Báo cáo tuần 6 môn kỹ thuật thủy lực và khí nén trình bày 4 phương pháp để đảm bảo điều khiển 2 xylanh đi cùng lúc

  ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ -o0o - BÁO CÁO TUẦN MÔN KỸ THUẬT THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN Nhóm L02_2 GVHD: TS Tơn Thiện Phương TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2023   MỤC LỤC PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC VÀ ĐÁNH GIÁ PHẦN 1: THUYẾT MINH VỀ HỆ ÁP SUẤT CỦA MÁY 1.1 Các hệ áp suất HDR .4 1.2 Các hệ áp suất SMC .8 1.3 Các hệ áp suất Eagle Hydraulic 16 1.4 Các hệ áp suất ATOS 25 PHẦN 2: TRÌNH BÀY PHƯƠNG PHÁP ĐỂ ĐẢM BẢO ĐIỀU KHIỂN XYLANH ĐI CÙNG LÚC 32 2.1 Sử dụng van chia lưu lượng dạng trượt .32 2.2 Cơ cấu đồng tốc xylanh 34 2.3 Cơ cấu đồng tốc xilanh cách ghép nối tiếp hai đầu cần .36 2.4 Đồng tốc dùng chia bánh .38   PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC VÀ ĐÁNH GIÁ Tìm hiểu hệ áp suất máy thuyết minh Tuần Trình bày phương pháp để đảm bảo điều khiển xylanh lúc Mô sơ phương pháp ST T Họ tên Phân công công việc Đánh giá  Nguyễn Tuấn Kiệt 100% Trần An Khang 100% Đào Lê Tấn Lộc  Nguyễn Gia Linh 0% Võ Hồng Khơi 100% Đặng Ngọc Khánh 100%  Nguyễn Sơn Lâm Trịnh Vũ Quốc Minh  Nguyễn Nguyên Long Thuyết minh hệ áp suất máy Thuyết minh phương pháp Huỳnh Đăng Khang 12  Nguyễn Song Hải Khánh Trần Xuân Lợi 100% 100% Mô phương pháp 13  Nguyễn Đức Mạnh 14 100% 100% 10  Nguyễn Quang Linh 11 100% 100% 100% 100% Tổng hợp 100%   PHẦN 1: THUYẾT MINH VỀ HỆ ÁP SUẤT CỦA MÁY 1.1 Các hệ áp suất HDR  1.1.1 HDR Clevis Mount - MP3 / MP5 / MP7   1.1.2 HDR Trunion Mount - MT1 / MT4   1.1.3 HDR Rectangular Flange Mount - MF1 / MF2   1.1.4 HDR Circular Flange Mounted - MF3 / MF4   1.1.5 Tính lực chấn dùng máy chấn Ta có:     Máy chấn chấn tối đa thép dài 3000m Chiều dày tối đa 3mm Thép dùng để chấn thép C45 ( độ bền kéo = 610 N/mm2) Bề rộng rãnh chữ V làm cối 100mm  F ( )= 1,42 × K × L× S 1000 ×V  Trong đó:       F: lực chấn (tấn) 1,42: hệ số an toàn K: độ bền kéo vật liệu cần chấn (N/mm2) L: chiều dài chấn (mm) S: độ dày chấn (mm) V: bề rộng rãnh chữ V (mm) Từ kiện trên, ta xác định lực chấn tối đa máy chấn:  F ( )= 1,42 × 610 × 3000 × 1000 × 100 =233 ( tấn) 1.2 Các hệ áp suất SMC 1.2.1 Dòng CHN (SMC) Kích thước lỗ khoan (mm) 20 25 32 Hoạt động Tác động kép/ Thanh đơn Dịch Chất lỏng thủy lực Áp suất định mức Mpa Áp suất kiểm tra 10,5 Mpa Áp suất tối đa cho phép Mpa Áp suất vận hành tối thiểu 0,3 Mpa  Nhiệt độ mơi trường chất lỏng Khơng có cơng tắc tự động: 40 đến   C Có cơng tắc tự động: Tốc độ Piston đến 300 mm/s Cái đệm Con dấu đệm đến C Dung sai chiều dài hành trình đến 250mm 251 đến 800mm Kiểu lắp Loại