bài tập lớn môn kĩ thuật thủy lực đề tài thiết kế mạch thủy lực cho động cơ thủy lực chuyển động quay với mạch hở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘIKHOA CƠ KHÍBÀI TẬP LỚN MÔN: KĨ THUẬT THỦY LỰCĐề tài: Thiết kế mạch thủy lực cho động cơ thủy lực chuyển động quay vớimạch hở Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BÀI TẬP LỚN MÔN: KĨ THUẬT THỦY LỰC

Đề tài: Thiết kế mạch thủy lực cho động cơ thủy lực chuyển động quay với

mạch hở

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thế

Lớp: 66KOC2

MSSV: 0254766

Phương án TK: A10

Giảng viên hướng dẫn: TS Dương Trường Giang

Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2023 Sinh viên thực hiện

1 - Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ chấp hành

a) Phương án thiết kế:

Mạch hở, 01 mô tơ quay 2 chiều, điều khiển mô tơ trực tiếp bởi van phân phối điều khiển bằng tay, van phân phối có khoang trung tâm đóng, có khả năng chống rơi tải.

b) Các số liệu cho trước:

 Mô men cần thiết môtơ ( M ): 80 (Nm)

 Tốc độ quay n : 43 (v/ph)

1.1 Xác định các yêu cầu của cơ cấu chấp hành

+ 01 Mô tơ quay hai chiều, điều khiển trực tiếp bằng van phân phối điều khiển bằng tay

+ Đảm bảo an toàn theo hai chiều chuyển động, có hãm tải khi dừng chuyển động

1.2 - Xây dựng sơ đồ nguyên lý làm

việc _Các phần tử thủy lực của mạch

bao gồm:

1) Mô tơ thủy lực hai chiều

2) Van an toàn

3) Van 1 chiều

4) Van tiết lưu có điều chỉnh

5) Van phân phối (van 4/3) điều khiển bằng tay

6) Van an toàn

7) Bơm thủy lực

8) Lọc dầu

9) Thùng dầu

10) Môtơ dẫn động bơi trực tiếp

Sơ đồ thủy lực dẫn động cơ cấu

quay

*)Giải thích nguyên lý làm việc của sơ đồ thủy lực:

Môtơ (10) dẫn động bơm thủy lực làm việc hút dầu từ thùng dầu (9) đi qua van phân phối (5) tới mô tơ thủy lực (1) để cho cơ cấu làm việc Khi van phân phối (5) ở vị trí o ( khoang trung tâm đóng), dầu từ bơm không đi qua van phân phối để đến mô tơ thủy lực được, khi đó van an toàn (6) sẽ mở để tháo dầu về thùng giảm tải cho bơm Khi van phân phối ở vị trí a, dầu từ bơm đi qua van phân phối (5) qua van 1 chiều (3) và van tiết lưu (4) đến mô tơ thủy lực làm cho mô tơ thủy lực quay ngược chiều kim đồng hồ Khi van phân phối ở vị trí b, dầu từ bơm đi qua van phân phối (5) qua van 1 chiều (3) và van tiết lưu (4) đến mô tơ thủy lực làm cho mô tơ thủy lực quay thuận chiều kim đồng hồ Trong trường hợp mô tơ thủy lực quá tải khi đó van an toàn (2) sẽ mở để tháo tải cho bơm tránh quá tải gây hỏng hệ thống Van tiết lưu (4) có nhiệm vụ chính là hãm tải khi bơm thủy lực dừng và cũng có nhiệm vụ lưu thông dầu trong trường hợp van 1 chiều (3) bị tắc Khi làm viện dầu đi tuần hoàn từ thùng dầu qua bơm tới động cơ rồi qua bộ lọc dầu (8) và về thùng dầu Lọc dầu có tác dụngh lọc sạch các cặn bẩn trong quá tình dầu lưu thông

II Tính toán xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực của hệ thống

2.1 Tính toán các thông số của môtơ (motor)

thủy lực

Tính áp suất làm việc của Môtơ:

+) Chọn áp suất max: Pmax = 150(Bar) = 15.106 (Pa)

Ta có: M = q Pmax2 π => q = M 2 π

Pmax = 80.2 π 15.10 6 =1,06 π 10 −5

= 3,35.10 -5(m 3

vg¿ = 33,5 (cm

3 vg

cm 3

vg ¿

=> chọn mô tơ thủy lực loại BMR-50 với thông số kĩ

thuật:

3

vg )

+) Áp suất làm việc tối đa: 20 (Mpa)

+) Áp suất làm việc tối thiểu: 14 (Mpa)

+) Momen quay: Min = 93 (Nm) ; Max = 135 (Nm)

+) Vận tốc tối đa: 775 (vg/ph)

+) Vận tốc tối thiểu: 10 (vg/ph)

+) Công suất: N = 7(Kw)

*) Lưu lượng cần thiết cấp cho Mô tơ :

Q = q.n = 51,7 10 −6.43

60 = 3,7.10-5( m 3

s ¿ = 2,22 (lít/ph)

*) Mô tả nguyên lý làm việc:

+) BMR là động cơ thủy lực dạng bánh răngE– Thuộc

nhóm động cơ tốc độ chậm và mô men xoắn lớn có

chức năng biến đổi áp suất dầu thủy lực và dòng chảy

thành momen xoắn

+)Khi dầu nhớt hay chất lỏng thủy lực có áp suất cao

được đưa vào trong môtơ đi vào 1 bên bánh răng thì

nó sẽ chảy đều quanh bánh răng, và khi đến vỏ motor

thì nó sẽ được nén để đi ra khỏi động cơ Và sinh ra 1

số vòng quay đủ để có thể di chuyển được một phụ tải

cần thiết mà ở đó không có năng lượng nào khác có

thể thay thế được

2.2 Tính toán tuy ô thủy lực (ống mềm)

+) Ta có áp suất làm việc của ống dẫn P =150 (Bar) = 15 (Mpa) +) Chọn vận tốc của dòng dầu trong ống v=0,8(m/s)

A = Qv = 3,7.10 −5

0.8 = 4,625.10-5 (m ) = 0,4625 (cm )2 2

π =

√4.0,4625

π

≈ 0,767 (cm) = 7,67 (mm)

Chọn ống thủy lực: *) Ống thủy lực 487TC-6, có đường kính ngoài : D = 17,2(mm) ≈ 0,68 inch, đường kính trong: D = 10(mm)0

≈ inch, với một số đặc điểm:

+) Lớp vỏ ống dai, chịu mài mòn

+) Áp suất làm việc max 4000 PSI tương đương 280

Bar

+) Có 2 lớp gia cố bện Braid Steel reinforcement,

nhiệt độ làm việc từ -40 đến +125 độ C

*) Khớp nối nhanh thủy lực ISO 7241-A38:

+) Vật liệu thép cacbon – mạ kẽm chốn ăn mòn

+) Nhiệt độ làm việc từ -25 đế 125 độ C

+) Kích thước đườn kín trong có sẵn inch

+) Vật liệu seal làm kín: Cao su chịu nhiệt

+) Hệ ren: Ren trong BSP

+) Kiểu ngàm khóa: Rãnh bi

2.3 Tính toán các thông số cơ bản van phân phối

*Sử dụng loại van phân phối Van 4/3: 4 đầu nối , 3 khoang trạng

thái, điều khiển bằng tay, giá trị áp suất P > 150 Bar, lưu lượng max

= 2,22lít/ph

Thủy lực

Loại Van

Lưu lượng thông qua tối thiểu Q

Áp suất cần thiết tối thiểu P

Ghi chú

lực loại

BMR - 50

Van phân phối 4/3

khiển bằng tay

2.4 Tính toán các thông số cơ bản của các loại van

*) Van tiết lưu 1 chiều: Gồm 1 van một chiều mắc song song với 1

van tiết lưu có điều chỉnh dùng để điều khiển dòng dầu theo chiều nhất định từ bơm đến môtơ thủy lực cũng như điều chỉnh lưu lượng dầu cho hệ thống từ nguồn đến Môtơ và chống rơi tải

- Thông số của van ACV03 CM:

 Áp suất tối đa: Pmax = 400 (Bar)

 Lưu lượng riêng tối đa: q = 15 (l/ph)

 Nhiệt độ: -20 đến 100 độ C

*)Van giới hạn(van an toàn): đảm bảo an toàn cho

cả hệ thống thủy lực khi hệ thống quả tải Sử dụng van

an toàn điều khiển gián tiếp ZDB10VA1-40B/200

Huade:

 Áp suất tối đa: Pmax = 315 Bar

 Lưu lượng tối đa: q =100 l/phmax

 Nhiệt độ: -30 đến 80 độ C

 Khoảng điều chỉnh áp suất: Min = 50 (bar) đến Max

= 200 (bar)

 Áp suất mở van: P = 200 (bar)max

3 Tính toán bộ nguồn thủy lực

3.1 Bơm thủy lực (Pump)

-Xác định áp suất làm việc lớn nhất của bơm:

Pbommax = Pmax + pi

P – áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống max

cung cấp cho động cơ thủy lực

pi - tổn thất áp suất qua các phần

tử đường ống

=> pi = 0,1.Pmax = 0,1.20 = 2

(Mpa)

-Tính toán lưu lượng lý thuyết của bơm:

Qbommax= PbomN 60 = π M n 630

( 20 2 + ) = π 0,08.43 6030

22

= 0,98 (l/ph)

=> lưu lượng riêng của bơm: Chọn tốc độ quay của

bơm n = 200 (vg/ph)

q = Qbom

n = 0,98

200 = 0,0049 (l/vg) = 4,9 (cc/vg)

=> Chọn bơm bánh răng thủy lực HGP-2AY-2

 Áp suất tối đa: 200 bar đến 250 bar

 Lưu lượng riêng: 2cc/vg đến 12cc/vg

3.2 Thùng dầu (tank), lọc dầu (filter)

- Dung tích thùng dầu ta có: V = Q.K n

Với K= 2÷ 8 , chọn K = 6 => Vn = 2,22.8 = 13,32 (lít)

- Lọc dầu ta có:

+Lưu lượng lọc dầu > 13,32 (lít)

+) Áp suất ≥ 20(Mpa)

3.3 Tính toán động cơ dẫn động

- Ta có công suất động cơ dẫn động là:

Pdc= 612 ꞂP Q = 224,33.0,98

612.0,85 = 0,42 (Kw ) Chọn động cơ điện 1 pha 0,75Kw_1HP tốc độ chậm

+ Tốc độ quay trục ra từ 15 – 270 (vg/ph)

+ Công suất: P = 0,75 (Kw)

+ Chế độ làm việc: làm việc với nguồn điện 1 pha 220V

+ Điều kiện môi trường: Đảm bảo tiêu chuẩn làm việc của động cơ