BÀI tập lớn tự ĐỘNG HOÁ THUỶ KHÍ TRONG máy đề tài THIẾT kế hệ THỐNG THUỶ lực CHO XE CHỞ HÀNG vào sân BAY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MƠN MÁY & MA SÁT HỌC
BÀI TẬP LỚN TỰ ĐỘNG HOÁ THUỶ
KHÍ TRONG MÁY
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG THUỶ LỰC CHO XE
CHỞ HÀNG VÀO SÂN BAY
GV hướng dẫn: TS. Trần Thị Thanh Hải
Nhóm 6:






Tưởng Việt Quân
Trần Huy Quang
Chu Văn Duy
Nguyễn Văn Duy
Hoàng Ngọc Sơn

20171632
20171645
20171232
20171232
20171680


NỘI DUNG BÁO CÁO

Nội

dung

1

Tổng quan

2

Cấu tạo và nguyên lý vận hành của xe chở hàng vào sân bay

3

Thiết kế hệ thống thủy lực cho xe chở hàng vào sân bay

4

Mô phỏng hệ thống thuỷ lực của thiết bị bằng Automation Studio

5

Kết luận

2


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

3

Chương 1 : Tổng quan
1. Lý do chọn đề tài
Do nhu cầu về vận chuyển lớn về hàng
hoá trong khu vực sân bay

Tăng năng suất hoạt động trong sân bay,
giảm thiểu sức lao động của con người

Xe vận chuyển hang vào sân bay ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu trên, đây cũng là lý do chọn đề tài làm về thiết
kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hang vào sân bay

4


Chương 1 : Tổng quan
2.Mô tả chung về thiết bị
oXe chở hàng vào sân bay là một phương tiện tự hành,
một người có khả năng nâng hạ và vận chuyển hàng hoá
nặng tới hàng tấn

oCác thiết kế gần đây của chiếc xe và sự kết hợp các
động cơ năng lượng đã giúp cải thiện hệ thống truyền
tải, hệ thống điện và các bộ phận thủy lực

5


CHƯƠNG 2 : CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ VẬN
HÀNH CỦA XE CHỞ HÀNG VÀO SÂN BAY

6


Chương 2 : Cấu tạo và nguyên lý của xe chở hàng vào sân bay
1. Những bộ phận chính
Khung xe :
o Khung xe là một khung thép cứng, trên đó tất cả các
thành phần khác được gắn kết.

7


Chương 2 : Cấu tạo và nguyên lý của xe chở hàng vào sân bay
1. Những bộ phận chính
Bàn nâng phụ
Bàn nâng phụ được nâng lên và hạ xuống
bằng cụm kéo được trợ lực bằng hai xi
lanh thủy lực.
Hệ thống bang tải (Các cụm con lăn) cung
cấp động lực để vận chuyển hàng hóa

8


Chương 2 : Cấu tạo và nguyên lý của xe chở hàng vào sân bay
1. Những bộ phận chính
Bàn nâng chính
Bệ đỡ được nâng lên hạ xuống bằng cụm cần kéo; tuy
nhiên, nó được cung cấp năng lượng bởi ba xi lanh thủy
lực hoạt động kết hợp với bốn cụm xích nâng để định vị

bệ.

9


Chương 2 : Cấu tạo và nguyên lý của xe chở hàng vào sân bay
1. Những bộ phận chính
Cụm động cơ – bộ phận động cơ điện , thuỷ lực
o Cụm động cơ
Bộ nguồn được đặt ở phía trước của bộ nạp
o Hê thống thuỷ lực
Hệ thống thủy lực cảm ứng tải trọng tâm khép kín được sử dụng
trên thiết bị.
o Hê thống điện
Năng lượng , nguồn động lực cho xe hoạt động ngoài hệ thống
thuỷ lực ( Pin )

10


Chương 2 : Cấu tạo và nguyên lý của xe chở hàng vào sân bay
2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị
Người dùng sẽ điều khiển xe bằng cách
điều khiển ở phần điều khiển của xe

Nâng hàng hoá từ nơi thấp đến cao và ngược lại

Xe hoạt động di chuyển nhờ nguồn động lực từ động
cơ , hệ thống thuỷ lực được điều khiển bằng điện sẽ
điều khiển bàn nâng hạ

11


Chương 2 : Cấu tạo và nguyên lý của xe chở hàng vào sân bay
2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị
Bàn nâng chính

o Khi hàng hố ở bàn nâng chính, hàng hố sẽ
được di chuyển bởi nhưng trục dài quay nhờ bộ
truyền xích và con lăn

o Bàn nâng sẽ được nâng nhờ hệ thống thuỷ lực
nâng hạ, mức nâng hạ của nó sẽ phụ thuộc cấu
tạo của xi – lanh

