Bài Tập Lớn Thiết Kế Mạch Thủy Lực Cho Hệ Thống Kích Đẩy.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG -

BÀI T P L N ẬỚ

MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỦY LỰC

THIẾT KẾ MẠCH THỦY LỰC CHO HỆ THỐNG KÍCH ĐẨY

Giảng viên hướng dẫn : TS Cao Thành Dũng Sinh viên thực hiện : Đồng Duy Anh

Phương án thiết kế : C2

Hà Nội, Tháng 11-2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG -

NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN BÀI TẬP LỚN

MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỦY LỰC

1. Họ và tên sinh viên: Đồng Duy Anh Lớp: 66MEC2 MSSV: 02362662 Nhiệm vụ tính toán:

a) Tên đề tài: Thiết kế mạch thủy lực cho hệ thống kích đẩy b) Phương án thiết kế: C2

c) Các số liệu cho trước:

- Lực đẩy của xi lanh F1: 6,4 (tấn) - Vận tốc nâng vn: 5 (m/ph)

- Loại van chống phản hồi: Van một chiều có điều khiển

- Loại van hãm khi hạ tải: Van tiết lưu và van một chiều mắc song song - Yêu cầu thiết kế: Hệ thống sử dụng hai xi lanh như nhau, điều khiển trực

tiếp bằng tay cùng một van phân phối, đảm bảo áp lực cho mạch chính 3 Ngày giao: ……….

4 Ngày hoàn thành:………5 Giảng viên hướng dẫn: TS Cao Thành Dũng

Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2023Sinh viên thực hiện

Đồng Duy Anh

MỤC L C Ụ

M Ở ĐẦU 4 PHẦN 1 PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỦY LỰC

CHO BỘ PHẬN CHẤP HÀNH 5 1.1 XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU CỦA CƠ CẤU CHẤP HÀNH 5 1.2 XÁC ĐỊNH CÁC PHẦN TỬ TH Y LỰC VÀ Đ C ĐIỦ Ặ ỂM CẨN THIẾT THEO YÊU CẦU CỦA CƠ CẤU CHẤP HÀNH 5 1.3 V Ẽ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ GI I THÍCH M CH THẢ Ạ ỦY LỰC 5 PHẦN 2 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG S C N THI T CÁC PHỐ Ầ Ế ẦN TỬTHỦY LỰC C A HỦ Ệ THỐNG 7

2.1 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S C A XY LANH (CYLINDERS) THỐ Ủ ỦY LỰC 7 2.2 TÍNH TOÁN TUY Ô TH Y L C 8 Ủ Ự2.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S Ố CƠ BẢN C A VAN PHÂN PH I 9 Ủ Ố2.4 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S Ố CƠ BẢN VAN ĐIỀU KHIỂN ÁP SU T 9 Ấ2.5 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S Ố CƠ BẢN C A VAN M T CHI U 10 Ủ Ộ Ề2.6 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S Ố CƠ BẢN C A VAN KHÁC (C P VAN TIỦ Ặ ẾT LƯU VÀ VAN MỘT CHIỀU LẮP SONG SONG) 10 PHẦN 3 TÍNH TOÁN B Ộ NGUỒN TH Y LỦ ỰC 11

3.1 BƠM THỦY LỰC 11 3.2 THÙNG D U(TANK), L C D U(FILTER) 13 Ầ Ọ ẦKẾT LUẬN 15 TÀI LIỆU THAM KH O 16 Ả

M Ở ĐẦU

Mạch thủy lực đóng một vai trò không thể phủ nhận trong việc tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống kích đẩy, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng Việc thiết kế một mạch thủy lực hiệu quả không chỉ giúp gia tăng sức mạnh và độ chính xác của hệ thống mà còn đóng góp tích cực vào việc tiết kiệm năng lượng và nguồn lực

"Thiết kế mạch thủy lực cho hệ thống kích đẩy" là đề tài mang tính quyết định, mở ra không gian nghiên cứu sâu rộng về cách tích hợp các yếu tố quan trọng như áp suất, lưu lượng, và kiểm soát chính xác để đáp ứng yêu cầu đặc biệt của hệ thống Đồng thời, nó tập trung vào việc phát triển công nghệ mới, sử dụng nguyên tắc thông tin và điều khiển để nâng cao khả năng đồng bộ và ổn định của mạch thủy lực

Trong bối cảnh ngày càng tăng cường về tự động hóa và hiệu suất, nghiên cứu và phát triển mạch thủy lực tiên tiến trở nên ngày càng quan trọng Đề tài này không chỉ đặt ra những thách thức mới trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí mà còn mang lại cơ hội lớn trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện chất lượng sản phẩm.

