Tổng quan về máy ép thủy lực • Định nghĩa: Máy ép thủy lực hay còn được gọi là máy thủy lực là một loại máy ép thông dụng trong đó sử dụng xy lanh thủy lực để tạo ra một lực nén.. Sức mạ
GIỚI THIỆU VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC
Tổng quan về máy ép thủy lực
Máy ép thủy lực, hay còn gọi là máy thủy lực, là thiết bị sử dụng xy lanh thủy lực để tạo ra lực nén mạnh mẽ Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý áp lực tác động lên chất lỏng, cho phép nén ép hoặc đè bẹp vật liệu theo yêu cầu Với sức mạnh vượt trội, máy thủy lực có khả năng ép các thanh thép nặng đến vài trăm tấn thành những hình dạng mong muốn trong thời gian ngắn.
Hiện nay, trên thế giới có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành công nghiệp nặng và nhẹ, bao gồm máy ép sản xuất giày, máy ép nong lỗ, máy ép đột, máy ép gạch và máy ép ván dăm Tuy nhiên, sự đa dạng trong thiết kế sản phẩm này còn hạn chế do nhu cầu sử dụng không cao, dẫn đến việc các công ty thường sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác Điều này đã tạo ra thực trạng là Việt Nam chưa có công ty nào thiết kế và chế tạo máy ép hoàn chỉnh, chủ yếu dựa vào việc phân phối sản phẩm từ các công ty nước ngoài do thiếu kinh nghiệm và công nghệ.
6 hoặc nhân đơn đặt hàng tại Việt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo
Trong bối cảnh toàn cầu hóa, xu hướng hợp tác kinh tế giữa các quốc gia, đặc biệt là trong lĩnh vực chuyển giao công nghệ và máy móc, đang gia tăng thông qua mô hình công ty đa quốc gia Tại Việt Nam, hiện chưa có công ty nào sản xuất máy ép thủy lực, mà chủ yếu phụ thuộc vào việc nhập khẩu từ các hãng sản xuất nổi tiếng Trong khi nền kinh tế công nghiệp đang phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về máy móc ngày càng lớn và đa dạng Tuy nhiên, thị trường máy móc chủ yếu bị chi phối bởi các nhà sản xuất nước ngoài, dẫn đến sự không đồng bộ về giá cả và mẫu mã sản phẩm Điều này đã tạo ra sự lãng phí trong việc sử dụng máy móc và không phù hợp về kích thước giữa chi tiết gia công và máy Nhiều công ty tại Việt Nam, như nhà máy inox Sơn Hà ở Bắc Ninh và các công ty sản xuất gang thép, đang tìm kiếm máy ép thủy lực sản xuất trong nước để đáp ứng nhu cầu với giá cả hợp lý và kích thước phù hợp cho không gian nhà máy.
Phân loại và ứng dụng trong công nghiệp
1.2.1 Phân loại máy ép thủy lực
Có nhiều cách để phân loại máy ép thủy lực
Máy ép thủy lực được chia thành hai loại chính dựa trên cách thức vận hành: máy ép thủy lực hoạt động bằng điện và máy ép thủy lực hoạt động bằng tay.
-Theo chức năng: có hai loại máy ép thủy lực: cho kim loại và cho phi kim
Máy ép thủy lực cho kim loại bao gồm năm loại chính: máy dùng để rèn tự do và dập thể tích, máy ép chảy và ép đùn các sản phẩm dạng ống và thanh từ hợp kim màu và thép, máy ép dập tấm, máy ép lắp ráp và nắn sửa, cùng với máy ép đóng gói và ép phế liệu kim loại.
• Máy ép thủy lực cho phi kim: Gồm 3 loại là: ép bột; ép dẻo; ép dạng tấm, gỗ
• Máy ép thủy lực nằm ngang
• Máy ép thủy lực đứng
• Máy ép thủy lực 2 trụ
• Máy ép thủy lực 4 trụ
• Máy ép thủy lực hình chữ H
• Máy ép thủy lực hình chữ C
Máy ép thủy lực được phân loại theo tải trọng, bao gồm các loại máy ép công suất nhỏ và lớn, chẳng hạn như máy ép 10 tấn và máy ép 100 tấn.
