1. Tớnh lực ộp, ỏp sut, đớng kớnh của piston chớnh.
6.2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ THỦY LỰC
THỦY LỰC
6.2.1 Xỏc định ỏp lực bơm , chọn bơm a.- Khỏi niệm - ký hiệu :
Bơm khụng đảo chiều và khụng điều chỉnh được cú ký hiệu :
Bơm dầu là một loại cơ cấu biến đổi năng lượng, biến cơ năng thành động năng và thế năng (dưới dạng ỏp suất) của dầu.Trong hệ thống dầu ộp chỉ dựng loại bơm thể tớch tức là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cỏch thay đổi thể tớch cỏc buồng làm việc. KHi thể tớch buồng làm việc tăng, bơm tớch dầu thực hiện chu kỳ hỳt.Khi thể tớch buồng làm việc tăng,bơm tớch dầu thực
hiện chu kỳ. Khi thể tớch buồng làm việc giảm,bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nộn. Nếu trờn đường dầu ra, ta đặt một van cản, dầu bị chặn lại sẽ tạo nờn một ỏp suất nhất định, tựy thuộc vào độ lớn của sức cản và kết cấu bơm.
* Bơm bỏnh răng:
Bơm bỏnh răng là một loại bơm được dựng rộng rói nhất bởi vỡ nú cú kết cấu đơn giản dễ chế tạo. Phạmvi sử dụng chủ yếu ở hệ thống dầu ộp ỏp suất nhỏ. Hiện nay cú loại cũng cú ỏp suất rất cao.
*Sơ đồ cấu tạo của bơm Trong đú : 1- Cỏc rónh dẫn dầu 2 - Bỏnh răng 3 - Thõn 4 - Buồng dầu * Nguyờn lý hoạt động :
Cỏc buồng làm việc của bơm được tạo nờn bởi thành thõn bơm và cỏc biờn dạng răng. Thể tớch của buồng nộn và buồng hỳt được thay đổi do cỏc răng ra khớp và vào khớp nhau do đú thực hiện được chu kỳ hỳt và nộn chất lỏng.
+ Hoạt động : Thõn bơm cú 2 lỗ đối nhau. N răng qquay theo hỡnh mũi tờn như hỡnh vẽ thỡ lỗ A hỳt dầu vào, lỗ B đẩy ra. Lỗ hỳt dầu được đặt ở phớa ra khớp của răng.Dầu ở đõy sẽ choỏng lấy cỏc rónh răng và cỏc răng đưa đầu sang buồng nộn đặt ở phớa cỏc ra khớp.
* Nhược điểm : Sự chờnh lệch ỏp suất giưó 2 buồng vào và ra tạo nờn một tải trọngkhơng cõn xứng, làm chúng mịn bỏnh răng, thành thõn bơm, cỏc cổ trục.Lưu lượng dầu thay đổi theo thời gian tạo thành độ nhấp nhụ của lưu lượng dầu. Khi cỏc răng vào khớp thỡ khoảng 10% thể tớch dầu cịn đọng lại ở chõn răng bị nộn lại, ỏp suất tăng đột ngột tạo thành một lực hướng kớnh tỏc dụng va đập vào bỏnh rằng cỏc cổ trục làm chỳng chúng hỏng.
Ngồi ra,cịn cú bơm bỏnh răngăn khớp tong kớch thước bơm nhỏ hơn, tổn thất nhỏ hơn bơm bỏnh răng ăn khớp ngoài nhưng chế tạo phức tạp.
* Bơm trục vớt
+ Bơm trục vớt là một biến dạng của bơm bỏnh răng. Nếu bỏnh răng nghiờng cú số răng nhỏ, bề dày và nghiờng của răng lớn thỡ bỏnh răng sẽ thành trục vớt.
* Nguyờn lý hoạt động :
Bơm gồm 2 trục vớt (ren trỏi hoặc ren phải) ăn khớp nhau vỡ bề mặt bề sỏt vào thành bơm.Cỏc chu kỳ hỳt đẩy cơ bản giống bơm bỏnh răng.Ở chỗ ren ra khớp tạo nờn khoảng chõn khơng, dầu tràn vào đú và đến.
Trong đú :
1- Trục vớt 2 - Thõn bơm 3 - Buồng dầu
Sơ đồ Cấu tạo bơm trục vớt
Chỗ ren vào khớp sẽ bị đẩy ra.Sự khỏc biệt giữa chỳng là ở bơm trục vớt đầu chuyển từ buồng hỳt A sang buồng hỳt B theo chiều trục và khơng cú hiện tượng chốn dầu ở chõn ren.
