Nghiên cứu và thiết kế máy ép thủy lực 5 tấn nghiên cứu áp dụng ép tạo viên mùn cưa làm nguyên liệu đốt

Với khả năng tự động hóa cao, hoạtđộng an toàn, các máy móc thiết bị thủy lực có mặt rộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh tế, xây dựng, an ninh, quốc phòng… Trong ngành thủy lực được s

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÁY ÉP THỦY LỰC 5 TẤN: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG ÉP TẠO VIÊN MÙN CƯA LÀM NGUYÊN LIỆU ĐỐT

Người hướng dẫn: TS.Bùi Hệ Thống Sinh viên thực hiện: Châu Ngọc Bắc - Lê Quang Tâm

Mã sinh viên: 1711504110102 - 1711504110129 Lớp: 17CTM1

Đà Nẵng, 08/2021

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Châu Ngọc Bắc Msv: 1711504110102

2 Lớp: 17CTM1

3 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy ép thủy lực 5 tấn: áp dụng ép tạo viênmùn cưa làm nguyên liệu đốt

4 Người hướng dẫn: Bùi Hệ Thống Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đề tài có tính cấp thiết trong lĩnh vực cơ khí nói chung và góp phần giảm ô nhiễm môitrường, đề tài có mục tiêu rõ ràng (0,75đ)

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

Sinh viên đã giải quyết tốt các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của giảng viên hướng dẫnđặt ra, tính toán thuyết minh, thiết kế máy với mô hình 3D rõ ràng (3,5đ)

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Hình thức, cấu trúc và bố cục được trình trong đồ án tốt nghiệp của sinh viên được thểhiện tốt, đúng quy định (2 đ)

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đề tài đạt kết quả tốt, có giá trị khoa học và với mô hình 3 chiều (3D) khả năng ápdụng trong việc chế tạo mô hình/máy thực tế để áp dụng vào sản xuất là khả thi (0,75đ)

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Không tồn tại nhiều thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

Tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên là tốt (2đ)

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: 9/10 cho mỗi sinh viên (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 8 năm 2021

Người hướng dẫn

Bùi Hệ Thống

Tên đề tài: Nghiên cứu và thiết kế máy ép thủy lực 5 tấn: nghiên cứu áp dụng ép tạo viênmùn cưa làm nguyên liệu đốt

Sinh viên thực hiện: Châu Ngọc Bắc – Lê Quang Tâm

Mã sinh viên: 1711504110102 – 1711504110129

Lớp: 17CTM1

Nội dung đồ án

1 Thuyết minh: ( gồm 7 chương và tổng số trang là 57)

Chương 1: Tổng quan về máy ép thủy lực

Chương 2: Phân tích chức năng và lựa chọn phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực của máy ép 5T

Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống truyền động thủy lực của máy ép thủy lực 5T.Chương 5: Tính toán thiết kế khung máy

Chương 6: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình

Chương 7: Quy trình vận hành sửa chửa và bảo dưỡng máy

2 Bản vẽ:

2.1 Bản vẽ 2D

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý

- Bản vẽ lắp cụm của máy

- Bản vẽ các chi tiết gia công của máy

- Bản vẽ sơ đồ nguyên công của quy trình công nghệ gia công

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS Bùi Hệ Thống

Sinh viên thực hiện: CHÂU NGỌC BẮC Mã SV: 1711504110102

LÊ QUANG TÂM Mã SV: 1711504110129

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy ép thủy lực 5 tấn: áp dụng ép tạo viên mùn cưa làm nguyên liệu đốt.

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Lực ép danh nghĩa của xylanh: F max =5 tấn; Hành trình xylanh ép chính: S = 500 mm;

- Áp suất làm việc lớn nhất của xi lanh: P max =10 MPa

- Tốc độ bàn ép nhanh: v 1 = 80 mm/s; Tốc độ ép của xylanh: v 2 = 8 mm/s;

- Tốc độ phục hồi của xylanh trong hành trình không tải là: v 3 =50 mm/s;

- Các số liệu khác thu thập từ thực tế;

- Hành trình con trượt: H m =500mm;

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tổng quan về máy ép thủy lực.

- Phân tích chức năng, lựa chọn phương án thiết kế.

- Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực máy ép 5 tấn.

- Tính toán thiết kế hệ thống truyền động thủy lực.

- Tính toán thiết kế khung máy.

- Lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết điển hình

- Quy trình vận hành, sử dụng và bảo dưỡng máy

4 Các sản phẩm dự kiến

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý (A0)

- Bản vẽ lắp/cụm của máy (A0)

- Bản vẽ các chi tiết gia công của máy (A0)

- Bản vẽ sơ đồ nguyên công của qui trình công nghệ gia công (A0)

Ngày nay, ngành chế tạo máy là ngành không thể thiếu trong sự phát triển của nền kinh tếViệt Nam Đặt biệt với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp Việt Nam, nó càng trởnên quan trọng và ngày càng đáp ứng nhiều yêu cầu cho sự phát triển của nền côngnghiệp cũng như nên kinh tế Việt Nam.

Trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, do vậy thiết kế và sản xuất các máymóc, thiết bị phục vụ cho sản xuất là hết sức cần thiết Ngành cơ khí nói chung và ngànhthủy lực nói riêng đóng góp một phần không nhỏ Với khả năng tự động hóa cao, hoạtđộng an toàn, các máy móc thiết bị thủy lực có mặt rộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh

tế, xây dựng, an ninh, quốc phòng… Trong ngành thủy lực được sử dụng rộng rãi ởnhững nơi cần lực lớn mặt khác công nghiệp truyền động và điều khiển hệ thông thủy lực

đã có nhiều bước tiến mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong số đó không thể không

kể đến máy ép thủy lực Với kết cấu đơn giản dễ sử dụng công suất lớn, tạo lực ép vớinhiều mức nặng nhẹ … được áp dụng vào rất nhiều ngành như gia công áp lực ( dập tấm ,dập khối …), ép phoi kim loại … Dựa vào nguồn kiến thức đã được học ở chuyên nghành

cơ khí chế tạo,em đã chọn đề tài “ nghiên cứu,thiết kế và tính toán máy ép thủy lực 5 tấn:

nghiên cứu áp dụng ép tạo viên mùn cưa làm nguyên liệu đốt “để làm đồ án tốt nghiệp

Em đã thiết kế các phần cơ bản của đồ án ( sơ đồ mạch thủy lực , thiết kế các phần tử thủylực …) Tuy nhiên do khả năng của bản thân cũng như tài liệu hạn chế nên đồ án khôngkhỏi tránh những thiếu sót, do đó em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy

cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn nữa Em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Hệ Thống đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho em không chỉ trong lúc thực hiện luận

văn mà còn nhiều kiến thức thực tế ngoài đời sống, để em vững bước trên con đường

mà em đã chọn

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021Sinh viên thực hiện

Châu Ngọc Bắc – Lê Quang Tâm

Tôi xin cam đoan đồ án trên là công trình nghiên cứu của chúng tôi dưới sự hướng dẫncủa TS Bùi Hệ Thống

Các số liệu và kết quả nghiên cứu được đưa ra trong đồ án là trung thực và không saochép hay sử dụng kết quả của bất kỳ đề tài nghiên cứu nào tương tự Nếu như phát hiệnrằng có sự sao chép kết quả nghiên cứu của những đề tài khác bản thân tôi xin chịu hoàntoàn trách nhiệm

Sinh viên thực hiện

Châu Ngọc Bắc – Lê Quang Tâm

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC 2

1.1 Giới thiệu: 2

1.2 Lịch sử phát triển: 2

1.3 Thực trạng và xu hướng sử dụng máy ép thủy lực hiện nay: 3

1.4 Phân loại: 4

1.4.1 Máy ép kim loại: 5

1.4.1.1 Máy ép rèn tự do – máy dập thể tích: 5

1.4.1.2 Máy ép chảy kim loại: 5

1.4.1.3 Máy dập tấm: 5

1.4.1.4 Máy ép kim loại phế thải: 6

1.4.1.5 Máy ép dùng trong lắp ráp: 6

1.4.2 Máy ép phi kim loại: 6

1.5 Mục đích nghiên cứu đề tài: 6

1.6 Nội dung của đề tài: 6

THIẾT KẾ 8

2.1 Phân tích khả năng ứng dụng của máy ép thủy lực tại Việt Nam: 8

2.1.1 Phân tích sản phẩm chính: 8

2.2 Các yêu cầu khi chọn máy ép: 8

2.3 Các phương án thiết kế: 9

2.3.1 Phương án 1: Máy ép thủy lực thân hình chữ C 9

2.3.2 Phương án 2: Máy ép thủy lực thân hình chữ A 10

2.3.3 Phương án 3: Máy ép thủy lực 4 trụ 11

2.4 Chọn phương án thiết kế: 12

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC MÁY ÉP 5T 13

3.1 Sơ đồ nguyên lý: 13

3.2 Kết cấu của sơ đồ nguyên lý: 14

3.3 Mô tả hoạt động của hệ thống: 15

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC CỦA MÁY ÉP THỦY LỰC 5T 17

4.1 Tính toán xylanh thủy lực: 17

4.1.1 Thông số thiết kế: 17

4.1.1.1 Tính toán các thông số: 17

4.1.1.2 Lưu lượng cần cấp cho xy lanh 18

4.2 Tính toán đường ống thủy lực: 19

4.2.1 Tính toán đường ống hút: 20

4.2.2 Tính toán đường ống hồi: 20

4.2.3 Tính toán đường ống đẩy: 20

4.3 Tính toán bơm nguồn: 21

4.3.1 Nguyên tắc tính toán bơm nguồn: 21

4.3.2 Tính chọn bơm nguồn: 21

4.5 Tính chọn van: 24

4.5.1 Tính chọn van phân phối: 24

4.5.2 Tính chọn van an toàn: 26

4.5.3 Chọn van chống lún: 27

4.6 Chọn rơle áp suất: 27

4.7 Chọn đồng hồ đo áp và khóa đồng hồ: 28

4.8 Chọn mắt thăm dầu và nắp đổ dầu: 28

4.9 Chọn bộ lọc: 28

4.9.1 Chức năng bộ lọc dầu: 28

4.9.2 Phân loại bộ lọc dầu: 29

4.10 Chọn bộ làm mát: 29

4.11 Tính toán thiết kế bể dầu: 30

4.11.1 Chức năng và nhiệm vụ của bể dầu: 30

4.11.2 Kết cấu và kích thước của bể dầu: 30

4.11.3 Tính toán sơ bộ kích thước bể dầu 30

Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG MÁY 32

5.1 Tính toán thân máy: 32

5.2 Chế tạo khung máy: 35

Chương 6: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 37

6.1 Đặc điểm và điều kiện làm việc: 37

6.2 Yêu cầu kỹ thuật: 37

6.3 Vật liệu chế tạo: 37

6.4 Phương pháp tạo phôi: 37

6.5 Bản vẽ chế tạo trục piston: 38

6.6 Thiết kế các nguyên công công nghệ: 38

6.7.1 Xác định chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ Ø50: 43

6.7.2 Xác định chế độ cắt khi tiện mặt đầu: 45

6.7.3 chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Ø35: 46

6.7.4 Chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Ø30: 47

6.7.5 chế độ cắt khi tiện ren M30x1.5 và M35x3: 48

CHƯƠNG 7: QUY TRÌNH VẬN HÀNH, SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 50

