Lựa chọn một số thiết bị cho hệ thống thủy lực – 123docz.net

Một phần của tài liệu (LUẬN VĂN THẠC SĨ) TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

Lựa chọn một số thiết bị cho hệ thống thủy lực

a) Xy lanh, Piston thủy lực

38
Ø243
Ø256+0.2

9 16

228 274

4xØ15

365

Ø307

16

4xØ15
6xM6
Ø301
Ø307

46

14°
240+0.2

60° 71

123

143

26
398
Hình 3.5. Bản vẽ chế tạo xylanh

39
Ø100
11+0.2
182
Ø240
Ø150
148
4xM6 15 M6
220 180
4xM6
Ø220
Ø240
180
Ø240
220
Hình 3.6. Bản vẽ chế tạo Piston
b) Chọn bơm dầu

Bơm dầu là lượng cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để biến cơ
năng thành động năng (dưới dạng áp suất của dầu). Trong hệ thống dầu
ép chỉ dùng loại bơm thể tích, tức là loại bơm chỉ thực hiện việc biến
đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích của các buồng làm việc. Khi
thể tích của buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút và
khi thể tích giảm, bơm đẩy dầu ra, thực hiện chu trình nén .

Với tính tốn như trên ta cĩ:

– Áp xuất cần thiết là: p= (250-320) bar

– Lưu lượng lớn nhất cần cung cấp là : = 54 lít/phút
Đặc điểm các loại bơm như sau:

– Bơm bánh răng: Rẻ tiền, cấu tạo đơn giản, bền nhưng hiệu suất
thấp, lưu lượng cố định, khơng thay đổi được, áp lực làm việc thấp

– Bơm cánh gạt: Rẻ tiền, cấu tạo đơn giản, bền. Hiệu suất thấp,
lưu lượng chỉ thay đổi được trong phạm vi hẹp, áp lực làm việc thấp.

– Bơm Piston hướng trục: thường dùng cho trường hợp cần tạo áp
lực rất cao, nhưng lưu lượng yêu cầu thấp.

– Bơm Piston đồng trục: thiết kế rất đa dạng, lưu lượng thay đổi
dễ dàng, thuận tiện cho việc điều khiển tự động cơng suất theo phụ tải.

40

Với yêu cầu như trên ta cần loại bơm cĩ lưu lượng lớn, áp suất
khơng cần cao.Ta chọn loại bơm cánh gạt vì được dùng rộng rãi do cĩ
sự ổn định về lưu lượng và hiệu suất thể tích cao, lưu lượng bơm cĩ thể
thay đổi bằng cách thay đổi bộ lệch tâm.

Ta tính được cơng suất cần thiết của bơm như sau:

Q.p 54.35

H 3,15(kW)

600 600

  

Với các yêu cầu đĩ ta chọn mua loại bơm cánh gạt cĩ ký hiệu: YO2C do
hãng Yuken (Nhật Bản) sản xuất với các thơng số như sau:

– Áp suất cung cấp : 50 bar
– Lưu lượng tối đa:100 lít/phút
– Cơng suất:10 kW

Hình 3.7. Bơm cánh gạt
c) Chọn van an tồn và van tràn

Ký hiệu :

-Van an tồn: Dùng để đề phịng quá tải trong hệ thống dầu ép .
Khi áp suất dầu trong hệ thống vượt quá mức điều chỉnh van an
tồn mở ra để đưa dầu về bể dầu, do đĩ áp suất giảm xuống

41

Nhiều khi van an tồn cịn giữ nhiệm vụ giữ áp suất khơng đổi
trong hệ thống dầu ép.Trong trường hợp này van an tồn đĩng vai trị
của van áp lực hoặc van tràn, để xả bớt lượng dầu thừa về bể dầu .

– Van tràn: làm việc thường xuyên hơn van an tồn, nên cần chú ý
đến độ chịu mịn giữa các bề mặt khép kín. Mặt khác vì làm việc liên
tục nên độ kín của nĩ khơng cần cao hơn van an tồn .

