Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển bằng thủy lực, thay thế cho hệ thống điều khiển cơ khí, điện của tàu cuốc hiện đang sử dụng ở Việt Nam

Tài liệu tham khảo Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển bằng thủy lực, thay thế cho hệ thống điều khiển cơ khí, điện của tàu cuốc hiện đang sử dụng ở Việt Nam

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là một đồ án rất quan trọng đối với sinh viên các ngành

kĩ thuật nói chung Để hoàn thành tốt đồ án này đòi hỏi sinh viên cần nắm vững

các kiến thức cơ bản của nhiều môn học, đặc biệt kiến thức của môn học liên

quan đến đề tài tốt nghiệp

Trong công cuộc cách mạng công nghiệp hóa và hiện đại hóa, hệ thống

điều khiển bằng thủy lực đóng vai trò quan trọng Nó góp phần trong việc tự

động hóa điều khiển các thiết bị và máy móc nhằm nâng cao độ chính xác của

thiết bị vận hành, tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, dẫn tới giảm giá thành

sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm

Việc cải tiến hệ thống điều khiển bằng cơ khí của tầu cuốc sang hệ thống

điều khiển bằng thủy lực là biện pháp nhằm tăng độ chính xác làm việc ,nâng

cao năng suất lao động

Chương I NỘI DUNG VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

1 Nội dung

Các loại tàu cuốc ở nước ta chủ yếu sử dụng các loại động cơ điện kết hợp

với truyền động cơ khí để điều khiển hệ thống làm việc của tàu

Với hệ thống điều khiển kiểu này thường không có cơ cấu hạn chế quá tải

và cơ cấu hạn chế hành trình, thiết bị dễ bị kẹt khi gặp vật cản trong nước như

đất đá cứng, đám thực vật… gây ra quá tải trong hệ thống, dẫn tới thiết bị cũng

như động cơ bị hư hỏng Đối với động cơ điện thì khả năng chịu quá tải trong

thời gian rất ngắn (tính bằng giây) nên động cơ dễ cháy

Động cơ thủy lực thì bền , có thể ngâm trong nước cho nên có thể nối trực

tiếp với lưỡi xén, không cần qua một số cơ cấu truyền động khác

Môi trường làm việc của tàu là môi trường làm việc trên nước nên thiết bị

khó bảo quản, dễ hư hỏng, khi hệ thống làm việc sẽ có rung động lớn ảnh quá

trình xén

Trước thực trạng trên chúng ta cần phải đánh giá, phân tích nghiên cứu cải

tiến hệ thống điều khiển của tàu để đáp ứng những đòi hỏi ngày càng cao về kĩ

thuật và năng suất của tàu

Ngày nay xu hướng chung trên thế giới là sử dụng các thiết bị thủy lực vào

mọi lĩnh vực và nó đem lại hiệu quả rất rõ ràng

Khi sử dụng hệ thống điều khiển bằng thủy lực vào thay thế cho hệ thống

điều khiển bằng điện ,cơ khí thì ta thấy ngay được những ưu điểm của nó:

-Bền và nhỏ gọn

- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và không cấp, dễ thực hiện tự

động hóa theo điều kiện làm việc và theo chương trình cho sẵn

- Kết cấu gọn nhẹ vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không phụ thuộc

vào nhau Bộ phận nối thường là những đường ống dễ đổi chỗ

- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực

cao

- Làm việc, sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong

hệ thống cơ khí, điện nhờ lực quán tính nhỏ bơm và động cơ,nhờ tính chịu nén

của dầu

- Dễ biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của

cơ cấu chấp hành

- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả hệ thống phức tạp nhiều mạch

- Tự động hóa đơn giản, kể cả thiết bị phức tạp, bằng cách sử dụng các

phần tử tiêu chuẩn hóa

Tuy nhiên, hệ thống điều khiển bằng thủy lực cũng gặp một số nhược

điểm như sau:

-Mất mát trong đường ống và rò rỉ bên trong các phần tử làm giảm hệ số

và hạn chế phạm vi sử dụng

-Khó giữ được vận tốc không thay đổi khi phụ tải thay đổi

-Khi mới khởi động nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định ,vận tốc làm việc

thay đổi do độ nhớt thay đổi

Tóm lại, với trình độ đóng tàu ở nước ta hiện nay, một ngành đang là ưu

tiên hàng đầu của nước ta việc đóng mới một con tàu là rất dễ dàng ,c việc nhập

thiết bị thủy lực từ một số hãng của nước ngoài ta hoàn toàn có thể sản xuất ra

tàu cuốc điều khiển bằng hệ thống thủy lực khá hiện đại phù hợp với yêu cầu

của ta Không những đảm bảo về mặt kĩ thuật mà giá thành đầu tư sẽ giảm rất

nhiều so với việc ta mua mới cả con tàu

2 Mục tiêu của đề tài

Hiện nay, đất nước đang trên đà phát triển, từng bước tiến tới công nghiệp

hóa và hiện đại hóa đất nước, thì việc áp dụng những tiến bộ của khoa học kĩ

thuật vào trong sản xuất là một xu thế tất yếu Điều này sẽ làm cho các thiết bị

sẽ trở nên hiện đại thay thế dần cho các máy móc đã cũ và lạc hậu, không đáp

ứng được những đòi hỏi ngày càng cao của sản xuất

Việc cải tiến hệ thống điều khiển của tàu cuốc cũng không nằm ngoài xu

hướng phát triển này Vì vậy mục tiêu của đề tài là:

Tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển bằng thủy lực, thay thế cho hệ thống

điều khiển cơ khí, điện của tàu cuốc hiện đang sử dụng tại Việt Nam

Chương 2

SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

I GIỚI THIỆU MỘT SỐ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA TÀU

CUỐC

Giới thiệu một số sơ đồ điều khiển bằng hệ thống thủy lực trang bị cho tàu

cuốc hiện đang được sử dụng hiện nay:

1 Sơ đồ tàu cuốc Hà Lan

Đây là một sơ đồ hệ thống điều khiển bằng thủy lực của tàu cuốc thuộc loại

hiện đại trên thế giới hiện nay

Hệ thống có ưu điểm : Dùng xilanh thủy lực để nâng hạ cơ cấu di chuyển của

tàu, quá trình nâng hạ cọc di chuyển đều được điều khiển nhẹ nhàng và chính

xác

Tuy nhiên,đây là hệ thống phức tạp, khả năng ứng dụng của sơ đồ vào thực

tế tại nước ta là khó khăn vì nhiều lí do:

- Có quá nhiều thiết bị được sử dụng trong hệ thống trong khi yêu cầu sử dụng

không cần đến nên vốn đầu tư mua thiết bị để lắp đặt là đắt tiền

- Nếu có hư hỏng xảy ra thì mất nhiều thời gian để sửa chữa, ảnh hưởng đến

tiến độ công việc

- Đội ngũ công nhân điều khiển tàu phải được đào tạo

Do yêu cầu sử dụng của tàu cuốc phải phù hợp với điều kiện kinh tế và sản

xuất nên ta chỉ dùng sơ đồ điều khiển đơn giản ,nhưng vẫn đáp ứng được các

yêu cầu kĩ thuật đề ra

2 Sơ đồ tàu cuốc Hải Ly (Pháp)

2.1 Nguyên lí làm việc của tàu

Nguyên lí hoạt động của hệ thống dẫn động môtơ thủy lực quay lưỡi cắt:

Môtơ thủy lực quay lưỡi cắt được cung cấp dầu từ hai tổng bơm A và B

Khi cắt với tốc độ thấp người ta sử dụng tổng bơm A hoặc B, khi cần cắt với tốc

độ lớn người ta kết hợp cả hai tổng bơm A và B , nhờ hai van phân phối (16) và

(18) Hai van phân phối này được điều khiển bằng tay gạt

Để đảm bảo an toàn cho động cơ thủy lực khi gặp quá tải người ta dùng hai van

an toàn (17) Khối van an toàn (13) bảo vệ cho tổng bơm Avà B

Nguyên lí hoạt động của hệ thống dẫn động động cơ cuốn cáp tời neo:

Động cơ thủy lực di chuyển (20) ,(22) được cung cấp dầu có áp từ bơm C,

Khi tác động vào van phân phối (11) hoặc (12) thì động cơ thủy lực được nối

với đường cao áp từ bơm cấp lên, qua đó động cơ thủy lực hoạt động và quá

trình cuốn cáp tời neo được thực hiện Khi áp suất trong hệ thống vượt quá giá

trị cho phép của van tràn thì dầu từ bơm sẽ qua van tràn giảm tải cho bơm , qua

bộ lọc về bể dầu Khi hai van phân phối ở vị trí trung gian thì dầu từ bơm không

cung cấp được cho động cơ và hồi về bể qua bộ lọc

Nguyên lí hoạt động của hệ thống dẫn động cơ cấu nâng hạ cọc:

Khi nâng hạ cọc thì tàu không di chuyển và ngược lại, chính vì vậy mà hệ

thống chỉ sử dụng một bơm nguồn C cung cấp dầu cho cả hệ thống nâng ,hạ cọc

Khi bơm nguồn hoạt động ta tác động vào van phân phối (10) hoặc (9) thì động

cơ thủy lực được nối với đường dầu cao áp từ bơm cấp lên, làm quay động cơ

thủy lực (23) hoặc (29), lúc này dầu qua van lôgic (26) đến mở phanh thường

đóng (28) và quá trình nâng và hạ cọc được thực hiện Để đảm bảo an toàn cho

động cơ khi làm việc người ta bố trí van an toàn Tốc độ nâng hạ cọc di chuyển

được điều chỉnh nhờ bộ điều tốc (25)

Nguyên lí hoạt động của hệ thống dẫn động cơ cấu nâng cần xén:

Động cơ thủy lực nâng hạ dàn lưỡi cắt được cung cấp dầu từ bơm D, khi

tác dụng vào van phân phối (8) thì động cơ thủy lực được nối thông với đường

cao áp, dầu với áp suất cao sẽ cung cấp cho động cơ, làm quay động cơ Khi

động cơ làm việc thì dầu sẽ qua van logic làm phanh (31)thường đóng được mở

ra, quá trình nâng hạ cần xén được thực hiện Để đảm bảo an toàn cho động cơ

làm việc người ta bố trí cụm van an toàn và một chiều(35)

2.2 Nhận xét

Đây là sơ đồ cũng khá phức tạp

Ưu điểm của hệ thống này là động cơ dẫn động bộ công tác quay hai tốc độ

Tùy thuộc vào loại đất mà bộ công tác có thể quay nhanh hoặc quay chậm

Nhược điểm của hệ thống là việc nâng hạ cọc di chuyển dùng tời , dùng tời thì

trong quá trình nâng lên diễn ra bình thường nhưng trong quá trình hạ cọc thì

chủ yếu dựa vào tải trọng bản thân, nếu bị kẹt rất khó xử lí Chính vì vậy ta nên

dùng xilanh thủy lực để nâng hạ cơ cấu di chuyển, việc chế tạo và sửa chữa đơn

giản hơn nhiều so với việc sửa chữa chế tạo động cơ thủy lực

3 Sơ đồ tàu cuốc Hưng Yên

3.1 Nguyên lí làm việc

hệ thống dẫn động cơ cấu nâng hạ cọc của tàu:

Hệ thống được cung cấp dầu từ bơm A, khi bơm làm việc, chất lỏng sau

khi qua bộ lọc được bơm đẩy đến van phân phối với một áp suất nhất định nếu

áp suất này vượt quá giới hạn thì chất lỏng sẽ qua van an toàn hồi về bể

Các van phân phối được điều chỉnh bằng điện từ Chất lỏng sau khi qua van

phân phối sẽ qua bộ điều tốc Bộ điều tốc dùng để điều chỉnh tốc độ lưu thông

của chất lỏng trong đường ống Dỗu sẽ qua van chống rơi(van 1 chiều có điều

khiển) đẩy pittông đi xuống và cọc được hạ Khi nâng cọc thì chất lỏng áp lực

đồng thời đẩy pittông đi lên và đẩy pittông trong van chống rơi đi lên làm van

một chiều mở ra ,dầu sẽ qua van chống rơi hồi về bể

hệ thống dẫn động cơ cấu cuốn tời cáp neo:

Khi nâng hạ cọc thì tàu không di chuyển và ngược lại, chính vì vậy mà hệ

thống chỉ sử dụng một bơm nguồn A cung cấp dầu cho cả hệ thống dẫn động cơ

cấu cuốn cáp tời neo khi di chuyển

Khi bơm A hoạt động dầu sẽ được cung cấp cho động cơ khi van phân phối làm

việc Động cơ được bảo vệ khi làm việc nhờ bố trí hai van an toàn

Hệ thống điều khiển hoạt động của lưỡi xén:

Hệ thống sử dụng bơm nguồn B để cấp dầu cho hệ thống, khi bơm hoạt

động dầu sẽ được hút từ bể lên , qua bộ lọc dầu Nếu áp suất trong hệ thống vượt

quá giá trị cho phép thì dầu sẽ qua van an toàn hồi về bể ,đảm bảo an toàn cho

hệ thống Hệ thống được điều khiển bằng hai van phân phối, khi một trong hai

van này hoạt động dầu sẽ được cấp cho động cơ , động cơ hoạt động sẽ dẫn

động lưỡi xén làm việc.Bộ ổn tốc đặt trước lối vào động cơ thủy lực để điều

chỉnh tốc độ lưu thông của dòng chất lỏng trong đường ống Khi van phân phối

ở vị trí trung gian thì dầu sẽ được cấp trở lại bể

Hệ thống điều khiển cơ cấu nâng hạ cần xén:

Bơm nguồn sử dụng trong hệ thống là bơm B Bơm b được sử dụng chung

cho hai hệ thống Khi hệ thống làm việc thì hệ thống điều khiển lưỡi xén không

hoạt động, khi đó dầu sẽ được cấp lên từ bơm B, qua van một chiều có điều

khiển( van chống rơi) , qua bộ điều tốc cung cấp cho động cơ thủy lực

Sau khi được cấp dầu từ đường cao áp, động cơ sẽ hoạt động việc nâng hạ cần

xén được thực hiện

Khi việc nâng hoặc hạ được thực hiện xong thì, van phân phối sẽ được đẩy về vị

trí trung gian, nhờ có van chống rơi mà cần xén được giữ nguyên tại vị trí Khi

hệ thống gặp sự cố , hay bơm nguồn không hoạt động thì nhờ có van chống rơi

cần xén vẫn được giữ nguyên tại vị trí

3.2.Nhận xét

Sơ đồ này đơn giản hơn hai sơ đồ trên rất nhiều ,tuy nhiên có nhiều khá

nhiều nhược điểm cần phải khắc phục như:

- Tính cơ động của việc xén và nâng hạ cần xén không cao, cùng một lúc

không thể điều khiển hai chuyển động này được Ta khắc phục nhược điểm

này bằng cách bố trí lại hệ thống để cần dẫn động được điều khiển riêng

- Lưỡi xén làm việc một tốc độ Tính cơ động không cao khi làm việc với

nhiều loại bùn đất

II ĐƯA RA PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Sau khi tham khảo một số sơ đồ thủy lực của một số tàu cuốc hiện đang

được sử dụng hiện nay , dựa trên các ưu nhược điểm của mỗi loại , em đưa ra sơ

đồ phù hợp với điều kiện của Việt Nam và yêu cầu của đề tài :

- Hệ thống điều khiển bao gồm:

• Điều khiển chân bước

• Điều khiển tời neo hai mạn

• Điều khiển hoạt động của khung chữ A

• Điều khiển hoạt động của lưỡi phay quay 2 tốc độ

Nguyên lí làm việc

1- hệ thống dẫn động cơ cấu nâng hạ cọc của tàu:

Hệ thống được cung cấp dầu từ bơm nguồn (C), khi bơm làm việc, chất

lỏng sau khi qua bộ lọc được bơm đẩy đến van phân phối với một áp suất nhất

định nếu áp suất này vượt quá giới hạn thì chất lỏng sẽ qua van an toàn hồi về bể

Các van phân phối được điều chỉnh bằng điện từ

Chất lỏng sau khi qua van phân phối sẽ qua bộ điều tốc Bộ điều tốc dùng

để điều chỉnh tốc độ lưu thông của chất lỏng trong đường ống

Để giữ cọc ta bố trí van một chiều có điều khiển Khi nâng cọc nhờ có tín

hiệu ở đường vào xilanh van một chiều được mở ra ,dầu sẽ qua van một chiều

hồi về bể

2- hệ thống dẫn động cơ cấu cuốn tời cáp neo:

Khi nâng hạ cọc thì tàu không di chuyển và ngược lại, chính vì vậy mà hệ

thống chỉ sử dụng một bơm nguồn (C) cung cấp dầu cho cả hệ thống dẫn động

cơ cấu cuốn cáp tời neo khi di chuyển

Khi bơm nguồn (C) hoạt động dầu sẽ được cung cấp cho động cơ khi van

phân phối làm việc Động cơ được bảo vệ khi làm việc nhờ bố trí hai van an

toàn

Để điều chỉnh tốc độ cuốn cáp ta bố trí một van tiết lưu một chiều

3 - Hệ thống điều khiển cơ cấu nâng hạ cần xén:

Khi bơm nguồn(D) hoạt động , dầu với áp suất cao sẽ qua van phân phối ,

qua bộ điều tốc, qua van một chiều cung cấp cho động cơ thủy lực làm việc

Sau khi được cấp dầu từ đường cao áp, động cơ sẽ hoạt động việc nâng hạ

cần xén được thực hiện.Việc nâng hạ cần xén được nhẹ nhàng và ổn định nhờ có

van phối hợp(6) ( van giảm áp mắc song song với van một chiều) Van an toàn

được điều chỉnh nhờ tín hiệu của dầu vào động cơ

Khi việc nâng hoặc hạ được thực hiện xong thì, van phân phối sẽ được đẩy

về vị trí trung gian, nhờ có van phối hợp (6) mà cần xén được giữ nguyên tại vị

trí

4 -Hệ thống điều khiển lưỡi phay:

Khi làm việc với tốc độ cao, mômen nhỏ, chỉ có bơm A cung cấp dầu cho

động cơ Dầu với áp suất cao sẽ qua van một chiều, van phân phối chất lỏng ,

qua bộ ổn tốc vào động cơ, động cơ sẽ làm việc điều khiển lưỡi xén hoạt động

Khi làm việc với tốc độ thấp ,mômen nhỏ, cả hai bơm A và B đều hoạt

động cung cấp dầu cho động cơ, cả hai van phân phối đều làm việc

Khi gặp quá tải nhờ có van an toàn mà hệ thống được bảo vệ

Chương 3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC

I HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ CẤU DI CHUYỂN CỦA TÀU CUỐC

Yêu cầu chung đối với hệ thống di chuyển tàu đó là:

Tàu phải di chuyển nhanh và ổn định, đồng thời bộ công tác phải cắt được

toàn bộ chiều rộng của kênh , đảm bảo chiều dày lát cắt là lớn nhất

Để tàu cuốc di chuyển làm việc thì cần hoạt động đồng thời của hai hệ

thống điều khiển:

- Hệ thống điều khiển cơ cấu nâng, hạ cọc di chuyển

*Yêu cầu:

Hệ thống dùng xi lanh thủy lực để nâng hạ cọc khi di chuyển làm việc Đảm

bảo cho quá trình di chuyển và làm việc được ổn định

*Nguyên lí hoạt động của xilanh lực:

