Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực MỤC LỤC Thông số kỹ thuật Số liệu Ghi chú Lực ép 60 tấn Hành trình xylanh ép chính 300 mm Tốc độ xuống bàn ép nhanh 100 mm/s Tốc độ ép 9 mm/s Tốc độ hồi bàn ép 90 mm/s Xylanh ép chính sử dụng loại xylanh chày, ép từ trên xuống. Sử dụng hay xylanh nhỏ cho hành trình bàn ép nhanh và hồi bàn ép. Yêu cầu: - Đưa ra giải pháp bố trí các xylanh. - Thiết kế sơ đồ thủy lực. - Tính toán thông số xylanh ép chính (tự chọn áp suất làm việc), xylanh nhỏ, bơm nguồn (p,Q), động cơ kéo bơm (tự chọn số vòng quay theo tiêu chuẩn) dung tích bể dầu - Lựa chọn các phần tử thủy lực phù hợp ( theo catalog của một nhà cung cấp bất kỳ) 1 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực LỜI MỞ ĐẦU Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành cơ khí nói chung và ngành thủy lực nói riêng đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Với khả năng tự động hóa cao, hoạt động an toàn, các máy móc thiết bị thủy lực có mặt rộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh tế : xây dựng, giao thông, quốc phòng. Trong ngành thủy lực nói chung công nghệ ép thủy lực được ứng dụng phổ biến hơn cả.Với kết cấu đơn giản dễ sử dụng công nghệ ép thủy lực đã được đưa vào trong rất nhiều ngành công nghiệp lớn nhỏ khác nhau như:Luyện cán thép, Đóng tàu ,Dầu mỏ… Mặc dù rất cố gắng nỗ lực tuy nhiên do chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế về chuyên môn nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót về mặt nội dung cũng như trong cách trình bày. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thày cô giáo, các bạn và những người quan tâm tới đồ án này để đồ án thêm hoàn thiện và mang tính thực tiễn cao hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy NGÔ SỸ LỘC cùng các thầy cô trong bộ môn Máy Tự Động Thủy Khí đã giúp em trong suốt quá trình làm đồ án. Sinh viên thực hiện: Hà Nội , ngày 5 tháng 5 năm 2011. 2 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực GIỚI THIỆU MÁY ÉP THỦY LỰC 60 TẤN Trong những năm gần đây ở nước ta, kỹ thuật truyền động và điều khiển hệ thống thủy lực thể tích đã có những ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ, máy xây dựng, phương tiện vận chuyển, máy bay, tàu thủy…đó là do hệ thống thủy lực có rất nhiều ưu điểm quan trọng so vói các hệ thống cơ khí hay điện: làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác, công suất lớn và kích thước nhỏ gọn… Chỉ nói riêng đến máy ép, từ loại nhỏ đến loại lớn, với những vật liệu ép, sản phẩm ép đa dạng thì hệ thống dẫn động thủy lực đều có thể ứng dụng được, đặc biệt là các máy ép cần công suất lớn do ưu điểm tạo ra được lực ép lớn mà các thiết bị điện, cơ khí không làm đựoc. Ví dụ như: máy ép kim loại, máy ép phế liệu, máy ép viên thuốc nén, máy ép gạch… Một số loại máy ép 3 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY ÉP 60 TẤN Ta chọn hệ truyền động dung cho máy là hệ truyền động thủy lực thể tích.Cơ cấu chấp hành của hệ là xilanh điều khiển chày ép.