Thiết kế máy chấn thủy lực

Không những thế quá trình học tập cũng như rèn luyện môn học sẽ là thử thách thực sự đối với những kĩ năng mà sinh viên đã được học từ những năm trước như vẽ cơ khí, kĩ năng sử dụng phần

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌCBÁCH KHOA TP.HCM

Danh sách thành viên thực hiện :

Mục lục

LỜI MỞ ĐẦU 4

1 GIỚI THIỆU MÁY CHẤN THỦY LỰC 5

1.1 Định nghĩa 5

1.2 Cấu tạo máy chấn 6

1.3 Những lưu ý khi chọn mua máy chấn 7

1.4 Đặc điểm nổi bật 8

a CÔNG NGHỆ KIỂM SOÁT NHIỆT ĐỘ DẦU THẤP 8

b CÔNG NGHỆ ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ CAO 8

c CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 9

d CÔNG NGHỆ BÙ CHỐNG VÕNG TỪ WILA (WILA CROWNING) 9

e BỘ ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH 10

2 CYLINDER THỦY LỰC VÀ MẠCH THỦY LỰC 12

2.1 CYLINDER THỦY LỰC 12

2.1.1 Xy lanh thủy lực là gì 12

2.1.2 Cấu tạo cylinder thủy lực 12

2.1.3 Nguyên lí hoạt động của cylinder thủy lực 13

2.1.4 Phân loại xilanh thủy lực 13

2.1.5 Ứng dụng của xilanh thủy lực 15

2.1.6 Ưu Nhược điểm của xylanh thủy lực 15

2.1.7 Chọn xy lanh 15

8 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang trên đà phát triển, do đó khoa học kĩ thuật đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Việc áp dụng khoa học kĩ thuật chính là làm tăng năng suất lao động, thay thế sức lao động của người lao động một cách

có hiệu quả nhất, bảo đảm an toàn cho người lao động trong quá trình làm việc Để tạo nền tảng tốt cho bước phát triển trong tương lai, chúng ta cần đầu tư, nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật một cách nghiêm túc ngay từ trong các trường đại học Thủy lực & Khí nén là một môn học giúp sinh viên ngành Cơ Khí có bước đi chập

chững, làm quen với công việc thiết kế mà mỗi người kĩ sư cơ khí sẽ gắn cuộc đời mình vào đó Học tốt môn học này sẽ giúp cho sinh viên mường tượng ra được công việc tương lai, sâu sắc hơn là trong chuyên ngành Thủy lực & khí nén Qua đó có cách nhìn đúng đắn hơn về con đường học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho mỗi sinh viên Không những thế quá trình học tập cũng như rèn luyện môn học sẽ là thử thách thực sự đối với những kĩ năng mà sinh viên đã được học từ những năm trước như vẽ cơ khí, kĩ năng sử dụng phần mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… cùng với những kiến thức trong những môn học nền tảng: Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dung sai và Kĩ thuật đo,v.v… Ở môn học này nhóm II chúng em nhận đề tài Bài Tập Lớn

thiết kế mạch của máy chấn tôn thủy lực

Trong quá trình thực hiện Bài Tập Lớn của môn học, chúng em nhận được sự chỉ dẫn rất

tận tình của thầy TS.Tôn Thiện Phương Sự giúp đỡ của thầy là nguồn động lực lớn lao

cỗ vũ tinh thần cho chúng em trên con đường học tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả Do

đây là bản thiết kế kĩ thuật mạch của máy chấn tôn bằng thủy lực đầu tiên mà chúng em

thực hiện nên chắc chắn sẽ mắc phải những thiếu sót, sai lầm Nhóm II chúng em rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ phía thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn!

1 GIỚI THIỆU MÁY CHẤN THỦY LỰC

Tốc độ phát triển của ngành gia công kim loại tấm và công nghiệp phụ trợ tăng

trưởng mạnh trong những năm gần đây đặt ra yêu cầu về sản lượng, tốc độ làm việc, chất

lượng sản phẩm đầu ra và xu hướng phát triển công nghệp 4.0 đòi hỏi các phương pháp

gia công cắt, gấp phải được cải tiến liên tục Nắm bắt được xu thế đó, nhiều nhà sản

xuất đã nghiên cứu và phát triển các dòng máy chấn thủy lực đã mang lại nhiều hiệu quả

sản xuất vượt trội và đem lại năng suất cao trong ngành sản xuất, đặc biệt là các ngành

