Đề Tài Thiết Kế Mạch Thủy Lực Cho 2 Động Cơ Thủy Lực 1 Động Cơ Chuyển Động Tịnh Tiến Và 1 Động Cơ Chuyển Động Quay.pdf

Thông tin và catalog của các hãng: Xy lanh: https://bitly.com.vn/y8l4xg Motor thủy lực: https://bitly.com.vn/ikzxn8 Đường ống: https://bitly.com.vn/m75b5q Các loại khớp nối: https://bitl

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: KĨ THUẬT THỦY LỰC

Đề tài: Thiết kế mạch thủy lực cho 2 động cơ thủy lực

1 động cơ chuyển động tịnh tiến và 1 động cơ chuyển động quay

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Dương

Lớp: 65MEC2

MSSV: 53465

Phương án TK: C2

Thầy hướng dẫn: TS Dương Trường Giang

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 hãng:

Xy lanh: https://bitly.com.vn/y8l4xg

Motor thủy lực: https://bitly.com.vn/ikzxn8

Đường ống: https://bitly.com.vn/m75b5q

Các loại khớp nối:

https://bitly.com.vn/298x5j

https://bitly.com.vn/z05i24

https://bitly.com.vn/bgbon5

https://bitly.com.vn/faebn1

Van phân phối: https://bitly.com.vn/ww4agg

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

Cặp van tiết lưu và van một chiều: https://bitly.com.vn/g61uvm

Bơm: https://bitly.com.vn/ydymep

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

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

Mục lục

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

hành 3

2 Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực của hệ thống 5

2.1 Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực 5

2.2 Tính toán các tham số của motor thủy lực 6

2.3 Tính toán đường ống thủy lực 7

2.4 Tính toán các tham số cơ bản của van phân phối 8

2.5 Tính toán các thông số cơ bản van điều khiển áp suất 9

2.6 Tính toán các tham số cơ bản của cac van khác (van một chiều) 10

3 Tính toán bộ nguồn thủy lực 11

3.1 Bơm thủy lực 11

3.2 Thùng dầu và lọc dầu 12

3.3 Tính toán động cơ dẫn động 12

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

* Yêu cầu: 01 xy lanh và 01 động cơ điều khiển trực tiếp bằng tay độc lập không phụ

thuộc lẫn nhau, đảm bảo giới hạn áp lực cho mạch chính, điều chỉnh tốc độ 1 chiều chuyển động (xy lanh là duôi ra), van phân phối điều khiển bằng điện từ

* Bảng thông số

Lực đẩy của

xy lanh F1

(tấn)

Vận tốc nâng

v (m/ph)n

Momen cần thiết cho motor

M (Nm)

Tốc độ quay

n (v/ph)

Các thông số khác

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

1 Xy lanh thủy lực

2 Motor thủy lực có điều khiển được điều khiển trực tiếp bằng tay

3 Van phân phối điều khiển bằng điện từ

4 Van an toàn đảm bảo áp lực cho mạch chính

5 Cặp van tiết lưu và van 1 chiều có điều khiển để điều chỉnh tốc độ của xy lanh

* Sơ đồ mạch thủy lực và nguyên lý làm việc

Giải thích phần tử thủy lực

1 Thùng dầu

2 Bộ lọc dầu

3 Bơm thủy lực 1 chiều có dẫn động bằng động cơ điện

4 Van an toàn (van hồi thùng)

5 Van phân phối 4/3 điều khiển motor thủy lực (điều khiển bằng điện từ)

6 Van an toàn đảm bảo cho motor thủy lực

7 Motor thủy lực 2 chiều có điều khiển (điều khiển bằng tay cầm)

8 Van phân phối 4/3 điều khiển xy lanh thủy lực

9 Cặp van tiết lưu và van một chiều điều khiển tốc độ cho xy lanh

10 Xy lanh thủy lực

Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực

- Dòng dầu thủy lực được bơm lên từ bể dầu (1) qua bộ lọc dầu (2) đi qua bơm thủy lực 1 chiều làm tăng áp xuất dòng dầu đến van phân phối (5) và (8) Mạch có motor thủy lực

- Ở chế độ làm việc 0: Dầu được bơm vào van phân phối quay ngược trở lại thùng dầu, motor không làm việc

- Ở chế độ làm việc a1: Dầu được bơm sang bên trái của mạch đến motor (7) tạo ra chuyển động quay lượng dầu đi qua motor và lượng dầu được van an toàn (6) giảm tải cho mạch đi về thùng dầu qua đường ống bên phải

- Ở chế độ làm việc b1: Dầu được bơm sang bên phải của mạch đến motor (7) tạo ra chuyển động quay lại cùng lượng dầu của van an toàn (6) đi về thùng bằng đường ống bên trái

