Nguyên lý tạo ra lực ép cực lớn cho máy ép thủy lực chính là nhờ nó được chế tạo theo định luật truyền áp suất trong chất lỏng dựa theo nguyên lý định luật Pascal, trong đó khi áp suất được áp dụng trên các chất lỏng ở một hệ thống kín thì áp lực trong toàn hệ thống khép kín đó là luôn luôn không đổi. Các loại máy ép sử dụng xi lanh thủy lực đều được trang bị hai chiếc xi lanh dung tích khác nhau đồng thời hai xi lanh có đường ống nối với nhau, trong từng xi lanh lại có một piston vừa khít. Ở hệ thống này, có một piston hoạt động như một máy bơm với một lực cơ khí khiêm tốn trên diện tích mặt cắt ngang nhỏ, một piston khác với diện tích lớn hơn tạo ra một lực tương ứng lớn trên toàn bộ diện tích của piston đó. Điều đó giải thích tại sao máy ép thủy lực lại có áp lực lớn đến như vậy để có thể thực hiện được các công việc đòi hỏi sức mạnh và công suất nén lớn trong các ngành công nghiệp chế tạo hiện nay.
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải LỜI MỞ ĐẦU Đi q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, nhiều loại máy móc khí sản xuất nước máy khí nhập Việt Nam giúp nâng cao suất cơng thực Một số là máy ép thủy lực, loại máy đóng vai trị quan trọng nhiều ngành cơng nghiệp nay, đặc biệt công nghiệp chế tạo hàng loạt công việc gia công khác đồng thời cịn cải tiến ứng dụng nhiều hoạt động khác đời sống Nằm danh sách máy ép thủy lực không kể đến kiểu máy ép ngang song động Nhận thấy tầm quan trọng loại máy công nghiệp tương lai Nhóm chúng em lựa chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống thủy lực cho máy ép ngang song động” để tập trung nghiên cứu Chắc hẳn cịn thiếu sót, chúng em mong nhận phê bình góp ý giảng viên để đề tài nghiên cứu hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2018 MỤC LỤC Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải LỜI MỞ ĐẦU TÀI LIỆU THAM KHẢO Chương I: Tổng quan máy ép thủy lực máy ép ngang song động 1.1: Máy ép thủy lực 1.1.1: Máy ép thủy lực 1.1.2: Cấu tạo máy ép thủy lực 1.1.3: Công dụng ứng dụng thực tế máy ép thủy lực 1.1.4: Các loại máy ép thủy lực phổ biến 1.2: Máy ép ngang song động 1.2.1: Chức nhiệm vụ 1.2.2: Kết cấu, nguyên lí hoạt động 10 1.2.3: Các loại van dùng hệ thống 11 1.2.3.1: Van an toàn 1.2.3.2: Van tiết lưu 1.2.3.3: Van chiều Chương II: Thiết kế máy ép song động ngang 13 2.1: Tính tốn xi lanh thủy lực 13 2.1.1: Thơng số thiết kế 15 2.1.1.1: Tính tốn thơng số 2.1.1.2: Lưu lương cần cấp cho xi lanh 2.2 : Tính tốn đường ống thủy lực 16 2.2.1: Tính đường ống hút 2.2.2: Tính đường ống xả 2.2.3: Tính đường ống đẩy 3: Tính tốn bơm nguồn 17 2.3.1: Ngun tắc 2.3.2: Tính bơm nguồn 2.4: Động điện 18 2.5: Mơ hệ thống phần mềm Automation studio 5.0 Nhóm 19 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải 2.5.1 Giới thiệu phần mềm Automation studio 5.0 19 2.5.2 Xây dựng mô hệ thống thủy lực máy ép ngang song động phần mềm 20 KẾT LUẬN CHUNG LỜI CẢM ƠN Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Trần