Pittông bắt đầu chuyển động khi lực tác động lên một trong hai phía của nó

(lực áp suất, lò xo hoặc cơ khí) lớn hơn tổng các lực cản có hướng ngược lại

chiều chuyển động ( lực ma sát, thủy động, phụ tải , lò xo…)

- Hệ thống điều khiển cơ cấu cuốn tời neo hai mạn

*Chức năng:

Khi làm việc thân tàu sẽ quay xung quanh cọc A hoặc cọc B nhờ các tời của

cáp neo

Nhờ có tời cáp neo tàu mới di chuyển được lên phía trước , qua đó bộ công tác

thực hiện được việc xén cắt Chiều dày lát cắt sẽ thay đổi từ nhỏnhất đến lớn

nhất

*Yêu cầu kĩ thuật:

Tời cáp neo phải đảm bảo được yêu cầu kĩ thuật đề ra là: đảm bảo cho tàu di

chuyển ổn định và chiều rộng của lát cắt đều nhau

Nếu chiều dày lát cắt không đều thì sinh ra tải trọng động lớn, dẫn tới năng suất

của máy giảm

1 Tính toán truyền động thủy lực cơ cấu nâng, hạ cọc di chuyển

Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển hệ thống nâng hạ cọc:

1.1 Tính chọn xilanh nâng ,hạ cọc di chuyển

a-áp suất

áp suất p tính theo công thức:

p =

A F

A F

η-hiệu suất , lấy theo bảng η=0,9 F-lực(N) F= 10T= 105 (N)

Từ công thức trên , suy ra diện tích pittông:

A=

η

p

F

=

9 , 0 10 130

10

5

5

=0,0101 (m2) Đường kính pittông :

0085 , 0 4

=0,104 (m) Theo tiêu chuẩn ta chọn đường kính của xilanh d=100 mm

Đường kính của pittông D=98 mm

Đường kính quả pittông d=70 mm

Chiều dài của xilanh l= 205 + S= 205+1200=1405 mm

Độ dày của thành xilanh δ =8 mm

b-Tính lưu lượng chảy vào xi lanh

áp dụng công thức :

qv= A.v 10 –1Trong đó:A- diện tích pittông (cm2):

A= 2

2

10 4

100

π

=78,54 (cm2) v-vận tốc pittông (m/phút):

2 , 1

Yêu cầu đối với ống dẫn:

-ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền cơ học và tổn thất áp suất trong hệ thống

nhỏ nhất

-Để giảm tổn thất áp suất, các ống dẫn càng ngắn càng tốt, ít bị uốn cong để

tránh sự biến dạng của tiết diện và sự đổi hướng chuyển động của dầu

-ống dẫn dùng trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực là ống dẫn cứng (ống

đồng và ống thép) và ống dẫn mềm (vải cao su và ống mềm bằng kim loại có thể

Khi làm việc để giảm thiểu tổn thất thủy lực trên đường ống dẫn ta chọn vận

tốc dòng chất lỏng trong đường ống cấp dầu cho động cơ thủy lực trong khoảng

tiêu chuẩn ứng với giá trị áp suất của hệ thống

6 π

d Q

Trong đó:

Q: lưu lượng dầu thủy lực trong hệ thống (lít/phút)

Kí hiệu của các đường ống trên sơ

đồ thủy lực

v: vận tốc chất lỏng trong đường ống (m/s)

d: đường kính tiết diện trong của ống (mm)

- Như vậy, kích thước đường ống dẫn là:

d=10

v

Q

3

2 π

2

π =10

5 , 1 14 , 3 3

7 , 37 2

=23,1 (mm)

⇒Theo dãy kích thước tiêu chuẩn của đường ống ta chọn đường ống có kích

thước đường kính trong φ=24 và đường kính ngoài φ=28

b-Xác định đường kính ống nén cấp dầu cho xi lanh:

2

π =10

6 14 , 3 3

7 , 37 2

=11,55 (mm)

⇒Theo dãy kích thước tiêu chuẩn của đường ống ta chọn đường ống có kích

thước đường kính trong φ=12 và đường kính ngoài φ=16

1.3 Xác định tổn thất trong hệ thống

Khi hệ thống làm việc lưu lượng cần thiết trong mỗi giây là Qb=37,7

(l/phút)=0,63.103(cm3/s)

Đường kính lưu thông của đường ống d0=12(mm), ở đây ta chọn đường kính

của ống nén vì chiều dài của đường ống trong hệ thống lớn và các tổn thất chủ

yếu ở trên đường ống nén

Vận tốc chất lỏng được xác định theo công thức sau :

vcl= 2

.

4

o

Q F

10 63 , 0 4

=557,32 (cm/s)

Hệ số Reynol được xác định bởi:

2 , 1 557,32

=5573,2 Như vậy Re >2300 nên dòng chất lỏng chảy trong hệ thống là dòng chảy rối

Khi đó hệ số tổn thất ma sát của đường ống (λo) được xác định theo công thức :

o

) 5 , 1 lg 8 , 1 (

300

=9 Trong đó:

lmax: chiều dài lớn nhất của đường ống trong hệ thống, ta lấy khoảng

57 ,

Tổn thất qua các van phân phối , van một chiều, van tiết lưu , van tràn, các cút

nối trong đường ống ta lấy khoảng p=13 (N/cm2)

Khi đó áp suất cần thiết của bơm cần phải có là:

p=1300+13=1313 (N/cm2)

1.4 Tính chọn bơm dầu

a-Công suất của bơm :

Công suất để truyền động bơm :

Nb= 2

10 6

. −

t v

q p

η Trong đó: Nb- công suất để truyền động bơm(kW)

pb: áp suất trong bơm thủy lực(bar)

qv- lưu lượng chảy vào xilanh (l/phút)

ηt= hiệu suất truyền động(%) Chọn ηt=0,9 1,2-hệ số an toàn

Thay số ta được:

Nb= 10 2

9 , 0 6

7 , 37 3 ,

=9,12 (kW) b-Xác định giá trị mômen trên trục bơm:

Ta có:

Nb=

1000 60

. b

b w M

Trong đó:

Nb: công suất cần thiết của bơm thủy lực(kW)

Mb: mômen trên trục của bơm thủy lực (Nm)

wb: vận tốc góc của bơm( rad/phút), chọn sơ bộ tốc độ quay của bơm thủy lực là nb= 1460 (vòng/phút)

=59,68 (Nm) c-Xác định lưu lượng riêng (qb) của bơm:

Mb=

π 2

. b

b q p

.η

Trong đó:

Mb: mômen trên trục của bơm thủy lực (Ncm)

pb: áp suất trong bơm thủy lực, p=1300(N/cm2)

1 1

14 , 3 2 10 59,68 2

=31,7 (cm3/vòng) d-Chọn bơm:

Xuất phát từ những tiêu chuẩn, đại lượng đặc trưng của bơm:

- Thể tích nén (lưu lượng riêng): là đại lượng đặc trưng quan trọng nhất,

kí hiệu q(cm3/vòng), ở loại bơm pittông thì đại lượng này tương ứng với

chiều dài hành trình của pittông

- Khả năng chịu các chất hóa học

- Sự dao động của lưu lượng

- Thể tích nén cố định hoặc thay đổi

Số vòng quay

Tiếng

ồn

Lưu lưọng

Xuất phát từ những yếu tố trên :Với lưu lượng riêng qb=31,7 (cm3/vòng),áp

suất p=131,3 (bar), ta chọn bơm theo catalog với các thông số cơ bản sau:

Vỏ (1); Bích nắp (2); Trục ra của bơm (3);ổ lăn (4); ống lót (5); Phớt dầu

(6)

Buồng hút(7); Buồng đẩy (8)

2 Tính toán truyền động thủy lực hệ thống cuốn tời neo

2.1 Tính chọn động cơ thủy lực

2.1.1 Giá trị mômen trên trục động cơ thủy lực

Tốc độ quay của động cơ thủy lực dẫn động tời neo được xác định từ vận tốc

quấn cáp :

Vc=0,3(m/s) Vận tốc góc trên tang:

wt =

2 /

3 , 0

0,857 (rad/s)=51,43(rad/p) trong đó:

Dt: đường kính tang cuốn cáp (m) ,ta chọn Dt=700(m)

Vc: vận tốc cuốn cáp (m/s) Tốc độ quay của tang được xác định :

nt=

π 2

t

w

=

14 , 3 2

43 , 51

=8,19 (v/p) Tang được nối với động cơ thủy lực qua hộp giảm tốc hai cấp, với tỉ số truyền

i=30

Tốc độ quay của động cơ thủy lực là:

ndc= nt .i trong đó:

nt: tốc độ quay của tang quấn cáp (v/p) i: tỉ số truyền hộp giảm tốc

ndc=8,19 30=245,7 (v/p) Công suất cần thiết của động cơ thủy lực để dẫn động một tời là:

Ndc= 5(kW) Mômen trên trục động cơ thủy lực:

Mdc: mômen của động cơ thủy lực (Ncm)

Ndc: công suất của động cơ thủy lực (kW)

ndc: tốc độ quay của động cơ thủy lực (v/p)

Mdc=

7 , 245

10 55 , 9

=19434,26 (Ncm)

2.1.2 Lưu lượng riêng của động cơ thủy lực

Lưu lượng riêng của động cơ thủy lực thủy lực cần thiết để dẫn động cơ cấu

qdc: lưu lượng riêng của động cơ thủy lực , (cm3/vòng)

Mđc: mômen trên trục động cơ thủy lực (Ncm)

=93,88 (cm3/vòng)

2.1.3 Lưu lượng của động cơ thủy lực

Lưu lượng của động cơ thủy lực được xác định theo công thức:

Qdc=

dc

dc

dc n q

η

1000

.

(lít/phút) trong đó:

qdc: lưu lượng riêng của động cơ thủy lực (cm3/vòng)

ndc: số vòng quay của động cơ thủy lực (vòng /phút)

η dc: hiệu suất động cơ thủy lực ( 0,85- 0,97)

Qdc=

9 , 0 1000

7 , 245 88 , 93

=25,63 (lít/phút)

2.1.4 Chọn động cơ thủy lực

Với lưu lượng riêng của động cơ q=93,88 (cm3/vòng) và áp suất hệ thống

p=130 (bar) ta chọn động cơ píttông hướng trục với các thông số cơ bản sau:

* Nhận xét: Bơm pittông hướng trục như trên là loại bơm có pittông đặt song

song với trục của rôto và được truyền bằng khớp hoặc đĩa nghiêng

Loại bơm này hoạt động dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu pittông

xilanh Vì bề mặt của xi lanh là bề mặt trụ nên đạt được độ chính xác gia công

cao Chính vì vậy mà loại bơm này có ưu điểm:

Vận tốc dòng chất lỏng trong ống hút và ống xả ta chọn vận tốc như nhau

2 π

Trong đó:

Q: lưu lượng dầu thủy lực trong hệ thống (lít/phút)

v: vận tốc chất lỏng trong đường ống (m/s)

d: đường kính tiết diện trong của ống (mm)

Qua đó ta xác định được đường kính của các ống trong hệ thống :

2

π =10

5 , 1 14 , 3 3

25,63 2

=19,04 (mm)

⇒Theo dãy kích thước tiêu chuẩn của đường ống ta chọn đường ống có kích

thước đường kính trong φ=20 và đường kính ngoài φ=24

b-Xác định đường kính ống nén cấp dầu cho xi lanh:

2

π =10

6 14 , 3 3

63 , 25 2

=9,52 (mm)

⇒Theo dãy kích thước tiêu chuẩn của đường ống ta chọn đường ống có kích

thước đường kính trong φ=10 và đường kính ngoài φ=14

2.3 Xác định tổn thất trong hệ thống

Khi hệ thống làm việc lưu lượng cần cung cấp cho động cơ trong mỗi giây

là Q=25,63 (l/phút)=0,427.103(cm3/s)

Đường kính lưu thông của đường ống d0=10(mm), ở đây ta chọn đường kính

của ống nén vì chiều dài của đường ống trong hệ thống lớn và các tổn thất chủ

yếu ở trên đường ống nén

Vận tốc chất lỏng được xác định theo công thức sau :

vcl= 2

.

4

d

Q F

Q

π

=

10 0,427 4

0 , 1 543,9

= 4532,5 Như vậy Re >2300 nên dòng chất lỏng chảy trong hệ thống là dòng chảy rối

Khi đó hệ số tổn thất ma sát của đường ống (λo) được xác định theo công thức :

o

) 5 , 1 lg 8 , 1 (

300

=11,6 trong đó:

lmax: chiều dài lớn nhất của đường ống trong hệ thống, ta lấy khoảng

=11,6.

81 , 9 2

44 ,

Tổn thất qua các van phân phối , van một chiều, van tiết lưu , van tràn, các

cút nối trong đường ống ta lấy khoảng p=16 (N/cm2)

Khi đó áp suất cần thiết của bơm cần phải có là:

p=1300+16=1316 (N/cm2)

2.4 Tính chọn bơm nguồn dẫn động động cơ

Hệ thống di chuyển của tàu hút bùn ta chỉ bố trí sử dụng một bơm nguồn

chung cho hệ thống vì khi cọc được hạ xuống thì tời cáp neo mới hoạt động, và

ngược lại khi hạ cọc thì tời cáp neo không quay

Trong phần trên ta đã tính toán được giá trị lưu lượng Q=25,63 (lít/phút)

của động cơ kéo tời và giá trị lưu lượng chảy vào xi lanh qv =37,7 (l/phút)

Ta thấy rằng giá trị lưu lượng vào xi lanh lớn hơn lưu lượng của động cơ

kéo tời ,nên bơm nguồn đã chọn trong hệ thống nâng hạ cọc, dùng cho cả hệ

thống dẫn động tời neo là đảm bảo Cung cấp được lưu lượng cho hệ thống dẫn

động tời neo

Đặc tính và thông số của bơm trong hệ thống di chuyển đã được ghi trong

phần trên

3 Xác định giá trị lưu lượng chung trong hệ thống di chuyển

Sau khi xác định được giá trị lưu lượng riêng của bơm và số vòng quay

của động cơ điện , ta xác định được giá trị lưu lượng trong hệ thống:

Qdc=

1000

. dcη

b n q

=

1000

9 , 0 1460 9 , 32

=42,03 (lít/phút) Như vậy, hệ thống làm việc với giá trị của áp suất và lưu lượng là:

pb = 131,6 (bar)

Qdc= 42,03 (lít/phút)

4 Tính toán và lựa chọn van phân phối cho hệ thống di chuyển

Nhiệm vụ và chức năng:

Cơ cấu phân phối dùng để đổi nhánh dòng chảy ở các nút của lưới đường

ống và phân phối chất lỏng vào các đường ống theo một quy luật nhất định

Nhờ vậy có thể đổi chiều chuyển động của bộ phận chấp hành ( động cơ thủy

lực) hoặc điều khiển nó chuyển động theo một quy luật nhất định

Chất lỏng từ bơm trước khi đến động cơ thủy lực thường qua cơ cấu phân

phối Cơ cấu phân phối là nơi tập trung các đầu nối lưu thông của chất lỏng

Chất lỏng từ bơm đến được phân phối vào các nhánh khác nhau của lưới ống

4.1 Tính toán sơ bộ các thông số cơ bản của van

Loại van dùng trong hệ thống là loại có 4 cửa lưu thông và 3 vị trí làm việc

4.1.1 Tính toán cửa lưu thông

Kích thước của con trượt được xác định sơ bộ từ lưu lượng yêu cầu của hệ

thống:

Q= S.v Trong đó:

Q: lưu lượng trong hệ thống (m3/s) v: vận tốc chất lỏng qua van phân phối (m/s) với v= 3÷5 (m/s), chọn v=4 (m/s)

S: diện tích cửa mở lưu thông (m2)

10 03 ,

42 −3

=0,175.10-3 (m2)

Mặt khác diện tích cửa lưu thông được xác định theo:

S= π.d.x

Trong đó:

S: diện tích mở cửa lưu thông (m2) d: đường kính làm việc của con trượt (m) x: độ mở của con trượt (m),giá trị của x= 0÷3 (mm), giá trị này tùy thuộc vào từng kết cấu và hệ thống cụ thể

Ta có: x/d=0,3÷0,5 , lấy x=0,5.d Ta thay giá trị này vào công

thức trên ta xác định được giá trị của đường kính d:

d=

π 5 , 0

S

=

14 , 3 5 , 0

10 175 ,

0 −3

=0,0105(m) Chọn d= 11(mm)

x= 5,5(mm)

4.1.2 Tính toán các cửa ra và vào của van

Để thuận tiện cho việc tính toán ta coi tiết diện các cửa bằng tiết diện

đường ống cao áp, vì vậy ta có:

d=10

v

Q ht

3

2 π

=10

5 14 , 3 3

03 , 42 2

=13,3(mm) Vậy đường kính các cửa ra vào của van là: lấy d=14 (mm)

4.2 Lựa chọn loại van dùng trong hệ thống

Theo đặc tính riêng của hệ thống, các van hoạt động không đồng thời với lưu

lượng chung qua các van là như nhau nên ta chọn loại van được bố trí theo dạng

thớt, các van sẽ được ghép sát vào nhau Với cách bố trí này sẽ tiết kiệm được

đường ống và giảm tổn thất áp suất

*Với lưu lượng và áp suất yêu cầu của hệ thống, chọn theo catalog ta chọn được

van tương ứng là:

• Kí hiệu: Q30-F7SPR(180)/30/BM-4X 103/A1/D4-F30

12VDC

• Lưu lượng làm việc lớn nhất (lít/phút): 40

• áp suất làm việc lớn nhất (bar): 250

5 Tính toán và lựa chọn van an toàn dùng trong hệ thống

5.1 Nhiệm vụ

Trong hệ truyền động thủy lực van an toàn được sử dụng để hạn chế việc

tăng áp suất chất lỏng vượt quá giá trị số cho phép, đảm bảo cho hệ thống không

bị quá tải

5.2 Nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm việc của van an toàn dựa trên sự cân bằng tác dụng của

những lực ngược chiều nhau trên nút van

5.3 Lựa chọn kiểu van

Loại van đơn giản nhất là loại van bi, nhưng phạm vi sử dụng van này bị

hạn chế, do nhược điểm của nó là khó đóng kín, đồng thời khi đóng, nắp van va

đập tuần hoàn vào đế van, gây mạch động lưu lượng và áp suất trong hệ thống

Người ta chỉ sử dụng nó trong các hệ thống thủy lực có áp suất và lưu lượng

nhỏ ,ít bị quá tải

Đối với loại van nón (nút côn), sự đóng khít của van tốt hơn nhiều so với

loại van bi, tuy nhiên khi đóng nắp van và đế van phải đồng trục Nếu không

thực hiện sự đồng trục thì van nón mất khả năng đóng khít nhanh

Theo đặc điểm làm việc của hệ thống nên ta lựa chọn van an toàn tác động

trực tiếp có nút côn Hệ thống có áp suất cao nên phải sử dụng lò xo thật cứng

và kích thước lớn

Kết cấu van an toàn kiểu nón có dạng như hình vẽ:

5.4 Tính toán van an toàn

ở đây ta tính toán van an toàn theo đặc tính tĩnh, nghĩa là xác định diện

tích cửa lưu thông để đảm bảo lưu lượng yêu cầu của chất lỏng Q ứng với độ

chênh áp suất qua van an toàn ∆p và nó liên hệ với nhau qua công thức:

Q=

ρ

µS 2 ∆p .