Để điều khiển cơ cấu chấp hành này ta sử dụng các van phân phối kiểu 4/3 Hệ truyền động gồm có các phần chính và chức năng của nó như sau: - Trạm nguồn: Có chức năng cung cấp năng lượng của dòng chất lỏng công tác cho cơ cấu chấp hành.Thiết bị tạo năng lượng cho dòng chất lỏng ở đây là bơm thủy lực,với loại dẫn động là động cơ xoay chiều 3pha - Van phân phối:loại van được sử dụng là van điều khiển bằng điện xoay chiều (điện áp 220V),kiểu van 4/3.Van này có chức năng phân phối dòng chất lỏng làm việc đến các khoang làm việc của các xilanh - Cơ cấu chấp hành:Cơ cấu chấp hành dùng trong hệ truyền động chính là xilanh.Cơ cấu chấp hành này có chức năng nhận năng lượng của dòng chất lỏng công tác,rồi biến năng lượng đó thành động năng chuyển động(tịnh tiến) - Van an toàn: Van an toàn được sử dụng trong hệ thống là loại van an toàn tác động trưc tiếp.Nó có nhiệm vụ ổn định áp suất hoạt động của hệ thống,khi áp suất của hệ thống đột ngột tăng thì dòng chất lỏng sẽ được xã qua van an toàn về bể chứa để hạ áp suất của hệ thống xuống một giá trị đã đặt - Van một chiều có điều khiển: van một chiều có điều khiển có nhiệm vụ giữ áp trong hệ thống - Role áp suất: Role áp suất có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện đến van phân phối để dầu xả về bể khi áp suất trong hệ thống đạt tới giá trị đã đặt - Các thiết bị đường ống và thiết bị hiển thị:Đây là những thiết bị dùng để kết nối các thiết bị khác tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh và hoạt động được.Các đường ống để dẫn dòng chất lỏng công tác từ trạm nguồn đến cơ cấu chấp hành và ngược lại,bao gồm các hệ thống ống thép chịu áp(thường là ống thép đúc) và đường ống mềm cao su chịu áp.Thiết bị hiển thị ở đây là đồng hồ đo áp.Thiết bị này có chức năng là hiển thị trị số áp suất của dòng chất lỏng tại những vị trí mà ta cần biết để có thể điều chỉnh kịp thời nếu cần thiết Sơ đồ nguyên lý thủy lực của hệ thống: SAU KHI CÓ SƠ ĐỒ 4 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực Thuyết minh hoạt động của sơ đồ nguyên lí. Khi đóng điện từ tủ điều khiển trung tâm, động cơ điện (3) được cấp điện sẽ làm việc. Khi cơ cấu chấp hành của hệ thống chưa làm việc ứng với các van phân phối 4/3 điều khiển chúng đang ở vị trí trung gian, dầu được hồi ngay về bể. Hệ thống thủy lực và hệ điều khiển điện của máy được thiết kế hoạt động ở 2 chế độ : chế độ bằng tay và chế độ tự động. Chế độ tự động có thể được thay đổi trình tự logic làm việc dễ dàng thông qua cách nối sơ đồ mạch điện. Đối với chế độ làm việc tự động : khi có tín hiệu tác động từ tủ điện điều khiển bắt đầu 1 chu trình, van phân phối 4/3(9) điều khiển xylanh (8) được điều khiển chuyển sang vị trí bên phải, dầu được cấp cho buồng dưới xylanh khiến cần piston đi xuống thực hiện quá trình ép. Khi đi hết hành trình, chày bắt đầu ép. Đến một áp suất đã đặt thì rơle áp suất đóng lại chuyển tín hiệu điện đến van phân phối(9), van phân phối chuyển sang hoạt động ở vị trí trung gian, lúc này dầu từ bơm được xả toàn bộ về bể, đồng thời van chống lún(6) giữ áp trong hệ thống một thời gian để sản phẩm cần ép được định hình. Sau một thời gian nhất định (10s) thì van phân phối (9) được điều khiển chuyển sang vị trí bên trái, chày được rút lên, xylanh trở về vị trí ban đầu, kết thúc một chu trình ép. Sản phẩm ép được lấy ra Đối với chế độ làm việc bằng tay, tất cả các quá trình chuyển động của xylanh đều được điều khiển bởi nút bấm. 5 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA BỘ PHẬN CHẤP HÀNH 1.