Máy ép thủy lực có công suất dao động từ 10 tấn đến 100 tấn là phổ biến nhất trên thị trường, nhờ vào cấu tạo đơn giản và khả năng đáp ứng nhu cầu ép nhiều loại vật liệu khác nhau Trong khi đó, chỉ một số ít quốc gia, như Nhật Bản và Ý, có khả năng chế tạo máy ép thủy lực có công suất lớn trên 10.000 tấn Đặc biệt, Trung Quốc đã phát triển máy ép thủy lực tự do với công suất lên tới 12.000 tấn, cho phép ép các phôi thép nặng 250 tấn một cách hiệu quả.
Máy ép thuỷ lực hình chữ C là thiết bị thiết yếu trong dây chuyền sản xuất linh kiện điện tử và các quy trình ép lắp ráp, chuốt, tạo khối Nó đóng vai trò quan trọng trong các ngành cơ khí, chế tạo linh kiện điện tử và gia công chi tiết máy.
Hình 1.1: Máy ép thủy lực hình chữ C
Máy ép thủy lực 4 trụ là thiết bị quan trọng trong ngành cơ khí, sản xuất linh kiện điện tử và công nghệ luyện kim Với khả năng tạo ra lực ép lớn và kích thước bàn ép vượt trội so với các loại máy ép khác, máy ép thủy lực 4 trụ đáp ứng tốt nhu cầu sản xuất công nghiệp hiện đại.
Hình 1.2: Máy ép thủy lực 4 trụ
-Máy ép thuỷ lực 2 trụ: Chuyên dùng để ép, nắn, dập,tháo, lắp các chi tiết
.Máy được thiết kế với khung vững chắc, hệ thống thủy lực điều khiển thuận tiện
Hình 1.3: Máy ép thủy lực 2 trụ
Máy ép được phân loại theo tính năng tác dụng thành nhiều loại khác nhau, bao gồm: máy ép cốt dây cáp điện, máy bấm ống thủy lực, máy ép tuy ô thủy lực, máy ép đầu cốt dây cáp cẩu, máy dập thủy lực, máy chấn thủy lực, máy cắt thủy lực, máy ép mùn cưa thủy lực, máy ép rác, máy ép phế liệu thủy lực, máy ép phế liệu kiểu ngang và máy ép phế liệu kiểu đứng.
1.2.2 Ứng dụng trong công nghiệp
Máy ép thủy lực hiện đang được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, bao gồm máy đúc và ép dập trong chế tạo cơ khí, cũng như trong việc ép phế liệu, giấy vụn và phoi bào.
• Máy ép dăm bào, mùn cưa, bã mía
Máy ép thủy lực là thiết bị quan trọng trong ngành công nghiệp, được sử dụng phổ biến cho các công đoạn như ép, lắp ráp, dập tấm và chuốt ép Ngoài ra, máy còn hỗ trợ nhiều công việc gia công khác, mang lại hiệu quả cao trong sản xuất.
Máy nghiền và ép chất dẻo được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, bao gồm lắp ráp các chi tiết máy công cụ, máy dệt, động cơ ô tô và thiết bị gia dụng Chúng đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy dân sự và quốc phòng, như sản xuất chi tiết nong lỗ má xích của xa tang, ép khuôn sắt và đột phôi, cũng như ép các khuôn định hình.
- Ưu điểm: Nhờ vào việc thiết kế chuyên dụng cho các hoạt động ép,vì thế mà máy ép có nhiều ưu điểm vượt trội
Tiết kiệm thời gian,công sức do máy hoạt động nhờ vào thủy lực
Nâng cao độ chính xác của sản phẩm thông qua lực ép cao, khiến các nhu cầu làm việc được đáp ứng tối đa
Năng suất công việc cũng được cải thiện đáng kể
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ép 2 trụ
1.3.1 Cấu tạo của máy ép 2 trụ
Hình 1.4: Cấu tạo sơ đồ nguyên lý của máy ép thủy lực
1 - Xi lanh thủy lực ép
2 - Van an toàn bảo vệ đường ống
4 - Đồng hồ đo áp suất (Áp kế) 5 - Van an toàn hệ thống
8 - Van một chiều bảo vệ tắc lọc 9 - Thùng dầu
10 - Van một chiều có điều khiển
Hình 1.5: Mô hình thực tế của máy ép thủy lực 2 trụ
Máy nén thủy lực hoạt động dựa trên nguyên tắc định luật Pascal, trong đó áp suất dầu trong xy lanh tác động lên tất cả bề mặt tiếp xúc của đế piston theo phương vuông góc Nguyên lý này giúp chuyển hóa năng lượng thành lực nén, được tính theo công thức P = F * S, với P là áp suất, F là lực và S là diện tích bề mặt.
