III. Tính toân thiết kế hệ thống thuỷ lực
1. Tính toân chọn Xylanh trong mây
a. Xylanh đĩng khuơn.
Theo [Tăi liệu 14] thì ta cĩ cơng thức sau đđy để xâc định đường kính cần piston: 4. . F d P . (5.1) Trong đĩ:
F=10,0945 tấn lă lực của piston cần để mở khuơn.
P=140 kg/cm2: lă âp suất của hệ thống (chọn theo mây mẫu).
5 4.10,0945 0,096 .140.10 d m
Chọn Xylanh theo bảng 4.1, [Tăi liệu 14]. Chọn: 110 160 c d mm D mm
Lưu lượng chất lỏng văo xylanh: QA V. (5.2)
Với 2 2 V = 5,28 m/ph = 52,8 dm/ph. .1,6 A = 4 dm 2 52,8. .1, 6 33, 792 4 Q Q = 33,792 l/ph.
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 119
Aùp suất tại Xylanh. F P A (5.3) 3 2 10, 0945.10 50, 2( ) .16 4 F P bar A P=50,2(bar) b. Xylanh ĩp nhựa.
Aùp suất phun nhựa (đê chọn lúc chọn thơng số mây) lă Ppn=1931kg/cm2. Lực tâc dụng lín trục vít: F>A.Ppn 2 2 1931. . 4, 6 3,864 9447,689 4 F kg Lấy F=9500kg = 95000N
Tương tự như trín. Ta cĩ đường kính cần piston: 4.
. F d P . Trong đĩ:
F=95000N lă lực của piston để ĩp nhựa. Do dùng 2 xyalnh để ĩp nhựa nín ' 95000 47500
2
F N
P=140 kg/cm2: lă âp suất của hệ thống (chọn theo mây mẫu).
5 4.47500 0,06573 .140.10 d m
Chọn Xylanh theo bảng 4.1, [Tăi liệu 14]. Chọn: 70 125 c d mm D mm
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 120
Lưu lượng chất lỏng văo xylanh: QA V.
Với 2 2 V = 0,692 m/ph = 6,92 dm/ph. .1,25 A = 4 dm 2 6,92. .1, 25 8, 492 4 Q Q = 8,492 l/ph.
Aùp suất tại Xylanh: P F' A Với: 33055,191 ' 2 2 12, 5 F F kg D cm ' 33055,1912 134, 678( ) 2. .12, 5 4 F P bar A P=134,678(bar) c. Xylanh lĩi sản phẩm.
Chọn quêng đường di chuyển: S = 50mm. Chọn thời gian lĩi sản phẩm: t =5s = 0,08ph.
Chọn Xylanh thủy lực: 28 40 c d mm D mm Vận tốc di chuyển: 0,5 6, 25 / 0, 08 S V dm ph t
Lưu lượng cần thiết lăm việc tại Xylanh: Q = V.S
Với: 2 3 V = 6,25dm/ph. .0,4 S = 4 dm 2 6, 25. .0, 4 0, 785 4 Q Q = 0,785 l/ph.
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 121 d. Xylanh đẩy cụm phun.
Chọn quêng đường di chuyển: S = 400mm. Chọn thời gian : t =8s = 0,13ph. Vận tốc di chuyển: 4 30, 77 / 0,13 S V dm ph t
Chọn Piston dựa văo lực giữ cụm phun khi ẫp suất phun nhựa lă Ppn=1931kg/cm2. Lực cần để giữ âp lă F=95000N
Đường kính cần piston: 4. . F d P . Trong đĩ:
F=95000N lă lực mă piston cần phải cĩ để giữ ổn định cụm phun trong quâ trình lăm việc.
P=140 kg/cm2: lă âp suất của hệ thống (chọn theo mây mẫu).
5 4.95000 0,09295 .140.10 d m
Chọn Xylanh theo bảng 4.1, [Tăi liệu 14]. Chọn: 100 140 c d mm D mm
Lưu lượng chất lỏng văo xylanh: QA V.
Với 2 2 V = 30,7 dm/ph. .1,4 A = 4 dm 2 30, 7. .1, 4 47, 259 4 Q Q = 47,259 l/ph.
