Thiết kế máy chấn thủy lực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌCBÁCH KHOA TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT THỦY LỰC KHÍ NÉN Đề Tài : THIẾT KẾ MẠCH THỦY LỰC MÁY CHẤN Nhóm thực : 02 Lớp GVHD : TS Tôn Thiện Phương Page | Danh sách thành viên thực : Page | Mục lục LỜI MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU MÁY CHẤN THỦY LỰC 1.1 Định nghĩa 1.2 Cấu tạo máy chấn 1.3 Những lưu ý chọn mua máy chấn 1.4 Đặc điểm bật a CƠNG NGHỆ KIỂM SỐT NHIỆT ĐỘ DẦU THẤP b CÔNG NGHỆ ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ CAO c CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG d CÔNG NGHỆ BÙ CHỐNG VÕNG TỪ WILA (WILA CROWNING) e BỘ ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH 10 CYLINDER THỦY LỰC VÀ MẠCH THỦY LỰC 12 2.1 CYLINDER THỦY LỰC 12 2.1.1 Xy lanh thủy lực 12 2.1.2 Cấu tạo cylinder thủy lực 12 2.1.3 Nguyên lí hoạt động cylinder thủy lực 13 2.1.4 Phân loại xilanh thủy lực 13 2.1.5 Ứng dụng xilanh thủy lực 15 2.1.6 Ưu Nhược điểm xylanh thủy lực 15 2.1.7 Chọn xy lanh 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Page | LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ta đà phát triển, khoa học kĩ thuật đóng vai trò quan trọng cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Việc áp dụng khoa học kĩ thuật làm tăng suất lao động, thay sức lao động người lao động cách có hiệu nhất, bảo đảm an toàn cho người lao động trình làm việc Để tạo tảng tốt cho bước phát triển tương lai, cần đầu tư, nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật cách nghiêm túc từ trường đại học Thủy lực & Khí nén mơn học giúp sinh viên ngành Cơ Khí có bước chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà người kĩ sư khí gắn đời vào Học tốt mơn học giúp cho sinh viên mường tượng công việc tương lai, sâu sắc chuyên ngành Thủy lực & khí nén Qua có cách nhìn đắn đường học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho sinh viên Khơng q trình học tập rèn luyện môn học thử thách thực kĩ mà sinh viên học từ năm trước vẽ khí, kĩ sử dụng phần mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… với kiến thức môn học tảng: Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dung sai Kĩ thuật đo,v.v… Ở mơn học nhóm II chúng em nhận đề tài Bài Tập Lớn thiết kế mạch máy chấn tơn thủy lực Trong q trình thực Bài Tập Lớn môn học, chúng em nhận dẫn tận tình thầy TS.Tơn Thiện Phương Sự giúp đỡ thầy nguồn động lực lớn lao cỗ vũ tinh thần cho chúng em đường học tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả Do thiết kế kĩ thuật mạch máy chấn tôn thủy lực mà chúng em thực nên chắn mắc phải thiếu sót, sai lầm Nhóm II chúng em mong nhận góp ý chân thành từ phía thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn! Page | GIỚI THIỆU MÁY CHẤN THỦY LỰC Tốc độ phát triển ngành gia công kim loại công nghiệp phụ trợ tăng trưởng mạnh năm gần đặt yêu cầu sản lượng, tốc độ làm việc, chất lượng sản phẩm đầu xu hướng phát triển cơng nghệp 4.0 đòi hỏi phương pháp gia công cắt, gấp phải cải tiến liên tục Nắm bắt xu đó, nhiều nhà sản xuất nghiên cứu phát triển dòng máy chấn thủy lực mang lại nhiều hiệu sản xuất vượt trội đem lại suất cao ngành sản xuất, đặc biệt ngành sản xuất kim loại Máy chấn máy gia công đơn giản dùng để uốn, gấp kim loại Sự đa dạng độ dày vật liệu, chiều dài hình dạng vật liệu đòi hỏi tuỳ biến lớn kích thước, lực chấn, dụng cụ (tools) kèm 1.1 Định nghĩa Máy chấn tôn thủy lực hay máy chấn thép thủy lực (Press brake) loại máy ép dập chủ yếu sử dụng gia công uốn thép lá, nhơm Máy gia cơng uốn vật liệu có chiều rộng lớn (nhiều trường hợp lên đến 16m) Page | Máy chấn tôn dùng hệ thống ép thuỷ lực Máy chấn tôn dùng chày cối để tạo góc cho vật liệu tơn tấm, kim loại Máy chấn tôn thủy lực dùng hành trình từ xuống từ lên Khi chấn tồn lưỡi chấn tịnh tiến sản phẩm cần chấn để tạo đường chấn thẳng đều, có đơi phải chỉnh cho cối chấn cong lên để đường chấn thẳng toàn cạnh chấn để chấn kim loại dày lực chấn lớn Máy chấn tơn thủy lực làm việc kích thước khổ tơn 1,6m đến 16m lựa chọn phù hợp nhu cầu nhà sản xuất Tùy theo độ dày tơn nên máy chấn tơn thủy lực chấn loại tôn khác từ 1,5 mm – 20 mm (ngôn ngữ ngành 1,5 li – 20 li) 1.2 Cấu tạo máy chấn          Động bơm thủy lực Thùng dầu Van xả tải Van kiểm soát Đĩa chấn Xy lanh Đồng hồ đo áp suất Đồ gá chi tiết chấn Cửa an toàn Page |  Bảng điều khiển hệ thống điện 1.3 Những lưu ý chọn mua máy chấn Nhu cầu trọng tải thích hợp: Điều lựa chọn máy chấn, khách hàng phải tính tốn nhu cầu tải trọng cho máy đơn vị gia công kim loại có nhu cầu thơng số tải trọng, kích thước máy khác Việc lựa chọn máy chấn phù hợp với nhu cầu sản xuất giúp doanh nghiệp tối ưu hố chi phí đầu tư máy móc, tiết kiệm chi phí sản xuất, tiết kiệm chi phí nhân cơng, giảm thiểu rủi ro hư hỏng sản phẩm Thương hiệu máy/ Nguồn gốc xuất xứ Ngoài trọng tải kích thước bàn làm việc phù hợp, thương hiệu máy yếu tố thứ ảnh hưởng đến định đầu tư khách hàng Thương hiệu tín hiệu để chủ đầu tư đánh giá chất lượng máy chấn tôn Những thương hiệu đến từ Nhật hay châu Âu Amada, Trumf, mang lại chất lượng sản phẩm cao, nhiên giá sản phẩm cao, thường doanh nghiệp lớn lựa chọn Các công ty nhỏ thành lập thiếu nguồn vốn thường có xu hướng lựa chọn máy chấn tôn hàng bãi thương hiệu máy đến từ Trung Quốc , Đài loan với giá thành rẻ Đặc điểm dòng máy Trung Quốc địa phương (thường gọi hàng Tàu), kết cấu không chắn, điều khiển đơn giản, linh kiện nội địa chất