Thiết kế máy ép thủy lực

Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén MỤC LỤC Thông số kỹ thuật Số liệu Ghi chú Lực ép 150 tấn Hành trình xylanh ép chính 600 mm Tốc độ xuống bàn ép nhanh 100 mm/s Tốc độ ép 9 mm/s Tốc độ hồi bàn ép 90 mm/s Xylanh ép chính sử dụng loại xylanh chày, ép từ trên xuống. Sử dụng hay xylanh nhỏ cho hành trình bàn ép nhanh và hồi bàn ép. Yêu cầu: - Đưa ra giải pháp bố trí các xylanh. - Thiết kế sơ đồ thủy lực. - Tính toán thông số xylanh ép chính (tự chọn áp suất làm việc), xylanh nhỏ, bơm nguồn (p,Q), động cơ kéo bơm (tự chọn số vòng quay theo tiêu chuẩn) dung tích bể dầu - Lựa chọn các phần tử thủy lực phù hợp ( theo catalog của một nhà cung cấp bất kỳ GVHD: Mai Vĩnh Phúc 1 SVTH: Chau Ngâu Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén LỜI MỞ ĐẦU Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành cơ khí nói chung và ngành thủy lực nói riêng đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Với khả năng tự động hóa cao, hoạt động an toàn, các máy móc thiết bị thủy lực có mặt rộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh tế : xây dựng, giao thông, quốc phòng. Trong ngành thủy lực nói chung công nghệ ép thủy lực được ứng dụng phổ biến hơn cả.Với kết cấu đơn giản dễ sử dụng công nghệ ép thủy lực đã được đưa vào trong rất nhiều ngành công nghiệp lớn nhỏ khác nhau như:Luyện cán thép, Đóng tàu ,Dầu mỏ… Mặc dù rất cố gắng nỗ lực tuy nhiên do chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế về chuyên môn nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót về mặt nội dung cũng như trong cách trình bày. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thày cô giáo, các bạn và những người quan tâm tới đồ án này để đồ án thêm hoàn thiện và mang tính thực tiễn cao hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy TRẦN KHÁNH DƯƠNG cùng các thầy cô trong bộ môn Máy Tự Động Thủy Khí đã giúp em trong suốt quá trình làm đồ án. GVHD: Mai Vĩnh Phúc 2 SVTH: Chau Ngâu Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén GIỚI THIỆU MÁY ÉP THỦY LỰC Trong những năm gần đây ở nước ta, kỹ thuật truyền động và điều khiển hệ thống thủy lực thể tích đã có những ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ, máy xây dựng, phương tiện vận chuyển, máy bay, tàu thủy…đó là do hệ thống thủy lực có rất nhiều ưu điểm quan trọng so vói các hệ thống cơ khí hay điện: làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác, công suất lớn và kích thước nhỏ gọn… Chỉ nói riêng đến máy ép, từ loại nhỏ đến loại lớn, với những vật liệu ép, sản phẩm ép đa dạng thì hệ thống dẫn động thủy lực đều có thể ứng dụng được, đặc biệt là các máy ép cần công suất lớn do ưu điểm tạo ra được lực ép lớn mà các thiết bị điện, cơ khí không làm đựoc. Ví dụ như: máy ép kim loại, máy ép phế liệu, máy ép viên thuốc nén, máy ép gạch… Máy ép gạch ngói GVHD: Mai Vĩnh Phúc 3 SVTH: Chau Ngâu Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA BỘ PHẬN CHẤP HÀNH 1.