Tính toán thiết kế máy đóng mở kiểu xi lanh thủy lực4313

Tiªu chn qc gIa TCVN 8300 : 2009 Cơng trình thủy lợi - Máy đóng mở kiểu xi lanh thủy lực - Yêu cầu kỹ thuật thiết kế, lắp đặt, nghiệm thu, bàn giao Hydraulics Structures - Hydraulic Operating Cylinder Technical requirements on designing, erection, acceptance, trasfer Tính tốn thiết kế máy đóng mở kiểu xi lanh thủy lực 3.1 Yêu cầu kỹ thuật cuả máy đóng mở kiểu xi lanh thuỷ lực 3.1.1 Đủ công suất để vận hành cửa van theo u cầu cơng trình 3.1.2 Hệ thống thủy lực máy đóng mở xi lanh thủy lực phải làm việc an tồn, thơng suốt, điều khiển dễ dàng, nhiệt độ dầu không vượt ngưỡng cho phép, hiệu suất truyền cao 3.1.3 Khơng rị rỉ dầu hệ thống 3.1.4 Hai xi lanh phải làm việc đồng bộ, đồng tốc, không tụt, rơi cửa dừng 3.1.5 Hệ thống điều khiển điện tay 3.1.6 Vật liệu sử dụng phải phù hợp với điều kiện môi trường 3.2 Vật liệu sử dụng 3.2.1 Vật liệu chế tạo loại xi lanh, bơm, đường ống áp lực tư vấn thiết kế khí quy định Khi sử dụng cần lưu ý tới môi trường nơi đặt thiết bị để lựa chọn cho phù hợp ThuVienDeThi.com 3.2.2 Cần pittông thép bon chất lượng cao (hoặc thép không rỉ), mạ crome, crome –nikel phủ gốm kim loại 3.2.3 Vật liệu sử dụng để thiết kế chế tạo phận cịn lại phải mới, có nhãn mác xuất xứ rõ ràng, phù hợp với điều kiện môi trường vị trí lắp đặt 3.2.4 Vật liệu thiết kế chế tạo trục treo, gối đỡ khớp nối phải bảo đảm có nhãn mác rõ ràng, chất lượng tốt, có khả xử lý bề mặt, phải lấy mẫu kiểm tra phịng thí nghiệm hợp chuẩn không rõ nhãn mác Vật liệu chế tạo phải loại theo thiết kế 3.2.5 Có thể sử dụng loại thép nước khác có chất lượng tương đương, phải kiểm tra đầy đủ 3.2.6 Que hàn sử dụng phải phù hợp vật liệu hàn theo quy định, phải bảo đảm chất lượng, bảo quản nơi khô ráo, chống ẩm tốt 3.2.7 Vật liệu sơn phủ phải với thiết kế, phù hợp điều kiện môi trường nơi đặt máy 3.3 Xác định thông số 3.3.1 Xác định vị trí đặt xi lanh để bảo đảm hành trình cửa van mở hết đóng hết: a) Cửa van phẳng: Xác định chiều cao đặt xi lanh; b) Cửa van cung: Xác định vị trí treo xi lanh phương pháp treo để mơ men đóng mở hợp lý nhất, nhỏ chiều dài làm việc xi lanh bảo đảm an toàn cho phép ThuVienDeThi.com 3.3.2 Xác định cánh tay đòn xi lanh so với tâm quay cửa vị trí đóng hết cửa van cung 3.3.3 Xác định chiều dài cần pittông co hết để mở hoàn toàn 3.3.4 Xác định lực đóng cửa (lực đẩy xi lanh) 3.3.5 Xác định lực mở cửa (chiều co lại xi lanh) 3.3.6 3.3.7 Xác định vị trí lắp tai kéo cửa Lựa chọn tốc độ đóng mở cửa van theo u cầu vận hành cơng trình, cửa đóng tới ngưỡng khơng gây va đập 3.4 Tính tốn thơng số 3.4.1 Tính tốn lực đóng mở cửa van, áp dụng cơng thức sau: a) Lực