7.1 Quy trình vận hành và sử dụng: 50

7.1.1.Yêu cầu về lắp ráp: 50

7.1.2 Quy trình khởi động ban đầu: 51

7.1.3 Các điểm lưu ý khi vận hành bơm: 51

7.2 Bảo dưỡng hệ thống: 52

7.2.1 Hệ thống lọc và độ sạch: 52

7.2.2 Giám sát chế độ: 53

7.2.2.1 Thiết bị: 53

7.2.2.2 Chất lỏng: 53

7.2.2.3 Mài mòn thiết bị: 53

7.2.3 Kế hoạch bảo dưỡng: 53

7.2.3 Một số quy tắc chung trong kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống thủy lực: 55

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

Hình 1 1 Máy ép thủy lực Y32-200 2

Y Hình 2 1 Máy ép thủy lực thân hình chữ C 9

Hình 2 2 Máy ép thủy lực thân hình chữ A 10

Hình 2 3 Máy ép thủy lực 4 trụ 11

Hình 3 1 Sơ đồ máy ép thủy lực của hệ thống 13

Hình 4 1 Xy lanh 17

Hình 4 2 Bơm nguồn 23

Hình 4 3 Cấu tạo van phân phối 4/3 25

Hình 4 4 Van phân phối 25

Hình 4 5 Van an toàn 26

Hình 4 6 Van chống lún 27

Hình 4 7 Rơle áp suất 28

Hình 5 1 Sơ đồ phân loại máy ép thủy lực 32

Hình 5 2 Sơ đồ đơn giản hóa kết cấu thân máy ép 34

Hình 5 3 Biểu đồ nội lực của thân máy ép 34

Hình 5 4 Biểu đồ nội lực của thân thân máy ép 35

Hình 5 5 Bố trí 4 trụ và tấm đỡ 36

Hình 5 6 Toàn bộ cụm máy khi làm việc 36

Hình 6 1 Trục piston máy ép thủy lực 38

Hình 6 2 Bản vẽ chế tạo trục piston 38

Hình 6 3 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 39

Hình 6 4 Chọn đồ gá 39

Hình 6 5 Dụng cụ cắt 40

Hình 6 6 Mũi khoan tâm lien hợp 40

Hình 6 7 Sơ đô gá đặt nguyên công 3 41

Hình 6 9 Sơ đồ gá đặt nguyên công 4 42Hình 6 10 Dao tiện ren 43

Bảng 6 1 Thông số dụng cụ cắt 40

Bảng 6 2 Thông số mũi khoan tâm liên hợp 41

Bảng 6 3 Thông số dao tiện ngoài 42

Bảng 6 4 Thông số dao tiện ren 43

Bảng 6 5 Tốc độ cắt khi tiện mặt đầu 45

Bảng 6 6 Tốc độ cắt khi tiện thô 46

Bảng 6 7 Tốc độ cắt khi tiện tinh 46

Bảng 6 8 Tốc độ cắt khi tiện thô mặt trụ ngoài Ø30 47

Bảng 6 9 Tốc độ cắt khi tiện tinh mặt trụ ngoài Ø30 47

MỞ ĐẦU

Với đề tài nghiên cứu và thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 5 tấn để ép tạo viên mùncưa Hiện nay các nhà máy sản xuất các loại đồ gỗ quy mô nhỏ đang thải trực tiếp ramôi trường hàng tấn mùn cưa gây ô nhiễm môi trường và khó xử lí Vì vậy mục đíchcủa đề tài này là thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 5 tấn để ép nén mùn cưa thànhdạng viên phục vụ cho việc làm nguyên liệu đốt để sử dụng cho sinh hoạt trong giađình và cơ sở sản xuất nhỏ

Nghiên cứu, thiết kế và tính toán máy ép thủy lực 5 tấn: nghiên cứu áp dụng ép tạo viênmùn cưa làm nguyên liệu đốt gồm các phần sau:

Chương 1: Tổng quan về máy ép thủy lực

Chương 2: Phân tích chức năng và lựa chọn phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực của máy ép 5T

Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống truyền động thủy lực của máy ép thủy lực 5T.Chương 5: Tính toán thiết kế khung máy

Chương 6: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình

Chương 7: Quy trình vận hành sửa chửa và bảo dưỡng máy

Thiết kế máy ép thủy lực 4 trụ làm kết cấu của máy vì với kết cấu này phù hợp với diệntích của các xưởng sản xuất nhỏ, không gian của máy dễ thao tác

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC

1.1 Giới thiệu:

- Máy ép thủy lực là loại máy ép bằng cách sử dụng xi lanh thủy lực để tạo ramột lực nén rất lớn sử dụng cho những mục đích khác nhau trong quá trìnhsản xuất và sửa chữa thiết bị cơ khí Nó được sử dụng tương đương với nhưmột thủy lực của một đòn bẩy cơ khí

- Máy ép thủy lực hay còn gọi là máy đột thủy lực, máy dập thủy lực…

- Máy ép thủy lực được sử dụng rất rộng rãi, dùng để ép, tháo,lắp, nắn thẳng,định hình các chi tiết máy và đột lỗ các loại vật liệu khi có yêu cầu

- Ngoài ra, máy ép thủy lực còn được chế tạo để sử dụng trong các ngành nghềthông dụng như: ép bún, ép giấy loại, ép sắt vụn,…

Hình 1 1 Máy ép thủy lực Y32-200

1.2 Lịch sử phát triển:

- Trong nghành công nghiệp sản xuất, chế tạo, vận chuyển cần một lực lớn để

có thể nâng, hạ vật có trọng lượng lớn (từ khoảng trên 100kg) hay chế tạo thiết

bị dùng trong việc sản xuất chế tạo máy móc, các chi tiết máy cấu trúc kim

loại ban đầu có cơ tính không tốt phải qua rèn để làm tăng cơ tính đảm bảoviệc chế tạo các loại phụ tùng chịu lực lớn.

- Phương pháp chế tạo máy móc sớm nhất là dùng búa người thợ rèn dùng kìmkẹp chặt miếng kim loại đã được nung đỏ rồi sử dụng búa tác dụng lực trựctiếp vào vật được rèn Phương pháp tốn sức và mất nhiều thời gian, mà chỉ rènđược vài vật dụng nặng vài kilogam dẫn đến năng suất thấp

- Phát triển thêm một bậc người ta chế tạo ra búa hơi nước và búa khí nén cóthể rèn được vật dụng nặng tới vài tấn Tuy nhiên, những chi tiết máy lớn hơn

thì không thể rèn được Do đó con người đã phát minh Máy ép thủy lực sử

dụng cho việc rèn sản phẩm

- Phát minh đầu tiên, Joseph Bramah Ông đã phát minh Máy ép thủy lực dựa

theo Định Luật Truyền Áp Suất (Định luật Pascal) trong chất lỏng và được cấp bằng sáng chế vào năm 1795.[13][Tài liệu trên mạng theo nguồn ximacromcung.info]

Trong phát minh này ông đã sử dụng khám phá của pascal để nhân một lượngnhỏ lực và tạo ra một lượng lớn áp suất có khả năng cung cấp năng lượng chomáy móc và nâng các vật rất nặng

- Xét về mặt lý luận thì thấy có thể chế tạo đ ược những máy ép thủy lực có áplực lớn vô hạn, nhưng cấu tạo của chúng rất phức tạp, trên thế giới hiện naynhững máy rèn thủy lực lớn nhất chưa vượt qua 15000 tấn, máy rèn khuôncũng chưa vượt qua 100000 tấn Hiện nay có mấy chục máy ép thủy lực trên

10000 tấn nhưng chỉ có một vài nước có thể chế tạo ra chúng Ứng dụng của

các thiết bị thủy lực, máy ép thủy lực có lẽ còn rất nhiều điều mà chúng ta

cần phải tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn nữa để tạo ra những loại máy móc với

những công dụng hữu ích bất ngờ 13][Tài liệu trên mạng theo nguồn ximacromcung.info]

1.3 Thực trạng và xu hướng sử dụng máy ép thủy lực hiện nay:

- Trên thế giới hiện nay, có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngànhcông nghiệp nặng và nhẹ như các loại máy ép dùng trong sản xuất giày, máy épdùng để nong lỗ trong 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 trong khâu thiết kếsản phẩm này chưa có, vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều.Hầu hết nên đa số các công ty chuyên sản xuất máy ép luôn sản xuất theo đơn

đặt hàng của đối tác Điều này đã dẫn đến thực trạng nước ta chưa có công tynào thiết kế và chế tạo ra máy ép hoàn chỉnh Do kinh nghiệm cũng như côngnghệ là chưa đủ Do đó, mà các công ty chủ yếu là phân phối lại sản phẩmcủa các công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt hàng tại Việt Nam rồi đưa vềcác công ty chính để chế tạo.

- Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép chủ yếu tậptrung ở những nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như: tại Mỹ có công

ty DENISON được thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, ĐàiLoan có công ty YOKEN của Đài Loan chuyên cung cấp các loại van và bơmthủy lực khí nén, tại, Đức có tập đoàn REXROTH chuyên về sản xuất chế tạo,sửa chữa và bảo dưỡng các loại máy ép thủy lực cũng như cung cấp thiết bịphụ tùng cho các hệ thống thủy lực khí nén Tại Việt Nam,có công ty Cổ phầnCông nghệ Quỳnh, công ty T.A.T, công ty Thái Vinh tại Tp HCM, công tyLong Quân tại Hà Nội là các công ty chuyên về phân phối, lắp đặt, thiết kế, tưvấn hệ thống thủy lực khí nén hàng đầu tại Việt Nam

- Cùng với tiến trình toàn cầu hóa, xu hướng các quốc gia xích lại với nhau vềkinh tế nói chung cũng như việc chuyển giao công nghệ, máy móc nói riêng đóchính là hình thức các công ty đa quốc gia: Công ty mẹ (nhà sản xuất) – công

ty con (nhà phân phối) Hiện nay, tại Việt Nam chưa có công ty nào sản xuất

và chế tạo máy ép thủy lực mà chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài về của cáchãng sản xuất nổi tiếng như đã giới thiệu ở trên Trong hoàn cảnh nước ta đangtrên đường phát triển nền kinh tế công nghiệp, nhu cầu sử dụng máy móc là rấtlớn và đa dạng Tuy nhiên, lâu nay thị trường này vốn thuộc về các nhà sảnxuất máy móc thiết bị nước ngoài với rất nhiều ưu thế về công nghệ và kinhnghiệm, đã tạo ra sự chi phối về giá cả cũng như mẩu mã, kích thước của sảnphẩm Chính điều này đã tạo ra sự lãng phí trong việc sử dụng máy móc hoặc

là sự không dung hòa về kích thước của chi tiết gia công và kích thước củamáy

1.4 Phân loại:

Dưới đây ta phân loại Máy ép Thủy Lực theo chức năng và công nghệ.

- Thông số cơ bản của máy ép thủy lực: Lực ép định mức dưới tác động của ápsuất tối đa của chất lỏng gọi là lực ép danh nghĩa PH, được xác định bằng tích

số giữa áp suất danh nghĩa của khối chất lỏng p với diện tích tiết diện ngangcủa Pittông công tác f.

- Máy ép thủy lực rất đa dạng Với một cụm tạo lực bơm-pittông-xilanh có thểlắp nhiều dạng máy khác nhau, phục vụ các dạng công nghệ khác nhau

1.4.1 Máy ép kim loại:

Máy ép kim loại được chia thành 5 nhóm: Máy ép rèn tự do-máy dập thể tích,máy ép chảy kim loại, máy ép dập tấm, máy ép dùng trong lắp ráp và máy épkim loại phế thải Cùng với sự phát triển của công nghệ gia công áp lực, cácdạng máy mới dần xuất hiện nhằm đáp ứng yêu cầu của từng công nghệ riêngbiệt

1.4.1.1 Máy ép rèn tự do – máy dập thể tích:

Máy ép nhóm thứ nhất là máy ép dùng để rèn tự do và dập thể tích Máy dùng

để rèn tự do và rèn trong khuôn đơn giản có lực ép danh nghĩa PH = 5÷120MN[2] (500÷12000 T) Máy ép dập thể tích dùng để dập nóng các chi tiết làm

từ thép hoặc hợp kim nhôm hoặc hợp kim magiê, PH = 10÷700 MN(1000÷70000 T) Máy ép đột lỗ, dùng để đột lỗ sâu phôi thép ở trạng thái nóngtrong khuôn kín, PH = 1,5÷30 MN (150÷3000 T) Máy ép để chuốt kéo các phôirèn bằng thép, PH = 0,75÷15 MN (75÷1500 T)

1.4.1.2 Máy ép chảy kim loại:

Nhóm thứ hai gồm các máy ép dùng để ép chảy hay ép đùn các sản phẩm dạngống-thanh định hình từ hợp kim màu và thép, có áp lực PH = 0,4÷120 MN

1.4.1.3 Máy dập tấm:

Nhóm thứ ba bao gồm: Máy ép dập tấm tác động đơn, chỉ có xilanh công tác épvới PH = 0,5÷10 MN (50÷1000 T) Máy ép vuốt sâu các chi tiết hình trụ, vớitác động kép có xilanh công tác tạo lực ép và xilanh tạo lực ép biên, PH =0,3÷40 MN (30÷4000 T) Máy ép cao su PH = 10÷200 MN (1000÷20000 T).Máy ép gấp mép, tạo mặt bích, uốn và dập các vật liệu dạng tấm dày, PH = 3÷

45 MN (300÷ 4500 T)

1.4.1.4 Máy ép kim loại phế thải:

Nhóm thứ tư thuộc các loại máy ép đóng gói và đóng bánh, dùng để ép phếliệu dạng như phoi kim loại và các phế liệu kim loại, ép lắp ráp và nắn sửachữa tinh chỉnh, PH = 1÷6 MN (100÷600 T)

1.5 Mục đích nghiên cứu đề tài:

Với đề tài nghiên cứu và thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 5 tấn để ép tạo viên mùncưa Hiện nay các nhà máy sản xuất các loại đồ gỗ quy mô nhỏ đang thải trực tiếp ramôi trường hàng tấn mùn cưa gây ô nhiễm môi trường và khó xử lí Vì vậy mục đíchcủa đề tài này là thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 5 tấn để ép nén mùn cưa thànhdạng viên phục vụ cho việc làm nguyên liệu đốt để sử dụng cho sinh hoạt trong giađình và cơ sở sản xuất nhỏ

1.6 Nội dung của đề tài:

Nghiên cứu, thiết kế và tính toán máy ép thủy lực 5 tấn: nghiên cứu áp dụng ép tạo viênmùn cưa làm nguyên liệu đốt gồm các phần sau:

Chương 1: Tổng quan về máy ép thủy lực

Chương 2: Phân tích chức năng và lựa chọn phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực của máy ép 5T

Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống truyền động thủy lực của máy ép thủy lực 5T.Chương 5: Tính toán thiết kế khung máy

Chương 6: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình.

Chương 7: Quy trình vận hành sửa chửa và bảo dưỡng máy

Chương 2: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

THIẾT KẾ

2.1 Phân tích khả năng ứng dụng của máy ép thủy lực tại Việt Nam:

Máy ép thủy lực đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp: + Máy đúc, ép dập trong chế tạo cơ khí

+ Máy ép phế liệu, giấy vụn, phoi bào

+ Máy ép dăm bào, mùn cưa, bã mía

Máy ép thủy lực được sử dụng rộng rãi để thực hiện công đoạn ép-lắp ráp, dậptấm, chuốt ép, và hàng loạt các công việc gia công khác Máy còn dùng đểnghiền, ép các sản phẩm bằng chất dẻo, lắp ráp các chi tiết máy công cụ, máydệt, động cơ ô tô, các loại thiết bị công nghiệp và gia dụng trong các nhà máydân sự, cũng như nhà máy quốc phòng như: Sản xuất các chi tiết nong lỗ máxích của xe tăng, dùng trong việc ép các khuôn sắt, dùng để đột các phôi, dùng

để vuốt các yên xe, vuốt bình xăng xe máy và ôtô, dùng để chồn đầu bulônglục giác, ép (cắt) các khuôn định hình…

2.1.1 Phân tích sản phẩm chính:

Sản phẩm của đề tài là viên mùn cưa làm nguyên liệu đốt

Hoàn thành đề tài giúp xử lý mùn cưa bị thải ra ngoài để giảm thiểu ô nhiễm môi trường,

và phục vụ cho việc sử dụng làm nguyên liệu đốt cho sử dụng trong sinh hoạt gia đình và

cơ sở sản xuất nhỏ

2.2 Các yêu cầu khi chọn máy ép:

Khi chọn máy ép cần phải cần đảm bảo những yêu cầu sau:

 Lực danh nghĩa của máy phải lớn hơn lực dập cần thiết

Đối với những nguyên công làm việc với hành trình ngắn thì lực dập được lấytheo công thức:

Pm = (1,2÷1,3).P [2.1]

Trong đó: Pm là lực danh nghĩa của máy (N)

P là lực cần thiết cho nguyên công

 Kiểu máy: Chọn máy ép theo độ lớn của hành trình có ý nghĩa rất quan trọngtrong việc dập vuốt, cân đối hơn hành trình lớn

 Giá thành của máy, kích thước bao của máy, hệ số an toàn

+ Do kết cấu đơn giản nên giá thành thiết kế không cao và chế tạo tương đốiđơn giản.

+ Làm việc ở chế độ cho trước tương đối chính xác

 Nhược điểm:

+ Kết cấu kém vững chắc, tạo áp lực riêng nhỏ

+ Chưa có tính tự động hóa cao

+ Tốc độ không đều, gây ra lực quán tính lớn, do đó gây ra rung động nên khóđạt được độ chính xác

+ Máy tạo ra lực ép lớn, ổn định

+ Máy đơn giản, dễ chế tạo

+ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa trong quá trình công nghệ

 Nhược điểm:

+ Năng suất thấp, chỉ sản xuất hoạt động vừa và nhỏ

+ Tính vạn năng của máy thấp

+ Dễ bị quá tải

+ Giá thành chế tạo cao

2.3.3 Phương án 3: Máy ép thủy lực 4 trụ

 Ống cấp liệu pistong đi về

 Ống cấp liệu pistong đi ra

Hình 2 3 Máy ép thủy lực 4 trụ

 Ưu điểm:

+ Lực ép được kiểm soát chặt chẽ trong từng chu kỳ

+ Có khả năng tạo ra lực làm việc lớn, cố định ở bất kỳ vị trí nào của hànhtrình làm việc

+ Làm việc ít tiếng ồn

+ Kết cấu máy vững chắc

+ Giá thành chế tạo rẻ hơn

+ Tính vạn năng máy cao

+ Không gian máy dễ thao tác

 Nhược điểm:

+ Mạch thủy lực phức tạp

+ Năng suất thấp chỉ phù hợp với sản xuất vừa và nhỏ

2.4 Chọn phương án thiết kế:

Dựa vào yêu cầu ban đầu của máy và ưu nhược điểm của 3 phương án Nhóm

em dựa trên phương án 3 “Máy ép thủy lực 4 trụ” làm phương án dùng để

tham khảo và nhóm em sẽ thiết kế theo phương nằm ngang làm kết cấu củamáy Vì với kết cấu này phù hợp với diện tích của các xướng sản xuất nhỏ,không gian của máy dễ thao tác

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC MÁY ÉP 5T

3.1 Sơ đồ nguyên lý:

Cấu tạo sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực của hệ thống

Hình 3 1 Sơ đồ máy ép thủy lực của hệ thống

2 – Khớp nối

3 – Bơm nguồn

4 – Đồng hồ đo áp

5 – Van phân phối 4/3

6 – Van một chiều có điều khiển

3.2 Kết cấu của sơ đồ nguyên lý:

Ta chọn hệ thống truyền động dùng cho máy ép là hệ truyền động thủy lực thể tích Cơcấu chấp hành của hệ là xylanh điều khiển chày ép Để điều khiển cơ cấu chấp hành này

ta sử dụng các van phân phối kiểu 4/3

Hệ truyền động gồm có các phần chính và chức năng của nó như sau:

1 Động cơ: Cung cấp moment xoắn cho hệ thống

2 Khớp nối: Dùng để nối với bơm nguồn và truyền động mômen xoắn từ động cơ sangbơm nguồn

3 Bơm nguồn: Cung cấp áp suất và lưu lượng cho toàn bộ hệ thống thủy lực

4 Đồng hồ đo áp: Dùng để đo áp suất tại đầu ra của bơm Từ đó xác định được điều kiệnlàm việc cụ thể của bơm trong từng trường hợp khác nhau

5 Van phân phối 4/3: Van có 4 cửa nhưng hoạt động ở 3 vị trí Van này có đặc điểm là ởchế độ chờ (không tải) tại vị trí van chưa hoạt động Dầu sẽ qua van và hồi về bể

6 Van 1 chiều có điều khiển: Van này làm nhiệm vụ giữ an toàn cho hệ thống (chống rơi,chống tụt) Lấy tín hiệu từ áp suất dầu trong hệ thống để hoạt động

7 Xi lanh thủy lực: Đây là cơ cấu chấp hành tạo lực cần thiết để ép vật liệu

8 Piston: Đây cũng là cơ cấu chấp hành thực hiện quá trình xuống bàn ép nhanh và hồibàn ép

việc không ổn định (có thể gây rung ,giật…) Khóa có tác dụng cho dầu đi qua khi khôngcần làm mát Tránh tổn thất trên thiết bị làm mát.

13 Cụm lọc dầu: Cụm này gồm có bộ lọc đi kèm với van 1 chiều có đặt mức áp suất Dầu

sẽ qua van 1 chiều khi bộ lọc hoạt động quá mức cho phép hoặc tắc lọc

14 Bể dầu: Để đựng lượng dầu cần thiết cho hoạt động của hệ thống

15 Van an toàn: Để đảm bảo áp suất của hệ thống không vượt quá giá trị cho phép Nhằmbảo vệ an toàn cho các thiết bị hệ thống không bị phá hỏng Và hệ thống làm việc đúngyêu cầu của thiết kế

3.3 Mô tả hoạt động của hệ thống:

Hệ thống hoạt động ở các chế độ như sau

 Chế độ giữ tải:

Là chế độ mà Xi lanh thủy lực sau khi ép xong sẽ đứng im trong thời gian là 8(s) nhằmlàm cho vật liệu ép gắn kết bền chặt hơn, tạo sản phẩm đạt yêu cầu về độ bền cơ học Lúcnày van an toàn sẽ hoạt động để áp suất hệ thống không lên cao gây hỏng kết cấu sảnphẩm

 Lùi về không tải

Xi lanh thủy lực chuyển động tịnh tiến về vị trí ban đầu, trong thời gian này sản phẩm sẽđược lấy ra khỏi khuôn ép

Sau khi Xi lanh thủy lực lùi về vị trí ban đầu van phân phối sẽ được điều khiển quay trởlại vị trí chờ (vị trí ban đầu)

 Chế độ mất tải (sự cố):

Trường hợp khi Xi lanh thủy lực đang lùi về không tải thì gặp sự cố Để hạn chế việc nàyxảy ra hệ thống đã phải trang bị van một chiều có điều khiển số (6) (van chống tụt), tuynhiên để van hoạt động có hiệu quả cần lắp van càng gần sát Xi lanh thủy lực càng tốt

Đó là thiết bị hoạt động sử dụng dầu thủy lực trong xi lanh thủy lực với áp suất cao tạonên lực đẩy lớn, theo đó chỉ cần tác động một lực rất nhỏ ở đầu vào, kết quả là tạo ra sứcnâng rất lớn ở đầu ra

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY

LỰC CỦA MÁY ÉP THỦY LỰC 5T

Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Lực ép danh nghĩa của xylanh: Fmax =5 tấn

- Thời gian thực hiện hành trình tiến (ứng với quá trình ép): t1 = 25 (s)

- Thời gian thực hiện hành trình xilanh lùi về: t2 = 4 (s)

- Thời gian giữ ép: t3 = 2.5 (s)

- Hành trình: s = 0,5 (m) = 500 (mm)

- Chế độ làm việc: làm việc êm

4.1.1.1 Tính toán các thông số:

Hình 4 1 Xy lanh

Tính đường kính trong xylanh:

Theo công thức (2.26) trang 31 TL[12] tính lực ở hành trình tiến của xy lanh :

2

.4

D

F p

[4.1]

Trong đó :

- p : là áp suất làm việc của xy lanh, (bar); p=10 MPa=100 bar

- D : là đường kính trong của xy lanh, (m);

Suy ra đường kính trong của xy lanh là :

3 5

49,03.10

F D

Vậy chọn đường kính cần piston là: Dc= 50(mm)

4.1.1.2 Lưu lượng cần cấp cho xy lanh.

Tính toán lưu lượng cần cấp cho xy lanh là rất quan trọng trong tính toán thiết kế các hệthống thủy lực vì căn cứ vào những kết quả này ta mới tính chọn được bơm nguồn phùhợp

Lưu lượng cần cấp cho xy lanh được tính theo công thức (3.16) trang 31 TL [12] như

sau:

Q = A.v [4.4]

Trong đó:

- Q là lưu lượng cần cấp cho xy lanh;

- A là diện tích tác dụng của xy lanh (đối với hành trình tiến hay lùi);

- v là vận tốc cần piston

Tốc độ cần piston trong hành trình tiến là : v2 = s/t2

Do đó, lưu lượng cần cấp cho xylanh trong quá trình ép là:

Tốc độ cần piston trong hành trình lùi về là: v3 = s/t2

Lưu lượng cần cấp cho xylanh trong hành trình lùi về là:

Nhận thấy Q1>Q2, dó đó lưu lượng của bơm nguồn phải chọn theo Q1

4.2 Tính toán đường ống thủy lực:

Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng công tác được vận chuyển từ bể dầu qua bơm nguồnđến các van, cơ cấu chấp hành rồi hồi về bể nhờ hệ thống các đường ống Đường ốngđược dùng phổ biến trong các hệ thống thủy lực nói chung hiện này là các loại ống cứng(ống théo đúc) và ống mềm (ống cao su có các lớp thép) chịu áp Để hệ thống làm việc ổnđịnh và hiệu suất cao thì tổn thất năng lượng trong hệ đường ống phải là nhỏ Do vậy,phảigiảm thiểu được độ dài của hệ thống đường ống, đồng thời giảm thiểu các khúc quanh đểgiảm được năng lượng tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ.Nói chung, hệ thống đườngống trong các hệ thống thủy lực nói chung được chia làm 3 phần: đường ống hút, đườngống đẩy và đường hồi Đường hút là đoạn đường ống từ bể dầu lên bơm, thường khángắn Đường ống nối từ bơm tới các van, cơ cấu chấp hành gọi là đường đẩy, còn đường

về bể dầu được gọi là đường hồi hay đường xả Để tính tiết diện của đường ống phải căn

cứ vào vận tốc của đường dầu Thông thường, khi chọn đường ống ta phải đảm bảo tổnthất trong đường ống là nhỏ nhất và vừa phải kinh tế Nếu nhỏ quá thì tổn thất lớn và nếulớn quá thì tổn thất ít đi nhưng không kinh tế, do đó ta phải cân nhắc lựa chọn cho phùhợp Thông thường, trong các hệ thống thủy lực nói chung thì vận tốc đường dầu trên cácđoạn đường đường ống trong hệ thống được chọn như sau:





[4.7]

Trong đó:

- Q: là lưu lượng qua tiết diện ống, cũng chính là lưu lượng cần thiết cấp cho xylanh,(l/ph).

- v: là vận tốc dầu qua tiết diện ống, (m/s)

4.2.1 Tính toán đường ống hút:

Đường kình đường ống hút là:

3 1

Do đường ống hút cấp dầu từ bể tới bơm và nằm trong thùng dầu, không phải chịu áp cao,

ta chọn ống hút có thể là ống bằng nhôm hoặc bằng thép đúc có đường kính trong khoảng(2,1÷1,7) (mm)

4.2.2 Tính toán đường ống hồi:

Đường kính đường ống hồi là:

3 3

Đường ống hồi được bắt đầu từ đế van về bể Cụ thể trong thiết kế máy ép này thì do có

bộ làm mát ở đường hồi do đó ống hồi được chia làm 2 phần, một phần từ đế van đến bộlàm mát và một phần từ bộ làm mát vào bể dầu Ta cũng chọn ống hồi làm bằng nhômhoặc bằng thép đúc có đường kính trong khoảng (1,9÷1,5) (mm)

4.2.3 Tính toán đường ống đẩy:

Đường ống đẩy thường được chia làm 2 phần: phần một nằm từ bơm nguồn tới van vàphần này nằm toàn bộ trên bể dầu, do vậy để làm cho bộ nguồn thêm mỹ quan ta làm ốngđẩy ở phần này bằng ống cứng (thường là thép đúc) Phần ống đẩy còn lại nối từ van đến

cơ cấu chấp hành ta chọn ống mềm

Đường kính đường ống đẩy là:

3 2

4.3 Tính toán bơm nguồn:

4.3.1 Nguyên tắc tính toán bơm nguồn:

Để chọn được bơm nguồn căn cứ vào các thông số làm việc của nó Việc này dựa trênnhững nguyên tắc sau:

 Theo áp suất yêu cầu lớn nhất : pB = p + pycmax [4.11] trong đó :

- pB: là áp suất bơm ;

- p: tổng tổn thất áp suất trong hệ thống;

- pycmax: là áp suất yêu cầu lớn nhất

Nếu trong hệ thống có nhiều cơ cấu chấp hành thì pycmax là áp suất của cơ cấu chấphành chịu tải lớn nhất

 Theo lưu lượng yêu cầu lớn nhất: QB = Qyc + Q [4.12] trong đó :

- QB : lưu lượng bơm ;

- Qyc : lưu lượng yêu cầu;

- Q: tổn thất lưu lượng trong hệ thống do các hiện tượng như rò rỉ, bay hơi và một số haotổn khác

Ngoài ra khi chọn bơm còn cần phải lưu ý ở một số điểm như sau :

 Có dải tốc độ quay trục phù hợp với tốc độ của động cơ kéo

 Phù hợp với độ nhớt của dầu trong hệ thống

 Có tính lắp lẫn cao để thuận tiện trong trường hợp thay thế

 Dễ dàng bảo dưỡng

 Giá thành hợp lí

Trên đây là những nguyên tắc cơ bản để có thể tính toán và lựa chọn bơm nguồn, nhưngtrong thực tế ta chỉ cần căn cứ vào mục đích sử dụng để lựa chọn bơm nguồn đáp ứngđược các thông số lưu lượng áp suất hệ thống, đồng thời có giá thành phù hợp

4.3.2 Tính chọn bơm nguồn:

Để tính chọn bơm nguồn hệ thống ta có một số các giả thiết sau :

- Chiều dài đoạn đường ống hút bằng chiều dài đoạn đường ống xả là: L1 = L3 = 1 (m);

- Chiều dài doạn ống đẩy là: L2 = 4 (m);

- Vận tốc và đường kính ống hút: v1 = 1 (m/s); d1 = 20 (mm)

- Vận tốc đường ống đẩy: v2 = 4(m/s); d3 = 10(mm)

- Vận tốc đường ống xả: v3 = 1,5 (m/s); d2 = 18(mm)