a. Nguyên tắctính toánbơm nguồn
* Để chọn đƣợc bơm nguồn căn cứ vào các thông số làm việc của nó. Việc này dựa trên những nguyên tắc sau :
Theo áp suất yêu cầu lớn nhất : PB = P + Pyc max (3.29) Trong đó :
+ PB: là áp suất bơm;
+ P : tổng tổn thất áp suất trong hệ thống do van, chỗ nối ống..
6 3 4. 4.1320.10 . 3,14.60.(0,4 0,8) Q D v 6 2 4. 4.1320.10 . 3,14.60.(0,8 1,2) Q d v
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 56 - GVHD: TS. Trần Văn Địch + Pyc max: là áp suất yêu cầu lớn nhất. Nếu trong hệ thống có nhiều cơ cấu chấp hành thì pycmax là áp suất của cơ cấu chấp hành chịu tải lớn nhất.
Theo lƣu lƣợng yêu cầu lớn nhất : QB = Qyc + Q. Trong đó : + QB: lƣu lƣợng bơm ;
+ Qyc : lƣu lƣợng yêu cầu;
+ Q : tổn thất lƣu lƣợng trong hệ thống do các hiện tƣợng nhƣ rò rỉ, bay hơi và một số hao tổn khác. Ngoài ra khi chọn bơm còn cần phải lƣu ý ở một số điểm nhƣ sau:
+ Có dải tốc độ quay trục phù hợp với tốc độ của động cơ kéo. + Phù hợp với độ nhớt của dầu trong hệ thống.
+ Có tính lắp lẫn cao để thuận tiện trong trƣờng hợp thay thế. + Dễ dàng bảo dƣỡng.
+ Giá thành hợp lí.
Trên đây là những nguyên tắc cơ bản để có thể tính toán và lựa chọn bơm nguồn, nhƣng trong thực tế ta chỉ cần căn cứ vào mục đích sử dụng để lựa chọn bơm nguồn đáp ứng đƣợc các thông số lƣu lƣợng áp suất hệ thống, đồng thời có giá thành phù hợp.
b. Nhiệm vụ của bơm thủy lực
* Nhiệm vụ c b m ủa ơ thủy lực
Đẩy d u t y lầ hủ ực vào hệ ốth ng và t o nên dòng lạ ƣu động. Có thể nói bơm đã chuyển cơ năng thành năng lƣợng áp su t trong lấ ƣu chất, sau ó nđ ăng lƣợng áp su t ấ lại chuy n thành cể ơ năng n phtrê bộ ận c ng. tá độ
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 57 - GVHD: TS. Trần Văn Địch Hình 2.18. Các thành ph n ầ cơbản c m t máy ủa ộ bơm
♦ M c n p ột ửa ạ để đƣa ầ ừ d u t bình ch ho c tứa ặ ừ nguồn chứa vào bơm. ♦ M c thoáột ửa t dầu n ối với đƣờng g áp ốn lực.
♦ Bu ng b m i d u t c ồ ơ để tả ầ ừ ửa nạp đến c a thoát. ử ♦ Các cơ cấu khác m b o ho t đả ả ạ động c bủa ơm.
c. Các d ng b m ạ ơ thủy lực ử ụs d ng phổ biến:
+ B bánh ơm răng đơ: n gi n, r t n, b n, h u ả ẻ iề ề iệ suất cao, thích h p ợ cho h th ng có ệ ố áp su t d 0 bar (= 3.10ấ ƣới30 7N/m2).
+ B ơm cánh quạt đơn: gi n, r n, n c y ả ẻ tiề độ ti ậ cao. Lo i này dùng t t ạ ố với hệ th ng có l u lố ƣ ƣợng o nh g áp su t th p i u ra. ca ƣn ấ ấ tạ đầ
+ B piston h ng tr c: lo i ơm ƣớ ụ ạ bơm này dùng ay u th đổi lƣ lƣợng dòng ra để điều kh n iể áp suất trong lƣu ch ất.
+ B piston h ng kính: i ơm ƣớ loạ bơm này dùng v i th ng áp su t l ch t ớ hệ ố đòi hỏi ấ ƣu ấ cao nh ng u l ng ƣ lƣ ƣợ nhỏ.