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 122
Aùp suất tại Xylanh: F P A 95002 61, 71( ) .14 4 F P bar A P=61,71(bar)
2. Chọn động cơ thủy lực quay trục vít.
Theo thơng số mây đê chọn trong phần chương II, thì ta cĩ số vịng quay trục vít ĩp đùn lă n=200v/ph.
Dựa theo [Tăi liệu 15] ta chọn động cơ thủy lực MP1-350-F-20 cĩ câc thơng số sau:
Lưu lượng riíng: Qm=353 cm3/vg.
Aùp suất: P=150 bar. Số vịng quay: n=500 vg/ph. Moment xoắn sinh ra: T=770 N.m. Khối lượng động cơ: m=44 kg.
3. Chọn bơm thủy lực cho hệ thống.
Ta cĩ lưu lượng của câc thănh phần trong hệ thống thủy lực như sau:
Lưu lượng của Xylanh đẩy trục vít: Qtv = 8,492 l/ph.
Lưu lượng của Xylanh đẩy cụm phun: Qđcp = 47,259 l/ph.
Lưu lượng của Xylanh kẹp khuơn: Qkk = 33,792 l/ph.
Lưu lượng của Xylanh lĩi sản phẩm: Qlsp = 0,785 l/ph.
Lưu lượng của động cơ thủy lực: Qđc = Qm.nm=353.200=70,6 l/ph. Với: Qm lă lưu lượng riíng của động cơ_Qm=353 cm3/vg
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 123 Xâc định lưu lượng tổng cho hệ thống thủy lực.
Ưùng với từng giai đoạn trong chu kỳ hoạt động của mây thì hệ thống thủy lực sẽ cĩ lưu lượng tương ứng với từng giai đoạn đĩ.
Giai đoạn kẹp khuơn: Q1 = Qkk = 33,792 l/ph.
Giai đoạn phun ĩp nhựa văo lịng khuơn:
Q2 = Qtv+Qđcp+Qkk =89,543 l/ph.
Giai đoạn giữ âp: Q3 = Qtv+Qđcp+Qkk =89,543 l/ph.
Giai đoạn hĩa dẻo: Q4 = Qđcp+Qkk+Qđc =151,651 l/ph.
Do lưu lượng của Xylanh lĩi sản phẩm lă Qlsp = 0,785 l/ph lă khâ nhỏ nín ta cĩ thể bỏ qua.
Vậy lưu lượng bơm cần xâc định chính lă lưu lượng tổng lớn nhất Q4=151,651 l/ph.
Với câc thơng số:
Aùp suất cần cho hệ thống P=140 bar.
Lưu lượng bơm cần cung cấp: Q=151,651 l/ph.
Theo Bảng 2.4 [Tăi liệu 14] ta chọn bơm 3PL380 cĩ câc thơng số như sau:
Aùp suất lăm việc: P=140 bar.
Lưu lượng: Q=173,5 l/ph (khi n=1500 vg/ph). Số vịng quay của trục: nmax=2150 vg/ph.
Số vịng quay của trục: nmin=500 vg/ph. Lưu lượng riíng: Qm=116,85 cm3/vg. Cơng suất động cơ:
2 2 . .10 140.173,5.10 44,98 6. 6.0,9 P Q N Kw
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 124
4. Chọn động cơ điện.
Cơng suất động cơ điện được tính theo cơng thức: 44,98 49,98 0, 9 p m d N P Kw
Với d lă hiệu suất bộ truyền_d=0,9
Theo Phụ lục 1.3 [Tăi liệu 10], ta chọn động cơ điện 4A225M4Y3 cĩ câc thơng số như sau:
Cơng suất: P=55 Kw. Vận tốc quay: n=1470 vg/ph. Hiệu suất: =0,9.
IV. Sơ đồ mạch điện.
1. Sơ đồ mạch điện. (Hình 5.2)
Cầu dao Cd được sử dụng như một cơng tắc khởi động toăn bộ hệ thống mạch điện. Khi Cd đĩng thì toăn bộ câc thiết bị điện trong mây ở trạng thâi sẵn săng hoạt động.
