Giáo trình cơ khí máy ép thủy lực

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chơng Các khái niệm 1.1 Nguyên lý hoạt động phân loại Máy ép thuỷ lực máy công cụ sử dụng nguồn lực hệ thống thuỷ lực, dựa nguyên lý định luật Pascal Nếu ta có xilanh-pittông đợc nối với ống dẫn, nh hình 1-1a, bên chứa đầy chất lỏng Dới tác dụng ngoại lực lên pittong 1, P1 , tạo áp suất chất lỏng p, gọi áp suất thuỷ tĩnh Theo định luật Pascal, áp lực p đợc truyền cho toàn khối chất lỏng nằm xilanh có hớng vuông góc với thành ống áp suất chất lỏng đợc tạo có giá trị p = P1 Nh vậy, áp suất chất lỏng có f1 chiều vuông góc với pittông lớn 2, nên chúng tạo áp lực tác dụng lên pittông có giá trị P2 = p.f2 Chính lực tạo công để biến dạng vật liệu Từ đó, ta có: P2 = P1 f2 f1 (1.1) Có nghĩa là, lực P2 tích lực P1 với tỷ số diện tích f2 pittông diện tích f1 pittông Nh vậy, tỷ số f2/f1 lớn, áp lực dùng để gia công vật liệu lớn Hình 1-1 Máy ép thuỷ lực a nguyên lý hoạt động; b sơ đồ kết cấu; c sơ đồ máy ép có dầm di động http://www.ebook.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Theo hình 1.1.b, kết cấu máy ép thuỷ lực gồm cụm sau: Thân khung máy; Hệ thống thuỷ lực; Hệ thống điều khiển Nguyên lý hoạt động máy ép: Xi lanh công tác đợc cố định dầm ngang liên kết với dầm ngang cố định dới qua trụ dẫn hớng 7, tạo thành thân khung máy Pittông chuyển động xi lanh 4, đợc gắn với dầm di động 8, đợc trợt theo trụ dẫn hớng Trên dầm di động có bàn máy với rãnh lắp bulông để lắp khuôn DầM di động đợc chuyển động xuống nhờ pittông công tác chuyển động lên nhờ pittông trở 11 Trên dầm cố định dới có lắp bàn máy (dới) dùng để lắp khuôn dới Do sử dụng nguồn chất lỏng áp suất cao, nên xi lanh pittông thờng dùng loại đệm kín (gioăng) để tránh rò rỉ làm giảm áp lực chất lỏng Các thông số máy ép thuỷ lực: Lực ép định mức dới tác động áp suất tối đa chất lỏng gọi lực ép danh nghĩa PH, đợc xác định tích số áp suất danh nghĩa khối chất lỏng p với diện tích tiết diện ngang pittông công tác f Chiều cao kín máy H - khoảng cách hai bàn máy Khoảng làm việc S quãng đờng dầm di động có khả trợt tự Tốc độ dầm di động xuống tốc độ không tải, thờng sử dụng tốc độ nhanh Tốc độ ép tốc độ ép tạo hình biến dạng kim loại, thờng chậm Tốc độ trở bàn máy tốc độ không tải, phụ thuộc xilanh-pittông lên Kích thớc bàn dầm ngang dùng lắp bàn máy Kích thớc bàn máy dới, dùng để lắp khuôn Máy ép thuỷ lực đa dạng Với cụm tạo lực bơm - pittông- xi lanh lắp thành nhiều dạng máy khác nhau, phục vụ dạng công nghệ khác Tuỳ theo chức công nghệ, máy ép thuỷ lực đợc phân thành máy ép gia công vật liệu kim loại (hình 1-2.a), máy ép gia công vật liệu phi kim loại (hình 1-.2.b) máy công dụng khác Trong tài liệu chủ yếu giới thiệu máy ép kim loại Máy ép kim loại đợc chia thành nhóm: máy ép rèn tự dập thể tích, máy ép chảy kim loại, máy ép dập tấm, máy ép dùng lắp ráp máy ép ép kim loại phế thải Cùng với phát triển