sản xuất kim loại tấm

Máy chấn là một máy gia công đơn giản được dùng để uốn, gấp kim loại tấm Sự

đa dạng của độ dày vật liệu, chiều dài và hình dạng tấm vật liệu đòi hỏi tuỳ biến lớn về

kích thước, lực chấn, và các dụng cụ (tools) đi kèm

1.1 Định nghĩa

Máy chấn tôn dùng hệ thống ép bằng thuỷ lực Máy chấn tôn là dùng chày và cối

để tạo góc cho vật liệu là tôn tấm, hoặc bản kim loại Máy chấn tôn thủy lực dùng hành trình từ trên xuống hoặc từ dưới lên Khi chấn thì toàn bộ lưỡi chấn tịnh tiến đều trên sản phẩm cần chấn để tạo ra đường chấn thẳng đều, có đôi khi còn phải chỉnh cho cối chấn cong lên để đường chấn được thẳng trên toàn bộ cạnh chấn để chấn tấm kim loại dày và lực chấn lớn

Máy chấn tôn thủy lực có thể làm việc các kích thước của khổ tôn 1,6m đến 16m

sẽ là lựa chọn phù hợp đối với từng nhu cầu của nhà sản xuất Tùy theo độ dày của tôn nên máy chấn tôn thủy lực có thể chấn được các loại tôn khác nhau từ 1,5 mm – 20 mm (ngôn ngữ trong ngành là 1,5 li – 20 li)

1.2 Cấu tạo máy chấn

 Động cơ hoặc bơm thủy lực

 Thùng dầu

 Van xả tải

 Van kiểm soát

 Bảng điều khiển hệ thống điện

1.3 Những lưu ý khi chọn mua máy chấn

Nhu cầu trọng tải thích hợp:

Điều đầu tiên khi lựa chọn máy chấn, khách hàng phải tính toán được nhu cầu tải trọng cho máy bởi mỗi đơn vị gia công kim loại sẽ có các nhu cầu về thông số tải trọng, kích thước máy khác nhau Việc lựa chọn máy chấn phù hợp nhất với nhu cầu sản xuất sẽ giúp doanh nghiệp tối ưu hoá chi phí đầu tư máy móc, tiết kiệm chi phí sản xuất, tiết kiệm chi phí nhân công, giảm thiểu rủi ro hư hỏng sản phẩm

Thương hiệu máy/ Nguồn gốc xuất xứ

Ngoài trọng tải và kích thước bàn làm việc phù hợp, thương hiệu máy là yếu tố thứ

2 ảnh hưởng đến quyết định đầu tư của khách hàng Thương hiệu là tín hiệu đầu tiên để chủ đầu tư đánh giá về chất lượng của máy chấn tôn Những thương hiệu đến từ Nhật hay châu Âu như Amada, Trumf, mang lại chất lượng sản phẩm cao, tuy nhiên giá của sản phẩm cũng rất cao, thường được những doanh nghiệp lớn lựa chọn Các công ty nhỏ hoặc mới thành lập thiếu nguồn vốn thường có xu hướng là lựa chọn máy chấn tôn hàng bãi hoặc các thương hiệu máy đến từ Trung Quốc , Đài loan với giá thành rẻ hơn

Đặc điểm của các dòng máy Trung Quốc địa phương (thường gọi là hàng Tàu), kết cấu không được chắc chắn, bộ điều khiển đơn giản, linh kiện nội địa chất lượng thấp,

độ chính xác không cao, độ bền kém, nước sơn dễ bong tróc, giảm lược nhiều thiết bị và hay bị hỏng hóc vặt Trong khi đó, hàng Nhật bãi đa phần có tuổi thọ cao, hình thức cục mịch, công nghệ cũ, hay bị hỏng vặt, cần người vận hành có hiểu biết về máy, chi phí bảo trì sửa chữa thay linh kiện cao

Giới thiệu máy chấn tôn thủy lực hãng Yawei

Với sự phát triển của công nghệ servo, ứng dụng hiện tại trong máy chấn có hai

lựa chọn, một công nghệ bơm servo hai chiều, công nghệ kia là công nghệ bơm servo

một chiều; Công nghệ servo hai chiều hiện Yawei đang tiếp tục phát triển với dòng PBM,

tuy nhiên mức độ ổn định chưa cao và chưa có nhiều sự trải nghiệm trên thị trường

Riêng dòng PBC là dòng máy chấn servo hai chiều được Yawei bán ra thị trường cách