* Ưu điểm:
+ Làm việc ờm, độ nhấp nhụ lưu động bộ và thực hiện được ỏp suất cao. * Nhược điểm :
+ Chế tạo trục vớt phức tạp. * Bơm cỏch gạt :
Ưu điểm nổ bật cỏch gạt so với bơm bỏnh răng, Là đảm bảo một lưu lượng đều hơn, hiệu suất thể tớch cao, bơm cú kết cấu nhỏ gọn đơn giản.
+ Bơm cỏch gạt tỏc dụng kộp : * Sơ đồ cấu tạo :
Trong đú: 1- Rụ to
2 - Cỏch gạt 3 - Rónh
4 - Biờn dạng của Stato
a,b,c,d: cỏc buồng dầu.
+ Đối với loại bơm thỡ trinh chu kỳ, khi trục của nú quay một vịng thỡ bơm thực hiện được 2 lần hỳt và 2 lần đẩy.
* Nguyờn lý hoạt động:
Cỏc cỏch gạt (2) chuyển động tự do trong cỏc rónh hướng kớnh (3) của Rụto (1).Khi roto quay, dưới tỏc dụng của lực lực ly tõm và ỏp suất của buồng nộn dầu vào rónh (b). Ở phớa dưới cỏc cỏch gạt làm cho cỏc cỏnh gạt luụn tỳ vào biờn dạng (4) của Stato.Biờn dạng dạng (4) của Stato cú thể là Elớp, acsimet hoặc tổ hợp cỏc cung trịn, do đú khi roto quay 1 vịng, thể tớch buồng giữa cỏc cỏnh gạt cú 2 lần tăng và 2 lần giảm.Nếu roto quay theo chiều kim đồng hồ, thỡ buồng (a) và buồng (b) ở đối diệnvới nú cú thể tớch tăng, thực hiện quỏ trỡnh hỳt dầu.Trong khi đú thể tớch 2 buồng (c) giảm thực hiện quỏ trỡnh nộn.Hai buồng nộn và hỳt đặt cỏch nhau 1800.Do đú, cỏc lực được cõn bằng, Giảm được tải trọng cho ổ trục rụto.
* Bơm pistụng hướng trục
Là loại bơm cú pistơng đặt song song với trục của rơto.Bơm pistơng hướng trục cú kớch thước nhỏ gọn, vỡ dặt theo dọc trục nờn roto co kớch thước bộ mơm qn tớnh nhỏ, rất thớch hợp với động cơ dầu.Ngoài ra với tất cả cỏc loại bơm khỏc, bơm pistơng hướng trục cú hiệu suất tụt nhất, và hiệu suất hầu như khụng phụ thuộc vào tải trọng và số vũng quay.
* Sơ đồ cấu tạo : 1 - Dĩa nghiờng
2 - Cỏc pistụng 3 - Rụto 4 - Lũ xo 5 -Trục 6 - Dĩa dẫn dầu * Nguyờn lý làm việc
Bơm gồm cỏc pi tụng (2) đặt song song với trục rốt (3) và luụn tỳ vào sỏt đĩa nghiờng (1) nhờ lũ xo (4).Trục (4) truyền chuyển dộng vũng cho roto, nờn buộc pistụng (2) di chuyển thẳng đi về thực hiện quỏ trỡnh hỳt và nộn.Xylanh của pistơng (2) đều cú lỗ thơng với cỏc rónh của đĩa dẫn dầu (6).Trong quỏ trỡnh quay, những pistụng nào ở vào vựng rónh A thực hiện qỳa trỡnh hỳt, và ở rónh B thực hiện quỏ trỡnh nộn.
Trong nhiều trường hợp người ta khụng dựng lị xo (4).Để pistơng ln tỳ vào đĩa nghiờng (1) người ta cho dầu cú ỏp suất vào buồng phớa dưới pistơng.
- Điều chỉnh lưu lượng của bơm cú thể thực hiện bằng cỏch thay đổi độ dài hỡnh trỡnh pistơng.
- Ngồi ra, cịn nhiều loại bơm nhươm cỏnh gạt tỏc dụng đơn, bơm pistụng hướng kớnh....
b- Cỏc tổn thất về ỏp suất:
Tổn thất ỏp lực của cỏc van trong hệ thống cú thể thấy lấy theo cỏc giỏ trị tổn thất trong cỏc thiết bị tiờu chuẩn.
