III – HỆ THỐNG CẤP PHÔI:
TÍNH TOÂN ĐỘNG LỰC HỌC VĂ KẾT CẤU MÂY I-TÍNH TOÂN HỆ THỐNG THUỶ LỰC:
651574= (N) Chọn âp suất lăm việc của xy lanh 80 8 ( 2 )
mm N bar pxl = = Suy ra : F = 40723( ) 8 325787 2 mm =
b)Đường kính trong của xilanh lă :
Từ Fpt = 228( ) 14 , 3 40723 2 2 4 2 mm F D D ≈ = = ⇒ π π
c)Đường kính cần của piston :
K = d K D D d . = ⇒ Do pb > 30 (bar) nín chọn K = 0.5 s ⇒d = 0,5 * 228 = 114 (mm), chọn d = 110(mm) d)Lưu lượng lăm việc của xilanh lă :
Qxl = Fpt.Vc
Trong đó : Vc : vận tốc đầu dao khi ở hănh trình cắt. Do lực cắt P =651574 (N) < 20(MN) nín Vct =( 5÷100) mm/s, Chọn Vc = 50 (mm/s)
Fpt : Tiết diện piston, Fpt = 40723( mm) Do đó : Qxl = Fpt.Vc
= 40723x 50 = 2036150 ( mm3/s) = 2,03615 dm3/s = 122,2(lít/phút)
e)Vận tốc của đầu dao khi đi lín .
Vlín = 62( / ) 4 100 * 14 , 3 40723 2036150 2 mm s F F Q cân xlanh xl = − = −
Công suất cắt của mây :N = P.v trong đó :
P : lực để cắt tấm thĩp P = 651574 (N).
N : Công suất cắt (N).
Suy ra : N = 651574* 0,05 =32578 (W) = 32,6 (KW). f)Tính sơ bộ chiều dăi thđn xilanh.
Xâc định hănh trình của dao cắt .
+Đê tính được hănh trình dịch chuyển của dao cắt H = 187 mm. Xâc định sơ bộ chiều dăi xilanh tạo lực cắt :
Trong quâ trình cắt do chịu phản lực cắt nín vận tốc cắt thay đổi (lớn nhất khi quâ trình cắt vừa kết thúc), gđy va đập cho mây. Vì vậy cần phải giảm chấn cho dao cắt. Đối với hệ thống dùng xylanh thuỷ lực người ta giảm chấn bằng câch tạo một lớp dầu còn lại trong xilanh ở đầu hănh trình cũng như cuối hănh trình của piston, nhờ sự biến dạng đăn hồi của lớp dầu năy sẽ không lăm thay đổi đột ngột về lực cũng như vận tốc của cần piston.
Chọn chiều dăy của lớp dầu mă khi thiết kế xilanh để giảm chấn cho cơ cấu lă h1 vă h2, trong đó h1 lă độ dăy của lớp dầu giảm chấn cho hănh trình piston đi lín , h2 lă độ dăy của lớp dầu giảm chấn cho hănh tình piston đi xuống. Với h1 = 25 mm, h2= 25 mm
Do đó tổng chiều dăi xilanh lă :
L = H + h1 + h2 + c với c: chiều dăy piston. Chọn c = 40 (mm).
L= 187 +25 + 25 + 40 = 277 (mm). L Dd c h1 H h2
3.Tính toân bộ phận kẹp chặt: a)Lực kẹp
Để khi cắt thĩp mĩp cắt được thẳng, vuông góc với phương tấm cắt ta sử dụng công thức tính lực kẹp Q như sau:
Q = (0,03÷0,05) x P . Trong đó: P : lực cắt của tấm thĩp, P = 651574(N).
