chính xác và ổn định.Các chuyển động của piston phải thực hiệnmột cách đồng bộ không có sự chênh lệch về vận tốc, hành trình Do đó phảichế tạo các bộ phận của máy với dung sai cho phép, đồng thời phải sử dụngcác cơ cấu và các thiết bị thủy lực làm đồng bộ các giá trị như các van tiếtlưu, trục truyền đồng bộ Lực ép tạo ra phải đủ lớn để biến dạng phôi théptheo yêu cầu

2.2.2 Xác định các thông số

Ta cã c¸c th«ng sè kü thuËt cña m¸y nh sau:

2.3 T ính toán hệ thống thủy lực và các phần tử trong hệ thống

2.1.1 Tính toán và kiểm nghiệm xilanh-piston

piston đứng và nằm ngang, kiểu cố định và kiểu di động, kiểu có bệ đỡ trên mặt bích vàđáy.v.v số lương xilanh công tác có thể là một, hai, ba hoặc nhiều hơn tùy thuộc vào chứcnăng công nghệ, lực ép của máy, hay kích thước kết cấu của máy

Tra theo catalogue của công ty Bega xuất xứ Hà Lan

Chọn đường kính trong của xilanh: d1 = 750mm

1 max

max

68,18( )520

Hµnh tr×nh di chuyÓn ngang cña ®Çu trît 2500mm

VËn tèc xuèng nhanh cña ®Çu trît(kh«ng

VËn tèc khø håi cña ®Çu trît(kh«ng t¶i) 80mm/s

Trong đó k là hệ số an toàn k=3,2

e là hệ công nghệ với thân xilanh làm từ thép ống cán e=1

th

 là giới hạn đàn hồi của vật liệu làm xilanh

Chọn dường kính ngoài của xilanh: d2 =820 mm

,là đường kính trong và ngoài của xilanh

rlà bán kính đang xét ứng suất lớn nhất xuất hiện trên bề mặt trong xilanh nên ta kiểm nghiệm tai r =

P =250xN/

ứng suất tương đương:

như vậy theo kết quả tính toán thì xilanh đủ bền

2.1.2 Tính toán lưu lượng

Diện tích mặt piston trên: = = 3.14 = 196250

= 0,19625 Diện tích mặt piston dưới: = =94514 mm2

= 0.094514 +/ XÐt ë hµnh tr×nh c«ng t¸c:

Q1 = vct.Act =vct.(A1)=vct

2 4

D



=

2 750 5 4



=1,711.106(mm3/s)=102,66 (l/ph)

Q1: lợng cần cấp trong hành trình công tác của máy

vct: vận tốc chuyển động trong hành trình công tác +/ Xét ở hành trình không tải đi xuống:

Q d

Chọn theo tiêu chuẩn lấy d1=170 mm

Khi đó lu lợng dầu từ bể tràn xuống là:

Q3=Q-Q1=

2 4

+/ áp suất bơm: pb

pb = p0 =p1 = 250 Bar

+/ Công suất bơm:Nb=

612

250.102, 66

612 =50,323 kW +/ Công suất động cơ điện dẫn động bơm

Nđc: công suất của động cơ điện

ηb: hiệu suất của bơm, ηb = (0,6 đến 0,9), chọn ηb = 0,87

ηd: hiệu suất truyền động từ động cơ qua bơm, chọn ηd

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý

Lò xo 3 có lực đẩy rất nhỏ, chỉ có tác dụng đóng kín cửa bằng vancôn 3 khi áp suất ở cửa vào 0,tức là khi chất lỏng chảy theo chiềungược lại Khi chất lỏng chảy theo chiều quy định thì áp suất sẽ đẩy vancôn 3 mở cửa và chảy qua dễ dàng do lực lò xo 3 rất nhỏ

 Van tiết lưu &van một chiều

Cụm van này có tác dụng điều chỉnh chất lỏng chỉ tiết lưu theo mộtchiều chiều ngược lại chất lỏng vẫn chảy đúng với lưu lượng được cấpvào

Hình 2.5Sơ đồ nguyên lýCấu tạo của cụm van là sự kết hợp giữa hai loại van một chiều vàvan tiết lưu.Nguyên lý hoạt động của van một chiều đã trình bày ở trên.Đối với van tiết lưu lượng được điều chỉnh nhờ thay đổi tiết diện 4, tiếtdiện này thay đổi là do điều chỉnh thân 2 và ống ngoài 1 Lưu lượngthay đổi có tác dụng thay đổi tốc độ của hành trình theo yêu cầu.

 Van phân phối

Van phân phối hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.khicuộn dây có điện sẽ biến lõi sắt thành nam châm và đông thời hút ôngcuộn về phía lõi sắt làm cho ống cuộn chuyển động quá trình này sẽlàm đóng mở các cổng van Khi ngắt điện thì ống cuộn sẽ trở về vị trícân bằng dưới tác dụng của lò xo

Van phân phối có 4 cổng cổng P nối với thùng chứa, công T để đưachất lỏng về, cổng A và B là 2 cổng nối với đường ống chính

Dung tích bơm thủy lực:

2.1.4 Tính toán chọn đường ống dẫn dầu

Tính đường ống dẫn đàu theo lưu lượng lớn nhất của bơm,để khi ta muốnthay đổi vận tốc đầu trượt thì chỉ cần thay đổi giá trị thiết lưu của van tiết lưu

mà đường ống vẫn đảm bảo

Ta cã lu lîng ch¶y qua èng Q=

2 4

do dầu tràn ra ngoài, tổn thất do mất mát áp suất Trong thực tế thể tíchthùng dầu có thể lấy theo kinh nghiệm:

Chọn = 500 lít

b) Tấm ngăn

Trong bình chứa bố trí một số tấm ngăn.Chiều cao tấm ngăn khoảngbằng 2/3 mực dầu Các tấm ngăn có hai tác dụng:

 Ngăn không cho dầu trên đường ống trở về đi ngay vào bơm Có tấmngăn, dầu trở về sẽ tản ra phía vách thùng chứa, nhiệt độ sẽ giảm thấptrước khi hòa vào lượng dầu có sẵn trong bình.

