Xilanh thủy lực dùng đóng mở cửa van phẳng nên phương đóng mở là phương thẳng đứng. Do đó hành trình của pittông là S = 6,5 m.
Lực tác dụng lên xi lanh :
Theo tính toán để nâng được cửa van thì cần tác dụng một lực nâng : Q = Q /2=1969,5 kN
⇒ Lực tác dụng lên xilanh : P = Q = 1969,5 kN. Tính chọn đường kính xilanh:
Diện tích làm việc cần thiết của xilanh là : ( F - f)p = P .
⇒ - .p = P . Trong đó :
F : Diện tích của phần không gian có cán của pittông. f : Diện tích của cán pittông.
p : Áp suất làm việc của xilanh. D : Đường kính trong của xilanh. d : Đường kính cán pittông.
Ta chon áp suất làm việc của xilanh là p = 25 Mpa = 25.10 N/m . Tỉ lệ = 0,5 ÷ 0,8 (TCVN 8300-2009/10). Ta chọn d = 0,5 D.
⇒ - .p = P P = .p
Xilanh thuỷ lực là một loại động cơ thuỷ lực được sử dụng rộng rãi trong cơ cấu chấp hành của truyền động thuỷ lực. Nó có vai trò hết sức quan trọng, chịu lực tác dụng lớn bởi tải trọng. Các bộ phận chính của xylanh là ống xylanh (thường gọi là xylanh), Piston, cán Piston và một số vòng (phớt) làm kín.
Xylanh thuỷ lực sử dụng trong hệ thống cần có đáp ứng những thông như sau: Áp suất làm việc của hệ thống : p = 25 Mpa.
Hành trình xilanh S = 6,5 m.
Đường kính lòng xilanh : D = 400 mm. Đường kính cán pittông: d = 250 mm.
Xilanh thủy lực được thiết kế theo tiêu chuẩn ISO6022 DIN24333.
Hình 3.4 - Kiến trúc của xilanh. Chọn vật liêu:
Theo bảng 5-3 trang 100 giáo trình kết cấu thép:
Chi tiết Vật liệu σb (Mpa) σch (Mpa)
Xylanh C45 610 360
Pittông GX21-40 210
Nắp C45 610 360
Dẫn hướng Nhựa tổng hợp 210
Bảng 3.1 - Bảng vật liệu được chọn chế tạo xylanh Kiểu xilanh
Với sơ đồ bố trí của hệ thống nâng hạ đã chọn ở phần trên, ta chọn xilanh cần thiết kế là kiểu cơ sở 1R có kết cấu và kích thước như hình dưới đây:
Hình 3.5 - Xilanh kiểu cơ sở 1R
Các thông số của xilanh được chọn theo tiêu chuẩn theo bảng dưới đây :
Bảng 3.2 Kích thước kiểu cơ sở 1R đã chọn. Kiểu lắp ghép xilanh
Hình 3.6 - Kiểu lắp MS3
Bảng 3.3 - Kiểu lắp ghép cho xilanh MS3 đã chon. Lưu lượng cần thiết cung cấp cho nguồn thủy lực : Diện tích làm việc của khoang xilanh ( đối với 2 xilanh): F =2.( π.D) =2.(.π.0,4) = 0,25 m .
Diện tích làm việc của khoang xilanh dưới ( đối với 2 xilanh): F =2.[ π ( D - d)] =2.[ ]=0,153 m .
Thể tích làm việc hữu ích của khoang trên xilanh : V = F.S =0,25.6,5=1,625 (m) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thể tích làm việc hữu ích của khoang dưới xilanh: V = F.S =0,995
Lưu lượng cần thiết cung cấp cho khoang trên xilanh : Q = = 1,625
600 = 2,4.10 m/s
Lưu lượng cần thiết cung cấp cho khoang dưới xilanh : Q = = 0,995
600 = 1,7.10 m/s. Trong đó :
t - là thời gian cần thiết đóng mở cửa van. Chọn t = 10phút = 600s.
Kết luận : Vậy ta chọn Q = Q = 2,4.10 m/s = 2,4 mm/s là lưu lượng cần cung cấp cho hệ thống. Do Q > Q .
3.8.2. Xác định đường kính ống dẫn dầu :
Để tránh hiện tượng vận tốc của chất lỏng trong đường ống lớn.
Vận tốc dòng chảy chất lỏng trong ống hút tính theo công thức sau : v = Thông thường thì v = ( 0,5 ÷ 1,5 m/s). Ta chọn v = 1,5 m/s.
⇒ d = = = 0,046 m . Chọn d = 50 mm.
Tương tự với ống đẩy chọn v = 3 m/s < v = 5 m/s để giảm tổn thất thủy lực trong đường ống.