Sự khác nhau chủ yếu của hai loại van này là ở chỗ van tràn tự
động điều chỉnh để giữ áp suất khơng đổi trong hệ thống dầu ép. Cịn
van an tồn thì chỉ mở để dẫn dầu ra khỏi hệ thống, khi trong hệ thống
bị quá tải chức năng của chúng cĩ khác nhau nhưng thực tế cĩ kết cấu
giống nhau nên chúng cĩ thể thay thế cho nhau được.

Cấu tạo van

Hình 3.8. Cấu tạo van an tồn
1: Lị xo1 5: Pitton

2: Lị xo2 6: Tiết diện chảy
3: Bi 7: Lỗ tiết lưu
4: Vít vặn điều chỉnh
4
1
3

2
5
P2
P3
6 7 P1

42

Nguyên lý làm việc

Khi dầu theo mũi tên vào van phía dưới và phía trên của Piston (5) đều
cĩ áp suất dầu. Khi áp suất dầu chưa thắng được lực lị xo (1), thì áp suất P1

và áp suất P2 ở trên Piston bằng nhau do đĩ Piston đứng yên. Nếu áp suất
tăng lên P3 sẽ mở ra, dầu sẽ qua Piston lên van bi chảy về bể dầu. Khi dầu
chảy do sức cản của lỗ tiết lưu (7) nên P2<P1tức là 1 hiệu áp P=P1-P2 được
hình thành giữa phía dưới và phía trên của Piston làm cho nĩ di động về phía
trên, dầu sẽ theo các rãnh (6) về bể dầu. Lúc này cả hai van đều làm việc

Nếu áp suất giảm, van bi sẽ đĩng lại, hiệu áp P=0,lị xo (2) sẽ đưa
Piston về phía dưới của van.

Hiệu áp P phụ thuộc vào kích thước lỗ tiết lưu (7) và lưu lượng qua
lỗ tiết lưu. Áp suất được điều chỉnh của van càng chính xác nếu lưu lượng
qua van bi càng nhỏ .

Loại van này làm việc êm, khơng cĩ chấn động áp suất điều chỉnh
trong phạm vi rất rộng (5 63bar) hoặc cao hơn .

Đặc tính quan trọng của van là sự thay đổi áp suất điều chỉnh P1 khi
thay đổi lưu lượng Q. Sự thay đổi này càng ít, van làm việc càng tốt .

d) Chọn van tiết lưu
Ký hiệu :

Van tiết lưu dùng để điều chỉnh lưu lượng dầu, do đĩ điều chỉnh vận
tốc của cơ cấu chấp hành trong hệ thống dầu ép.

Van tiết lưu cĩ thể đặt ở đường đầu vào và đường đầu ra của cơ cấu
chấp hành .

Van tiết lưu gồm hai loại điều chỉnh dọc trục và điều chỉnh quanh trục
đối với hệ thống ta chọn van tiết lưu phải đảm bảo .

43

– Điều chỉnh lưu lượng chính xác
– Ổn định khi điều chỉnh lưu lượng bé

– Đơn giản, đảm bảo thẩm mỹ của kết cấu máy.

Do đĩ ta chọn van tiết lưu cho hệ thống là van tiết lưu điều chỉnh
quanh trục

Cấu tạo van: 1

Hình 3.9. Cấu tạo van tiết lưu

1. Chốt tiết lưu ; 2. Rãnh tiết lưu. ; 3. Lỗ dẫn dầu ra ngồi
Nguyên lý làm việc

Van tiết lưu điều chỉnh quanh trục, điều chỉnh lưu lượng bằng cách
xoay chốt tiết lưu (1) quanh trục của nĩ với một gĩc từ (01800). Rãnh tiết
lưu cĩ dạng hình tam giác, phay quanh mặt trụ của chốt (1). Dầu được dẫn từ
ngồi vào, qua rãnh tiết lưu(2)và (3) bên trong chốt tiết lưu để ra ngồi.

f) Van một chiều
Ký hiệu :

Van một chiều là cơ cấu chỉnh hướng, dùng để điều khiển dịng
chất lỏng đi theo một hướng, và ở hướng kia thì dầu ép bị ngăn lại.
Trong hệ thống dầu ép van một chiều thường đặt ở nhiều vị trí khác
nhau, tuỳ thuộc vào mục đích khác nhau.

