Thiết kế máy ép thủy lực 100 ton

ĐA MÁY THỂ TÍCH Mục lục Mục lục Lời nói đầu .3 Chương 1:Tổng quan máy ép thủy lực .4 1.1)Giới thiệu máy ép thủy lực .4 1.2) Các thơng số máy ép thủy lực 1.3) Ưu nhược điểm máy ép thủy lực 1.4)Phân loại máy ép thủy lực .8 1.4.1 Phân loại theo chức công nghệ 1.4.2 Phân loại theo hình dáng khung máy 10 1.4.3 Phân loai theo lực ép 13 Chương : Thiết kế, tính tốn hệ thống thủy lực 13 2.1 Hình dạng thật máy ép thiết kế 13 2.2 Thiết kế mạch thủy lực .15 2.1.1 Sơ đồ mạch 15 2.2.2 Nguyên lí làm việc mạch .16 2.3 ) Xác định thông số máy : 17 2.4) TÍnh tốn thơng số máy : 18 2.4.1 ) Tính tốn xy lanh thủy lực : .18 2.4.2 ) Tính tốn đường ống thủy lực 24 2.4.3 Tính toán chọn bơm .26 2.4.4 ) Thiết kế bể dầu : 31 Chương : Chọn thiết bị thủy lực 33 3.1) Van phân phối : 33 3.2 Van chống rơi .35 3.3 ) Chọn van an toàn : .35 Page ĐA MÁY THỂ TÍCH 3.4 ) Chọn van điều khiển dòng van tiết lưu 36 3.5) Áp kế : 37 3.6) Bộ lọc dầu : 37 4.6.1 Chức lọc dầu 37 3.6.2 Phân loại lọc dầu 38 3.7 ) Chọn ống dẫn dầu : 39 3.8 )Cút nối thủy lực : 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO .41 Page ĐA MÁY THỂ TÍCH Lời nói đầu Trong thời kì cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngành khí nói chung ngành thủy lực nói riêng đóng góp phần khơng nhỏ Với khả tự động hóa cao, hoạt động an tồn, máy móc thiết bị thủy lực có mặt rộng rãi lĩnh vực kinh tế : xây dựng, giao thơng, quốc phịng, nhà máy … Trong ngành thủy lực cơng nghệ truyền động điều khiển hệ thống thủy lực có nhiều bước tiến manh mẽ ứng dụng rộng rãi Trong số khơng thể khơng kể đến máy ép thủy lực Với kết cấu đơn giản dễ sử dụng cơng suất lớn , kích thước nhỏ gọn … áp dụng vào nhiều ngành gia công áp lực (dập tấm, dập khối, ) , ép vật liệu xây dựng…… Mặc dù chúng em cố gắng nỗ lực nhiên chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế chuyên môn nên đồ án tránh khỏi thiếu sót mặt nội dung cách trình bày Chúng Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy (cơ) giáo , bạn người quan tâm tới đồ án để đồ án thêm hoàn thiện mang tính thực tiễn cao Cuối em xin chân thành cảm ơn thay giao môn đặc giúp em hoàn thành đồ án Sinh viên thực hiên : Page ĐA MÁY THỂ TÍCH Chương 1:Tổng quan máy ép thủy lực 1.1)Giới thiệu máy ép thủy lực Máy ép thủy lực loại máy ép sử dụng xi lanh thủy lực để tạo lực nén Máy ép thủy lực biết đến máy ép Braman, Joseph Braman người Anh phát minh Máy ép thủy lực hoạt động dựa nguyên lý định luật Pascal : Áp lực truyền hệ thống khép kín khơng đổi Đa số máy ép thủy lực hoạt động theo tác dụng tĩnh Nếu ta có pistong nối với ống dẫn hình 1.1a, bên chứa đầy chất lỏng Dưới tác dụng ngoại lực