bản, loại chân trục, loại mặt  bích đầu, loại mặt bích que, loại khoan đơn STT Chi tiết Vật liệu Thanh che Hợp kim nhôm Che đầu Hợp kim nhôm Ống xi lanh Thép không gỉ Piston Thép không gỉ 20,25: Thép không gỉ Thanh piston 32,40: Thép cacbon Tấm nam châm Thép khơng gỉ Vịng đệm A Thép cacbon Vịng đệm B Thép cacbon Ống lót Đồng chì 10 Van đệm Thép cacbon 11 Vịng giữ Thép lị xo   12 Van xả khí Thép hợp kim 13 Kiểm tra bóng Thép chịu lực 14 Nam châm 15 Vòng giữ Thép lò xo 16 Phớt cổ trục NBR   17 Cái nạo NBR   18 Phớt piston NBR   19 Vòng đệm NBR   20 Con dấu đệm 21 vòng canh đệm Nhựa 22 Phớt van đệm A NBR   23 Phớt van đệm B NBR   24 Vòng đệm  NBR   piston 25 Đai ốc đầu que Thép cacbon 26 Đai ốc Thép cacbon 1.2.2 Loại CHNB 10   1.4.2 CN (áp suất danh nghĩa 16 MPa (160 bar) - tối đa 25 MPa (250 bar)) Xi lanh CN có cấu trúc tác động kép, thiết kế để phù hợp với yêu cầu ứng dụng công nghiệp: độ tin cậy hàng đầu, hiệu suất cao tuổi thọ dài • Kích thước lỗ khoan từ 40 đến 200 mm • Đường kính lỗ • Hành trình lên đến 5000 mm • Thanh có ren cuộn • kiểu lắp tiêu chuẩn • tùy chọn phốt • Vịng dẫn hướng cho độ mài mịn thấp • Đệm cố định điều chỉnh 1.4.3 CH (áp suất danh nghĩa 16 MPa (160 bar) - tối đa 25 MPa (250 bar)) 26   Xi lanh CH đường kính lớn thiết kế với cấu trúc tác động kép, thiết kế để phù hợp với yêu cầu ứng dụng công nghiệp: độ tin cậy hàng đầu, hiệu suất cao tuổi thọ dài • Kích thước lỗ khoan từ 250 đến 400 mm • Hành trình lên đến 5000 mm • kiểu lắp tiêu chuẩn • tùy chọn phốt • dẫn piston q tải • Đệm điều chỉnh 1.4.4 CC (áp suất danh nghĩa 25 MPa (250 bar) - tối đa 32 MPa (320 bar)) Xi lanh CC có thiết kế cấu trúc tác động kép, thiết kế để phù hợp với yêu cầu ứng dụng nặng công nghiệp: độ tin cậy hàng đầu, hiệu suất cao tuổi thọ dài • Kích thước lỗ khoan từ 50 đến 320 mm • Thanh có ren cuộn • kiểu lắp tiêu chuẩn • tùy chọn vịng đệm • Đệm điều chỉnh • Vòng dẫn cho độ mài mòn thấp 27   1.4.5 CKS (áp suất danh định 10 MPa (100 bar) - tối đa 15 MPa (150 bar)) Các xi lanh CKS có nguồn gốc từ CK tiêu chuẩn với pít-tơng vỏ thép khơng gỉ có thiết kế đặc biệt để trang bị cảm biến tiệm cận bên ngồi để phát vị trí Các cảm biến chuyển đổi mạch điện chúng chúng phát nam châm vĩnh cửu tích hợp vào pít-tơng Vì vậy, chúng sử dụng để thực chu kỳ chuyển động, trình tự vận hành, chu kỳ nhanh-chậm chức an tồn • Kích thước lỗ khoan từ 25 đến 100 mm • Đường kính lỗ • Pít-tơng vỏ thép khơng gỉ • Thanh giằng có ren cuộn  • 14 kiểu lắp tiêu chuẩn • tùy chọn vịng đệm • Đệm cố định điều chỉnh • Cảm biến ATEX 28   1.4.6 CKA (áp suất danh nghĩa 16 MPa (160 bar) - tối đa 25 MPa (250 bar)) Xi lanh CKA có nguồn gốc từ tiêu chuẩn CK với