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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ BỘ MƠN MÁY VÀ TỰ ĐỘNG THỦY KHÍ -***** - ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Đề số 1: Thiết kế máy ép trụ tải trọng 12 Giáo viên hướng dẫn: ThS.Đỗ Thành Công Sinh viên thực hiện: Ngô Xuân Đạt MSSV: 20207015 Lớp: Cơ khí động lực 02_k65 Hà Nội-2023 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC 1.1 Tổng quan máy ép thủy lực 1.2 Phân loại ứng dụng công nghiệp 1.2.1 Phân loại máy ép thủy lực 1.2.2 Ứng dụng công nghiệp 1.2.3 Ưu nhược điểm 10 1.3.Cấu tạo nguyên lý làm việc máy ép trụ 10 1.3.1 Cấu tạo máy ép trụ 10 1.3.2 Nguyên lý làm việc 11 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ XYLANH THỦY LỰC 12 2.1 Tính tốn thiết kế vỏ xylanh kiểm nghiệm độ bền 12 2.1.1 Tính tốn thiết kế vỏ xylanh 12 2.1.2 Kiểm nghiệm độ bền 15 2.2 Tính tốn thiết kế piston kiểm nghiệm độ bền 15 2.2.1 Tính tốn thiết kế piston 15 2.2.2 Kiểm nghiệm độ bền piston 16 2.3 Lựa chọn kiểu xylanh 17 2.4 Lựa chọn phần tử xylanh 18 2.4.1 Vòng dẫn hướng piston 20 2.4.2 Phớt piston 21 2.4.3 Vòng dẫn hướng cần piston 22 2.4.4 Phớt cần 23 2.4.5 Phớt gạt bụi 24 2.4.6 Gioăng làm kín cần piston với piston 25 2.4.7 Gioăng làm kín đế với vỏ 26 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHUNG MÁY ÉP 39 3.1 Sơ đồ phân bố lực biểu đồ momen 29 3.2 Lựa chọn kích thước mặt làm việc 30 3.3 Lựa chọn kích thước cho trụ 32 3.4 Lựa chọn kích thước cho dầm 33 3.5 Thiết kế đai ốc cho trụ 34 3.6 Lựa chọn bulong cho mặt bích 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PHỤ LỤC Hình Hình 1.1: Máy ép thủy lực hình chữ C Trang Hình 1.2: Máy ép thủy lực trụ Hình 1.3: Máy ép thủy lực trụ Hình 1.4: Cấu tạo sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực 10 Hình 1.5: Mơ hình thực tế máy ép thủy lực trụ 11 Hình 2.1: Kết cấu bên xylanh thủy lực 18 Hình 2.2: Thơng số vịng dẫn hướng piston 20 Hình 2.3: Thơng số phớt piston 21 Hình 2.4: Thơng số vịng dẫn hướng cần piston 22 Hình 2.5: Thơng số phớt cần 23 Hình 2.6: Thơng số phớt gạt bụi 24 Hình 2.7: Thơng số gioăng làm kín cần với piston 25 Hình 2.8: Thơng số gioăng làm kín vỏ đế 26 Hình 2.9: Tổng thể xylanh sau thiết kế 27 Hình 2.9: Tổng thể xylanh sau thiết kế 28 Hình 3.1: Sơ đồ phân tích lực 29 Hình 3.2: Mặt cắt ngang mặt làm việc 31 Hình 3.3: Mặt cắt ngang trụ 32 Hình 3.4: Mặt cắt ngang dầm 34 Hình 3.5: Bulong theo DIN 912 35 Hình 3.6: Máy ép sau thiết kế 36 LỜI NÓI ĐẦU Trong phát triển Việt Nam nay, ngành Máy thuỷ khí ngày chiếm vai trò to lớn quan trọng Xuất hầu hết sản phẩm ngành công nghiệp ngành khác, tối quan trọng giao thông vận tải, vận chuyển, bốc dỡ hàng hoá, xây dựng nhiều ngành khác, ngành máy thuỷ khí ln tự khẳng định tầm quan trọng lớn lao phát triển kinh tế Công nghệ truyền động điều khiển thống thuỷ lực có nhiều bước tiến mạnh mẽ Với khả tự động hóa cao, hoạt động an tồn, máy móc thiết bị thủy lực có mặt rộng rãi lĩnh vực kinh tế : xây dựng, giao thơng, quốc phịng,… Trong đó, ,máy ép thuỷ lực trụ phần nhỏ có ý nghĩa quan trọng kinh tế phát triển nước ta Việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo sản phẩm máy ép thuỷ lực tối ưu nhiều mặt cần thực để đáp ứng nhu cầu đời sống xã hội Việc thực đồ án Thiết kế máy đề tài nhằm đáp ứng yêu cầu đặt thực tế Những phần sau đây,đồ án Thiết kế máy trình bày trình tự thiết kế, tính tốn, lựa chọn phần tử máy ép thuỷ lực trụ Mặc dù em cố gắng nỗ lực nhiên hạn chế mặt kiến thức chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế chun mơn nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót mặt nội dung cách trình bày nên mong nhận đóng góp ý kiến thầy để đồ án thêm hồn thiện mang tính thực tiễn cao Với tình cảm chân thành, em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Đỗ Thành Công tận tâm giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án Kính chúc thầy ln mạnh khỏe ! Hà Nội,ngày 10/4/2023 Ngô Xuân Đạt CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC 1.1 Tổng quan máy ép thủy lực • Định nghĩa: Máy ép thủy lực hay gọi máy thủy lực loại máy ép thơng dụng sử dụng xy lanh thủy lực để tạo lực nén Hiểu cách đơn giản loại máy ép sử dụng áp lực tác động lên chất lỏng để nén ép đè bẹp vật dụng hay chất liệu tùy theo yêu cầu Hoạt động loại máy tương tự với hệ thống thủy lực địn bẩy khí Sức mạnh máy thủy lực lớn với khả ép thép nặng đến vài tram thành hình dạng tùy ý thời gian nhanh chóng • Thực trạng: - Trên giới có nhiều cơng ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành công nghiệp nặng nhẹ loại máy ép dùng sản xuất giày, máy ép dùng để nong lỗ sản xuất chi tiết máy, máy ép dùng để đột, máy ép dùng để ép gạch, dùng để ép ván dăm… Tuy nhiên tính đa dạng khâu thiết kế sản phẩm chưa có, lí nhu cầu sử dụng mặt hàng không nhiều Nên đa số công ty chuyên sản xuất máy ép sản xuất theo đơn đặt hàng đối tác Điều dẫn đến thực trạng nước ta chưa có cơng ty thiết kế chế tạo máy ép hồn chỉnh Do kinh nghiệm cơng nghệ chưa đủ, mà công ty chủ yếu phân phối lại sản phẩm cơng ty nước ngồi nhân đơn đặt hàng Việt Nam đưa cơng ty để chế tạo - Cùng với tiến trình tồn cầu hóa, xu hướng quốc gia xích lại với kinh tế nói chung việc chuyển giao cơng nghệ, máy móc nói riêng hình thức cơng ty đa quốc gia: Công ty mẹ ( nhà sản xuất) – công ty ( nhà phân phối) Hiện nay, Việt Nam chưa có cơng ty sản xuất chế tạo máy ép thủy lực mà chủ yếu nhập từ nước hãng sản xuất tiếng Trong hoàn cảnh nước ta đường phát triển kinh tế công nghiệp, nhu cầu sử dụng máy móc lớn đa dạng Tuy nhiên, lâu thị trường vốn thuộc nhà sản xuất máy móc thiết bị nước ngồi với nhiều ưu cơng nghệ kinh nghiệm, tạo chi phối mẫu mã, kích thức sản phẩm Chính điều tạo lãng phí việc sử dụng máy móc khơng dung hịa kích thước chi tiết gia cơng kích thước máy Ở Việt Nam nhiều công ty muốn đặt hàng máy ép thủy lực nhà máy inox Sơn Hà Bắc Ninh, số công ty sản xuất gang thép, sản xuất mặt hàng cần dùng tới máy ép cần mua loại máy ép sản xuất nước giá phải chăng, kích thước hợp lý cho khơng gian nhà máy 1.2 Phân loại ứng dụng công nghiệp 1.2.1 Phân loại máy ép thủy lực Có nhiều cách để phân loại máy ép thủy lực -Theo cách thức vận hành chia tay thủy lực làm hai loại máy ép thủy lực hoạt động điện máy ép thủy lực hoạt động tay -Theo chức năng: có hai loại máy ép thủy lực: cho kim loại cho phi kim • Máy ép thủy lực cho kim loại: Gồm loại là: dùng để rèn tự dập thể tích; ép chảy, ép đùn sản phẩm dạng ống, dạng từ hợp kim màu thép; ép dập tấm; ép lắp ráp, nắn sửa; ép đóng gói ép phế liệu kim loại • Máy ép thủy lực cho phi kim: Gồm loại là: ép bột; ép dẻo; ép dạng tấm, gỗ -Theo cấu tạo: • Máy ép thủy lực nằm ngang • Máy ép thủy lực đứng • Máy ép thủy lực trụ • Máy ép thủy lực trụ • Máy ép thủy lực hình chữ H • Máy ép thủy lực hình chữ C -Theo tải trọng: máy ép thủy lực chia thành loại máy ép công suất nhỏ công suất lớn máy ép 10 tấn, máy ép 100 tấn, máy ép 250 lên tới 10.000 Thông thường máy ép thông dụng phổ biến thị trường máy ép có cơng suất nhỏ thường dao động từ 10 100 cấu tạo đơn giản đồng thời đủ để đáp ứng tốt cầu ép nhiều loại vật liệu với kích thước khác Trong đó, quốc gia chế tạo máy nén thủy lực có cơng suất lớn 10.000 tấn, giới có vài chục máy ép loại điển hình Nhật Bản Ý hai quốc gia đầu mặt công nghệ loại máy ép thủy lực công suất lớn Đặt biệt Trung Quốc quốc gia chế tạo máy ép thủy lực tự có cơng suất lên tới 12.000 với khả ép phôi thép nặng 250 cách hiệu -Máy ép thuỷ lực hình chữ C: Máy ép thuỷ lực chữ C thiết bị quan trọng dây chuyền sản xuất linh kiện điện tử hay công đoạn ép lắp ráp, chuốt, tạo khối, công đoạn gia công ngành khí, chế tạo linh kiện điện tử, chế tạo chi tiết máy Hình 1.1: Máy ép thủy lực hình chữ C -Máy ép thuỷ lực trụ: Máy ép thuỷ lực trụ ứng dụng rộng dãi ngành khí, ngành sản xuất linh kiện điện tử, hay ngành công nghệ luyện ki Máy ép thuỷ lực trụ tạo lực ép lớn kích thước bàn ép lớn nhiều so với máy ép loại khácm, máy móc… Hình 1.2: Máy ép thủy lực trụ -Máy ép thuỷ lực trụ: Chuyên dùng để ép, nắn, dập,tháo, lắp chi tiết Máy thiết kế với khung vững chắc, hệ thống thủy lực điều khiển thuận tiện Hình 1.3: Máy ép thủy lực trụ -Phân loại theo tính tác dụng: Máy ép cốt dây cáp điện, Máy bấm ống thủy lực, Máy ép 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, Máy ép phế liệu kiểu đứng, 1.2.2 Ứng dụng cơng nghiệp • • Máy ép thủy lực ứng dụng rộng rãi lĩnh vực công nghiệp: Máy đúc, ép dập chế tạo khí Máy ép phế liệu, giấy vụn, phoi bào Máy ép dăm bào, mùn cưa, bã mía Máy ép thủy lực sử dụng rộng rãi để thực công đoạn ép- lắp ráp, dập tấm, chuốt ép hàng loạt cơng việc gia cơng khác Máy cịn dùng để nghiền; ép sản phẩm chất dẻo, lắp ráp chi tiết máy công cụ, máy dệt động ô tô, loại thiết bị công nghiệp gia dụng nhà máy dân sự, nhà máy quốc phòng như: Sản xuất chi tiết nong lỗ má xích xa tang, dùng để ép khuôn sắt, dùng để đột phôi, ép khn định hình… 1.2.3 Ưu nhược điểm - Ưu điểm: Nhờ vào việc thiết kế chuyên dụng cho hoạt động ép,vì mà máy ép có nhiều ưu điểm vượt trội Tiết kiệm thời gian,công sức máy hoạt động nhờ vào thủy lực Nâng cao độ xác sản phẩm thơng qua lực ép cao, khiến nhu cầu làm việc đáp ứng tối đa Năng suất công việc cải thiện đáng kể -Nhược điểm: 1.3.Cấu tạo nguyên lý làm việc máy ép trụ 1.3.1 Cấu tạo máy ép trụ Hình 1.4: Cấu tạo sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực Các phần tử - Xi lanh thủy lực ép 10 Hình 2.5: Thơng số phớt cần Chọn Chọn dN = 70 (𝑚𝑚), D1 = 80(𝑚𝑚), L = 7,5(𝑚𝑚), 𝐵 = 6,5(𝑚𝑚) Chọn mã RU2200700 2.4.5 Phớt gạt bụi(Wiper seal) 24 Hình 2.6: Thơng số phớt gạt bụi Chọn dN = 70 (𝑚𝑚), D3 = 78,6(𝑚𝑚), L3 = 5.3(𝑚𝑚),D4=73(mm) Chọn mã WAP100700 2.4.6 Gioăng làm kín cần piston với piston(piston static seal) 25 Hình 2.7: Thơng số gioăng làm kín cần với piston Chọn d1 = 69.57 (𝑚𝑚) Chọn mã ORAR00039 2.4.7 Gioăng làm kín đế với vỏ(head static seal) 26 Hình 2.8: Thơng số gioăng làm kín vỏ đế Chọn d1 = 98.02(𝑚𝑚) Chọn mã ORAR00241 27 Hình 2.9: Tổng thể xylanh sau thiết kế 28 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHUNG MÁY ÉP 3.1 Sơ đồ phân bố lực biểu đồ momen Hình 3.1: Sơ đồ phân tích lực Xy lanh thủy lực Dầm Trụ máy ép Mặt làm việc Chân đế máy ép 29 3.2 Lựa chọn kích thước mặt làm việc Vật liệu chế tạo : Thép C45 + Giới hạn chảy: σc=360(MPa) + Chọn hệ số an toàn: n=3 → [σ]= σc n = 360 P 120 2 - Ta có NA=NB= = = 120(MPa) = 60(kN) - Mmax=9(kNm) - Chọn kích thước mặt làm việc Chiều dài dầm: 600mm Chiều rộng: 300mm Tâm lỗ đến mép ngoài: 60mm 30 Ta có điểm nguy hiểm điểm A,B,C xét mặt cắt ngang Hình 3.2: Mặt cắt ngang mặt làm việc ℎ σmax = Mxmax ⋅ymax 6,75⋅ = ℎ3 Jx 0,3 = 135 ℎ2 ≤[σ] 12 →h≥ 0,0335𝑚 → Chọn h=0,04m=40mm 3.3 Lựa chọn kích thước cho trụ Vật liệu chế tạo trụ: Thép tròn 42CrMo + Giới hạn chảy: σc=930(MPa) + Chọn hệ số an toàn: n=3 → [σt]= σc n = 930 = 310(MPa) 31 NC=NA=60(kN) Mmax=9(kNm) Xét mặt cắt ngang nguy hiểm ta có Hình 3.3: Mặt cắt ngang trụ 32 σmax = Mxmax ⋅ymax Jx + NC 𝐴 = d 6,75⋅ 𝜋d1 64 + 60 𝜋d1 ≤[σt]=310(MPa) d1 ≥0,054(m) Chọn d1 = 0,06(𝑚) = 60(𝑚𝑚) 3.4 Lựa chọn kích thước cho dầm Vật liệu chế tạo : Thép C45 + Giới hạn chảy: σc=360(MPa) + Chọn hệ số an toàn: n=3 → [σ]= σc n = 360 = 120(MPa) Xét mặt cắt ngang điểm nguy hiểm 33 Hình 3.4: Mặt cắt ngang dầm σmax = Mxmax ⋅ymax Jx = ℎ′ 6,75⋅ ℎ′3 (0,3−0,125) 12 = 1620 7.ℎ′2 ≤[σ] →ℎ′ ≥ 0,044 𝑚 Chọn ℎ′ = 0,05 𝑚 = 50 𝑚𝑚 3.5.Thiết kế đai ốc cho trụ Đường kính ngồi D=1,5.d1=1,5.60=90 mm Chiều cao H=(1÷1,5) d1=(1÷1,5) 60=60÷90 mm Lấy H=70 mm - Vật liệu chế tạo : thép C45 với : [𝜎𝑏 ] = 450 MPa - Vịng ren có: + [𝜎𝑐ắ𝑡 ] = 55 MPa + [𝜎𝑢ố𝑛 ] = 80 MPa 3.6 Lựa chọn bulong cho mặt bích - Vật liệu chế tao: Thép SCM435 → Ứng suất kéo cho phép [σk ] = 930 𝑀𝑃𝑎 - Ứng suất tương đương bulong chịu kéo 34 σmax = √σ2 + t = →dmin = √ 1,3.(1−χ).F1+χ.F1 𝜋d2 4.(1,3.(1−χ).F1+χ.F1) [σk ].𝜋 =7 mm Trong + χ hệ số phân bố ngoại lực , vật liệu chế tạo khung bulong đồng nên χ = 0.5 F + F lực tác dụng lên bulonh F1= =30(kN) Hình 3.5: Bulong theo DIN 912 - Chọn Bulong theo Catalog DIN 912 chọn : M16 35 - Hình 3.6: Máy ép sau thiết kế TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, “ Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập một”, Nhà xuất giáo dục, 2006 [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập hai”, Nhà xuất giáo dục, 2006 [3] Đinh Bá Trụ, Nguyễn Trường An, “Máy ép thủy lực”, Nhà xuất giáo dục, 2005 [4] MTS – Catalogue Hydraulic Cylinder [5] TRELLEBORG – Technical Catalogue 36 37 38