12


Chương 2 : Cấu tạo và nguyên lý của xe chở hàng vào sân bay
2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị
Bàn nâng phụ

• Bàn nâng này hoạt động nhờ hoạt động của
lực của xi – lanh nâng hạ bàn nâng lên
(tương tự bàn nâng chính )

• Khi đưa vào vận hành, bàn nâng này là thứ
liên kết trực tiếp với lại cửa máy bay bằng
cánh gập, hàng hoá di chuyển như bàn nâng

chính
13


CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG THUỶ LỰC
CHO XE CHỞ HÀNG VÀO SÂN BAY

14


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
1. Thiết kế hệ thống thuỷ lực

Chọn số liệu thiết kế :
Tải trọng nâng max (m)

1 tấn

Hành trình nâng hạ ( L )

3m

Vận tốc nâng max (v)

0.5 m/s

1 – động cơ điện dẫn động
2 – bơm dầu
3 – van tổ hợp bi-piston
4 – van tiết lưu

5 – van phân phối
6 – xi lanh nâng hang
7 – xi lanh nâng hàng phụ
8 – van cản (van 1 chiều)
15


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
2. Tính chọn Xi – Lanh
FN

FN - Tải trọng nâng, FN = 1 tấn = 10kN
Fmsc - Lực ma sát cần piston

Fqt

A1 - diện tích piston ở buồng cơng tác

Fmsc

Q2
d

A2

D
p2

A1

p1

Fmsp

Q1

A2 - diện tích piston ở buồng chạy khơng
D

- đường kính trong xilanh

d

- đường kính cần piston

p1

- áp suất ở buông công tác

p2

- áp suất ở buồng ra

Q1 - lưu lương vào xianh
Fmsp - lực ma sát của piston và xi lanh.
Fqt - lực quán tính
16


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay

2. Tính chọn Xi – Lanh
Ta có : Phương trình cân bằng lực : p1.A1 – p2.A2 – Fms – FN– Fqt = 0
Trong đó

dvct
Fqt  m
dt

Fms  Fmsp  Fmsc

17


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
2. Tính chọn Xi – Lanh

Fmsc  0,15. f . .d .b. p

Fmsp    N
μ - là hệ số ma sát vật liệu chọn μ = 0.1
N - lực của vòng găng tác dụng lên xi lanh và được tính :
N = π.D.b.(p2 + pk) + π.D.b.(z-1).pk
D- là đừờng kính của piston , chọn D = 80 mm = 8 cm
b - là bề rộng của mỗi vòng găng, chọn b = 4 mm
p2- là áp suất của buồng mang cần piston. Chọn p2 = 5 bar
Z - là số vòng găng, chọn Z = 2
pk - là áp suất ban đầu giữa vịng găng và xilanh.
Chọn pk = 0.1kG/cm2
Vậy ta tính tốn được :

f- hệ số ma sát giữa cần và vòng chắn, f = 0,1
d - đường kính cần piston, chọn d = 0,5D = 4 cm.
b - chiều dài tiếp xúc của vòng chắn, chọn b = d
p - áp suất tác dụng vào vịng chắn, chính là áp suất
p2 = 5 bar
 Fmsc = 0,1.0,15.3,14.4.4.5 = 3,768 kG = 37.68 N

N = 3,14.8. 0,4.[(5+0,1) + ( 2-1).0,1] = 52,2496 kG
=> Fmsp = 0,1.10. 52,2496 = 52,2496 N
Vậy suy ra: Fms = Fmsp - Fmsc = 52,2496 - 37,68 = 14,5696 N = 0,0145696 kN
18


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
2. Tính chọn Xi – Lanh
Ta có : Phương trình cân bằng lực : p1.A1 – p2.A2 – Fms – FN– Fqt = 0
Với

dvct
Fqt  m
dt

Fms  Fmsp  Fmsc  0.0145696 kN
Thay vào PTCB lực, với D,d được chọn => p1 = 23.68 bar

19


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
2. Tính chọn Xi – Lanh

Tính áp suất chất lỏng làm việc chính xác
cho xi lanh
Chọn k=1,1. Viết lại phương trình :
p1.A1 – p2.A2 = k*10,0145696 kN.