Đường kính ống đẩy là : d = = = 0,032 m. Chọn d = 35 m
3.8.3. Tính toán tổn thất cho hệ thống:
Để đơn giản khi tính toán ta xem tổn thất của hệ thống bằng 15% áp suất dầu trong xilanh. Khi đó ta có tổn thất toàn bộ hệ thống :
Hp = 0,15.200 = 30 (bar)
Áp suất yêu cầu của toàn bộ hệ thống là : P = 250 + 30 = 280 (bar)
Hệ số an toàn của hệ thống lấy bằng 1,2 nên áp suất yêu cầu của hệ thống là : P = 280.1,2 = 336 bar.
Lưu lượng cần thiết là Q = 2,4.60 = 144 lít/phút.
Để bù lại lượng dầu rò rỉ, bay hơi và các tổn hao khác trong quá trình hoạt động của hệ thống, lưu lượng yêu cầu của hệ thống là:
Q = 1,1Q = 1,1.144 = 158,4 lít/phút. Chọn bơm có tốc độ quay 2970 vòng/phút.
=>lưu lượng yêu cầu Q = 158,4:2970=0,053 lít/vòng
Với lưu lượng và áp suất như trên ta chọn được loại bơm cung cấp cho hệ thống là : AGA 200M có Q = 0,067 lít/vòng, p = 250 bar,v= 2975 vòng/phút
- Chọn động cơ điện
Chọn động cơ điện kéo bơm phải căn cứ vào các thông số làm việc của bơm và hệ thống.
Áp suất lớn nhất của hệ thống p = 336 bar, để đạt được áp suất đó thì bơm phải đạt được áp suất tối thiểu là p = 336 bar.
Công suất yêu cầu của động cơ điện là :
N = . với η là hiệu suất của bơm. Chọn η = 0,85 ⇒ N = = 103 kW
Dựa vào catalog động cơ điện ta chọn động cơ điện có các thông số sau : - Hãng sản xuất : Nhà máy động cơ điện Việt Hùng ( Việt Nam)
- Model : 4A280S2Y3 - Công suất : 110 kW. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Vận tốc quay : 2970 vòng/phút. - Hệ số cosϕ = 0,89.
Chọn các thông số: Loại dầu sử dụng là dầu khoáng có tác dụng chống han rỉ, ôxi hóa và bọt độ nhớt 150SSU ở 38 C.
Để hệ thống đóng mở cửa van làm việc ổn định thì cần đảm bảo các yêu cầu chung: Bể dầu phải có mức dầu tối thiểu òn mà bơm hút được 100 mm, ống hút bơm chìm sâu trong bể dầu : 50 mm và phải có màng lọc, đường ống sử dụng thường là màu đen. Nhiệt độ tối đa cho phép trong hệ thống là 55 - 80 C.
Các van điểu chỉnh lắp đặt ở các đường ống nối đáy của xilanh để quản lí tốc độ đóng mở cửa van.
Bố trí đường ống trong hệ thống dẫn dầu hợp lí để tránh tổn thất thủy lực tới mức tối đa.
3.8.4. Chọn động cơ bơm tay :
Để tăng độ tin cậy cho hệ thống ta lắp thêm vào hệ thống một bơm tay để đề phòng khi mất điện vẫn có thể cung cấp dầu cho hệ thống đóng mở cửa van để đóng mở cửa van đúng theo yêu cầu của công trình.
Dựa vào áp suất làm việc của hệ thống, theo catalog ta cọn bơm như sau : Hãng sản xuất : Galtech.
Model : CS 45 - 4.
3.9. Lắp ráp và vận hành hệ thống xilanh thủy lực:
Thiết bị đóng mở xilanh thủy lực thuộc loại thiết bị chính, truyền lực bằng chất lỏng. Độ chính xác lắp đặt ảnh hưởng rất lớn đến chế độ làm việc của thiết bị.
- Các bộ phận của cửa van sau khi chế tạo xong được vận chuyển tới công trường thi công.
- Xilanh thủy lực, trạm nguồn, các phụ kiện của hệ thống được bao gói cẩn thận tránh trầy xước, bẹp méo và được vận chuyển tới công trường.
- Các thiết bị đi kèm: xe cẩu palăng xích, bộ đồ nghề lắp ráp, thiết bị kiểm tra xách tay.
*) Lắp đặt:
Bước 1: Lắp đặt các bộ phận cửa van với nhau sau đó dùng cẩu palăng đưa cửa van vào khe trong mố công trình.
Bước 2: Đưa xilanh thủy lực vào vị trí lắp đặt bằng cẩu và palăng bảo đảm không bị va đập.