lên pittong P1, tạo áp suất chất lỏng p,gọi áp suất thủy tĩnh Theo định luật Pascal, áp lực P truyền cho toàn khối chất lỏng nằm xy lanh ln có hướng vng góc với thành ống Áp suất chất lỏng tạo có giá trị p = Như vật, áp suất chất lỏng ln có chiều vng góc với pittong lớn 2, nên chúng tạo áp lực lên pittong có giá trị P2= p.f2 Chính lực làm biến dạng vật liệu Từ ta suy : P2= Page ĐA MÁY THỂ TÍCH Do đó, độ lớn áp lực P2 ln phụ thuộc vào tỷ số f2/f1 Vì vậy, tỷ số lớn áp lực để gia công vật liệu lớn Page ĐA MÁY THỂ TÍCH 1.2) Các thơng số máy ép thủy lực - Lực ép danh nghĩa : Ph = Diện tích chất lỏng xi lanh x Diện tích có ích - Của piston cơng tác ( tấn) - Chiều cao hở khoang không gian dập :Z - Chiều cao kín - Hành trình xà di động H Page ĐA MÁY THỂ TÍCH -Kích thước bàn máy AxB -Tốc độ ép có tải ,khi khơng tải 1.3) Ưu nhược điểm máy ép thủy lực a Ưu điểm - Có khả truyền động với cơng suất lớn áp suất cao - Cơ cấu đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi bảo dưỡng chăm sóc - Có khả điều chỉnh vận tốc làm việc tinh cấp vô cấp - Kết cấu gọn nhẹ, vị trí phần tử dẫn bị dẫn không lệ thuộc với - Giảm kích thước, khối lượng hệ thống cách nâng cao áp suất làm việc - Nhờ quán tính nhỏ máy bơm động cơ, khả chịu nén cao dầu mà hệ thống làm việc với tốc độ cao mà khơng cần tính tốn tới yếu tố va đập hệ thống điện khí - Khâu hệ thống dễ dàng biến đổi từ chuyển động quay - tịnh tiến, tịnh tiến quay - Phòng ngừa tải nhờ van an toàn - Dễ theo dõi quan sát mạch thủy lực với hỗ trợ áp kế - Các phần tử tiêu chuẩn hóa tạo điều kiện thiết kế chế tạo b.Nhược điểm - Hiệu suất không cao mát đường ống, rò rỉ phần tử - Khi phụ tải thay đổi khó giữ tốc độ làm việc ổn định tính nén chất lỏng độ đàn hổi đường ống - Khi khởi động, nhiệt độ hệ thống thay đổi dẫn tới thay đổi độ nhớt chất lỏng kéo theo thay đổi vận tốc làm việc Page ĐA MÁY THỂ TÍCH 1.4)Phân loại máy ép thủy lực 1.4.1 Phân loại theo chức công nghệ -Tùy theo chức công nghê, máy ép thủy lực phân thành máy ép gia cơng vật liệu kim loại ( Hình 1-1 a )và máy ép gia công vật liệu phi kim (Hình 1-1 b) Page ĐA MÁY THỂ TÍCH Page ĐA MÁY THỂ TÍCH 1.4.2 Phân loại theo hình dáng khung máy  Dạng khung hình chữ C - Thơng số máy lực ép danh nghĩa Ph - Máy ép thuy lực dạng chữ C thuận lợi cho nguyên công dập ,vuốt ,uốn  Máy ép thủy lực trụ đơn động dang thân kín Page 10 ĐA MÁY THỂ TÍCH + Tổn thất đường ống đẩy: Với D = 18 mm , Q = 45,6 l/ph Ta có Tổng tổn thất đường ống : = 0,02 + 0,02 + 0,1 = 0,14 ( bar ) Tổn thất cục tổn thất dòng chảy qua thiết bị hệ thống Tổn thất đo thiết kế thiết bị Thường điền cataloge Tra tài liệu Tổn thất van phân phối : = bar Tổn