PHẦN 1 PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ H Ệ THỦY

L C CHO B ỰỘ PHẬN CH P HÀNH Ấ

- Loại van chống tải phản hồi: Van một chiều có điều khiển

- Loại van hãm khi hạ tải: Van tiết lưu và van một chiều mắc song song- Yêu cầu thiết kế: Hệ thống sử dụng hai xi lanh như nhau, điều khiển trực tiếp bằng tay cùng một van phân phối, đảm bảo giới hạn áp lực cho mạch chính

THEO YÊU CẦU CỦA CƠ CẤU CHẤP HÀNH - Lực đẩy của xi lanh F1: 6,4 tấn

- Van tiết lưu

- Van phân phối điều khiển bằng tay

1.3 V Ẽ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ GI I THÍCH M CH THẢẠỦY LỰC

a, Giải thích các phần tử trong mạch thủy lực 1 và 2: Xy lanh thủy lực

3 và 4: Cặp van 1 chiều có điều khiển5: Van một chiều và van tiết lưu mắc song song 6 và 7: Đường dầu dẫn

8: Van phân phối 4/3 điều khiển bằng tay 9: Thùng dầu

10: Nguồn thủy lực 11: Van an toàn b, Nguyên lý làm việc

- Chế độ 1(8 ở giữa): Nguồn 10 bơm dầu lên nhưng ở chế độ nghỉ dầu lại quay trở lại thùng bằng đường nối liền giữa đầu bơm và đầu về thùng

- Chế độ 2(8 sang bên trái): Nguồn 10 bơm dầu lên đi sang bên trái van phân phối đi qua đường dẫn (6) trước đi ra sau van 1 chiều(4) đi vào bên dưới xy lanh (1) và (2) làm dãn xy lanh, khi đó áp suất tăng làm mở cửa van 1 chiều (3) cùng với lượng dầu đi ra trên đầu xy lanh đi qua đường dẫn (7) sang đầu van 1 chiều (4) do không có áp suất nên dầu sẽ đi qua van tiết lưu(5) để quay trở lại thùng (9)

- Chế độ 3(8 sang bên phải): lượng dầu đi qua van 1 chiều và van tiết lưu (5) đi đến đầu van (4) thông dầu qua đường dẫn (7) đi vào xy lành làm co xy lanh lại lượng dầu còn lại đi qua van 1 chiều (4) cùng với lượng dầu của xy lanh đi ra đi vào đường dẫn 6 đi qua van phân phối về thùng(9)

- Van an toàn (11) giúp bơm giảm tải áp lực dầu bơm lên

PHẦN 2 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ C N THI T CÁC ẦẾ

(mm)

Áp suất lơn nhất pmax(bar)

Đường kính xy lanh D (mm)

Đường kính cán piston d

2.2 TÍNH TOÁN TUY Ô THỦY LỰC

- Ta chọn ống thủy lực loại mềm GATES FEG5K SAE 100R13 MÃ –HIỆU 8FEG5K

- Các thông số của đường ống: Đường kính

ngoài Dngoai

(mm)

Đường kính trong Dtrong (mm)

Áp suất định mức pdm(bar)

Áp suất phá hủy p ph(bar)

• 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 Ren ORFS

2.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA VAN PHÂN PH I Ố

- Mô tả van phân phối: Van phân phối 4/3 điều khiển bằng tayMã Hiệu Lưu lượng

(l/ph)

Áp suất min (bar)

Áp suất max (bar) DMB-5/2S-3/18L

2.4 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢ VAN ĐIỀN U KHI N ÁP SU T ỂẤ

- Trong mạch thủy lực có van điều khiển áp uất chỉ có chức năng là đảm sbảo an toàn cho mạch thủy lực, loại có điều khiển (điều khiển bằng dòng dầu thủy lực)