công nghệ gia công áp lực, dạng máy dần xuất nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ riêng biệt http://www.ebook.edu.vn Máy rèn dập thể tích ép chảy nguội Thanh định hình Thanh - ống Chuốt Đột Dập - Dập tinh Cắt bavia Dập Bẻ nguội Rèn Máy cắt phôi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Máy ép chảy Máy ép thuỷ lực gia công kim loại ép bột kim loại Đóng gói Máy xử lý phế liệu kim loại Đóng bánh Chồn ép lắp ráp Nắn sửa, tinh chỉnh Uốn gấp mép dày Máy nắn sửa lắp ráp Dập dày Kéo dập dãn Uốn gấp mép Dập cao su Dập tác dụng đơn, kép Máy cắt vật liệu Máy dập Máy ép thuỷ lực dùng để gia công vật liệu phi kim loại Máy gia công bột phi kim loại Máy gia công chất dẻo Máy ép phi kim loại Máy tự động gia công nóng chất dẻo Máy gia công pp dùng điện cực Máy đóng viên đóng bánh Hình 1-2 Phân loại máy ép theo chức công nghệ a máy gia công kim loại; b máy gia công phi kim loại http://www.ebook.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Máy ép nhóm thứ máy ép dùng để rèn tự dập thể tích Máy dùng để rèn tự rèn khuôn đơn giản có lực ép danh nghĩa PH = ữ 120 MN (500 ữ 12000 T) Máy ép dập thể tích dùng để dập nóng chi tiết làm từ thép hợp kim nhôm hợp kim magiê, PH = 10 ữ 700 MN (1000 ữ 70000 T) Máy ép đột lỗ, dùng để đột lỗ sâu phôi thép trạng thái nóng khuôn kín, PH = 1,5 ữ 30 MN (150 ữ 3000 T) Máy ép để chuốt kéo phôi rèn thép, PH = 0,75 ữ 15 MN (75 ữ 1500 T) Nhóm thứ hai gồm máy ép dùng để ép chảy hay ép đùn sản phẩm dạng ống - định hình từ hợp kim màu thép, có áp lực PH = 0,4 ữ 120 MN Nhóm thứ bao gồm: máy ép dập tác động đơn, có xilanh công tác ép với PH = 0,5 ữ 10 MN (50 - 1000 T) Máy ép vuốt sâu chi tiết hình trụ, với tác động kép có xilanh công tác tạo lực ép xilanh tạo lực ép biên, PH = 0,3 ữ 40 MN (30 - 4000 T) Máy ép cao su PH = 10 ữ 200 MN (1000 - 20000 T) Máy ép gấp mép, tạo mặt bích, uốn dập vật liệu dạng dày, PH = ữ 45 MN (300 - 4500 T) Máy ép lốc, để uốn lốc các vật liệu dạng dày trạng thái nóng, PH = ữ 200 MN (300 - 20000 T) Nhóm thứ thuộc loại máy ép đóng gói đóng bánh, dùng để ép phế liệu dạng nh phoi kim loại phế liệu kim loại, PH = ữ MN (100 - 600 T) Máy ép vật liệu phi kim loại bao gồm: máy ép vật liệu bột, máy ép chất dẻo máy ép để ép dạng tấm, phiến Ngày nhiều dạng máy xuất hiện: máy ép vật liệu bán lỏng kiểu đứng, có hệ thống kẹp chặt khuôn khí, nhng xilanh ép vật liệu bán lỏng đợc thiết kế ép đến cấp áp lực Các máy ép chảy chi tiết dạng cốc dài có bàn máy di động, máy ép uốn profin dùng uốn vỏ tàu thuỷ Tính công nghệ máy ép thủy lực phụ thuộc kết cấu thân máy (kiểu cột, kiểu hai trụ, kiểu trụ kiểu chuyên dùng) kiểu dạng số lợng xi lanh (pittông, pittông nhiều bậc ) Máy bốn trụ cố định đợc sử dụng rộng rãi, dầm động di chuyển theo phơng thẳng đứng (hình 1-b) Đôi khung máy đợc làm theo kiểu chuyển động (hình 1-c) Các máy ép đùn chi tiết dạng thờng có kết cấu dạng nằm ngang để giảm chiều cao nhà xởng Trên hình 1-3 trình bày dạng xi lanh máy ép, xi lanh kiểu trụ, kiểu pittông trụ nhiều bậc loại xi lanh tác dụng đơn Xi lanh công tác kiểu pittông nhiều bậc đợc sử dụng trờng hợp phần dới pittông qua xi lanh công tác (ví dụ: máy ép - ống) 10 http://www.ebook.