Công vệc yêu cầu chọn chiều dài các đường ống như sau:
- Đường ống hút: 1m
- Đường ống đẩy: 10m
- Đường ống xả: 10m
Thông thường khi chọn đường ống ta cần phải đảm bảo sự tổn thất qua đường ống là nhỏ nhất và phải đảm bảo chỉ tiêu về kinh tế. Nếu đường ống nhỏ quá tổn thất sẽ lớn còn nếu đường ống q lớn thì tổn thất ít nhưng giá thành cao do đó ta cần lựa chọn đường ống cho phù hợp.
Thực tế cho thấy đường ống phụ thuộc vào vận tốc và áp suất. Thông thường nên chọn đường ống theo vận tốc sau:
Loại ống vận tốc
Ống hút 0.5 1.2 m s/ Ống đẩy 2 6 m s/ Ống xả 1.2 4 m s/
Để tính tốn đường ống dây ta chọn vận tốc các đường ống như sau:
- Vận tốc đường ống hút Vh 1 /m s
- Vận tốc đường ống đẩy Vd 4m s/
- Vận tốc đường ống xả Vx 2m s/
Đường kính của đường ống được tính theo cơng thức sau:
4Q
d
Trong đó:
Q lưu lượng chuyển qua đường ống. Lưu lượng ở đây chính là lưu lượng bơm cung cấp cho hệ thống. Mỗi bơm nguồn cung cấp lưu lượng cho xylanh hoạt động tuần tự nên lưu lượng yêu cầu của bơm là lưu lượng cung cấp cho xylanh có lưu lượng lớn nhất thêm vào khoảng 10% để bù cho những tổn thất lưu lượng.
Vậy lưu lượng mà bơm yêu cầu là:
0.01
m m
QQ Q 56 0,1 56 62 /l ph 3 3
1,03.10 m /s
Do đó ta tính được đường kính của các đường ống như sau:
- Đường kính ống hút 3 4 4 1,03 10 0.036 3.14 1 h h Q d m - Đường kính ống đẩy 4 d d Q d 4 1,03 10 3 0.018 3.14 4 m - Đường kính ống xả
4 x x Q d 4 1,03 10 3 0.026 3.14 2 m
Trên cơ sở tính tốn sơ bộ đường ống như trên và dựa vào catalog ta chọn được các đường ống theo tiêu chuẩn như sau:
- Đường ống hút:dh 38mm
- Đường ống đẩy:dd 19mm
- Đường ống xả:dx 25mm
4.3. Tính tốn chọn bơm nguồn
4.3.1. Tính áp suất và lưu lượng của bơm
Theo tính tốn ở trên lưu lượng yêu cầu của bơm là:62 /l ph
Áp suất của bơm bằng áp suất lớn nhất của xylanh cộng với tổn thất áp suất qua mạch, trong bài tốn này ta tính tốn cho xylanh tầng bởi áp suất làm việc lớn nhất.
B xl P P P Trong đó: B P - Áp suất bơm. xl P - Áp suất xylanh. P
- Tổng tổn thất áp suất qua đường ống, các van và các phần tử thủy lực trong mạch. Tổn thất sẽ được tính cho cơ cấu chấp hành có chiều dài đường ống và số van nhiều nhất. 1 2 3 4 5 2 P P P P P P Trong đó: 1
P Tổn thất áp suất tại van một chiều. Chọn P1 5bar
2
P Tổn thất áp suất tại van phân phối. ChọnP2 3bar
3
PTổn thất áp suất tại van tiết lưu. Chọn P3 5bar
4
P Tổn thất áp suất qua bộ lọc. Chọn P4 3bar
5
PTổn thất áp suất qua đường ống gồm tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường.
2 2 2 5 4 4 4 2 2 2 2 2 2 h h h d d d x x x h d x h d x h d x L L L v v v P d d d g g g Trong đó:
Là khối lượng riêng của chất lỏng. 900
, ,
L v d Là chiều dài, vân tốc, đường kính của đường ống hút, đẩy và đường ống xả.
Chiều dài các đoạn đường ống được chọn:
- Đường ống hút: Lh 1m
- Đường ống đẩy: Ld 10m
,
Hệ số tổn thất dọc đường và hệ số tổn thất cục bộ, hệ số phụ thuộc vào hệ số Raynon. 1 1000 1000.1.40 869, 2 2300 46 h h v d RE 2 1000 1000.4.20 1739 2300 46 d d v d RE 3 1000 1000.2.30 1304 2300 46 x x v d RE 1 64 64 0,074 869, 2 h RE 2 64 64 0,037 1739 d RE 3 64 64 0,05 1304 x RE
Hệ số phụ thuộc vào độ gấp khúc của khuỷu ống, ta coi khuỷu ống thẳng góc và chọn
1.2
. Trên đường ống ta giả sử có 4 điểm trên ống hút, 4 điểm trên ống đẩy, 4 điểm trên ống xả xảy ra tổn thất cục bộ. 2 2 2 5 4 4 4 2 2 2 2 2 2 h h h d d d x x x h d x h d x h d x L L L v v v P d d d g g g 2 2 2 2 2 2 5 0,074.1.1 .900 0,037.10.4 .900 0.05.10.2 .900 1 4 2 4.1, 2.( ) 2.0,04 2.0,02 2.0,03 2.10 2.10 2.10 P 2 164037N m/ 1.64bar
Thay số vào ta được:
1 2 3 4 5
2 2.5 3 5 3 1.64 22.64 ar
P P P P P P b
Vậy áp suất yêu cầu của bơm là:
140 22.64 162,64 163
B xl
P P P bar bar
4.3.2. Chọn bơm
Do hệ thống thủy lực được lắp đặt và vận hành trên xe tải vì vậy ta khơng sử dụng động cơ điện để dẫn động bơm nguồn, thay vào đó ta sử dụng chính động cơ đốt trong của xe, thông qua hệ thống truyền động đai để dẫn động bơm.
Động cơ đốt trong sử dụng trên xe là động cơ Diesel HINO J08E-UG, 6 Xylanh thẳng hành có tăng áp có cơng suất lớn nhất là 184KWsố vòng quay là 2500 /v ph.
Với số vòng quay của động cơ đốt trong là 2500 /v ph chọn số vòng quay của bơm là 2500 /v ph.
3 62 0,0248 / 25 / 2500 Q q l rev cm rev n Trong đó:
q – Lưu lượng riêng của bơm (cm3 /rev ). Q – Lưu lượng yêu cầu của hệ thống (l ph/ ).
n- Số vòng quay của bơm (v ph/ )
Từ lưu lượng và áp suất tính được ta chọn bơm theo catalog của hãng Rexroth. Ta chọn bơm bánh răng có kí hiệu:
11 025 20
AZPN RCB MB
Trong đó:
AZ- Kí hiệu tên sản phẩm bánh răng ăn khớp ngồi. P- Kí hiệu chức năng là bơm.
N- Series sản phẩm có lưu lượng riêng từ 20 đến36cm3 /rev .
1- Series có thiết kế vỏ bao 92mm .
1- Kí hiệu Version của bơm.
025- Lưu lượng riêng của bơm là 25cm3 /rev.
R- Hướng quay theo chiều kim đồng hồ.
C- Đầu trục dẫn động dạng thon.
B- Mặt bích phía trước loại loại vng định tâm 100mm.
20- Cổng dẫn dòng vào ra là thẳng góc.
M - Phớt làm kín loại NBR.
B- Mặt bích phía sau là tiêu chuẩn.
4.4. Tính chọn van
4.4.1. Chọn van an toàn
Trong sơ đồ hệ thống thủy lực bao gồm 1 van an tồn (Hình 4.11)được lắp trên đường ống đẩy của bơm.
Kí hiệu của van an tồn:
Áp suất làm việc của hệ thống là: 168bar
Do đó áp suất đặt tại van an tồn được tính bằng áp suất làm việc của hệ thống cộng thêm với 10%.
10% 163 0,1.163 179,3 179
at
P P P bar bar
Do đó chọn van an tồn theo thơng số Pat 179barvà Q62 /l ph theo catalog của hãng Rexroth ta chọn kiểu van:
6 10 / 200
Hình 4.11: Van an tồn
Trong đó:
DBD- kí hiệu van của van an tồn.
S – Điều chỉnh áp suất bằng vít lục giác có nắp bảo vệ. 6 – Size 6 kích thước cổng kết nối làG1 / 4.
G – Cổng kết nối bằng ren. 10 – Van có số serial 10.
200 – Áp suất giới hạn của van. V - Kí hiệu phớt làm kín loại FKM.
4.4.2. Tính chọn van phân phối
Van phân phối bao gồm 6 van loại 4/3 (Hình 4.12) điều khiển hai đầu bằng điện có hồi vị bằng lị xo và 1 van 4/2 (Hình 4.13) loại một đầu điều khiển bằng điện một đầu hồi vị bằng lị xo.
Kí hiệu:
Van 4/3
Van 4/2
Áp suất làm việc và lưu lượng qua van:
max 140 , 62 /
P bar Q l ph
Dựa vào áp suất và lưu lượng làm việc ta chọn được van 4/3 theo catalog của hãng Rexroth với loại:
Hình 4.12: Van phân phối 4 cửa 3 vị trí
Trong đó:
4 – Số cổng kết nối là 4. WE – Loại sản phẩm. 6 – Van có size là 6.
E- Dạng con trượt cho van 4 cửa 3 vị trí.
6X – Series từ 60 đến 69, kích thước lắp đặt và kết nối cố định. E – Cuộn dây có cơng suất lớn, có thể tháo rời.
G24 – Cuộn dây sử dụng điện áp 24V DC. N9 – Sử dụng thiết bị gạt phụ trợ.
K4 – Kiểu kết nối K4. V – Phớt làm kín loại FKM. Van 4/2 là: 4WE 6 Y6X/EG24N9K4/V
Hình 4.13: Van phân phối 4 cửa 2 vị trí
Trong đó:
4-Số cổng kết nối. WE-Loại sản phẩm. 6-Van có size là 6.
Y-Dạng con trượt cho van 4 cửa 2 vị trí.
6X-Series từ 60 đến 69, kích thước lắp đặt và kết nối cố định. E-Cuộn dây công suất có thể tháo rời.
G24-Cuộn dây sử dụng điện áp 24V DC. N9-Kiểu kết nối K4.
V-Phớt làm kín loại FKM.
4.4.3. Tính chọn van giảm tải
Van giảm tải bao là một van 4/2 (Hình 4.14) một đầu điều khiển bằng điện một đầu hồi vị bằng lò xo.
Kí hiệu:
Chọn theo catalog của hang Rexroth loại van: 4WE 6 D6X/EG24N9K4/V
Hình 4.14: Van giảm tải
Trong đó:
4-Số cổng kết nối. WE-Loại sản phẩm. 6-Van có size là 6.
D-Dạng con trượt cho van 4 cửa 2 vị trí.
6X-Series từ 60 đến 69, kích thước lắp đặt và kết nối cố định. E-Cuộn dây cơng suất có thể tháo rời.
G24-Cuộn dây sử dụng điện áp 24V DC. N9-Kiểu kết nối K4.
V-Phớt làm kín loại FKM.
4.4.4. Chọn van một chiều
Van một chiều (Hình 4.15) được lắp ở đường ra của bơm có vai trị ngăn dầu thốt khỏi mạch thủy lực trong quá trình ta tháo ra sửa chữa hoặc bảo dưỡng bơm.
Kí hiệu:
Chọn theo catalog của hãng Rexroth ta chọn loại van: S8A0.0/
Hình 4.15: Van một chiều
Trong đó:
S-Kí hiệu van một chiều. 8-Size 8
A-Kiểu ren cổng kết nối. 0-Áp suất mở bằng 0.
0-Chỉ số sửa đổi (được nhập sẵn trong nhà máy).
4.4.5. Chọn van chống rơi
Van chống (Hình 4.16) rơi được sử dụng là van một chiều có điều khiển.
Van chống rơi kí hiệu như hình:
Chọn theo catalog của hãng Rexroth loại van: Z2S 6A-2-6X/V
Trong đó:
Z2S- Chỉ kí hiệu van một chiều có điều khiển 6-Size 6
A-Đặt tại vị trí cổng A 2-Áp suất ở là 3 bar 6X-series từ 60 đến 69 V-Phớt làm kín loại FKM
4.4.6. Chọn van điều chỉnh lưu lượng
Van điều chỉnh lưu lượng là van tiết lưu được lắp trong mạch để điều chỉnh lưu lượng cấp vào cơ cấu chấp hành nhằm thay đổi tốc độ của cơ cấu chấp hành phù hợp theo tính tốn, Hình 4.17 là một van tiết lưu một chiều và Hình 4.18 là một van tiết lưu thơng thường.