Bơm piston đắ ơt h n bơm cánh uạ và bơm b q t ánh răng, nh ng ƣ tuổi họ ủa bơm t c cao khi ho t ng áp su t lạ độ ở ấ ớn, ử s d ng v nhiụ ới ều lo i ch t l ng khác nhau. ạ ấ ỏ
d. Sử ụng d công s a m và ng c y ép th c:uất củ bơ độ ơ má ủy lự
Công c ủa máy ép th y l c ủ ự đƣợc xác nh b t gian tđị ởi hời c thực iệ h n hành trình công tác, khi s b n dự iế ạng d o kim lo i ẻ ạ đƣợc tiế n hành. Gi th t ng th ng ả iế rằ hệ ố d n ẫ động không có n hao n g l ng. tổ ăn ƣợ
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 58 - GVHD: TS. Trần Văn Địch l c y ép P – ực ủamá tại thời điể m cho trƣớc củ a hành trình piston;
p áp su t ch t l– ấ ấ ỏng trong cylinde má ép; r y hành trình c piston; S – ủa
Pdn– lực ép danh ng c y hĩa ủamá ép; Sc – hành trình công tác.
Nếu nh b quƣ ỏ a các tổn hao trong hệ th g ốn thủy l ực, thì đối với ộ ẫn độnb d g của bơm không có bình tích , không có bánh áp đà n trtrê ục ẫ độn bơ d n g m, tở hời điểm b t kấ ỳ c hành trình công c ta có ủa tá đẳng thức:
Np = Nb = Nđc (3.40)
Trong đó:
Np –công su t c y ép ấ ủamá ở hành trìn cônh g tác; Nb – công su t c m; ấ ủa bơ
Nđc– công su t c ng cấ ủa độ ơ điện.
Khi máy làm vi c nh ng t m mà Nép ệ có ữ hời điể p đạt giá tr ị cực đại. Từ biểu thức (3.40) y ra là su công su t cấ ủa bơm c ng ph i là cũ ả ực đại. Nghĩa là bơm ả đƣợc ph i tính theo công s t c i máy ép và uấ cự đạ ở đƣợc xác nh b g l l nh t và tđị ằn ực ớn ấ ốc độ cho trƣớc c ủachuyể độn ng cặp bánh răng.
B vì ởi thời gian hành trình côn tág c tr nên ở nhỏ nhất khi s d ng ử ụ công su t àấ to n bộ c b , v y nh n ủa ơm ậ để ậ đƣợc tc n nh t ì hỏ ấ th bơm ph i m c ả là việ với công suất định m c ứ tron sug ốt toàn b ành ộ h trình công tác:
Kp.Q = Nb (3.41)
Trong đó:
K h s ph– ệ ố ụ thuộc vào thứ nguyên c p và ủaQ, N; p –áp suấ ủa bơt c m;
Q – ƣ ƣ l u l ợng c m. ủa bơ
Ng ta g ƣời ọi bơm là b lý t ng n u nh nó m b o ơm ƣở ế ƣ đả ả đƣợc điều ki n ệ (3.41) trong su quá ốt trình công c và có stá hệ ố có ích bằng 1.
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 59 - GVHD: TS. Trần Văn Địch su không i, ất đổ đặc biệt là ởlúc bắ ầt đ u c hành ủa trình công tá vc à đối ớv i nhi u quá ề trình công ngh không n có áp suệ cầ ất cao mà chỉ cần n g su t cao. có ăn ấ
Đồ t lhị ực ép đối với ơ đồ đơ s n giản nh t c y ép m t cylinder n ng không ấ ủamá ộ dẫ độ có bình h áp t b có tíc ừ ơm lƣu ƣợn l g không đổi đƣợc trình bày trên (hình 2.19)
a) b) c)
Hình 2.19. Cácđồthị l c (phự ép ần được gạ ch công là suấ ơt b m không sử dụng).
a) Đồ thị lực épcủamáy ép m t cylinder không ộ có bình tích áp. b) n ng Đồ thị lực épđể dẫ độ từ bơm lý tưởng.
c) Đồ thị lực b ép khi ơm kiểu piston tr u làm có ục kh ỷu việc ới 3 mức áp v suất và l u ư lượng ấ c p cho máy m t cylinder.ép ộ
Phần di n ệ tích đƣợc g ch 0ab t lạ ỉ ệ với công không đƣợc bơm ử dụs ng và đặc trƣng cho c sviệ ử dụng công su t c ấ ủa bơm.
Tr s c g ị ố ủa tun độ p‟ đối với điểm a s t ng ng v áp su mà b m không s ẽ ƣơ ứ ới ất ơ ử d ng t m t l v ph n công su t không s d ng c m, ụ ở hời điể đó và ỉ ệ ới ầ ấ ử ụ ủa bơ bởi vì: N‟ = p‟Q; còn Q=const.
Ở ế k t cấu n gi n nh t ì đơ ả ấ th bộ ẫ độ d n ng c a ủ bơm không có bình tích áp thƣờn đƣợ ử dụg c s ng một phần n công hỏ suất định ức.m
Đồ t l c d n ng t hị ự để ẫ độ ừ bơm lý tƣởng đƣợc trình bày hình 3.12b. ở Ở đây công su t c ấ ủa bơm đƣợc ử ụn s d g h . M hoàn i n c c d n ng tết ức độ thệ ủa cá ẫ độ hực ế cầt n đƣợ đc ánh giá b ng cách ằ so sánh với dẫ độn ừn g t bơm lý t ng, làm vƣở iệc với công suất không đổi.
Trên (hình 2. c) trình bày t l khi 19 đồ hị ực ép bơm ki u piston tr ể có ục khuỷu m là việ vớic ba mức áp su t và lấ ƣu l ng p ƣợ cấ cho máy m cylinder: ép ột
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 60 - GVHD: TS. Trần Văn Địch
paQa = pbQb = pcQc = NH (3.42)
Các m a, b, c t là c i m điể của đồ hị cá đ ể công suất không đổi. pc > pb > pa; Qc < Qb < Qa
Phần công mà bơm không dùng đƣợc giảm i. T gian hành trình đ hời công tác,
công su t c ấ ủa bơm và động c có t g m ơ hể iả so với các thông s này ố trong trƣờng h p d n ng tợ ẫ độ ừ bơm ƣu lƣợ l ng không i. đổ
V c iệ đƣa ựs m c c b d n ng t g n h n i s m c clà việ ủa ộ ẫ độ ới ầ ơ vớ ựlà việ ủa bơmlý tƣởng trong th gian tời c thực t b g c ph ng pháp ế ằn cá ƣơ sau: S d ng c m ử ụ cá bơ có điều chỉnh iể k u b c ậ thang u lƣ lƣợng theo áp su ; s d g c b có c ất ử ụn cá ơm cá đặc tính khác nhau; s ng m lo t c ử dụ ột ạ cá bơm g ối ng nhau, s d g c ử ụn cá bơm có thay t đổi ự động công suất; s ng máy ử dụ ở ép nhiều cylinder mà chúng làm vi c ệ với các áp su t khác nhau và c b g c phấ ả ằn cá ƣơng ph p kểá trên.
Khi không bình tích v c có áp thì iệ đƣa ự ẫ độn s d n g t g n ới ầ với ự s m là việc c ủa động cơ lý tƣởng có th t ể đạ đƣợc b ng c phằ cá ƣơng pháp n kể trê để ả gi m công su t ấ c m. ủa bơ Thƣờng ì t gian dành o c th hời ch cá công o n ph i nh u h n tđ ạ ụ lạ iề ơ hời gian c hành ủa trình công tác của máy ép. Bộ dẫn động sẽ bắt bu ph làm v c ộc ải iệ không tải trong th gian dài. ời
Công su t c ấ ủa động c ơ điện khi b ch y không i ơm ạ tả thƣờng vào kho ng ả
10÷15% công su t c ấ cự đại. Vì y nh ng vậ ở ữ chỗ mà c ycá ếu t công ng cho ố hệ phép, thì h lý hợp ơn ảc glà iảm m ph n t c hành trình công tác. Trong ột ầ ốc độ ủa trƣờng h p này, th gian àn b c u trình có t thay khônợ ời to ộ ủa ch hể đổi g đáng ểk do việc giảm thời gian cho hành trình ti p n, hành ế cậ trình kh h và ứ ồi chuyển chế độ. Các quá trình công ng h ệ riêng thí d nh s u c u c ì cao, lúc ì ụ ƣ đột ẽ yê ầ lú th tốc độ th tốc độ ấ th p a hành trình củ công tác. Điều này li quan t i c h chên ớ cá tín ất công nghệ c v t u phôi. Trong tủa ậ liệ rƣờng h này th có ợp có ể đƣợc công su cất ủa bơm và độ ng c i n m h t h n b ng h ơ đ ệ ộtcác ối ƣu ơ ằ các ngắt m s ột ố bơm cùng động c ơ.
Khi ch n công suọ ất của động c i n cho máy ép t y l c, ng ơ đ ệ hủ ự ƣời ta thƣờng phân b ha ciệt i hế độlàm v c ciệ ủa nó: hế độC làm việc dài và chlâu ế độ làm v c ng n iệ ắ – l p ặ lại. Theo chế độ m v c là iệ lâu dài ng i ta tƣờ hƣờng ch n ọ động c ơ điện cho
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 61 - GVHD: TS. Trần Văn Địch dẫn động kiểu bơm có bình h áp và ng ta tíc ƣời thƣờn chọ động n g c n ơ điệ theo chế độ làm c ng n việ ắ – lặp lại cho n ng k dẫ độ iểu m không bình tích Thbơ có áp. ƣờng thì có t ch n công su t nh m c hể ọ ấ đị ức ủa động c n b ng mơ điệ ằ ột a nử công su cất ủa bơm.
V c g m p theo công su t c iệ iả tiế ấ ủa động cơ đ n ởiệ d n ng không bình ẫ độ có tích áp có t m b o b g h t mhể đả ả ằn các đặ ột bánh à trên tr đ ục nối bơm và động c i n. ơ đ ệ
Ở dẫ độ n ng có bánh à, vi c thay i s vòng quay c bánh và s nđ ệ đổ ố ủa đà ự hả năng lƣợng c nó ph u ủa ụ th ộc vào đặc tính c ơ học ủa độ c ng c ơ điện. Trong trƣờng ợh p này bi u thể ức(3.4.1) sẽcó dạng:
Np = Nb ≥ Nđc
Yếu t giố ới h n ây là ng su t c ạ ở đ cô ấ ủa bơm – công su t ấ động c có t gơ hể iảm (2-3) lần và h n nơ ữa phụ thuộc vào đặc tính tải P = f(S).
Trong m s trột ố ƣờn hợg p, v c s iệ ử dụn triệ để ơg t h n công su t c ấ ủa động cơ điện và bơm có thể đạt đƣợc bằng các liêh n t nhi u máy cùng l ép vào m kế ề ép có ực ột máy ép l ớn.
e. Tính chọn bơm nguồn
Để tính chọn bơm nguồn hệ thống tacó một số các giả thiết sau :
+ Chiều dài đƣờng ống hút bằng chiều dài đƣờng ống xả là : L1 = L3 = 1(m); + Chiều dài doạn ống đẩy là : L2 = 4 (m);
+ Vận tốc và đƣờng kính ống hút : v1 = 1 (m/s); d1 = 20 (mm) + Vận tốc đƣờng kính ống đẩy : v2 = 4(m/s) ; d3 = 10(mm) + Vận tốc đƣờng kính ống xả : v3 = 1,5 (m/s) ; d2 = 18(mm) + Chất lỏng làm việc là dầu thủy lực CS32 có các thông số kỹ thuật: + Độ nhớt: = 32.10-6 (m2/s)
+ trọng lƣợng riêng : = 8,5.103 (N/m3) Ta có: p = p1 + p2;
+ Với p1 là tổn thất qua van phân phối, lấy p1 = 2 (bar).
Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 tấn
HVTH: Nguyễn Thế Anh - 62 - GVHD: TS. Trần Văn Địch
2 2 2 2 2 3 3 3 3 1 1 1 2 2 2 2 1 2 3 1 2 3 ( ) 2 2 2 2 L L L P d d d g (3.43) Trong đó:
+ p: Khối lƣợng riêng của chất lỏng: p g. 850( / m )kg 3
+ L,v,d: Chiều dài,vận tốc và đƣờng kính của đƣờng ống. + Hệ số tổn thất dọc đƣờng và tổn thất cục bô: , + Hệ số phụ thuộc vào hệ số Rây nôn.
Hệ số phụ thuộc vào khủy ống, ở đây ta coi khủy ống là thẳng góc cà lấy = 1,2.
P2 = 157655,8328 (N/m2) P2 = 1,6 (bar).
Do đó: p = 2+1,6 = 3,6 bar. PB = 3,6 + 180 =183,6 bar.
Để thỏa mãn ta lấy: PB = 190 bar.
Đồng thời ta cũng thấy, lƣu lƣợng cần thiết để cấp cho xy lanh là: Q = 13,2 (l/ph). Nên nếu chọn bơm nguồn có lƣu lƣợng Q = 25 (l/ph) sẽ đáp ứng đƣợc yêu cầu lƣu lƣợng của hệ thống. 3 1 1 1 3