chứng nhận theo ATEX 2014/34/EU Chúng thiết kế để hạn chế nhiệt độ bề mặt bên ngoài, theo loại chứng nhận, để tránh tự bốc cháy hỗn hợp dễ nổ có mơi trường Xi lanh servo CKAM trang bị chuyển đổi vị trí từ giảo kỹ thuật số tích hợp sẵn, chứng nhận ATEX • Cảm biến tiệm cận chống thấm tùy chọn, chứng nhận ATEX • Kích thước lỗ khoan từ 25 đến 200 mm • Lên đến đường kính lỗ • Hành trình lên đến 5000 mm • Thanh đơn đơi • 15 kiểu lắp tiêu chuẩn • tùy chọn vịng đệm 29   1.4.7 CNX (áp suất danh nghĩa 10 MPa (100 bar) - tối đa 15 MPa (150 bar)) Xi lanh CNX có nguồn gốc từ CN tiêu chuẩn với kết cấu thép không gỉ để chịu điều kiện mơi trường khắc nghiệt ăn mịn, đồng thời đảm bảo khả tương thích với chất lỏng gốc nước nước tinh khiết Chúng lý tưởng cho nhiều ứng dụng ngành công nghiệp bao gồm: dược phẩm, hàng hải, quân sự, quản lý chất thải, ngồi khơi xử lý hóa chất • Kích thước lỗ khoan từ 50 đến 100 mm • Hành trình lên đến 3000 mm • Thanh có ren cuộn • kiểu lắp tiêu chuẩn • tùy chọn phốt • Vòng dẫn hướng cho độ mài mòn thấp • Đệm điều chỉnh cố định 1.4.8 Tính lực chấn dùng máy chấn Ta có:     Máy chấn chấn tối đa thép dài 3000m Chiều dày tối đa 3mm Thép dùng để chấn thép C45 ( độ bền kéo = 610 N/mm2) Bề rộng rãnh chữ V làm cối 100mm 30    F ( )= 1,42 × K × L× S 1000 ×V  Trong đó:       F: lực chấn (tấn) 1,42: hệ số an toàn K: độ bền kéo vật liệu cần chấn (N/mm2) L: chiều dài chấn (mm) S: độ dày chấn (mm) V: bề rộng rãnh chữ V (mm) Từ kiện trên, ta xác định lực chấn tối đa máy chấn:  F ( )= 1,42 × 610 × 3000 × 1000 × 100 =233 ( tấn) Với lực F = 233(tấn) ta chọn hệ áp suất mang độ lớn 200 bar Chọn loại CK, CN, CC, CH, CKA 31   PHẦN 2: TRÌNH BÀY PHƯƠNG PHÁP ĐỂ ĐẢM BẢO ĐIỀU KHIỂN XYLANH ĐI CÙNG LÚC 2.1 Sử dụng van chia lưu lượng dạng trượt Sơ đồ lắp đặt phương pháp sơ đồ đây:   Sơ đồ lắp đặt mạch hình ảnh van chia lưu lượng dạng trượt  Cuộn Solenoid điều khiển đường đường cho mạch, van chia lưu lượng gắn vào hai đường, nhằm điều tiết chất lưu, đảm bảo lưu lượng cho cylindre (Q1 = Q2) Đường bơm dầu tới, đẩy hai piston lên xuống, dầu theo đường lại, hợp chung đường bể để tạo mạch thủy lực kín  Nguyên lý hoạt động  32   Khi cylindre khơng chịu tải có tải giống nhau, áp suất buồng A (P1) Áp suất buồng B (P2) nhau, suy lưu lượng qua cửa A (Q1) cửa B (Q2)  bằng (Q1 = Q2), hoạt động cơng suất, tính theo cơng thức  Power = P Q Lúc này, cylindre đồng tốc độ (v1 = v2), cylindre tiết diện tính theo cơng thức Q= A v Khi cylindre chịu vật tải khác F1, F2 tương ứng với cylindre buồng A  buồng B, khơng tính tổng qt, giả sử F1 > F2, dẫn tới áp suất buồng khác P1 > P2 * Nếu không dùng chia lưu lượng buồng có áp lực lớn đẩy dầu  buồng