thất van điều khiển dòng = bar Tổn thất van tiết lưu : = bar Tổn thất cút nối : = bar Tổn thất van chiều = bar Tổng tổn thất van hệ thống thủy lực : Từ ta có : => = 250 + 14,14 = 264,14 ( bar ) * Công suất làm việc lý thuyết bơm : =21,4 (kw) Page 28 ĐA MÁY THỂ TÍCH Trong : = 0,9 Từ đó, ta có : = 23,8 ( kW ) Tra bảng B P1.3/236 tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí ta chọn động có mã số 4A180M2Y3 Có thơng số : * Tính tốn thơng số sơ bơm, chọn kiểu bơm : - Thông số đầu vào bơm : 23,8 (kW) Lưu lượng bơm Số vòng quay động = 2943 ( v/ ph ) = 17,05 ( Áp suất bơm - Chọn kiểu bơm : Căn vào thông số áp suất lưu lượng điều kiện làm việc hệ thống ta thấy bơm bánh lựa chọn phù hợp : o Bơm bánh có dải áp suất p = 100 – 300 bar ; o Bơm bánh có dải lưu lượng phù hợp Q < 100 (l/ph) ; o Kết cấu bơm bánh nhỏ gọn, thuận tiện cho lắp ráp bảo dưỡng sau Page 29 ĐA MÁY THỂ TÍCH o Bơm bánh có giá thành thấp so với loại bơm : piston rotor hướng kính Piston rotor hướng trục, bơm cánh gat … Tra Cataloge bơm bánh hãng REXROTH ta lựa chọn bơm có mã số RE 10 030 có thơng số : - Dải áp suất - Lưu lượng riêng ) - Số vòng quay nhỏ - Số vòng quay lớn * Lưu lượng áp suất thực tế hệ thống sau lắp bơm : Thông số đầu vào : = = Lưu lượng riêng bơm bánh : Page 30 ĐA MÁY THỂ TÍCH Hệ số tổn thất khí truyền tải Lưu lượng thực tế bơm : Áp suất thực tế bơm : Vậy ta có bơm động thỏa mãn điều kiện đề 2.4.4 ) Thiết kế bể dầu : 2.4.4.1 ) Chức nhiệm vụ bể dầu Trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích bể dầu có chức nhiệm vụ sau: - Cung cấp dầu cho hệ thống hoạt động - Chứa dầu cho toàn hệ thống - Lắng đọng loại cằn bẩn có dầu q trình hoạt động - Tỏa nhiệt cho dầu hệ thống trình làm việc - Gá đặt thiết bị trạm nguồn 2.4.4.2 Kết cấu kích thước bể dầu Bể dầu có kết cấu cho cặn bẩn dầu lắng xuống đáy bể, muốn phải hạn chế xoáy dầu bể đến mức thấp Dầu từ ống xả trở bể khơng xốy sủi bọt Để đảm bảo cho lưu thông dầu tạo điều kiện làm nguội tốt hơn, bên bể Page 31 ĐA MÁY THỂ TÍCH 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 Mức dầu cao bể dầu 0,7 0,8 chiều cao thành bể Ống hút bơm ống xả cần đặt vị trí đối phải ngập dầu cách đáy bể khoảng (2 3)D (D đường kính ống tương ứng) Đầu ống xả vát góc 450 quay vào mặt thành bể, ta dùng lưới để khử xoáy dầu hồi bể Đáy bể nên làm nghiêng góc 80 để thay dầu qua lỗ thoát dầu cần thiết Bể dầu nên sơn màu sáng để tăng khả xạ nhiệt, tăng khả làm mát hệ thống 2.4.4.3 Tính tốn sơ kích thước bể dầu Kích thước bể dầu tính tốn dựa sở đảm bảo mặt tản nhiệt hạn chế đến mức tối đa xoáy dầu trình hoạt động hệ thống Bể dầu thường có xu hướng kích thước hẹp cao rộng thấp để tăng