Báo cáo Bài Tập Lớn Môn Kỹ thuật thủy lực | Đại học Xây Dựng Hà Nội

lOMoAR cPSD| 59078336
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI
HANOI UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Ngọc Hải
Sinh viên: Tống Phú Hưng
Mssv: 0148867 Lớp:67KOC2 HÀ NỘI, 2024
I . Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp hành Yêu cầu:
- Hệ thống sử dụng hai xi lanh như nhau, điều khiển trực tiếp bằng tay cùng một
van phân phối, đảm bảo giới hạn áp lực cho mạch chính.
- Loại van chống tụt: Van 1 chiều có điều khiển
- Loại van hãm khi hạ tải: Van tiết lưu và van 1 chiều mắc song song Bảng thông số lOMoAR cPSD| 59078336 Lực nâng của hệ Vận tốc nâng vn(m/p Chiều cao nâng (m) thống F1 (tấn) 45 2 1
Từ các yêu cầu và số liệu trên ta chọn những phần tử thủy lực chính sau: 1. Xy lanh thủy lực
2 .Bơm thủy lực 1 chiều không có điều khiển
3. Van phân phối điều khiển bằng tay
4. Van an toàn đảm bảo áp lực cho mạch chính
5. Van 1 chiều có điều khiển
* Sơ đồ mạch thủy lực
Giải thích phần tử thủy lực lOMoAR cPSD| 59078336 1- Thùng dầu 2- Bộ lọc dầu
3-Bơm thủy lực 1 chiều không điều khiển 4-Động cơ điện
5-Van an toàn (van hồi thùng)
6-Van phân phối 4/3 điều khiển xy lanh thủy lực (điều khiển bằng tay)
7- Van chống tải phản hồi 8 -Van hãm khi hạ tải 9 - Xy lanh thủy lực
Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực:
Ở trạng thái 0 (Không làm việc) :
Van phân phối giảm tải cho bơm giữ xylanh ở vị trí cố định. Trong đó cửa A, B, P, R
đóng, dầu được bơm hút từ thùng qua bộ lọc vào P và khi quá tải áp suất trong đường
ống vượt quá áp suất giới hạn của van an toàn van an toàn đảm bảo cho bơm thủy
lực sẽ được mở dầu sẽ qua van an toàn và về thùng .
Ở trạng thái nâng (Piston xylanh duỗi):
Dầu được bơm từ thùng qua bộ lọc vào P vào A vào khoang piston của xy lanh làm
xy lanh đẩy ra dầu từ khoang trên qua cửa B về R và về thùng.
Ở trạng thái hạ (Piston xylanh co ):
Dầu đi từ thùng qua bộ lọc vào P vào B vào khoang trên của xylanh làm piston co lại
dầu ở khoang piston về A về R và về thùng. Van 1 chiều 7 có tác dụng giữ tải chống tải bị tụt
II. Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực hệ thống
2.1 Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực
Đổi 45 tấn = 441,17kN (có 1kN = 0,102 tấn)
- Vận tốc nâng vn = 2 m/ph
Từ những yêu cầu trên ta chọn Xi lanh thủy lực HuloMech với thông số như sau. lOMoAR cPSD| 59078336 THÔNG SỐ Áp lực max(tấn) 64,3 Hành trình (mm) 100-1200 Áp suất max(Mpa) 32
Đường kính xy lanh D (mm) 190 Đường kính piston d (mm) 90
Diện tích mặt cắt của xy lanh buồng không có cán piston là:
π .D2 π .0,192 2 A1= = =0,028(m ) 4 4
Diện tích mặt cắt của xy lanh buồng có cán piston là: 2 2 2 2
A2= π .(D4−d )=π .(0,194−0,09 )=0,022(m2)
Lưu lượng cấp cho xy lanh khi nâng là :
Qn=vn. An=0,1.0,028=2,8.10−3(m3/s)=168(l/p) Áp suất
nâng khi làm việc của xy lanh là: F F 539210 2
p= A1= π .D2 = π .0,192 =19017kN /m 4 4 lOMoAR cPSD| 59078336
2.2 : Tính toán tuy ô thủy lực
Đường ống dùng phổ biến trong hệ thống thủy lực là các loại ống thép đúc và ống
mềm (ống cao su) chịu áp. Đường ống gồm 3 phần: đường ống hút, đường ống đẩy
và đường ống xả: Thông thường, vận tốc cho phép trong các đường ống này như sau:
Đối với ống hút : vhút ≤ 2m/s.
Đối với ống đẩy: vđẩy ≤ 5 6 m/s.
Đối với ống xả : vxả ≤ 3 4 m/s.
Đường kính trong của ống tính theo công thức:
a. Tính toán đường kính ống hút Để tính toán lấy vhút = 1,5 m/s,
Đường kính thiết kế của ống hút là: d mm
b. Tính toán đường kính ống đẩy Chọn vđẩy = 5 m/s, d mm
Đường kính trong của ống đẩy theo thiết kế là: c.
Tính toán đường kính ống xả
Để tính toán lấy vận tốc ống xả là: vxả = 2 (m/s) Đường
kính trong của ống xả theo thiết kế là: d mm
Theo tiêu chuẩn về đường ống thủy lực, ta chọn được đường ống thủy lực chung phù
hợp cho cả 3 đường ống
Ta chọn ống thủy lực loại mềm: GATES FEG5K – SAE 100R13 Mã hiệu 32FEG5K lOMoAR cPSD| 59078336 Đường kính ngoài Đường kính trong Áp suất định mức Áp suất giới hạn D pdm (bar) pph (bar) ngoài (mm) Dtrong (mm) 71,1 50,8 345 1379 Diện tích mặt cắt là:
π .(Dngoai2−Dtrong2) π.(0,0712−0,052) −3 2 Amc= 4= 4 =0,63.10 (m )
Độ dày của thành ống là:
s= Dng−Dtr =71,1−50,8=10,15mm 2 2 - Các loại khớp nối :
Từ trên ta chọn được vỏ tóp GS/GSP mã hiệu 32GS1F-4 và các loại khớp 32GS +
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
2.3: Tính toán các thông số cơ bản của van phân phối
- Hệ thống hoạt động liên tục theo một quy trình khép kín và dựa vào tính kinh tế,
lưu lượng và áp suất ta chọn van phân phối điều khiển bằng tay.
- Ta chọn van phân phối dạng 4/3 ( 4 cửa 3 vị trí) Xác định van:
Với lưu lượng qua van : Qv = 168 (l/ph).
Áp suất tại van: Pv = 190 (bar).
Thông số kỹ thuật của van phân phối 4 cửa 3 vị trí điều khiển bằng tay - Series DMH085:
- Lưu lượng (gpm): 4.5, 4, 5 lOMoAR cPSD| 59078336
- Lưu lượng (lpm): 17, 15, 19
- Áp suất đầu vào tối đa (psi): 5000
- Áp suất đầu vào tối đa (bar) : 350
- Phạm vi điều chỉnh áp suất (psi): 500
- Phạm vi điều chỉnh áp suất (bar): 35
- Nhiệt độ vận hành (F): -50° tới +270°, -30° tới +250°,-15° tới +400
- Nhiệt độ vận hành (C): -45 tới +132°,-34° tới +121°, 26° tới +204° - Chất liệu van : Thép
- Chất liệu thân: Nitrile, Fluorocarbon - Trọng lượng (lb): 0.25 - Trọng lượng (kg): 0.12
2.4: Tính toán các thông số cơ bản của van điều khiển áp suất
Áp suất làm việc : Pv = 190 (bar). lOMoAR cPSD| 59078336
Lưu lượng : Qbv= 167 (l/ph).
Ta chọn van giảm áp (có điều chỉnh) điều khiển bằng tay dạng ren loại van RV có
các thông số chung như sau
Tra Catalogue của hãng REXROTH ta chon được van có các thông số như sau :
Ký hiệu : DB 6 K 1- 4X/ 315 Trong đó : - DB : van áp suất - 6 :size 6 - 1 :núm xoay - 4X: seri từ 40-49
- 315 : Áp suất max 315 bar lOMoAR cPSD| 59078336
2.5: Tính toán các thông số cơ bản của van 1 chiều
Chọn van thỏa mãn thông số của hệ thống thủy lực:
Lưu lượng: Qv = 167 (l/ph). Áp suất : Pv =190 (bar). Ta chọn van sau:
- Tên: Van tiết lưu thủy lực 1 chiều
- Model: 90-G1/4, VRFU 90-G3/8, VRFU 90-G1/2, VRFU 90-G1
- Chất liệu: Inox – thép không gỉ, thép cacbon gia công CNC chính xác
- Áp lực chịu: 100 – 500bar
- Kiểu kết nối: Nối ren lOMoAR cPSD| 59078336
III. Tính toán bộ nguồn thủy lực 3.1 Bơm thủy lực
- Xác định áp suất làm việc lớn nhất của bơm
pmax – áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống pi –
tổng tổn thất áp suất qua các phần tử đường ống pmax =
190 bar suy ra pi = 0,2 pmax = 38 bar nên Pbơm= 190 + 38 = 228 bar
- Xác định lưu lượng làm việc lớn nhất của bơm
Qlv- 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%).Qlv ) Với Qlv = 167(l/ph)
Suy ra Q=0,15.167 = 25(l/ph) Nên lOMoAR cPSD| 59078336
Từ những thông số trên ta chọn được loại bơm sau •
Mã sản phẩm: Bơm thuỷ lực PISTON PUMP • Áp suất: 32 Mpa • Số vòng quay: 1500 r/phút •
Lưu lượng: 1.25 – 400 Lít/phút • Công suất: 0.9 – 138 KW •
Momen xoắn tối đa: 8.7 – 1096 NM
3.2 Thùng dầu, lọc dầu a. Thùng dầu
Dung tích của thùng dầu: Vn k.Qt lOMoAR cPSD| 59078336
Qt – Lưu lượng lớn nhất của tất cả các bơm l/phút k
– hệ số tỷ lệ k = 2÷8 Chọn k=2 Vn 2.167 334 (l / p)
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 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).
Từ thông số trên ta chọn thùng dầu GBKXWN của hãng SUMAC với 350 lít b. Lọc dầu Lọc dầu MF24
Lưu lượng dòng chảy 850 (l/phút)
Áp suất hoạt động 12 (bar)
3.3 Tính toán động cơ dẫn động
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
việcthích 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 Nđc: phải dựa trên công suất của bơm, có tính
đếntổn 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 lOMoAR cPSD| 59078336
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 ∆Nck ≈ 15% Nđc. Ngoài
lượng tổn thất này ra thì 85% Nđc 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:
Tra phụ lục P1.3, trang 236,237 sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, của tác
giả Trịnh Chất-Lê Văn Uyển chọn được động cơ phù hợp, có các thông số như sau: Động cơ 4A250M4Y3 Công suất 90 kw
Vận tốc quay ndc = 1480 vòng/ phút. Hiệu suất = 0,93