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

• Lưu lượng tối đa: Qmax = 400 (l/ph) • Áp suất tối đa: Pmax = 250 (bar) • Van an toàn cho cả mạch: RV – 06T

- Thông số van:

TT Chức năng van

Lưu lượng tối đa Qmax

(l/ph)

Áp suất mở van P (bar)

Khoảng điều chỉnh áp suất (loại có điều

khiển) 1 Đảm bảo an toàn cho

mạch chính 200 34,323 34,323 137,3 –

2.5 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S CỐ Ơ BẢN CỦA VAN M T CHI U ỘỀ

- Loại van cần thiết theo yêu cầu: Van một chiều c điều khiểnó - dùng chống dòng phản hồi(loại kép)

Loại van Lưu lượng max

(l/ph)

Áp suất max (bar)

2.6 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S CỐ Ơ BẢN CỦA VAN KHÁC (C P VAN Ặ

TIẾT LƯU VÀ VAN M T CHIỘỀU LẮP SONG SONG)

Ta chọn van tiết lưu STUF 120 NPT với các thông số sau đây

Kích thước cổng (mm)

Lưu lượng max

(l/ph) Áp suất max (bar) Khối lượng (kg)

pmax – áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống cung cấp cho động cơ thủy lực

- Lưu lượng:

bom maxdc

Trong đó:

Qdc– lưu lượng làm việc của toàn bộ mạch thủy lực

Q - Tổng tổn thất lưu lượng qua các phần tử và đường ống (được tính gần đúng là Q (10% 15% Q= ) dc 33, 25.0.15 4,987(l / p= = ) Lưu lượng làm việc lớn nhất của bơm;

Loại bơm

Lưu lượng riêng qb

(l/vòng)

Tốc độ quay trung bình (vòng/phút)

Áp suất làm việc pbommax

(bar)

Khoảng điều chỉnh lưu lượng (l/ph) Pittong hướng

trục loại có điều khiển

vào Tiếp nửa vòng còn lại, piston sẽ chuyển động để thể tích trong bơm giảm đi, dầu bị ép ra ngoài với một áp nhất định Khi thay đổi góc nghiêng của đĩa nghiêng làm thay đổi lưu lượng trên 1 vòng của bơm

3.2 THÙNG D U(TANK), LẦỌC DẦU(FILTER) - Thùng dầu:

• Từ thông số trên ta chọn thùng dầu GBKXWN của hãng SUMAC với dung tích 120 lít

- Lọc dầu:

Lưu lượng lớn nhất: Qbommax 38.237 = (l/ph) Ta chọn lọc dầu có thông số như sau:

Mã hiệu Ren kết nối Độ tinh lọc Lưu lượng MF – 10 1,25 inch 100(µ ) m 130 (l/ph)

K T LU N ẾẬ

Tổng kết, việc nghiên cứu và thiết kế mạch thủy lực cho hệ thống kích đẩy không chỉ là một hành trình kỹ thuật phức tạp mà còn là một phần quan trọng của sự phát triển và tiến bộ trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí Trong quá trình đề tài, chúng ta đã tập trung vào ý nghĩa của việc tính toán các thông số trong bộ thủy lực, và nhận thức được những đóng góp quan trọng mà quá trình này mang lại

Tính toán các thông số như áp suất, lưu lượng, và kiểm soát chính xác trong mạch thủy lực đóng vai trò quyết định đối với hiệu suất toàn diện của hệ thống kích đẩy Qua việc hiểu rõ và tối ưu hóa các thông số này, chúng ta có thể đạt được sự đồng bộ, ổn định và mạnh mẽ trong hoạt động của hệ thống Điều này không chỉ tăng cường sức mạnh và độ chính xác mà còn đóng góp đáng kể vào hiệu quả năng lượng và nguồn lực

TÀI LI U THAM KH O ỆẢ

1 Bài giảng trên lớp và sơ đồ thủy lực một số máy xây dựng

2 PGS.TS Đỗ Xuân Đinh (2012), Truyền động thủy khí, NXB Xây Dựng.3 Peter Chapple (2003), Principles of Hydraulic Systems Design4 Catalog của các hãng.