khả truyền nhiệt dầu bên Lượng dầu hệ thống đường ống thuỷ lực phải ln điền đầy, khơng có gián đoạn 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); Thể tích bể dầu thường tính theo cơng thức sau: = (3÷5)phút.Q = (3÷5).50,2 = 150,6 ÷ 251 lit Lấy = 250 ( lít ) Do đó: V = a.b.H = a.2a.a = = Vậy: a = = ( dm ) Lấy a = dm Page 32 ĐA MÁY THỂ TÍCH b= 2.a = 2.5 = 10(dm) H = a = (dm) Vậy kích thước bể dầu là: a x b x H = x 10 x thuận lợi cho việc bố trí số thiết bị thủy lực động điện, bơm, van thủy lực, năos đổ dầu, lọc, làm mát nên ta chọn kích thước kích thước thức Để đảm bảo cho lưu thông dầu tạo điều kiện cho dầu làm mát tốt hơn, kết cấu bên bể chia thành ngăn có khả lưu thông với Các đường ống hút ống xả đặt đối nhau, đầu ống xả vát góc 45 độ quay vào thành bể Chương : Chọn thiết bị thủy lực 3.1) Van phân phối : Van phân phối phần tử thủy lực có tác dụng làm thay đổi hướng dịng chất lỏng, làm đảo chiều chuyển động cấu chấp hành mà điều khiển Với phát triển mạnh mẽ ngành điều khiển tự động, hệ thống thủy lực sử dụng chủ yếu van phân phối dạng trượt điều khiển điện Các cuộn điện hay nam châm điện từ có điện áp sử dụng 24 VDC nguồn xoay chiều 220 VAC Tuy nhiên số hệ thống người ta sử dụng loại van phân phối khác van điều khiển tay, điều khiển thủy lực … Trong hệ thống máy ép thiết kế, có van phân phối loại 4/3: có nhiệm vụ điều khiển xylanh Tra cataloge hãng Rexroth ta chọn van phân phối có kí hiệu : Page 33 ĐA MÁY THỂ TÍCH WE E6X / SG24N9K4 /V 3.2 Van chống rơi Van chống lún (hay van chiều có điều khiển) có cấu tạo gần van chiều, chiều ngược lại dầu qua có đường dầu cao áp tác động từ bên vào Van chống lún làm nhiệm vụ giữ áp chống tụt cấu chấp hành Trong hệ thống thủy lực máy ép van chống lún có nhiệm vụ giữ áp xylanh thời gian xylanh hết hành trình ép Với yêu cầu lưu lượng áp suất tronghệ thống, ta chọn van chống lun hãng TAIWAN FLUID POWER – Đài Loan có kĩ mã hiệu : MPCV-03-W Page 34 ĐA MÁY THỂ TÍCH Van thơng số kĩ thuật sau : - Lưu lượng lớn : Q = 70 (l/ph); - Áp suất lớn : p =270 (bar); - Khối lượng: (kg) 3.3 ) Chọn van an toàn : Van an toàn phần tử thủy lực có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống trường hợp tải : xy lanh bị kẹt khiến áp suất hệ thống tăng vọt, gây nên nhiều cố hỏng bơm nguồn, vỡ đường ống Nguyên lí làm việc van dựa cân lực ngược chiều : lực đàn hồi lò xo tác dụng lên trượt (hay nút van) với lực áp suất dòng chất lỏng gây nên Tùy theo hệ thống, hoạt động tính chất mà van an tồn đặt giá trị áp suất khác Khi áp suất hệ thống tăng vọt lên tải, cấu chấp hành bị kẹt hỏng, van an toàn làm việc, xả chất lỏng bể đến áp suất đạt giá trị định mức Van an