Phân Tích và Tính Toán Hệ Thống Thủy Lực | Môn Kỹ thuật thủy lực - Đại học Xây Dựng Hà Nội

lOMoAR cPSD| 59078336
I . Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp hành Yêu cầu: - Mạch kín
- Mô tơ quay hai chiều, sử dụng phanh thường đóng, - Mạch cho
phép bù dầu khi thiếu hụt, - Điều chỉnh tốc độ bằng bơm thủy lực. Bảng thông số Mô men Vận tốc quay Các cần thiết vn(v/p) thông số khác của môtơ M (Nm) 55 55 Tùy chọn
Từ các yêu cầu và số liệu trên ta chọn những phần tử thủy lực chính sau:
1. Mô tơ thủy lực quay 2 chiều
2 .Bơm thủy lực 2 chiều có điều khiển
3. Van an toàn đảm bảo áp lực cho mạch chính 4. Van 1 chiều lOMoAR cPSD| 59078336
* Sơ đồ mạch thủy lực
Giải thích phần tử thủy lực 1- Động cơ điện 2- Mô tơ thủy lực 3- Bơm bù 4- Van an toàn cho bơm bù 5- Lọc dầu 6- Van 1 chiều 7- Van an toàn mạch chính
8- Mô tơ thủy lực 2 chiều 9- Phanh mô tơ
Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực: -
Trong trường hợp hệ thống thủy lực mạch khép kín, chất lỏngthủy lực (dầu)
sẽ đi từ máy bơm đến motor thủy lực sau đó dầu thủy lực sẽ được trả về bơm thủy
lực liên tục. Dầu thủy lực sẽ trở về đầu hút của bơm sau khi đi qua motor thủy lực -
Cửa dầu ra của mortor thủy lực được nối trực tiếp với đầu vàocủa bơm thủy
lực nên toàn bộ dầu thủy lực sẽ được hồi về bơm mà không qua thùng dầu. Tuy
nhiên, cần một máy bơm mồi để cung cấp dầu từ thùng chứa cho hệ thống thủy lực lOMoAR cPSD| 59078336
mạch kín để duy trì áp suất cần thiết của mạch kín do trên thực tế có sự rò rỉ qua
các chi tiết chuyển động cơ khí. Máy bơm mồi là bơm thủy lực bánh răng lưu lượng
cố định và công suất khoảng 15% của máy bơm chính. -
Để giới hạn áp suất làm việc trong mạch của bơm piston chính,sẽ có hai valve
áp suất tại hai cửa A-B của bơm. Nếu xảy ra sự quá áp, dầu sẽ được xả thẳng từ
nhánh áp suất cao về nhánh áp suất thấp của bơm chính để bảo vệ bơm/motor
trong mạch truyền động.
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 môtơ thủy lực
Momen cần thiết của mô tơ thủy lực M = 55 Nm Vận tốc quay vn = 55 m/p
Từ những yêu cầu trên ta chọn môtơ thủy lực quay 2 chiều : Motor thủy lực Hãng: OMR Loại mô tơ: OMR 50 Thông số
+ Lưu lượng riêng : q= 51,7 cm3/vòng + Áp suất max:pmax = 14 Pa + Mô men max: Mmax = 93 Nm
+ Tốc độ quay lớn nhất:vmax=775 v/ph
+ Công suất lớn nhất: 7 KW
Lưu lượng cần thiết của mô tơ thủy lực là
Áp suất làm việc của mô tơ thủy lực là: 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:
b. Tính toán đường kính ống đẩy Chọn vđẩy = 5 m/s,
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:
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 8FEG5K lOMoAR cPSD| 59078336 Bán kính ngoài Bán kính trong
Áp suất định mức Áp suất giới hạn Dngoài (mm) Dtrong (mm) pdm (bar) pph (bar) 23,9 12,7 345 1379 Diện tích mặt cắt là:
Độ dày của thành ống là: - Các loại khớp nối :
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
2.3: Tính toán các thông số cơ bản của van an toàn Áp
suất làm việc : Pv = 12,5 (bar).
Lưu lượng : Qbv= 3,6 (l/ph).
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
2.4: Tính toán các thông số cơ bản của van 1 chiều Ta chọn van một chiều CIT 12 với các thông số sau:
+) Lưu lượng max: 280 l/ph.
+) Áp suất tối đa: 350Mpa. Ưu điểm nổi bật: lOMoAR cPSD| 59078336
• Thiết kế nhỏ gọn và đơn giản.
• Chất liệu cứng cáp được làm từ thép nên bền, không bị oxi hóa, ăn mòn.
• Van một chiều CIT phù hợp để lắp đặt trong nhiều không gian, môi trường khác nhau. 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=12,5
bar suy ra pi =0,2 pmax=2,5bar nên Pbơm=12,5+2,5=15 bar lOMoAR cPSD| 59078336
- 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=3,6(l/ph) Suy ra Q=0,15.3,6=0,54(l/ph) Nên
Từ những thông số trên ta chọn được loại bơm sau
Tra catalogue của hãng REXROTH ta chọn loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài có
tên gọi: 1PF2G3-3X/038 RA 07 MSK Thông số của bơm: - q = 38 (cm3 /vg) - pmax = 240( bar) - nmax = 3100 (v/ph)
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 5.3,6 18(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 40 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
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 Nđc: 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 ∆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: lOMoAR cPSD| 59078336
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 4A80A4Y3 Công suất 1,1 kw
Vận tốc quay ndc = 1400 vòng/ phút. Hiệu suất = 0,81