Tiếp điểm thường đĩng D(Stop) dùng để ngắt mạch điện trong mây.
Câc rơle nhiệt RN1, RN2 dùng để đề phịng quâ tải cho động cơ Đ (dùng quay bơm thuỷ lực).
Khi Cd đĩng từ mạch điện 3 pha, ta trích ra 2 pha P2, P3 của mạch động lực cho đi qua biến âp B tạo thănh nguồn 220V cung cấp cho mạch điều khiển.
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 126
2. Nguyín lý hoạt động.
Mạch điện được thiết kế theo kiểu bậc thang vă điều khiển hệ thống thuỷ lực hoạt động theo chu trình.
Khi ấn nút khởi động K(Start) thì mạch cuộn dđy rơle M1 được khĩp kín, rơle M1 tâc động đĩng ba tiếp điểm thuờng mở (tm) M1 của nĩ ở mạch động lực, động cơ Đ bắt đầu quay. Cùng lúc đĩ, tiếp điểm tm M1 (lắp song song với nút khởi động K) cũng được đĩng lại lăm nhiệm vụ tự duy trì dịng điện.
Bước 1: Khi ấn nút K1 thì mạch cuộn dđy rơle R1 được đĩng kín,
rơle R1 tâc động đĩng tiếp điểm tm R1 (lắp song song với nút khởi động K1) để lăm nhiệm vụ tự duy trì dịng điện. Đồng thời lúc đĩ thì nam chđm điện A’ được kích hoạt tâc động lăm cho van chỉnh hướng AA’ mở đường dầu bín phải lăm Xylanh kẹp khuơn (5) lùi lại đến cơng tắc hănh trình LS1_khuơn được kẹp chặt.
Bước 2: Khi khuơn được kẹp chặt-cùng với việc cơng tắc hănh trình
LS1 được tâc động thì lúc năy cuộn dđy rơle R2 được đĩng kín, rơle R2 tâc động lăm mở tiếp điểm thường đĩng (tđ) R2 lăm cho nam chđm điện A’ mất điện_van chỉnh hướng AA’ thơi tâc dụng vă nằm văo vị trí khô đường dầu lín kẹp khuơn lăm khuơn được duy trì ở trạng thâi kẹp chặt. Đồng thời lúc đĩ thì nam chđm điện C’ được kích hoạt tâc động lăm cho van chỉnh hướng CC’ mở đường dầu bín phải lăm Xylanh đẩy cụm phun (8) tiến về phía trước.
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 127
Bước 3: Khi cụm phun tiến tới chạm văo cơng tắc hănh trình LS5 thì lúc năy cuộn dđy rơle R3 được đĩng kín, rơle R3 tâc động lăm mở tiếp điểm thường đĩng (tđ) R3 lăm cho nam chđm điện C’ mất điện_van chỉnh hướng CC’ thơi tâc dụng vă nằm văo vị trí khô đường dầu lín xylanh (8). Đồng thời lúc đĩ thì nam chđm điện D’ được kích hoạt tâc động lăm cho van chỉnh hướng DD’ mở đường dầu bín phải lăm cặp Xylanh đẩy trục vít (9) lùi lại để ĩp nhựa văo khuơn.
Bước 4 & 5: Khi xylanh (9) lùi đến vị trí của cơng tắc hănh trình
LS7 thì rơle thời gian RT1 được kích hoạt, sau một khoảng thời gian nhất định (thời gian giữ âp-được căi đặt) thì tiếp điểm tđ RT1 được mở ra lăm cho nam chđm điện D’ mất điện. Cùng lúc đĩ thì tiếp điểm tm RT1 cũng được đĩng lại lăm cho nam chđm điện D vă E được kích hoạt. Nam chđm điện E tâc động lín van chỉnh hướng E lăm cho động cơ thuỷ lực (10) quay-trục vít cũng quay để hô dẻo nhựa. Nam chđm điện D tâc động lín van chỉnh hướng DD’ lăm cho trục vít lùi lại.
