TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KĨ THUẬT THỦY LỰC Đề tài Thiết kế mạch thủy lực cho 2 động cơ thủy lực 1 động cơ chuyển động tịnh tiến và 1 động cơ chuyển động quay Sinh[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: KĨ THUẬT THỦY LỰC Đề tài: Thiết kế mạch thủy lực cho động thủy lực động chuyển động tịnh tiến động chuyển động quay Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Dương Lớp: 65MEC2 MSSV: 53465 Phương án TK: C2 Thầy hướng dẫn: TS Dương Trường Giang Hà Nội, 3/2023 Tài liệu tham khảo: Tài liệu học tập lớp Perter Chapple, Principles of Hydraulic Systems Design Đỗ Xuân Đỉnh, Truyền động thủy khí, Nhà xuất Xây Dựng Thông tin catalog hãng: https://amech.com.vn/ https://yukenyuci.vn/ Mục lục Phân tích xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho phận chấp hành Tính tốn xác định thông số cần thiết phần tử thủy lực hệ thống 2.1 Tính tốn thơng số xy lanh thủy lực 2.2 Tính tốn tham số motor thủy lực 2.3 Tính tốn đường ống thủy lực 2.4 Tính tốn tham số van phân phối 2.5 Tính tốn thơng số van điều khiển áp suất 2.6 Tính tốn tham số cac van khác (van chiều) .10 Tính tốn nguồn thủy lực 11 3.1 Bơm thủy lực .11 3.2 Thùng dầu lọc dầu 12 3.3 Tính tốn động dẫn động 12 Phân tích xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho phận chấp hành * Yêu cầu: 01 xy lanh 01 động điều khiển trực tiếp tay độc lập không phụ thuộc lẫn nhau, đảm bảo giới hạn áp lực cho mạch chính, điều chỉnh tốc độ chiều chuyển động (xy lanh duôi ra), van phân phối điều khiển điện từ * Bảng thông số Momen cần Lực đẩy Vận tốc nâng thiết cho Tốc độ quay Các thông số (m/ph) motor M n (v/ph) khác xy lanh F1 (tấn) (Nm) 6,4 50 35 Tùy chọn Từ yêu cầu số liệu ta chọn phần tử thủy lực sau: Xy lanh thủy lực Motor thủy lực có điều khiển điều khiển trực tiếp tay Van phân phối điều khiển điện từ Van an tồn đảm bảo áp lực cho mạch Cặp van tiết lưu van chiều có điều khiển để điều chỉnh tốc độ xy lanh * Sơ đồ mạch thủy lực nguyên lý làm việc Giải thích phần tử thủy lực Thùng dầu Bộ lọc dầu Bơm thủy lực chiều có dẫn động động điện Van an toàn (van hồi thùng) Van phân phối 4/3 điều khiển motor thủy lực (điều khiển điện từ) Van an toàn đảm bảo cho motor thủy lực Motor thủy lực chiều có điều khiển (điều khiển tay cầm) Van phân phối 4/3 điều khiển xy lanh thủy lực Cặp van tiết lưu van chiều điều khiển tốc độ cho xy lanh 10 Xy lanh thủy lực Nguyên lý làm việc mạch thủy lực - Dòng dầu thủy lực bơm lên từ bể dầu (1) qua lọc dầu (2) qua bơm thủy lực chiều làm tăng áp xuất dòng dầu đến van phân phối (5) (8) Mạch có motor thủy lực - Ở chế độ làm việc 0: Dầu bơm vào van phân phối quay ngược trở lại thùng dầu, motor không làm việc - Ở chế độ làm việc a1: Dầu bơm sang bên trái mạch đến motor (7) tạo chuyển động quay lượng dầu qua motor lượng dầu van an toàn (6) giảm tải cho mạch thùng dầu qua đường ống bên phải - Ở chế độ làm việc b1: Dầu bơm sang bên phải mạch đến motor (7) tạo chuyển động quay lại lượng dầu van an toàn (6) thùng đường ống bên trái Mạch xy lanh thủy lực - Ở chế độ làm việc 0: Dầu đứng lại van phân phối (8) xy lanh (10) không hoạt động - Ở chế độ làm việc a2: Dầu bơm lên bên trái mạch thủy lực đến xy lanh tốc độ chậm đầu dòng dầu qua van tiết lưu (9) Dòng dầu qua thùng - Ở chế độ làm việc b2: Lượng dầu bơm sang phải qua van tiết lưu chiều (9) thông qua cửa áp suất tăng cao đẩy xy lanh co lại nhanh Van an tồn 4: Có nhiệm vụ giảm lượng dầu cho mạch motor xy lanh tải Bộ lọc dầu 2: Vì để mạch hở nên bụi bẩn lẫn vào dầu bộc lọc dầu (2) ngăn chặn bụi bẩn ảnh hưởng đến mạch thủy lực Tính tốn xác định thông số cần thiết phần tử thủy lực hệ thống 2.1Tính tốn thơng số xy lanh thủy lực Có 1kN = 0,102 - Đổi 6,4 = 65,28 kN - Vận tốc nâng = m/ph Từ yêu cầu ta chọn xy lanh thủy lực chiều chuyển động: Thông số kỹ thuật Xi Lanh Thủy Lực Tấn Có Đai Kết Nối Rời 100mm Tên Đơn vị Thông số Áp lực max Tấn 12,5 Áp suất max Mpa 25 Đường kính ngồi mm 92 Đường kính mm 80 Đường kính Piston mm 50 Tổng chiều dài mm Hành trình + 430 Diện tích mặt cắt xy lanh buồng khơng có cán piston là: Diện tích mặt xy lanh buồng có cán Lưu lượng cấp cho xy lanh nâng là: Qn = vn.A1 = = 0,02515 (m3/ph) = 25,15 (l/ph) Áp xuất nâng làm việc xy lanh là: Pn = = = 12978,13 (kN/m3) = 129,78 (bar) 2.2Tính tốn tham số motor thủy lực Điều kiện: mô men cần thiết mô tơ M=60(N/m) 40v/ph, Từ điều kiện ta chọn motor thủy lực: Motor thủy lực ZIHYD BMR-50 Với thơng số: Có lưu lượng làm việc ( cc/ vòng ) 80,5 Áp suất lớn : 20 MPa Lưu lượng cần thiết cấp cho bơm : ta có n= 40v/ph= 0,66 v/s Q = q n = 80,5 0,66 = 53 l/ph Nguyên lý Motor thủy lực kiểu cánh gạt Ngoài motor kiểu bánh khách hàng cịn có thêm lựa chọn khác cho hệ thống máy móc có áp suất trung bình, thấp Cấu tạo motor thủy lực cánh gạt cịn có điều khác biệt lỗ khoan trục lệch tâm so với vỏ Rotor động lúc chuyển động trượt trượt vào, chuyển động dầu nhớt với áp suất cao tạo nên lực buộc roto phải quay theo hướng Điều mà bạn nên lưu ý chọn mua loại motor thủy lực là: Với motor thủy lực bánh giá thành rẻ nhất, phù hợp với hệ thống làm việc yêu cầu phải có áp suất, lưu lượng dòng chảy đạt mức trung bình Trong đó, động thủy lực piston lựa chọn dành cho hệ thống máy móc cần lưu lượng dịng chảy dầu nhớt lớn, có áp suất cao làm việc Và loại thiết bị có giá thành cao so với loại motor cịn lại 2.3Tính tốn đường ống thủy lực - Chọn ống mềm thuỷ lực mã : SAER1AT-07 - Với thơng số: Đường kính ngồi Dngồi (mm) Đường kính Dtrong (mm) Áp suất định mức pdm (bar) Áp suất giới hạn pph (bar) 26,8 19 105 420 Diện tích mặt cắt là: Độ dày thành ống là: Từ thông số ta chọn loại khớp nối + Khớp nối ống 1/4 SS – TP4 – SL4 2.4Tính tốn tham số van phân phối Từ thông số motor bơm thủy lực ta chọn loại van phân phối amech Van 4/3 điều khiển điện từ, chế độ khơng làm việc lượng dầu cổng có áp đưa quay trở lại thùng (điều khiển motor thủy lực) Thông số Mã hiệu C360 Lưu lượng tối đa (l/ph) Áp suất tối đa (Bar) Điện áp Van 4/3 điều khiển điện từ, chế độ không làm việc đường dẫn lên xy bị chặn (điều khiển xy lanh) 24 VDC; 220 VA Thông số Mã hiệu SDKE 1631 Lưu lượng tối 150 đa (l/ph) Áp suất tối 350 đa(Bar) Điện áp 24 VDC; 220 V 2.5Tính tốn thơng số van điều khiển áp suất Chọn van an toàn thủy lực Yuken kiểu BT-06 lắp cho bơm thông số: TT Lưu lượng làm việc max (l/ph) Áp làm việc max (Bar) Dải áp làm (Bar) 200 250 5/250 suất Nhiệt độ làm việc việc (độ C) -5/80 Chọn van an toàn tỉ lệ EDG-01-C-PNT13 cho mạch với thông số: TT Lưu lượng làm việc max (l/ph) Áp làm việc max (Bar) Dải áp làm (Bar) 157 10/107 suất Nhiệt độ làm việc việc (độ C) -15/70 2.6 Tính tốn tham số cac van khác (van chiều) Van tiết lưu chiều có tác dụng tăng tốc độ áp suất dòng chảy thủy lưc 9 Ta chọn van tiết lưu chiều bắt ren Italy ¾ kiểu van STU với thơng số sau Kích thước cổng (mm) Lưu lượng Max (l/ph) Áp suất Max (Bar) 19 19 350 Van có đặc điểm sau: - Kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ lắp đặt - Chất lượng tốt, mẫu mã đẹp - Giá thành rẻ, phổ biến thị trường - Tốc độ phản ứng nha - Tuổi thọ cao, độ bền cao - Khả chịu tải lớn Tính tốn nguồn thủy lực 3.1 Bơm thủy lực Ta chọn bơm theo áp suất làm lưu lượng làm việc mạch thủy lực Áp suất pmax - áp suất làm việc lớn hệ thống cung cấp cho động thủy lực - tổng tổn thất áp suất qua phần tử đường ống (được tính gần Áp suất làm việc lớn xy lanh với Lưu lượng Qđc - lưu lượng làm việc toàn mạch thủy lực - tổng tổn thất lưu lượng qua phần tử đường ống (được tính gần ) Ta có tổng lưu lượng xy lanh motor thủy lực là: Từ thông số ta chọn loại bơm sau: Bơm piston có điều chỉnh lưu lượng dung cho mạch hở Bosch Rexroth loại A10VSO Tốc độ quay Áp suất làm trung bình việc pbommax (vịng/phút) (bar) Dải lưu lượng điều Tốc độ quay Loại bơm chỉnh (cm3 ) max (vg/p) 11 Piston hướng trục Rexroth 1500 1500 315 12 / 107 A7VK 3.2 Thùng dầu lọc dầu Thùng dầu Dung tích thùng dầu: Qt – Lưu lượng lớn tất bơm l/ph k – hệ số tỷ lệ k = 2÷8 Chọn k=3 Vn = 3.34,21 = 102,63 (l/ph) Dự định kết cấu thùng dầu: Thùng dầu phải có vách ngăn cửa hút cửa hồi, vách ngăn có rãnh lưu thông dầu Khoảng cách từ cửa hút cửa hồi xa tốt nhằm làm nguội dầu khơng tạo song thùng, đặt lọc khí để tránh bụi bẩn dầu Các ống vào làm kín (ngăn tạo xốy cửa hút, không lọt bụi vào đầu nối, khả vệ sinh tốt, tỏa nhiệt tốt) - Tiêu chuẩn DIN24339 - Loại thùng : Hình hộp chữ nhật -Nắp đổ dầu :AB1162 -Thước đo dầu ALS76 -Dung tích thùng 190 lít Lọc dầu Chọn lọc dầu đường hút AMF20 thông số -lưu lượng làm việc max :550(l/ph) - nhiệt độ làm việc : -25 / 80 oC - Độ lọc : 100 (µm) 3.3 Tính tốn động dẫn động Áp dụng cơng thức ta có : � = = = 28,1228(�� ) => Ta chọn động điện Pha HITACHI 40HP-TFO-K-4PIP55-F.INS Với thông số: - Cơng suất động 30kW - Tốc độ vịng quay : 1450 v/ph - Điện áp (V) : 380v/50h