Tính chọn xy lanh khí nén
Lực đẩy:
Lực đẩy phát sinh khi xylanh hoạt động phụ thuộc vào nguồn áp suất, đường kính xylanh và lực ma sát của các đệm.
Lực đẩy lý thuyết được xác định theo cơng thức sau: = A.P
Trong đĩ:
– lực đẩy lý thuyết (N)
A – Bề mặt làm việc của piston (cm2)
P- Áp suất cung cấp (kPa, 105N/m2, bar, 14,5 psi)
Thực tế, lực đẩy lý thuyết cĩ sai số so với lực đẩy thật. Để xác định lực đẩy thật, cần tính đến các sai số do sức cản, ma sát. Trong các điều kiện làm việc bình thường (phạm vi áp suất 400 – 800 kPa, 4 – 8 bar), cĩ thể giả định lực ma sát bằng 3 ÷ 20% lực đẩy lý thuyết.
50
Lực đẩy thực tế như sau: + Xy lanh tác động kép:
- Hành trình thuận: = A.P – - Hành trình ngược: = A’.P – trong đĩ:
: lực đẩy thực tế (N)
A : bề mặt làm việc của piston ( ):A= . /4
A’ : bề mặt làm việc của piston, phía cĩ cần (cm2): A = π.( – )/4 : lực ma sát, bằng 3 ÷ 20% (N)
D : đường kính xylanh (cm) d : đường kính cần piston (cm).
Ta tính chọn cho xy lanh làm nhiệm vụ kéo và đẩy xe mang khuơn.
Theo catalog của hãng STNC (chuyên sản xuất các thiết bị khí nén và thủy lực) ta chọn các xy lanh cĩ ký hiệu :
TGU 63x 800(cĩ D = 63 mm,d =20 mm) TGU 63x700(cĩ D = 63 mm,d =20 mm) TGU 100x100(cĩ D = 100 mm,d =24 mm)
51
Ta xác định lực đẩy lý thuyết:
Lực đẩy lý thuyết là lực phải thắng được trọng lượng xe khuơn. Dựa vào phần mềm AutoDesk Inventor sau khi đã vẽ 3D mơ hình cụm xe khuơn ta cĩ thể xác định được khối lượng của cụm xe khuơn như hình sau:
Hình 3.13. Khối lượng xe khuơn Khối lượng xe mang khuơn 270 (kg)
Từ đĩ ta cĩ P = 270x10= 2700(N)
Lực đẩy lý thuyết phải thắng được trọng lượng của xe mang khuơn nên ta cĩ > P
52
Từ đĩ ta chọn : = 4500 (N) Tiết diện bề mặt làm việc của piston là :
2 6,3 3,1416. 31,2 4 A ( ) =3120( )
Để xylanh cĩ thể đẩy được xe khuơn thì lực đẩy cần lớn hơn trong lượng xe. Nên ta cĩ thể tính áp suất tối thiểu cần cung cấp cho xylanh khí nén là:
p = Với = Flt.k = 4500.0,01 = 45(N) (k=0,01 hệ số ma sát lăn) Áp suất cần thiết : 45 2 p 14423(N / m ) 0,00312 =0,145 bar
Tiết diện bề mặt làm việc của piston phía cĩ cần là: = π.( - )/4
=3,1416.( - )/4 = 28,03 ( )
Lực ma sát : = (3÷20%) ta chọn = 20% = 0,2.4500 = 900 (N) Từ đĩ ta tính được:
Lực đẩy thực tế của hành trình tới (thuận): = A.P – = 4500 – 500 = 3600(N)
- Lực đẩy lý thực tế của hành trình về (ngược):
= A’.P – = 0,00283.12,82. –900 = 3182 (N)
Kết luận: Lực đẩy thực tế ở cả hành trình thuận và hành trình ngược đều đảm bảo lớn hơn trọng lực P nên cĩ thể làm việc dễ dàng.
b) Chọn máy nén khí
Áp suất và lưu lượng khơng khí cung cấp là những tiêu chuẩn chính để chọn máy nén khí. Máy nén khí cĩ thể phân theo các loại như sau:
53
- Máy thể tích: khơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đĩ thể tích của buồng chứa sẽ thay đổi. Như vậy theo định luật Boyle - Mariotte áp suất trong buồng chứa thay đổi theo, ví dụ : như máy nén khí kiểu Piston, bánh răng, cánh gạt.
- Máy động năng: khơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đĩ áp suất khí nén được tạo ra bằng động năng của bánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động này tạo ra khí nén với lưu lượng và cơng suất rất lớn. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lí này, ví dụ : như máy nén kiểu li tâm.
Chọn máy nén khí kiểu piston nhiều cấp với nguyên lý làm việc như sau:
Hình 3.14. Cấu tạo máy nén khí
Khơng khí sau khi qua bộ phận lọc khí (1) được nén ở thân máy nén khí (2), sau đĩ khí nén được đẩy vào bình chứa trung gian (3). Sau khi được làm mát ở bộ phận làm mát (4), khí nén vào bình chứa khí nén (5).Bình chứa khí nén (5).Van điện từ (6) làm thơng khí bằng ống dẫn nằm ở giữa thân máy nén khí (2) và van một chiều gắn trước bình chứa khí nén (5), sau khi áp suất trong bình
54
chứa (5) đã đạt mức quy định. Truyền động cho thân máy nén khí (2)là truyền động đai (7) từ động cơ điện (8) với quạt giĩ (9).Quạt giĩ (9) cùng với bánh đai truyền (10) cĩ tác dụng như là bộ phận tạo ra luồng khơng khí làm mát. Động cơ điện (8) và thân máy nén khí (2) được đặt trên khung giảm chấn (11), giàn khung (12) cùng với bộ phận giảm chấn (13). Độ căng của đai truyền được điều chỉnh bằng bộ phận (14). Cơng tắc tự chọn (15) cĩ thể thực hiện được 2 chức năng điều khiển ngừng hoạt động khi đạt được phạm vi của áp suất yêu cầu và ngừng hoạt động khi chạy khơng tải.Trường hợp ngừng hoạt động khi đạt được phạm vi áp suất yêu cầu bằng rơ le áp suất (16), trong đĩ phạm vi áp suất yêu cầu.
Ưu nhược điểm của máy nén khí kiểu Piston Ưu điểm:
Kết cấu gọn, trọng lượng máy nhỏ, chiếm diện tích lắp đặt khơng lớn, tiện lợi khi tháo lắp các cụm chi tiết, cĩ thể tạo ra áp suất lớn từ 2-1000 kg/cm2 và cĩ thể lớn hơn nữa. Do vậy máy nén khí kiểu piston trong thực tế sử dụng rộng rãi.
Nhược điểm:
Do cĩ các khối lượng tịnh tiến qua lại nên máy nén khí piston hoạt động khơng cân bằng, làm việc cịn khá ồn và rung động.
Khí nén cung cấp khơng được liên tục, do đĩ phải cĩ bình chứa khí nén đi kèm.
Căn cứ vào các đặc điểm trên ta chọn mua loại máy cĩ kí hiệu: Fusheng HVA-65
55
Bảng 3.2
Loại máy Máy nén khí kiểu piston
Hãng sản xuất Fusheng
Chức năng Nén khí
Cơng suất máy(w) 750 lưu lượng khí nén( 154 Áp suất khí (bar) 7
Kích thước (mm) 300x910 Trọng lượng (kg) 60
Xuất xứ Đài Loan
Giá bán(VND)ngày 19/05/10 6.500.000
c) Chọn các thiết bị xử lý khí nén
+) Bộ lọc:Làm nhiệm vụ loại trừ tất cả các phần tử tạp chất và ngưng tụ hơi nước. Khơng khí được nén vào trong bình chứa, qua cửa xoắn phát sinh ra một chuyển động xoắn và lực ly tâm cĩ tác dụng làm lắng các phần tử nhỏ chất lỏng, chất rắn. Các tạp chất được thải ra ở đáy bình chứa và cần phải được xả ra khỏi bình trước khi đạt tới mức cao nhất (nhìn vạch chỉ thị trên bình chứa). Những phần tử rắn cĩ kích thước lớn hơn lỗ lọc sẽ bị giữ lại, chúng gây nguy cơ lấp kín vịng lưới lọc làm cản trở quá trình lọc, cho nên cần làm sạch hay thay vịng lưới lọc theo định kỳ. Kích thước lỗ lọc thường trong khoảng từ 30 đến 70 micromet, đặc biệt cĩ thể đạt 0,01 micromet. Khi lượng nước ngưng tụ đến vạch mức giới hạn thì thải ra bằng vít hoặc xả tự động.
56
Hình 3.15. Các loại bộ lọc
Tra theo Catalog của hãng NTSC (Trung Quốc) ta chọn loại bộ lọc cĩ ký hiệu: TC 4010-03
+)Bộ điều chỉnh áp suất: Bộ điều chỉnh áp suất dùng để duy trì áp suất làm việc (áp suất thứ cấp) ở một giá trị khơng đổi khi cĩ sự thay đổi áp suất trong mạng phân phối (áp suất sơ cấp) hoặc nơi làm việc, áp suất sơ cấp phải luơn luơn cao hơn áp suất thứ cấp, áp suất được giữ ổn định bởi màng, màng này bị tác động ở một phía bởi áp suất thứ cấp, phía kia bởi lị xo (2). Lực lị xo cĩ thể điều chỉnh được nhờ vít chỉnh. Khi áp suất sơ cấp tăng thì con trượt (6) đi xuống làm giảm tiết diện dịng khí, nhờ đĩ giữ cho áp suất thứ cấp vẫn khơng đổi. Khi áp suất sơ cấp giảm, lị xo đẩy con trượt đi lên làm tăng tiết diện dịng khí, kết quả là áp suất thứ cấp vẫn khơng đổi. Nếu như áp suất phía thứ cấp tăng mạnh, màng sẽ bị nén mạnh ngược với lực lị xo, bộ phận chính giữa của màng hình thành lối đi qua và khí nén cĩ thể thốt qua ở 2 lỗ bên dưới.
+) Chọn các phần tử điều khiển khí nén
Các phần tử điều khiển gồm các van phân phối và van tiết lưu. Chọn theo catalog cua hãng NTSC ta chọn loại van phân phối cĩ ký hiệu là: TG2531- 10 cĩ cấu tạo như hình sau:
57
Hình 3.16.Các loại van phân phối