đây 3 năm là dòng cho hiệu suất cao, ổn định và cực kỳ tiết kiệm năng lượng

1.4 Đặc điểm nổi bật

– Bộ điều khiển DELEM DA58T, Hà Lan, Hiển thị và lập trình 2D

– Hệ thống thủy lực là Rexroth hoăc Hoerbiger –Đức

– Động cơ chính là động cơ servo giúp tăng tốc quá trình chấn, hạn chế tiếng ồn,

tiết kiệm điện năng, hạn chế tối đa lỗi rò rỉ dầu trên hệ thống thủy lực

– Bàn làm việc được trang bị bàn bù cơ tự động điều khiển bằng CNC giải quyết

triệt để hiện tượng võng sản phẩm

.– Cữ sau tiêu chuẩn có 2 trục CNC (X, R), dẫn động bằng động cơ servo AC, di

chuyển bằng vít xoắn cầu

– Được trang bị tấm bảo vệ LazerSafe LG-005(độ nhạy 2mm) đảm bảo an toàn

cho người vận hành

– Kết hợp hiệu quả với robot, nhiều lựa chọn nâng cấp theo yêu cầu khách hàng

a CÔNG NGHỆ KIỂM SOÁT NHIỆT ĐỘ DẦU THẤP

Ưu điểm của nhiệt độ dầu thấp:

1 Kéo dài tuổi thọ vòng đêm, gioăng phớt và các bộ phận thủy lực khác

2 Độ nhớt của dầu được kiểm soát giúp hệ thủy lực vận hành ổn định

3 Chu kỳ sử dụng dầu tăng, tăng tuổi thọ của 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

với các dòng máy thủy lực CNC khác và cao gấp 3 lần các dòng máy chấn NC trên thị trường

c CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

Máy sử dụng bộ điều khiển Delem nhập khẩu từ Hà Lan cho phép thay đổi động cơ bơm dầu thủy lực từ AC/DC sang động cơ Servo giúp mang lại nhiều lợi ích trong đó có tiết kiệm năng lượng hiệu quả

Công nghệ điều khiển Servo giúp giảm thiểu năng lượng 100% trong thời gian chờ (thời gian người vận hành chưa tác dụng lên chân vịt để chạy máy) giảm năng lượng 20% trong quá trình xuống dao và chấn có tải, giảm 30% năng lượng trong quá trình hồi dao

so với máy chấn thủy lực thông thường, Tối đa hóa việc sử dụng công suất động cơ bằng cách sử dụng đầy đủ các đặc tính chạy Motor Servo

d CÔNG NGHỆ BÙ CHỐNG VÕNG TỪ WILA (WILA CROWNING)

điều khiển CNC thông qua bộ điều khiển DELEM DA58 (hoặc DA66) Giúp giảm thiểu

sai số do vật liệu và do quán tính uốn của sản phẩm

e BỘ ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH

DELEM DA58

– Màn hình hiển thị 2D cảm ứng 15 inch

– Lập trình và mô phỏng 2D

Bộ điều khiển Delem DA58 là bộ điều khiển cực kỳ trực quan và dễ sử dụng, với một kỹ thuật vận hành thông thường chưa có kinh nghiệm, sau hai ngày đào tạo có thể vận hành thành thạo máy

Ngoài những đặc điểm trên máy PBC còn được trang bị:

– Điều hòa cho tủ điện

– Bộ kẹp dao tháo lắp nhanh tiêu chuẩn châu âu

– Bộ cối chấn tháo lắp nhanh

Với những tính năng và đặc điểm vượt trội như trên, Máy chấn CNC xứng đáng là lựa chọn hàng đầu cho các đơn vị sản xuất cần chất lượng cao và sản lượng lớn

Đặc biệt trong các ngành gia công như:

– Công nghiệp phụ trợ

– Sản xuất thang máy

– Sản xuất tủ điện máng cáp

2 CYLINDER THỦY LỰC VÀ MẠCH THỦY LỰC

2.1 CYLINDER THỦY LỰC

2.1.1 Xy lanh thủy lực là gì

Xy lanh thủy lực là bộ phận chính trong hệ truyền động và tự động thủy lực Đây là một bộ phận không thể thiếu trong hệ thống thủy lực Nó dùng để chuyển tải một vật bất kỳ từ vị trí này sang vị trí khác, nâng hạ một sản phẩm nào đó như cửa đập thủy điện, tạo lực ép cho máy ép v v

