THIẾT kế CHẾ tạo XY LANH THỦY lực tốc độ CAO

THIẾT KẾ CHẾ TẠO XY LANH THỦY LỰC TỐC ĐỘ CAO DESIGNING AND FABRICATING HIGH SPEED HYDRAULIC CYLINDER Phan Đình Huấn Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh TÓM TẮT Dập cắt phương pháp sản xuất sản phẩm dạng có suất cao phổ biến Với sản phẩm nịt lót cổ áo sơ mi, nhóm nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công hai dạng máy dập cấp phôi cuộn tự động là: Nhóm máy dập khí nhóm máy dập thủy lực Hiện nay, dòng máy dập thủy lực nhiều nhà sản xuất ưa chuộng nhờ ưu điểm: Giảm tiếng ồn dập, dễ điều chỉnh thông số làm việc lực dập, khoảng cách khuôn, tốc độ dập, dễ điều khiển tự động v.v…Trong báo này, giải pháp kỹ thuật đề xuất nhằm nâng cao tốc độ xy lanh thủy lực Điều dẫn đến việc tăng suất dập với ràng buộc lượng điện tiêu hao xem không thay đổi, giá thành hệ thống thủy lực tương tự trường hợp sử dụng xy lanh truyền thống Từ khóa: Dập cắt, máy dập thủy lực, xy lanh tốc độ cao ABSTRACT Die cutting is a popular and high productivity manufacturing process for thin plate products To produce locking shirt collar polymer trip, our research team has successfully desiged and constructed two types of automatically feeding press machine: mechanical and hydraulic power ones At present, hydraulic ones obtain certain advantages with respect to mechanical ones such as low noise, adjusting easily working parameters e.g operating force, speed, dies distance, easy automatic control etc In thic paper, a technical solution is proposed to improve the speed of hydraulic cylinder This leads to increase the productivity with the constraints of the same power consumption, the same cost of hydraulic generator as in case of using the traditional cylinder Keywords: Die cutting, hydraulic press machine, high speed cylinder TỔNG QUAN Sản phẩm dập chọn nịt lót cổ áo sơ mi với vật liệu nhựa PET (Polyethylene Terephthalate) nhựa PVC (Polyvinylclorur) Kích thước hình học sản phẩm thể hình 1.1: Hình Kích thước sản phẩm (độ dày 0,5 mm) Từ yêu cầu kỹ thuật khách hàng đề suất, tự động hóa việc cấp phôi, độ xác cấp phôi, độ ồn dập, giá thành máy…Nhóm nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công hai dòng máy dập khí máy dập thủy lực thể hình hình Hình Máy dập nịt cổ áo dạng Hình Máy dập nịt cổ áo dạng thủy lực (trục khuỷu) Dòng máy dập thủy lực ngày chiếm ưu so với dòng máy dập Hiện nay, việc cải tiến, nâng cao suất máy nhu cầu cấp thiết Để thực điều này, việc nghiên cứu nâng cao tốc độ làm việc xy lanh tiến hành PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.1 Phương án kết hợp mạch khí nén với mạch dầu Xy lanh thủy- khí thiết bị bao gồm: Xy lanh thủy lực vận hành nhờ lực đẩy bình khí nén; Xy lanh thực hai hành trình là: Hành trình di chuyển nhanh hành trình công tác (dập cắt) Hình Phương án thủy khí - Khi van điều khiển (control valve 2) kích hoạt, khí nén vào xy lanh thông qua cổng P1 Lượng dầu có xy lanh đẩy nhanh cần piston khỏi xy lanh - Khi van điều khiển (control valve 1) kích hoạt, khí nén vào xy lanh thông qua cổng P2 làm piston di chuyển Khi di chuyển, piston nén tạo nên áp lực lớn tác động lên lượng dầu thủy lực xy lanh tạo nên lực dập cắt lớn - Khi khí đưa vào cổng P3 P4, cần piston di chuyển vị trí ban đầu kết thúc chu trình 2.2 Phương án sử dụng hai bơm nguồn Để giúp tăng tốc độ làm việc xy lanh nhằm tăng suất làm việc cho hệ thống máy dập, ta sử dụng phương án dùng hai bơm đồng thời: Một bơm có lưu lượng lớn áp suất nhỏ sử dụng cho hành trình không tải tải nhỏ, bơm thứ hai sử dụng cho phần tải lớn (dập cắt) hành trình công tác Hình Phương án sử dụng hai bơm 2.3 Phương án thay đổi kết cấu xy lanh Để tăng tốc độ di chuyển cần, ta giảm giá trị diện tích tiết diện làm việc Với phương án này, kết cấu xy lanh thay đổi hính Hình Phương án thay đổi kết cấu xy lanh 2.4 Phân tích chọn phương án Phương án 2.1 Ưu điểm Phương án 2.2 Phương án 2.3 - Ngoài việc tăng - Có thể dùng - Chi phí thấp tốc độ làm việc chung động sử dụng hệ cấu chấp hành, điện