Q1,P1

1

2

Q2, P2

44

Cấu tạo van :

1
2
3
4
5
6

Hình 3.10. Cấu tạo van 1 chiều
1. Vít vặn điều chỉnh 4. Vỏ
2. Lị xo 5. Cửa ra
3. Con trượt 6. Cửa vào

Nguyên tắc hoạt động :

Áp suất đi vào cửa (6). Nếu áp suất lớn thắng được lực lị
xo(2)dẫn đến dầu ra khỏi van theo cửa (5).

Lị xo tác dụng lên con trượt (3) thường được thiết kế tương ứng
với 1bar

g) Thùng dầu

Thùng được thiết kế với đáy thùng nghiêng để dễ tháo dầu và cĩ gắn kèm
van tháo dầu. Thùng chứa dầu được sơn phủ bằng loại sơn chịu được dầu thuỷ
lực và mơi trường.

45

Kết cấu của thùng dầu:

Hình 3.11. Cấu tạo thùng dầu

1. Động cơ điện 6. Phía xả
2. ống nén 7. Mắt dầu
3. Bộ lọc 8. Đổ dầu
4. Phía hút 9. Ống xả
5. Vách ngăn

Sơ đồ bố trí các cụm thiết bị cần thiết của bể cấp dầu cho hệ thống điều
khiển bằng thuỷ lực.

Bể dầu được ngăn làm hai ngăn bởi một màng lọc (5). Khi mở động cơ
(1), bơm dầu làm việc, dầu được hút lên qua bộ lọc (3) cấp cho hệ thống điều
khiển, dầu xả về được cho vào một ngăn khác.

Dầu thường đổ vào bể qua một cửa (8) bố trí trên nắp bể lọc và ống hút bộ
lọc (9) được đặt vào gần sát đáy bể chứa. Cĩ thể kiểm tra mức dầu đạt yêu cầu
nhờ mắt dầu (7).

Nhờ các màng lọc và bộ lọc, dầu cung cấp cho hệ thống điều khiển
đảm bảo sạch. Sau một thời gian làm việc định kỳ (tuỳ theo mức độ cụ thể ở
từng máy cũng như các chế độ làm việc ở từng nhà máy cụ thể) bộ lọc phải được
tháo ra rửa sạch hoặc thay mới. Trên đường ống cấp dầu (sau khi qua bơm)

46

người ta thường gắn vào một van tràn để điều chỉnh áp suất dầu cung cấp và đảm
bảo an tồn cho đường ống cấp dầu.

h) Chọn loại dầu

Việc chọn lựa loại dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố dựa vào một số
nguyên tắc chọn lựa như sau:

Đối với hệ thống làm việc với áp lực cao cần chọn dầu cĩ độ nhớt
cao, với vận tốc cao cần chọn độ nhớt thấp. Ngồi ra cần chú ý đến các
điểm cơ bản sau:

– Đối với hệ thống thuỷ lực thực hiện chuyển động thẳng :

– làm việc với áp suất (2030 bar) và vận tốc > 8m/phút thường
chọn dầu cĩ độ nhớt từ (1120 ) .10-6 m2/s tương ứng với dầu cơng
nghiệp12 và 20.

– Đối với hệ thống làm việc với áp suất lớn hơn 175bar ta chọn
dầu cĩ độ nhớt từ (100200) .10-6m2/s

– Đối với hệ thống làm việc với áp suất từ (2070)bar dùng dầu cĩ
độ nhớt từ (2040) .10-6m2/s

– Đối với hệ thống làm việc với áp suất từ 70<P<170bar chọn dầu
cĩ độ nhớt từ (6070) .10-6m2/s

– Đối với hệ thống làm việc trong khoảng nhiệt độ tương đối rộng
(2070)0C thì dùng dầu cĩ độ nhớt từ (2530) .10-6m2/s

– Trường hợp yêu cầu phải đảm bảo độ chính xác truyền động cao
trong phạm vi nhiệt độ rộng thì dùng dầu tổng hợp Siliccon.

– Từ những nguyên tắc trên ta chọn loại dầu cĩ độ nhớt từ
(2530).10-6m2/s nĩ phù hợp với điều kiện làm việc của máy nhiệt độ
dầu khoảng 400C

47

Bảng 3.1 Thơng số dầu thủy lực
Độ nhớt Nhiệt
độ
bùng
cháy
min 0C
Nhiệt
độ
đơng
đặc
Tỷ lệ
cốc %
max
Độ axit
Mg
KoH/g
Tỷ lệ
T0
max
Giới
hạn T0
làm
việc
Khối
lượng
riêng
Kg/m3
Đo bằng
E0
50
Đo
bằng
Cst
Đo bằng m/s
3,814,59 2733 (2733).10-6 180 -15 0,3 0,2 0,007 1050 866916
3.3. Tính tốn, thiết kế hệ thống khí nén

3.3.1. Tính tốn, thiết kế hệ thống khí nén cho máy ép gạch 3.3.2. Xây dựng sơ đồ hệ thống khí nén
3.3.2. Xây dựng sơ đồ hệ thống khí nén

Ta xây dựng sơ đồ hệ thống khí nén cho máy ép gạch theo sơ đồ tiêu chuẩn
Din như sau:

Từ đĩ ta cĩ sơ đồ hệ thống khí nén như sau:

Van đảo chiều,Van
tiết lưu….

Van logic,Role thời
gian

Van đảo
chiều,Cảmbiến

Máy nén khí và
thiết bị xử lý
Cơ cấu chấp hành Xylanh,động cơ

Phần tử điều khiển

Phần tử xử lý tín hiệu

Phần tử tạo tín hiệu

48
tc
40
10
-0
3
tr 3
000
-0
3
tg
u
6
3
700

Kh

n

tr

¸

i

tg
u
6
3
800

Kh

n

ph

i

tg
u 1
0
0
100
tr 3
000
-0
3
tg
U
6
3
700
tg
U
6
3
800
tg
U 1
0
0
100
(SL:02
)
tg
2531-
1
0
tg
2531-
1
0
tg
2531-
1
0
tg
2531-
1
0
tg
2531-
1
0
tg
2531-
1
0
bes
n-03 (
S
l
:0
6
)
tg
2531-
1
0

49

Nguyên lý làm việc:

– Khí được qua bộ lọc TC 4010 – 03 ( kiêm tiết lưu)
– Qua van phân phối TG2531 -10 để đến khuơn trái

– Nhờ vào hệ thống điều khiển điện khí nén được đi vào xylanh TGS
60×800 để kéo xe khuơn vào vị trí làm việc.

– Sau khi thực hiện quá trình ép sản phẩm, thì khí nén được chuyến đến
TGS 100×100 nâng thành khuơn dưới.

– Tiếp đến khí nén được chuyến đến TGS 60×700 để đẩy bệ dỡ sản phẩm
ra và lấy sản phẩm, rồi được kéo về vị trí cũ, khí nén chuyển đến TGS 100×100
để hạ thành khuơn về vị trí cũ.

– Sau khi hạ thành khuơn, khí nén được đưa vào TGS 60×800 để đẩy xe
khuơn về vị trí tiếp phơi liệu.

– Sau khi khuơn trái được về vị trí tiếp phơi liệu, van phân phối TG2531-
10 chuyển khí nén sang khuơn phải.

– Hệ phân phối khí của khuơn phải lúc này tương tự với hệ thống phân
phối của khuơn trái ở trên.

3.3.3. Tính, chọn các phần tử khí nén

Tính chọn xy lanh khí nén

Lực đẩy:

Lực đẩy phát sinh khi xylanh hoạt động phụ thuộc vào nguồn áp suất,
đường kính xylanh và lực ma sát của các đệm.

Lực đẩy lý thuyết được xác định theo cơng thức sau:
= A.P

Trong đĩ:

– lực đẩy lý thuyết (N)

A – Bề mặt làm việc của piston (cm2)

P- Áp suất cung cấp (kPa, 105N/m2, bar, 14,5 psi)

Thực tế, lực đẩy lý thuyết cĩ sai số so với lực đẩy thật. Để xác định lực
đẩy thật, cần tính đến các sai số do sức cản, ma sát. Trong các điều kiện làm
việc bình thường (phạm vi áp suất 400 – 800 kPa, 4 – 8 bar), cĩ thể giả định lực
ma sát bằng 3 ÷ 20% lực đẩy lý thuyết.