lượng thấp, độ xác khơng cao, độ bền kém, nước sơn dễ bong tróc, giảm lược nhiều thiết bị hay bị hỏng hóc vặt Trong đó, hàng Nhật bãi đa phần có tuổi thọ cao, hình thức cục mịch, cơng nghệ cũ, hay bị hỏng vặt, cần người vận hành có hiểu biết máy, chi phí bảo trì sửa chữa thay linh kiện cao Giới thiệu máy chấn tôn thủy lực hãng Yawei Page | Với phát triển công nghệ servo, ứng dụng máy chấn có hai lựa chọn, công nghệ bơm servo hai chiều, công nghệ công nghệ bơm servo chiều; Công nghệ servo hai chiều Yawei tiếp tục phát triển với dòng PBM, nhiên mức độ ổn định chưa cao chưa có nhiều trải nghiệm thị trường Riêng dòng PBC dòng máy chấn servo hai chiều Yawei bán thị trường cách năm dòng cho hiệu suất cao, ổn định tiết kiệm lượng 1.4 Đặc điểm bật – Bộ điều khiển DELEM DA58T, Hà Lan, Hiển thị lập trình 2D – Hệ thống thủy lực Rexroth hoăc Hoerbiger –Đức – Động động servo giúp tăng tốc q trình chấn, hạn chế tiếng ồn, tiết kiệm điện năng, hạn chế tối đa lỗi rò rỉ dầu hệ thống thủy lực – Bàn làm việc trang bị bàn bù tự động điều khiển CNC giải triệt để tượng võng sản phẩm – Cữ sau tiêu chuẩn có trục CNC (X, R), dẫn động động servo AC, di chuyển vít xoắn cầu – Được trang bị bảo vệ LazerSafe LG-005(độ nhạy 2mm) đảm bảo an toàn cho người vận hành – Kết hợp hiệu với robot, nhiều lựa chọn nâng cấp theo yêu cầu khách hàng a CÔNG NGHỆ KIỂM SOÁT NHIỆT ĐỘ DẦU THẤP Ưu điểm nhiệt độ dầu thấp: Kéo dài tuổi thọ vòng đêm, gioăng phớt phận thủy lực khác Độ nhớt dầu kiểm soát giúp hệ thủy lực vận hành ổn định Chu kỳ sử dụng dầu tăng, tăng tuổi thọ dầu b CÔNG NGHỆ ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ CAO Model Tốc độ xuống dao mm/s Tốc độ làm việc mm/s Tốc độ hồi dao mm/s YAWEI PBH-110/3100 200 14 160 YAWEI PBC-110/3100 200 16 200 Hệ thống động bơm dầu thủy lực Servo cho phép dầu tác động trực tiếp 100% lên hệ thống pitton tạo lực chấn giúp cho máy PBC có tốc độ cao vượt trội so Page | với dòng máy thủy lực CNC khác cao gấp lần dòng máy chấn NC thị trường c CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Máy sử dụng điều khiển Delem nhập từ Hà Lan cho phép thay đổi động bơm dầu thủy lực từ AC/DC sang động Servo giúp mang lại nhiều lợi ích có tiết kiệm lượng hiệu Công nghệ điều khiển Servo giúp giảm thiểu lượng 100% thời gian chờ (thời gian người vận hành chưa tác dụng lên chân vịt để chạy máy) giảm lượng 20% q trình xuống dao chấn có tải, giảm 30% lượng trình hồi dao so với máy chấn thủy lực thơng thường, Tối đa hóa việc sử dụng công suất động cách sử dụng đầy đủ đặc tính chạy Motor Servo d CƠNG NGHỆ BÙ CHỐNG VÕNG TỪ WILA (WILA CROWNING) Máy chấn PBC trang bị cấu bù chống võng (crowning) nhập từ hãng Wila USA Page | điều khiển CNC thông qua điều khiển DELEM