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 1- Xylanh ép chính 10 – Van xả áp 2 - Xylanh nhỏ 11 – Van 1 chiều có điều khiển 3 – Tiết lưu 12 – Van phân phối 4 – Van chống rơi 13 – Van 1 chiều 5 – Van phân phối 14 – Van phân phối GVHD: Mai Vĩnh Phúc 4 SVTH: Chau Ngâu Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén 6 – Tiết lưu 15 – Van an toàn 7 – Bơm nguồn 16 – Van xả 8 – Bộ làm mát 17 – Bể dầu 9 – Cụm bộ lọc 1.2 KẾT CẤU SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Trong sơ đồ thủy lực ta sử dụng các phần tử thủy lực sau : - Bơm nguồn : Cung cấp áp suất và lưu lượng cho toàn bộ hệ thống thủy lực. Van an toàn : Để đảm bảo áp suất của hệ thống không vượt quá giá trị cho phép nhằm bảo vệ an toàn cho các thiết bị hệ thống không bị phá hỏng và hệ thống làm việc đúng yêu cầu của thiết kế . - Đồng hồ đo áp : Dùng để đo áp suất tại đầu ra của bơm ,từ đó xác định được điều kiện làm việc cụ thể của bơm trong từng trường hợp khác nhau . - Van phân phối 4/3 : Van có 4 cửa nhưng hoạt động ở 3 vị trí, van này có đặc điểm là ở chế độ chờ (không tải) tại vị trí van chưa hoạt động.Dầu sẽ qua van và hồi về bể . - Van 1 chiều có điều khiển : lấy tín hiệu từ áp suất dầu trong hệ thống để hoạt động, - Xylanh chính : Tạo lực cần thiết để ép vật liệu. - Xylanh nhỏ : thực hiện quá trình xuống bàn ép nhanh và hồi bàn ép. - Tiết lưu : Điều chỉnh lưu lượng vào xylanh - Cụm làm mát : Thiết bị làm mát dùng để làm mát dầu của hệ thống ,tránh trường hợp dầu quá nóng dẫn đến thay đổi tính chất của dầu dẫn đến dầu bị sôi -> làm xuất hiện bọt khí trong dầu -> hệ thống làm việc không ổn định (có thể gây rung ,giật ). - 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 . - Bể dầu : Để đựng lượng dầu cần thiết cho hoạt động của hệ thống. 1.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GVHD: Mai Vĩnh Phúc 5 SVTH: Chau Ngâu Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén - Hành trình xuống bàn ép nhanh : Van phân phối ở vị trí như hình vẽ, dầu sẽ qua van phân phối đến 2 xylanh nhỏ giúp kéo bàn ép xuống với tốc độ nhanh. Tiết lưu sẽ giúp điều chỉnh lưu lượng vào 2 xylanh bằng nhau và điều chỉnh đúng tốc độ yêu cầu - Hành trình ép chính: Lúc này van phân phối số 5 sẽ trở về vị trí ở giữa, dầu sẽ được cấp qua van số 14 lên xylanh ép chính để thực hiện hành trình ép - Chế độ giữ tải : là chế độ mà xilanh sau khi ép xong sẽ đứng im nhằm làm cho vật liệu ép gắn kết bền chặt hơn, tạo sản phẩm đạt yêu cầu về độ bền cơ học.Lúc này van an toàn sẽ hoạt động để áp suất hệ thống không lên cao gây hỏng kết cấu sản phẩm. - Hành trình lùi bàn ép : Đóng van số 14, đưa van số 5 về vị trí như hình vẽ. Dầu sẽ cấp qua van số 5 lên 2 xylanh nhỏ giúp đẩy bàn ép lên . Trong thời gian này, sản phẩm sẽ được lấy ra khỏi bàn ép GVHD: Mai Vĩnh Phúc 6 SVTH: Chau Ngâu Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG 2.1 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC XYLANH, CHỌN XYLANH: 2.1.1 Tính toán xylanh chính Lực ép F = 150 tấn = 150 . 9,8 (kN) Áp suất khi ép (làm việc): P lv = 200 bar Diện tích tính toán của xylanh là: (m 2 ) Đường kính tính toán của xylanh là: (m) D tt = 306 mm Chọn xylanh theo bàng tiêu chuẩn với : + Đường kính pittông: D = 320 (mm) = 0,32 (m) + Đường kính cần pittông: d = 240 (mm) GVHD: Mai Vĩnh Phúc 7 SVTH: Chau Ngâu D d Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén Diện tích làm việc của xylanh là: (m 2 ) = 8,04 (dm 2 ) Áp suất làm việc: P lv ( N/m 2 ) = 182,84 bar Vận tốc khi ép: = 9(mm/s) = 5,4 (dm/ph) Vậy lưu lượng qua xy lanh chính: = . = 8,04 . 5,4 = 43,416 ( l/ph) Áp suất và lưu lượng yêu cầu trong khi ép: = 182,84 bar , = 43,416 (l/ph) 2.1.2 Tính toán 2 xylanh nhỏ Chọn kích thước của bàn ép gắn cứng với cần pittong là (1m ; 1m ; 0,5m) Khối lượng riêng của thép khoảng 7,85 tấn/m3  Khối lượng của bàn ép m = V . ρ = 0,5 . 7,85 = 3,925 (tấn) Áp suất làm việc : p = 50bar  Diện tích làm việc của xylanh (m 2 ) GVHD: Mai Vĩnh Phúc 8 SVTH: Chau Ngâu Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén Đường kính tính toán của xylanh là: (m) = 70(mm) Chọn xylanh theo bảng tiêu chuẩn với D = 80 (mm) ; d = 50(mm) Diện tích làm việc của xylanh là: (m 2 ) = 0,503 (dm 2 ) Áp suất làm việc: P lv ( N/m 2 ) = 38,24 bar Vận tốc hồi bàn ép: = 90(mm/s) = 54 (dm/ph) Vậy lưu lượng qua xy lanh nhỏ: = . = 0,503 . 54 = 27,2 ( l/ph) 2.2 TÍNH TOÁN CHỌN BƠM: 2.2.1 Tính toán thông số bơm, chọn kiểu bơm Việc tính chọn mẫu bơm dựa trên thông số thiết kế bơm: Để đảm bảo yêu cầu áp suất của bơm cấp cho hệ thống, xác định áp suất bơm theo hệ số: P bơm ≥ 1,2 P lv =1,2.182,84 ≈ 220 (bar) Vậy thông số để chọn bơm là: P bơm = 220bar và Q bơm = 53 (l/ph). N bơm = (kw) Chọn số vòng quay của bơm là 1450 (v/ph)  Lưu lượng riêng của bơm là q = = = 36,55(cm 3 /vg) Tra catalogue của hãng REXROTH ta chọn loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài có tên gọi: 1PF2G3-3X/038 RA 07 MSK Thông số của bơm: - q = 38 (cm 3 /vg) - p max = 240( bar) GVHD: Mai Vĩnh Phúc 9 SVTH: Chau Ngâu Đề tài: Đề tài truyền động thủy lực và khí nén - n max = 3100 (v/ph) 2.2.2 Tính toán chọn động cơ Việc tính toán chọn động cơ gồm các lựa chọn: 1) Chọn loại, kiểu động cơ: nếu chọn phù hợp thì động cơ sẽ có tính năng làm việc thích hợp với yêu cầu truyền động của máy. Ở đây, chọn động cơ điện xoay chiều ba pha, do cấu tạo và vận hành đơn giản, nối trực tiếp với mạng điện xoay chiều, không cần biến đổi dòng điện. 2) Chọn công suất của động cơ N đc : phải dựa trên công suất của bơm, có tính đến tổn thất cơ khí. Việc chọn đúng công suất động cơ có ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật lớn. Nếu công suất động cơ nhỏ hơn công suất bơm thì động cơ sẽ làm việc quá tải, nhiệt tăng qúa trị số cho phép, động cơ chóng hỏng. Khi động cơ truyền công suất cho bơm dầu sẽ có tổn thất cơ khí trên đường truyền công suất qua các thiết bị cơ khí hoặc do ma sát, thông thường tổn thất này chiếm khoảng ∆N ck ≈ 15% N đc . GVHD: Mai Vĩnh Phúc 10 SVTH: Chau Ngâu [...]... phõn phi 2 cp: Pmax= 350 bar Qmax=80 l/ph 3.2 VAN MT CHIU Cể IU KHIN GVHD: Mai Vnh Phỳc Ngõu 14 SVTH: Chau ti: ti truyn ng thy lc v khớ nộn Van này đợc lắp ở đầu dới của xi lanh, đợc điều khiển bằng thủy lực Với lu lợng : Q = 44 (l/ph) p sut : P = 183 (bar) Tra Catalog hãng REXROTH ta chọn loại van nh sau: Ký hiệu: SV 6 P B 2-6X vi Pmax= 315 bar Qmax= 60 l/ph Trong ú: - SV : van mt chiu cú iu khin . lớn do ưu điểm tạo ra được lực ép lớn mà các thiết bị điện, cơ khí không làm đựoc. Ví dụ như: máy ép kim loại, máy ép phế liệu, máy ép viên thuốc nén, máy ép gạch… Máy ép gạch ngói GVHD: Mai Vĩnh. động an toàn, các máy móc thiết bị thủy lực có mặt rộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh tế : xây dựng, giao thông, quốc phòng. Trong ngành thủy lực nói chung công nghệ ép thủy lực được ứng dụng. truyền động thủy lực và khí nén MỤC LỤC Thông số kỹ thuật Số liệu Ghi chú Lực ép 150 tấn Hành trình xylanh ép chính 600 mm Tốc độ xuống bàn ép nhanh 100 mm/s Tốc độ ép 9 mm/s Tốc độ hồi bàn ép 90 mm/s Xylanh