 Tránh sự tung tóe dầu trong bình chứa khi hệ thống đang hoạt động.Nắp bình chứa thường có lỗ thông hơi, trên nắp có bộ lọc để ngăn bụilọt vào cùng không khí Một số bình chứa không dung lỗ thông hơi màthay thế là van điều khiể Van sẽ tự động đưa không khí lọc vào bìnhchứa nhưng ngăn không cho không khí đi ra ngoài cho đến khi áp suấtđạt một giá trị xác định trước

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM THÂN MÁY VÀ CÁC CƠ CẤU CHÍNH

3.1 kiểm bền cho cột dẫn hướng

Do lực tác dụng lên 4 cột dẫn hướng là như nhau nên ta coi như mỗi cột chịu lực ép là 250 tấn khi do chỉ cần kiểm nghiệm bền cho 1 cột dẫn hướng

Kiểm nghiệm trên phần mềm solidword cho kết quả như sau

Chuyển vi là 1,951 mm thỏa mãn điều kiện chuyển vị cho phép 100 tấn /1mmKiểm nghiệm bền cho hệ toàn hệ thống gồm dầm trên cho kết quả như sau

Kết quả kiểm nghiệm trên phần mềm solidword cho thấy ứng suất lớn nhất tác dụng lên khung máy 495,0618Mpa < 520Mpa(ứng suất cho phép của vật liệu chọn làm dầm máy )Kiểm nghiêm chuyển vị là 0,257mm thỏa mãn với điều kiện chuyển vị 1000 tấn /10(mm)

Nhận xét: như vậy kết quả kiểm nghiệm cho thấy hệ thống khung thân đủ bền

cột dẫn hướng chịu lực tốt khi máy làm việc ở chế độ ép các cột cũng bị chuyển vịnhưng chuyển vi trong giới hạn cho phép nên chấp nhận được

KẾT LUẬN

Các máy ép thủy lực với các tính năng đa dạng cho phép tạo ra lực ép lớn và hành trình làmviệc của đầu trượt có thể thay đổi được tùy theo công việc, điều đó làm loại trừ hiện tượng quátải(điều mà có thể thường xuyên xảy ra và cần biện pháp khắc phục đối với một số các máy khác).Mặt khác khi dùng máy ép thủy lực ta có thể điều khiển hay kiểm tra trị số lực ép một cách chínhxác, kiểm soát được hành trình công tác một cách đơn giản

Qua quá trình thiết kế, tính toán và tham khảo những tài liệu về máy ép thủy lực, em đã rút rađược những kinh nghiệm sau:

 Một số các thông số chi tiết được lựa chọn theo kinh nghiệm và một số được tiêu chuẩn hóa

 Kết cấu máy và nguyên lý hoạt động đơn giản, dễ sử dụng

 Do máy sử dụng môi chất lỏng là dầu là chất công tác, các chi tiết của máy được chế tạo vàđược bao bọc kín khít nên việc vệ sinh cho máy gặp khó khăn

 Để tăng hiệu quả sử dụng của máy ép thủy lực thì trong quá trình thiết kế ta phải chọn lựamột cách tối ưu các thông số và kết cấu của máy

Ngoài ra, sau khi hoàn thành đề tài em có một số ý kiến đóng góp sau:

 Yếu tố tự động hóa ngày càng được coi trọng trong các hoạt động sản xuất công nghiệp, vìvậy máy móc cơ khí ngày càng được trang bị các hệ thống điều khiển tự động để nâng caonăng suất làm việc và hiệu quả kinh tế cao hơn Đề tài của em còn khâu hệ thống điều khiểnbằng chương trình PLC em chưa giải quyết được mong được các thầy cô chỉ dẫn và cho ýkiến

 Trong mạch thủy lực ta cần thêm vào bộ tích trữ nhằm làm giảm những rung động trong hệ thống, làm cho hệ thống vận hành êm dịu hơn Ngoài ra ta có thể sử dụng van treo tải để đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng cũng như thuận lợi trong quá trình gia công chi tiết.Trên đây, em đã hoàn thành bản thuyết minh “tính toán thiết kế máy ép thủy lực 1000 tấn ” dưới

sự hướng dẫn của thầy Mặc dù đã hoàn thiện nhưng bài của em cũng không thể tránh khỏi nhữngsai sót, em mong các thầy có thể cho em những ý kiến để em hoàn thiện hơn kiến thức của mình

Em xin trân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Thiết bị dập tạo hình máy ép cơ khí – Tác giả: PGS TS Phạm Văn Nghệ, GVC

Đỗ Văn Phúc

2 Máy búa và máy ép thủy lực – Tác giả: PGS.TS Phạm Văn Nghệ, GVC Đỗ VănPhúc

3 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Tập 1, 2 – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển

4 Công nghệ chế tạo máy – NXB KHKT

5 Kỹ thuật thủy khí – GS TSKH Vũ Duy Quang