có áp lực nhỏ (P1 > P2), lưu lượng buồng có áp lực nhỏ nhiều buồng có áp lực cao (Q1 < Q2), dẫn đến cylindre không đồng tốc * Bộ chia lưu lượng đảm bảo lưu lượng Q1 = Q2, dù áp suất chênh lệch Để làm việc này, xảy chênh lệch áp suất P1 > P2 Con trượt phải di chuyển từ A sang B, để che bớt nắp dầu B mở rộng nắp dầu A, qua đảm bảo lưu lượng dầu qua ống A ống B (Q1 = Q2) Con trượt di chuyển nhờ  xảy chênh lệch áp ngồi đẩy dầu, áp suất cịn đẩy ln trượt di chuyển Khi áp suất P1 giảm dần, lò xo kéo trượt áp suất hai bên cân Vì thế, ln đảm bảo lưu lượng đầu với thời gian đáp ứng định 33   Ưu điểm: Chi phí rẻ, lắp đặt dễ dàng, có khả đồng tốc tải trọng thay đổi theo thời gian  Nhược điểm: Sai số đồng tốc lớn (khoảng 10%) tải trọng thay đổi nhanh khiến van đáp ứng không kịp, sai số lớn dầu bẩn không lọc kỹ 2.2 Cơ cấu đồng tốc xylanh Khi vận hành máy chấn, khó để đảm bảo chuyển động xylanh thủy lực đồng thời cấu tác động hay phận sử dụng có giống nhiều yếu tố khác lưu lượng bơm, hệ số cản khác  bề mặt tiếp xúc xylanh… dẫn đến việc đảm bảo cho 2xylanh chuyển động giống hệt làm giảm chất lượng sản phẩm máy chấn Chính cần có hệ thống cấu đồng tốc cho xylanh thủy lực máy chấn Các thành phần hệ thống: Hệ thống cấu đồng tốc bao gồm phần A, B máy chấn, phần khung máy kí hiệu gắn xylanh điều hướng 2L 2R van cảm biến lệch pha nửa A B máy chấn 3L 3R bàn di chuyển tương ứng chày 3’L 3’R dùng cho việc chấn Hai nửa chày 3’L 3’R nối 34   với chày nối Tương tự nửa cối 11’L 11’R liên kết với cối nối gắn bàn cối 11L 11R Về nguyên lý hoạt động cấu hình ta thấy hệ thống có điều hướng 7, van tiết lưu van kiểm tra 10 12L 12R ống dẫn dầu 13L, 13M, 13R van điều hướng thủy lực 14L 14R xylanh thủy lực 15L, 15M 15R  piston 16L, 16M 16R điều chỉnh thủy lực 17L, 17M, 17R, 18L, 18M, 18R, 19L 19R đầu xả dầu thùng dầu hệ thống Nguyên lý hoạt động hệ thống: Khi van điều hướng thủy lực 13L kích làm thay đổi đến vị trí van, dầu dẫn vào xylanh 14L đẩy pistion 15L làm chày 3L xuống Từ tạo lực chấn tác dụng để uốn kim loại Để chày hồi về, van điều hướng thủy lực 13L kích vị trí ngược lại, dầu từ xylanh hồi thùng dầu qua đầu 18L Nguyên lý làm việc tương tự áp dụng cho phần B bên cấu Ta thầy khó đảm bảo chuyện động piston đồng thời Để khắc phục điều ta thêm hệ thống cấu điều tốc cho piston Xylanh điều hướng cố định vào khung máy chấn van 2L 2R gắn lên bàn chày 3L 3R Thanh điều hướng 7L cố định xylanh cần đảm bảo song song với bàn cối chày Xylanh điều hướng tác động van điều khiển vị trí 13M Van 13M điều khiển đồng thời với van 13L 13M (ký hiệu đường nét đứt hình 2) chuyển động van tương tự Van điều khiển lưu lượng cài đặt trước để van mở hồn tồn định hướng chuyển động tịnh tiến với vận tốc với bàn chày 3L 3R Khi van 2L 2R tiếp xúc với định hướng 7, vị trí van bị thay đổi sang trạng thái mở làm cho dầu xylanh 14L 14R chảy thùng chứa qua đầu 19L 19R Tốc độ định hướng điều chỉnh chậm so với tốc độ bàn chày để đảm bảo q trình chấn khơng xảy việc tiếp xúc với van 2L 2R làm hao hụt dầu ảnh hưởng đến áp suất máy trình chấn 35   Hai phần máy chấn liên kết với để đảm bảo cho định hướng 7,  bàn chày 3L 3R, bàn cối 11L 11R song song với nhau, khoảng cách từ định hướng đến phần đế van cảm biến 2L 2R Trong trình xuống để chấn, giả sử bàn chấn bên trái 3L di chuyển nhanh so với bàn chấn 3R bên phải Phần đế van 2L đến tiếp xúc với định hướng gây thay đổi vị trí van 2L Lúc dầu xylanh 14L qua đường ống 12L chảy bồn chứa dầu thơng qua đầu 19L làm giảm lưu lượng dầu xylanh từ làm giảm tốc độ piston bên trái Ảnh hưởng tương tự xảy piston bên phải di chuyển nhanh so với piston bên trái Kết hệ thống có hai piston di chuyển với tốc độ nhanh bên cịn lại có khả tự điều chỉnh để đảm bảo vận tốc hai piston tương tự Khi piston hồi sau hồn thành xong việc chấn, hình trình máy khơng cịn ảnh hưởng đến q trình chấn vật liệu khơng cần phải xem xét đến việc đảm bảo tính đồng hai piston Tham khảo từ: United States Patent, Masahiro Hayakawa, Work start synchronizer in plural press brakes coupling operation, August 1, 1972, tham khảo từ: https://patentimages.storage.googleapis.com/14/c8/26/b6274465fe920b/US3680339.pdf  2.3 Cơ cấu đồng tốc xilanh cách ghép nối tiếp hai đầu cần Sơ đồ nguyên lý Hình cho thấy ghép hai xilanh nối tiếp đơn giản để đồng hai xilanh Ví dụ, hành trình duỗi xylanh, dầu từ bơm đưa đến khoang khơng có cán xylanh (XL1) qua van phân phối Nguyên lí hoạt động: Khi XL1 duỗi, dầu từ đầu có cán đưa đến khoang khơng có cán xylanh (XL2) Đương nhiên toàn hai xylanh toàn đường ống xilanh điền đầy dầu Dầu từ phía có cán XL2 qua van phân phối trở thùng duỗi Đế hai xilanh đồng bộ, diện tích piston XL2 phải độ chênh lệch diện tích piston cán XL1 Điều ta thấy từ phương trình liên tục lưu lượng chất lỏng từ phía cán XL1 phải lưu lượng dầu vào XL2 36     Các xylanh ghép nối tiếp hoạt động đồng Tacó : Qra ( XL )=Q vào ( XL ) Vì Q = A.v, A diện tích làm việc mà dầu chảy qua nên: ( A p − A r ) v 1= A p v Trong đó:  A p 1: Diện tích lịng hay diện tích piston xylanh    Ar : Diện tích mặt cắt ngang cán xylanh    A    p : Diện tích lịng hay diện tích piston xylanh Để đồng v1 =v 2, nên ta có:  A p 1− A r 1= A p 2(*) Phải chắn áp suất làm việc hệ thống ta cài đặt phải áp suất cần thiết để piston XL1 thắng tải trọng tác dụng lên hai xylanh duỗi Theo định luật Pascal áp suất khoang có cánh XL1 