chuyên đề Máy cắt tự động

I.3. Lực khi cắt: Cắt với lưỡi cắt nghiêng: P = Trong đó: : góc nghiêng của dao cắt = 20 : hệ số vật liệu: = 0,5 K = 1,3 hệ số phụ thuộc dao, vật liệu, khe hở. S bề dày thép: S = 10 mm Giới hạn bền: = 380Nmm2. : giới hạn bền cắt : = (0,8 – 0,9 ) Pc = = 74455 kg Vmin = 50mms, Vmax= 100mms I.4. lực kẹp phôi: Phương kẹp vuông góc với phương cắt nên lực kẹp : Pk = 0,04 x P = 2978,2 kg Vmin = 30mms Vmax = 50mms I.5. lực đấy cấp phôi: Giả sử phôi có kích thước: 2000x1000x10 m = 20000x1000x10x = 20x1x0,01x 7800 = 1560 (Kg) Fms = kmg = 0,1x1560x9,8 = 1530 (kg) Phương trình cân bằng lực: Fđẩy = Fms = 1530 (kg) Vận tốc đẩy phôi: Vmin = 30mms, Vmax = 50mms II. Tính và chọn Xi lanh: II.1. xi lanh cắt: Lực cắt: Pc = 74455 kg Vmin = 50 mms Vmax= 100 mms Ta chọn áp suất bơm Pb = 100 bar = 10 Nmm2 Trong quá trình chuyển động luôn có sự tổn thất áp suất: bộ lọc, van, đường ống… Tổn thất bộ lọc dầu: P1 = 1,5 bar Tổn thất van tràn: P2 = 2,5 bar Tổn thất van giảm áp; P3 = 3 bar Tổn thất van 1 chiều: P4 = 1,5 bar Tổn thất van đảo chiều: P5 = 2 bar

GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Trang1 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm Máy cắt tự động: I./ Thơng số tính toán: I.1./ Nguyên lý hoạt động: Đầu tiên xi lanh C đẩy phôi lên với khoảng cách cần thiết đẩy lên chạm vào cơng tắc hành trình số 1, lúc xi lanh kẹp B xuống để kẹp chặc phơi.trong q trình xuống chạm vào cơng tắc hành trình số 3, sau kẹp xong xi lanh C quay chạm vào công tắc hành trình số dừng lại,đồng thời xi lanh A mang lưỡi cắt xuống để thực trình cắt, sau cắt xong chạm vào cơng tắc hành trình số xi lanh A lên đến chạm vào cơng tắc hành trình số xi lanh A lên xong xi lanh B lên chạm vào cơng tắc hành trình số xi lanh C bắt đầu lại trình cắt Trang2 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm I.2./ Sơ đồ mạch thủy lực Trang3 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm I.3./ Lực cắt: Cắt với lưỡi cắt nghiêng: P = K  S  c tg Trong đó:  : góc nghiêng dao cắt = 20  : hệ số vật liệu:  = 0,5 K = 1,3 hệ số phụ thuộc dao, vật liệu, khe hở S bề dày thép: S = 10 mm Giới hạn bền:  b = 380N/mm2  c : giới hạn bền cắt :  c = (0,8 – 0,9 )  b  1,3x 0,5 x102 x 40 tg Pc = = 74455 kg Vmin = 50mm/s, Vmax= 100mm/s I.4./ lực kẹp phơi: Phương kẹp vng góc với phương cắt nên lực kẹp : Pk = 0,04 x P = 2978,2 kg Vmin = 30mm/s Vmax = 50mm/s I.5./ lực cấp phơi: Giả sử phơi có kích thước: 2000x1000x10  m = 20000x1000x10x thép = 20x1x0,01x 7800 = 1560 (Kg) Fms = kmg = 0,1x1560x9,8 = 1530 (kg) Phương trình cân lực: Fđẩy = Fms = 1530 (kg) Vận tốc đẩy phôi: Vmin = 30mm/s, Vmax = 50mm/s II./ Tính chọn Xi lanh: II.1./ xi lanh cắt: Lực cắt: Pc = 74455 kg Vmin = 50 mm/s Vmax= 100 mm/s Ta chọn áp suất bơm Pb = 100 bar = 10 N/mm2 Trong trình chuyển động ln có tổn thất áp suất: lọc, van, đường ống… Tổn thất lọc dầu:  P1 = 1,5 bar Tổn thất van tràn:  P2 = 2,5 bar Tổn thất van giảm áp;  P3 = bar Tổn thất van chiều:  P4 = 1,5 bar Tổn thất van đảo chiều:  P5 = bar Trang4 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm Tổn thất van tiết lưu:  P6 = bar Tổn thất ống dẫn:  P7 = 1,5 bar Áp suất dầu tác dụng lên xi lanh: p = Pb -   P = 80 bar = N/mm2 Tiết diện pittông: F = pc 74455 = = 9306,9 (mm2) p Đường kính xi lanh: D = F = 108,9 (mm)  Đường kính cần đẩy: d = k x D = 0,7x 108,9 = 76,2 (mm) Lưu lựong làm việc xi lanh: Q = FxVmax = 9306,9 x 100 = 930687,5 (mm3/s) = 0,9306875 (dm3/s) = 55,9 (l/f) Q 930690 3,14 x 76,2 = Vận tốc dao di lên: V = = 196 mm/s F 4749 II.2./ xi lanh kẹp phôi: Pk = 2978 kg Vmin = 30mm/s Vmax = 50mm/s Ta chọn áp suất bơm Pb = 100 bar = 10 N/mm2 Trong trình chuyển động ln có tổn thất áp suất: lọc, van, đường ống… Tổn thất lọc dầu:  P1 = 1,5 bar Tổn thất van tràn:  P2 = 2,5 bar Tổn thất van giảm áp;  P3 = 1,5 bar Tổn thất van chiều:  P4 = 1,5 bar Tổn thất van đảo chiều:  P5 = bar Tổn thất van tiết lưu:  P6 = bar Tổn thất ống dẫn:  P7 = 1,5 bar Áp suất dầu tác dụng lên xi lanh: p = Pb -   P = 85,5 bar = 8,55 N/mm2 Tiết diện pittông: F = Pk 29782 = = 3483,3 (mm2) p 8,55 Đường kính xi lanh: D = F = 66,6 (mm)  Đường kính cần đẩy: d = k x D = 0,7x 66,6 = 46,6 (mm) Lưu lựong làm việc xi lanh: Q = F xVmax = 3483,3 x 50 = 174165 (mm3/s) = 0,174165 (dm3/s) = 10,5 (l/f) Q 174165 3,14 x 46,6 = Vận tốc dao di lên: V = = 98 mm/s F 1778,6 II.3./ xi lanh đẩy phôi: Fđẩy = 1530 (kg) Vận tốc đẩy phôi: Vmin = 30 mm/s, Vmax = 50 mm/s Trang5 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm Ta chọn áp suất bơm Pb = 100 bar = 10 N/mm2 Trong trình chuyển động ln có tổn thất áp suất: lọc, van, đường ống… Tổn thất lọc dầu:  P1 = 1,5 bar Tổn thất van tràn:  P2 = 2,5 bar Tổn thất van giảm áp;  P3 = 1,5 bar Tổn thất van chiều:  P4 = 1,5 bar Tổn thất van đảo chiều:  P5 = bar Tổn thất van tiết lưu:  P6 = bar Tổn thất ống dẫn:  P7 = 1,5 bar Áp suất dầu tác dụng lên xi lanh: p = Pb -   P = 85,5 bar = 8,55 N/mm2 Tiết diện pittông: F = Pđ 15300 = = 1789,5 (mm2) p 8,55 F = 47,7 (mm)  Đường kính xi lanh: D = Đường kính cần đẩy: d = k x D = 0,7x 47,7 = 33,4 (mm) Lưu lựong làm việc xi lanh: Q = F xVmax = 1789,5 0,089475 (dm3/s) = 5,4 (l/f) x 50 = 89475 (mm3/s) = Q 89475 3,14 x 33,4 = Vận tốc dao di lên: V = = 98 mm/s 913,8 F Toàn lượng lưu lượng biến thành nhiệt, gây nên tổn thất công suất: N= p0 Q1 85,5 x 55,9  7,8 kW  612 612 P0 = 85,5 bar Q = 55,9 (l/f) Nếu lấy tổng hiệu suất bơm dầu  = 0,7, cơng suất cần thiết động điện : Nct = N 7,8  11,2 kW   0,7 II.4./ Bảng tổng kết Trang6 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm max TT Đường Lưu V V kính lượng Q mm/ mm D(mm) (l/f) s /s Xi lanh A 108,9 55,9 100 50 Xi lanh B 66,6 10,5 50 30 Xi