thống thủy lực khí nén có tác tương tự dụng giảm chấn hệ thống thủy lực xy lanh thường, chi phí gia công cải tiến xy lanh không đáng kể Nhược điểm - Giá thành cao - Giá thành cao - Xy lanh phi tiêu chuẩn (có thể chấp nhận qui mô xuất nhỏ sản vừa) Phương án 2.3, chọn để tiến hành thiết kế chế tạo TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XY LANH VÀ HỆ THỐNG 3.1 Xác định thông số xy lanh thủy lực cải tiến  Lực tác dụng cần thiết suy từ ứng suất cắt cho phép vật liệu PET diện tích cắt sản phẩm: F ~50.000 N  Hành trình S = 45mm  Năng suất >= 3.600 sp/giờ = 1sp/giây  Thời gian di chuyển nhanh hành trình 35 mm cần piston t1=0,4s  Thời gian dập cắt với hành trình 10mm t2=0,3s  Thời gian lui t3=0,3s  Đường kính piston: D = F 5000.9,81 = = 0,102m = 102mm π.p 3,14.60.105 Với • F: Lực tác dụng (N); • p: Ap suất (bar); • D: Dường kính piston (mm); Theo tiêu chuẩn, ta chọn đường kính piston D = 125mm; đường kính xy lanh Dng = 155mm  Đường kính cần piston xác định theo biểu thức: Dc = (0, ÷ 0,8).D = (0, ÷ 0,8).120 = 72 ÷ 96mm Ta chọn đường kính cần piston D c = 80mm Giá trị thỏa điều kiện bền điều kiện ổn định Euler Kết tính chọn thông số hệ thống thủy lực tóm tắt bảng Bảng Các thông số hệ thống thủy lực TT Chi tiết/Cụm Thông số Bơm cánh gạt Yuken PV2R2-41 Lưu lượng riêng 41 Bơm thủy lực cm3/vòng, Pmax=210 bar Động điện pha Siemens 1LA7 133-4AA, công Động kéo bơm suất P=7,5 kW, n=1455 v/p, điện 380 VAC 3130-08, đường kính tiêu chuẩn d=12,7 mm Chịu Ống dẫn dầu áp làm việc đến 160 bar Van S-DSG-01-3C, lưu lượng tối đa: Q=63 lít/phút Van phân phối Áp suất chịu lớn nhất: 250 bar Van Yuken BT-03, lưu lượng tối đa: Q=100 lit/phút, Van an toàn áp suất tối đa 250 bar Bể dầu Áp làm việc Kích thước L x D x H = 600 x 900 x 500mm p= 60 bar 3.2 Hệ thống gá đo tốc độ xy lanh Hệ thống gá phục vụ cho việc đánh giá thực nghiệm tốc độ xy lanh thể qua hình mạch thủy lực hệ thống qua hình Hình Hệ thống gá đo tốc độ xy lanh Hình Sơ đồ mạch thủy lực KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Kết đo trung bình tốc độ hai loại xy lanh tiêu chuẩn xy lanh cải tiến đường kính xy lanh hành trình làm việc thể bảng Bảng So sánh tốc độ xy lanh Xy lanh thường Xy lanh cải tiến 13 hành trình/phút 17 hành trình/phút 10 Tốc độ xy lanh cải tiến cải thiện lên gấp 1,3 lần so với xy lanh truyền thống với nguồn thủy lực Tuy nhiên, mặt lý thuyết, tốc độ đạt xy lanh cải tiến thấp Để đạt tốc độ cao nữa, việc giải nhiệt dầu việc tối ưu hóa tiết diện đường dẫn dầu tiến hành Đây hướng phát triển nghiên cứu đề tài Hiện nay, kết áp dụng vào việc chế tạo máy dập thủy lực tự động cấp phôi cuộn màng mỏng polymer, phục vụ cách hiệu cho sản xuất Ngày nhận bài: 20/7/2016 Ngày phản biện: 15/8/2016 Tài liệu tham khảo: [1] Đào Thiện Tâm, Nguyễn Duy Thanh (2013); Máy dập tự động, Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư khí, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [2] Rudman, L., & Martrenco, V L (2005); Sổ tay thiết kế khuôn dập tấm, NXB Hải Phòng [3] Cheremisinoff, N P., Handbook of Polymer Science and Technology, Volume 1, CRC Press, 1989 [4] Pinches, M J., & Ashby, J G., Power hydraulics, Prentice-Hall, 1988 [5] Suchy, I., Handbook of Die Design 2nd Edition, McGraw-Hill, 2005 11 [...].. .Tốc độ xy lanh cải tiến được cải thiện lên gấp 1,3 lần so với xy lanh truyền thống với cùng một bộ nguồn thủy lực Tuy nhiên, về mặt lý thuyết, tốc độ đạt được của xy lanh cải tiến còn thấp Để đạt tốc độ cao hơn nữa, việc giải nhiệt dầu cũng như việc tối ưu hóa tiết diện đường dẫn dầu đang được tiến hành Đây cũng là hướng phát triển nghiên cứu của đề tài Hiện nay, kết quả này đã và... vào việc chế tạo máy dập thủy lực tự động cấp phôi cuộn màng mỏng polymer, phục vụ một cách hiệu quả cho sản xuất Ngày nhận bài: 20/7/2016 Ngày phản biện: 15/8/2016 Tài liệu tham khảo: [1] Đào Thiện Tâm, Nguyễn Duy Thanh (2013); Máy dập tự động, Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [2] Rudman, L., & Martrenco, V L (2005); Sổ tay thiết kế khuôn