máy phayx

giới thiệu

Một sản phẩm có thể có nhiều phương án công nghệ khác nhau, yêu cầu đặt

ra là thiết kế hệ thống thủy lực bằng truyển động dầu ép, sao cho có tính năng tốt, linh hoạt, dễ vận hành, giá thành rẻ, đáp ứng nhu cầu xã hội

Trong chuyên đề này em được giao thiết kế hệ thống thủy lực trong máy phay Đây là một nội dung không mới, song do lần đầu làm thiết kế hệ thống thủy lực lên không tránh khỏi những sai sót về nội dung và hình thức, rất mong được sự chỉ bảo của các thầy để em hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Thiện Ngôn đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thành chuyên đề này

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Tiệp

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày4….tháng…1 năm 2013

Giáo viên hướng dẫn

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THUỶ LỰC TRONG MÁY PHAY

I-NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

1 Nguyên lý hoạt động :

Máy phay sử dụng dầu ép làm hệ thống truyền động ,dùng 3 xy lanh

Xy lanh A kẹp chặt chi tiết trong quá trình gia công.Xy lanh B đưa đầu dao phay

đi xuống và tiến hành phay,sau khi phay xong thì xylanh B đưa đầu dao phay đi lên

Xy lanh A tiến hành mở hàm kẹp.Sau đó xy lanh C đẩy chi tiết ra khỏi vùng gia công và xy lanh C lùi về.Kết thúc chu trình làm việc

2 Thông số cho trước :

G =10 kg = 100 N

Pmax= 3000 NSmax=vmax=1000 mm/phútSmin=vmin=600 mm/phút

G =10 kg = 100 N

3-Mạch điều khiển:

Sơ đồ dầu ép trên máy phay 0.1:Bơm dầu 0.2:Bộ lọc dầu 0.3:Van tràn

1.1,2.1 và 3.1:Van đảo chiều 4/3 1.4 và 2.4:Bộ ổn tốc

1.2:van tiết lưu điều chỉnh được 1.3:van một chiều

3.6:Van cản

Nguyên lý làm việc :

Khi động cơ hoạt động, dầu được đưa lên nhờ cơ cấu bơm dầu qua bộ

lọc dầu,lưu lượng dầu này được điều chỉnh bằng van tràn Sau đó được đưa lên , khi dầu được đưa lên, nó sẽ đưa lên van đảo chiều 4/3 Van đảo chiều 4/3 này sẽ làm 2 nhiêm vụ đó là thu và xả áp của xylanh Trong mạch sử dụng van tiết lưu để điều chỉnh lưu lượng của dầu trong hệ thống

4.Tính chế độ cắt khi phay bằng dao phay đĩa

Máy phay ngang 6H82Γ, công suất 7 KW (phụ lục trang 101_ chế độ cắt gia công

cơ khí_Hồ Ngọc Đào) Dao phay đĩa 3 mặt răng bảng 4-85 sổ tay CNCTM tập 1.Chiều sâu phay t=2mm

T=120 chu kỳ bền của dao tra bảng 5-40 sổ tay CNCTM tập 2

Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt:

- kuv : hệ số điều chỉnh phù thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt tra bảng 5-6 sổ tay

1000.63,1 3,14.200=105,1(

vòng phút)

Lượng chạy dao phút Sph=n Sz.Z=95.0,2.14=266 (mm/phút)

-Thời gian gia công cơ bản T0 : Bảng 31 hướng dẫn thiết kế đồ án Trần Văn Địch

L2=2 (mm) : chiều dài thoát dao

S = 4,4 (mm/vòng) lượng chạy dao vòng

II-TÍNH TOÁN XILANH

1.Xác định lưu lượng của pittông cơ cấu kẹp :

-Dựa vào lực kẹp lớn nhất P=3000N Ta chọn áp suất ρ=6bar=6.105 N/m2

(theo bảng trang 79 sách truyền động dầu ép)

-dựa vào lực và áp suất ta tính sơ bộ đường kính xilanh:

3000

2

πρ

P

79.8mm-Đường kính xilanh chọn theo dãy số tiêu chuẩn : D = 80mm

- Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = 6bar

-Tiết diện pittông ở buồng công tác :

F1=π D12

4 = 4

14 3

π 1252

4 = 5024 mm2 = 50,24 cm2-Trong máy công cụ thường chọn : i = F F12 = 2(Công thức trang

260 sách Truyền động dầu ép trong máy công nghiệp)-Tiết diện pittông ở buồng chạy không :

F2=F1

2 = 25.12 cm2-Đường kính cần đẩy d1

=56.56mm-Đường kính xilanh chọn theo dãy số tiêu chuẩn : d = 60mm

N F

F p F

F

12 10

12 25

0

5 0 10 6 5

0

40 3000

2 5 5

1

2 2 1

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc nhỏ nhất

Qmin = F1.V1min = 50 60 = 3000 cm3/phut = 3 lit/phút

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc lớn nhất

Qmax = F1.Vmax = 50.100 = 5000 cm3/phut = 5 lit/phút

2.Xác định lưu lượng của pitton cơ cấu phay:

-Dựa vào lực cắt lớn nhất p=10000 Ta chọn áp xuất theo bảng trang 79 sách truyền động dầu ép ρ=9bar=9.105 N/m2

-dựa vào lực và áp suất ta tính sơ bộ đường kính xylanh:

10

2

πρ

P

118 mm-Đường kính xilanh chọn theo dãy số tiêu chuẩn : D = 125 mm

- Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = 9 bar

-Tiết diện pittông ở buồng công tác :

F1=π D12

4 = π 125

2

4 = 12260 mm2 = 122,6 cm2-Trong máy công cụ thường chọn : i = F F12 = 2-Tiết diện pittông ở buồng chạy không :

Với Fms là lực ma sát

-Nếu lấy hệ số ma sát của sóng trượt và đầu trượt µ = 0,2

Fms = µ.G = 0,2.300 = 60 N.

Suy ra => p1 =

bar m

N F

F p F

P

7 12 710

12 2

10 9 10

122

60 10000

2 5 5

4 1

2 2 1

max+ + = +− + = =

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc nhỏ nhất

Qmin = F1.V1min = 122,6 20 = 2452 cm3/phut =2,45 lit/phút

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc lớn nhất

Qmax = F1.Vmax = 122,6.60 = 7356 cm3/phut = 7,356 lit/phút

-Lưu lượng cần thiết để thực hiện chạy dao nhanh lúc đi :

Qđi = F1.V0 = 122,6 100 = 12.26 lit/phút

-Lưu lượng cần thiết để thực hiện chạy dao nhanh lúc về :

Qvề = F2.V0 = 59 100 = 0.59 lit/phút

3.Xác định lưu lượng của pittông đẩy :

Do ta chọn các thông số của xilanh kẹp chặt và xilanh đẩy phôi là như nhau nên quá trình tính toán xilanh đẩy đều giống với xilanh kẹp chặt như đã tính ở trên

4-Chọn xi lanh

_Dựa vào yêu cầu về nguyên lý hoạt động nên ta chọn các xi lanh đều là xilanh kép(Trang 101_Sách truyền động dầu ép trong máy công nghiệp_TS:Đặng Thiện Ngôn)

Xi lanh lùi về bằng thuỷ lực

_Điều khiển vận tốc của xi lạnh nhờ vào mạch điều khiển bằng cách điều khiển lưu lượng chạy qua bằng 2 cách:

Thay đổi sức cản trên đường dẫn dầu bằng van tiết lưu Phương pháp điều chỉnh này gọi là điều chỉnh bằng tiết lưu

Thay đổi chế độ làm việc bơm dầu, tức là điều chỉnh lưu lượng của bơm cung cấp cho hệ thống dầu ép Phương pháp diều chỉnh này gọi là phương pháp điểu chỉnh bằng thể tích

III -TÍNH CHỌN BƠM

1 Chọn bơm dầu cho hệ thống cung cấp thuỷ lực

Như đã tính,lưu lượng cần thiết cho 1 xilanh khi làm việc là Qxl = 13 lit/phut,nhưng trong sơ đồ thuỷ lực ta phân tích thì cần thiết phải dùng 3 xilanh

