Đồ án THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY ÉP THỦY LỰC 150 TẤN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA CƠ HỌC KỸ THUẬT VÀ TỰ ĐỘNG HÓA - - ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY ÉP THỦY LỰC 150 TẤN Hà Nội.2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA CƠ HỌC KỸ THUẬT VÀ TỰ ĐỘNG HĨA - - ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY ÉP THỦY LỰC 150 TẤN Giảng viên: T.S Nguyễn Hoàng Quân Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tăng Dũng Mã sinh viên:14020073 I Giới thiệu, phân loại máy ép thủy lực giới Việt Nam: Giới thiệu máy ép - Máy ép thủy lực hay gọi máy thủy lực loại máy ép thông dụng sử dụng xi lanh thủy lực để tạo lực nén Hiểu cách đơn giản loại máy ép sử dụng áp lực tác động lên chất lỏng để nén ép đè bẹp vật dụng hay chất liệu tùy theo yêu cầu - Hoạt động loại máy tương tự với hệ thống thủy lực đòn bẩy khí Sức mạnh máy thủy lực lớn với khả ép thép nặng đến vài trăm thành hình dạng tùy ý thời gian nhanh chóng - Máy ép thuỷ lực chế tạo theo định luật truyền áp suất chất lỏng Vào kỷ 17, nhà khoa học người Pháp Pascan thực nghiệm phát áp suất (tức áp lực mà đơn vị diện tích phải chịu) ngoại lực tác động lên chất lỏng bị đóng kín truyền tồn khối chất lỏng - Thơng thường kết cấu máy thủy lực thường bao gồm phần chính, quan trọng hệ thống thủy lực nơi thực hoạt động ép thủy lực - Hệ thống điều khiển giúp người điều khiển thiết lập trình ép thủy lực theo ý muốn, cuối phần thân khung máy với kết cấu chắn sản xuất dây chuyền khí cơng nghệ cao đảm bảo độ cứng cần thiết trình ép thủy lực Phân loại máy ép - Hiện thị trường có nhiều loại máy ép thủy lực khác phân chia thành dòng máy cụ thể - Xét theo cách thức vận hành chia máy thủy lực làm hai loại máy ép thủy lực hoạt động điện máy ép thủy lực hoạt động tay - Xét hình dáng máy cấu tạo có máy ép thủy lực chữ C, máy ép thủy lực chữ H,máy ép thủy lực trụ máy ép thủy lực trụ - Xét theo vật liệu ép, loại máy chia thành máy ép thủy lực cho kim loại máy ép thủy lực cho phi kim loại Các loại máy ép cho kim loại kể đến máy ép dập tấm, máy ép phế liệu kim loại, máy ép chảy máy ép đùn sản phẩm dạng ống, từ thép hợp kim màu, máy rèn thủy lực tự dập thể tích, máy rèn khn, Trong máy thủy lực cho phi kim loại chủ yếu máy ép bùn, máy ép bột, máy ép chất dẻo, máy ép giấy vụn, máy ép rác,… - Xét theo áp lực công suất tạo chia thành loại máy ép công suất nhỏ công suất lớn máy ép 10 tấn, máy ép 100 tấn, máy ép 250 lên tới 10.000 Thơng thường máy ép thông dụng phổ biến thị trường máy ép có cơng suất nhỏ thường dao động từ 10 100  Một số hình ảnh máy ép thị trường Hình 1: máy ép hình chữ H 50(tấn) Hình 2: Máy ép cọc bê tơng Hình 3: Máy ép phế liệu vỏ lon bia Hình 4: máy ép thủy lực chữ C Thiết bị cho hệ thống II 1) Bộ nguồn thủy lực Bộ nguồn thủy lực hay gọi trạm nguồn thủy lực thiết bị cung cấp dòng chảy áp suất cho động thủy lực, xy lanh phận thủy lực khác Một hệ thống thủy lực sử dụng chất lỏng kèm theo để chuyển lượng từ nguồn sang nguồn khác, sau tạo chuyển động quay, chuyển động tuyến tính lực Bộ nguồn thủy lực áp dụng áp suất truyền động động cơ, xy lanh, phận bổ sung khác hệ thống thủy lực  Cấu tạo nguồn thủy lực: - Bộ ắcqui: Đây thùng chứa gắn vào truyền động thủy lực Chúng thu thập nước từ chế bơm dự định để xây dựng trì áp suất chất lỏng để bổ sung cho hệ thống bơm động - Máy bơm có động cơ: Một đơn vị nguồn thủy lực trang bị máy bơm động đơn, nhiều thiết bị thiết bị có van tích riêng chúng - Thùng dầu(dầu, chất lỏng): Bình chứa dầu đơn vị