bài tập lớn môn kĩ thuật thủy lực thiết kế mạch thủy lực điều khiển cho 3 xy lanh thủy lực làm việc tuần tự

Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp hành* Yêu cầu: 03 xy lanh như nhau làm việc tuần tự khi co vào thì đồng thời , tải trọng tác dụng bằng nhau, điều khiển

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 điều khiển cho 3 xy lanh thủy lực, làm việc

tuần tự

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Quang

Lớp: 66KOC2

MSSV: 0253566

Phương án TK: D12

Giảng viên hướng dẫn: TS Dương Trường Giang

HÀ NỘI NGÀY 20/11/2023

Mục lục

Mục lục 1

I Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp hành 2

II Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực của hệ thống 3

2.1 Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực 3

2.2 Tính toán đường ống thủy lực 5

2.3 Tính toán các tham số cơ bản của van phân phối 5

2.4 Tính toán các thông số cơ bản van điều khiển áp suất 6

2.5 Van 1 chiều 7

III Tính toán bộ nguồn thủy lực 7

3.1 Bơm thủy lực 7

3.2 Thùng dầu và lọc dầu 8

3.3 Tính toán động cơ dẫn động 8

Tài liệu tham khảo: 10

I Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho

bộ phận chấp hành

* Yêu cầu: 03 xy lanh như nhau làm việc tuần tự khi co vào thì đồng thời , tải trọng tác dụng bằng nhau, điều khiển bằng tay, đảm bảo giới hạn áp lực cho mạch chính, và 01 van phân phối giảm tải cho bơm

* Bảng thông số

Lực đẩy xi lanh

F 1 ,tấn

Lực đẩy xi lanh

F 2 , tấn

Vận tốc nâng

v n ,m ph / Các thông số

khác

thiết kế

Từ các yêu cầu và số liệu trên ta chọn những phần tử thủy lực chính sau:

1 Xy lanh thủy lực

2 Bơm thủy lực 1 chiều không có điều khiển

3 Van phân phối điều khiển bằng tay giảm tải cho bơm

4 Van an toàn đảm bảo áp lực cho mạch chính

5 Van 1 chiều

* Sơ đồ mạch thủy lực và nguyên lý làm việcGiải thích phần tử thủy lực

1 Thùng dầu

2 Bộ lọc dầu

3 Bơm thủy lực 1 chiều không điều khiển

4 Van an toàn (van hồi thùng)

5 Van an toàn đảm bảo cho van phân phối

6 Van phân phối 5/3 điều khiển xy lanh thủy lực (điều khiển bằng tay)

7 Van an toàn đảm bảo cho xy lanh thủy lực

8 Van 1 chiều chỉ cho phép dòng chất lỏng đi theo 1 chiều nhất định

9 Xy lanh thủy lực 2 chiều có điều khiển (điều khiển bằng tay) 10.Van phân phối 5/3 điều khiển xy lanh thủy lực

Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực:

- Ở trạng thái 0 (Không làm việc) : Van phân phối giảm tải cho bơm giữ xylanh ở vị trí cố định Trong đó cửa A, B, P, R, S đóng, dầu được bơm hút từ thùng qua bộ lọc vào P và khi quá tải áp suất trong đường ống vượt quá áp suất giới hạn của van an toàn VD4 van an toàn đảm bảo cho bơm thủy lực sẽ được mở dầu sẽ qua van an toàn và về thùng Van an toàn VD5 đảm bảo áp suất cho van an toàn khi mà 2 cửa R, S đang đóng ( khi quá tải )

- Ở trạng thái 1 (Piston xylanh co vào): Dầu được bơm từ thùng qua bộ lọc vào P vào A vào khoang bên phải của xy lanh làm piston co vào đẩy dầu từ khoang bên trái qua van 1 chiều về B về