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 1.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG - Hành trình xuống bàn ép nhanh : Van phân phối ở vị trí như hình vẽ, dầu sẽ qua van phân phối đến 2 xylanh nhỏ giúp kéo bàn ép xuống với tốc 6 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực độ nhanh. Tiết lưu sẽ giúp điều chỉnh lưu lượng vào 2 xylanh bằng nhau và điều chỉnh đúng tốc độ yêu cầu - Hành trình ép chính: Lúc này van phân phối số 5 sẽ trở về vị trí ở giữa, dầu sẽ được cấp qua van số 14 lên xylanh ép chính để thực hiện hành trình ép - Chế độ giữ tải : là chế độ mà xilanh sau khi ép xong sẽ đứng im nhằm làm cho vật liệu ép gắn kết bền chặt hơn, tạo sản phẩm đạt yêu cầu về độ bền cơ học.Lúc này van an toàn sẽ hoạt động để áp suất hệ thống không lên cao gây hỏng kết cấu sản phẩm. - Hành trình lùi bàn ép : Đóng van số 14, đưa van số 5 về vị trí như hình vẽ. Dầu sẽ cấp qua van số 5 lên 2 xylanh nhỏ giúp đẩy bàn ép lên . Trong thời gian này, sản phẩm sẽ được lấy ra khỏi bàn ép CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG 7 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực 2.1 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC XYLANH, CHỌN XYLANH: 2.1.1 Tính toán xylanh chính Lực ép F = 60 tấn = 60 . 9,8 (kN) Áp suất khi ép (làm việc): P lv = 250 bar Thời gian thực hiện hành trình tiến(ứng với quá trình ép) t 1 = 7s Thời gian thực hiện hành trình lùi về : t 2 = 5s Thời gian giữ ép : t 3 =3s Hành trình s=0,3m =300 mm Chế độ làm việc:làm việc êm Diện tích tính toán của xylanh là: 02352,0 10.250 10.8,9.60 5 3 === ep tt P F S (m 2 ) Đường kính tính toán của xylanh là: 17309,0 02352,0 2 4 === ππ S D tt (m) Chọn xylanh theo bảng tiêu chuẩn với : + Đường kính pittông: D = 180 (mm) = 0,18 (m) + Đường kính cần pittông: d = 110 (mm) D d Diện tích làm việc của xylanh là: 02543,0 4 18,0. 4 . 22 === ππ D S lv (m 2 ) = 2,543 (dm 2 ) Áp suất làm việc: P lv lv S F = 5 3 10.22,231 02543.0 10.8,9.60 == ( N/m 2 ) = 231,22 bar 2.1.2 Lưu lượng cần cấp cho xilanh Tính toán lưu lượng cần cấp cho xilanh là rất quan trọng trong tính toán thiết kế các hệ thống thủy lực vì căn cứ vào những kết quả này ta mới tính chọn được bơm nguồn phù hợp Lưu lượng cần cấp qua xilanh được tính theo công thức như sau: Q= f.v Trong đó: Q là lưu lượng cần cấp cho xilanh f là diện tích tác dụng của xilanh(đối với hành trình tiến,lùi) v là vận tốc cần pistong Tốc độ cần pistong trong hành trình tiến là: v 1 =s/t 1 8 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực Do đó lưu lượng cần cấp cho xilanh trong quá trình ép là Q 1 =f.v 1 = 2 1 4 D s t π = 2 .1,8 3 4 7 π =1,091(dm 3 /s)=65,46(l/p) Tốc độ cần pistong trong hành trình lùi về là: v 2 =s/t 2 Lưu lượng cần cấp cho xilanh trong quá trình lùi về là Q 2 =f.v 2 = 2 2 2 ( ) 4 D d s t π − = 2 2 (1,8 1,1 ) 3 4 5 π − = 0,957(dm 3 /s)=57,42(l/p) Nhận thấy,Q 1 >Q 2 do đó lưu lượng của bơm nguồn phải chọn theo Q 1 Vậy áp suất và lưu lượng yêu cầu trong khi ép: lv P = 231,22 bar , lv Q = 65,46 (l/ph) 2.1 .3 Tính toán 2 xylanh nhỏ Chọn kích thước của bàn ép gắn cứng với cần pittong là (1m ; 1m ; 0,5m) Khối lượng riêng của thép khoảng 7,85 tấn/m 3 + Khối lượng của bàn ép m = V . ρ = 0,5 . 