Trong đó:

µ: hệ số lưu lượng

d:đường kính vào của van an toàn

ρ:khối lượng riêng của chất lỏng làm việc

∆p: độ chênh lệch áp suất ở cửa vào và cửa ra của van an toàn

∆p=p1-p2

S: diện tích có ích của khe hở thông cửa van

Đại lượng diện tích có ích S của khe hở thông cửa van biến đổi và phụ

thuộc vào chiều cao nâng h của nút van dọc theo đường trục của nó

b a

Kết cấu van an to n kiểu nút côn

Sơ đồ tính van an toàn như hình vẽ:

Theo sơ đồ tính toán ta có:

S=π.dtb.t trong đó:

t=h.sin

2 α

h: chiều cao nâng của nút van dọc theo đường trục van an toàn

α: góc đỉnh mặt côn của nút van

Trong công thức tính diện tích S trên vì chiều cao nâng khá nhỏ so với

đường kính kênh dẫn chất lỏng vào van an toàn d nên một cách gần đúng ta có

Để đảm bảo lưu lượng yêu cầu của chất lỏng Qv ứng với độ chênh áp suất

qua van an toàn ∆p thì đường kính rãnh dẫn vào d được xác định theo lưu lượng

van an toàn Qvat và vận tốc v của dòng chất lỏng chảy qua van

Chiều cao nâng van h được xác định từ điều kiện sao cho diện tích cửa làm

việc của van bằng diện tích rãnh dẫn vào Ta có:

=> h=

2 sin 4

. 2α π

π

d d

=> h=

2 sin

d

ở đây góc α được lấy sao cho tránh hiện tượng bị kẹt thân van vào cửa van

,thường lấy giá trị của góc α=900

Để đảm bảo cho hệ thống làm việc được thuận lợi nhất thì lưu lượng của

van an toàn lấy bằng lưu lượng của bơm:

Qvat=Qb

Như vậy từ giá trị lưu lượng đó ta có thể xác định được các thông số đường

kính lối vào d và chiều cao nâng h của van an toàn :

Trong đó:

v: vận tốc dòng chất lỏng thông qua lối vào của van an toàn (m/s), thường lấy giá trị này trong khoảng v= 7÷8 (m/s), ta chọn v= 7 (m/s)

Q: lưu lượng qua van an toàn (m3/s)

d : đường kính lối vào van an toàn (m) Chiều cao nâng của thân van:

h=

2 sin

d

*Hệ thống di chuyển của tầu có: Qdc=42,03(lít/phút)= 0,7.10-3(m3/s):

Đường kính lối vào d của van an toàn:

π =

7 14 , 3

10 7 , 0

4 −3

=0,01128(m) =11,3(mm)

Chiều cao nâng của van:

2 sin

3 , 11

0

=3,99(mm)

5.5 Lựa chọn van an toàn

Từ các thông số trên và với áp suất ,lưu lượng yêu cầu của hệ thống:

pb = 131,6 (bar)

Qdc= 42,03 (lít/phút) theo catalog ta chọn được loại van an toàn tương ứng cho hệ thống:

• áp suất làm việc trong khoảng (bar): 35-140

• áp suất làm việc lớn nhất (bar): 250

6 Lựa chọn van một chiều cho hệ thống di chuyển

6.1 Nhiệm vụ và yêu cầu

Van một chiều dùng để giữ cho chất lỏng chỉ chảy theo một chiều Tạo nên

chế độ làm việc ổn định của truyền động theo ý muốn

Khi mở ,van một chiều phải có sức cản nhỏ nhất để chất lỏng chảy qua dễ

dàng (để ít tổn thất năng lượng) Vì vậy lực lò xo của van phải thật nhỏ, chỉ cần

đủ ép sát nắp van vào đế van và thắng được sức cản ma sát giữa pittông và vỏ

(Nếu là van kiểu pittông)

Nếu chất lỏng có xu hướng chảy ngược lại, áp lực của chính chất lỏng đó

sẽ ép chặt nắp van vào đế van ngăn không cho chất lỏng chảy ngược lại

b-Loại van một chiều pittông( hình vẽ):

Nó gồm vỏ 1 , nắp vỏ 2, pittông có đầu côn 3, lò xo 4, đế 5

Chất lỏng có thể chảy dễ dàng từ cửa a sang cửa b Khi có sự thay đổi chiều

chảy, dưới áp lực của chất lỏng, pittông 3 sẽ bị ép chặt vào đế 5 áp lực đó tác

dụng lên toàn mặt cắt ngang của pittông, vì chất lỏng có thể chảy qua lỗ 6 vào

ruột pittông 3 Cùng với ứng lực lò xo, áp suất chất lỏng càng cao, pittông càng

ép chặt vào đế , ngăn không cho chất lỏng chảy ngược lại

-Loại van này có ưu điểm đóng khít hơn so với hai loại trên vì khi đóng có

thành xi lanh dẫn hướng

-Ma sát giữa pittông và xi lanh nên ứng lực lò xo giữ pittông của van một

chiều pittông phải lớn hơn ứng lực lò xo của hai loại van bi và côn, điều này dẫn

tới tổn thất thủy lực nhiều hơn

Hệ thống thủy lực của tàu có áp suất làm việc và lưu lượng cao nên ta sử

dụng loại van một chiều pittông là thích hợp nhất

3 4

5 b

a 6

1 2

Sơ đồ van một chiều pittông

6.2 Van một chiều điều khiển được hướng chặn được sử dụng trong hệ

thống

Trong hệ thống di chuyển này ta sử dụng loại van một chiều điểu khiển

được hướng chặn

Trong trường hợp cọc đang được nâng lên , bơm không hoạt động cọc sẽ

không bị rơi do dòng chất lỏng chảy ngược

Nguyên lí hoạt động: Khi dầu chảy từ A qua B, van thực hiện theo nguyên

lí của van một chiều Nhưng khi dầu chảy từ B qua A thì phải có tín hiệu điều

khiển bên ngoài tác động vào cửa X

Theo catalog ta lựa chọn loại van một chiều cho hệ thống , tương ứng với lưu

lượng qua van và áp suất trong hệ thống:

• Lưu lượng làm việc lớn nhất (lít/phút): 60

• áp suất làm việc lớn nhất (bar): 315

7 Lựa chọn van tiết lưu cho hệ thống di chuyển

a-Yêu cầu:

Van tiết lưu phải điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, điều chỉnh vận tốc hoặc

thời gian chảy của các cơ cấu chấp hành

b-Nguyên lý làm việc của van:

B

Van tiết lưu làm việc trên nguyên lí lưu lượng dòng chất lỏng chảy qua van

phụ thuộc vào sự thay đổi tiết diện

c-Chọn loại van tiết lưu một chiều làm việc trong hệ thống:

-Van tiết lưu một chiều:

Khi điều chỉnh vít (1), tiết diện (3) thay đổi.Tiết lưu theo đường A-B, qua đó

dầu qua tiết lưu theo đường A-B Khi dầu đi từ B sang A, qua van một chiều (2),

không tiết lưu được

* Trong hệ thống điều khiển xilanh ta sử dụng van tiết lưu một chiều ở cả hai

đường phát A và B Hình vẽ:

Với cách mắc như vậy có thể điều chỉnh được tốc độ của xi lanh nâng hạ cọc di

chuyển Giúp ổn định tốc độ của xi lanh

Theo catalog ta lựa chọn được loại van tương ứng với yêu cầu của hệ thống:

• Lưu lượng làm việc lớn nhất (lít/phút): 45

• áp suất làm việc lớn nhất (bar): 210

• Trọng lượng (Kg) 0,5

- Hình dáng và kết cấu của loại van trên:

- Trong hệ thống điều khiển động cơ cuốn tời ta chỉ cần điều chỉnh một tốc

độ cuốn tời nên chỉ bố trí van tiết lưu một chiều ở một cửa ra của van phân phối

Theo catalog ta lựa chọn được loại van tương ứng với yêu cầu của hệ thống:

• Hãng sản suất: CML

• Lưu lượng làm việc lớn nhất (lít/phút): 45

• áp suất làm việc lớn nhất (bar): 350

8 Lựa chọn khóa thủy lực cho hệ thống di chuyển

Nhiệm vụ : Khóa thủy lực một chiều khi mở ra có tác động làm cho

khoang đẩy và khoang hút thông nhau, qua đó ta có thể điều chỉnh pittông lên

xuống được khi hệ thống không hoạt động

Với áp suất và lưu lượng trong hệ thống

pb = 131,6 (bar)

Qdc= 42,03 (lít/phút) Theo catalog ta chọn được loại khóa thủy lực với các thông số như sau:

• Lưu lượng làm việc lớn nhất (lít/phút): 3

• áp suất làm việc lớn nhất (bar): 210

Đ3 Hệ thống Điều khiển cơ cấu nâng cần xén của tàu cuốc

Tải trọng nâng khung chữ A là : 3,5 (tấn)

Hành trình nâng S=5(m)

Thời gian nâng t=1(phút)

Dùng tang quấn cáp để nâng khung chữ A, đường kính tang nâng Dt=700(mm)

trong đó:

vn: vận tốc nâng (m/phút)

S: hành trình đường nâng(m) t: thời gian nâng( phút)

vn=

1

5

= 5 (m/phút) Vận tốc góc trên tang:

wt =

2 /

5

14,28 (rad/phút) trong đó:

Dt: đường kính tang cuốn cáp (m) , Dt=700(m)

Vc: vận tốc cuốn cáp (m/phút) Tốc độ quay của tang được xác định :

nt=

π 2

t

w

=

14 , 3 2

28 , 14

=2,27 (v/phút) Tang được nối với động cơ thủy lực qua hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp, với

tỉ số truyền i=22

Tốc độ quay của động cơ thủy lực là:

ndc= nt .i trong đó:

nt: tốc độ quay của tang quấn cáp (v/p) i: tỉ số truyền hộp giảm tốc

ndc=2,27.22=49,94 (v/p) b-Mômen của động cơ thủy lực

Mômen sinh ra trên trục của tang là:

Mt=Smax.D/2 Trong đó:

Smax:lực căng cáp (N), S=3,5.104(N) D: đường kính tang cuốn cáp (m)

Mt=3,5.104.0,7/2=12250(Nm) Mômen trên trục động cơ là:

Mdc=

i

M t

Trong đó:

Mdc: mômen trên trục động cơ thủy lực (Nm)

Mt: mômen trên trục của tang (Nm) i: tỉ số truyền hộp giảm tốc

=3,71 (Nm/bar) c-Chọn động cơ

Với giá trị của Tk=3,71 (Nm/bar), giá trị của áp suất ∆p=150(bar) ,theo catalog

ta chọn động được động cơ thủy lực tương ứng sau:

Qdc=

dc

dc

dc n q

η

1000

.

(lít/phút) Trong đó:

qdc: lưu lượng riêng của động cơ thủy lực (cm3/vòng)

ndc: số vòng quay của động cơ thủy lực (vòng /phút)

η dc: hiệu suất động cơ thủy lực ( 0,85- 0,97)

=> Qdc=

dc

dc

dc n q

η

1000

.

=

9 , 0 1000

94 , 49 200

= 11,09 (lít/phút)

10 Xác định đường kính ống trong hệ thống nâng cần xén

áp suất trong hệ thống p > 100 (bar), nên ta chọn vận tốc trong đường ống

2

πTrong đó:

Q: lưu lượng dầu thủy lực trong hệ thống (lít/phút)

v: vận tốc chất lỏng trong đường ống (m/s)

d: đường kính tiết diện trong của ống (mm)

Qua đó ta xác định được đường kính của các ống trong hệ thống :

2

π =10

5 , 1 14 , 3 3

09 , 1 2

=12,5 (mm)

⇒Theo dãy kích thước tiêu chuẩn của đường ống ta chọn đường ống có kích

thước đường kính trong φ=14 và đường kính ngoài φ=16

b-Xác định đường kính ống nén cấp dầu cho xi lanh:

2

π =10

6 14 , 3 3

09 , 11 2

=6,26 (mm)

⇒Theo dãy kích thước tiêu chuẩn của đường ống ta chọn đường ống có kích

thước đường kính trong φ=8 và đường kính ngoài φ=10

11 Xác định tổn thất trong hệ thống

Khi hệ thống làm việc lưu lượng cần cung cấp cho động cơ trong mỗi giây

là Q=11,09 (l/phút)=0,185.103(cm3/s)

Đường kính lưu thông của đường ống d0=8(mm), ở đây ta chọn đường kính của

ống nén vì chiều dài của đường ống trong hệ thống lớn và các tổn thất chủ yếu ở

o

Q F

10 0,185 4

8 , 0 368,2

= 2454,67 Như vậy Re >2300 nên dòng chất lỏng chảy trong hệ thống là dòng chảy rối

Khi đó hệ số tổn thất ma sát của đường ống (λo) được xác định theo công thức :

o

) 5 , 1 lg 8 , 1 (

8 , 1 (

300

=17,625 Trong đó: