Thiết kế máy ép thủy lực 100 ton

Tổng quan về máy ép thủy lực

1.1) Giới thiệu máy ép thủy lực, phân loại :

Máy ép thủy lực, hay còn gọi là máy ép Braman, là thiết bị sử dụng xi lanh thủy lực để tạo ra lực nén, được phát minh bởi Joseph Braman người Anh.

Máy ép thủy lực hoạt động dựa trên nguyên lý định luật Pascal, trong đó áp lực được truyền trong hệ thống khép kín là không đổi Hầu hết các máy ép thủy lực sử dụng tác dụng tĩnh, với hai pittong được nối qua ống dẫn và chứa đầy chất lỏng Khi một lực P1 tác động lên pittong 1, nó tạo ra áp suất thủy tĩnh p trong chất lỏng Theo định luật Pascal, áp lực P được truyền cho khối chất lỏng trong xy lanh 2 theo hướng vuông góc với thành ống Áp suất này có giá trị p = và tạo ra lực P2 = p.f2 lên pittong 2, từ đó làm biến dạng vật liệu 3.

Từ đó ta suy ra : P2= Đồ án máy thể tích GVHD: Th.S Đỗ Viết Long

SVTH: Vũ Hoàng Thạch Trang 4

Độ lớn của áp lực P2 phụ thuộc vào tỷ số f2/f1; do đó, tỷ số này càng lớn thì áp lực cần thiết để gia công vật liệu càng tăng.

Máy ép thủy lực được phân loại thành hai loại chính: máy ép gia công vật liệu kim loại và máy ép gia công vật liệu phi kim Sự phát triển của công nghệ gia công áp lực đã dẫn đến sự xuất hiện của các máy mới, nhằm đáp ứng yêu cầu đặc thù của từng sản phẩm.

Thông số chính của máy ép thủy lực là ép định mức PH, được tính bằng tích của áp suất chất lỏng trong cylinder và diện tích có ích của các piston công tác.

Các máy ép có cấu trúc và số lượng chi tiết khác nhau tùy thuộc vào chức năng công nghệ, với các thông số cơ bản như PH, Z, H và AxB Trong đó, Z đại diện cho chiều cao hở của không gian dập, H là hành trình toàn bộ của đầu ép, và AxB là kích thước của bàn máy.

Trong nhóm 1 của các máy ép, có máy ép dùng để rèn tự do với khả năng dập trong khuôn, có lực ép PH từ 5 đến 20MN Ngoài ra, còn có máy ép dập nóng cho các chi tiết bằng magiê và hợp kim nhôm, với lực ép PH từ 10 đến 700MN Máy ép đột được sử dụng để đột nóng các phôi thép trong cối kín, có lực ép PH từ 1.5 đến 30MN Cuối cùng, máy ép chuốt kéo được dùng để chuốt kéo các phôi rèn qua các vòng, với lực ép PH từ 0.75 đến 15MN.

Trong nhóm 2, các máy ép bao gồm máy ép thanh - ống và máy ép thanh - ống, được sử dụng để ép kim loại màu và thép với lực ép PH từ 0.4 đến 120 MN Đồ án máy thể tích do GVHD Th.S Đỗ Viết Long hướng dẫn.

Nhóm 3 bao gồm các loại máy ép như sau: máy ép dập tấm với công suất PH từ 0.5 đến 10MN, máy ép vuốt cho chi tiết hình trụ với công suất PH từ 0.3 đến 4MN, máy ép gấp mép và tạo mặt bích cho vật liệu tấm dày với công suất PH từ 3 đến 45MN, và máy ép lốc để uốn vật liệu tấm dày và nóng với công suất PH từ 3 đến 200MN Đồ án máy thể tích do GVHD Th.S Đỗ Viết Long hướng dẫn.

Trong nhóm 5 máy ép đóng gói và đóng bánh, các thiết bị này được sử dụng để ép các phế liệu như phoi kim loại với áp lực PH từ 1 đến 6MN Đồng thời, máy ép thủy lực cũng phục vụ cho các vật liệu phi kim loại, bao gồm máy ép cho bột, chất dẻo và ép các tấm phoi gỗ, gỗ dán.

1.2) Thông số cơ bản, kết cấu, ứng dụng của một số loại máy ép thủy lực

Trên các máy ép rèn, các thao tác gia công như vuốt, chồn, ép, nhẵn, đột và chặt thường được thực hiện, bên cạnh việc dập thể tích trong các khuôn.

Khi sử dụng máy ép rèn với khung di động, có thể bố trí dầm trên hẹp, giúp giảm chiều cao của máy ép so với mặt bằng thao tác, từ đó cải thiện khả năng đưa phôi vào máy.