7,85 = 3,925 (tấn) Áp suất làm việc : p = 50bar + Diện tích làm việc của xylanh 00385,0 10.50 10.8,9.925,3.5,0 5 3 === ep tt P F S (m 2 ) Đường kính tính toán của xylanh là: 07,0 00385,0 2 4 === ππ S D tt (m) = 70(mm) Chọn xylanh theo bảng tiêu chuẩn với D = 80 (mm) ; d = 50(mm) Diện tích làm việc của xylanh là: 00503,0 4 08,0. 4 . 22 === ππ D S lv (m 2 )=0,503(dm 2 ) Áp suất làm việc: P lv lv S F = 5 3 10.24,38 00503.0 10.8,9.925,3.5,0 == ( N/m 2 ) = 38,24 bar 9 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực Vận tốc hồi bàn ép: lv V = 90(mm/s) = 54 (dm/ph) Vậy lưu lượng qua xy lanh nhỏ: lv Q = lv S . lv V = 0,503 . 54 = 27,2 ( l/ph) Để đảm bảo chu trình ép của máy đã đề ra ta dùng một bơm riêng để cung cấp lưu lượng cho 2xilanh đẩy này 2.2 TÍNH TOÁN CHỌN BƠM: Tính toán thông số bơm, chọn kiểu bơm Việc tính chọn mẫu bơm dựa trên thông số thiết kế bơm: Để đảm bảo yêu cầu áp suất của bơm cấp cho hệ thống, xác định áp suất bơm theo hệ số: P bơm ≥ 1,2 P lv =1,2.231,22 ≈ 280 (bar) Vậy thông số để chọn bơm là: P bơm = 280bar và Q bơm = 66 (l/ph). N bơm = . 66.280 30,20 612 612 bom bom Q P = = (kw) Việc tính toán chọn động cơ gồm các lựa chọn: 1) Chọn loại, kiểu động cơ: nếu chọn phù hợp thì động cơ sẽ có tính năng làm việc thích hợp với yêu cầu truyền động của máy. Ở đây, chọn động cơ điện xoay chiều ba pha, do cấu tạo và vận hành đơn giản, nối trực tiếp với mạng điện xoay chiều, không cần biến đổi dòng điện. 2) Chọn công suất của động cơ N đc : phải dựa trên công suất của bơm, có tính đến tổn thất cơ khí. Việc chọn đúng công suất động cơ có ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật lớn. Nếu công suất động cơ nhỏ hơn công suất bơm thì động cơ sẽ làm việc quá tải, nhiệt tăng qúa trị số cho phép, động cơ chóng hỏng. Khi động cơ truyền công suất cho bơm dầu sẽ có tổn thất cơ khí trên đường truyền công suất qua các thiết bị cơ khí hoặc do ma sát, thông thường tổn thất này chiếm khoảng ∆N ck ≈ 15% N đc . Ngoài lượng tổn thất này ra thì 85% N đc sẽ được chuyển thành công suất thuỷ lực mà bơm dầu cấp cho hệ thống. Vậy công suất yêu cầu tối thiểu của động cơ là: N đc = 30,20 85% 85% bom N kw = ≈ 35,53(kw). Ta chọn N đc = 37 (kw). Số vòng quay của động cơ trùng với số vòng quay của bơm n = 1475 (vg/ph) 10 ssbkxunghe@gmail.com [...]... ỐNG NỐI Chọn loại ống nối siết chặt bằng đai ốc, đường kính ống chọn sao cho khớp với ống dẫn hình dạng như sau: 23 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực a) ống nối vặn ren b) ống nối siết chặt 24 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Máy Thủy Lực Thể Tích Các Phần Tử Thủy Lực Và Cơ Cấu Điều... án máy thể tích - Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực 1 :núm xoay 4X: seri từ 40-49 315 : Áp suất max 315 bar 3.4 CHỌN ROLE ÁP SUẤT Rơle áp suất có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện, tín hiệu điện này sẽ được 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 21 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy. .. Q=q.n=45.10-3.1475=66,34(l/ph) Ta chọn bơm piston hướng trục của hãng REXROTH –ĐỨC có