đóng cửa van phẳng: Tđ  1,2 (Tms + Tcn) + Pđ + Pt – 0,9 (G’ + GT) (1) b) Lực mở cửa van phẳng: Tm  1,1(G’ + GT) + 1,2(Tms +Tcn) + Ph +Vn (2) c) Lực đóng cửa van cung: Tđ   M d 1,2( M cn  M o )  M d  M t  0,9.M G  RQ RQ (3) d) Lực mở cửa van cung: Tm  M RQ c  1,1.M G  1,2( M cn  M o )  M h RQ 3.4.2 Tính tốn lực giữ cửa van, áp dụng công thức sau: ThuVienDeThi.com (4) a) Đối với cửa van phẳng: Tg = 1,1 (G’ + GT) – (Tms + Tcn) + Pđ (5) b) Đối với cửa van cung: Tg  1,1.M G  Mo  ( Mo  Mcn) RQ (6) 3.4.3 Các ký hiệu công thức từ (1) đến (6) quy định sau a) Tms lực ma sát gối tựa động, N; b) Tcn lực ma sát gioăng chắn nước, N; c) Pd lực đẩy, N; d) Pt lực thấm, N; e) G’ trọng lượng cửa có kể tới lực đẩy , N; f) GT trọng lượng phận treo cửa, N; g) 1,2 hệ số kể đến ma sát chưa tính hết; h) 0,9 hệ số giảm trọng lượng hạ; i) 1,1 hệ số tính đến khả tăng trọng lượng mở; k) Ph lực hút đáy cửa mở, N; l) Vh trọng lượng cột nước đỉnh cửa, N; m) Mo mô men ma sát ổ quay, Nm; n) Mcn mô men ma sát gioăng chắn nước, Nm; o) Md mô men lực đẩy, Nm; p) Mt mô men lực thấm, Nm; ThuVienDeThi.com q) Mh mô men lực hút, Nm; r) RQ bán kính tâm trục xi lanh thuỷ lực đến tâm quay cửa, m 3.5 Lực đóng mở xi lanh thuỷ lực 3.5.1 Lực đẩy pitton (đóng cửa van) Pd p   Pd  Ptl  ck   p1 F1  p F2 . ck  F1  p1   ck  F1 p1  ck ( N )    (7) 3.5.2 Lực co pittông lại (mở cửa van) Pc p  p Pc  Ptl ck   p2 F2  p1.F1 ck  F1   p1 ck  F1 ck    (8) 3.5.3 Áp suất làm việc xi lanh đóng p1 p1   P P p  Pd   p2 F2   d   d F1   F1.  F1.  (9) 3.5.4 Áp suất làm việc xi lanh mở p2 p2  F2 P p  Pm    p1 F1   m  p1   m F2    F2  (10) 3.5.5 Các thơng số tính tốn chọn xi lanh thủy lực bao gồm: a) Khi tính tốn chọn xi lanh thủy lực cần xác định trước thông số theo đặc điểm cơng trình quy định khoản b, c, d điều 3.5.5 chọn vật liệu chế tạo quy định điều 3.2; b) Hành trình pittơng S, mm; c) Lực (với xilanh): (có thể tính đến ma sát chuyển động khớp); d) Đường kính xilanh: + Đường kính xi lanh D, mm; + Đường kính cần d, mm: Xác định theo công thức  = d/D Trong  = 0,5  0,8 ThuVienDeThi.com 3.5.6 Thể tích làm việc hữu ích khoang xi lanh xác định theo công thức: V = F1.S , mm3 3.5.7 (11) Lưu lượng dầu cần thiết cung cấp cho nguồn: với nguồn cung cấp lưu lượng cho cửa (trong trường hợp xi lanh cho cửa) xác định theo công thức: Q 2V t , L/min (12) 3.5.8 Xác định kích thước thùng dầu: Lượng dầu thủy lực cần thiết phải có lắp đặt vận hành hệ thống tính tốn dựa thơng số sau đây:  Thể tích dầu cịn lại trường hợp hạ cửa hồn tồn (khi xi lanh duỗi hết) phải bảo đảm cho đầu vào lọc hút lắp đầu ống hút bơm thủy lực ngập dầu;  Chiều cao thùng dầu xác định cho trường hợp xi lanh co lại hết mức dầu thùng phải thấp chiều cao thùng dầu 200 mm 3.5.9 Cơng suất động dẫn bơm, kW: N dc  Qb pb 612. b (13) 3.5.10 Vận tốc chất lỏng ống đẩy, m/min: vd  4Q  d d2 (14) ThuVienDeThi.com 3.5.11 Vận tốc chất lỏng ống hút, m/min: vh  4Q  d h2 (15) 3.5.12 Vận tốc đầu cán pittơng đóng, m/min: v1  Q 4Q  F1  D (16) 3.5.13 Vận tốc đầu cán pittông mở, m/min: v2  Q 4Q  F2  D  d  (17)  3.5.14 Tính tốn chọn bơm làm việc cho hệ thống Từ kết tính tốn xác định áp suất yêu cầu pyc (bar) lưu lượng yêu cầu Q (L/min) đó: F1  D diện tích tiết diện chất lỏng xi lanh phía khơng có cán, mm2 ; F2   (D  d ) diện tích tiết diện chất lỏng xi lanh phía có cần pittơng, mm2 ; p1, p2 áp suất dầu khoang xi lanh có F1 F2, bar; η, ηck hiệu suất tồn phần hiệu suất khí máy thuỷ lực;  = d/D tỷ số đường kính cần pittơng pittơng (đường kính xi lanh), mm; ηb hiệu suất bơm; ThuVienDeThi.com Q lưu lượng chất lỏng yêu cầu, L/min; Qb lưu lượng chất lỏng cửa bơm, L/min; pb áp suất dầu miệng xả bơm, bar; dd đường kính đường ống đẩy, mm; dh đường kính đường ống hút, mm 3.5.15 Tính tốn trục liên kết cần pít tơng với cửa: Từ đường kính lắp với cần pít tơng, lập sơ đồ tính tốn kích thước lại trục treo, giá đỡ phù hợp điều kiện cơng trình 3.5.16 Tính tốn kiểm tra ổn định độ bền cần pit tông tiến hành sau: a) Các pít tơng chịu lực dọc trục, lúc tính bền cần kiểm tra ổn định chiều chịu nén, độ võng trọng lượng thân; b) Cơng thức tổng qt tính độ mảnh :   Lk c) F I (18) Xác định lực tới hạn chịu nén theo công thức Eler: Pth   EI v.L2k [KN]; >0 (19) d) Tính lực tới hạn theo phương pháp Tetmajer: Pth  F  n    d (335  0,62 ) 4.v ( KN ) ; e) Mơmen qn tính I: ThuVienDeThi.com ≤0 (20) I  d 64 [mm4] (21) g) Độ mảnh  tiết diện tròn:  4.Lk d (22) đó: v  hệ số an tồn; E = 210 000 N/mm2 mơdun đàn hồi thép cán pít tơng; 0 = 89 độ mảnh giới hạn; d đường kính cần pittơng, mm; F diện tích tiết diện cần pittơng, mm2; Lk chiều dài thu gọn nén Chiều dài Lk phụ thuộc vào phương pháp định vị xi lanh thủy lực cơng trình xác định theo Hình 2, Hình 3, Hình 4, Phụ lục A ThuVienDeThi.com ... suất làm việc xi lanh mở p2 p2  F2 P p  Pm    p1 F1   m  p1   m F2    F2  (10) 3.5.5 Các thông số tính tốn chọn xi lanh thủy lực bao gồm: a) Khi tính tốn chọn xi lanh thủy lực cần... tay đòn xi lanh so với tâm quay cửa vị trí đóng hết cửa van cung 3.3.3 Xác định chiều dài cần pittông co hết để mở hồn tồn 3.3.4 Xác định lực đóng cửa (lực đẩy xi lanh) 3.3.5 Xác định lực mở cửa... van phẳng: Xác định chiều cao đặt xi lanh; b) Cửa van cung: Xác định vị trí treo xi lanh phương pháp treo để mơ men đóng mở hợp lý nhất, nhỏ chiều dài làm việc xi lanh bảo đảm an toàn cho phép ThuVienDeThi.com