Máy ép trụ (hình 1.2.1c) có khả năng vận hành tốt, được chế tạo có lực ép 12 MN (1200T)

Thông thường, máy ép rèn tự do và máy ép rèn có khuôn đơn giản có lực ép danh nghĩa PH= 500 đến 12000 tấn

Máy ép thủy lực dập nóng dùng để dập thể tích các sản phẩm như bánh răng, trục khuỷu, các chi tiết dạng đĩa hoặc thanh ngắn

Máy ép dập khác với máy ép rèn ở chỗ, dù có cùng lực ép danh nghĩa, nhưng hành trình và chiều cao không gian của máy dập thường nhỏ hơn Điều này là do máy dập không cần không gian để thực hiện nguyên công chồn.

Máy ép có lực dưới 50 MN được thiết kế với hệ thống trạm bơm và bình tích áp hoặc trạm bơm dầu, với tốc độ hành trình công tác trung bình dao động từ 1 đến 5 cm/s.

Hình 1.2.2: Máy ép dập nóng với lực ép 50MN

* Máy ép ống - thanh và máy ép thanh - profil

Các thanh, ống dây và các profil làm từ kim loại và các hợp kim được gia công bằng cách ép trên máy thủy lực nằm ngang

Gần đây, việc ứng dụng các loại dầu bôi trơn mới có khả năng chịu áp suất và nhiệt độ cao đã giúp quá trình ép đùn sản xuất các chi tiết bằng thép, hợp kim chịu nhiệt, cùng với các vật liệu có tính dẻo thấp trở nên hiệu quả hơn.

Trên hình 1.2.3 trình bày máy ép ống - thanh kiểu nằm ngang, có lực ép danh nghĩa 120

Công dụng của máy ép là để ép nóng các thanh profil và ống bằng hợp kim nhôm Đồ án máy thể tích GVHD: Th.S Đỗ Viết Long

Hình 1.2.3 Máy ép thủy lực nằm ngang lực ép 120MN dùng để ép ống

* Máy ép thủy lực dập tấm

Các thông số cơ bản của máy ép thủy lực dập tấm được xác định theo ROCT 7901-56 với máy có lực ép đến 2000T và ROCT 9753 - 61 có lực ép đến 250 T

Thiết kế, tính toán hệ thống thủy lực

Tính toán chọn bơm

* Tính toán tổn thất thủy lực

+ : Lưu lượng rò rỉ trong hệ thống

+ là áp suất của bơm

Ta có : Đồ án máy thể tích GVHD: Th.S Đỗ Viết Long

Bảng 2.4.3 : Tổn thất trên đường ống

Sử dụng bản 2.4.3 để tính ra tổn thất dòng trên các đường ống :

+ Tổn thất trên đường ống hút:

+ Tổn thất trên đường ống xả:

+ Tổn thất trên đường ống đẩy:

Tổng tổn thất trên đường ống là :

Tổn thất cục bộ là sự giảm sút dòng chảy xảy ra khi nước đi qua các thiết bị trong hệ thống Việc đo lường tổn thất này thường được thực hiện trong quá trình thiết kế thiết bị và thường được ghi chú trong catalog.

Tổn thất trên van phân phối : = 3x2=6 bar

Tổn thất trên van chống rơi = 2 bar

Tổn thất trên van tiết lưu 1 chiều : = 2x2=4 bar

Tổng tổn thất trên các van của hệ thống thủy lực là :

* Công suất làm việc lý thuyết của bơm :

Đồ án máy thể tích GVHD: Th.S Đỗ Viết Long

Tra bảng B P1.3/236 quyển tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí ta chọn động cơ có mã số là 4A250S8Y3 Có các thông số cơ bản là :

* Tính toán thông số sơ bộ bơm, chọn kiểu bơm :

- Thông số đầu vào của bơm :

Số vòng quay của động cơ = 768 ( rev / ph )

Dựa vào hai thông số áp suất và lưu lượng, cùng với điều kiện làm việc của hệ thống, bơm bánh răng là sự lựa chọn tối ưu nhất Bơm bánh răng có dải áp suất từ 100 đến 300 bar và lưu lượng phù hợp dưới 100 lít/phút Thiết kế của bơm bánh răng nhỏ gọn, thuận tiện cho việc lắp ráp và bảo trì Hơn nữa, bơm bánh răng có giá thành thấp hơn so với các loại bơm khác như bơm piston rotor hướng kính, piston rotor hướng trục, và bơm cánh gạt.