Mạch xy lanh thủy lực

- Ở chế độ làm việc 0: Dầu đứng lại tại van phân phối (8) và xy lanh (10) không hoạt động

- Ở chế độ làm việc a2: Dầu bơm lên bên trái của mạch thủy lực đi đến xy lanh nhưng tốc độ chậm do đầu ra dòng dầu đi qua được van tiết lưu (9) Dòng dầu

đi qua và về thùng

- Ở chế độ làm việc b2: Lượng dầu bơm sang phải đi qua van tiết lưu một chiều (9) thông qua 2 cửa áp suất tăng cao đẩy xy lanh co lại nhanh hơn Van an toàn 4: Có nhiệm vụ giảm tại lượng dầu cho cả 2 mạch motor và xy lanh khi quá tải

Bộ lọc dầu 2: Vì để mạch hở nên có thể bụi bẩn lẫn vào dầu bộc lọc dầu (2) sẽ ngăn chặn bụi bẩn ảnh hưởng đến mạch thủy lực

2 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

Có 1kN = 0,102 tấn

- Đổi 6,4 tấn = 65,28 kN

- Vận tốc nâng v = 5 m/phn

Từ những yêu cầu trên ta chọn xy lanh thủy lực 2 chiều chuyển động:

KÍCH THỦY LỰC 2 CHIỀU OSAKA E10H15

Thông số Lực đẩy tối đa

Fdmax - kN(tấn) 100(10) Lực kéo tối đa

Fkmax – kN(tấn) 4,5(45) Hành trình lớn nhất (mm) 150

Độ dài của xy lanh H (mm) 303 Khoảng cách 2 cửa P (mm) 218 Đường kính xy lanh D

Đường kính piston d (mm) 43 Diện tích mặt cắt của xy lanh buồng không có cán piston là:

3 2 1

D

Diện tích mặt của xy lanh buồng có cán là

3 2 2

2,073.10 ( )

D d

Lưu lượng cấp cho xy lanh khi nâng là:

Qn = vn.A1= 5 3,53.10 = 0,01765 (m /ph) = 17,65 (l/ph)-3 3

Áp xuất nâng khi làm việc của xy lanh là:

Pn = = = 19486,56716 (kN/m ) = 194,865 (bar)3

2.2 Tính toán các tham số của motor thủy lực

Điều kiện: Momen cần thiết cho motor M=50 (Nm) và tốc độ quay n=35 (v/ph),

Từ điều kiện trên ta chọn motor thủy lực:

Motor thủy lực BMR loại BMRW–50 Với các thông số:

Áp suất làm việc tối đa

Momen tối đa M (Nm)max Mmax = 135

Lưu lượng riêng q

Tốc độ vòng vmáy

Lưu lượng cần thiết để cấp cho motor thủy lực là:

Q = q.n = 51,7.35 = 1809,5(ml/ph) = 1,8095 (l/ph)

Ta chọn loại motor thủy lực piston hướng trục (loại block xy lanh quay)

Nguyên lý làm việc: Các piston sẽ được bố trí trong khoang motor Các đầu

piston lắp tì vào đĩa ngiêng Khi motor quay sẽ làm trục bơm quay và làm các piston trong motor quay theo Đĩa nghiêng, nghiêng 1 góc sẽ làm cho piston chuyển động tinh tiến trong khoang motor Trong nửa vòng quay đầu tiên, các piston sẽ biến đổi khoảng cách để tạo nên khoảng trống bên trong bơm làm giảm áp suất và hút dầu thủy lực đi 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 từ đó làm thay đổi lưu lượng motor

2.3 Tính toán đường ống thủy lực

Ta chọn ống thủy lực loại mềm

GATES FEG5K – SAE 100R13 Mã hiệu 8FEG5K

Bán kính ngoài

Dngoài (mm)

Bán kính trong

Dtrong (mm)

Áp suất định mức

pdm (bar)

Áp suất giới hạn

pph (bar)

Diện tích mặt cắt là:

4 2

3,22.10 ( )

ngoai trong

mc

D D

Độ dày của thành ống là:

23,9 12.7

ngoai trong

D D

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 Ren ORFS

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

Từ những thông số trên của motor và bơm thủy lực ta chọn loại van phân phối của Saintfon DSG

- Van 4/3 điều khiển bằng điện từ, ở chế độ không làm việc lượng dầu ở cổng

có áp được đưa quay trở lại về thùng (điều khiển motor thủy lực)

Thông số

Mã hiệu DSG – 03 – 3C2 Lưu lượng tối

Áp suất tối

Áp suất tối đa

- Van 4/3 điều khiển bằng điện từ, ở chế độ không làm việc đường dẫn lên xy

bị chặn (điều khiển xy lanh)

Thông số

Mã hiệu DSG – 03 – 3C4 Lưu lượng tối

Áp suất tối

Áp suất tối đa

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

Trong mạch thủy lực có van điều khiển áp xuất chỉ có chức năng là đảm bảo 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: Q = 400 (l/ph)max

Áp xuất tối đa: Pmax = 250 bar

+ Van an toàn cho cả mạch: RV – 10T

+ Van an toàn cho motor thủy lực: RV – 04T

TT Chức năng van Lưu lượng tối đa Q (l/ph)

Áp xuất

mở van P (bar)

Khoảng điều chỉnh

áp suất (loại có điều khiển)

2.6 Tính toán các tham số cơ bản của cac van khác (van một chiều)

Van tiết lưu một chiều có tác dụng tăng tốc độ và áp suất của dòng chảy thủy lưc

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

Kích thước cổng (mm) Lưu lượng Max (l/ph) Áp suất Max (Bar)

Van có những đặc điểm sau:

- Kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ lắp đặt

- Chất lượng tốt, mẫu mã đẹp

- Giá thành rẻ, phổ biến trên thị trường

- Tốc độ phản ứng nha

- Tuổi thọ cao, độ bền cao

- Khả năng chịu được quá tải lớn

3 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

max max

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

i

p - tổng tổn thất áp suất qua các phần tử và đường ống (được tính gần đúng

là p i (0,2 0,3)pmax

Áp suất làm việc lớn nhất là của xy lanh với p xylanh 208,215( ar)b

max 208,215 0,3.208,215 270,68( ar)

bom

Lưu lượng

max

bom dc

Qđc - 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%) Qdc)

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

28,2 1,551 29,751( / )

dc

max 29,751 0,15.29,751 34,21( / )

bom

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

Bơm piston có điều chỉnh lưu lượng dung cho mạch hở

Bosch Rexroth loại A10VSO

Loại bơm Lưu lượng Tốc độ quay Áp suất làm Khoảng điều chỉnh

riêng qb

(l/vòng)

trung bình (vòng/phút)

việc pbommax (bar)

lưu lượng (l/phút) Piston hướng

trục loại có

điều khiển

3.2 Thùng dầu và lọc dầu

Thùng dầu

Dung tích của thùng dầu: Vn k Q t

Qt – Lưu lượng lớn nhất của tất cả các bơm l/ph

k – hệ số tỷ lệ k = 2÷8

Chọn k=3 V = 3.34,21 = 102,63 (l/ph)n

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)

Lọc dầu

Lưu lượng dòng chảy (l/ph) Áp suất hoạt động (bar)

3.3 Tính toán động cơ dẫn động

Với p 280( ar) 285,52( B KG cm / 2),

34,21( / )

Q n q l p

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

612.

Q p P

0,8 0,92 Ta chọn: 0,92

34,21.285,52 17,35( )

612.0,92

Từ công suất trên chọn loại động cơ điện – Motor điện Toàn Phát 18,5kW:

Công suất giới hạn p = 18,5 kWmax

Mô tả : Mô tơ 3 pha 18.5kw

Động cơ 3 pha 18.5kw được sản xuất trên dây chuyền công nghệ hiện đại tiên tiến, các chi tiết được gia công chắc chắn tỉ mỉ trên máy tự động CNC

Motor Toàn Phát loại dùng điện 380V có hiệu suất cao, mô men mở máy khỏe

Động cơ 100% dây đồng cho độ bền lâu dài

Động cơ điện 18.5kw tốc độ đồng bộ 3000 vòng/phút cho khả năng tiết kiệm điện

năng và hoạt động trong thời gian dài không lo hỏng hóc hoặc sửa chữa

ROTO được đúc bằng máy đúc áp lực cao

Chiều cao tâm trục: 63 ~ 355mm

Cuộn dây của mô tơ điện 3 pha được tẩm sơn cách điện bằng thiết bị hút chân

không

Kích thước lắp đặt và dãy công suất phù hợp với tiêu chuẩn IEC

Mô tơ 3 pha 18.5kw có khả năng vận hành êm ái, tiếng ồn và độ rung thấp

Ưu điểm của mô tơ 3 pha 18.5kw

Sau đây là những ưu điểm chính của motor điện 3 pha:

Cấu trúc đơn giản và chắc chắn

Nó đòi hỏi ít bảo trì hơn

Nó có hiệu quả cao và hệ số công suất tốt

Tiết kiệm năng lượng

Mô-men xoắn tự khởi động