3.1.Phân tích các thông số kỹ thuật của máy chuẩn và xác định đặc tính kỹ thuật của máy hiện cọ:
Máy ép thuỷ lực là một thiết bị bán tự động, nét đặc trưng của máy là nó sử dụng hệ thống thuỷ lực để thực hiện toàn bộ chu kỳ ép, từ kẹp phôi, ép và tháo phôi. Máy ép thủylực là một thiết bị dùng để sản xuất ra các sản phẩm cơ khí.
Qua khảo sát một số máy ép thuỷ lực hiện có và máy chuẩn thì máy ép thuỷ lực có những bộ phận chờnh nhổ sau:
Khung máy thường có dạng hình trụ chữ nhật được hàn từ các tấm thép lại với nhau, đầu trên thân máy là đầu truyền lực chứa bốn xi lanh thuỷ lực.
Hệ thống thuỷ lực: Bao gồm xy lanh thuỷ lực và các van phân phối, đồng hồ đo áp, van an toàn, van một chiều, van tiết lưu, bơm dầu, động cơ dầu, đường ống dẫn, bể dầu...được bố trí bên trên của thùng chứa dầu để phân phối lưu lượng và áp suất cho các xy lanh trong quá trình hoảt õọỹng cuớa mạy.
Hai bơm cố định có nhiệm vụ hút dầu từ buồng chứa dầu và phân phối đến mạch thuỷ lực có áp suất theo mức độ yêu cầu.
Các đường ống thuỷ lực được trang bị cùng với các thiết bị ghộp nối ụùng và cỏc van cần thiết để nối cỏc phần tử thuỷ lực lại với nhau.
Các cảm biến vị trí để khống chế hành trình chuyển õọỹng cuớa pờttọng.
Tủ điện : Gồm các thiết bị cần thiết cho khởi động và dùng điều khiển cho động cơ và các van điện từ, cũng như các rơle thời gian để điều khiển chu kỳ làm việc của máy, các công tắc tơ, cầu chì, máy chỉnh lưu....
Bộ khuôn : Dùng để định dạng cho sản phẩm ép.
Gồm ba bộ khuôn : Khuọn trón.
Khuôn dưới
Bộ phận kẹp và đẩy phôi
Khuôn trên : Được nối với bốn đầu píttông chính.
Khuôn dưới được nối cố định với bàn máy.
Bộ phận kẹp và đẩy phôi : Được nối với bốn xy lanh thuỷ lực, bốn xi lanh thuỷ lực này được nối với bệ mạy.
* Khoảng cách giữa các cột hình chữ nhật có kích thước :
Daỡi rọỹng cao = 2710 1720 3740 (mm)
Khoảng cách trống giữa hai cột theo chiều dài : 1930 ( mm ).
Khoảng cách trống giữa hai cột theo chiều rộng : 800 ( mm )
Lực ép lớn nhất : Pmax = 600 tấn.
Lực kẹp phôi : Pkmax =30 tấn.
Haỡnh trỗnh : Smax = 510 ( mm ).
Đối với hệ thống thuỷ lực : Thùng dầu có dung tích chứa 400 lít, áp suất lớn nhất nguồn thuỷ lực : pmax = 395 KG/cm2.
*Đặt tính kỹ thuật của máy :
Máy ép thuỷ lực là một thiết bị quang trọng trong ngành sản xuất cơ khí. Vì vậy , để đạt được năng suất cao, chất lượng sản phẩm sản xuất ra đạt yêu cầu kỹ thuật thì phải có sự kết hợp hài hoà giữa máy ép và các thiết bị khác trong phân xưởng cơ khí. Do đó ta có chu kỳ làm việc của máy như sau :
Đầu tiên công nhân cấp phôi cho máy.
+Khuôn trên chuyển động đi xuống nhanh để thực hiện kẹp phôi.
Tiếp tục khuôn trên chuyển động đi xuống chậm thực hiện chu kỳ ép.
