Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 7: Cơ cấu chấp hành

Bài giảng “Truyền động thủy lực và khí nén - Chương 7: Cơ cấu chấp hành” trình bày các nội dung: Mạch vi sai, mạch các xy lanh mắc song song và nối tiếp, mạch dùng xy lanh kép, xy lanh nhiều ti,… Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

CENNITEC CƠ CẤU CHẤP HÀNH LE THE TRUYEN le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Mạch vi sai Nếu xy lanh kết nối hình 5.8, áp suất hai buồng xy lanh Tuy nhiên, diện tích mặt piston lớn điện tích mặt vành khăn nên lực tạo áp suất mặt piston lớn hơn, xy lanh Lưu lượng q từ buồng nhỏ xy lanh kết hợp với lưu lượng bơm Q cung cấp vào buồng lớn xy lanh Nếu P gọi V vận tốc xy lanh: Xét mặt vành khăn q = (π/4) (D2 – d2)v Xét mặt piston Q + q = (π/4) D2v Q = (π/4) d2v Vậy V = (4/ π) (Q / d2) = Q / a Với a diện tích ti xy lanh D d Q+q q A P T Q M Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Một máy cắt hình 5.10 bao gồm bánh cắt có chuyển động quay bàn trượt theo phương nằm ngang Bàn trượt truyền động xy lanh thủy lực có hành trình mét Xy lanh cần phải có vận tốc nhanh xấp xỉ m/min, tự động chuyển qua vận tốc chậm để cắt áp suất hệ thống tăng lên giai đọan chi tiết tiếp xúc với đầu cắt Vận tốc chậm cắt điều chỉnh từ 10 đến 150 mm/min Vận tốc trở xy lanh yêu cầu không nhanh xấp xỉ m/min Xy lanh có tải giai đọan nhanh trở 500 kg, tải cắt 2500 kg Áp suất tối đa hệ thống 70 bar Hiệu suất xy lanh 0.9 Đầu cắt Bàn trượt Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Chọn kích thước xy lanh V2 = 10 – 150 mm/min F2 = 2500 kg Nhanh Chậm V1 = m/min, F1=500 kg Hành trình d D Hành trình v = m/min, f = 500 kg Diện tích piston Các thông số sau: A = πD2/4 = 3.14 x (102) /4 = 78.5 cm2 Đường kính piston D = 100 mm Diện tích ti Đường kính ti d = 70 mm a = πd2/4 = 3.14 x (72) /4 = 38.5 cm2 Áp suất lớn 40 bar Diện tích mặt vành khăn (A –a) = 78.5 – 38.5 = 40 cm2 Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Sử dụng mạch truyền thống Nhanh Chậm A Y3 Công tắc áp suất P T E2 E1 Y1 A B P T Y2 40 bar Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Giai đọan xy lanh nhanh Khi cuộn dây Y1 cấp nguồn, dầu từ bơm vào thẳng buồng lớn xy lanh làm xy lanh Trong thời gian xy lanh chạy không tải nên áp suất hệ thống chưa đủ để làm chuyển đổi trạng thái công tắc áp suất Vì cuộn dây Y3 chưa cấp nguồn, xy lanh làm việc với vận tốc nhanh m/min Nhanh Chậm V = m/min = 1/20 m/s A Y3 Công tắc áp suất P T E2 E1 A Y1 P B T Y2 Q = 23.55 l/min 40 bar Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Chậm Giai đọan xy lanh chậm A Y3 Công tắc áp suất q1 = x 0.24 = 0.48 l/min Khi xy lanh tiếp xúc với chi tiết, áp suất tăng cao đến giá trị ngưỡng công tắc áp suất, cuộn dây Y3 cấp điện, việc điều chỉnh van E1, vận tốc xy lanh bị giảm V = 60 mm/min = 0.001 m/s P T E2 E1 A Y1 P q2 = 0.24 l/min B T Y2 Qdư = 23.55 – 0.48 = 23.07 l/min Q = 23.55 l/min 40 