50

Lực đẩy thực tế như sau:
+ Xy lanh tác động kép:

– Hành trình thuận: = A.P –
– Hành trình ngược: = A’.P –
trong đĩ:

: lực đẩy thực tế (N)

A : bề mặt làm việc của piston ( ):A= . /4

A’ : bề mặt làm việc của piston, phía cĩ cần (cm2): A = π.( – )/4
: lực ma sát, bằng 3 ÷ 20% (N)

D : đường kính xylanh (cm)
d : đường kính cần piston (cm).

Ta tính chọn cho xy lanh làm nhiệm vụ kéo và đẩy xe mang khuơn.

Theo catalog của hãng STNC (chuyên sản xuất các thiết bị khí nén và
thủy lực) ta chọn các xy lanh cĩ ký hiệu :

TGU 63x 800(cĩ D = 63 mm,d =20 mm)
TGU 63×700(cĩ D = 63 mm,d =20 mm)
TGU 100×100(cĩ D = 100 mm,d =24 mm)

51

Ta xác định lực đẩy lý thuyết:

Lực đẩy lý thuyết là lực phải thắng được trọng lượng xe khuơn. Dựa vào
phần mềm AutoDesk Inventor sau khi đã vẽ 3D mơ hình cụm xe khuơn ta cĩ thể
xác định được khối lượng của cụm xe khuơn như hình sau:

Hình 3.13. Khối lượng xe khuơn
Khối lượng xe mang khuơn  270 (kg)

Từ đĩ ta cĩ P = 270×10= 2700(N)

Lực đẩy lý thuyết phải thắng được trọng lượng của xe mang khuơn nên ta cĩ
> P

52

Từ đĩ ta chọn : = 4500 (N)
Tiết diện bề mặt làm việc của piston là :

2
6,3
3,1416. 31,2
4
A  ( )
=3120( )

Để xylanh cĩ thể đẩy được xe khuơn thì lực đẩy cần lớn hơn trong lượng
xe. Nên ta cĩ thể tính áp suất tối thiểu cần cung cấp cho xylanh khí nén là:

p =
Với = Flt.k = 4500.0,01 = 45(N) (k=0,01 hệ số ma sát lăn)
Áp suất cần thiết : 45 2
p 14423(N / m )
0,00312
 
=0,145 bar

Tiết diện bề mặt làm việc của piston phía cĩ cần là:
= π.( – )/4

=3,1416.( – )/4
= 28,03 ( )

Lực ma sát : = (3÷20%) ta chọn = 20% = 0,2.4500 = 900 (N)
Từ đĩ ta tính được:

Lực đẩy thực tế của hành trình tới (thuận):
= A.P – = 4500 – 500 = 3600(N)

– Lực đẩy lý thực tế của hành trình về (ngược):

= A’.P – = 0,00283.12,82. –900 = 3182 (N)

Kết luận: Lực đẩy thực tế ở cả hành trình thuận và hành trình ngược đều
đảm bảo lớn hơn trọng lực P nên cĩ thể làm việc dễ dàng.

b) Chọn máy nén khí

Áp suất và lưu lượng khơng khí cung cấp là những tiêu chuẩn chính để
chọn máy nén khí. Máy nén khí cĩ thể phân theo các loại như sau:

53

– Máy thể tích: khơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đĩ thể tích của
buồng chứa sẽ thay đổi. Như vậy theo định luật Boyle – Mariotte áp suất trong
buồng chứa thay đổi theo, ví dụ : như máy nén khí kiểu Piston, bánh răng,
cánh gạt.

– Máy động năng: khơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đĩ áp suất khí
nén được tạo ra bằng động năng của bánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động này tạo
ra khí nén với lưu lượng và cơng suất rất lớn. Máy nén khí hoạt động theo
nguyên lí này, ví dụ : như máy nén kiểu li tâm.

Chọn máy nén khí kiểu piston nhiều cấp với nguyên lý làm việc như sau:

Hình 3.14. Cấu tạo máy nén khí

Khơng khí sau khi qua bộ phận lọc khí (1) được nén ở thân máy nén khí

We will be happy to hear your thoughts

Leave a reply

Đỉnh Review
Logo