lanh C 47,7 5,4 50 30 Vậy lưu lượng cần thiết cung cấp cho hệ thống: = 75,8 lit/ phút áp suất cần thiết bơm tạo 100 bar III./ Bơm dầu động dầu: III.1./ Bơm dầu:  Nguyên lý làm việc: Bơm gồm pitông (1) đặt song song với trục roto (2) ln tì sát vào đĩa nghiêng (3) nhờ lò xo (4) Trục số (5) truyền chuyển động vịng cho roto, nên buột pitơng (1) di động thẳng về, thực trình hút nén Các xi lanh pitơng (1) điều có lỗ thong với rãnh đĩa dẫn dầu (6) Trong q triịnh Trang7 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm quay, pitông vào vùng rãnh A thực trình hút, vùng rãnh B thực trình nén  Các thong số bơm: theo bảng III/ 160 ta chon bơ pitông kiểu H  P loại 705M có thong số: Số vịng quay: n = 960(v/ph) Lưu lượng: Q = 100 (l/ph) Áp suất: p = 100 bar Số piston: z=9 Góc nghiêng lớn nhất:  = 250 Hiệu suất bơm: Q = 0, 77  Lưu lượng bơm: 10   Q = d x z x n x D x tg  (l/ph) Trong đó: Q: lưu lượng bơm Q = 100 (l/ph) d : đường kính pitơng d = 16-22 (mm) z : số lượng pitơng z=9 n : số vịng quay n = 960 (v/ph) D : đường kính vịng chia roto (mm)  : góc nghiêng:  = 6-250 Trang8 chọn d = 20 mm GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm h: hành trình pitơng thong thường h = (1,3-1,4)d ta chọn h = 1,4 x d = 1,4 x 20 = 28 ( mm) mà ta có:  D tg  = h D h 28 = = 60 (mm) tg tg 25 Vậy lưu lựơng pitông là: 10   10  x 3,14 Q= d x z x n x D x tg  = 20 x x 960 x 60 x tg250 4 = 75904,5 (l/ph) III.2./ Chọn động dầu: Động cấu biến đổi lương dùng để biến dầu thành Về nguyên tắc, kết cấu động dầu giống bơm dầu Do đó, tất loại bơm dầu làm động dầu ngược lại Thông thường động dầu lắp với bơm dầu thành khối truyền động gọi hộp truyền động dầu ép Trong hộp truyền động dầu ép, bơm dầu động dầu động dầu thường có kết cấu giống nhau; có khác khác kích thước Ta chọn động dầu pitông IV./ Chọn lọc : Trong q trình làm việc, dầu khơng tránh khỏi bị ô nhiễm bẩn chất bẩn từ bên vào chất bẩn tù thân dầu tạo nên Những chất bẩn làm kẹt khe hở, tiết diện chảy có kích thước nhỏ hệ thống dầu ép gây nên trở ngại, hư hỏng hệ thống Do đó, hệ thống dầu ép dùng lọc dầu để ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên cấu dầu ép Bộ lọc dầu thường đặt ống hút cơm dầu Trường hợp cần dầu tinh khiết đặt thêm phận cửa bơm cửa hệ thống dầu ép Tùy thuộc vào kích thước chất bẩn chọn được, lọc dầu phân thành : Bộ lọc thơ : lọc chất bẩn có kích thước đến 0,1 mm Bộ lọc trung bình : học chất bẩn có kích thước đến 0,01 mm Bộ lọc tinh : lọc chất bẩn có kích thước đến 0,005 mm Trang9 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm Bộ lọc đặc biệt tinh : lọc chất bẩn có kích thước đến 0,001 mm Các hệ thống dầu ép máy công cụ thường dùng lọc trung bình lọc tinh Chọn lọc lưới đặc tính phù hợp với loai máy mà ta thiết kế  Đặc điểm : Bộ lọc lưới lọc dầu đơn giản gồm khung cứng (1) lọc đồng (2) bao xung quanh