p1 

k *10, 022765  p 2 .A 2
 p1 = 25,6768 bar
A1

Tính lưu lượng cần thiết cung cấp cho xi lanh
Phưong trình lưu lượng : Qlmax = Vmax . A1
Qlmax = Vmax . A1 = 0.5 0.005024 = 0.002512 (m3/s)
Hay: Qmax = 150.72 ( l/ph)

Vậy ta có các thông số sau:
p1 = 25,6768 bar; D = 80 mm; d = 40 mm

20


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
2. Tính chọn Xi – Lanh
Kết cấu của xilanh nâng và thông số kỹ thuật
Đường kính trong của Xilanh ( D )

80 mm

Đường kính cần piston ( d )

40 mm

Hành trình cần lớn nhất ( L )

3000 mm

Vận tốc nâng cực đại ( v )

0.5 m/s

Diện tích bề mặt piston ở buồng cơng tác ( A1 )

0.005024 m2

Diện tích buồng làm việc phía cần piston ( A2 )

0.003678 m2

Lưu lượng vào mỗi xi lanh ( Qlmax )

150.721 l/ph

Áp suất vào mỗi Xi lanh lực ( p1 )

25.6758 bar

21

Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
3. Tính chọn bơm và động cơ điện
Tính chọn bơm

Điều kiện chọn bơm : Qb > 2Qlmax = 301.44 l/ph
pb > p1 = 25.6758 bar

B

Bơm chọn có các thơng số sau:
2

1 - Bánh răng chủ

1

động
3

2 - Bánh răng bị động
3 - Vỏ bơm

A

• Lưu lượng cung cấp : Qb = 310 ( l/ph )
• Áp suất bơm tạo ra : pb = 30 ( bar )
• Lưu lượng riêng của bơm : qb = 0.237548 ( l/ph )

A - Buồng hút

• Số vịng quay của bơm : nb = Qb/(qb.η Q)=1450 (v/ph)

B - Buồng đẩy

=> Chọn η Q =0.9

22


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
3. Tính chọn bơm và động cơ điện
Tính chọn động cơ điện
Cơng suất bơm tao ra : Nb = (pb . Qb )/612 = 15.19608 kW
Công suất trên trục của bơm : Ntr = Nb / η b =15.196/0.8=16.8 kW

3

2
1
1 – động cơ điện
2 – khớp nối đàn hồi
3 – Bơm dầu

Tra bảng loại động cơ điện A02 – 62 – 4 , có :

Cơng suất động cơ: Nđ = 17 kW
Số vòng quay: n = 1450 v/ph
Hiệu suất:  = 89%

23


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
4. Tính chọn các phần tử hệ thống
Độ sụt áp qua van : pv pp – p1 = (p2 – pr pp).R2

Đối với van không đối xứng :

Qkc = Qcc.R

pv pp – áp suất dầu vào van

Qkc – Lưu lượng vào buồng không cần

p1 – áp suất dầu vào xi lanh lực

Qcc – Lưu lượng ra buồng có cần

p2 – áp suất dầu ra xi lanh lực
pr pp – áp suất dầu ra van phân phối

A1
R – Hệ số diện tích, R = A2

2
2
Ta có: A1  0, 005024(m ) , A2  0, 003768(m )  R = 4/3

p1 = 25,6768 bar; p2 =5 bar; chọn pr pp = 4 bar

Vậy các thông số của van phân phối qua tính tốn
Áp suất vào van phân phối: pv pp = 27,01014 bar
Lưu lượng qua van: Qpp = 301,44 (l/ph)
24


Chương 3 : Thiết kế hệ thống thuỷ lực cho xe chở hàng vào sân bay
4. Tính chọn các phần tử hệ thống
Tính tốn van tiết lưu
Lưu lượng dầu qua khe hở : Q tl   . Ax



2.g
ptl


2
Trong đó: Ax   .h. 2.r.sin   h.sin  .cos

Tổn thất áp suất qua van tiết lưu :

p1 = pv tl: áp suất
vào van tiết lưu



p2 = pr tl: áp suất ra
van tiết lưu

v2
ptl   . .
2g

3
2
Với :   4 ;   9000 ( N / m ) ; v = 0.5 (m/s) ; g  10 (m / s )

ptl  0, 0045 bar

Ta có : Qtl = Qvpp = 301,44 (l/ph) = 5024 cm3/s

  0.6 ; r = 0.75 cm ;   450
Áp suất vào van tiết lưu : p v tl =p v pp  ptl  pp  ptl

Vậy các thông số của tiết lưu nhánh nâng:
Độ hở của van: h = 25,14157 cm
Áp suất vào tiết lưu: pv tl = 28 bar
Lưu lượng qua tiết lưu: Qtl = 301,44 l/ph
25