Kí hiệu: và
Giá trị lưu lượng đặt tại các bộ ổn tốc như sau: - Đối với xylanh nâng hạ:
Hành trình nâng:18,7 /l ph Hành trình hạ:8,15 /l ph - Đối với xylanh lật:
Hành trình ra:11,76 /l ph Hành trình vào:5,67 /l ph - Đối với xylanh kẹp:
Hành trình ra:5.88 /l ph Hành trình vào:4.04 /l ph - Đối với xylanh ra vào:
Hành trình ra:23,55 /l ph Hành trình vào:11,34 /l ph - Xylanh mở nắp thùng: Hành trình ra:23,55 /l ph Hành trình vào:16,2 /l ph - Xylanh nén rác: Hành trình nén:28 /l ph Hành trình về:13,8 /l ph - Xylanh tầng:36 /l ph
Theo catalog Rexroth ta chọn được 6 van có kí hiệu:
Hình 4.17: Van tiết lưu một chiều
Trong đó:
Z2FS- Van tiết lưu một chiều hai đường. 6- Size 6
“-“- loại van tiết lưu cả đường A và B 7- Núm quay với vạch chia độ
4X- series phần tử từ 40 đến 49 S2- Tiết lưu đường về
2Q- Loại tiêu chuẩn
V- Phớt làm kín loại FKM
Theo catalog ta chọn được một van có kí hiệu:
MG6G1X/V
Hình 4.18: van tiết lưu
Trong đó:
MG- Kí hiệu van tiết lưu 6-Size 6
G-Kiểu ren cổng kết nối 1X-Series từ 10 đến 19
V-Phớt làm kín loại FKM
4.4.7. Chọn bộ chia lưu lượng
Bộ chia lưu lượng (Hình 4.19) thường được sử dụng để đảm bảo lưu lượng giữa các đầu ra, thơng thường nó chia lưu lượng đều ở các đầu ra nhưng trong trường hợp đặc biệt nó có thể cho một tỉ lệ lưu lượng đầu ra khác, ở đây ta sử dụng bộ chia lưu lượng đều ở hai đầu ra để đảm bảo đồng bộ tốc độ của hai xylanh.
Kí hiệu:
Hình 4.19: Bộ chia lưu lượng
Dựa vào các thơng số đã tính tóan tra catalog hãng Rexroth ta chọn được bộ chia có kí hiệu: 1/ 50 VT dùng cho xylanh mở nắp thùng. 1/ 60 VT dùng cho xylanh nén rác. Trong đó: 1/ 50
VT có Qmax 50 /l ph Pmax 310bar 1/ 60
VT có Qmax 60 /l ph Pmax 310bar
4.5. Tính chọn bộ lọc
Để đảm bảo độ tin cậy và tuổi thọ của các phần tử thủy lực trong mạch thủy lực không bị các tác nhân là cặn bẩm phá hỏng ta cần sử dụng các bộ lọc.
Kí hiệu:
Bộ lọc có thể đặt tại 3 vị trí trong mạch:
Vị trí 1: đặt tại đường hút của bơm, phương pháp này thường được sử dụng nhưng chỉ lọc bụi bẩn có kích thước khơng lớn hơn 150m.
Vị trí 2: đặt tại đường ống đẩy của bơm. Thường áp dụng khi hệ thống đòi hỏi yêu cầu cao về độ sạch của dầu thủy lực tới các van và cơ cấu chấp hành.
Vị trí 3: đặt tại đường dầu hồi về của hệ thống. Hầu hết các mạch thủy lực đều lựa chọn phương pháp này do bộ lọc được đạt ở nơi có áp suất thấp lên chỉ cần một bộ lọc với giá thành rẻ hơn.
Trong mạch thủy lực của bài tập ta chọn lắp bộ lọc tại đường dầu hồi về.Ta chọn bộ lọc dựa theo các thông số là lưu lượng và áp suất chuyển qua bộ lọc.
Theo catalog của hãng Rexroth ta chọn bộ lọc có kí hiệu: 10TEN0063-H10XLA00-P2.2-V Hình 4.20: Bộ lọc dầu 01 02 03 04 05 06 07 10TE N 0063 H10XL A00 P2.2 V Trong đó: 01 – Kí hiệu bộ lọc đường về.
02 - Với phần tử lọc theo tiêu chuẩn DIN 24.550 03 – Bộ lọc có size 0063
04 – Vật liệu sợi thủy tinh
06 - Áp lực chuyển dịch là 2,2bar áp lực mở là 3,5bar 07 – Phớt làm kín loại FKM
4.6. Tính tốn thiết kế trạm nguồn
Trong hệ thống thủy lực bể dầu đảm nhiệm các chức vụ sau: - Cấp dầu đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường. - Nạp dầu mới xả dầu cũ của hệ thống.
- Bù dò gỉ cho hệ thống. - Loại bọt khí ra khỏi dầu.
- Lắng đọng các cặn bẩn bị lẫn vào dầu. - Tỏa nhiệt làm mát cho dầu.
- Dùng để lắp đặt các phần tử thủy lực. Cấu tạo bể dầu:
Hình 4.21: Kết cấu thùng dầu
Trong đó:
1-Cửa hút, 2-Cửa xả, 3-cửa xả đáy, 4-lỗ lắp thông hơi, 5-lỗ lắp bộ lọc đường về, 6-Cửa vệ sinh, 7-Vạch thăm dầu.