Dầu từ xuyên qua mắt lưới lỗ (3) để vào ống hút (4) Hình dáng kích thước lọc lưới khác tùy thuộc vào vị trí cơng dụng lọc – khung – lưới – lỗ - ống hút  Nhược điểm lọc : Nhược điểm lọc lưới chất bẩn dễ bám vào mắt lưới khó tẩy Do đó, thường dùng để lọc thơ, lắp vào ống hút bơm Trường hợp thường dùng lọc tinh ống a) Các thông số lọc : Do dức cản lưới, nên dầu qua lọc bị giảm áp suất, tổn thất áp suất lây ∆p = 1÷2 bar Tính lưu lượng chảy qua lọc dầu, người ta dùng cơng thức tính lưu lưu lượng qua lưới lọc : Q  A.p l f   Trong : Trang10 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm A = 8 = 48 cm2 diện tích tồn bề lọc [cm2] ∆p = p1 – p2 = hiệu áp lọc [bar]  1 [poise] = 0,06895[bar] độ nhớt động học dầu α = 0,05 lit hệ số lọc, đặc trưng cho lượng dầu chảy qua lọc cm phút đơn vị diện tích thời gian Q  lit cm phút A.p 48.2 0,05 69,5 l f   0,06895 Vận tốc dầu tính trước vào lưới (thơng thường v = 0,5÷1 m/s) V./ Ống dẫn ống nơi : V.1./ Ống dẫn : Ống dẫn dùng trog hệ thống dầu ép phổ biến ống đồng hay ống thép ống đồng có ưu điểm dễ biến đổi hình dáng, đắt tiền thế, ống dẫn có tiết diện lớn khơng cần uốn cong nhiều, người ta dùng ống thép Ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền tổn thất áp suất cần nhỏ Để giảm tổn thất áp suất, ống dẫn ngắn tốt, bị uốn cong để tránh biến dạng tiết diện đổi hướng chuyển động dầu Để lựa chọn đường kính ống dẫn, ta xuất phát từ phương trình lưu lượng chảy qua ống dẫn :  d v Q Nếu ta lấy lưu lượng la Q [lit/phut], vận tốc dầu chảy ống la v [m/s] đường kính ống dẫn la d [mm], ta có :  0,001d  Q v 10 60 Từ rút : d 4,6 Q  mm v Vận tốc dầu chảy ống thường dùng : Ở ống hút : v = 1,5÷2 m/s Ở ống nén : v = 3÷5 m/s Để kiểm tra sức bền ống, thường dùng công thức sau :   10 p.d  N 2.s m2     ứng suất cho phép vật liệu ống dẫn Vì ta chọn ống dẫn đồng nên    250.105  N p – áp suất lớn dầu ống [bar] Trang11 m2  GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm s- bề dầy thành ống [cm]  Đường kính ống dẫn từ lọc đến máy bơm : Từ lọc đến máy bơm ta thấy có hai loại ống Đường kính ống hút : d 4,6 Q v : Q = 69,5 l/f v = m/s d 4,6 Q 69,5 4,6 27 mm v Đường kính ống nén : d 4,6 Q v : Q = 69,5 l/f v = m/s d 4,6 Q 69,5 4,6 17 mm v  Đường kính ống dẫn từ van ổn tốc đến van đảo chiều 5/2 Đường kính ống hút : d 4,6 Q v : Q = 40 l/f v = m/s d 4,6 Q 40 4,6 20,6mm v Đường kính ống nén : d 4,6 Q v : Q = 40 l/f v = m/s d 4,6 Q 40 4,6 13mm v  Đường kính ống dẫn từ van đảo chiều 5/2 đến xylanh : Đường kính ống hút : d 4,6 Q v : Q = 60 l/f Trang12 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm v = m/s d 4,6 Q 60 4,6 25mm v Đường kính ống nén : d 4,6 Q v : Q = 60 l/f v = m/s d 4,6 Q 60 4,6 16mm v V.2./ Ống nối : Để nối ống dẫn với nối ống dẫn với cấu dầu ép Loại ống nối hình thường dùng để nối loại ống có đường kính khơng q 30 mm Đầu mút ống làm đồng (1) tạo thành dang tì lên đầu mối nối (2) Góc thơng thường 60 0±30’ Để xiết chặt hai mặt côn vào ta dung ecu (3) ép ống tì (4) bên trái Kiểu ống nối dùng đến áp suất 100÷200bar VI./ CHỌN BỂ DẦU : Để xác định kích thước cần thiết bể dầu, ta phải tính lượng dầu cần thiết cho hệ thống dầu ép Lượng dầu tính tốn sở cân nhiệt lượng tổn thất hệ thống dầu ép sinh ra, phụ thuộc vào truyền tỏa nhiệt bể dầu Những tổn thất công suất chủ yếu biến thành nhiệt phận hệ thống dầu ép là:  Tổn thất công suất bơm dầu Tổn thất công suất bơm dầu làm tăng nhiệt độ dầu, bơm nhúng vào dầu: Q p 1  Nb  b o [kW] 612  = 40.10  0.77 ( ) 0,2 KW 612 0.77 Trong đó: Qb  lưu lượng bơm dầu [l/ph] p o  áp suất cửa bơm [bar]   tổng hiệu suất bơm  Tổn thất công suất van tràn Chọn van kiểu r52-16 có: Nếu lưu lượng qua van tràn Qt thì: Trang13 GVHD: Dương Bình Nam Nt  SVTH: Nguyễn Minh Tâm Qt p o [kW] 612 = 140 x 50 11,4 KW 612  Tổn thất công suất cấu điều chỉnh, ống dẫn ống nối Nđ   Qb  Qt   p 612 [kW] = (100  40).14,5 2,4 KW 612 Trong đó:  p  tổn thất áp suất cấu điều khiển, ống dẫn Tổng tổn thất áp suất hệ thống dầu ép: N = Nb + Nt + Nđ [kW] = 0,2 + 11,4 + 2,4 = 14 (KW) Ta lấy thể tích dầu cần thiết ÷ phút lưu lượng bơm V = 4.100 = 400 (lit) = 0,4( m 3/ph) Để kiểm tra lượng dầu chọn (hoặc để tính xác), đảm bảo nhiệt độ T dầu không vượt 55 60 o C sau thời gian làm việc t giờ, ta dùng cơng thức xác định từ phương trình cân nhiệt, nhiệt độ dầu khởi động nhiệt độ khơng khí: T To  K o [ C] kF Trong đó: To - nhiệt độ khơng khí xung quanh [ o C ] K = 633N [kcal/giờ] - tổng nhiệt lượng sản tổn thất công suất hệ thống dầu ép k - hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào môi trường làm nguội: + Ở bể dầu làm nguội quạt không khí: k = 20 F 0,64.3 V [m2] =0,4 (m2) Thay trị số F vào cơng thức ta có: T To  K 0,64k V [o C] =28 + 633 107 [ o C ] 20.0,4 Từ ta xác định thể tích dầu cần thiết:   K K   V       0,064k T   0,064k T  To   Trang14 GVHD: Dương Bình Nam = (( SVTH: Nguyễn Minh Tâm 633 / 60 ) ) = 2,95 (m3) 0,064.20.4 Tài liệu tham khảo 1./ Truyền động dầu ép máy cắt kim loại (GS Nguyễn Ngọc Cẩn) 2./ truyền động thủy lực máy cắt kim loại ( Nguyễn Phương) Trang15 GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm Trang16 ... dầu thành khối truyền động gọi hộp truyền động dầu ép Trong hộp truyền động dầu ép, bơm dầu động dầu động dầu thường có kết cấu giống nhau; có khác khác kích thước Ta chọn động dầu pitơng IV./... ) ) = 2,95 (m3) 0,064.20.4 Tài liệu tham khảo 1./ Truyền động dầu ép máy cắt kim loại (GS Nguyễn Ngọc Cẩn) 2./ truyền động thủy lực máy cắt kim loại ( Nguyễn Phương) Trang15 GVHD: Dương Bình Nam...GVHD: Dương Bình Nam SVTH: Nguyễn Minh Tâm Máy cắt tự động: I./ Thơng số tính tốn: I.1./ Ngun lý hoạt động: Đầu tiên xi lanh C đẩy phôi lên với khoảng cách cần thiết đẩy