bar Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH v = m/min = 1/20 m/s Giai đọan xy lanh q = 23.55/2 = 11.775 l/min A Y3 Công tắc áp suất P T E2 Ở hành trình về, cách điều chỉnh van E2 xy lanh có vận tốc mong muốn E1 Qdư = 23.55 – 11.775 = 11.775 l/min Y1 A B P T Y2 Q = 23.55 l/min 40 bar Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Phân tích q trình tiêu thụ lượng hệ thống chu kỳ làm việc Lưu lượng bơm cần cung cấp cho xy lanh giai đọan nhanh Q (l/min) = A(cm2) V( m/s) = x 78.5 (cm2) x (1/20) (m/s) = 23.55 (l/min) Công suất tiêu thụ N (kW)= (P (bar) x Q (l/min))/600 = (40 x 23.55)/600 = 1.57 kW Giai đọan xy lanh nhanh, toàn luợng dùng để xy lanh có vận tốc nhanh Giai đọan khơng có lưu lượng bị dư nên lượng tiêu hao vơ ích N1 = Nhanh Chậm V = m/min = 1/20 m/s A Y3 Công tắc áp suất P T E2 E1 A Y1 P B T Y2 Q = 23.55 l/min 40 bar Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Chậm Giai đọan xy lanh chậm V = 60 mm/min = 0.001 m/s A Y3 Năng lượng N2 = (P x Q)/600 = 40 x 23.07 / 600 = 1.538 kW q1 = x 0.24 = 0.48 l/min Công tắc áp suất P T E2 E1 A Y1 P q2 = 0.24 l/min B T Y2 Qdư = 23.55 – 0.48 = 23.07 l/min Q = 23.55 l/min 40 bar Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Ra chậm R3 C1 R2 Y3 C2 S2 R1 Y1 Y2 S3 M S1 Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Hệ thống lái thủy lực Hệ thống lái thủy lực Vị trí nghỉ Van chống sốc Vơ-lăng Bộ phận chuyển mạch Van giới hạn áp suất Bơm Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Điều khiển sang trái Điều khiển sang trái Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh L R Ngọai lực tác động lên bánh xe Bộ điều chỉnh lưu lượng Van chống sốc xả áp suất Bộ chuyển mạch đóng Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Chọn kích thước ti xy lanh Ti xy lanh thủy lực bị kéo nén tải tác động lên Do kích thước phải đủ lớn để chống uốn tải tác động Lý thuyết Euler kéo nén dùng để tính kích thước ti xy lanh thủy lực: K = πEJ / L2 Trong K = tải tới hạn (kg) , E = mođun đàn hồi vật liệu (kg/cm2) (2.1 x 106 kg/cm2 thép), J = Mơ-men qn tính ti (cm4) (πd4/64 với d đường kính ti), L = chiều dài qui ước, phụ thuộc vào cách gá đặt xy lanh Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh l l L=l l l L = 2l L = chiều dài qui ước, phụ thuộc vào cách gá đặt xy lanh l l L = l/2 l l L = l/(2)½ Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Một máy ép thủy lực có sơ đồ hệ thống trình bày hình 5.36 với chế độ làm việc Xy lanh ép với tải 7t để nâng dụng cụ Khi tiếp xúc với chi tiết, áp suất hệ thống tăng lên kích họat cơng tắc áp suất để chuyển hệ thống chế độ vi sai sang chế độ truyền thống nhằm tăng lực ép Công tắc áp suất cài giá trị cao 20% so với giá trị cần để nâng tải Lực lớn mà xy lanh tạo 20t hành trình làm việc xy lanh 1.7 m Xác định kích thước xy lanh Áp suất lớn hệ thống không vượt qua 250 bar Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh 1.7 m Vận tốc xy lanh (m/min) 15 