- Tổn thất ỏp lực trong van đảo chiều ∆P1 = 2 (bar)
- Tổn thất ỏp lực trong van điều khiển. ∆P2 = 5 (bar)
-Tổn thất ỏp lực ở bộ lọc ∆P3 = 1 (bar)
-Tổn thất ỏp lực trờn van an toàn. ∆P4 = 3 (bar)
- Tổn thất tổng cộng ỏp lực trong cỏc ống dóm được xỏc định theo cụng thức sau: ∆P5 = 0,05 .Pct = 0,05 x 395 = 20 (bar)
-Tổn thất tổng cộng là:
∑∆P = ∆P1 +∆P2 + ∆P3+∆P4 +∆P5 +∆P6 = 2 + 5 + 2 + 1 + 3 + 20 = 31 (bar)
Như vậy ỏp lực dầu ở hành trỡnh cơng tỏc ta cú kể đến tổn thất là: P0 = Pct + ∑∆P = 395 + 30,75 = 425,75
Qua cỏc tổn thất trong hệ thống, để đảm bảo ỏp suất làm việc của hệ thống là 130 (bar) thỡ ỏp lực của bơm cần thiết là: 426 (bar).
Ta chọn bơm cú Pb = 426 (bar_) * Chọn bơm
Để đạt được ỏp suất cần thiết cho hệ thống dầu ộp cú thể dựng cỏc loại bơm khỏc nhau.Mỗi loại bơm khi sử dụng vào hệ thống phải phự hợp với đặc tớnh kỹ thuật và đặc tớnh kinh tế của nú.
Từ đú chọn bơm sử dụng cho hệ thống là bơm pistụng hướng trục. + Lưu lượng bơm : Qb = 50 (l/ph)
+Áp lực cụng lực cụng tỏc : Pb = 150 (bar) +Số vũng quay : nb = 1430 (v /ph) 32 2 , 6 46 75 , 425 = = x Nb (KW) 6.2.2.Chọn dầu
Ngành cụng nghiệp dầu mừ đó sản xuất hàng loạt loại dầu phục vụ cỏc hệ thống dầu ộp với những yờu cầu khỏc nhau.Khi thiết kế hệ thống dầu ộp,việc chọn lựa dầu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố,vỡ thế khú đề ra dược những nguyờn tắc đồng nhất để lựa chọn, mà cú thể dựa trờn những điểm tổng quỏt.
Ở nước ta, cỏc hệ thống dầu ộp trong cỏc mỏy múc đều dựng dầu Liờn xơ (cũ).Khi thay đổi dầu ộp vào cỏc thiết bị cần thiết bị cần chọn đỳng mó hiệu dầu.Nếu phải thay loại dầu khỏch cần phải chọn loại dầu cú những đặc tớnh gần giống với dầu đó dựng.
Với hệ thống dầu ộp mỏy thiết kế, ta chọn dầu cơng nghiệp 20.Cú cỏc đặc tớnh: - Độ nhớt đo bằng 0 25 33,1
50 = ữ
E
- Độ nhớt đo bằng cst = 17ữ23 - Độ nhớt đo bằngm/s2 = (17ữ23)106
+ Nhiệt độ bựng chỏy, min0C = 170 + Nhiệt độ đụng đặc 0C = -20 0C
+Giới hạn nhiệt độ làm việc 0C = 0ữ90 + Khối lượng riờng kg /m3 = 881ữ901
6.2.3 .Tớnh và chọn van tràn
Ký hiệu
P2
Van an toàn dựng để đề phũng qỳa tải trong hệ thống dầu ộp.Khi ỏp suất dầu trong hệ thống vượt quỏ mức điều chỉnh, van an toàn mở ra để đưa ra để đưa về bể dầu, do đú ỏp suất giảm xuống.
Nhiều khi van an tồn cịn làm nhiệm vụ giữ ỏp suất khụng đổi trong hệ thống dầu ộp . Trong trường hợp van an tồn đống vai trị của van ỏp lực hhoặc van tràn, để xả bớt lượng dầu nhờn về bể dầu.
Van tràn phải làm việc thường xuyờn hơn an toàn , nờn cần chỳ ý đến độ chịu mũn giữa cỏc bề mặt khộp kớn.Mặt khỏc, vỡ làm việc liờn tục nờn độ kớn của nú khơng cần cao như van an toàn.