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Các xi lanh kiểu pittông đợc sử dụng rộng rãi dùng dầu nhờn làm chất lỏng công tác Trong trờng hợp này, chi tiết bịt kín cho pittông thờng dùng dạng vòng găng (xécmăng) Xilanh kiểu pittông xilanh tác dụng hai chiều, tạo lực nén gia công áp suất chất lỏng tác dụng mặt trên, trở áp suất chất lỏng tác đụng phía dới pittông Trong máy ép có xilanh công tác đặt phía Hình 1-3 Các dạng xilanh máy ép thuỷ lực dới khung máy, a kiểu Pludơ; b kiểu nhiều bậc xilanh đẩy về, trờng hợp này, c kiểu pittông xilanh chuyển động trở nhờ trọng lợng phần chuyển động máy ép Xilanh công tác đợc nối với thùng chứa chất lỏng qua ống dẫn 1.2 truyền dẫn thuỷ lực thiết bị thuỷ lực máy ép Các thành phần hệ thống máy ép thuỷ lực bao gồm: máy ép, phận truyền dẫn, phần thu hồi chất lỏng, thùng chứa, phận điều khiển - phân phối, van, đờng ống nối, cút nối để liên kết tất phần tử kể thành hệ thống thống nhất, hệ thống điện điều khiển Nguồn cung cấp chất lỏng áp suất cao cho máy ép định dạng dẫn động máy ép Hệ thống cung cấp chất lỏng định sơ đồ thuỷ lực tác động máy ép (hình 1-4) Có dạng chất lỏng sử dụng máy ép thuỷ lực dầu khoáng nhũ tơng Các dạng dẫn động gồm dẫn động kiểu dùng bơm dẫn động kiểu dùng tăng áp Trong dạng dẫn động dùng bơm đợc phân làm loại, có dùng bình tích áp không dùng bình tích áp Khi dùng loại dẫn động bình tích áp, nguồn cấp chất lỏng áp suất cao cho máy ép thực từ bơm Hệ thống dẫn động có bình tích áp hệ thống chất lỏng công tác đợc cấp đồng thời từ bình tích áp từ bơm hành trình công tác http://www.ebook.edu.vn 11 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Đối với hệ thống dẫn động kiểu tăng áp, chất lỏng đợc cấp cho máy ép hành trình công tác nhờ tăng áp, chất lỏng công tác đợc cấp theo lợng định Bộ tăng áp bơm xilanh áp suất cao Hình 1-4 Phân loại trạm ép thuỷ lực Chất lỏng công tác đặc trng máy ép thuỷ lực, chúng định đặc điểm kết cấu máy ép Dầu khoáng dạng chất lỏng công tác dùng máy ép thuỷ lực có áp lực không lớn Chúng có nhiều u điểm nh độ nhớt cao, hệ số biến dạng thể tích nhỏ, không gây ăn mòn chi tiết Nhng dầu khoáng đắt Ngợc lại, dùng nhũ tơng làm chất lỏng công tác có giá thành hạ thờng dùng cho máy ép thuỷ lực có lực danh nghĩa lớn, lợng chất lỏng lớn, tính kinh tế tốt Khi sử dụng kiểu dẫn động kiểu bơm có bình tích áp, bình tích áp có nhiệm vụ tích trữ lợng toàn chu trình công tác máy ép để thực hành trình công tác Nhờ đó, làm tải cho bơm động điện Nhợc điểm dẫn động kiểu bơm có bình tích áp lợng tiêu hao phụ thuộc vào trở lực biến dạng phôi dung lợng bình tích áp Đối với loại dẫn động kiểu bơm bình tích áp, công suất định mức động bơm đợc xác định thông qua công suất lớn máy ép tạo Bộ dẫn động tiêu thụ lợng tạo công có ích máy ép 12 http://www.ebook.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sự dẫn động từ tăng áp dùng cho khí nén, lợng tiêu thụ không phụ thuộc vào trở lực biến dạng phôi Nó đảm bảo thực đợc số lớn hành trình ngắn lặp lại Dẫn động từ tăng áp khí đảm bảo tiêu thụ lợng không phụ thuộc vào công thực hiện, đảm bảo số lợng lớn hành trình lặp lại lợng biến dạng đồng đầu búa vào phôi kim loại 1.3 Chất lỏng công tác áp suất sử dụng Trong máy ép thuỷ lực, chất lỏng công tác thờng dùng nhũ tơng dầu khoáng Để tránh gỉ cho chi tiết nh xilanh, pittông, chi tiết điều khiển đờng ống, nớc đợc cho thêm ữ % chất nhũ tơng Thành phần chất nhũ tơng bao gồm: 83 ữ 87% dầu khoáng, 12 ữ 14% axit oleic 2,5% xút nồng độ 40% Dầu khoáng thờng đợc dùng dầu máy, dầu công nghiệp, dầu tuabin Bảng 1-1 Quan hệ đặc tính phận máy ép thuỷ lực chất lỏng Đặc tính phận phụ thuộc vào chất lỏng Bộ phận máy ép thuỷ công tác lực Nớc - Nhũ tơng Dầu khoáng Đệm kín pittông Vòng bít kín xéc Khe hở đờng kính đờng kính từ 60-70 măng pittông xilanh nhỏ mm áp suất cao Bộ phân phối chất Kiểu van trợt, sử lỏng áp suất cao Kiểu van dụng van loại khác Bơm Tốc độ chậm có kích Tốc độ nhanh kích thớc thớc tơng đối lớn nhỏ Đệm kín thiết bị Rà kín bề mặt dùng Kiểu mềm thuỷ lực vòng xécmăng Kiểu pittông với xi lanh Xi lanh Kiểu pittông đờng kính lớn Không có phần tử Chỉ có phần tử phân Bình tích áp ngăn cách có cách dầu phần tử Các tính chất chất lỏng công tác tính chịu nén độ nhớt Hệ số nén thể tích nớc (nhũ tơng) 5.10-6 cm2/N, với dầu khoáng 6.10-6cm2/N, tơng ứng với vùng áp suất làm việc máy ép áp suất chất lỏng lớn, hệ số nén thể tích giảm http://www.ebook.edu.vn 13 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Độ nhớt dầu khoáng dùng máy ép thuỷ lực vào khoảng 1,5 60E (BY), nhiệt độ khoảng 500C áp suất khí Trong độ nhớt nhũ tơng không chịu ảnh hởng áp suất, độ nhớt dầu thay đổi đột ngột áp suất dầu tăng Khi áp suất dầu tăng đến gần 30MPa, độ nhớt dầu tăng lên gấp đôi Nh vậy, cần phải tính đến quan hệ áp suất chất lỏng độ nhớt kết cấu tích chất lỏng lớn chuyển động với áp suất cao, nh máy ép rèn Nhiệt độ bốc cháy dầu dao động khoảng từ 160 ữ 2100 C, vậy, cần phải ý rèn ép phôi nóng Các loại dầu có độ nhớt nhỏ, nhiệt độ tự bốc cháy thấp Nh vậy, chất lỏng công tác sử dụng hệ thống thuỷ lực đóng vai trò quan trọng có tính định đặc điểm kết cấu cấu dẫn động, hệ thống điều khiển máy ép (bảng 1-1) áp suất danh nghĩa chất lỏng công tác máy thuỷ lực đợc tiêu chuẩn hoá theo OCT 356 - 80 Các áp suất thông thờng 20, 30 40 MPa 1.4 Chu trình công tác Chu trình công tác thời gian bớc trình gia công biến dạng Thời gian chu trình máy ép dạng tổng quát biểu diễn nh sau: Tcht = t T + tKt + t Ta + tgct + t c + tga + t kh + t ch (1.2) đó: tT - thời gian dầm ngang treo, thời gian tiến hành cấp