Bước 3: Lắp đặt đường ống dẫn dầu theo bản vẽ kĩ thuật, lắp đặt van hệ thống thủy lực, hệ thống van điều khiển. Sau đó lắp cần nối giữa xilanh và cửa van lại với nhau.
Bước 4: Đấu dây điện cần phải bảo đảm chắc chắn rằng nguồn điện cung cấp phù hợp với các số liệu ghi trên nhãn động cơ và các thiết bị. Sau đó nối các dây đúng vào động cơ điện với tủ điều khiển. Phải đảm bảo chắn chắn rằng các nút điều khiển đều được đấu đúng.
Bước 5: Kiểm tra tổng thể.
Bước 6: Đổ dầu thủy lực vào thùng chứa dầu, các thiết bị đều phải sạch sẽ. Thùng dầy lên đổ đầy đến tâm của mắt báo dầu phía trên bằng loại dầu đạt tiêu chuẩn và có độ nhớt như đã tính toán.
*) Vận hành:
- Hệ thống được khởi động ở chế độ không tải. Trước khi khởi động phải đảm bảo chắc chắn các van trong hệ thống thủy lực phải hoàn toàn mở.
Thực hiện chạy thử: Khi máy được vận hành lần đầu tiên khi hệ thống được điền đầy dầu thủy lực, mức dầu trong hệ thống phải được kiểm tra lại để đảm bảo chắc chắn mức dầu ở mức cho phép. Nếu bơm có tiếng rít lớn (có không khí) phải ngắt bơm ngay lập tức và phải đổ thêm dầu.
Chú ý việc làm đầy hệ thống, van và các thiết bị ban đầu đòi hỏi phải có dầu bổ sung.
Nhiệt độ của dầu, bơm, đường ống và động cơ phải được theo dõi kiểm tra liên tục để tìm ra những chỗ rò rỉ và xiết chặt lại.
Nâng cửa van:
Khởi động động cơ điện theo chỉ dẫn ( START). Ấn nút nâng cửa (UP).
Nếu có sự cố thì dừng toàn bộ hệ thống và kiểm tra lại. Hạ cửa van:
Khởi động động cơ điện theo chỉ dẫn ( START). Ấn nút hạ cửa (DOWN). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
KẾT LUẬN
Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, được sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của thầy giáo: KS. Bùi Văn Hiệu, các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí, các bạn trong lớp cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án theo đúng thời gian quy định.
Em đã tìm hiểu và thiết kế được cửa van phẳng cống Nhiễu Lộc – Thị Nghè. Trong chương I em đã nêu ra các loại cửa van thường dùng,ưu điểm và nhược điểm của từng cửa van. Chương II là tính toán kết cấu của cửa van. Chương III là tính toán thiết bị đóng mở dạng xi lanh thủy lực.
Tuy nhiên do trình độ kiến thức vẫn còn hạn chế, lại chưa có kinh nghiệm thực tế nên bản đồ án của em không tránh khỏi những sai sót. Mặt khác đây là một đề tài đòi hỏi áp dụng kiến thức của các môn học như Truyền động thuỷ lực, Kỹ thuật thủy khí, Cơ học kết cấu, M áy nâng chuyển ... mà các môn học này trong quá trình học tập em được học rất ít nên trong quá trình tính toán và thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót. Vậy em kính mong nhận được sự chỉ bảo của các Thầy, Cô giáo để em có thêm kiến thức bổ ích phục vụ cho quá trình công tác sau này.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: KS. Bùi Văn Hiệu đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trong suốt quá trình em thực hiện đồ án. Đồng thời em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo trong khoa Cơ khí đã chỉ bảo cho em những kiến thức vô cùng bổ ích và quý báu để bản đồ án của em được hoàn thành.
Hà Nội, Ngày tháng năm 2013.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] PGS. TS. Nguyễn Đăng Cường . Giáo trình thiết bị thủy công. [2] PGS. TS. Nguyễn Đăng Cường .
Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van -Nhà xuất bản Xây dựng , Hà nội 2003.
[3] Vũ Thành Hải, Trương Quốc Bình, Vũ Hoàng Hưng. Kết cấu thép - Nhà xuất bản Xây dựng, Hà nội 2006. [4] PGS. TS. Nguyễn Đăng Cường.
Sổ tay kĩ thuật thủy lợi - Nhà xuất bản Xây dựng, Hà nội 2006. [5] PGS. TS. Nguyễn Đăng Cường.
Tiêu chuẩn thiết bị thủy công: cửa van, chế tạo cửa van, cơ cấu đóng mở xilanh thủy lưc.
[6] PGS. TS. Nguyễn Đăng Cường. Các tiêu chuẩn về cửa van.