2.1.2 Cấu tạo cylinder thủy lực

1,10: thân và ắc phía đầu cần xilanh

2 : vú mỡ

8: vít khóa

9: bạc đạn tư xoay( bạc đạn nhào )

13,14,15,16: piston- đây là bộ phận chính của xilanh thủy lực để ngăn caacsh giữa hai

khoang có áp và không có áp Bao gồm thân piston và các phốt bằng cao su vừa chịu áp suất vừa làm kín cả hai chiều với vỏ xilanh, lót giữa hai phốt bằng vật liệu chịu mòn, thường thì chiều dai nhỏ nhất của thân piston sẽ lớn hơn 2/3 kích thước đường kính trong lòng xilanh 21: cần piston được làm từ thép crom, được luyện cứng, bề mặt được mai tròn, mạ một lớp crom chống rỉ

18: vỏ ngoài xilanh thủy lực thường được chế tao bằng thép hợp kim dẻo và bền chịu được mài mòn và nhiệt độ

2.1.3 Nguyên lí hoạt động của cylinder thủy lực

Nguyên lí hoạt động: lực lượng được áp dụng tại một thời điểm được chuyển đén một điểm khác bằng cách sử dụng một chất lỏng không nén được

Hai piston màu đỏ phù hợp với hai xilanh và kết nối với nhau với một ống chừa đầy

dầu( phần được tô màu xanh) trong trường hợp này , nếu tác động một lực vào piston bên trái trong bản vẽ, lực sẽ được truyền đến piston thứ hai thông qua dầu chứa trong đường ống vì dầu là không nén được , nên gần như tất cả các lực ứng dụng sẽ xuất hiện ở piston thứ 2 Lực khi tạo ra trong trường hợp này là rất lớn

Đặc biệt ở hệ thống thủy lực là các đường ống kết nối hai xilanh tùy theo ứng dụng mà có thể thay đổi chiều dài và hình dạng Đường ống cũng có thể rẽ ba để một tổng thế tích

xilanh có thể là nhiều hơn một xilanh phụ nếu thiết kế cần đến

Xilanh một chiều chỉ tạo ra lực đẩy ở một phía, thường là phía thò cần xilanh, nhờ cấp dầu thủy lực có áp suất vào phía đuôi xilanh Có một các đơn giản để nhận biết đối với xilanh loại này là nó chỉ có duy nhất một cửa cấp dầu vào

b Xylanh hai chiều

Xilanh hai chiều là loại xilanh có thể tạo ra lực cả hai phía Khi cán xilanh thò ra và cả khí nó thụ vào vỏ xilanh Kết cấu bên trong của xilanh loại này phức tạp hơn xylanh một chiều và để thấy là trên thân nó phải có hai đường cấp dầu khác biệt lớn nữa là hệ thống thủy lực dùng xilanh hai chiều phải có valve đổi hướng để có thể điều khiển được xilanh

2.1.5 Ứng dụng của xilanh thủy lực

Trong công nghiệp chế tạo ( máy chấn tôn thủy lực)

Trong các loại xe ( làm phanh cho bánh xe)

Trong công nghiệp sản xuất ( làm máy nén, máy dập)

2.1.6 Ưu Nhược điểm của xylanh thủy lực

a Ưu điểm

Có khả năng truyền lực mạnh và nhanh với công suất cao

Dễ sử dụng và sửa chữa mạng lại hiệu quả cao trong hoạt động

Kết cấu nhỏ gọn, kết nối giữa các thiết bị với nhau dễ dàng bằng việc đối chổ cho các mối nối ống dẫn

Mang tính ứng dụng cao trong nhiều loại may móc công trình

Có thể sử dụng với vận tốc cao, cường độ lớn mà không sợ va đập

Có thể đề phòng quá tải nhờ vanlve an toàn

b Nhược điểm

Khi khởi động nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc sẽ làm thay đổi độ nhớt của chất lỏng thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển

Mất mát trong dường dẫn ống và rò rĩ bên trong các phần tử làm giảm hiệu suất và phạm vi ứng dụng

Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đôi do tính nén được của dầu

và tính đàn hồi của các ống dẫn dầu

Hình ảnh các mặt cắt thể hiện bên trong cylinder

Hình vẽ lắp của xy lanh

a Yêu cầu khi tính toán chọn xy lanh:

Đe có hình V do đó k= 1,3

– Y là ứng suất chảy của tấm cần chấn

Y=250 MPa ( Chọn thép SS400 với các thông số tấm 3000x1500x10mm)