Bước 6: Hoăn toăn tương tự như trín, khi trục vít lùi lại chạm văo
cơng tắc hănh trình LS8 thì cuộn dđy rơle R4 tâc động mở tiếp điểm tđ R4 lăm nam chđm điện D vă E mất điện-Động cơ thuỷ lực (10) ngừng quay. Lúc năy, nam chđm điện C cĩ điện lăm lùi cụm phun lại.
Bước 7: Khi cụm phun lùi lại chạm văo cơng tắc hănh trình LS6 thì
cuộn dđy rơle R5 tâc động mở tiếp điểm tđ R5 lăm nam chđm điện C mất điện. Đồng thời lúc đĩ nam chđm điện A cĩ điện lăm cho xylanh kẹp khuơn (5) tiến để thực hiện việc mở khuơn.
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 128 Bước 8: Khi Xylanh (5) tiến đến chạm cơng tắc hănh trình LS2 thì
cuộn dđy rơle R6 tâc động mở tiếp điểm tđ R6 lăm nam chđm điện A mất điện. Đồng thời lúc đĩ nam chđm điện B cĩ điện lăm cho xylanh lĩi sản phẩm (6) tiến tới thực hiện lĩi sản phẩm.
Bước 9: Khi Xylanh (6) tiến đến chạm văo cơng tắc hănh trình LS4
thì cuộn dđy rơle R7 tâc động mở tiếp điểm tđ R7 lăm nam chđm điện B mất điện. Tiếp theo đĩ nam chđm điện B’ cĩ điện lăm cho xylanh (6) lùi lại.
Bước 10: Khi Xylanh (6) lùi về chạm cơng tắc hănh trình LS3 thì
cuộn dđy rơle R8 tâc động mở tiếp điểm tđ R8 lăm nam chđm điện B’ mất điện. Kết thúc một chu trình hoạt động. Sau đĩ một thời gian thì tiếp điểm tm RT2 được đĩng lại dưới tâc động của rơle thời gian RT2. Một chu trình lăm việc mới được tiếp tục.
Nguyín lý hoạt động của câc nhânh con trong mạch.
Để thuận tiện hơn trong việc điều khiển câc chuyển động độc lập của từng xylanh riíng lẻ trong hệ thống xylanh. Trong sơ đồ mạch điện cịn được thiết kế thím câc nhânh con song song với câc nhânh chính. Câc nhânh con năy được điều khiển hoạt động bởi câc nút nhấn giữ ký hiệu như sau:
K2, K2’: Điều khiển mạch thực hiện việc đĩng vă mở khuơn. K3, K3’: Điều khiển mạch thực hiện việc tiến vă lùi cụm phun.
K4, K4’: Điều khiển mạch thực hiện việc tiến vă lùi trục vít ĩp nhựa. K5, K5’: Điều khiển mạch tiến vă lùi Xylanh lĩi sản phẩm.
Chương 5. Tính tôn hệ thống thuỷ lực vă sơ đồ mạch điện Trang 129
Câc nhânh con hoạt động hoăn toăn tương tự như nguyín lý hoạt động của mạch chính nhưng khâc ở chổ lă câc nhânh năy chỉ hoạt động đơn lẻ mă khơng cùng hoă văo mạch chính.
Khi ta ấn nút K(start) để khởi động mạch động lực lăm quay động cơ nhưng mạch chính chưa hoạt động. Lúc năy, nếu ta ấn nút K2 (ấn vă giữ) thì nam chđm điện A’ sẽ được kích hoạt lăm cho Xylanh (5) thực hiện chuyển động lùi để đĩng khuơn. Khi khuơn chạm văo cơng tắc hănh trình LS1 (đến vị trí đĩng khuơn) thì cuộn dđy rơle R2’ được kích hoạt sẽ tâc động lăm mở hai tiếp điểm tđ R2’ lăm đồng thời nam chđm điện A’ mất điện (khuơn được giữ ở trạng thâi kẹp chặít) vă lăm hở mạch nhằm ngăn khơng để tín hiệu điều khiển đi văo mạch chính.
Nút K2 lă nút ấn giữ nín nếu ta muốn khuơn di động ngừng tại vị trí năo thì ta chỉ cần thả nút K2 ra.
Câc nhânh con cịn lại hoạt động hoăn toăn giống với nguyín lý trín.
Trang 130
K
KEÊÂTT LLUUAƠAƠN N
Đề tăi “THIẾT KẾ MÂY ĨP NHỰA” lă một đề tăi mang tính câch
tổng hợp liện quan đến nhiều mơn học, nhiều lĩnh vực. Trong quâ trình thực hiện luận lăn năy em đê vận dụng những kiến thức về cơ khí, điện, thuỷ lực vă cơng nghệ chất dẻo để giải quyết câc vấn đề.
Nhìn chung việc vận dung lý thuyết để giải quyết câc vấn đề cịn gặp nhiều khĩ khăn đối với em do thiếu kinh nghiệm. Cĩ một số mơ hình tính tôn được xđy dựng dựa trín cơ sở mây mẫu, cĩ một số số liệu dựa văo mây mẫu vă thực nghiệm nín kết quả tính tôn được trong luận văn năy cần được kiểm chứng qua thực nghiệm để cĩ thể điều chỉnh câc thơng số tính tôn cho phù hợp hơn.
Trín thực tế, câc cơ cấu mây cĩ khả năng mở rộng phạm vi hoạt động hơn nữa. Tuy nhiín ở kết cấu mây, dựa trín cơ sở đơn giản về cơng nghệ nín em đê chọn cơ cấu đơn giản cĩ thể thích hợp cho điều kiện chế tạo của nền cơng nghiệp nước ta. Em cũng đê thiết kế giảm bớt những hoạt động phụ của mây nhằm phù hợp hơn với điều kiện sản xuất hiện nay.
Tuy nhiín, với một sinh viín sắp tốt nghiệp thì kinh nghiệm cịn nhiều hạn chế nín cĩ thể cịn cĩ nhiều điều cịn thiếu hợp lý so với thực tế trong việc chọn vật liệu, kết cấu, phương phâp lắp ghĩp…..
Mong nhận được những ý kiến xđy dựng vă đĩng gĩp của quý thầy cơ để em cĩ thể rút được nhiều kinh nghiệm quý bâu từ những sai sĩt khơng trânh khỏi đĩ. Em xin chđn thănh cảm ơn.
T
Trang 131
[1] PGS. Trần Hữu Quế, Vẽ kĩ thuật cơ khí-Tập 1&2, Nhă xuất bản Giâo Dục, 2004.
[2] PGS.TS. Ninh Đức Tốn, Dung sai vă lắp ghĩp, Nhă xuất bản Giâo Dục, 2000.
[3] PTS. Vũ Hoăi Đn, Thiết kế khuơn cho sản phẩm nhựa, Nhă xuất bản Hă Nội, 1994.
[4] Hiệp hội nhựa Tp.HCM, Kỹ thuật viín ngănh nhựa-Nhă quản lí, Tạp chí nhựa Việt Nam, 1999.
[5] Đỗ Thănh Thanh Sơn, Cơ sở kỹ thuật gia cơng Polyme, Đại Học Bâch Khoa Tp.HCM , 1987.
[6] Nguyễn Quốc Doanh, Cơng nghệ gia cơng chất dẻo.
[7] Đỗ Kiến Quốc - Nguyễn Thị Hiền Lương - Bùi Cơng Thănh - Lí Hoăng Tuấn – Trần Tấn Quốc, Sức bền vật liệu, Nhă xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, 2004.
[8] TS. Nguyễn Ngọc Cẩn, Trang bị điện trong mây cắt kim loại, Nhă xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM.
[9] TS. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế mây, Nhă xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, 2004.
[10] PGS.TS. Trịnh Chất & TS. Lí Văn Uyển, Tính tôn thiết kế hệ dẫn động cơ khí-Tập 1&2, Nhă xuất bản Giâo Dục, 2003.
[11] TS. Lại Khắc Liễm, Giâo trình cơ học mây, Nhă xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, 2001.
Trang 132
[12] TS. Thâi Thị Thu Hă, Giâo trình nhựa vă khuơn mẫu.