Công suất thủy lực của hệ thống : Trong đó:
Q (l/ph) - Lƣu lƣợng của bơm P(bar) - Áp suất hệ thống.
Để đảm bảo hệ thống làm việc ổn định và thực tế động cơ điện đƣợc sản xuất ta chọn loại động cơ: 3K160S4 - 1500 vg/ph-4 cực 11kW. Của công ty cổ phần chế - tạo điện cơ Hà Nội.
Hình 2.21. Hình ảnh cho động cơ điện 6. Tính chọn van:
a.Nhiệm vụ của van thủy lực
Van th l có nhiủy ực ệm vụ đóng, mở và điề u kh n dòng th y l hi u u khi n iể ủ ực,tín ệ điề ể và bộ phận c ng tá độ thủy l c. n ự Va thủy l ực thƣờng đƣợc ử dụ s ng i u kh n t đ ề iể ốc độ dòng, điều khi n h ng và ể ƣớ điều khiển suáp ất th y l Tuy nhiên m s van ủ ực. ột ố có đa chức n ng, că ó thể hực iệ nhiề t h n u nh m việ ụ điều kh n. iể
Tín hi u u khi n van tín hi u c khí, hi u b g tay, th y lệ điề ể có thể là ệ ơ tín ệ ằn ủ ực, khí nén ho c ặ điện. c ng cTá độ ủa van đ ề khiể i u n h u có thể là tín iệ số (digital) hay tín
. 190.13,2 4,3(Kw)
612p Q 612
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 65 - GVHD: TS. Trần Văn Địch h u ng t (analogue). iệ tƣơ ự Thông th ng van có nh ng cƣờ ữ hức ă n ng sau:
+ Van tràn: Luôn ở trạng thái mở, liên tục rót chất lỏng về thùng chứa để đảm bảo giữ áp suất không đổi tại đầu vào của van, đƣợc s d g giử ụn để ữ áp su t c mấ ủa ạch thủy ựl c.
+ Van tr ng 4 c ng có t s d ng thay ục ố ổ hể ử ụ để đổi trực tiế p i u ay a mô t ch ề qu củ ơ th l ủy ực.
+ Van i u kh n u lđ ề iể lƣ ƣợng s d g aử ụn để th y đổi ốc độ ủa ộ t c b tác ng. độ Trong thực t ì 2, 3 ho c nhi u van ếth ặ ề đƣợc n v nhau ành 1 van ghép có nhi u cối ới th ề hức ă n ng.
b. Phân l oạivan th c ủy lự
Các van đƣợ đánhc giá b g k h tằn íc hƣớc, kh n ng c l và mả ă hịu áp ực ức độ iảg m áp. Có t nhi u k u thrấ ề iể iết k van ế thủy nhƣng nhìn chung lại ì có m sth ột ố van chính sau â đ y.
♦ Van tràn áp: Lo i này s d ng ạ ử ụ trên m s ột ố nơi tron mág y thủy l c, n ự trê đƣờng về c m duy ì áp su t ủa ạchđể tr ấ trong th g th y l c, n ắn ủ ự trê đƣờng ng d n.. ố ẫ Trên cylinder thủy l k quá , ực để hỏi tải đƣờng g th y l không ốn ủ ực bị nứt vỡ .. Trong các thùng chứa để duy mtrì ột áp suất ngăn không cho nƣớc đọn lạg i và ô nhiễm.
♦ Van g m : lo i van này s d ng gi hiả áp ạ ử ụ để ới ạn áp su t không v quá mấ ƣợt ức yêu kh áp sui ất tăng lên thì thắn ực g l lò xò và dòng l u ch t s ch qu vaƣ ấ ẽ ảy a n về nthù g chứa nên áp suất giảm.
♦Van tu n tầ ự: van này đƣợc s ng truyử dụ để ền dòng thủy lực n th ng th đế hệ ố ứ cấp, c shỉ au khi có ho t ạ độn xảg y trong h th ng s p. ây là lo i van ra ệ ố ơ cấ Đ ạ thƣờn đóngg , và c m dòng hỉ ở thủy l ra n ực đế hệ thống t c p, khi th g shứ ấ hệ ốn ơ cấp đạt đến ngƣỡng áp su t ấ thiế đặt t trƣớc. Áp su t ấ của ng s hệthố ơcấp s ẽ đƣợc duy trì i sau khi vlạ an thực iệ h n hoạ đột ng „‟thứ ự‟‟.t
♦ Van 1 i u: l i van n g n nh , ây là lo i van ho t ng ch 1 i u ichề oạ đơ iả ất đ ạ ạ độ ỉ có chề đ không có i u ngch ề ƣợc lạ i, nó cho phép tích trữ để ạ hoặ n p c y trì du áp l kh máực i y không ho t ạ động.
♦ Van 1 chiều có đƣờng i u khi n: ây van 1 đ ề ể đ là chiều thƣờn đóng g nh ng ƣ có thể điều khi n b ng tín hi u t bên ngoài. dể ằ ệ ừ Ví ụ n ƣh tải trọng không thể giữ đƣợ bởc i áp
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 66 - GVHD: TS. Trần Văn Địch su t cấ ủa van 1 ch u. ông th ng, áp su t bên ngoài vào iề Th ƣờ ấ đƣờn ống khác đƣợcg k t n mô tế ối với ơ hay cylinder.
♦ Van treo : ttải hực ch t van o t i 1 d g c b t c van 1 ấ tre ả là ạn đặ iệ ủa chiều có đƣờng điều khiển. Nh ng ngƣ ƣợc lại với van 1 ich u là có th m ho c ề ể ở ặ đóng, van o ttre ải chỉ 1 ph n nh c vaầ ỏ ủa n điều khiển lƣu lƣợng có đƣờng điều khiển.
♦ Van ng : lo i van này ắt ạ đƣợc i t n m th ế kế hƣ ột thiế bị ừ độn bịtt t g kín các đƣờng d n tẫ hủy lực n u nh áp su t th y l quá o ho c quá th p h n t nh. ế ƣ ấ ủ ực ca ặ ấ ơ áp suấ đã đị ♦ Các l i van oạ phụ trợ: c t ng y l cá hệ hố thủ ực phức ạ t p thƣờng hay s ử dụng nhứng kh van p tối hụ trợ để hực iệ h n nh g ứn chức ăn n g phức tạ p không t th y hể ấ đƣợc nhƣ bộ tích tr thữ ủy lực, qu t làm mát. Các van này th ng ạ ƣờ đƣợc thiết kế phù hợp cho n ng máy riêng b hữ iệt.
c. Tínhchọnvan phân phối
Van phân phối là một phần tử thủy lực có tác dụng làm thay đổi hƣớng của dòng chất lỏng, do đó nó có thể làm đảo chiều chuyển động của các cơ cấu chấp hành mà nó điều khiển.Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành điều khiển tự động, trong các hệ thống thủy lực hiện nay sử dụng chủ yếu các van phân phối dạng con trƣợt điều khiển bằng điện. Các cuộn điện hay nam châm điện từ có điện áp sử dụng là 24 VDC hoặc nguồn xoay chiều 220 VAC. Tuy nhiên trong một số hệ thống ngƣời ta vẫn sử dụng các loại van phân phối khác nhƣ van điều khiển bằng tay, điều khiển bằng thủy lực.. Trong hệ thống máy ép thiết kế, chỉ có một van phân phối loại 4/3 : có nhiệm vụ điều khiển các xylanh. Hình dƣới đây (Hình 2.22) là cấu tạo của van phân phối loại 4/3 điều khiển bằng điện.
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 67 - GVHD: TS. Trần Văn Địch Hình 2.22.Van phân phối loại 4/3
(1): Thân van (2): Con trượt phân phối.
(3), (4): Lò xo (5), (6) : Các cuộn điện.
Lƣu lƣợng qua phân phối van 4/3 trong hệ thống chính là lƣu lƣợng bơm cấp cho cơ cấu chấp hành mà nó điều khiển. Dựa vào mục đíchthiết kế hệ thông và lƣu
lƣợngqua van phải đảm bảo thỏa mãn Q = 27,5 (l/ph).
Ta chọn van phân phối 4/3 của hãng TAIWAN FLUID POWER - Đài Loan, nhƣ hình ảnh biểu diễn dƣới đây (Hình 2.23) có kí mã hiệu nhƣ sau: DSG-3C3-03- AC220v/50Hz. Các thông số và kích thƣớc lắp đặt của van đƣợc cho trong catalogue của hãng. Dƣới đây là hình ảnh của van:
Hình 2.23. Van phân phối loại DSG-3C3-03-AC220v/50Hz d. Tínhchọnvan an toàn:
Van an toàn là phần tử thủy lực có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống trong trƣờng hợp quá tải nhƣ: xy lanh bị kẹt khiến áp suất hệ thống tăng vọt, gây nên nhiều sự cố nhƣ hỏng bơm nguồn, vỡ đƣờng ống.
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 68 - GVHD: TS. Trần Văn Địch Nguyên lí làm việc của van dựa trên sự cân bằng của các lực ngƣợc chiều : lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên con trƣợt (hay nút van) với lực do áp suất dòng chất lỏng gây nên. Tùy theo từng hệ thống, hoạt động và tính chất của nó mà van an toàn đƣợc đặt ở những giá trị áp suất khác nhau. Khi áp suất hệ thống tăng vọt lên do sự quá tải, cơ cấu chấp hành bị kẹt hỏng, van an toàn sẽ làm việc, xả chất lỏng về bể đến khi áp suất đạt giá trị định mức.
Van an toàn đƣợc chia làm 2 loại theo nguyên lí hoạt động, đó là : van an toàn tác động trực tiếp và gián tiếp. Van an toàn tác động gián tiếp đƣợc sử dụng chủ yếu trong các hệ thống có lƣu lƣợng lớn, áp suất tƣơng đối cao.
Trong hệ thống, ta có lƣu lƣợng bơm nguồn là Q = 19,2 (cc) nên ta chọn van an toàn tác động trực tiếp của hãng TAIWAN FLUID POWER - Đài Loan, nhƣ hình ảnh dƣới đây (Hình 2.24), có kĩ mã hiệu là : MRV-03-P-3
Hình 2.24.Hình ảnh của van an toàn MRV- -P-3 03
* Van này các thông số kĩ thuật nhƣ sau : - Lƣu lƣợng lớn nhất : Q = 70 (l/ph); - Áp suất lớn nhất : p =210 (bar); - Khối lƣợng: 3,2 (kg)
e.Chọn van chống lún
Van chống lún (hay van một chiều có điều khiển) có cấu tạo gần nhƣ van một chiều, nhƣng chiều ngƣợc lại dầu vẫn đi qua đƣợc khi có đƣờng dầu cao áp tác động từ bên ngoài vào.
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - - GVHD: 69 TS. Trần Văn Địch Van chống lún làm nhiệm vụ giữ áp và chống tụt của cơ cấu chấp hành. Trong hệ thống thủy lực máy ép này van chống lún có nhiệm vụ giữ áp trong xylanh một thời gian khi xylanh đi hết hành trình ép.
Với yêu cầu về lƣu lƣợng và áp suất trong hệ thống, ta chọn van chống lún của hãng TAIWAN FLUID POWER – Đài Loan có kĩ mã hiệu là : MPCV-03-W, nhƣ hình ảnh biểu thị dƣới đây (Hình 2.25).
* Van này các thông số kĩ thuật nhƣ sau : - Lƣu lƣợng lớn nhất : Q = 70 (l/ph); - Áp suất lớn nhất : p = 210 (bar); - Khối lƣợng: 3 (kg)
Hình 2.25. Hình ảnh của van MPCV- 03-W 7. Chọn rơle áp suất
Rơle áp suất có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện, tín hiệu điện này sẽ đƣợc truyền tới van phân phối để van phân phối làm nhiệm vụ khi áp suất trong hệ thống đạt đến áp suất cài đặt cho rơle. Căn cứ vào áp suất của hệ thống là 180(bar) ta chọn rơle áp suất của hãng TAIWAN FLUID POWER – Đài Loan, nhƣ hình ảnh đƣợc biểu thị dƣới đây (Hình 2.26) có kí mã hiệu nhƣ sau: DNA-250K-22B.
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 70 - GVHD: TS. Trần Văn Địch Hình 2.26. Hình ảnh cho rơ le áp suất
Các thống số kỹ thuật và kích thƣớc lắp đặt đƣợc cho trong catalogue của hãng.
8. Chọn đồng hồ đo áp và khóa đồng hồ
Chọn loại đồng hồ chân đứng áp suất lớn nhất là: 250 kg/cm2 Chọn khóa đồng hồ tƣơng ứng với chân đồng hồ
9. Chọn mắt thăm dầu và nắp đổ dầu
Ta chọn của hãng ASHUN – Đài Loan có ký mã hiệu nhƣ sau: Nắp đổ dầu: HY – 06
Mắt thăm dầu: LS – 5
Các thông số kỹ thuật và kích thƣớc lắp đặt đƣợc cho trong catalogue của hóng.
10. Chọn bộ lọc
a. Chức năng bộ lọc dầu
Trong quá trình hoạt động, dầu trong hệ thống thƣờng bị nhiễm bẩn do bui, cặn bẩn từ môi trƣờng hay do bản thân dầu trong hệ thống tạo nên trong quá trình hoạt động. Những chất bẩn trong hệ thống dễ dàng gây nên những hiện tƣợng nhƣ : kẹt các cơ cấu chấp hành (xy lanh, động cơ thủy lực), các van … Do đó bộ lọc dầu có nhiệm vụ lọc các chất bẩn nói trên, tăng tính ổn định của hệ thống. Tuy nhiên bộ lọc cũng chỉ ngăn ngừa đƣợc một phần nhất định, sau một thời gian ta đều phải tiến hành thay dầu cho hệ thống.
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 71 - GVHD: TS. Trần Văn Địch
b. Phânloại bộ lọc dầu
Thông thƣờng, ngƣời ta phân loại bộ lọc dầu theo kích thƣớc lọc (hay theo độ tinh lọc của lõi lọc). Bộ lọc dầu có thể đƣợc phân thành những loại chính nhƣ sau :
- Bộ lọc thô : có khả năng lọc đƣợc các chất bẩn có kích thƣớc nhỏ nhất 0,1(mm). Bộ lọc này thƣờng lắp trong các hệ thống thủy lực không có nhiều những phần tử đòi hỏi độ chính xác quá cao hay đƣợc đặt trong hệ thống mang tính chất lọc phụ. Nói chung bộ lọc này ít đƣợc sử dụng.
- Bộ lọc trung bình : Kích thƣớc nhỏ nhất có thể lọc đƣợc là 0,001 (mm).
- Bộ lọc tinh : có thể lọc đƣợc các chất bẩn có kích thƣớc từ 5 – 10 (m). Bộ lọc này đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các hệ thống thủy lực hiện này do chất lƣợng tốt, giá thành chấp nhận đƣợc.
- Bộ lọc đặc biệt tinh : có khả năng lọc đƣợc các kích thƣớc nhở hơn. Bộ lọc này có giá thành khá đắt, thƣờng chỉ sử dụng trong các hệ thống có sử dụng van servo, van tỉ lệ đòi hỏi độ sạch của dầu rất cao.
Vật liệu của lõi lọc cũng có rất nhiều loại : bộ lọc lƣới, lọc lá, sợi thủy tinh … Để tính toán lƣu lƣợng dầu chảy qua bộ lọc ngƣời ta dùng công tính lƣu lƣợng chảy qua lọc lƣới :
Trong đó :
- A : diện tích toàn bộ bề mặt lọc, (cm2); - p : tổn thất áp suất của bộ lọc;
- v: độ nhớt động học của dầu trong hệ thống; = 32.10v - 6 (m2/s);
- a: hệ số lọc, đặc trƣng cho lƣu lƣợng dầu chảy qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian ; (lít/(cm2.phút));
Thông thƣờng ta chọn: = 0,06 0,09 (lít/(cm2.phút)) a –
Nhƣng để cho đơn giản, thực tế ta thƣờng chọn bộ lọc dầu tinh theo lƣu lƣợng. Với lƣu lƣợng Q = 27,5 (l/ph) ta chọn bộ lọc dầu của hãng ASHUN –Đài Loan có ký mã hiệu nhƣ sau: MF 06 –
Các thông số kỹ thuật và kích thƣớc lắp đặt đƣợc cho trong catalogue của hãng.
.
.A p (l/ ph)
Q
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 72 - GVHD: TS. Trần Văn Địch
c.Vật liệ ọc u l
Có 3 i v t u l th ng dùng, màng kim loạ ậ liệ ọc ƣờ đó là loại, chấ dễ ất th m và ch t h p ấ ấ th ụ.
+ Màng kim lo dù ại: đƣợc ệ d t dày nh ng ƣ chúng c ng c l ũ hỉ ọc đƣợc nh g h kim ữn ạt lo i t ng thô, không hòa tan. ạ ƣơ đối
+ Ch t thấ dễ ấm: s d g bông vử ụn ải, bột gỗ, s hoợi ặc giấ đã a xửy qu lý. Lo i này ạ lọc đƣợc những ch t b n nh hấ ẩ ỏ ơn và một ố s có khả năng h tác đƣợc nƣớc và ch t b n ấ ẩ hòa tan trongnƣớc.
+ Ch t h p th dùng ch t h p nh n ho t ấ ấ ụ: ấ ấ thụ ƣ tha ạ tính. Lo i này không dùng trong ạ hệ ốn th g thủy l vì ngoài v c p ch t b n ực iệ hấ thụ ấ ẩ có trong u, dầ còn h p t lu c ấ hụ ôn ả chất ph gia ụ trộntrong u ch g i sdầ để ốn lạ ự mài mòn.
d. Các loại ph n t l cầ ử ọ
Có 3 phần tử l cọc ơ bản: kiểu bề ặ m t, kiểu c nh và kạ iểu ch u sâu. iề
+ Ph n t l ầ ử ọc trong: thuộc iể bề ặ k u m t, đƣợc m b ng v i dày ho c g y qua x là ằ ả ặ iấ đã ử