Sau khi ép khuôn trên chuyển động lên đồng thời khuôn dưới cũng chuyển động lên để thực hiện quá trình tháo phọi.
Công nhân lấy sản phẩm ép và cho phôi vào tiếp tục các quá trình công nghệ tiếp theo.
Với chu kỳ làm việc như trên, máy thiết kế cần phải có những yêu cầu kỹ thuật sau :
Mạy phaới cọ tờnh tỉỷ õọỹng cao.
Việc phân chia thời gian cho một chu kỳ phải được cài đặt trước.
Lực ép phải được kiểm soát chặt chẽ trong từng chu kyì.
Máy phải có lực ép lớn, độ bền của máy cao.
Tốc độ chuyển động của các píttông có thể điều chỉnh được.
Có thể thay đổi được chiều dài hành trình.
Cho năng suất và hiệu quả cao.
3.2.Chọn phương án thiết kế máy :
3.2.1.Phân tích các yêu cầu trong một chu kỳ ép : Khi ép hai hoạt động khác nhau thực hiện đồng thời:
Thực hiện quá trình ép hình chi tiết.
Thực hiện quá trình kẹp và giữ chặt phôi khi ép.
Thực hiện quá trình tháo phôi.
3.2.2.Cạc phỉồng ạn õọỹng hoỹc :
Máy ép thuỷ lực là máy dùng để gia công các sản phẩm cơ khí như dập thể tích và dập tấm. Nguyên lý truyền động của máy là dựa vào các thiết bị thuỷ lực thực hiện chuyển động tạo ra lực ép, tuỳ thuộc vào cách lựa chọn, phân bố các thiết bị thuỷ lực và áp lực có thể tạo ra lực ép lớn hay nhỏ. Dựa vào đó để ta lựa chọn các phương án thiết kế máy.
a-Phỉồng ạn 1 :
Máy ép thuỷ lực sử dụng các thiết bị thuỷ lực tạo ra lực ép của cơ cấu gồm một Xilanh píttông.
*Sơ đồ nguyên lý : 1-Âọỹng cồ
2-Bơm lưu lượng 3-Đồng hồ đo áp
4-Ống dẫn 5-Van tiết lưu 6-Van đảo chiều 7-Xylanh
8-Đầu búa 9-Âe
10-Van an toaìn 11-Bể dầu 12-Bọỹ loỹc
*Ưu nhược điểm :
Với hệ thống máy ép dùng thuỷ lực thì có những ưu điểm :
Máy làm việc không có tiếng ồn.
Dễ tự động hoá.
Tốc độ chuyển động của đầu trượt cố định, có thể điều chỉnh được.
Lực ép của píttông xuống chi tiết đồng đều, không gây ra sự chênh lệch khuôn ép.
Khọ xaíy ra quạ taíi.
Kết cấu máy đơn giản, dể vận chuyển.
Do máy có kết cấu một xylanh nên.
Tảo ra lỉûc ẹp nhoí
Chỉ gia công được các sản phẩm vừa và nhỏ.
Năng suất thấp.
Tốc độ biến dạng của sản phẩm chậm, chiều dày của vật liệu gia công bé.
Mức độ tự động hoá chưa cao, chỉ ứng dụng trong các phân xưởng vừa và nhỏ.
Nguyón lyù hoảt õọỹng :
Động cơ (1) quay, dầu từ bể qua bộ lọc (12) đến bơm dầu (2) tạo ra áp suất qua van tiết lưu (5), qua hệ thống van phân phối (6) đến buồng trên xylanh (7) tạo ra áp lực đẩy píttông gắn với đầu con trựơt (8) chuyển động đi xuống, dầu từ buồng dưới xy lanh qua van phân phối chảy về bể dầu. Sự đảo chiều của píttông làm đầu con trượt (8) đi lên nhờ van phân phối (6).
b-Phỉồng ạn 2 :
Máy ép thuỷ lực sử dụng cơ cấu tạo lực ép gồm bốn xi lanh thuỷ lực đồng bộ.