Nguyễn Duy Phương,”Báo cáo tập thủy lực”, 2014 Nguyễn Văn Thắng “Đồ án thủy khí”, 2015 TS Nguyễn Tiến Lưỡng, “Tự động hóa thủy khí máy cơng nghiệp” , nxb Giáo dục, 2008 Một số tài liệu khác https://rotec.com.vn https://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_press Nhóm 4 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải Chương I: Tổng quan máy ép thủy lực máy ép ngang song động 1.1: Tổng quan máy ép thủy lực 1.1.1: Máy ép thủy lực Máy ép thủy lực hay gọi máy thủy lực loại máy ép thơng ụng dó sử dụng xi lanh thủy lực để tạo lực nén Hiểu cách đơn giản sử ụng áp lực tác động lên chất lỏng để nén ép đè bẹp vật dụng hay chất liệu tùy theo yêu cầu Hoạt động máy tương tự với hệ thơng thủy lực địn bẩy khí Sức mạnh máy thủy lực lớn vởi khả ép thép nặng vài trăm thành hình dang tùy ý trịn thời gian nhanh chóng Máy ép thủy lực ứng dụng phổ biến ngành công nghiệp chế tạo đời sống nhờ khả ép nhiều vật liệu chất liệu khác với lực nén lớn (máy ép hủy lực 400T sp ROTEC VIỆT NAM) Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải Nguyên lý tạo lực ép cực lớn cho máy ép thủy lực chính nhờ chế tạo theo định luật truyền áp suất chất lỏng dựa theo nguyên lý định luật Pascal, áp suất áp dụng chất lỏng hệ thống kín áp lực tồn hệ thống khép kín luôn không đổi Các loại máy ép sử dụng xi lanh thủy lực trang bị hai xi lanh dung tích khác đồng thời hai xi lanh có đường ống nối với nhau, xi lanh lại có piston vừa khít Ở hệ thống này, có piston hoạt động máy bơm với lực khí khiêm tốn diện tích mặt cắt ngang nhỏ, piston khác với diện tích lớn tạo lực tương ứng lớn tồn diện tích piston Điều giải thích máy ép thủy lực lại có áp lực lớn đến để thực cơng việc địi hỏi sức mạnh công suất nén lớn ngành công nghiệp chế tạo 1.1.2: Cấu tạo máy ép thủy lực Thông thương kết cấu máy ép thủy lực gồm phần chính, quan trọng hệ thống thủy lực nơi thực hoạt dộng ép thủy lực, hệ thống diều khiển giúp người điều khiển thiết lập trình điều khiên theo ý muốn, cuối cung phần khung máy thiết kế chắn sản xuất dây chuyền khí cơng nghệ cao đảm bảo độ cứng cần thiết q trình ép thủy lực Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải Sơ đồ cấu tạo loại máy ép thủy lực 1.1.3: Công dụng ứng dụng thực tế máy ép thủy lực Máy ép thủy lực ví người khổng lồ xanh ngành cơng nghiệp chế tạo với sức mạnh lớn đồng thời mang lại hiệu vượt trội công việc Với khả tạo lực nén lớn nhờ xilanh thủy lực, loại máy có cơng dụng lơn đồng thời ứng dụng rông việc để ép, tháo lắp, nắn thẳng, định hình chi tiết máy móc vật liệu ngành cơng nghiệp Nó đặc biệt hiệu ép vật liệu kim loại có kích thước lớn trọng lượng lớn mà người nhiều thiết bị khác không làm Máy ép thủy lực thường sử dụng cho rèn , clinching, đúc, tẩy trống, đục lỗ, vẽ sâu, hoạt động hình thành kim loại. Với tăng trưởng tầm quan trọng trọng lượng nhẹ ngành hàng không vũ trụ ngành cơng nghiệp tơ, nhiều ứng dụng có mặt nhựa nhiệt dẻo, vật liệu tổng hợp, vật liệu tổng hợp dạng SMC, khuôn đúc