toàn chia làm loại theo ngun lí hoạt động, : van an toàn tác động trực tiếp gián tiếp Van an toàn tác động gián tiếp sử dụng chủ yếu Page 35 ĐA MÁY THỂ TÍCH hệ thống có lưu lượng lớn, áp suất tương đối cao Ta chọn van an toàn tác động trực tiếp hãng TAIWAN FLUID POWER – Đài Loan có kĩ mã hiệu : MRV-03-P-3 3.4 ) Chọn van điều khiển dòng van tiết lưu : Cụm van có chức hạn chế lưu lượng vào xi lanh hành trình ép, làm xi lanh chậm lại.Khi pittong đến điểm bắt đầu hành trình ép, đế pittong tác động vào cảm biến tạo tín hiệu điện Tín hiệu điện nàysẽ vào cuộn dây bên phải van điều khiển dòng chuyển chế độ làm việc Lúc dịng bị chặn khơng trực tiếp qua van vào xy lanh mà phải qua van tiết lưu lắp song song với van điều khiển dòng Lưu lượng bị giảm làm pittong chậm vào xy lanh Tra catalaoge ta chọn van điều khiển dịng hãng YUKEN có mã hiệu : FSHG - 08 - 1EVP - C1C2 - D24 - 20 Page 36 ĐA MÁY THỂ TÍCH Van tiết lưu chọn cataloge hãng REXROTH có mã số : J1 FG P8 -4X / V có thơng số : - Áp suất lớn = 315 bar - Lưu lượng lớn - Cỡ - Seri 4X 3.5) Áp kế : Chọn áp kế lò xo với số áp suất max 300 bar 3.6) Bộ lọc dầu : 4.6.1 Chức lọc dầu Trong trình hoạt động, dầu hệ thống thường bị nhiễm bẩn bui, cặn bẩn từ môi trường hay thân dầu hệ thống tạo nên trình hoạt động Những chất bẩn hệ thống dễ dàng gây nên tượng : kẹt cấu chấp hành (xy lanh, động thủy lực), van … Do lọc dầu có nhiệm vụ lọc chất bẩn nói trên, tăng tính ổn định hệ thống Tuy nhiên lọc ngăn ngừa phần định, sau thời gian ta phải tiến hành thay dầu cho hệ thống Page 37 ĐA MÁY THỂ TÍCH 3.6.2 Phân loại lọc dầu Thông thường, người ta phân loại lọc dầu theo kích thước lọc (hay theo độ tinh lọc lõi lọc) Bộ lọc dầu phân thành loại sau : - Bộ lọc thơ : có khả lọc chất bẩn có kích thước nhỏ 0,1 (mm) Bộ lọc thường lắp hệ thống thủy lực khơng có nhiều phần tử địi hỏi độ xác cao hay đặt hệ thống mang tính chất lọc phụ Nói chung lọc sử dụng - Bộ lọc trung bình : Kích thước nhỏ lọc 0,001 (mm) - Bộ lọc tinh : lọc chất bẩn có kích thước từ – 10 (m) Bộ lọc sử dụng rộng rãi hệ thống thủy lực chất lượng tốt, giá thành chấp nhận - Bộ lọc đặc biệt tinh : có khả lọc kích thước nhở Bộ lọc có giá thành đắt, thường sử dụng hệ thống có sử dụng van servo, van tỉ lệ đòi hỏi độ dầu cao Vật liệu lõi lọc có nhiều loại : lọc lưới, lọc lá, sợi thủy tinh … Để tính tốn lưu lượng dầu chảy qua lọc người ta dùng cơng tính lưu lượng chảy qua lọc lưới : Trong : - A : diện tích tồn bề mặt lọc, (cm2); - p : tổn thất áp suất lọc; - v : độ nhớt động học dầu hệ thống; = 32 (m2/s); - a: hệ số lọc, đặc trưng cho lưu lượng dầu chảy qua đơn vị diện tích đơn vị thời gian ; (lít/(cm2.phút)); Thơng thường ta chọn a = 0,06 – 0,09 (lít/(cm2.phút)) Page 38 ĐA MÁY THỂ TÍCH Nhưng đơn giản, thực tế ta thường chọn lọc dầu tinh theo lưu lượng Với lưu lượng Q = 80 (l/ph) ta chọn lọc dầu hãng Rexroth có mã hiệu : 10 TEN 0100 G100-H10XL A 00-0-V-R4-F 3.7 ) Chọn ống dẫn dầu : Ống dẫn thủy lực giữ vai trò liên kết phần tử Hệ truyền dẫn thủy lực Ống dẫn thủy lực cần đảm bảo yêu cầu sau: - Đảm bảo độ bền cần thiết - Đảm bảo hao phí áp suất thấp - Đảm bảo khơng rị rỉ - Đảm bảo khơng chứa, tạo bong bóng khí Ống dẫn thủy lực (ODTL) phân thành ODTL mềm ODTL cứng dựa cấu tạo ống dẫn Với hệ thống làm việc áp suất = 250 bar ta chọn đường ống thuộc loại ống dẫn cứng chế tạo từ thép đúc có khả chịu áp suất 350 bar Ở đoạn nối ống thủy lực xy lanh ta chọn loại ống dẫn mềm làm từ cao su nhân tạo để tránh tổn hao thủy lực ống dầu gấp khúc Tra catalog hãng SeAH Việt Nam ta lựa chọn loại ống dẫn dầu có mã hiệu API 5CT 3.8 )Cút nối thủy lực : Có loại mối nối thủy lực Mối nối tháo mối nối khơng tháo Page 39 ĐA MÁY THỂ TÍCH Mối nối không tháo được: sử dụng hệ thủy lực cố định, di chuyển tháo rời Mối nối không tháo gia công phương pháp hàn, dán đối đầu ống dùng ống chuyển Ưu điểm mối nối không tháo giảm 25-30% mặt khối lượng so với mối nối tháo ứng với hệ thủy lực Mối nối tháo : kiểu mối nối sử dụng mặt bích, đầu nối, ống chẹn,… Mối nối tháo phân mối nối cố định mối nối không cố định Để tiện cho việc tháo lắp sửa chữa bảo hành chi tiết hệ thống máy ép, ta chọn loại mối nối cố định Page 40 ĐA MÁY THỂ TÍCH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Máy Thủy Lực Thể Tích Các Phần Tử Thủy Lực Và Cơ Cấu Điều Khiển Trợ Động PGS.TS.Hồng Thị Bích Ngọc NXB Khoa học kỹ thuật, 2007 [2] Truyền Động Thủy Lực Thể Tích Lê Danh Liên [3] Giáo Trình Hệ Thống Truyền Động Thủy Khí PGS.TS Trần Xuân TùyTHS.Trần Minh Chính-KS.Trần Ngọc Hải, 2005 [4] Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí, Tập Trịnh Chất-Lê Văn Uyển.NXB Giáo Dục, 2007 [5] CATALOGUE HYDRAULIC hãng REXROTH [6] Busak complete O – Ring cataloge Page 41 ĐA MÁY THỂ TÍCH Page 42 ... Page ĐA MÁY THỂ TÍCH Chương 1:Tổng quan máy ép thủy lực 1.1)Giới thiệu máy ép thủy lực Máy ép thủy lực loại máy ép sử dụng xi lanh thủy lực để tạo lực nén Máy ép thủy lực biết đến máy ép Braman,... - Máy ép loại lớn: F > 60 (tấn - Máy ép loại siêu lớn: F > 1000 (tấn) Chương : Thiết kế, tính tốn hệ thống thủy lực 2.1 Hình dạng thật máy ép thiết kế - Theo đề thiết kế máy ép thủy lực có lực. .. ĐA MÁY THỂ TÍCH 1.4)Phân loại máy ép thủy lực 1.4.1 Phân loại theo chức công nghệ -Tùy theo chức công nghê, máy ép thủy lực phân thành máy ép gia cơng vật liệu kim loại ( Hình 1-1 a )và máy ép