– L là chiều dài của tấm; Theo yêu cầu là 3000 mm

– S là bề dày của tấm; Theo yêu cầu là 10 (mm)

– V là khoảng hở lớn nhất của đe chữ; V= 50 (mm)

 Vận tốc đi xuống của xy lanh 40(mm/s)

 Vận tốc chấn của xy lanh10 (mm/s)

 Vận tốc đi lên của xy lanh 40 (mm/s)

 Kết cấu lắp xy lanh Rear Flange ( Cap Rectangular)

 Áp suất làm việc lớn nhất chọn theo lưu chất làm việc là 250Mpa

b Tính đường kính trong xy lanh D

Diện tích tối thiểu của xy lanh

Đường kính trong tối thiểu của xy lanh

Theo trang 150 tài liệu [1] ta tính các thông số cần thiết như sau

Chiều dài chịu nén

L = 𝐻à𝑛ℎ 𝑡𝑟ì𝑛ℎ

√2 = 31

√2= 15.5 𝑐𝑚 Đường kính cần xy lanh tối thiểu

64 Là moment quán tính động phụ thuộc vào tiết diện ngang của xy lanh

d là đường kính của cần xy lanh

Hệ số an toàn thường chọn từ 3 – 4 Nếu chọn hệ số an toàn là 3.5 thì tải trọng

mà xylanh chịu được là K/3.5

Theo nhà sản xuất Eaton chọn xy lanh có đường kính cần là 114,3 mm và đường kính trong của xy lanh là 254 mm

Hình 2 : Các thông số của xy lanh do nhà sản xuất cung cấp

Nguồn :

https://www.eaton.com/Eaton/ProductsServices/Hydraulics/Resources/CylinderCADConfigu rator/EatonVicker/EatonVickersVGSeries/index.htm?fbclid=IwAR074WuC08uCD_JzHY_eh 873q_cAb6MgTVb6PaYWa8R2Txk2X3mJjSurCZU

Diện tích của piston: A= D2 / 4 =50645,06 mm2 Diện tích của cần :a= d2 / 4=10255,63 mm2

Diện tích phần vành khăn A 1 40389,43 mm2

c Áp suất làm việc của hệ thống :

Áp suất khi xuống 𝑃 = 𝑃𝑑𝑎𝑜

𝑃𝑑𝑎𝑜 là trọng lượng của dao chấn

𝐹𝑐ℎấ𝑛 là lực cần sinh ra chi chấn

𝐴𝑏𝑜𝑟𝑒 là diện tích đường kính trong của xylanh

𝐴𝑎𝑛𝑢𝑙𝑢𝑠 là diện tích phần vành khăn của xylanh

d Các khoảng thời gian xy lanh di chuyển

2.2.1 Điều chỉnh tốc độ xy lanh qua đường lên

Phương án này thích hợp khi cần giữ tốc độ chấn trong quá trình chấn Nhưng hệ

Hình 3: Phương án mạch thủy lực số 1

2.2.2 Điều chỉnh tốc độ xy lanh qua đường về

Phương án này làm giản áp suất cần thiết khi hạ dao chấn do đó dao hạ xuống

nhanh Nhưng khi sử dụng phương án này cần lưu ý tỉ lệ diện tích giữa phần vành

khăn và phần hình tròn, áp suất khi chạy không tải trong buồng chứa cần có thể tăng

rất lớn nên cần bố trí van xả tải Cũng như mạch điều khiển lưu lượng vào, khi hoạt

động có thể gây sốc lưu lượng trong mạch dẫn đến không kiểm soát được dao chấn

Hình 4: Phương án mạch thủy lực số 2

2.2.3 Dùng 2 bơm để cấp hai mức lưu lượng

Phương án này cấp hai mức lưu lượng khác nhau khi hoạt động nên giảm lượng dầu xả

về bể làm cho hiệu suất của mạch tăng lên

Hình 5: Phương án mạch thủy lực số 3

2.2.4 Một số mạch thủy lực của các máy chấn trên trị trường

Hình 7: Mạch tham khảo số 1

Hình 8: Máy chấn tham khảo mạch thủy lực thứ 2

Hình 9: Mạch tham khảo thứ 2

https://www.machinemfg.com/storage/2017/05/Press-Brake-Hydraulic-diagram-2.jpg

Hình 10: Máy chấn tham khảo thứ 3