Tra Cataloge bơm bánh răng của hãng BODEN ta lựa chọn bơm có mã số là

BAP2.5A1-D-28 có các thông số : Đồ án máy thể tích GVHD: Th.S Đỗ Viết Long

- Số vòng quay nhỏ nhất

- Số vòng quay lớn nhất

* Lưu lượng và áp suất thực tế của hệ thống sau khi lắp bơm :

Lưu lượng riêng của bơm bánh răng :

Hệ số tổn thất cơ khí khi truyền tải

Lưu lượng thực tế của bơm là :

) Áp suất thực tế của bơm là : Đồ án máy thể tích GVHD: Th.S Đỗ Viết Long

Vậy ta có bơm và động cơ thỏa mãn điều kiện của đề bài

2.4.4.1 ) Chức năng và nhiệm vụ của bể dầu

Trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích bể dầu có những chức năng và nhiệm vụ như sau:

- Cung cấp dầu cho hệ thống hoạt động

- Chứa dầu cho toàn bộ hệ thống

- Lắng đọng các loại cằn bẩn có trong dầu trong quá trình hoạt động

- Tỏa nhiệt cho dầu của hệ thống trong quá trình làm việc

- Gá đặt các thiết bị của trạm nguồn

2.4.4.2 Kết cấu và kích thước của bể dầu

Bể dầu được thiết kế để cặn bẩn lắng xuống đáy, hạn chế sự xoáy và sủi bọt của dầu Dầu từ ống xả cần lưu thông mà không gây xoáy, với các buồng ngăn có cửa lưu thông ở hai vách ngăn ngang Chiều cao của các vách ngăn bằng chiều cao tối đa của bể, và mức dầu tối đa đạt 0,7-0,8 chiều cao bể Ống hút và ống xả phải đặt đối diện, ngập trong dầu và cách đáy bể từ 2-3 lần đường kính ống Đầu ống xả nên vát góc 45 độ, có thể sử dụng lưới để giảm xoáy Đáy bể cần nghiêng 3-8 độ để dễ dàng thay dầu qua lỗ thoát Cuối cùng, bể dầu nên được sơn màu sáng để tăng khả năng bức xạ nhiệt và cải thiện hiệu quả làm mát.

2.4.4.3 Tính toán sơ bộ kích thước bể dầu Đồ án máy thể tích GVHD: Th.S Đỗ Viết Long

Kích thước bể dầu được xác định dựa trên yêu cầu tản nhiệt và giảm thiểu sự xoáy của dầu trong hệ thống Bể dầu thường có hình dạng hẹp và cao để tối ưu hóa khả năng truyền nhiệt ra bên ngoài Đảm bảo rằng lượng dầu trong hệ thống đường ống thủy lực luôn đầy và không bị gián đoạn là rất quan trọng.

Ta chọn bể dầu có dạng hình hộp chữ nhật Các kích thước của bể dầu như sau :

Thể tích của bể dầu thường được tính theo công thức sau:

Do đó: V = a.b.H = a.2a.a = 2 Vậy: a = √ = 6 ( dm ) Lấy a = 6 dm b= 2.a = 2.6 = 12(dm)

Kích thước bể dầu 6 x 12 x 6 là lý tưởng cho việc lắp đặt các thiết bị thủy lực như động cơ điện, bơm, van thủy lực, nắp đổ dầu, bộ lọc và bộ làm mát Để tối ưu hóa lưu thông và làm mát dầu, bể được thiết kế với các ngăn kết nối với nhau Các đường ống hút và xả được bố trí đối diện, với đầu ống xả được vát góc 45 độ hướng vào thành bể.

Chọn các thiết bị thủy lực

Chức năng bộ lọc dầu

Trong quá trình hoạt động, dầu trong hệ thống thường bị nhiễm bẩn từ bụi, cặn bẩn và các chất tạo ra trong quá trình sử dụng Những chất bẩn này có thể gây ra hiện tượng kẹt các cơ cấu chấp hành như xy lanh và động cơ thủy lực, cũng như các van Do đó, bộ lọc dầu đóng vai trò quan trọng trong việc lọc sạch các tạp chất, giúp tăng cường tính ổn định của hệ thống Tuy nhiên, bộ lọc chỉ có khả năng ngăn ngừa một phần nhất định, vì vậy sau một thời gian, việc thay dầu cho hệ thống là cần thiết để duy trì hiệu suất hoạt động.

4.6.2 Phân loại bộ lọc dầu

Bộ lọc dầu thường được phân loại dựa trên kích thước lọc, hay còn gọi là độ tinh lọc của lõi lọc Các loại bộ lọc dầu chính bao gồm nhiều phân khúc khác nhau, tùy thuộc vào ứng dụng và yêu cầu kỹ thuật.