Suy ra : Q = 0,04 X 651574= 26062(N). Vậy lực kẹp phôi cần thiết khi cắt lă Q = 26062 (N)
Theo ở phần phđn tích động học của cơ cấu kẹp chặt thì: Kết cấu kẹp gồm một hệ thống xy lanh thuỷ lực gắn trín thđn mây, chuyển động độc lập so với dao. Trín chiều dăi băn kẹp ta bố trí 10 xy lanh kẹp chặt, như vậy lực kẹp cần thiết của mỗi xy lanh sẽ lă:
P = Q/10 = 26062/10 = 2606 (N)Chọn âp suất lăm việc của xy lanh: 30 3( 2) Chọn âp suất lăm việc của xy lanh: 30 3( 2)
mm N bar pxl = = Suy ra : F = 868,67( ) 3 2606 2 mm =
b)Đường kính trong của xilanh lă :
Từ Fpt = 33,26( ) 14 , 3 67 , 868 2 2 4 2 mm F D D ≈ = = ⇒ π π ,
theo tiíu chuẩn chọn: D = 36(mm) c)Đường kính cần của piston :
K = d KD D d . = ⇒ , chọn K = 0.35 ⇒d = 0,35 * 36 = 12,6 (mm), chọn d = 14(mm)
d)Lưu lượng lăm việc của xilanh lă : Qxl = Fpt.Vk
Trong đó : Vk : vận tốc vận tốc của băn kẹp đi xuống
P =2606 (N) < 20(MN) nín Vk =( 5÷100) mm/s, Chọn Vk = 50 (mm/s)
Fpt : Tiết diện piston, Fpt = 868,67( mm) Do đó : Qxl = Fpt.Vc = 868,67x 50 = 43433,5 ( mm3/s) = 0,0434335 dm3/s = 2,6(lít/phút)
Vì ta sử dụng 10 xy lanh nín lưu lượng tổng cộng lă: k xl
Q = 2,6. 10 = 26 ( l/ph)
4.Tính câc tổn thất trong hệ thống
a)Tổn thất âp suất trín hệ thống .
Tổn thất âp suất lă sự giảm âp suất do sức cản trín đường đi của dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hănh (xi lanh thuỷ lực). Sức cản năy chủ yếu được hình
thănh do chiều dăi ống dẫn, sự thay đổi tiết diện ống dẫn, thay đổi hướng chuyển động cũng như sự thay đổi của vận tốc chuyển động vă độ nhớt của dầu gđy nín. Vì vậy tổn thất âp suất có thể xảy ra ở nhiều bộ phận trong hệ thống thuỷ lực
Nếu gọi p0 lă âp suất mă bơm cung cấp văo hệ thống, p1 lă âp suất đo tại buồng công tâc cuả cơ cấu chấp hănh, thì tổn thất âp suất cúa hệ thống đựơc biểu thị ở dạng hiệu suất η :
η = 0 0 1 0 p p p p p − = ∆ .
Xĩt về mặt kết cấu của hệ thống thuỷ lực thì tổn thất âp suất có thể qui về hai dạng tổn thất chính:
- Tổn thất âp suất qua van . - Tổn thất âp suất trín ống dẫn. *Tổn thất âp suất qua van :(∆p1).
Bằng thực nghiệm người ta đê xâc định được những khoảng giâ trị tổn thất âp suất đối với từng loại van.
Bảng 4-1
Kiểu van Tổn thất âp suất ∆p1 Khoâ điều chỉnh 1,5÷ 2 (KG/cm2) Van đảo chiều 1,5÷ 3 (KG/cm2) Van điều âp 2,5÷6 (KG/cm2) Van tiết lưu 2÷3,5 (KG/cm2) Van tiết lưu điều chỉnh 3÷6 (KG/cm2) Van giảm âp 3÷10 (KG/cm2) Van một chiều 1,5÷2 (KG/cm2) Van an toăn 2÷3 (KG/cm2)
Như vậy đối với sơ đồ thuỷ lực như hình vẽ, ta có câc giâ trị tổn thất âp suất sau đđy:
+ Tổn thất âp suất qua van đảo chiều :2(KG/cm2) + Tổn thất âp suất qua van an toăn : 2.5(KG/cm2)
+ Tổn thất âp suất qua van tiết lưu điíù chỉnh :4(KG/cm2) + Tổn thất âp suất qua van giảm âp : 3,5(KG/cm2)
Tổng tổn thất âp suất trong van sẽ lă:
∆p1 = 2 + 2,5 + 4 + 3,5 = 12 (KG/cm2)=12 (bar) = 1,2 (N/mm2) *Tổn thất âp suất trong ống dẫn:( ∆p2 ).
Tổn thất âp suất trong ống dẫn có hai loại cơ bản : - Tổn thất đường dăi.
- Tổn thất cục bộ.
Xĩt về chiều dăi ống dẫn trong hệ thống thuỷ lực của mây có thể coi lă khâ ngắn nín ta có thể bỏ qua tổn thất âp suất do chiều dăi ống. Ở đđy ta chỉ quan tđm đến tổn thất âp suất cục bộ trong hệ thống ống dẫn.
Giâ trị tổn thất âp suất cục bộ được tính theo công thức sau:
∆p2 =10.ξ.2γ.g
.V2 (N/m2) Hay: ∆p2 =10-4.ξ.2γ.g
.V2 (KG/cm2). Trong đó: γ : khối lượng riíng của dầu (KG/m3)
g : gia tốc trọng trường g = 9,81(m/s2) ξ : hệ số tổn thất cục bộ
Hệ số năy trong từng bộ phận của hệ thống thuỷ lực thường được xâc định bằng thực nghiệm. Nó phụ thuộc văo trị số Re, văo nhiệt độ, vận tốc, hướng chuyển động của dòng dầu vă hình dâng tiết diện tại nơi gđy ra tổn thất.
Để đơn giản trong quâ trình thiết kế, có thể lấy giâ trị tổn thất âp suất cục bộ trong ống dẫn theo công thức sau đđy :
∆p2 = 0,05.pct
trong đó: pct : lă âp suất của cơ cấu chấp hănh. pct = p1 = 80 (KG/cm2). Vậy : ∆p2 = 0,05.80 = 4 (KG/cm2) = 4 ( bar)
Tổng tổn thất âp suất trong hệ thống: ∆p = 12 + 4 =16 (KG/cm2)= 16 (bar)
b)Tổn thất thể tích trín hệ thống .
Dạng tổn thất thể tích trong hệ thống thuỷ lực chủ yếu do dầu chảy qua câc khe hở gđy ra. Nếu âp suất căng lớn, vận tốc căng nhỏ, độ nhớt căng nhỏ thì tổn thất thể tích lă đâng kể. Trong câc yếu tố ảnh hưởng trín thì âp suất của hệ thống lă yếu tố quyết định đến giâ trị tổn thất thể tích .
Tổn thất thể tích xảy ra ở mọi bộ phận trong hệ thống, chủ yếu lă ở câc cơ cấu biến đổi năng lượng như: bơm dầu, động cơ dầu, xy lanh truyền lực.
Ước tính tổn thất thể tích trong hệ thống dầu ĩp theo công thức sau:
[ ]
∑qtt =σ.∆p< ∑qtt
Trong đó : σ : Trị số tổn thất thể tích ( cm3/s) ∆p: Tổn thất âp suất trín hệ thống.
∆p = ∆p1 + ∆p2 +∆p3 + ∆p4+.∆p5 + ∆p6 Trong đó : ∆p1 : Tổn thất âp suất của bộ lọc dầu : ∆p1 = 1.5 bar.
∆p2 : Tổn thất âp suất của bộ van trăn, ∆p2 = 2.5 bar.
∆p3 : Tổn thất âp suất của van tiết lưu điều chỉnh được, ∆p3 = 4 bar.
∆p4 : Tổn thất âp suất của van đảo chiều, ∆p4 = 2 bar. ∆p5 : Tổn thất âp suất của van 1 chiều, ∆p5 = 1.5 bar.
∆p6 : Tổn thất âp suất trín đường ống dẫn dầu, ∆p6 = 4.35 bar. Vă σ =σ1+σ2+σ3
Trong đó :σ1: Trị số tổn thất thể tích đối với bơm : 0,6.10-6 (cm3/s).
σ2: Trị số tổn thất thể tích đối với van đảo chiều : 0,025.10-6 (cm3/s).
σ3: Trị số tổn thất thể tích đối với xilanh : 0,015 (cm3/s). (0,6+0,025+0,015)10 6(1,5+2,5+4+2+1,5+4,35) = − ∑qtt . [ ] (5.0 )/ )/ (10 *144, 10 6 phl〈 qtt = phl ≈ − ∑ .
5.Tính toân lựa chọn câc thông số của bơm.
a)Công suất cần thiết của động cơ điện lăm quay bơm dầu lă : Nct = µ
N
Với µ=0,6÷0,85:Hiệu suất của bơm dầu, chọn µ=0,8
)( ( 327 , 38 ) ( 38327 85 , 0 32578 KW W Nct = = = ⇒
Do vậy cần phải chọn động cơ dùng để quay bơm dầu thích hợp vừa đảm bảo đủ công suất cho yíu cầu của quâ trình cắt vừa phải có tính năng lăm việc phù hợp với yíu cầu truyền động cho bơm, phù hợp với môi trường bín ngoăi, vận hănh được an toăn vă ổn định. Hơn nữa chọn công suất động cơ phải phù hợp để đảm bảo tính kinh tế, hạ giâ thănh của sản phẩm, tăng hiệu suất của động cơ vă kết cấu không cồng kềnh.
Từ những yíu cầu cần thiết đặt ra ta cần chọn động cơ có công suất Nđc
ct N
≥
Do vậy ta chọn loại động cơ đồng bộ, che kín, có quạt gió loại A02-82 có công suất 40 kw, số vòng quay 1000( v/ph ).
b)Chọn bơm dầu cho hệ thống
Như đê tính, lưu lượng cần thiết cho 1 xylanh khi lăm việc lă Qxl = 122,2 lít/phút, nhưng trong sơ đồ thuỷ lực ta phđn tích thì cần thiết phải dùng 2 xilanh,
Tổn thất của hệ thống lă: ∑qtt =0,5(l/ ph)
Lưu lượng cần thiết cho xy lanh kẹp chặt: k xl
Q = 26 ( l/ph Do vậy, lưu lượng cần thiết bơm phải cung cấp cho hệ thống lă :
Qct = 2 Qxl +0,5 + 26 = 2.122,2 = 271( l/ph) Âp suất cần thiết của xy lanh lă pxl= 80 ( bar)
Tổn thất âp suất của hệ thống lă: ∆p = 16 (bar)
Do vậy, âp suất cần thiết bơm phải cung cấp : pb = 80 +16 = 96 ( bar)
Vậy ta phải so sânh chọn loại bơm hợp lý đảm bảo lưu lượng vă âp suất yíu cầu .
Trong hệ thống dầu ĩp thường chỉ dùng loại bơm thể tích, tức lă loại thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng câch thay đổi thể tích câc buồng lăm việc: khi thể tích buồng lăm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút; vă khi thể tích buồng lăm việc giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nĩn. Nếu trín đường dầu bị đẩy ra ta đặt một vật cản, dầu bị chặn sẽ tạo nín một âp suất nhất định phụ thuộc văo độ lớn của sức cản vă kết cấu của bơm .
Tuỳ thuộc văo lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ lăm việc, ta có thể phđn biệt được 2 loại bơm thể tích: bơm có lưu lượng cố định vă bơm có lưu lượng có thể điều chỉnh được .
Về mặt kết cấu, bơm thể tích ( cả bơm cố định vă bơm điều chỉnh ) có thể phđn ra câc loại chính như: bơm bânh răng, bơm cânh gạt vă bơm piston. Mỗi loại kết cấu bơm đều có những ưu nhược điểm riíng, do vậy ta phải phđn tích lựa chọn loại bơm có hiệu quả kinh tế vă đơn giản về kết cấu nhất đồng thời lăm việc phải đâp ứng được với yíu cầu cần thiết mă bơm phải tạo ra .
Sau khi phđn tích lựa chọn ta xâc định sử dụng loại bơm cânh gạt kĩp loại có âp suất 100 bar, lưu lượng tạo ra lă 300 (l/ph), vì loại năy được sử dụng cũng khâ rộng rêi do có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo cho được âp suất vă lưu lượng lớn, đâp ứng được yíu cầu đặt ra .
DC B