nhựa RTM, chuyển giao thủy tinh GMT đúc sợi carbon. Tất ứng dụng u cầu kiểm sốt xác khả lặp lại Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải Với gia tăng liên tục phận trọng lượng nhẹ cho ngành hàng không vũ trụ, thiết bị ô tô nhiều ngành công nghiệp khác, máy ép thủy lực trở thành công cụ quan trọng cho ngành công nghiệp nhựa nhiệt dẻo. Nếu không gọi ép ép nén, kiểm soát tốc độ, áp suất, vị trí, nhiệt độ khn nóng làm mát quản lý điều khiển HYDRO I-PRESS Sử dụng loại máy thủy lực giúp công việc trở nên đơn giản nhẹ nhàng hơn, tăng độ xác an tồn so với phương pháp thủ công đồng thời nâng cao suất, hiệu cộng việc giảm thiểu chi phí sản xuất Chính vậy, loại máy ép trở thành trợ thủ đắc lực nhiều ngành công nghiệp ứng dụng thực tế đời sống sản xuất 1.1.4: Các loại máy ép thủy lực phổ biến Xét theo hình thức vận hành chia máy thủy lực làm hai loại máy ép thủy lực hoạt dộng điện máy ép thủy lực vận hành tay Xét theo hình dáng máy cấu tạo cmáy ép thủy lực chữ C, máy ép thủy lực chữ H, máy ép thủy lực trụi máy ép thủy lực trụ Hai loại máy ép thủy lực chữ H vs chữ C phổ biến Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải Còn nhiều loại máy ép xuất thị trương nưa hôm chúng em xin giới thiệu loại máy ép cung thông dụng đạt hiệu cao cơng việc máy ép ngang song động Hình ảnh minh họa máy ép ngang song động 1.2 Tổng quan hệ thống thuỷ lực máy ép ngang song động 1.2.1 Nhiệm vụ: Trong công ngiệp máy ép ngang song động sử dụng tương đối rộng rãi Đặc biệt nganh gia công áp lực máy ENSD ứng dụng để thực dập chi tiết có dạng đối xư, để tạo chi tiêt ứng dụng phổ biến sông hàng ngày như: vỏ, cánh cửa oto, xe máy, bồn rửa, Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải Ưu điểm máy: Có tính linh hoạt Khơng gây va đập tiếng ồn máy khác Kết cấu tương đối gọn nhẹ, lam việc êm An toàn độ tin cậy cao Tiết kiệm nguyên vât liệu, thuận lợi cho q trình khí tự động hóa, tăng cao suất, hạ giá thành sản phẩm Q trình thao tác đơn giản khơng cần thợ bậc cao giảm chi phí đào tạo quỹ lương 1.2.2 Kết cấu Sơ đồ nguyên lí: 1- Xilanh-piston 2- Van chiều (4 van) 3- Van tiết lưu (4 van) Nhóm 10 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải 1.2.3.3 Van chiều: - Van chiều: thiết bị bảo vệ đường ống dẫn, cho phép dầu qua theo chiều định ngăn cản dòng theo hướng ngược lại Ngồi van chiều cịn có tác dụng ngăn ngừa mát chất lỏng có cố rị rỉ, hỏng hóc ống dẫn - Kí hiệu: Nhóm 13 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MÁY ÉP SONG ĐỘNG NGANG 2.1 Tính tốn xilanh thủy lực 2.1.1 Thông số thiết kế Để kết cấu thống nhỏ gọn ta chọn áp suất hệ thống cao, cụ thể ta chọn áp suất làm việc xi-lanh toàn hệ thống pht = 180 bar Các thông số kĩ thuật yêu cầu xi-lanh sau: - Áp suất lớn nhất: Pmax = 30 = 3.105 N - Vận tốc nhanh: vnhanh = 3m/ph - Vận tốc chậm: vchậm = 0.5m/ph 2.1.1.1 Tính tốn thơng số - Tính tốn đường kính xi-lanh: Từ cơng thức: P = p , đó: - P lực tạo đầu cần piston (N) - p áp suất làm việc xi-lanh (bar) - D