Do vậy, lưu lượng cần thiết bơm phải cung cấp cho hệ thống là:

Qct =3Qxl = 39 ( l/ph)

Trong hệ thống dầu ép thường chỉ dùng loại bơm thể tích, tức là loại thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc: khi thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút; và khi thể tích buồng làm việc giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén Nếu trên đường dầu bị đẩy ra ta đặt một vật cản, dầu bị chặn sẽ tạo nên một áp suất nhất định phụ thuộc vào độ lớn của sức cản và kết cấu của bơm

Tuỳ thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc, ta có thể phân biệt được 2 loại bơm thể tích: bơm có lưu lượng cố định và bơm có lưu lượng

có thể điều chỉnh được

Về mặt kết cấu, bơm thể tích ( cả bơm cố định và bơm điều chỉnh ) có thể phân

ra các loại chính như: bơm bánh răng, bơm cánh gạt và bơm piston Mỗi loại kết cấu bơm đều có những ưu nhược điểm riêng, do vậy ta phải phân tích lựa chọn loại bơm có hiệu quả kinh tế và đơn giản về kết cấu nhất đồng thời làm việc phải đáp ứng được với yêu cầu cần thiết mà bơm phải tạo ra

Sau khi phân tích lựa chọn ta xác định sử dụng loại bơm bánh răng có áp suất

13 bar, lưu lượng tạo ra là 13 (l/ph) Loại này thỏa mãn với áp suất và lưu lượng tính toán

* Ưu điểm và phạm vi ứng dụng của bơm bánh răng:

Bơm bánh răng là loại bơm dùng rộng rãi nhất vì kết cấu đơn giản, dễ chế tạo đồng thời giá thành lại rẻ hơn các loại bơm khác Phạm vi sử dụng của bơm bánh răng chủ yếu ở những hệ thống có áp suất nhỏ trên các máy khoan, doa, bào, phay, máy tổ hợp, Phạm vi áp suất sử dụng của bơm bánh răng hiện nay có thể từ 10 - 200bar (phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo)

* Phân loại bơm bánh răng:

Bơm bánh răng gồm có: loại bánh răng ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong, có thể là răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng chữ V

Loại bánh răng ăn khớp ngoài được dùng rộng rãi hơn vì chế tạo dễ hơn,

nhưng bánh răng ăn khớp trong thì có kích thước gọn nhẹ hơn Ở đây ta chọn loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài

* Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng:

Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng là thay đổi thể tích: khi thể tích của buồng hút A tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút; và nén khi thể tích giảm, bơm đẩy dầu ra ở buồng B, thực hiện chu kỳ nén Nếu như trên đường dầu bị đẩy ra ta đặt một vật cản (ví dụ như van), dầu bị chặn sẽ tạo nên một áp suất nhất định phụ

thuộc vào độ lớn của sức cản và kết cấu của bơm

* Kết cấu bơm bánh răng: Kết cấu bơm bánh răn

2 Chọn áp suất làm việc lớn nhất của bơm.

Bơm bánh răng lưu lượng lớn.

Nhiệm vụ của bơm bánh răng dùng để thắng lực ma sát giữa pittong và xilanh để đẩy nó chuyển động không tải với vận tốc 1000mm/ph Lực này thường nhỏ lên có thể chọn áp suất của bơm bánh răng là: pb2 = 6 kG/cm2

Bộ lọc lưới là bộ lọc dầu đơn giản nhất Nó gồm khung cứng (1) và lưới lọc bằng đồng (2) bao xung quanh Dầu từ ngoài xuyên qua các mắt lưới và các lỗ (3)

để vào ống hút (4) Hình dáng và kích thước của bộ lọc lưới rất khác nhau tùy thuộc vào vị trí và công dụng của bộ lọc

Do sức cản của lưới, nên dầu khi đi qua bộ lọc bị giảm áp suất, sự tổn thất áp suất ấy có thể tính như ở chương 1

Khi tính toán, tổn thất áp suất thường lấy ∆p=0,3÷0,5 bar, trường hợp đặc biệt có thể lấy ∆p=1÷2 bar

Đối với lưới dùng làm phễu lọc khi đổ về bể dầu, có thể dùng mắt lưới có kích thước 0,1 x 0,1 mm2 Lưới để làm bộ lọc thì cùng loại có số lỗ từ 3100 ÷

17000 trên 1cm2 Với lưới có 17000 lỗ trên 1cm2 có thể lọc được chất bẩn trên 0,05 mm.