- P: Là lực ép, tải trọng tính bằng N (tấn)
- F: Là áp suất dầu, tính bằng bar (hay kg/cm2)
- S: Là diện tích mặt tiếp xúc của đế piston với dầu (mm)
Do đó, Nếu diện tích mặt tiếp xúc càng lớn thì lực ép càng cao và tương tự, áp suất dầu càng lớn thì tải trọng ép càng cao
Trong chế độ làm việc không tải, bơm (B1) cung cấp dầu đến van phân phối (VPP1) Van phân phối (VPP1) tiếp tục cấp dầu cho xy lanh thủy lực (XL), khiến cho xy lanh thủy lực (XL) di chuyển xuống và đạt đến hành trình s1.
- Chế độ ép: khi kết thúc hành trình s1, nhờ công tắc hành trình bơm
Cấp dầu từ B2 đến van phân phối VPP2 kích hoạt xy lanh thủy lực (XL) bắt đầu hành trình ép s2 Quá trình này sẽ dừng lại khi gặp công tắc hành trình đã được cài đặt, sau đó chuyển sang chế độ tiếp theo.
Chế độ lùi của hệ thống thủy lực hoạt động bằng cách đảo chiều van phân phối, cho phép xy lanh thủy lực rút lại về vị trí ban đầu Điều này chuẩn bị cho việc thực hiện chu trình mới một cách hiệu quả.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XYLANH THỦY LỰC
LỰC 2.1 Tính toán thiết kế vỏ xylanh và kiểm nghiệm độ bền
2.1.1 Tính toán thiết kế vỏ xylanh
- Ta có lực ép F(tấn) 10 4 (N)
- Loại dầu thủy lực được sử dụng phổ biến trong các loại máy ép: AW46 +Chọn áp suất làm việc: p0(bar)= 180.10 5 (N/𝑚 2 )
Tính bán kính trong của xylanh(r B )
-Chọn đường kính trong của xylanh d B = 100(𝑚𝑚)
Tính bán kinh ngoài của xylanh( r H )
Theo công thức Lamê ta có:
- Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo xylanh([ σ ] )được xác định bằng biểu thức:
Ta sẽ tính được giá trị nhỏ nhất r Hmin ↔ 𝑝𝑜.𝑚= [ σ ]
0,7 %7,14(bar) + Thay số ta có [ σ ] = 𝑝𝑜.𝑚 2√3,07 (MPa)
Giá trị ứng suất cho phép của thép đúc 45, với [σ] = 320 MPa, phù hợp cho việc chế tạo các chi tiết chịu áp lực như xi lanh Do đó, thép đúc 45 được chọn làm vật liệu chế tạo xi lanh Từ đó, ta có thể tính được bán kính ngoài của xi lanh.
+Thay số vào phương trình (1) r H = r B √ [ σ ]
= 52,63(𝑚𝑚) Suy ra đường kính ngoài của xylanh d H = 2 r H = 2.52,63 105,26(𝑚𝑚)
Chọn đường kính ngoài của xylanh là d H = 120(mm)
2.1.2 Kiểm nghiệm độ bền của xylanh
- Theo như công thức tính ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo xy lanh:
H 2 −r B 2 ⋅ p = √3 0.125 0.125 2 −0.1 2 2 180 10 5 = 86,6(𝑀𝑃𝑎) + So sánh với [ σ ] = 320 MPa của thép đúc C45.Ta suy ra xylanh đủ bền
2.2 Tính toán thiết kế piston và kiểm nghiệm độ bền
2.2.1 Tính toán thiết kế piston
- Đường kính cần piston có thể được tính theo công thức d=D.√ φ−1 φ
-Tại D0(mm)(trong bảng th AL0mm).Ta chọn đường kính cần piston dp(mm)
2.2.2 Kiểm nghiệm độ bền cho piston
- Ta có công thức tính ứng suất: σ = FA
Trong đó + F: lực tác dụng lên piston(N)
+ A: diện tích mặt cắt ngang(m 2 )
Trong piston, điểm chịu ứng suất nguy hiểm là cần piston, vì ứng suất tỷ lệ nghịch với diện tích mặt cắt ngang Do đó, việc kiểm nghiệm độ bền cho cần piston được thực hiện với công thức σ max = F.
4 π.0,07 2 1,2(MPa) + Ta có thép C45 có σ ch = 360(𝑀𝑃𝑎), 𝑐ℎọ𝑛 ℎệ 𝑠ố 𝑎𝑛 𝑡𝑜à𝑛 𝑛 3,suy ra hệ ứng suất cho phép của thép C45 là:
Ta thấy σ max