Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CÁN SÀN XE Ô TÔ TẢI
4.4 Tính toán hệ thống thủy lực
4.4.1 Truyền động thủy lực
Hiện nay truyền động thủy lực được ứng dụng rộng rãi trong nghành chế tạo máy, trong các máy xây dựng, máy ép…Nguyên tắc truyền động bằng thủy lực là dùng môi trường chất lỏng (các loại dầu) làm trung gian để truyền lực.Truyền động được thực hiện bằng cách cung cấp cho dầu một năng lượng dưới dạng thế năng, sau đó biến đổi thế năng thành động năng để thực hiện các chuyển động quay hoặc tịnh tiến bộ phận công tác. Và bất kỳ một hệ thống truyền dẫn thủy lực nào cũng gồm các thành phần sau đây:
+ Cơ cấu biến đổi năng lượng (Bơm, động cơ, xi lanh - piston…).
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 56 + Cơ cấu điều khiển, điều chỉnh (các loại van).
+ Các thiết bị ống dẫn bể chứa…
Truyền động bằng thủy lực có các đặc điểm sau:
- Ưu điểm:
+ Truyền động được vô cấp tốc độ.
+ Truyền động được công suất lớn, lực tác động mạnh, độ tin cậy cao.
+ Dễ áp dụng vào điều khiển tự động hóa.
+ Kết cấu nhỏ gọn.
+ Hoạt động ít ồn ào.
+ Dễ đề phòng quá tải, dễ theo dõi, quan sát.
- Nhược điểm:
+ Đắt tiền.
+ Phụ thuộc vào loại dầu ép.
Với máy cán-uốn tole mà ta thiết kế thì hệ thống thủy lực được áp dụng vào các việc sau:
+ Động cơ thủy lực tạo momen quay trục cán.
+ Cụm xilanh - piston truyền lực cho dao cắt phẳng.
+ Cụm xilanh - piston truyền lực cho dao cắt định hình.
Với các phần tử này đều không hoạt động cùng một lúc mà chỉ có một trong ba phần tử hoạt động. Do vậy việc tính chọn công suất của bơm chỉ dựa vào công suất, lực, momen của phần tử lớn nhất.
4.4.2 Tính công suất cho động cơ thủy lực
Theo bảng 4.6 và 4.5 thì công suất cần cung cấp cho máy hoạt động là 14,28 kw và momen quay 4129729 N.mm = 41,2 daN.m. Từ đó ta tra theo đồ thị sử dụng động cơ ta chọn được động cơ có thông số kỹ thuật sau:
+ Công suất động cơ (kw): 17 kw.
+ Số vòng quay (v/ph): n = 265 v/ph.
+ Lưu lượng (lít/phút): Q = 50 lít/phút + Mô men xoắn đầu trục (daNm): 15 daNm.
+ Hiệu suất sử dụng(%): η = 89%.
Từ đó ta có:
Lưu lượng cần cung cấp cho động cơ là:
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 57 Qct = 50
56, 2 0.89
Q
(lít/phút) (Công thức 4.26) Công suất cần thiết của động cơ dầu là:
17 19
ct 0.89 N N
(kw) (Công thức 4.27)
Áp suất làm việc của động cơ là:
Q Pâ N.612
5 612 2 4 2
61, 2( / ) 61, 2 10 ( / )
50 N cm N m
(Công thức 4.28) 4.4.3 Tính toán thủy lực cụm xilanh – piston truyền động cho dao cắt
Nguồn truyền động cho hai hệ thống dao cắt đều đi từ nguồn cung cấp của bơm dầu và các bộ phận thủy lực truyền động không cùng một lúc.Trong khi đó lực cắt của dao cũng không lớn lắm và ở phần trước ta đã tính được lực cắt là: Pc = 8309 (N). Ta có sơ đồ truyền động của cụm xilanh - piston thủy lực như sau:
Hình 4.6 Piston-Xilanh thủy lực dao cắt
Ở đây để đơn giản cho việc tính toán ta bỏ qua ma sát, tổn thất chất lỏng, chất lỏng chuyển động ổn định ta có phương trình cân bằng lực như sau:
4 D . . P F . P P
2 1
1 c
(Công thức 4.29) Trong đó:
Pc: Lực cắt (N).
P1: Áp suất đầu vào: P1 = 5.104 (N/m2).
P1
P2
F1
F2
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 58 F1: Diện tích bề mặt piston trên (mm2).
F2: Diện tích bề mặt piston lùi phía dưới (mm2).
D: Đường kính trong của xylanh (mm).
Đường kính D của piston được xác định theo công thức:
) mm P ( .
P D 4
1 c
(Công thức 4.30)
4
4 8309
0.22( ) 220( ) 3.14 5.10
D m mm
Do đó ta chọn D = 221 (mm) + Vận tốc cắt là:
1 2 1 2 1
1 . 4 .
4 . .
D V Q
D V V
F
Q
(Công thức 4.31)
1 2
4 50 13
3.14 (0.22) 1000
V
(m/ph)
+ Vận tốc lên dao là:
2 2 2
2 4
)
. .( D d V
V F
Q
(Công thức 4.31)
2 2
) (
4 d D V Q
Chọn đường kính cán piston là: d = 50(mm)
2 2
4 50 22
3.14(0.22 0.05)
V
(m/ph)
+ Công suất cắt là:
1
8309 13
. 1
c 1000
N P V (kw) + Công suất cần thiết dao cắt là:
1 1,12
ct 0,89 N N
(kw)
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 59 4.4.4 Xác định các thông số của bơm thủy lực
Vì bơm thỷ lực ở máy này là dùng cung cấp lưu lượng cho toàn hệ thống thủy lực mà ở đó công suất cần thiết cho động cơ dầu là lớn nhất. Và ở đây ta cũng bỏ qua tổn thất thủy lực, các hệ thống thủy lực không hoạt động cùng một lúc.
+ Chọn bơm có công suất lớn hơn công suất yêu cầu của động cơ dầu do đó:
Nb > Nđc = 19 (kw) Nên ta chọn:
Nb = 22 (kw)
+ Lưu lượng của bơm cũng phải lớn hơn lưu lượng của một trong ba hệ thống thủy lực hoạt động:
Qb > Qct Vậy ta chọn như sau:
Lưu lượng riêng của bơm là: qb = 60 ( cm3/vòng) Số vòng quay là: nb = 1200 (vòng /phút) Do đó lưu lượng của bơm dầu là:
Qb = qb nb = 60 1200 = 72000 (cm3/phút) Qb = 72 (dm3 /phút) = 72 (lít/phút)
Vậy: Qb = 72 (lít/phút) > Qct = 56,2 (lít/phút):
Do đó thõa mãn yêu cầu cung cấp năng lượng.
+ Áp suất làm việc của bơm dầu:
b b
b Q
P N . 612 (Công thức 4.32)
Trong đó:
Nb: Công suất của bơm dầu (kw): Nb = 22 (kw).
Qb: Lưu lượng bơm (lít/phút): Qb= 72 (lít/phút).
.612 22 612 187( / 2)
72
b b
b
P N N cm
Q
= 187 104 (N/m2) + Chọn van tràn: Q > Qct = 56,2 (lít/phút)
+ Ống dẫn dầu: Thường dùng trong hệ thống thủy lực là ống bằng nhôm, đồng, thép hoặc ống su mềm có các sợi nylon.
+ Chọn đường kính ống: Chọn đường kính ống theo công thức sau:
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 60 d = 4.6
V
Q (mm) (Công thức 4.33)
+ Vận tốc dầu trong ống dẫn thường dùng là:
- Ống hút : V = 1,5 2 (m/s) Chọn V = 2(m/s) - Ống đẩy : V = 3 5 (m/s) Chọn V = 4(m/s) + Lưu lượng dầu qua ống:
Q = 56,2 (lít/phút) Do đó:
+ Đường kính ống hút :
dh= 4.6 56.2 24, 4
2 (mm)
Chọn: dh = 25 (mm) + Đường kính ống đẩy:
dd = 4.6 56.2 17, 2
4 (mm)