Do nhu cầu cuộc sống đòi hỏi sự tìm tòi mở rộng tạo nên sự phát hiện, ứng dụng phù hợp hơn đối với các trang thiết bị máy móc, đóng góp đáng kể cho việc hoàn thiện và phát triển hơn nữa lực lượng sản xuất và công cụ sản xuất. Do vậy so với máy ép thuỷ lực sử dụng một xy lanh thì máy ép thuỷ lực sử dụng cơ cấu bốn xy lanh có các ưu điểm sau :
Tạo ra lực ép rất lớn.
Năng suất và hiệu quả cao.
Phù hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối.
Thích hợp với các sản phẩm có chiều dày và kích thướt tương đối lớn.
Lực tác dụng làm biến dạng vật liệu rất êm và từ từ.
Lực ép được kiểm soát chặt chẽ trong từng chu kỳ.
Có khả năng tạo ra lực làm việc lớn, cố định bất cứ ở vị trí nào của hành trình làm việc.
Khọ xaíy ra quạ taíi.
Tốc độ chuyển động của đầu trượt cố định và có thể điều chỉnh được, có thể thay đổi được chiều dài haỡnh trỗnh.
Làm việc không có tiếng ồn.
Dễ dàng tự động hoá. Nhưng với hệ thống này nó cũng có một số nhược điểm sau :
Kết cấu máy phức tạp, Vốn đầu tư lớn.
Khuôn chế tạo phức tạp, đắt tiền.
Sự không đồng bộ của lực ép giữa các píttông khi hoảt õọỹng .
Quá trình vận hành kiểm tra gặp nhiều khó khăn.
Sơ đồ nguyên lý :
1-Bơm dầu 2-Khớp nối
3-Van phân phối 4-Đồng hồ đo áp 5-Van traìn
6-Van tiết lưu 7-Lọc dầu 8-Bộ hoà dầu 9-Bộ chia dầu 10-XiLanh
*Nguyón lyù hoảt õọỹng :
Dầu từ bể dầu qua hai bơm P1 và P2 đến p1, p2 vào van phân phối đến A1, A2 vào bộ hoà dầu (8), đến bộ chia dầu (9a) đi vào buồng trên Xy Lanh, đẩy píttông đi xuống.Dầu từ buồng dưới XyLanh đi qua bộ chia dầu (9b) về B2-T2 về thùng. Đồng thời dầu từ buồng dưới xilanh kẹp phôi qua van (6) đến B1-T1 về bể dầu.Khi kết thúc hành trình xuống, van phân phối sẽ đảo chiều chuyển động. Lúc này p2 thông với B2, A2 thông với T2, p1 thông với B1, A1 thông với T1. Dầu từ bơm P2 đến p2-B2- bộ chia dầu (9b) vào buồng dưới của xy lanh chính đẩy píttông đi lên, dầu từ buồng trên qua bộ hoà dầu (8) về bể dầu. Đồng thời, dầu từ bơm P1 đến p1-B1 qua van tiết lưu (6) vào buồng dưới của xi lanh kẹp phôi đẩy píttông chuyển động đi lên để tháo phôi.
Kết luận phương án chọn :
Như ta đã biết khi thiết kế chế tạo một thiết bị dủng củ gỗ cuỵng dỉỷa vaỡo sỉỷ phỏn tờch lỉỷa choỹn, õạnh
giá các mặt tối ưu của nó, phù hợp với cuộc sống thực tế và sự phát triển của thời đại, để ứng dụng rộng rãi, tồn tại song hành. Như vậy với các phương án của mạy ẹp thuyớ lỉỷc nhỉ trón thỗ phỉồng ạn mạy ẹp thuyớ lỉỷc sử dụng cơ cấu tạo lực ép gồm bốn xilanh thuỷ lực đồng bộ là thích hợp hơn cả với nhiều ưu điểm như đã nêu ở trước.máy này phù hợp với sự phát triển của ngaỡnh cồ khờ nọi rióng cuỵng nhỉ trong lộnh vỉỷc cọng nghiệp nói chung. Tạo tiền đề cho sự vươn tới một nền công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, góp phần nâng cao chức năng, vai trò của một máy ép thuỷ lực trong công việc gia công các sản phẩm cơ khí, tạo ra các sản phẩm phù hợp về chất lượng, số lượng, thúc đẩy sự phát triển của các ngành có liên quan.
Như vậy ta chọn phương án máy ép thuỷ lực tạo lực ép 600 tấn dùng cơ cấu bốn xilanh-Píttông.
CHặÅNG IV.
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY
4.1.Xác định các thông số động học :
4.1.1.Phỏn tờch hoảt õọỹng cuớa mạy vaỡ haỡnh trỗnh chuyển động của các cơ cấu :
Trong quá trình thiết kế máy ta phải tính toán thiết kế làm sao cho máy đảm bảo được các hoạt động của mạy nhỉ sau :
Khuôn trên đi xuống thực hiện quá trình kẹp phôi và eùp.
Khuôn dưới đi lên để thực hiện việc tháo lấy sản phẩm ép.
Khuôn dưới chuyển động đi xuống trong quá trình ép cùng với khuôn trên sau đó đi lên để thực hiện việc tháo phôivà kẹp phôi mới cho chu kỳ ép sau.
Từ những yêu cầu như trên thì máy thiết kế phải thực hiện các chuyển động sau:
Đối với khuôn trên :
Hành trình xuống nhanh với vận tốc là : V1. Hành trình công tác (ép) với vận tốc là :V2.
Hành trình lên nhanh với vận tốc là :V3.
Đối với khuôn dưới :
Hành trình lên nhanh với vận tốc là: V4.
Hành trình xuống cùng khuôn trên với vận tốc là : V2.
Hành trình chuyển động của máy trong lúc làm việc là một yêu cầu quan trọng mang lại năng suất cao, đảm bảo cứng vững kết cấu máy, sản phẩm đạt yêu cầu, giảm thời gian cho sản phẩm gia công.
Các hành trình chuyển động của cơ cấu : Đối với khuôn trên :
Hành trình xuống nhanh : L1 = 320 (mm) Haỡnh trỗnh eùp: L2 = 190 (mm) Haỡnh trỗnh lón nhanh : L3 = 510 (mm) Đối với khuôn dưới :
haỡnh trỗnh lón nhanh : L4 = 190 (mm)
Hành trình xuống : L2 = 190 (mm)
.
V3
V2
V4
Cối
Chaìy V1
V2
Keûp vaì đẩy phọi
L1
L3
4.1.2. Phân tích thời gian, vận tốc chu kỳ ép :
Căn cứ vào loại vật liệu, vận tốc biến dạng cho phép của vật liệu khi dập, lưu lượng, áp suất và tiết diện của xi lanh. Ta có vận tốc các hành trình như sau :
Hành trình xuống nhanh với vận tốc là : V1 =16 (mm/s) Thời gian xuống nhanh :
T1 = = = 20 (s)
+Hành trình ép với vận tốc là :V2 = 10,5 (mm/s ) Thời gian ép :T2 = = = 18,1 (s)
+Hành trình lên nhanh với vận tốc là : V3 = 21 (mm/s) Thời gian lên nhanh : T3 = (s)
+Hành trình đi xuống của bộ kẹp phôi cùng vận tốc và hành trình với hành trình ép nên : L2 = 190
V2 = 105 (mm/s)
+Hành trình lên của bộ phận kẹp phôi : Vận tốc :V4 = 15 (mm/s)
Thời gian : (s)
4.2.Sơ đồ truyền động thuỷ lực : 4.2.1.Sơ đồ :
4.2.2.Chú giải sơ đồ : 1-Bơm lưu lượng.
2-Khớp nối 3-Van phân phối
4-Đồng hồ đo áp 5-Van traìn
6-Bơm lưu lượng 7-Van tiết lưu
8-Bộ hoà dầu (chia dầu) 9-Bọỹ loỹc
10-Xi lanh 11-Xi lanh 12-Bể dầu
4.2.3.Nguyón lyù hoảt õọỹng :
Dựa vào nguyên vật liệu, sản phẩm gia công mà máy ép thuỷ lực 600 tấn có thể vận hành theo hai chế độ :Chế độ ép và chế độ cắt, tuỳ theo yêu cầu công việc.
Việc thay đổi chế độ làm việc được thực hiện thông qua công tắc chuyển mạch lắp trên tủ điện điều khiển.
*Chế độ ép :
+Đối với chế độ ép thì có các đặc điểm sau :
Biến dạng của vật liệu sản phẩm là biến dạng dẻo.
Chế độ ép là nguyên công sau chế độ cắt, khi phôi liệu đưa vào cắt xong có hình dạng theo yêu cầu thì chế độ ép mới thực hiện.
Khuôn định dạng sản phẩm của chế độ ép phức tạp, yêu cầu lực ép phải lớn và đầu trượt chuyển động êm.
Laỡ nguyón cọng khọng phoi.
Mỗi chu kỳ làm việc của chế độ ép được thực hiện bởi hai hành trình:Hành trình xuống và hành trình lên.
Hành trình xuống : Được chia thành hai giai đoạn.
Giai đoạn 1: Là giai đoạn píttông xuống không tải, được tính từ khi bàn máy ở điểm dừng trên đến khi tác động vào công tắc hành trình 2 ( ST1 ). Trong giai đoạn này nếu điều khiển bấm nút “Xuống” hoặc “Nhích xuống”
khi âọ :
Van V1 mở : P1 thông với A1, T1 thông với B1
Van V2 mở : P2 thông với A2, T2 thông với B2
Van V3 âọng.
Lúc đó : Dầu từ bơm (P1) qua p1-A1-C3-khoang trên xi lanh.
Đồng thời dầu từ bơm (P2) đến p2-A2-C3-khoang trên xi lanh , đẩy píttông đi xuống. Dầu từ khoang dưới qua C2-van tiết lưu (7b)-B2-T2-về thùng. Đến khi bàn máy tác động vào hành trình 2 (ST1), thì kết thúc giai đoạn một. Tốc độ xuống không tải được điều chỉnh bằng van 7b.
Giai âoản 2 :Laì giai âoản ẹp.
Giai đoạn này được tính từ khi bàn máy tác động vào hành trình 2 (ST1) đến khi hết quá trình ép. Thời điểm và thời gian giai đoạn này được điều chỉnh bởi vị trí của công tắc hành trình 2 (ST1) và rơle thời gian.
Khi haỡnh trỗnh 2 (ST1) bở tạc õọỹng, lục õọ : Van V1 mở (giống giai đoạn 1).
Van V2 âọng.
Van V3 âọng.
Dầu từ bơm P1-p1-A1-C3-Xi lanh, đồng thời dầu từ khoang dưới xi lanh chính qua van 7b-B2-T2 về thùng, và dầu trong xi lanh kẹp phôi qua B1-T1 về thùng. Rơle thời gian tính giờ từ thời điểm tác động vào hành trình 2 (ST1). Khi
hết thời gian đặt là kết thúc quá trình ép, bàn máy tự động đi lên và dừng lại khi tác động vào hành trình 1 (ST2).
Haỡnh trỗnh lón :
Khi bàn máy tự động đi lên hoặc bấm nút “LÊN” hoặc
“NHÊCH LÃN” , lục âọ.
Van V3 mở : A3 thông T3
Van V1 mở : p1-B1,T1-A1. Van V2 mở : p2-B2, T2-A2
Dầu từ bơm (P1)-p1-B1-van 7c-8d-đi qua bốn xi lanh kẹp phụi. Aùp suất kẹp phụi được điều chỉnh bằng van 5c.
Dầu từ bơm (P2)-p2-B2-van 7b-8b-buồng dưới xi lanh chính. Đồng thời dầu từ khoang trên xi lanh chính qua 8a-8c- V3-T3, van 7a-A2-T2, van 7c-A1-T1 về thùng.
Tốc độ lên được điều chỉnh bằng van 7a.
Van 5a điều chỉnh áp lực cung cấp bởi bơm P2.
* Chế độ cắt :
Đối với chế độ cắt thì có những đặc điểm : Laỡ nguyón cọng gia cọng cọ phoi.
Biến dạng của vật liệu gia công là biến dạng phá huyí.
Lúc máy đang làm việc ở chế độ ép , muốn máy làm việc ở chế đô cắt ta chuyển công tắc chuyển mạch sang chế độ cắt, khi đó chỉ có bơm P2 hoạt động. Hành trình xuống chỉ có một giai đoạn theo một tốc độ.
Hành trình xuống :
Dầu từ bơm P2-A2-van 7a-8c-8a-xi lanh. Đồng thời dầu từ khoang dưới xi lanh chính qua 8b-van 7b-B2-T2-về thùng.
Lực cắt được điều chỉnh bằng van 5a, lực cắt tối đa cho phép là 120 KG/cm2 (dựa theo máy chuẩn).
Thời gian cắt được điều chỉnh bằng rơle thời gian trong tủ điện điều khiển. Sau khi hết thời gian đặt bàn máy tự động đi lên, khi đó : van V2 mơ,í dầu từ bơm qua p2-B2-van 7b- 8b-khoang dưới xi lanh chính, đồng thời dầu từ khoang trên xi lanh qua 8a-8c-A2-T2- về thùng. Đến khi tác động vào hành trình 1 (ST2) thì dừng lại. Khi đó dầu từ bơm qua p2- T2- về thùng
CHặÅNG V.
TấNH TOẠN ÂÄĩNG LỈÛC HOĩC MẠY.
5.1, Tính toán thiết kế và lựa chọn các thiết bở thuyớ lổỷc:
5.1.1, Xilanh:
Ta đang thiết kế Máy Ép Thuy íLực 600 tấn nên lực ép lớn nhất của máy đạt được là Pmax= 600 tấn, mà cơ cấu tạo lực ép 600 tấn gồm 4 xi lanh píttông. Vậy mỗi xilanh píttông tạo được lực ép lớn nhất là :
tấn
P =150 tấn =1500 ( KN )
Từ công thức : ( truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại )
Trong đó : P : Lực ép của đầu con trượt gắn lên pờttọng , (kg)
p: Aùp suất (KG / cm2 )
D : Đường kính của píttông (cm)
Dựa theo máy chuẩn ta chọn đường kính của píttông D =22 ( cm )
Như vậy từ công thức trên ta suy ra áp suất p (kg/cm2 )
Theo sách truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại thỗ :
d= ( 0.5 0.7 ) D
Với d : là đường kính của cần píttông D : đường kính píttông
Ta choün : d = 0,6.D =0,6.22 =13,2 ( cm ) Vậy lấy d =14 (cm ).
Khi chất lỏng dầu qua bơm tạo ra áp suất p đi vào hệ thống xilanh đẩy píttông chuyển động, lúc này sự chuyển động tương đối giữa píttông và thành trong xilanh xuất hiện lực ma sát, cũng như bộ phận chuyển động mang pittông có tải trọng G sinh ra lực quán tính. Như vậy ta sẽ lần lượt đi tính trị số của các lực này.