lưu trữ thiết kế với khối lượng đủ để chất lỏng ống dẫn chảy vào Tương tự vậy, chất dẫn truyền động cần tháo nước vào bể - Bộ lọc: Một lọc thường lắp đặt dọc theo đầu bình chứa Nó sử dụng để lấp đầy để trống thùng cách kích hoạt van đa hướng - Quạt làm mát dầu trao đổi nhiệt: Là phần trình điều chỉnh nhiệt độ, lắp đặt làm mát khơng khí gần phía sau lọc để tránh nhiệt độ tăng lên tham số hoạt động Hình 5: Bộ nguồn 2) 3) Van phân phối: - Van phân phối phần tử thủy lực có tác dụng làm thay đổi hướng dòng chất lỏng, làm đảo chiều chuyển động cấu chấp hành mà điều khiển - Trong hệ thống máy ép thiết kế, có van phân phối loại 4/3 : có nhiệm vụ điều khiển xylanh.Dưới cấu tạo van phân phối loại 4/3 điều khiển điện Van an toàn Van an toàn thiết bị thủy lực dùng để điều chỉnh áp suất mạch thủy lực Van an tồn thuộc nhóm thiết bị điều chỉnh áp suất đầu vào Nhiệm vụ van an toàn bảo vệ mạch thủy lực khỏi tăng áp vượt giá trị định mức (giá trị định mực cài đặt sẵn ) Trong trình làm việc Hình 8: Van tiết lưu 5) Xilanh thủy lực - Là cấu chấp hành hệ thống nhận lượng dòng chất lỏng cơng tác, sau biến dầu thành thực chuyển - động (tịnh tiến) Piston xylanh thủy lực bắt đầu chuyển động lực bắt đầu tác động lên hai phía piston Hình 10: Xilanh thủy lực - Vật liệu làm xilanh thủy lực: Loại kim loại dùng cho đầu xi lanh, đế ổ đỡ tạo khác biệt đáng kể Loại vật liệu cần pit tông quan trọng mơi trường ẩm ướt độ ẩm cao (ví dụ thủy lực biển) thép khơng gỉ bền so với thép cacbon mạ crom cứng chuẩn bị trường hợp tiêu chuẩn thép mạ crôm sử dụng cho hầu hết cần pit-tơng Tính tốn thơng số hệ thống máy ép thủy lực: III  Các thông số yêu cầu máy ép thủy lực cần thiết kế: - Tải thiết kế yêu cầu: = 150 (tấn) - Hành trình ép: L=600 (mm) = 0.6 (m) Vận tốc ép: V=0.2 (m/s) Ta điều chỉnh van điều tiết Có thể sử - dụng ổn tốc để thay cho van điều tiết để ổn định vận tốc vào piston Vận tốc lùi về: V= 0.3 (m/s) Ta chọn: 200 (bar) - 0.014 (m/s)  Ta chọn: - Tổn thất van phân phối: ( bar ) - Tổn thất van tiết lưu kèm van chiều : ( bar ) - Tổn thất lọc dầu: ( bar ) - Tổn thất đường dây: (bar)  Tính tốn lựa chọn xilanh thủy lực: Ta có:  - Đường kính xilanh D =300 (mm) Đường kính ngồi xilanh là: =320 (mm) Với l = 600mm, l lịch trình piton thủy lực Đường kính piston (0,6 -> 0,8 đường kính xilanh) d = D 0,7 200 (mm) Ứng với sơ đồ ta có:  - Tra bảng xilanh catalog ta lựa chọn xilanh: D=280(mm) d= 200(mm) L=0.6(m) Fmax= 150(tấn) = 15000KN Fkéo về= 735KN   Tính : - : Áp suất bơm để thắng tải để máy làm việc - : Áp suất bơm để thắng tải từ bơm tới xilanh tổn thất van điều khiển + tổn thất van tiết lưu = + = (bar) : Áp suất bơm để thắng tải từ xilanh bể dầu - = tổn thất lọc + tổn thất đường dây = +7 = 10 (bar) : Tổn thất lọc tắc van chiều mở = (bar) Vậy = 200 + + 10 = 213 (bar) = 1,1 = 1,1 213 234 (bar)  Tính : Ta có: =>  0.086() = 86 (l/ph) 1,1.= 86.1,1= 94.5 (l/ph) Chọn 100(l/ph)  Công suất bơm Cơng suất bơm Có hiệu suất 80% 32(kw) Vậy ta chọn bơm có: 100 (l/ph) Máy bơm có cơng suất 32kw tới 35kw với lưu lượng 100 lit/ph  Bể dầu, Tính tốn kích thước bể dầu - Để đảm bảo cho lưu thông dầu tạo điều kiện làm nguội tốt hơn, bên bể ngăn thành buồng có cửa lưu thơng tương ứng phía hai vách ngăn ngang có cửa so le với có kích thước hợp lý Hai vách - ngăn có chiều cao chiều cao bể dầu Ống hút bơm ống xả cần đặt vị trí đối Đầu ống xả vát góc 45 độ quay vào mặt thành bể, ta dùng lưới - để khử xốy dầu hồi bể Đáy bể nên làm nghiêng góc 3- độ để thay dầu qua lỗ dầu cần thiết  • Tính tốn: Ta chọn bể dầu có dạng hình hộp