THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC, TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CẨN THIẾT

CẨN THIẾT

4.1Thiết kế mạch thuỷ lực :

Để cụm cơ cấu tác động Xylanh-thanh trung gian-con trượt có thể hoạt động theo yêu cầu đã nói ở chương 3 và 4 thì cần có mạch thuỷ lực điều khiển như sau:

SVTH:LÊ THƯỢNG TRÍ 56

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch thuỷ lực điều khiển Xylanh tác động Trong đó:

SVTH:LÊ THƯỢNG TRÍ 57 1-Bể chứa dầu 2- Động cơ điện 3- Khớp nối 4- Bơm thuỷ lực 5_Bộ lọc dầu 6-Đồng hồ đo áp

7-Van phân phối 4/3 lò xo định tâm,solenoid được vận hành để đóng . 8-Cụm van có tác dụng thay đổi vận tốc con trượt

9-Van 1 chiều

10_Van tiết lưu thay đồi được giá trị cài đặt

12_Bộ phận để nối và truyền chuyển động,lực từ xylanh tới các thanh truyền

13_Cữ tỳ được lắp trên (12) để điều khiển chuyển động của xylanh thông qua các công tắc hành trình S1,S2.

14_Van an toàn

b) Trình bày nguyên lý:

Ta có khi ta mở động cơ điện (2) ,thì thông qua khớp nối trục (3) động cơ sẽ dẫn động cho bơm thuỷ lực (4).Lúc này dầu được bơm từ bể (1) đi qua bơm sau đó thông qua bộ lọc dầu (5) để vào đường dẫn dầu chính.Sau khi đi vào đường dẫn dầu chính thì dầu được dẫn đến cửa P của van phân phối (7). Khi ta kích điện cho solenoid bên trái thì P->A; B- >T.Lúc này dầu từ van phân phối sẽ tiếp tục đi qua van đi qua van tiết lưu (10) nằm trong cụm van (8) để cấp vào buồng trước của Xylanh(11) làm cho cần của Xylanh thực hiện chuyển đông lùi chậm về sau .Bắt đầu quá trình ép đầu ống và các con trượt sẽ thực hiện chuyển động tịnh tiến vào tâm để tóp ống thuỷ lực . Dầu sẽ đi ra từ buồng sau của Xylanh.Sau đó dầu sẽ được dẫn về bể T.Trong quá trình ép để kiểm soát hành trình chuyển động của xylanh (2) thì ta lắp thêm cữ tỳ (13) lên (12) kèm với việc bố trí các công tắc hành trình S1, S2 ở các vị trí đã tính toán .

SVTH:LÊ THƯỢNG TRÍ 58 Sau khi ép xong ta muốn hệ trở về trạng thái ban đầu để chuẩn bị ép tiếp thì ta kích điện cho Solenoid bên phải .Khi đó thì P->B;A->T .Khi đó dầu sẽ từ van phân phối sẽ được cấp vào buồng sau của Xylanh ( 2).Làm cho piston của xylanh thực hiện chuyển động tiến về trước (làm mở cơ cấu đầu ép). Cũng lúc này ta có dầu sẽ từ buồng trước của xylanh qua van một chiều (9) để đi về bể T.

Ngoài ra ở cửa ra của bơm (2) và trước khi vào van phân phối (7) ta có lắp một đồng hồ đo áp (6) và một van an toàn (14) để biết áp suất của dầu đang vận hành trong mạch và tạo cho mạch sư an toàn nếu như áp suất trong mạch vượt quá giá trị cho phép.Lúc này van (14) sẽ mở và một phần dầu được xả về bể-> duy trì áp suất trong mạch luôn nhỏ hơn giá trị cài đặt an toàn.

Bảng điều khiển:

Nam Châm Nam châm A+ Nam châm A-

Tóp đầu ống x

Lùi về vị trí đầu x

4.2Tính toán hệ thống thuỷ lực:

4.2.1 Tính toán tiết diện đường ống dẫn dầu:

Theo tài liệu (3) đường kính ống được tính theo ông thức : 10. 2 3. . v q d v   (mm) Trong đó : Chức năng

SVTH:LÊ THƯỢNG TRÍ 59  qv_là lưu lượng qua ống dẫn(lít /phút)

 v_vận tốc dầu trong đường ống(m/s)  d_ đường kính ống dẫn dầu(mm) Theo tài liệu [4] thì:

Các đường ống hút:v=0,6-1,5m/s .Ta chọn v=1(m/s) khi đó ta có:

1 2.35, 786 2.35, 786 10. 27,56( ) 3.3,14.1 d   mm Ta chọn d128(mm)

Các đường ống ép và các đường dầu về bể :v=4-5m/s.ta chọn v=4(m.s).khi đó ta có:

2 2.35, 786 2.35, 786 10. 13, 78( ) 3.3,14.4 d   mm Ta chọn 2 14( ) d  mm 4.2.2 Tính chọn bơm thuỷ lực :

a) Tính toán lưu lượng bơm: Ta có : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