Nhược điểm của bộ lọc lưới là chất bẩn dễ bám vào mắt lưới và khó tẩy ra

Do đó, nó thường dùng để lọc thô, như lắp vào ống hút của bơm Trường hợp này thường dùng bộ lọc tinh ở ống ra

Lưu lượng qua bộ lọc được tính theo công thức:

Q = q.STrong đó:

Q – lưu lượng qua bộ lọc trong một đơn vị thời gian cm3/ph;

S –diện tích bề mặt phần tử lọc cm2;

q – lưu lượng qua một đơn vị diện tích vật liệu lọc trong một đơn vị thời gian

µ

p k

3

2 0 , 9 10

5 , 1 16 , 1

= µ

p k q

= 2047 cm3/phdiện tích bề mặt phần tử lọc

q

Q S

19cm2.Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa phần tử lọc và chất lỏng cho bộ lọc bề mặt đặt ở đường hút của bơm chọn là: S = 20 cm2

4.Tính toán ống dẫn:

Khi tính toán lưu lượng chảy qua ống, ta xét lưu lượng cần cung cấp là

Q = 13 l/ph

Lưu lượng chảy qua ống

v

Q d

v d Q

.

2 4

Q: lưu lượng chảy qua ống (l/ph)

d: đường kính trong của ống

v: vận tốc chảy qua ống (m/s)

Đối với ống nén thì v = (6 ÷ 7 m/s), chọn v = 6 m/s = 3600 dm/phut

mm

3600

Hình a: 1- Ống dẫn2- Ống nối

3- Êcu 4- Ống tì

Hình b: 1- Ống dẫn 2- Đầu chắn khít 3- Ống nối 4- Êcu

Loại ống nối như hình (a) thường dùng để nối các loại ống có đường kính không quá 30 mm Đầu mút của ống làm bằng đồng (1) được tạo thành dạng côn và tì lên đầu côn của ống nối (2) Góc côn thông thường là 60 ±30'

o

Để siết chặt hai mặt côn vào nhau ta dùng êcu (3) ép ống tì (4) về bên trái Kiểu ống nối này có thể dùng đến áp suất 100 ÷ 200 bar

IV-Tính toán các van

Các loại van được dùng trong hệ thống: van tràn, van cản, van tiết lưu, van đảo chiều 4/3

1 Van tràn

Van an toàn dùng để đề phòng quá tải trong hệ

thống dầu ép Khi áp suất dầu trong hệ thống vượt

quá mức điều chỉnh, van an toàn mở ra để đưa dầu

thoát về bể dầu, do đó áp suất giảm xuống Nhiều

khi van an toàn còn làm nhiệm vụ giữ áp suất

không đổi trong hệ thống dầu ép Trong trường hợp

này van an toàn đóng vai trò của van áp lực hoặc

van tràn để xả bớt lượng dầu thừa trở về bể dầu

Nhờ có van cản đặt ở cửa ra, nên khi máy ngừng làm việc, dầu trong xilanh không bị chảy hết về bể dầu Do đó, khi máy khởi động, pittông di chuyển không bi chấn động

Kết cấu và sơ đồ lắp van cản trong hệ thống dầu ép đựơc thể hiện theo hình dưới

Hình: Van cản trong hệ thống dầu ép

3 Van tiết lưu

Van tiết lưu dùng để chỉnh lưu lượng dầu và do đó điều chỉnh vận tốc của cơ cấu chấp hành trong hệ thống dầu ép

Ngoài loại dùng mặt côn để điều chỉnh tiết diện chảy ,van tiết lưu điều chỉnh dọc trục còn có các rãnh tiết lưu khác như ở hình dưới

1- Chốt tiết lưu 2- Rãnh tiết lưu Các loại rãnh tiết lưu của tiết lưu điều chỉnh dọc trục

Ở hình (a), chốt tiết lưu (1) di động theo hướng trục làm cho rãnh (2) có tiết diện chảy to hay nhỏ Rãnh tiết lưu của hình (b) là hình tam giác được phay nghiêng trên bề mặt của chốt tiết lưu (1) Với sự di chuyển của chốt tiết lưu, tiết diện tam giác thay đổi

Hình (c) có kết cấu tương tự như hình (b), nhưng rãnh tiết lưu là hình chữ nhật

4 Van đảo chiều

Van đảo chiều có rất nhiều dạng khác nhau, nhưng dựa vào một đặc điểm chung là số vị trí và số cửa để phân biệt chúng với nhau:

Số vị trí: là số chỗ định vị con trượt của van Thông thường van đảo chiều có hai hoặc ba vị trí, ở những trường hợp đặc biệt có thể nhiều hơn

Số của (đường): là số lỗ để dẫn dầu vào hay ra Số của của van đảo chiều thường dùng là hai, ba, năm Đôi khi có thể dùng nhiều hơn

Hình : Van đảo chiều (nguồn: Hydropa)

Ta chọn van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí:

Kí hiệu:

Hình 41: Kí hiệu van đảo chiều 4/3

Ta sử dụng van đảo chiều 4/3: vị trí trung gian các cửa nối bị chặn Dầu từ bơm cung cấp cho van đi qua van tràn để về thùng chứa Loại van này được sử dụng khi cần điều khiển cơ cấu truyền lực cố định tại một vị trí xác định khi dừng lại

5 Bộ ổn tốc

Bộ ổn tốc là cơ cấu đảm bảo hiệu áp không đổi khi giảm áp (∆p = const), và

do đó đảm bảo một lưu lượng không đổi chảy qua van, tức là làm cho vận tốc của

cơ cấu chấp hành có giá trị gần như không đổi

Như vậy để ổn định vận tốc ta sử dụng bộ ổn tốc

-Sơ đồ nguyên lí:

Hình :Kết cấu bộ ổn tốc

Bộ ổn tốc là một van ghép gồm có: một van giảm áp và một van tiết lưu Bộ

ổn tốc có thể lắp trên đường vào hoặc đường ra của cơ cấu chấp hành như ở van tiết lưu, nhưng phổ biến nhất là lắp ở đường ra của cơ cấu chấp hành

ISO VG 3

ISO VG 5

2,23,24,6

1,982,884,14

2,423,525,06

7,4811,016,524,235,250,674,811016524235250674811001650Bảng 1.1Nguyên tắc chung dể lựa chọn dầu là: hệ thống làm việc với áp suất cao cần dầu có độ nhớt cao, và làm việc với tốc độ cao cần dầu có độ nhớt thấp

Ngoài ra cần phải chú ý những điểm tổng quát sau:

Đối với hệ thống dầu ép thực hiện chuyển động thẳng, làm việc với áp suất khoảng

từ 20÷30bar

(20 30 )

2

cm kg

÷

, có vận tốc v > 8 m/f, thường dùng dầu có độ nhớt từ

s

m2 6

Tài liệu tham khảo

1 Truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại (GS Nguyễn Ngọc Cẩn)

2.Truyền động thủy lực trong máy cắt kim loại ( Nguyễn Phương)

3.Truyền động dầu ép trong máy công nghiệp(TS.Đặng Thiện Ngôn)

Chương I: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

1 Sơ đồ nguyên lý

2 Thông số cho trước

3 Mạch điều khiển

4.Tính chế độ cắt

Chương II: TÍNH TOÁN XILANH

1.Xác định lưu lượng của pittông cơ cấu kẹp

2.Xác định lưu lượng của pittông cơ cấu phay

3.Xác định lưu lượng của pittông cơ cấu đẩy

4.Tính chọn xilanh

Chương III: TÍNH TOÁN BƠM

1. Chọn bơm dầu cho hệ thống cung cấp thuỷ lực

2. Chọn áp suất làm việc lớn nhất của bơm

3.Van tiết lưu

4.Van đảo chiều

5.Bộ ổn tốc

Chương V: CHỌN DẦU