S và về thùng

- Ở trạng thái 2 (Piston xylanh duỗi ra ): Dầu đi từ thùng qua bộ lọc vào P vào B vào khoang bên trái của xylanh làm piston duỗi ra đẩy dầu ở khoang bên phải về A về R và về thùng

II Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần

tử thủy lực của hệ thống

2.1 Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực

Đổi 15 tấn = 147.05kN (có 1kN = 0,102 tấn), vận tốc nâng vn = 5,5 m/p Từ những yêu cầu trên ta chọn xy lanh thủy lực 2 chiều chuyển động: KÍCH THỦY LỰC 2 CHIỀU OSAKA E15S20

Thông số

Đường kính piston d (mm) 60

Diện tích mặt cắt của xy lanh buồng không có cán piston là:

A1=π D2

4 = π.(85 10 −3

) 2

4 =5,67 10

−3 (m 2 )

Diện tích mặt của xy lanh buồng có cán là:

A2=π.(D

2

−d 2

)

4 =

π.[(85 10 −3

) 2

−( 600 10 −3

) 2]

4 =2 , 85 10

−3 (m 2 )

Lưu lượng cấp cho xy lanh khi nâng là :

Q n =v n A n =5,5.5,67 10 −3 =0,031185(m 3 / p ¿=31.2(l/ p)

Áp suất nâng khi làm việc của xy lanh là:

P n =2 2038 , 98(kN/m 2

)

2.2 Tính toán đường ống thủy lực

Ta chọn ống thủy lực loại mềm GATES FEG5K – SAE 100R13 Mã hiệu 8FEG5K

Bán kính ngoài

D ngoài (mm) Bán kính trong

D trong (mm) Áp suất định

mức

p dm ( par )

Áp suất giới hạn

pph¿

Diện tích mặt cắt là:

Amc=π.(Dngoài2−Dtrong2 )

4 =

π.[(23,9.10 −3 ) 2 −(12,7.10 −3 ) 2 ]

4 =3,22 10

−4 (m 2 )

Độ dày của thành ống là: s =23,9-12,7=11,2 ( mm )

Các loại khớp nối :

Từ trên ta chọn được vỏ tóp GS/GSP mã hiệu 8GS1F-4 và các loại khớp 8GS

+ Loại khớp nối dùng cho bơm và động cơ GS/GSP mặt bích Code 61

+ Loại khớp nối dùng cho môi trường thủy lực áp suất từ thấp đến cao GS/GSP Ren Din 24

+ Loại khớp nối dùng trong môi trường thủy lực chống rò rỉ GS/GSP RenORFS

2.3 Tính toán các tham số cơ bản của van phân phối

Ta chọn loại van phân phối của Parker- Van 5/3 điều khiển bằng tay, ở chế độ không làm việc đường dẫn lên xy bị chặn (điều khiển xy lanh)

Thông số

Mã hiệu PHS-530C-03

Mô tả van điện tử 5/3 , 2 coil Parker PHS-530C-03-220V

Kiêu 5 cửa 3 vị trí, 2 coil, Ren 17

Công suất tiêu thụ: DC24V (2,6V); AC110V (4VA); AC22V (3,5VA)

Chu kì hoạt động: 3 lần/giây

Lớp cách nhiệt: lớp F

Chất liệu: thân và bộ đệm: Nhôm Diecasting; vỏ nhựa

2.4 Tính toán các thông số cơ bản van điều khiển áp suất

Ta chọn van an toàn (có điều chỉnh) điều khiển bằng tay dạng ren loại van RV có các thông số chung như sau

Áp xuất tối đa: Pmax= ¿250(bar)

Van an toàn cho cả mạch: RV – 06T

Van an toàn cho xylanh thủy lực: RV – 04T

đa: Qmax

(l/phút)

Áp suất mở van P (bar) Khoảng điềuchỉnh áp

suất (loại có điều khiển)

1 Đảm bảo an toàn cho

2.5 Van 1 chiều

Ta chọn van một chiều CIT 06 với các thông số sau:

+) Lưu lượng max: 85 l/ph

+) Áp suất tối đa: 25Mpa

Ưu điểm nổi bật:

Thiết kế nhỏ gọn và đơn giản

Chất liệu cứng cáp được làm từ thép nên bền, không bị oxi hóa, ăn mòn

Van một chiều CIT phù hợp để lắp đặt trong nhiều không

gian, môi trường khác nhau

III Tính toán bộ nguồn thủy lực

3.1 Bơm thủy lực

Ta chọn bơm theo áp suất làm và lưu lượng làm việc của mạch

thủy lực áp suất

Pbơmmax=Pmax+∑∆pi

cơ thủy lực

P xylanh 220,1(bar) =P max

Áp suất làm việc lớn nhất là của xy lanh với:

Pbơm max 220,1 0,3.220,1 286.13(bar)

*Lưu lượng

Tổng lưu lượng của xy lanh thủy lực là:

Qbơmmax=Qdc+∑∆Q

Q dc- lưu lượng làm việc của toàn bộ mạch thủy lực

Ta có tổng lưu lượng của xy lanh thủy lực là:

Qdc= ¿31,2 (l / p)

Q bơmmax =31,2+0,15 31,2=35.88(l/ p)

Từ những thông số trên ta chọn được loại bơm sau:

Bơm piston có điều chỉnh lưu lượng Bosch Rexroth loại A10VSO

riêng q b

(l/vòng)

Tốc độ quay trung bình (vòng/phút)

Áp suất làm việc p bommax ¿

Khoảng điều chỉnh lưu lượng (l/phút) Piston loại

có điều

khiển

3.2 Thùng dầu và lọc dầu

*Thùng dầu

k – hệ số tỷ lệ k = 2÷8

Dự định kết cấu thùng dầu:

Thùng dầu phải có vách ngăn giữa cửa hút và cửa hồi, trên vách ngăn này có rãnh lưu thông dầu Khoảng cách từ cửa hút và cửa hồi càng xa càng tốt nhằm làm nguội dầu và không tạo song

trong thùng, đặt bộ lọc khí để tránh bụi bẩn dầu Các ống ra vào được làm kín (ngăn được sự tạo xoáy tại cửa hút, không lọt bụi

vào đầu nối, khả năng vệ sinh tốt, tỏa nhiệt tốt)

Từ thông số trên ta chọn thùng dầu GBKXWN của hang SUMAC với

120 lít

*Lọc dầu MF24

3.3 Tính toán động cơ dẫn động

Với ∆p=220,1 ¿

Ta có công suất của bơm được tính theo công thức là:

P=∆ p.Q

612η

Khi đó ta được: P=35,88.2 24 5612 0,92, =14 ,3( KW)

Từ công suất trên chọn loại động cơ điện – Motor điện Siemens 15KW 20HP với những thông số sau:

Số vòng quay n= 1460 (vòng/phút)

Tài liệu tham khảo:

1 Tài liệu học tập trên lớp

2 Perter Chapple, Principles of Hydraulic Systems Design

3 Đỗ Xuân Đỉnh, Truyền động thủy khí, Nhà xuất bản xây dựng 4.Thông tin và catalog của các hang: Xy lanh:

https://bitly.com.vn/y8l4xgĐường ống:

https://bitly.com.vn/m75b5q

Các loại khớp nối:

22,31https://bitly.com.vn/298x5j

https://bitly.com.vn/z05i24

https://bitly.com.vn/bgbon5

https://bitly.com.vn/faebn1

Van phân phối: https://ple.vn/khinen/parker/parker-valve/phs-530c-03-220v-detail.html

Van an toàn: https://bitly.com.vn/hacmet

Bơm: https://bitly.com.vn/ydymep

Thùng dầu: https://bitly.com.vn/j8q80t

Bộ lọc dầu: https://bitly.com.vn/4ch3ra

Động cơ điện: https://bitly.com.vn/fe56a2