áp suất khoang cán XL2 Phương trình lực tác dụng lên XL1 sau:  1  p1 A p  p ( A p  A r )  F 1 − − = 37   Phương trình lực tác dụng lên XL2 sáu:  p2 A  p2 − p ( A p − A r ) = F 2 Mặt khác:  A p 2= A p 1− Ar 1 ( ¿ ) p =0(do thơng với thùng dầu) Ta có kết quả:  p1 A p = F 1 + F 2 Ưu điểm:  Có khả đồng tốc mà không phụ thuộc vào độ lệch tải trọng hai xilanh Có khả đồng tốc cao (tới 1%) Nhược điểm: Phương pháp cho thấy nhược điểm XL1 phải thiết kế để đảm bảo chắn thắng tải  F 1+ F 2, đường kính lỗ khoan đường kính cần có kích thước cho diện tích khoang có cần xilanh (XL1) với diện tích piston (khoang khơng cần) xilanh2 (XL2), khó để sản xuất xilanh cho lắp đặt với độ xác cao Xi lanh hai đầu cần phí cao đặc biệt sử dụng nhiều xilanh, yêu cầu không gian lắp đặt lớn 2.4 Đồng tốc dùng chia bánh Cấu tạo: Bộ chia bánh gồm nhiều bánh nối đồng trục với đặt chung vỏ Có chung đường dẫn dầu vào có nhiều đường dầu tương ứng với bánh 38   Nguyên lý hoạt động: Vẫn dựa nguyên tắc lưu lượng đường dầu xy lanh phải Do bánh nối đồng trục với nên dầu vào đẩy bánh quay tốc độ Vì quay tốc độ nên lưu lượng đầu bánh không phụ thuộc vào áp suất tải Bộ chia bao gồm hai bánh ăn khớp nối đồng trục với vỏ Hai bánh có chung đường dầu vào có đường dầu riêng lẻ Khi cấp dầu vào chia, hai bánh quay với tốc độ ddos, chia cửa lượng dầu mà không phụ thuộc vào áp suất cửa (tải làm việc) Ưu điểm lớn chia so với chia kiểu trượt tổn hao áp suất qua chia (Lưu ý làm việc, áp suất đầu vào chia lưu lượng kiểu trượt luôn giá trị nhánh làm việc lớn nhất) Ưu điểm thứ hai chia làm nhiều nhánh sử dụng tổ hợp nhiều cặp bánh chia dịng khơng theo tỷ lệ chiều dầy cặp bánh ăn khớp Độ xác chia dạng khơng cao phụ thuộc vào hiệu suất motor bánh rò rỉ bên kết cấu áp lực khoang làm việc khơng giống Ngồi cịn có nhược điểm ồn làm việc tốc độ cao 39   Ưu điểm:       Tổn hao áp suất Đơn giản Rẻ tiền Khơng kén dầu Dễ bố trí thiết bị Dễ tùy biến, lắp thêm bánh Nhược điểm:   Độ xác khơng cao phụ thuộc vào hiệu suất motor bánh rò rỉ  bên kết cấu áp lực khoảng làm việc không giống Bị ồn hoạt động với tốc độ cao 40 ... 25 PHẦN 2: TRÌNH BÀY PHƯƠNG PHÁP ĐỂ ĐẢM BẢO ĐI? ??U KHIỂN XYLANH ĐI CÙNG LÚC 32 2.1 Sử dụng van chia lưu lượng dạng trượt . 32 2 .2 Cơ cấu đồng tốc xylanh 34 2. 3 Cơ... thống có đi? ??u hướng 7, van tiết lưu van kiểm tra 10 12L 12R ống dẫn dầu 13L, 13M, 13R van đi? ??u hướng thủy lực 14L 14R xylanh thủy lực 15L, 15M 15R  piston 16L, 16M 16R đi? ??u chỉnh thủy lực 17L,... độ lớn 20 0 bar Chọn loại CK, CN, CC, CH, CKA 31   PHẦN 2: TRÌNH BÀY PHƯƠNG PHÁP ĐỂ ĐẢM BẢO ĐI? ??U KHIỂN XYLANH ĐI CÙNG LÚC 2. 1 Sử dụng van chia lưu lượng dạng trượt Sơ đồ lắp đặt phương pháp sơ