đường kính xi-lanh (m) Suy đường kính xi-lanh là: Nhóm 14 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN D = √ GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải √ P 10 = = 0,146 (m) = 146(mm) π.p 3,14.180 105 Từ ta chọn đường kính xi-lanh D = 150 (mm) - Tính đường kính cần piston: d = (0,6 ÷ 0,8).D = (0,6 ÷ 0,8).150 = 90 ÷ 120 (mm) Ta chọn d = 100 (mm) 2.1.1.2 Lưu lượng cần cấp cho xi lanh - Lưu lượng cần cấp cho xi-lanh tính theo cơng thức: Q = F.v , đó: Q lưu lượng cần cấp cho xi-lanh F diện tích tác dụng xi-lanh (đối với hành trình tiến hay lùi) v vận tốc vần piston Do lưu lượng cần cấp cho xi-lanh trình ép là: Q1 = F1.vnhanh = π D2 3,14.1,52 30 vnhanh = = 53 (l/ph) 4 Lưu lượng cần cấp cho xi-lanh hành trình lùi là: π ( D ¿ ¿ 2−d ) 3,14.(1,5 ¿ ¿ 2−12 ) Q2 = F2.v2 = ¿ vcham = ¿ = 5(l/ph) 4 Do Q1 > Q2 nên lưu lượng bơm phải chọn theo Q1 2.2 Tính tốn đường ống thủy lực - Thơng thường hệ thống thủy lực nói chung vận tốc đường dầu đoạn đường ống hệ thống chọn sau: +) Đường ống hút ( từ bể dầu lên bơm ): v1 = 0,8 ÷ 1,2 (m/s) +) Đường ống đẩy (từ bơm đến van, cấu chấp hành ): v2 = ÷ (m/s) +) Đường ống xả (đường bể dầu ): v3 = ÷ 1,6 (m/s) Nhóm 15 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN - Đường kính đường ống tính theo cơng thức: d = GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải √ 4.Q , đó: π v Q lưu lượng qua tiết diện ống, lưu lượng càn thiết cấp cho xi-lanh (l/ph) v vận tốc đầu qua tiếp diện ống (m/s) 2.2.1 Tính đường ống hút d1 = √ √ Q 4.53 10−3 = = 0,0306 ÷ 0,0375 (m) = 30,06 ÷ 37,5 (mm) π v1 3,14.60 (0,8÷ 1,2) √ −3 Q 4.53 10 = = 0,0265 ÷ 0,0335 (m) = 26,5 ÷ 33,5 (mm) π v3 3,14.60 (1 ÷ 1,6) √ −3 Q 4.53 10 = = 0,015 ÷ 0,0194 (m) = 15 ÷ 19,4 (mm) π v2 3,14.60 (3 ÷ 5) 2.2.2 Tính đường ống xả d3 = √ 2.2.3 Tính đường ống đẩy d2 = √ 2.3 Tính tốn bơm nguồn 2.3.1 Nguyên tắc - Theo áp suất yêu cầu lớn nhất: pb = ∆p + p , đó: pb : áp suât bơm ∆p: tổng tổn thất áp suất hệ thống p: áp suất yêu cầu lớn - Theo lưu lượng yêu cầu lớn nhất: Qb = Q + ∆Q , đó: Qb: lưu lượng bơm Q: lưu lượng yêu cầu ∆Q: tổn thất lưu lượng 2.3.2 Tính bơm nguồn - Ta có giả thiết sau : Chiều dài đoạn đường ống hút ống xả: L1 = L3 = (m) Chiều dài đoạn ống đẩy là: L2 = (m) Vận tốc, đường kính ống hút: v1 = (m/s), d1 = 35 (mm) Vận tốc, đường kính ống đẩy: v2 = (m/s), d2 = 16 (mm) Vận tốc, đường kính ống xả: v3 = 1,5 (m/s), d3 = 30 (mm) Chất lỏng dầu thủy lực CS32 với độ nhớt là: ϒ= 32.10-6 (m2/s), trọng lượng riêng: γ = 8,5.103 (N/m3), khối lượng riêng là: ƿ = g.γ = 850 (kg/m3) Nhóm 16 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải - Ta có: p1 tổn thất qua van phân phối, p1 = (bar) p2 tổn thất qua đường ống bao gồm tổn thất dọc đường tổn thất cục P2 = ∑ i=1 λ i Li v i ƿ ξ + γ.