phôi lắp dụng cụ, tKt - thời gian chạy không tải, thời gian dầm động dịch chuyển xuống đến lúc dụng cụ tiếp xúc với phôi, tTa - thời gian tăng áp suất xi lanh công tác, tgct - thời gian hành trình công tác, thời gian tiến hành gia công theo công nghệ cần thiết, tc - thời gian nén ép chi tiết dới áp lực, tga - thời gian giảm áp suất xi lanh công tác, tkh - thời gian hành trình trở dầm ngang, tch - thời gian chuyển vị trí cấu điều khiển Các máy ép có công dụng khác nhau, thời gian chu trình khác nhau, số lợng thành phần giá trị thành phần khác Thí dụ, nh phôi máy ép rèn, thành phần tT tgtc 14 http://www.ebook.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Giá trị chu kỳ riêng biệt dạng dẫn động định Thí dụ, Tcht vợt tc nhiều, nên sử dụng kiểu dẫn động bơm có bình tích áp, ta có: S S t Kt = Kt ; t ct = ct ; v Kt v ct S tKh = Kh vKh đó: SKt, Sct, SKh - hành trình không tải, hành trình công tác, hành trình trở về, vKt, vct, vKh - tốc độ trung bình hành trình không tải, hành trình công tác hành tình trở Tốc độ chuyển động dầm ngang máy ép đại đợc trình bày bảng 1-2 Bảng 1-2 Đặc tính tốc độ máy ép thuỷ lực (mm/s) Lực ép (MN) >5 [...]... cơ của máy ép thủy lực Công của máy ép đợc xác định trong thời gian tc thực hiện hành trình công tác, khi biến dạng tạo hình kim loại Giả thiết trong hệ thống dẫn động không có tổn hao năng lợng Ta đa vào các kí hiệu sau: P - lực của máy ép tại điểm cho trớc của hành trình pittông, p - áp suất chất lỏng trong xilanh máy ép, S - hành trình của pittông, Pdn - lực ép danh nghĩa của máy ép, Sc - hành trình. .. thiết bị thủy lực Xi lanh kiểu pittông Ký hiệu Ký hiệu của các thiết bị khác trên sơ đồ nguyên lí của hệ thống thuỷ lực, đợc trình bày ở bảng 2-1 2.5 Bố trí các thiết bị thuỷ lực của máy ép dẫn động bằng bơm dầu Các thiết bị thủy lực dùng dẫn động kiểu bơm dầu đợc sản xuất theo đơn đặt hàng Trong hệ thống thủy lực của máy ép, các thiết bị thủy lực phải đảm bảo những yêu cầu sau: thực hiện hành trình không... tính cơ học của động cơ điện Trong trờng hợp này biểu thức (2.9) sẽ có dạng: Np = Nb Nđc (2.13) Yếu tố giới hạn ở đây là công suất của bơm - công suất động cơ có thể giảm 2 - 3 lần và phụ thuộc vào đặc tính tải P = f(S) và tỷ số tp Tcht Trong một số trờng hợp, việc sử dụng triệt để công suất của động cơ điện và bơm có thể đạt đợc bằng cách liên kết nhiều máy ép có cùng lực ép vào một máy ép lớn Khi lực. .. máy ép lớn Khi lực ép công tác của máy ép tơng ứng với áp suất giới hạn của chất lỏng trong bơm thì bơm đợc ngắt ra khỏi máy ép và chuyển làm việc cho máy ép khác Phơng pháp trên sẽ giảm hoặc triệt tiêu toàn bộ sự làm việc không tải của bơm và vì vậy nó là phơng pháp kinh tế Lựa chọn dẫn động bơm không có bình tích áp, có thể đợc xác định bằng chế độ lực tác dụng của máy ép Các quá trình công nghệ trong... http://www.simpopdf.com Chơng 2 máy ép thủy lực dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp 2.1 Chức năng và hoạt động của các cụm chi tiết Hình 2-1 biểu diễn sơ đồ máy ép dẫn động bằng nhũ tơng nớc kiểu bơm không có bình tích áp Nguyên lý hoạt động nh sau: Dầm 1 gắn với pittông dùng để tạo lực ép khi gia công kim loại Van 2 mở để cấp chất lỏng công tác áp suất thấp, lu lợng lớn, cho máy ép khi hành trình không tải,... lực lớn giới hạn mà dầu không bị nóng Đôi khi khả năng này đợc thực hiện ở bơm có lu lợng rất nhỏ không đổi http://www.ebook.edu.vn 41 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chơng 3 Máy ép thuỷ lực dẫn động kiểu bơm có bình tích áp 3.1 Thành phần của máy và công dụng Máy ép sử dụng dẫn động từ trạm bơm có bình tích áp đợc trình bày ở hình 3-1 Hình 3-1 Máy ép thuỷ lực. .. công tác cấp cho máy ép Bình tích áp 15 gồm có bình thủy lực và bình khí Van mức tối thiểu 14 đợc bố trí để định mức áp suất chất lỏng trong bình thuỷ lực của bộ tích áp không đợc giảm quá mức Bình tích áp không pittông 15 làm nhiệm vụ trữ chất lỏng có áp suất từ bơm đa đến trong những khoảng thời gian nghỉ của máy ép và cấp chất lỏng cho máy ở những khoảng thời gian làm việc Máy nén khí áp suất cao... chế độ lực, có thể chia ra làm 6 nhóm chính (hình 2-9) 30 http://www.ebook.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Hình 2-9 Đồ thị đặc trng của các lực công nghệ Nhóm I (các quá trình ép chảy, vuốt ) - lực tạo ra trong thời gian hành trình của pittông máy ép đợc giữ gần nh không đổi, nghĩa là dP 0 Mức độ điền dS đầy đồ thị lực là = 70 - 80% (có xét đến lực cực... tơng ứng Sơ đồ dẫn động không cho phép thực hiện hành trình không tải tốc độ cao, chúng đợc dùng ở máy ép có lực ép tới 0,1 - 0,15 MN (10 - 15 tấn) hoặc ở máy ép có hành trình không tải nhỏ http://www.ebook.edu.vn 39 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Tiết diện lu thông của các ống trên ống tăng áp đợc lấy theo tốc độ cho phép của dòng dầu là 3 ữ 6 m/s Đối với... cực đại ở cuối hành trình) Nhóm II (các quá trình chồn, vuốt ) lực tăng đều theo hành trình của pittông máy ép, mối quan hệ P = f(S) gần nh tuyến tính, nghĩa là dP const ; = 60 70 % dS Nhóm III (uốn, dập khối nóng, đóng bánh, dập tấm, đóng gói ) đồ thị lực có thể chia làm hai đoạn: ở đoạn đầu lực tăng từ từ theo hành trình của pittông dP dP ; = 10 ữ 25% (dS const), ở đoạn sau lực tăng mạnh, nghĩa ... cách liên kết nhiều máy ép có lực ép vào máy ép lớn Khi lực ép công tác máy ép tơng ứng với áp suất giới hạn chất lỏng bơm bơm đợc ngắt khỏi máy ép chuyển làm việc cho máy ép khác Phơng pháp giảm... 1-.2.b) máy công dụng khác Trong tài liệu chủ yếu giới thiệu máy ép kim loại Máy ép kim loại đợc chia thành nhóm: máy ép rèn tự dập thể tích, máy ép chảy kim loại, máy ép dập tấm, máy ép dùng... cho trớc hành trình pittông, p - áp suất chất lỏng xilanh máy ép, S - hành trình pittông, Pdn - lực ép danh nghĩa máy ép, Sc - hành trình công tác Nếu bỏ qua tổn hao hệ thống thủy lực, quan hệ