DA58 (hoặc DA66) Giúp giảm thiểu sai số vật liệu quán tính uốn sản phẩm e BỘ ĐIỀU KHIỂN THƠNG MINH DELEM DA58 – Màn hình hiển thị 2D cảm ứng 15 inch – Lập trình mơ 2D – Điều khiển Y1, Y2 trục cữ sau – Điều khiển bù tự động – Thư viện vật liệu, dao cối chấn, sản phẩm – Giao tiếp cổng USB – Điều khiển thủy lực vòng kín – Cung cấp phần mềm offline cho máy tính Page | 10 Hệ số Reynold 𝑅𝑒 = 𝑄𝐷𝐻 = 𝑣𝐴 0.0043 × 0.0508 = 2280.16 < 2300 𝜋 × 0.05082 −6 46 × 10 × Vậy ống chọn thỏa yêu cầu chảy tầng Hệ số ma sát 𝜆: 𝜆= 64 = 0.03 𝑅𝑒 Hao phí đoạn ống đẩy: Δ𝑝𝑚𝑠 𝑙 𝑣2 13 6.32 = 𝜌𝜆 × × = 800 × 0.03 × × × 10−5 = 1,23𝑏𝑎𝑟 𝑑 0.050 4.4 Tổng hao phí đoạn ống: Δ𝑝𝑚𝑠 = 0.0066 + 0.012 + 1.23 = 1.25𝑏𝑎𝑟 Hao phí cục theo cơng thức Weisbach - Tại đoạn ống gập 90o (9 đoạn): ∆𝑝𝑐𝑏 𝑣2 46 × 10−6 = × 𝜌𝜉 = × 800 × 1.5 × = 0.2484𝑃𝑎 2 - Tại đoạn ống có mối nối khỏi thùng chứa (2 đoạn): ∆𝑝𝑐𝑏 𝑣2 46 × 10−6 = × 𝜌𝜉 = × 800 × 0.5 × = 0.0552𝑃𝑎 2 Page | 42 - Tại đoạn ống có mối nối vào thùng chứa (1 đoạn): ∆𝑝𝑐𝑏 𝑣2 46 × 10−6 = × 𝜌𝜉 = × 800 × × = 0.0184𝑃𝑎 2 - Vậy tổng tổn thất áp suất cục là: ∆𝑝𝑐𝑏 = 0.2484 + 0.0552 + 0.0184 = 0.322𝑃𝑎 Tính thêm hao phí thiết bị: van thủy lực, lọc dầu,… để tìm hao phí thiết bị ∆𝑝𝑡𝑏 Tổng hao phí: ∆𝑝 = Δ𝑝𝑚𝑠 + ∆𝑝𝑐𝑏 + ∆𝑝𝑡𝑏 Động – Hiệu suất 5.1 Phương án 2: ∆P = 37 bar Chọn động thủy lực sau Công suất động thủy lực 𝑃= 𝑝𝑄 60.8 ∗ 191 = = 19.3 𝑘𝑊 600 600 Page | 43 Hiệu suất tổng 80% Vậy công suất cần 24 kW Chọn động hãng WEG có thơng số sau: Power RPM Số hiệu Trọng lượng Hiệu suất Điện 28 kW 1800 v/p 15018ET3E445TW22 261 kg 95.8 % 208-230 V Tính toán lại vận tốc xy lanh: Vra  Vve  Vchan  Qra 261   43mm / s A  60    0.2542 Qve 261   54mm / s A  60    (0.2542  0.11432 ) Qchan 87    14mm / s A  60    (0.2542  0.11432 ) Page | 44 Page | 45 Tính tốn hiệu suất mạch thủy lực: Công nhanh = Fra nhanh x hành trình = 52.1 x 105 x 0.0506 x 0.31 = 81 kW Công chấn = Fchấn x hành trình = 225 x 105 x 0.0506 x 0.31 = 353 kW Tổng công = 81+ 353 = 434 kW Năng lượng cấp cho bơm chu kỳ: 260 103 Năng lượng cấp nhanh = 52.1 x 10 x x 7.2 = 162 103 Nm 60 260 103 Năng lượng cấp chấn = 225 x 10 x x 5.7 = 555 103 Nm 60 Tổng lượng cấp = 717 x 103 Nm Hiệu suất hệ thống = 𝐶ô𝑛𝑔 𝑁ă𝑛𝑔 𝑙ượ𝑛𝑔 = 434  60.5% 717 5.2 Phương án 3: ∆P = 47 bar C h ọ n đ ộ n g c thủy lực sau Power = 191∗60.8 600 = 19.35 (kW) Chọn động hãng WEG có thơng số sau: Power RPM Số hiệu Trọng lượng Hiệu suất Điện 28 kW 1800 v/p 15018ET3E445TW22 261 kg 95.8 % 208-230 V Page | 46 Tính tốn lại lưu lượng: Chọn số vòng quay N = 1800 v/p Lưu lượng bơm cấp chấn = displacement  N  0.037 1800  66.6 lít/phút Lưu lượng bơm cấp ra, = displacement x N = 0.145 x 1800 = 261 lít/phút Tính tốn lại vận tốc xy lanh: Qra 261   43mm / s A  60    0.2542 Q 261 Vve  ve   54mm / s A  60    (0.2542  0.11432 ) Vra  Vchan  Qchan 66.6    11mm / s A  60    0.2542 Page | 47 Tính tốn hiệu suất mạch thủy lực: Cơng nhanh = Fra nhanh x hành trình = 62.1 x 105 x 0.0506 x 0.31 = 97 kW Cơng chấn = Fchấn x hành trình = 235.2 x 105 x 0.0506 x 0.31 = 369 kW Tổng công = 97+ 369 = 466 kW Năng lượng cấp cho bơm chu kỳ: 260 103 Năng lượng cấp nhanh = 62.1 x 10 x x 8.15 = 219 300 Nm 60 260 103 Năng lượng cấp chấn = 235.2 x 10 x x = 509 600 Nm 60 Tổng lượng cấp = 219 + 509 = 728 x 103 Nm Hiệu suất hệ thống = 𝐶ô𝑛𝑔 𝑁ă𝑛𝑔 𝑙ượ𝑛𝑔 = 466  64% 728 Page | 48 BIỂU ĐỒ HIỆU SUẤT Connecter Ống hút: Đường kính 76.2mm Dựa vào đường kính (2 ½ inch) ta chọn Ống xả: Page | 49 Dựa vào đường kính ống (2 inch), ta chọn Dựa vào đường kính ngồi (2 ½ inch) ta chọn: Ống đẩy: Page | 50 Dựa vào đường kính ống (2 inch), ta chọ Dựa vào đường kính ngồi (2 ½ inch) ta chọn: Page | 51 Thùng dầu - Bể chứa Kích thước máy chấn: 4750x2875x2700 7.1 Mục đích: +Cung cấp buồng mà điều chỉnh thay đổi thể tích chất lỏng mạch thủy lực Khi xilanh mở rộng thể tích dầu mạch tăng lên có giảm dầu thùng chứa +Để cung cấp khối lượng chất lỏng tương đối ổn định khơng khí tách riêng biệt chất ô nhiểm nặng lắng xuống +Để bù đắp rủ ro xảy hệ thống 7.2 Tiêu chuẩn chọn bể chứa: 7.2.1 Loại bể chứa: Bể chứa loại không áp suất.loại thùng sử dùng phổ biến cơng nghiệp, thường có lọc khơng khí 7.2.2 Kích thước: Để đảm bảo thay đổi thể tích chất lỏng hệ thống, diện tích bề mặt đủ để làm mát hệ thống Page | 52 Thông số đầu vào:Lưu lượng bơm :66,6 l/ph Thể tích thùng dầu:V=3.Q=3.66,6=199,8 lít Để thùng chứa dầu có khoảng mặt thống ta tăng thể tích lên 10 15% so với thể tích dầu thực:V=1,15.1998,8=250 lit Khi tra bảng ta chọn: Chiều dài:880 mm Chiều rộng :630 mm Chiều cao thùng :555 mm Dung tích thùng:V=250 (L) 7.3 Thiết kế bể chứa: Page | 53 Page | 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Page | 55 [1] Power Hydraulic [2] Catalogue Yuken [3] https://piranhafab.com/pdf/manual/T2583-3_135-10_PB_Gen_II_w_GarfilFluidTech_Manual.pdf [4] https://www.machinemfg.com/storage/2017/05/Press-Brake-Hydraulic-diagram2.jpg Page | 56 ... xuất thang máy – Sản xuất tủ điện máng cáp Page | 11 CYLINDER THỦY LỰC VÀ MẠCH THỦY LỰC 2.1 CYLINDER THỦY LỰC 2.1.1 Xy lanh thủy lực Xy lanh thủy lực phận hệ truyền động tự động thủy lực Đây phận... tiến sản phẩm cần chấn để tạo đường chấn thẳng đều, có đơi phải chỉnh cho cối chấn cong lên để đường chấn thẳng toàn cạnh chấn để chấn kim loại dày lực chấn lớn Máy chấn tơn thủy lực làm việc kích... kích thước, lực chấn, dụng cụ (tools) kèm 1.1 Định nghĩa Máy chấn tôn thủy lực hay máy chấn thép thủy lực (Press brake) loại máy ép dập chủ yếu sử dụng gia công uốn thép lá, nhơm Máy gia cơng