(v12 + v22 + v32 ) g d i Hệ số tổn thất dọc đường cục : λ, ξ λ phụ thuộc vào hệ số Raynon: 1000 v i d i ϒ 109,375 200 140,625 I 64 λi = ℜ i Rei = 0.5851 0.32 0.4551 ξ phụ thuộc vào khuỷu ống, ta coi khủy ống thẳng góc: ξ = 1,2 0,5851.1 12 850 0,32.4 850 0,4551.1 1,52 850 1,2.8500 + + + (12 + 42 +1,52) 2.9,81 2.0,035 0,016 0,03 = 575618,7435 (N/m2) = 5,8 (bar) p2 = - Xét phương trình cân : F1.P1 = Pmax +P2.F2 P1 = P max + P2 F π D2 3,14.(0,15 ¿ ¿ 2−0,09 ) =3 105+ ¿ 3,14 0,15 = 16985139,28(N/m2) = 170 (bar) P01 = P1 + p2 = 170 + 5,8 = 175,8 (bar) P2 = p1 = (bar) - Chọn động có số vịng quay n = 1445 (vịng/ph), có lưu lượng riêng bơm: ϥ= Q 53.103 = = 36,68 (cm3/vòng; cc/rev) n 1445 Ta chọn lưu lượng riêng q = 38 (cc/rev) Q = n.q = 1445.38.10-3 = 54,91 (l/ph) Nhóm 17 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải - Với kết tính sơ lưu lượng riêng q < 40cc/rev, áp suất làm việc trung bình tốc độ động n < 1500 vịng/phút, ta lựa chọn bơm bánh (ăn khớp ) để làm bơm nguồn cho hệ thống, với thông số bơm sau: Tên bơm Bơm bánh IGC5 Lưu lượng riêng(cc/rev) 40 Tốc độ trục quay(vòng/phút) 100-2200 Áp suất (bar) 140 Xuất xứ Đài Loan Hình ảnh minh họa 2.4 Động điện - Cơng suất thủy lực hệ thống: Nb = ƿ Q 175,8.54,91 = = 15,77 (kW) 612 612 - Chọn hiệu suất bơm ɳb = 0.75 - Công suất điện động là: Nđc = N b 15,77 = = 21,02 (kW) ≈ 21 (kW) 0.75 ɳb Từ ta lựa chọn động điện không đồng xoay chiều pha sau: Tên động Nhà phân phối Kiểu Điện áp Cơng suất Tốc độ (vịng/phút) Đường kính trục (mm) Nhóm Động điện AC pha VIHEM-Vietnam 3K200S4 50Hz – 380/660V 22KW-30hp 1475 48 18 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải Hình ảnh minh họa Chọn van phân phối: van điện tử SMC 5/3 (5 cửa vị trí): Nhà sản xuất : SMC – Nhật Bản Dòng serie van điện tử Nhật Bản, kết nối cuộn điện van điện tử Coil giắc cắm Coil dây Điện áp: 220V/AC Cửa ren kêt nối từ dòng: 3/8* Chọn van an toàn: MRV – 03P – 3M Khả điều chỉnh áp suất cho áp suất hệ thống lun mức an toàn Nhà sản xuất : Dekema Lưu chất: dầu Trọng lượng: 3,3kg Nhóm 19 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN GVHD: TS: Trần Thị Thanh Hải Áp suất: 35 Mpa Ứng dụng: đa dạng cơng nghệ tơ, xử lý rác thải, hóa chất,… 2.5 Mô hệ thống phần mềm Automation studio 5.0 2.5.1 Giới thiệu phần mềm Automation studio 5.0 Automation Studio 5.0 phần mềm ứng dụng tính tốn thiết kế, mơ cách trực quan q trình động học phần tử hệ thống thuỷ lực chế độ làm việc khác có q trình điều khiển hệ thống thuỷ lực hay kết hợp Sau mở phần mềm, ta add thêm thư viện phần tử hệ thống, giao diện hình 2.1 đây: Nhóm 20 ... quan máy ép thủy lực máy ép ngang song động 1.1: Tổng quan máy ép thủy lực 1.1.1: Máy ép thủy lực Máy ép thủy lực hay gọi máy thủy lực loại máy ép thơng ụng dó sử dụng xi lanh thủy lực để tạo lực. .. quan máy ép thủy lực máy ép ngang song động 1.1: Máy ép thủy lực 1.1.1: Máy ép thủy lực 1.1.2: Cấu tạo máy ép thủy lực 1.1.3: Công dụng ứng dụng thực tế máy ép thủy lực 1.1.4: Các loại máy ép thủy. .. loại máy ép thủy lực hoạt dộng điện máy ép thủy lực vận hành tay Xét theo hình dáng máy cấu tạo cmáy ép thủy lực chữ C, máy ép thủy lực chữ H, máy ép thủy lực trụi máy ép thủy lực trụ Hai loại máy