Thiết kế mạch thủy lực điều khiển cho 3 xy lanh thủy lực, làm việc tuần tự | Bài tập lớn Môn Kỹ thuật thủy lực - Đại học Xây Dựng Hà Nội

lOMoAR cPSD| 58970315
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ
BÀI TẬP LỚN MÔN: KĨ THUẬT THỦY LỰC
Đề tài: Thiết kế mạch thủy lực điều khiển cho 3 xy
lanh thủy lực, làm việc tuần tự
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Quang Lớp: 66KOC2 MSSV: 0253566 Phương án TK: D12
Giảng viên hướng dẫn: TS. Dương Trường Giang lOMoAR cPSD| 58970315
Mục lục ............................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
I. Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp hành ... 0
II. Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực của hệ thống
.......................................................................................................................... 1
2.1 Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực ....................................... 1
2.2 Tính toán đường ống thủy lực .................................................................. 3
2.3 Tính toán các tham số cơ bản của van phân phối...................................... 3
2.4 Tính toán các thông số cơ bản van điều khiển áp suất .............................. 4
2.5 Van 1 chiều ............................................................................................... 4
III. Tính toán bộ nguồn thủy lực ......................................................................... 5
3.1 Bơm thủy lực ............................................................................................ 5
3.2 Thùng dầu và lọc dầu ................................................................................ 5
3.3 Tính toán động cơ dẫn động ..................................................................... 6
Tài liệu tham khảo: ............................................................................................ 6
I. Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho bộ phận chấp hành
* Yêu cầu: 03 xy lanh như nhau làm việc tuần tự khi co vào thì đồng thời , tải
trọng tác dụng bằng nhau, điều khiển bằng tay, đảm bảo giới hạn áp lực cho
mạch chính, và 01 van phân phối giảm tải cho bơm. * Bảng thông số Lực đẩy xi lanh Lực đẩy xi lanh Vận tốc nâng Các thông số khác F1,tấn F2,tấn vn,m/ph 15 - 5,5 Tùy chọn người thiết kế
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 giảm tải cho bơm
4. Van an toàn đảm bảo áp lực cho mạch chính 5. Van 1 chiều
* Sơ đồ mạch thủy lực và nguyên lý làm việcGiải thích phần tử thủy lực 1. Thùng dầu 2. Bộ lọc dầu lOMoAR cPSD| 58970315
3. Bơm thủy lực 1 chiều không điều khiển
4. Van an toàn (van hồi thùng)
5. Van an toàn đảm bảo cho van phân phối
6. Van phân phối 5/3 điều khiển xy lanh thủy lực (điều khiển bằngtay)
7. Van an toàn đảm bảo cho xy lanh thủy lực
8. Van 1 chiều chỉ cho phép dòng chất lỏng đi theo 1 chiều nhất định
9. Xy lanh thủy lực 2 chiều có điều khiển (điều khiển bằng tay)
10.Van phân phối 5/3 điều khiển 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, S 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 VD4 van an toàn đảm bảo cho bơm thủy lực sẽ được
mở dầu sẽ qua van an toàn và về thùng . Van an toàn VD5 đảm bảo áp suất cho
van an toàn khi mà 2 cửa R, S đang đóng ( khi quá tải ) -
Ở trạng thái 1 (Piston xylanh co vào): Dầu được bơm từ thùng qua bộ lọc
vào P vào A vào khoang bên phải của xy lanh làm piston co vào đẩy dầu từ khoang
bên trái qua van 1 chiều về B về S và về thùng -
Ở trạng thái 2 (Piston xylanh duỗi ra ): Dầu đi từ thùng qua bộ lọc vào P
vào B vào khoang bên trái của xylanh làm piston duỗi ra đẩy dầu ở khoang bên
phải về A về R và về thùng
II. Tính toán và xác định các thông số cần thiết các phần tử thủy lực của hệ thống
2.1 Tính toán các thông số của xy lanh của thủy lực
Đổi 15 tấn = 147.05kN (có 1kN = 0,102 tấn), vận tốc nâng vn = 5,5 m/p Từ những
yêu cầu trên ta chọn xy lanh thủy lực 2 chiều chuyển động: KÍCH THỦY LỰC 2 CHIỀU OSAKA E15S20. Thông số
Lực đẩy tối đa Fdmax - kN(tấn) 200(20)
Lực kéo tối đa Fkmax – kN(tấn) 100(10)
Hành trình lớn nhất (mm) 150
Độ dài của xy lanh H (mm) 320 Khoảng cách 2 cửa P (mm) 186 lOMoAR cPSD| 58970315 Đường kính xy lanh D(mm) 85 Đường kính piston d (mm) 60
Diện tích mặt cắt của xy lanh buồng không có cán piston là:
π .D2 π .(85.10−3)2 −3 2 A1= 4 = 4=5,67.10 (m )
Diện tích mặt của xy lanh buồng có cán là:
π .(D2−d2) π . [(85.10−3)2−(600.10−3)2] −3 2 A2= 4 =
4=2,85.10 (m )
Lưu lượng cấp cho xy lanh khi nâng là : lOMoAR cPSD| 58970315
Qn=vn . An=5,5.5,67.10−3=0,031185(m3/p¿=31.2(l/ p) Áp
suất nâng khi làm việc của xy lanh là:
Pn=22038,98(kN/m2)
2.2 Tính 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 Dngoài(mm) Dtrong(mm) pdm(par) pph¿ 23,9 12,7 345 1379 Diện tích mặt cắt là: π .(D 2 2
ngoài −Dtrong ) π. [(23,9.10−3)2−(12,7.10−3)2] −4 2 Amc= 4 = 4 =3,22.10 (m )
Độ dày của thành ống là: s =23,9-12,7=11,2 ( mm ) 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 RenORFS
2.3 Tính toán các tham số cơ bản của van phân phối
Ta chọn loại van phân phối của Parker- Van 5/3 điều khiển bằng tay, ở chế độ
không làm việc đường dẫn lên xy bị chặn. (điều khiển xy lanh) Thông số Mã hiệu PHS-530C-03
Lưu lượng tối đa (l/phút) 120
Áp suất tối thiểu (bar) 100 Áp suất tối đa (bar) 250
Mô tả van điện tử 5/3 , 2 coil Parker PHS-530C-03-220V
Kiêu 5 cửa 3 vị trí, 2 coil, Ren 17
Điện áp : DC24V, AC110/220V (50 60 HZ ¿ lOMoAR cPSD| 58970315
Công suất tiêu thụ: DC24V (2,6V); AC110V (4VA); AC22V (3,5VA)
Áp lực vận hành : 2 9 Bar
Diện tích hoạt động: 30mm2
Chu kì hoạt động: 3 lần/giây
Thời gian phản hồi: ≤35 Lớp cách nhiệt: lớp F
Biên nhiệt hoạt động 5 60℃
Chất liệu: thân và bộ đệm: Nhôm Diecasting; vỏ nhựa
Kích thước cổng : PT 3/8' ' (17mm)
Kích thước sản phẩm : 32×72×271(mm)
2.4 Tính toán các thông số cơ bản van điều khiển áp suất
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 / phút)
Áp xuất tối đa: Pmax=¿250(bar)
Van an toàn cho cả mạch: RV – 06T
Van an toàn cho xylanh thủy lực: RV – 04T TT Chức năng van
Lưu lượng tối Áp suất mở van Khoảng điều đa: Q chỉnh áp suất max P (bar) (l/phút) (loại có điều khiển) 1
Đảm bảo an toàn cho mạch 200 34,323 34,323 – 137,3 chính 2 Đảm bảo an toàn cho 100 6,86 6,86 – 68,65 xylanh thủy lực 2.5 Van 1 chiều
Ta chọn van một chiều CIT 06 với các thông số sau:
+) Lưu lượng max: 85 l/ph +) Áp suất tối đa: 25Mpa. Ưu điểm nổi bật:
• Thiết kế nhỏ gọn và đơn giản.
• Chất liệu cứng cáp được làm từ thép nên bền, không bị oxi hóa, ăn mòn. lOMoAR cPSD| 58970315
• Van một chiều CIT phù hợp để lắp đặt trong nhiều không gian, môi trường khác nhau.
III. 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
Pbơmmax=Pmax+∑ ∆ pi
Pmax- áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống cung cấp cho động cơ thủy lực
∑ ∆ pitổng tổn thất áp suất qua các phần tử và đường ống (được tính gần đúng là pi (0, 2 0,3) Pmax )
Pxylanh 220,1(bar) =Pmax
Áp suất làm việc lớn nhất là của xy lanh với:
Pbơmmax 220,1 0,3.220,1 286.13(bar) *Lưu lượng
Tổng lưu lượng của xy lanh thủy lực là:
Qbơmmax=Qdc+∑ ∆Q
Qdc- 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 thủy lực là: Qdc=¿31,2 (l / p)
Qbơmmax=31,2+0,15.31,2=35.88(l/ p)
Từ những thông số trên ta chọn được loại bơm sau:
Bơm piston có điều chỉnh lưu lượng Bosch Rexroth loại A10VSO Loại bơm Lưu lượng Tốc độ quay
Áp suất làm Khoảng điều riêng qb trung bình việc p chỉnh lưu bommax ¿ (l/vòng) (vòng/phút) lượng (l/phút) Piston loại có 0,018 1500 350 27 – 70,2 điều khiển
3.2 Thùng dầu và lọc dầu *Thùng dầu lOMoAR cPSD| 58970315
Dung tích của thùng dầu: V n=k .Qt
Qt– Lưu lượng lớn nhất của tất cả các bơm l/phút k – hệ số tỷ lệ k = 2÷8
Chọn k=3 khi đó V n=3.35,88=107.64(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 hang SUMAC với 120 lít *Lọc dầu MF24
Lưu lượng dòng chảy (l/phút)
Áp suất hoạt động ( bar) 850 12
3.3 Tính toán động cơ dẫn động
Với ∆ p=220,1¿ 1bar = 1,02 kg/m2
Ta có công suất của bơm được tính theo công thức là: P=∆612p.Qη
Với Q=n.q=35,88(l/p) , η=0,8−0,92.ta chọnη=0,92
Khi đó ta được: P=35612,88.2.024,92,5=14 ,3(KW)
Từ công suất trên chọn loại động cơ điện – Motor điện Siemens 15KW 20HP với những thông số sau:
Số vòng quay n= 1460 (vòng/phút)
Công suất giới hạn pmax= 15kW
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 hang: Xy lanh: lOMoAR cPSD| 58970315
https://bitly.com.vn/y8l4xgĐường ống:
https://bitly.com.vn/m75b5q Các loại khớp nối:
22,31https://bitly.com.vn/298x5j https://bitly.com.vn/z05i24
https://bitly.com.vn/bgbon5 https://bitly.com.vn/faebn1
Van phân phối: https://ple.vn/khinen/parker/parker-valve/phs- 530c-03-220v-detail.html
Van an toàn: https://bitly.com.vn/hacmet
Bơm: https://bitly.com.vn/ydymep
Thùng dầu: https://bitly.com.vn/j8q80t
Bộ lọc dầu: https://bitly.com.vn/4ch3ra
Động cơ điện: https://bitly.com.vn/fe56a2