chữ nhật Các kích thước bể dầu sau : - Chiều ngang bể dầu : a (m) ; - Chiều dài bể : b = a(m) ; - Chiều cao bể : H = a (m); chiều cao dầu bể 0,7 a (m) - Chiều cao chân bể 0,2a (m) Thể tích dầu thường tính theo cơng thức sau : Ta chọn thể tích thùng dầu lần lưu lượng bơm phút : Vdầu = x Qbơm = x 100 = 500 ( lít ) Vdầu = 2a x 0,7a x a =1,6 = 500 Vậy: a = 68 cm Vậy bể : cao 68cm; dài 136cm ; rộng 68cm; chân bể 13.5cm  Tính Tốn Đường Ống Thủy Lực: - Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng công tác vận chuyển từ bể dầu qua bơm nguồn đến van, cấu chấp hành hồi bể nhờ hệ thống đường ống - Đường ống dùng phổ biến hệ thống thủy lực nói chung loại ống cứng (ống thép đúc) ống mềm (ống cao su có lớp thép) chịu áp - Để hệ thống làm việc ổn định hiệu suất cao tổn thất lượng hệ đường ống phải nhỏ Do vậy, phải giảm thiểu độ dài hệ thống đường ống, đồng thời giảm thiểu khúc quanh để giảm lượng - tổn thất dọc đường tổn thất cục Thơng thường, hệ thống thủy lực nói chung vận tốc đường dầu - đoạn đường đường ống hệ thống chọn sau : Đường ống hút: 0,6 – (m/s) Đường ống xả: -1,4 (m/s) Đường ống đẩy: – (m/s) Đường kính ống xả tính theo cơng thức: d=  Trong đó: - Q : lưu lượng qua tiết diện ống, lưu lượng cần thiết cung - cấp cho xylanh, (l/phút) V: vận tốc dòng dầu qua đường ống  Tính tốn đường ống hút • Khi v= 0,6 (m/s) d= = 42.5(mm) • Khi v=1 (m/s) d= 33(mm) - Do đường ống hút cấp dầu từ bể tới bơm nằm thùng dầu, chịu áp cao, ta chọn ống hút ống nhơm thép đúc có đường kính khoảng (33– 42.5 mm)  Tính tốn đường ống xả • Khi v=1(m/s) d= 33(mm) • Khi v= 1.4(m/s) d= 28(mm) - Đường ống xả đế van bể, chọn ống xả làm nhơm thép đúc có đường kính khoảng (28 – 33 mm)  Tính tốn đường ống đẩy Đường ống đẩy thường chia làm phần: phần nằm từ bơm nguồn tới van phần nằm toàn bể dầu, thường chọn thép đúc Phần ống đẩy lại nối từ van đến cấu chấp hành ta chọn ống mềm • Khi v= 3(m/s) d= 19(mm) • Khi v=6(m/s) d= 13.5(mm) Vậy ta chọn ống mềm ống cứng có đường kính khoảng (13.5– 19 mm) chịu áp suất khoảng 200 tới 234 bar để làm ống đẩy cho hệ thống IV Sử dụng phần mềm Automation Studio 5.2 1) Khi không mở van điều khiển: - Dầu chưa vào hệ thống xilanh mà máy bơm chạy, van an tồn mở giúp tạo thành vòng tuần hồn Van an tồn điều chỉnh 2) Khi mở van điều khiển: - Q trình ép bắt đầu, dầu đến xilanh theo tính tốn hệ thống áp suất để xilanh hoạt động đầu yêu cầu 243(Bar) 3) Khi kết thúc trình ép - Xilanh kết thúc hành trình, áp suất hệ thống tăng cao chạm mức van an tồn Khi van an toàn mở giúp cho hệ thống ổn định an tồn 4) Q trình xilanh - Khi gạt van điều khiển vị trí ngược lại, dầu di chuyển đến bên xilanh giúp cho trình lùi xi lanh thực Quá trình diễn nhanh 5) Khi điều chỉnh van an toàn - Khi điều chỉnh áp suất van an toàn xuống nhỏ so với áp suất hoạt động xilanh Xilanh khơng chuyển động lượng dầu qua van an tồn bể 6) Khi điều chỉnh van tiết lưu - Khi điều chỉnh van tiết lưu vận tốc xilanh thay đổi ... C, máy ép thủy lực chữ H ,máy ép thủy lực trụ máy ép thủy lực trụ - Xét theo vật liệu ép, loại máy chia thành máy ép thủy lực cho kim loại máy ép thủy lực cho phi kim loại Các loại máy ép cho... yếu máy ép bùn, máy ép bột, máy ép chất dẻo, máy ép giấy vụn, máy ép rác,… - Xét theo áp lực công suất tạo chia thành loại máy ép cơng suất nhỏ công suất lớn máy ép 10 tấn, máy ép 100 tấn, máy ép. .. dòng máy cụ thể - Xét theo cách thức vận hành chia máy thủy lực làm hai loại máy ép thủy lực hoạt động điện máy ép thủy lực hoạt động tay - Xét hình dáng máy cấu tạo có máy ép thủy lực chữ C, máy