Sự khỏc biệt chủ yếu giữa 2 loại van này là ở chỗ van tràn tự động điều chỉnh để giữ ỏp suất khụng đổi trong hệ thống dầu ộp,cịn van an tồn thỡ chỉ mở để dẫn dầu ra khỏi hệ thống khi trong hệ thống bị quỏ tải. Chức năng giống nhau nờn chỳng cú thể thay thế cho nhau được.
Van tràn ngoài nhiệm vụ bảo đảm ỏp suất cho hệ thống dầu ộp, vỡ vậy sau đõy ta chỉ đề cập đến một số van tràn.
a - Van tràn đơn giỏn nhất van bi : Van bi
Van này chủ yếu dựng làm chức năng của van an tồn. Đường kớnh bi thường dựng : D = 1,3d
Trong đú:
1- Vớt điều chỉnh 2 - Lũ xo
Khi ỏp suất P1 do bơm dầu tạo nờn vượt quỏ mức điều chỉnh, nú sẽ thắng lũ xo (2), Bi(3) sẽ bị đảy lờn van sẽ mở của đưa dầu về bể dầu.Điều chỉnh ỏp suất cần thiết nhờ vớt (1).
Van loại này làm việc ồn ào, khụng thể dựng ở ỏp suất cao.Khi lũ xo hỏng dầu lập tức về bể dầu làm cho ỏp suất trong hệ thống dầu giảm tốc độ đột ngột.
b - Loại pistụng :
Dầu vào cửa (1),qua lỗ giảm chấn (2) vào buồng (3).nếu như lực do ỏp suất dầu tạo nờn là P1 lớn hơn trọng lượng G của pistơng (5) Thỡ pistơng sẽ xờ dịch lờn trờn,dầu sẽ qua cửa (6) về bể. Lỗ (7) dựng để thỏo dầu ở buồng trờn ra ngoài. Loại van này cú độ giảm chấn cao hơn loại trờn, nờn làm việc ờm hơn.
Nhược điểm của loại này là trường hợp lưu lướnglơn, lị xo (4) cú kớch thước lớn, làm tăng kớch thước chung của van này,loại này khụng những làm nhiệm vụ bảo đảm an tồn mà cịn cú thể là cơ cấu để thực hiện việc điều khiển tự động hệ thống dầu ộp.
c - Van tràn tổ hợp van bi và van pistụng * Sơ đồ cấu tạo:
1 - Thõn van 2 - Pistơng 3 - Lị xo chớnh 4 - Bi 5 - Lũ xo 6 - Nắp 7 - Vớt 8 - Lỗ tiết lưu 9 - Lỗ thụng. * Nguyờn lý hoạt động:
Chất lỏng làm việc từ bơm dẫn buồng (a) và bị đẩy về thựng chứa qua buồng (b).Trong lỗ thơng cú lỗ tiết lưu nhờ đú buồng (a) ln ln thơng với buồng (c).Lị xo cú tỏc dỳng bi vào đế van, ứng lực của lị xo cú thể điều chỉnh bằng vớt. Khi van bi chưa mở ra tức là ỏp suất chất lỏng chưa thắng được lũ
xo.Khi đú buồng (a) thơng với buồng (c), (d) và (e) nhưng khụng thụng với buồng (b). Như vậy,dầu trong cỏc buồng ở trạng thỏi tĩnh.
Vỡ vậy ỏp suất trong cỏc buồng (a),(c), (d), (e) tăng đột ngột, ỏp lực chất lỏng qua lỗ (9) thắng được lũ xo (5) và chất lỏng từ buồng (c) về thựng chứa nhờ lỗ tiết lưu (8) gõy nờn tổn thất tao sự chờnh lệch ỏp suất giữa cỏc buồng d,e,c.Như vậy, trạng thỏi cõn bằng tỏc dụng lờn pistụng (2) mất đi và dưới tỏc dụng dầu ộp cú ỏp suất lực cao ở buồng (d) và (c).Pistụng (2) được nõng lờn cho đến khi ỏp lực dầu và lũ xo (3)được xỏc lập, pistơng (2) dừng lại, do đú làm cho buồng (a) thụng với buồng (b),Chất lỏng chảy về thựng chứa và giảm ỏp cho hệ thống.
Trong thực tế người ta điều chỉnh van (A) tức là ln ln cú chất lỏng thốt từ hệ thống về chứa.Lỳc đú van an tốn cú tớnh năng như một van tràn để thoỏt lưu lượng thừa của bơm về thựng chứa.Khi van bi(4) làm việc thỡ hiệu ỏp ∆P = P1 - P3 .Phụ thuộc vào tiết lưu (8) và lưu lượng qua lỗ tiết lưu (P1 : ỏp suất buồng (a) ; P3 :ỏp suất buồng (c) ) ỏp suất này cũng chớnh xỏc nếu lưu lượng qua bi càng nhỏ.