số hiệu như sau: 15 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ DẦU 4.1 Chức năng và nhiệm vụ của bể dầu: Trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích bể dầu có những chức năng và nhiệm vụ như sau: • Cung cấp dầu cho hệ thống hoạt động • Chứa dầu cho toàn bộ hệ thống... ngoài.Lượng dầu trong hệ thống thủy lực phải luôn được điền đầy,không có gián đoạn Ta chọn bể dầu phải có kích thước dạng hình hộp chữ nhật Thể tích bể dầu thường được tính theo công thức sau: 16 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực ÷ ÷ V = ( 3 5 ) Qbơm = ( 3 5 )x 66,34 (l/ph) = 110÷332 lit Tham khảo cách tính toán và các công thức tính toán kích thước bể... dụng là 24 VDC hoặc nguồn xoay chiều 220 VAC Tuy nhiên trong một số hệ thống người ta vẫn 17 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực sử dụng các loại van phân phối khác như 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 Dưới đây là cấu tạo của van phân... ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực 3.2 VAN MỘT CHIỀU CÓ ĐIỀU KHIỂN Van một chiều có điều khiển có cấu tạo gần như van một chiều, nhưng chiều ngược lại dầu vẫn đi qua được khi có đường dầu cao áp tác động từ bên ngoài vào Van một chiều có điều khiển 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... toán đường kính đường ống xả Đường kính thiết kế của đường ống xả là: 12 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực 4Qbom 4.65, 46.10−3 = = 0, 0295 ÷ 0, 0373 π vxa 3,14.(1,0 ÷ 1,6).60 dxả = (m) = 30÷38 (mm) Đường ống hồi được bắt từ đế van về bể.Trong thiết kế máy ép này thì do có bộ làm mát ở đường hồi,do đó đường hồi được chia làm hai phần,một phần từ đế van... có thể được phân thành những loại chính như sau : - Bộ lọc thô : có khả năng lọc được các chất bẩn có kích thước nhỏ nhất 0,1 (mm) Bộ lọc này thường lắp trong các hệ thống thủy lực không có nhiều những phần tử đòi hỏi độ chính xác quá cao hay được đặt trong hệ thống mang tính chất lọc phụ Nói chung bộ lọc này ít được sử dụng 22 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy. .. điều lưu ý để có thể tính toán và lựa chọn bơm nguồn nhưng trong thực tế chỉ cần căn cứ vào mục đích sử dụng để lựa chọn bơm nguồn đáp ứng được các thông số lưu lượng áp suất hệ thống đồng thời có giá thành phù hợp 3.2 Tính chọn bơm nguồn Để tính chọn bơm nguồn hệ thống ta có một số giả thiết sau: 13 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích • • • • • • • Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực Chiều... 315 bar Qmax= 60 l/ph Trong đó: - SV : van một chiều có điều khiển 1 tín hiệu - 6 : size 6 - 2 : tổn thất áp suất ∆p =3 bar - 6X : serises từ 60 đến 69 19 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực 3.3 VAN AN TOÀN Van an toàn là phần tử thủy lực có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống trong trường hợp quá tải như : xy lanh bị kẹt khiến áp suất hệ thống tăng vọt, gây nên nhiều . ép phế liệu, máy ép viên thuốc nén, máy ép gạch… Một số loại máy ép 3 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực THIẾT. hộp chữ nhật Thể tích bể dầu thường được tính theo công thức sau: 16 ssbkxunghe@gmail.com Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực V