Luận văn thạc sĩ VNU UET mô phỏng, tính toán máy ép thủy lực 400 tấn bằng phương pháp phần tử hữu hạn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CƠ HỌC PHAN THÀNH THIẾT MƠ PHỎNG, TÍNH TỐN MÁY ÉP THỦY LỰC 400 TẤN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI 2007 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIAHÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VIỆN CƠ HỌC PHAN THÀNH THIẾT MƠ PHỎNG, TÍNH TỐN MÁY ÉP THỦY LỰC 400 TẤN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Chuyên ngành: Cơ học Vật thể rắn Mã số: 60 44 21 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TSKH Đỗ Sanh HÀ NỘI 2007 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -1MỤC LỤC Trang Mục lục……………………………………………………………1 MỞ ĐẦU……………………………………………………… Chương I:TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THUỶ LỰC…………… Các loại máy ép thuỷ lực………………………………………… Nguyên lý hoạt động chung……………………………………….5 Các phận máy ép thuỷ lực…………………………6 Máy ép thuỷ lực công nghệ chế tạo thiết bị áp lực…… Chương II:HỆ THỐNG THUỶ LỰC…………………………… 10 2.1 Một số tính chất chất lỏng………………………… 10 2.2 Các thông số máy ép thuỷ lực……………………….14 2.3 Hệ thống thuỷ lực máy ép 400 công nghệ chế tạo thiết bị áp lực………………………………18 Chương III: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN………………………….23 3.1 Khái niệm điều khiển………………………………… 23 3.2 Hệ thống điều khiển máy ép 400 công nghệ chế tạo thiết bị áp lực………………………………27 Chương IV: KHUNG MÁY ÉP………………………………….30 4.1 Sơ lược phương pháp phần tử hữu hạn (PP PTHH)…….30 4.2 Q trình tính, thiết kế khung máy ép……………………… 35 KẾT LUẬN…………………………………………………… …48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -2Danh mục tài liệu tham khảo…………………………………… 49 Phụ lục 1: Bản vẽ khung máy ép………………………………… 50 Phụ lục 2: Bản vẽ quy trình chế tạo khung máy ép……………… 51 Phụ lục 3: Bản vẽ móng máy ép………………………………… 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU Đất nước ta đường cơng nghiệp hố, đại hố Hồ q trình phát triển tất yếu ngành khí Trong đó, gia cơng áp lực bước đổi đạt nhiều thành tựu quan trọng Ngày nay, có nhiều sản phẩm khí gia cơng phương pháp Để đáp ứng yêu cầu sản xuất tiết kiệm ngoại tệ việc nhập thiết bị, máy móc việc nghiên cứu, chế tạo thiết bị gia công áp lực nước việc cần thiết Đề tài nêu tồn q trình tính tốn thiết kế máy ép thủy lực 400 tấn, dùng công nghệ chế tạo thiết bị áp lực Các nội dung nghiên cứu, tính tốn, thiết kế bao gồm:  Hệ thống thủy lực  Hệ thống điều khiển  Khung kết cấu máy ép Qua đánh giá, phân tích, so sánh kết tính tốn với số liệu thực tế nhằm nêu rõ lợi ích việc ứng dụng tính tốn thiết kế chế tạo máy ép thuỷ lực loại máy khác Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, cán Trường Đại học Công nghệ, đặc biệt GS TSKH Đỗ Sanh giúp đỡ tác giả trình học tập trường thực tốt luận văn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương I: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC Các loại máy ép thủy lực Đặc điểm bật máy ép thủy lực gia công phôi mỏng, lực ép tĩnh nên đảm bảo cho phơi ép khơng bị đứt lực tác dụng lớn Thơng số máy ép thủy lực lực ép định mức PH từ xilanh công tác máy ép Theo chức cơng nghệ máy ép thủy lực chia máy ép vật liệu kim loại máy ép vật liệu phi kim Máy ép vật liệu kim loại + Để rèn dập Máy ép để rèn-rèn tự có dập khn, PH=520MN; Máy ép để dập-dập nống chi tiết Magiê hợp kim nhôm, PH=10700MN; Máy ép đột-để đột nóng phơi cối kín,PH=1,530MN; Máy ép để chuốt kéo - chuốt kéo phôi rèn qua vòng,PH=0,7515MN + Để ép chảy Máy ép thanh-ống,dùng để ép kim loại màu thép, PH=0,4120MN + Để dập LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Máy ép dập kiểu tác dụng đơn giản, PH=0,510MN; Máy ép vuốt để vuốt sâu chi tiết hình trụ, PH=0,34MN;Máy ép để gấp mép, tạo mặt bích, để uốn dập loại dày,PH=345MN; Máy ép để lốc, để uốn vật liệu dày nóng, PH=3200MN + Để thực công việc lắp ráp + Để xử lý phế liệu kim loại Máy ép đóng gói đóng bánh,được dùng để ép phế liệu phoi kim loại, PH=16MN Máy ép vật liệu phi kim loại Gồm có máy ép cho loại bột, chất dẻo để ép phôi gỗ,gỗ dán Nguyên lý hoạt động chung Máy ép thủy lực hoạt động theo tác dụng tĩnh (hình 1.1) Nguyên lý hoạt động máy ép thủy lực dựa sở định luật Pascal Ở dạng chung máy ép gồm có khoang: xilanh có piston đường ống nối LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com P1 P2 f1 f2 p p Hình 1.1: Nguyên lý họat động máy ép thủy lực Nếu đặt lực P1 vào piston tạo áp suất p=P1/f1.Theo định luật Pascal áp suất p truyền tới tất điểm thể tích chất lỏng có hướng tác dụng vng góc với mặt đáy piston 2,nó sé tạo lực P2=p.f2 tác dụng lên phôi Trên sở định luật Pascal ta có: P2  P1 f2 f1 Diện tích f2 lớn diện tích f1 lần lực P2 lớn lực P1 nhiêu lần Các phận máy ép thủy lực Khung máy đồ gá Khung đồ gá máy ép thủy lực kết cấu tính tốn, thiết kế chế tạo từ kim loại(thường thép) đảm bảo đủ độ bền, độ biến dạng tuổi thọ cần thiết để chịu tải trọng làm việc yêu cầu Tuỳ thuộc vào tính chất, nhiệm vụ cơng việc mà khung đồ gá có kết cấu, hình dáng, kích thước khác LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hệ thống thủy lực Hệ thống thủy lực bao gồm có dầu thủy lực, bơm, xilanh van kết hợp với để điều khiển hoạt động máy theo yêu cầu công nghệ cụ thể Hệ thống điều khiển Thực việc đóng mở bơm, thay đổi trạng thái van Tuỳ theo yêu cầu công nghệ mà sử dụng hệ điều khiển dạng mạch logic cứng hay điều khiển theo chương trình PLC, thơng thường hệ thống điều khiển bao gồm: cơng tắc hành trình, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến báo mức dầu, rơle trung gian, khởi động từ Máy ép thủy lực công nghệ chế tạo thiết bị áp lực Công nghệ chế tạo bồn chứa thể tích lớn, chịu áp suất cao Để gia công chế tạo bồn chứa thể tích lớn, chịu áp suất cao (hình 1.2) cần có cơng đoạn sau: + Phần thân trụ: chế tạo máy lốc tôn + Phần chỏm cầu (hình 1.3): ép tạo hình sơ máy ép thủy lực sau gia cơng tinh máy vê chỏm cầu (hình 1.4) + Ghép nối phần thân trụ chỏm cầu, chế tạo chi tiết phụ nắp, van xả, chân sơn phải bọc bảo ôn hay cách nhiệt LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1.2: Bồn chứa CO2 lỏng Hình 1.3: Phần chỏm cầu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 41 - Hình 4.7: Mơ hình tốn khung khơng gắn với (đế tự do) Hình 4.8: Kết chia lưới phần tử đế tự LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 42 - Hình 4.9: Kết phân tích ứng suất đế tự Hình 4.10: Kết phân tích biến dạng đế tự LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 43 - Hình 4.11: Kết phân tích chuyển vị đế tự Hình 4.12: Kết phân tích hệ số an toàn đế tự LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 44 4.2.3.2 Cố định khung với cứng Trường hợp này, khung máy mơ hình hố hình 4.13 Nền coi cứng tuyệt đối Ba chân đế khung gắn chặt với coi bị ngàm cứng Các kết tính tốn trình bày hình 4.14 đến 4.18 Các thông số cần quan tâm là: Cỡ phẩn tử: 0.1m với sai lệch cho phép 0.005m Số phần tử: 110 749 Số nút: 215 065 Ứng suất lớn nhất: 1.782e8 N/m2 Biến dạng lớn nhất: 5.180e-4 Chuyển vị lớn nhất: 2.338e-03 m  2.34mm Hệ số an tồn nhỏ nhất: 1.238 Hình 4.13: Mơ hình toán khung gắn với cứng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 45 - Hình 4.14: Kết chia lưới phần tử khung gắn với cứng Hình 4.15: Kết phân tích ứng suất khung gắn với cứng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 46 - Hình 4.16: Kết phân tích biến dạng khung gắn với cứng Hình 4.17: Kết phân tích chuyển vị khung gắn với cứng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 47 - Hình 4.18: Kết phân tích hệ số an tồn khung gắn với cứng 4.2.3.3 Đánh giá sai lệch tính tốn thực tế Thông thường, máy ép đặt cố định bu lông nhỏ Điều thường khiến cho người thiết kế không ý nhiều đến cứng vững móng, khơng tận dụng khả chịu lực móng, gây lãng phí vật liệu chế tạo khung Sau thời gian hoạt động ngắn, máy đặt móng yếu xảy sụt lún sai lệch vị trí Trong trường hợp gắn chặt khung máy với cứng khả chịu lực móng tận dụng Ứng suất, biến dạng, chuyển vị khung máy giảm đáng kể Hệ số an tồn vị trí yếu khung tăng cao (từ 0.51 lên 1.238) Việc gắn chặt khung máy với cứng tiết kiệm lượng lớn vật liệu chế tạo khung, kết khác biệt đề tài LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 48 Việc lắp đặt, cần cố gắng đảm bảo để khung máy làm việc điều kiện gần với trường hợp Khơng thể địi hỏi móng cứng tuyệt đối thay vào cần thiết kế, thi cơng cho móng cứng vững Điều thuộc phạm vi ngành xây dựng, không đề cập sâu khuôn khổ đề tài Trên đây, trình bày q trình tính tốn thiết kế máy ép thủy lực 400 công nghệ gia công chế tạo thiết bị áp lực Sau chế tạo lắp đặt Công ty Thiết bị Áp lực Than nội địa (hình 4.19, 4.20), kiểm tra máy vận hành chuyển vị lớn khung chịu lực 400 4mm vị trí đặt xilanh Như vậy, chuyển vị thực tế vị trí đặt xilanh lớn kết tính cố định khung với cứng nhỏ kết tính trường hợp cịn lại Có sai lệch máy ép đặt khơng cứng tuyệt đối tính tốn Hình 4.19: Lắp đặt máy ép nơi sản xuất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 49 - Hình 4.20: Tồn cảnh xưởng sản xuất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 50 - KẾT LUẬN Luận văn trình bày tồn q trình tính toán, thiết kế máy ép thủy lực 400 dùng công nghệ chế tạo thiết bị áp lực Các công việc thực bao gồm: Hệ thống điều khiển: Trình bày khái quát nhiệm vụ yêu cầu hệ thống điều khiển, thiết kế hệ thống điều khiển phù hợp với yêu cầu công nghệ tiện lợi người sử dụng Hệ thống thủy lực: Trình bày khái qt thơng số bản, nhiệm vụ yêu cầu máy thủy lực Thiết kế hệ thống thủy lực cho máy ép phù hợp với yêu cầu công nghệ Tuy nhiên, áp suất làm việc hệ thống cao, điều cần phải ý lựa chọn thiết bị lắp đặt hệ thống thủy lực Khung máy ép: Trình bày khái quát phương pháp PTHH, thông số phần tử tứ diện bốn nút Sử dụng phần mềm CosmosDesignStar4.0 để tính tốn, thiết kế khung máy ép Sau nhiều lần hiệu chỉnh, hoàn thành việc thiết kế khung với hình dáng đơn giản, trọng lượng nhỏ đảm bảo tiết kiệm chi phí vật tư thời gian chế tạo Hiện tại, máy ép thủy lực lắp đặt vào hoạt động Công ty Thiết bị áp lực Than Nội địa, góp phần nâng cao hiệu làm việc, giải phóng người lao động khỏi công việc nặng nhọc trước LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 51 - Danh mục tài liệu tham khảo [1] TS Phùng văn Khương, ThS Phạm Văn Vĩnh (2001) Thủy lực máy ép thủy lực Trường Đại học giao thông vận tải Hà Nội [2] Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc (2005) Máy búa Máy ép thủy lực NXB Giáo Dục [3] Phạm Công Ngô (2001) Lý thuyết điều khiển tự động NXB Khoa học Kỹ thuật [4] Nguyễn Quốc Bảo, Trần Nhất Dũng (2003) Phương pháp phần tử hữu hạn lý thuyết lập trình NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 52 - PHỤ LỤC 1: BẢN VẼ KHUNG MÁY ÉP LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 53 - PHỤ LỤC 2: BẢN VẼ QUY TRÌNH CHẾ TẠO KHUNG MÁY ÉP LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 54 - PHỤ LỤC 3: BẢN VẼ MÓNG MÁY ÉP LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Merger! To remove this page, please register your program! Go to Purchase Now>> AnyBizSoft PDF Merger  Merge multiple PDF files into one  Select page range of PDF to merge  Select specific page(s) to merge  Extract page(s) from different PDF files download and merge into one AN VAN CHAT LUONG : add luanvanchat@agmail.c ... VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC Các loại máy ép thủy lực Đặc điểm bật máy ép thủy lực gia công phôi mỏng, lực ép tĩnh nên đảm bảo cho phơi ép không bị đứt lực tác dụng lớn Thơng số máy ép thủy lực lực ép. .. CƠ HỌC PHAN THÀNH THIẾT MƠ PHỎNG, TÍNH TỐN MÁY ÉP THỦY LỰC 400 TẤN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Chuyên ngành: Cơ học Vật thể rắn Mã số: 60 44 21 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:... tác máy ép Theo chức cơng nghệ máy ép thủy lực chia máy ép vật liệu kim loại máy ép vật liệu phi kim Máy ép vật liệu kim loại + Để rèn dập Máy ép để rèn-rèn tự có dập khn, PH=520MN; Máy ép để