* Ưu điểm : Loại van này làm việc rất ờm, khụng cú chấn động, ỏp suất cú thể điều chỉnh trong phạm vi rất rộng.
6.2.4. Tớnh và chọn van tiết lưu. Ký hiệu :
Van tiết lưu dựng để điều chỉnh lưu lượng dầu do đú chiều chỉnh được vận tốc của cơ cấu chấp hành trong hệ thụng .
Van tiết lưu cú thể đặt ở đường dầu vào hoặc đường dầu ra của cơ cấu chấp hành.
Van tiết lưu gồm 2 loại chiều chỉnh dọc trục và chiều chỉnh quanh trục. Đối với hệ thống ta chọn van tiết lưu phải đảm bào:
+ Điều chỉnh lưu lượng chớnh xỏc + Ổn đinh khi điều chỉnh lưu lượng bộ.
+ Đơn giản đảm bảo thẩm mỹ của kết cấu mỏy.
Do đú ta chọn van tiết lưu cho hệ thống là van tiết lưu . 1. Cấu tạo Van :
2. Nguyờn lý làm việc :
Van tiết lưu điều chỉnh quanh trục, điều chỉnh lưu lượng bằng cỏch xoay chốt tiết lưu (1) quanh trục của nú với gúc từ 0 - 180 0 . Rónh tiết lưu cú dạng hỡnh tam giỏc quay quanh mặt trụ của chốt (1) dầu được dẫn từ ngồi vào, qua rónh tiết lưu (2) và (3) bờn trong tiết lưu để ra ngoài.
Theo cụng thức Torielli lưu lượng chảy qua một khe hở cú tiết diện Ax và
hiệu ỏp ∆p = p1− p2 thỡ: Q2 = . 2 . P1 p2 T g Ax − à Vỡ C = 2 . T g x = const nờn = Q2 = C..Ax. ∆P (*) Với Q2 = F.V Từ cụng thức (*) và (**) ta suy ra. V = ∆Ρ F A C.à. .
: Hệ số thoỏt dầu phụ thuộc vào hỡnh dỏn tiết diờn chảy
Qua cụng thức trờn ta thấy vận tốc của cơ cõớ chấp hành cú thể thay đổi bằng cỏch thay đổi lưu lượng chảy qua van tiết lưu tức là thay đổi p
6.2.5. Chọn van đảo chiều a ) Khỏi niệm :
Van đảo chiều là một loại cơ cấu điều khiển dựng đúng, mở cỏc ống dầu để khởi động cỏc cơ cấu biến đổi năng lượng, dựng để đảo chiều chuyển động của cỏc xay lanh truyền lực hay động cơ dầu bằng cỏch thay đổi hướng chuyển động của dầu ộp.
Van đảo chiều cú rất nhiều loại khỏc nhau, nhưng dựa vào một đặc điểm chung là số vị trớ và số cửa để phõn biệt chỳng với nhau.
Số vị trớ là số chỗ định vị con trượt của van.
Thụng thường van đảo chiều cú 2 hoặc 3 vị trớ, ở những trường hợp đặc biệt cú thể cú nhiều hơn.
Số cửa: là số lỗ để dẫn vào hay ra. Sổ cửa của van đảo chiều thường dựng là 2,3,5 đơi khi cú thể dựng nhiều hơn.
b - Chọn van :
Với hệ thống dầu ộp mỏy thiết kế yờu cầu thỡ cần phải chọn van đảo chiều 4 cửa 3 vị trớ:
Sơ đồ cấu tạo:
*Nguyờn lý hoạt động:
Về nguyờn lý hoạt động, cỏc van đảo chiều 3 vị trớ cú nguyờn lý hoạt động tương tự nhau ta xột nguyờn lý hoạt động của van đảo chiều như hỡnh bờn.
- Vị trớ giữa: cửa l1, l2 đúng; dầu lưu thụng theo của 2,3,4.
- Vị trớ bờn trỏi : Cửa l2 - 4 lưu thụng nhau, cửa 4 -2 lưu thụng nhau, l2 đúng.
6.2.6. Chọn bộ lọc dầu a - Khỏi niệm :
Trong q trỡnh làm việc, dầu khơng thể trỏnh được sự nhiễm bẩn do cỏc