 Vận tốc đầu trượt lúc ép :2mm/s

 Vận tốc đầu trượt lúc chạy lùi về :5mm/s  Vận tốc lùi của cần xylanh lúc ép: 3,8 (mm/s)

 Vận tốc tiến của cần xylanh lúc chạy không:9,5(mm/s) Lưu lượng cần cấp cho 1 xylanh lúc ép:

SVTH:LÊ THƯỢNG TRÍ 60 2 2 3 ép 200 90 . 3,8.3,14( ) 95157, 7( / ) 5, 7095 4 vk Q V A    mm s  (lít /phút) Lưu lượng cần cấp cho 1 xylanh lúc chạy không là:

2 3 3 200 . 9,5.3,14. 298300( / ) 17,898 4 ck ck xy Q v A   mm s  (lít/ phút)

Vậy lưu lượng cần cấp tối đa của bơm là:

max 2. ck 2.17,898 35,786

Q  Q   (lít/ phút) Tính toán áp suất làm việc của bơm: Áp suất làm việc của xylanh:210 bar Khi ép ta có các tổn hao sau:

Tổn hao áp suất trong đường ống, để đơn giản ta lấy bằng 0,05.P110,5(bar) Tổn hao áp suất qua van phân phối : 2 bar

Tổn hao áp suất qua van tiết lưu :10 bar

Tổn hao áp suất do ảnh hưởng của buồng sau xylanh lên buồng trước khi ép :

2 2 2 2 2 2 200 2( ).( ) 2( ). 2,5( ) (200 90 ) D

bar bar bar

D d  

 

SVTH:LÊ THƯỢNG TRÍ 61 Hình 4.2 co nối chữ T

Sử dụng trang web pressure drop để tính mất áp qua co chữ T với các giá trị 1 14 ; 2 14

D  mm D  mm; nhiệt độ làm việc 0

30 C; lưu lượng 35, 786(lít /phút).Ta được giá trị mất áp là  P 0, 08(bar)

Vậy áp suất làm viêc của bơm là:Pmax 210 10,5 2 10 2,5 0,08 235,08(      bar) b) Chọn bơm thuỷ lực:

Theo tài liệu [4] công suất bơm thuỷ lực được tính như sau:

max. 35, 786.235, 08 14, 02( ) 600 600 p Q P W    kW Trong đó: p

W _ Công suất của bơm thuỷ lực

max

Q _ lưu lượng lớn nhất mà bơm cấp

P_ áp suất làm việc củabơm

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại bơm: bơm bánh răng, bơm trục vis, bơm piston, bom cánh gạt…Mỗi loại bơm có ưu điểm riêng.Khi lựa chọn bơm có các yêu cầu cho việc lựa chọn một loại bơm thích hợp cho việc thiết kế như áp suất tối đa, lưu lượng tối đa, phương thức điều khiển, tốc độ bơm, hiệu suất, giá thành…Căn cứ vào hai yêu cầu là công suất làm việc và lưu lượng tối đa ta chọn loại bơm cho máy tóp đầu ống thuỷ lực là bơm bánh răng ăn khớp ngoài:

 Áp suất làm việc tối thiểu mà bơm cần cung cấp cho hệ thống là 235,08 bar trong khi đó áp suất làm việc tối đa của bơm bánh răng ăn khớp ngoài lên đến 300 bar  Lưu lượng tối đa của hệ thống thuỷ lực đang thiết kế là 25,786 lít/phút, trong khi

SVTH:LÊ THƯỢNG TRÍ 62  Ngoài ra kích thước bơm bánh răng cũng nhỏ gọn.Kết cấu đơn giản

 Được sử dụng rộng rãi trên thị trường hiện nay nên giá thành không quá đắt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Hình 4.3 Cấu tạo một bơm bánh răng ăn khớp trong

Từ đó ta chọn mua bơm bánh răng ăn khớp ngoài của hãng Eaton, có thông số kỷ thuật như sau:

 Lưu lượng riêng : 3

8.2 / òng

p

D  cm v

 Tốc độ dẫn động tối đa cho bơm là : np 3600( òng /v phút)  Áp suất làm việc tối đa :240 (bar)

 Lưu lượng cấp của bơm :35,88 (lít /phút)  Chiều quay của bơm : cùng chiều kim đồng hồ

SVTH:LÊ THƯỢNG TRÍ 63  Khối lượng :2,85(Kg)

4.2.3 Tính chọn động cơ để dẫn động cho bơm:

a) tính công suất động cơ :

Chọn hiệu suất bơm là 0,95. Khi đó ta có công suất động cơ dẫn động cho bơm là:

dc 14, 02 14, 75( ) 0,95 0,95 p W W    kW

b) Chọn động cơ: Ta có từ công suất động cơ vừa tính trên ta chọn động cơ xoay chiều 3 pha của hãng Leeson,có thông số kỷ thuật như sau:

 Công suất tối đa của động cơ :15(kW)

SVTH:LÊ THƯỢNG TRÍ 64

CHƯƠNG V