Bộ lọc thô có khả năng loại bỏ các chất bẩn có kích thước nhỏ nhất 0,1 mm, thường được lắp đặt trong các hệ thống thủy lực không yêu cầu độ chính xác cao hoặc trong các hệ thống lọc phụ Tuy nhiên, bộ lọc này ít được sử dụng trong thực tế.

- Bộ lọc trung bình : Kích thước nhỏ nhất có thể lọc được là 0,001 (mm)

Bộ lọc tinh có khả năng loại bỏ các chất bẩn có kích thước từ 5 – 10 micromet, được ứng dụng phổ biến trong các hệ thống thủy lực hiện nay nhờ vào chất lượng tốt và giá thành hợp lý.

Bộ lọc đặc biệt tinh có khả năng lọc các kích thước nhỏ hơn và thường được sử dụng trong các hệ thống có van servo, van tỉ lệ yêu cầu độ sạch của dầu cao Tuy nhiên, giá thành của bộ lọc này khá đắt.

Lõi lọc có nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm bộ lọc lưới, lọc lá và sợi thủy tinh Để tính toán lưu lượng dầu chảy qua bộ lọc, người ta sử dụng công thức tính lưu lượng chảy qua lọc lưới.

- A : diện tích toàn bộ bề mặt lọc, (cm2);

- p : tổn thất áp suất của bộ lọc;

- v : độ nhớt động học của dầu trong hệ thống; = 32 (m2/s);

- a: hệ số lọc, đặc trưng cho lưu lượng dầu chảy qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian ; (lít/(cm2.phút));

Thông thường ta chọn a = 0,06 – 0,09 (lít/(cm2.phút))

Để đơn giản hóa, chúng ta thường lựa chọn bộ lọc dầu tinh dựa trên lưu lượng Với lưu lượng Q = 80 l/ph, bộ lọc dầu của hãng Rexroth với mã hiệu tương ứng là lựa chọn phù hợp.

Ống dẫn thủy lực là thành phần quan trọng trong hệ truyền dẫn thủy lực, có chức năng kết nối các phần tử khác nhau Để đảm bảo hiệu suất hoạt động, ống dẫn thủy lực cần đáp ứng một số yêu cầu nhất định.

- Đảm bảo độ bền cần thiết

- Đảm bảo hao phí áp suất thấp nhất

- Đảm bảo không rò rỉ

- Đảm bảo không chứa, hoặc tạo bong bóng khí Ống dẫn thủy lực (ODTL) phân thành ODTL mềm và ODTL cứng dựa trên cấu tạo của ống dẫn

Đối với hệ thống làm việc dưới áp suất 250 bar, chúng ta sử dụng ống dẫn cứng bằng thép đúc có khả năng chịu áp suất lên đến 350 bar Ở vị trí nối giữa ống thủy lực và xy lanh, loại ống dẫn mềm làm từ cao su nhân tạo được chọn để giảm thiểu tổn hao thủy lực khi ống dầu bị gấp khúc.

Tra catalog của hãng SeAH Việt Nam ta lựa chọn loại ống dẫn dầu có mã hiệu API 5CT Đồ án máy thể tích GVHD: Th.S Đỗ Viết Long

Có 2 loại mối nối thủy lực chính là Mối nối tháo được và mối nối không tháo được

Mối nối không tháo được là loại kết nối được sử dụng trong hệ thống thủy lực cố định, không cần di chuyển hay tháo rời Chúng thường được gia công bằng phương pháp hàn, dán đầu ống hoặc sử dụng ống chuyển Một trong những ưu điểm nổi bật của mối nối không tháo được là khả năng giảm 25-30% khối lượng so với mối nối tháo được trong cùng một hệ thống thủy lực.

Mối nối tháo được : là kiểu mối nối sử dụng mặt bích, đầu nối, ống chẹn,…

Mối nối được chia thành hai loại: mối nối cố định và mối nối không cố định Để thuận tiện cho việc tháo lắp, sửa chữa và bảo hành các chi tiết trong hệ thống máy ép, lựa chọn mối nối cố định là hợp lý.

2 Tính toán,thiết kế dẫn động cơ khí

Trịnh chất - Lê Văn Uyển

3.Máy ép thủy lực Đinh Bá Trụ- Nguyễn Trường An

4 Bài giảng máy và thiết bị thủy khí

GS.TS Lê Danh Liên

7 Máy thủy lực thể tích

PGS.TS Hoàng Thị Bích Ngọc

Tiêu đề	Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực 100 Ton
Tác giả	Vũ Hoàng Thạch
Người hướng dẫn	Th.S. Đỗ Viết Long
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Cơ Khí
Thể loại	Đồ Án

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	1,36 MB