Cuộn dây Trạng thái Tải 20 t Công tắc áp suất làm việc 7t Công tắc áp suất a b c Xả tải 0 0 Vi sai 1 0 Truyền thống 1 1 Trở 0 b c = Cấp nguồn = Ngắt nguồn a Hành trình M Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Đường kính ti xy lanh Tải tới hạn trường hợp là: K = πEJ / L2 với K = 20 t = 20 000 kg, E = 2.1 x 106 kg/cm2 J =πd4/64, d đường kính ti xy lanh, L chiều dài qui ước Chiều dài qui ước trường hợp tính sau: L =l/(2) ½ = 1.7 / (2) ½ = 1.2 m = 120 cm Đường kính yi xy lanh tính sau: d4 = (64 x L2 x K) / (π3 x E) = (64 x 1202 x 20 000) /( π3 x 2.1 x 106) = 283 cm4 Vậy d = 4.1 cm d = 41 mm Nếu tính theo hệ số an tồn 3.5 đường kính ti xác định sau: K = 3.5 x 20 t = 70 t d4 = (64 x L2 x K) / (π3 x E) = (64 x 1202 x 70 000) /( π3 x 2.1 x 106) = 991 cm4 Vậy d = 56 mm Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Đường kính piston Lực = 20 t Áp suất lớn = 250 bar Hiệu suất xy lanh = 0.9 Diện tích piston tính sau: A = (20 x 103 x 9.81) / (250 x 105 x 0.9) (Nm2/N) = 0.00872 m2 A = πD2/4 Vậy D = [0.00872 x (4/π)]1/2 = 0.105 m = 105 mm Theo tiêu chuẩn, xy lanh chọn có kích thước sau: D = 125 mm, d = 70 mm Với xy lanh này, áp suất cần cung cấp để tạo lực 20 t là: P = (20 000 x 9.81) / [(π/4) x 0.1252 x 0.9] (N/m2) = 177.7 bar Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Trong thời gian thực chế độ vi sai tải hệ thống 7t, áp suất cần cung cấp cho xy lanh giai đọan là: (7000 x 9.81) / [(π/4) x 0.072 x 0.9] = 198.4 bar Công tắc áp suất cần cài giá trị lớn 20% so với áp suất trên, công tắc áp suất cài với giá trị là: 198.4 + 20% = 238 bar Lưu lượng cần cung cấp cho xy lanh giai đoạn vi sai tích diện tích ti vận vận tốc, là: [(π x 0.072) / 4] x (15/60) (m3/s) = 57.7 l/min Lưu lượng cần cấp cho xy lanh giai đoạn mạch truyền thống là: [(π x 0.1252) / 4] x (5/60) (m3/s) = 31.3 l/min Vậy bơm cần phải cung cấp lưu lượng tối thiểu 61.3 l/min Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Mạch kín 15-20 bar M M Mạch make-up Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Mạch kín bù dầu nhờ lực trọng trường M Brake van Cennitec le the truyen Một số mạch đặc biệt xy lanh Mạch kín với mạch làm “tươi” RV1 15-20 bar RV2 Motion control valve RV3 M Mạch make-up Cennitec CENNITEC www.themegallery.com ... Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Một máy cắt hình 5.10 bao gồm bánh cắt có chuyển động quay bàn trượt theo phương nằm ngang Bàn trượt truyền động xy lanh thủy lực có hành trình mét Xy lanh... chuyển động đồng thời hay không? Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Hai xy lanh có chuyển động đồng thời hay khơng? Xy lanh Xy lanh 18 kN 12 kN 140 bar Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH... Cennitec le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Nhanh Sử dụng mạch vi sai A Tính thơng số hệ thống Y3 Công tắc áp suất P T E1 Y1 A B P T Y2 40 bar Cennitec Chậm le the truyen CƠ CẤU CHẤP HÀNH Nhanh Giai đọan