Bài tập lớn môn Kỹ thuật thủy lực đề tài "Thiết kế mạch thủy lực cho 2 động cơ thủy lực 1 động cơ chuyển động tịnh tiến và 1 động cơ chuyển động quay"

lOMoARcPSD| 38841209
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN
MÔN HỌC: KĨ THUẬT THỦY LỰC
Đề tài: Thiết kế mạch thủy lực cho 2 động cơ thủy lực
1 động cơ chuyển động tịnh tiến và 1 động cơ chuyển động quay
Tài liệu tham khảo:
1. Tài liệu học tập trên lớp
2. Perter Chapple, Principles of Hydraulic Systems Design3. Đỗ Xuân
Đỉnh, Truyền động thủy khí, Nhà xuất bản Xây Dựng
4. Thông tin và catalog của các hãng: Xy
lanh: https://bitly.com.vn/y8l4xg
Motor thủy lực: https://bitly.com.vn/ikzxn8
Đường ống: https://bitly.com.vn/m75b5q Các loại khớp nối: lOMoARcPSD| 38841209 https://bitly.com.vn/298x5j https://bitly.com.vn/z05i24 https://bitly.com.vn/bgbon5 https://bitly.com.vn/faebn1
Van phân phối: https://bitly.com.vn/ww4agg
Van an toàn: https://bitly.com.vn/hacmet
Cặp van tiết lưu và van một chiều: https://bitly.com.vn/g61uvm
Bơm: https://bitly.com.vn/ydymep
Bộ lọc dầu: https://bitly.com.vn/4ch3ra
Động cơ điện: https://bitly.com.vn/fe56a2 Mục lục
1. Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp
hành......................................................................................................................3
2. Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực của hệ
thống.....................................................................................................................5
2.1 Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực.................................5
2.2 Tính toán các tham số của motor thủy lực...........................................6
2.3 Tính toán đường ống thủy lực...............................................................7
2.4 Tính toán các tham số cơ bản của van phân phối................................8
2.5 Tính toán các thông số cơ bản van điều khiển áp suất........................9
2.6 Tính toán các tham số cơ bản của cac van khác (van một chiều)........10
3. Tính toán bộ nguồn thủy lực....................................................................11
3.1 Bơm thủy lực.......................................................................................11
3.2 Thùng dầu và lọc dầu..........................................................................12
3.3 Tính toán động cơ dẫn động................................................................12
1. Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp hành
* Yêu cầu: 01 xy lanh và 01 động cơ điều khiển trực tiếp bằng tay độc lập không phụ
thuộc lẫn nhau, đảm bảo giới hạn áp lực cho mạch chính, điều chỉnh tốc độ 1 chiều
chuyển động (xy lanh là duôi ra), van phân phối điều khiển bằng điện từ. lOMoARcPSD| 38841209 * Bảng thông số Lực đẩy của Momen cần Vận tốc nâng Tốc độ quay Các thông số xy lanh F thiết cho motor 1 v n ( m/ph) n (v/ph) khác ( tấn ) M (Nm) 6 , 4 5 50 35 Tùy chọn
Từ các yêu cầu và số liệu trên ta chọn những phần tử thủy lực chính sau: 1. Xy lanh thủy lực
2. Motor thủy lực có điều khiển được điều khiển trực tiếp bằng tay
3. Van phân phối điều khiển bằng điện từ
4. Van an toàn đảm bảo áp lực cho mạch chính
5. Cặp van tiết lưu và van 1 chiều có điều khiển để điều chỉnh tốc độ của xy lanh
* Sơ đồ mạch thủy lực và nguyên lý làm việc
Giải thích phần tử thủy lực 1. Thùng dầu 2. Bộ lọc dầu
3. Bơm thủy lực 1 chiều có dẫn động bằng động cơ điện
4. Van an toàn (van hồi thùng)
5. Van phân phối 4/3 điều khiển motor thủy lực (điều khiển bằng điện từ)
6. Van an toàn đảm bảo cho motor thủy lực
7. Motor thủy lực 2 chiều có điều khiển (điều khiển bằng tay cầm)
8. Van phân phối 4/3 điều khiển xy lanh thủy lực
9. Cặp van tiết lưu và van một chiều điều khiển tốc độ cho xy lanh 10.Xy lanh thủy lực lOMoARcPSD| 38841209
Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực
- Dòng dầu thủy lực được bơm lên từ bể dầu (1) qua bộ lọc dầu (2) đi qua bơm
thủy lực 1 chiều làm tăng áp xuất dòng dầu đến van phân phối (5) và (8).
Mạch có motor thủy lực
- Ở chế độ làm việc 0: Dầu được bơm vào van phân phối quay ngược trở lại
thùng dầu, motor không làm việc.
- Ở chế độ làm việc a1: Dầu được bơm sang bên trái của mạch đến motor (7) tạo
ra chuyển động quay lượng dầu đi qua motor và lượng dầu được van an toàn
(6) giảm tải cho mạch đi về thùng dầu qua đường ống bên phải.
- Ở chế độ làm việc b1: Dầu được bơm sang bên phải của mạch đến motor (7)
tạo ra chuyển động quay lại cùng lượng dầu của van an toàn (6) đi về thùng
bằng đường ống bên trái. Mạch xy lanh thủy lực
- Ở chế độ làm việc 0: Dầu đứng lại tại van phân phối (8) và xy lanh (10) không hoạt động. lOMoARcPSD| 38841209
- Ở chế độ làm việc a2: Dầu bơm lên bên trái của mạch thủy lực đi đến xy lanh
nhưng tốc độ chậm do đầu ra dòng dầu đi qua được van tiết lưu (9). Dòng dầu đi qua và về thùng
- Ở chế độ làm việc b2: Lượng dầu bơm sang phải đi qua van tiết lưu mộtchiều
(9) thông qua 2 cửa áp suất tăng cao đẩy xy lanh co lại nhanh hơn.
• Van an toàn 4: Có nhiệm vụ giảm tại lượng dầu cho cả 2 mạch motor và xylanh khi quá tải.
• Bộ lọc dầu 2: Vì để mạch hở nên có thể bụi bẩn lẫn vào dầu bộc lọc dầu (2)
sẽngăn chặn bụi bẩn ảnh hưởng đến mạch thủy lực.
2. Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực của hệ thống
2.1Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực Có 1kN = 0,102 tấn - Đổi 6,4 tấn = 65,28 kN
- Vận tốc nâng vn = 5 m/ph
Từ những yêu cầu trên ta chọn xy lanh thủy lực 2 chiều chuyển động:
KÍCH THỦY LỰC 2 CHIỀU OSAKA E10H15 Thông số Lực đẩy tối đa F dmax - kN(tấn ) 100(10) Lực kéo tối đa 4,5(45) F kmax – kN(tấn)
Hành trình lớn nhất (mm) 150
Độ dài của xy lanh H (mm) 303 Khoảng cách 2 cửa P (mm) 218 Đường kính xy lanh D 67 ( mm ) Đường kính piston d (mm) 43
Diện tích mặt cắt của xy lanh buồng không có cán piston là: A1
.D2 .(67.10 ) 3 2 3,53.10 ( 3 m2) lOMoARcPSD| 38841209 4 4
Diện tích mặt của xy lanh buồng có cán là A2 (D d2 2)
[(67.10 ) 3 2 (43.10 ) ] 3 2 2,073.10 ( 3 m2) 4 4
Lưu lượng cấp cho xy lanh khi nâng là:
Qn = vn.A1 = 5 . 3,53.10-3 = 0,01765 (m3/ph) = 17,65 (l/ph)
Áp xuất nâng khi làm việc của xy lanh là:
Pn = = = 19486,56716 (kN/m3) = 194,865 (bar)
2.2Tính toán các tham số của motor thủy lực
Điều kiện: Momen cần thiết cho motor M=50 (Nm) và tốc độ quay n=35 (v/ph),
Từ điều kiện trên ta chọn motor thủy lực:
Motor thủy lực BMR loại BMRW–50. Với các thông số:
Áp suất làm việc tối đa p max = 20 p max ( Mpa ) Momen tối đa M max (Nm) M max = 135 Lưu lượng riêng q 51 , 7 ( ml/vòng ) Tốc độ vòng v máy 10 - 775 ( vòng/phút )
Lưu lượng cần thiết để cấp cho motor thủy lực là:
Q = q.n = 51,7.35 = 1809,5(ml/ph) = 1,8095 (l/ph)
Ta chọn loại motor thủy lực piston hướng trục (loại block xy lanh quay) lOMoARcPSD| 38841209
Nguyên lý làm việc: Các piston sẽ được bố trí trong khoang motor. Các đầu piston
lắp tì vào đĩa ngiêng. Khi motor quay sẽ làm trục bơm quay và làm các piston trong
motor quay theo. Đĩa nghiêng, nghiêng 1 góc sẽ làm cho piston chuyển động tinh tiến
trong khoang motor. Trong nửa vòng quay đầu tiên, các piston sẽ biến đổi khoảng cách
để tạo nên khoảng trống bên trong bơm làm giảm áp suất và hút dầu thủy lực đi vào.
Tiếp nửa vòng còn lại, piston sẽ chuyển động để thể tích trong bơm giảm đi, dầu bị ép
ra ngoài với một áp nhất định. Khi thay đổi góc nghiêng của đĩa nghiêng làm thay đổi
lưu lượng trên 1 vòng của bơm từ đó làm thay đổi lưu lượng motor.
2.3Tính toán đường ống thủy lực
Ta chọn ống thủy lực loại mềm
GATES FEG5K – SAE 100R13 Mã hiệu 8FEG5K Bán kính ngoài Bán kính trong Áp suất định mức Áp suất giới hạn D ngoài (mm) D trong (mm) p dm (bar) p ph (bar) 23 , 9 12 , 7 345 1379 Diện tích mặt cắt là:
A .(Dngoai2 Dtrong2 ) .[(23,9.10 ) 3 2 (12,7.10 ) ] 3 2 4 m2) mc 3,22.10 ( 4 4
Độ dày của thành ống là: lOMoARcPSD| 38841209
s Dngoai Dtrong 23,9 12.7 5.6(mm) 2 2
Từ trên ta chọn được vỏ tóp GS/GSP mã hiệu 8GS1F-4 và các loại khớp 8GS
+ Loại khớp nối dùng cho bơm và động cơ: GS/GSP mặt bích Code 61
+ Loại khớp nối dùng cho môi trường thủy lực áp suất từ thấp đến cao: GS/GSP Ren Din 24
+ Loại khớp nối dùng trong môi trường thủy lực chống rò rỉ: GS/GSP Ren ORFS
2.4Tính toán các tham số cơ bản của van phân phối
Từ những thông số trên của motor và bơm thủy lực ta chọn loại van phân phối của Saintfon DSG.
- Van 4/3 điều khiển bằng điện từ, ở chế độ không làm việc lượng dầu ở cổng
có áp được đưa quay trở lại về thùng. (điều khiển motor thủy lực) Thông số Mã hiệu DSG – 03 – 3C2 Lưu lượng tối đa (l/ph) 120 Áp suất tối thiểu (Bar) 100 Áp suất tối đa 250 ( Bar ) )
- Van 4/3 điều khiển bằng điện từ, ở chế độ không làm việc đường dẫn lên xy bị
chặn (điều khiển xy lanh). lOMoARcPSD| 38841209 Thông số Mã hiệu DSG – 03 – 3C4 Lưu lượng tối đa (l/ph) 120 Áp suất tối thiểu (Bar) 100 Áp suất tối đa 250 ( Bar ) ) ?
2.5Tính toán các thông số cơ bản van điều khiển áp suất
Trong mạch thủy lực có van điều khiển áp xuất chỉ có chức năng là đảm bảo an
toàn cho mạch thủy lực, loại có điều khiển (điều khiển bằng dòng dầu thủy lực).
Ta chọn van an toàn (có điều chỉnh) điều khiển bằng tay dạng ren loại van RV có
các thông số chung như sau
Lưu lượng tối đa: Qmax = 400 (l/ph)
Áp xuất tối đa: Pmax = 250 bar
+ Van an toàn cho cả mạch: RV – 10T
+ Van an toàn cho motor thủy lực: RV – 04T Áp xuất Khoảng điều chỉnh TT Chức năng van
Lưu lượng tối đa Q (l/ph) mở van P áp suất ( bar )
( loại có điều khiển ) Đảm bảo an toàn 1 cho mạch chính 200 35 35- 140 Đảm bảo an toàn 2 100 7 7 – 70 cho motor
2.6 Tính toán các tham số cơ bản của cac van khác (van một chiều)
Van tiết lưu một chiều có tác dụng tăng tốc độ và áp suất của dòng chảy thủy lưc. lOMoARcPSD| 38841209
Ta chọn van tiết lưu một chiều STUF 120 NPT với các thông số sau Kích thước cổng (mm) Lưu lượng Max (l/ph) Áp suất Max (Bar) 12 , 7 50 400
Van có những đặc điểm sau:
- Kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ lắp đặt - Chất lượng tốt, mẫu mã đẹp
- Giá thành rẻ, phổ biến trên thị trường
- Tốc độ phản ứng nha
- Tuổi thọ cao, độ bền cao
- Khả năng chịu được quá tải lớn.
3. Tính toán bộ nguồn thủy lực 3.1 Bơm thủy lực
Ta chọn bơm theo áp suất làm và lưu lượng làm việc của mạch thủy lực • Áp suất pbommax pmax pi
pmax - áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống cung cấp cho động cơ thủy lực
pi - tổng tổn thất áp suất qua các phần tử và đường ống (được tính gần đúng là
pi (0,2 0,3)pmax
Áp suất làm việc lớn nhất là của xy lanh với 208,215(bar) pxylanh
pbommax 208,215 0,3.208,215 270,68(bar) lOMoARcPSD| 38841209 • Lưu lượng Qbommax Qdc Q
Qđc - lưu lượng làm việc của toàn bộ mạch thủy lực
Q - tổng tổn thất lưu lượng qua các phần tử và đường ống (được tính gần đúng là
Q (10% 15%).Qdc )
Ta có tổng lưu lượng của xy lanh và motor thủy lực là:
Qdc 28,2 1,551 29,751( /l p)
Qbommax 29,751 0,15.29,751 34,21( /l p)
Từ những thông số trên ta chọn được loại bơm sau:
Bơm piston có điều chỉnh lưu lượng dung cho mạch hở
Bosch Rexroth loại A10VSO Loại bơm Lưu lượng Tốc độ quay Áp suất làm Khoảng điều chỉnh riêng q việc p lưu lượng b trung bình bommax ( l/vòng ) ( vòng/phút ) ( bar ) ( l/phút ) Piston hướng trục loại có 0,018 1450 350 27 – 70, 2 điều khiển
3.2 Thùng dầu và lọc dầu • Thùng dầu
Dung tích của thùng dầu: Vn k Q. t
Qt – Lưu lượng lớn nhất của tất cả các bơm l/ph
k – hệ số tỷ lệ k = 2÷8
Chọn k=3 Vn = 3.34,21 = 102,63 (l/ph)
Dự định kết cấu thùng dầu:
Thùng dầu phải có vách ngăn giữa cửa hút và cửa hồi, trên vách ngăn này có rãnh
lưu thông dầu. Khoảng cách từ cửa hút và cửa hồi càng xa càng tốt nhằm làm nguội lOMoARcPSD| 38841209
dầu và không tạo song trong thùng, đặt bộ lọc khí để tránh bụi bẩn dầu. Các ống ra
vào được làm kín (ngăn được sự tạo xoáy tại cửa hút, không lọt bụi vào đầu nối, khả
năng vệ sinh tốt, tỏa nhiệt tốt). • Lọc dầu
Lưu lượng dòng chảy (l/ph)
Áp suất hoạt động (bar) 80 - 200 8
3.3 Tính toán động cơ dẫn động
Với p 280(Bar) 285,52(KG cm/ 2) ,
Q nq. 34,21( /l p) Q p. P 612.
Ta có công suất của bơm được tính theo công thức là: 0,8 0,92. Ta chọn: 0,92 P 17,35(KW)
Từ công suất trên chọn loại động cơ điện – Motor điện Toàn Phát 18,5kW:
Số vòng quay n= 1400 (vòng/ph)
Công suất giới hạn pmax= 18,5 kW
Mô tả : Mô tơ 3 pha 18.5kw
Động cơ 3 pha 18.5kw được sản xuất trên dây chuyền công nghệ hiện đại tiên tiến,
các chi tiết được gia công chắc chắn tỉ mỉ trên máy tự động CNC. lOMoARcPSD| 38841209
Motor Toàn Phát loại dùng điện 380V có hiệu suất cao, mô men mở máy khỏe.
Động cơ 100% dây đồng cho độ bền lâu dài.
Động cơ điện 18.5kw tốc độ đồng bộ 3000 vòng/phút cho khả năng tiết kiệm điện
năng và hoạt động trong thời gian dài không lo hỏng hóc hoặc sửa chữa.
ROTO được đúc bằng máy đúc áp lực cao
Chiều cao tâm trục: 63 ~ 355mm
Cuộn dây của mô tơ điện 3 pha được tẩm sơn cách điện bằng thiết bị hút chân không
Kích thước lắp đặt và dãy công suất phù hợp với tiêu chuẩn IEC.
Mô tơ 3 pha 18.5kw có khả năng vận hành êm ái, tiếng ồn và độ rung thấp
Ưu điểm của mô tơ 3 pha 18.5kw
Sau đây là những ưu điểm chính của motor điện 3 pha: •
Cấu trúc đơn giản và chắc chắn. •
Nó đòi hỏi ít bảo trì hơn. •
Nó có hiệu quả cao và hệ số công suất tốt. • Tiết kiệm năng lượng •
Mô-men xoắn tự khởi động.