Tài liệu Đề cương thực hiện đồ án truyền thủy lực pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN
KHOA CƠ KHÍ

YÊU CẦU VỀ ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
***
1. MỤC TIÊU:
Áp dụng lý thuyết môn học truyền động thuỷ lực, các phần mềm hỗ trợ
và các Catalogue của các Hãng sản xuất để tính toán, thiết kế hệ truyền động
thủy lực của một hệ thống (máy) cụ thể.
2. NỘI DUNG:
A. PHẦN I : PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA BỘ PHẬN CHẤP
HÀNH.
1. Mô tả hoạt động:
2. Xây dựng sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống:
2.1 Xác đònh loại kỹ thuật điều khiển:
2.2 Xác đònh loại cho các phần tử:
2.3 Vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực
2.4 Sơ đồ hệ thống điều khiển
B. PHẦN II: TÍNH TOÁN, XÁC ĐỊNH CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG
1. Đường kính xilanh :
1.1 Đường kính cần piston của xilanh: d
1.2 Hành trình L:
1.3 Lưu lượng cần cung cấp cho từng xilanh
2. Xác đònh van phân phối:
2.1 Loại van:
2.2 Xác đònh van:
3. Xác đònh van điều khiển áp suất: ( pressure control valve)
3.1 Van tràn: (Relief valve ).
3.2 Van giảm áp: (Reducing valve ).
4. Van tiết lưu:
5. Van một chiều: (check valve)

6. Van một chiều có điều khiển:
7. Van điều khiền tỷ lệ (nếu đề bài yêu cầu)
8. Cảm biến, công tắt hành trình, relay áp suất, relay điều khiển :
9. Relay áp suất:
10. Relay điều khiển:
11. Xác đònh dây dẫn áp lực:
12. Xác đònh các loại khớp nối: Rắcco, ngã 3…
C. PHẦN III:i1TÍNH TOÁN, XÁC ĐỊNH BỘ NGUỒN THỦY LỰC.
1. Xác đònh bơm thủy lực:
1.1 Xác đònh áp suất làm việc.
1.2 Tính toán Tổn thất áp suất trong hệ thống
1.3 Xác đònh lưu lượng:
3. Bề chứa chứa dầu: (Tank ).
4. Lọc dầu: (Filter )
5. Bộ làm mát:
6. Xác đònh công suất động cơ điện kéo bơm dầu.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN
KHOA CƠ KHÍ
HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN BÀI TẬP LỚN
CÔNG NGHỆ THỦY LỰC.
********
PHẦN I:

PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
CỦA BỘ PHẬN CHẤP HÀNH.
1. Mô tả hoạt động:
Dựa vào yêu cầu, trình tự hoạt động của các xilanh trong hệ thống thủy lực thể hiện
giãn đồ hoạt động:

¾
¾
Dùng sơ đồ hành trình - bước.
Dùng phương pháp GRAFCET.
Để làm quen sinh viên trình bày cả 2 cách.
2. Xây dựng sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Dựa vào sự mô tả hoạt động của hệ thống, sinh viên phải xây dựng được hệ thôùng
thủy lực đáp ứng được yêu cầu công nghệï đặt ra. Cụ thể là:
- Đúng yêu cầu.
- Đúng tiêu chuẩn.
- Đơn giản, dễ hiểu.
1.4 Xác đònh loại kỹ thuật điều khiển:
Tất cả các phần tử đều dùng thủy lực còn gọi là thuần thủy lực cho những trường hợp
đơn giản.
Dùng các phần tử điện thủy lực: solennoil thủy lực, relay điện từ cho các trường hợp
phức tạp hơn.
Dùng bộ điều khiển lập trình PLC cho tững trường hợp thiết bò hoạt động phức tạp, có
yêu cầu thay đổi qui trình hoạt động, nối kết với các thiết bò khác.
Để làm quen, sinh viên cần phải trình bày cả 3 phương án.
1.5 Xác đònh loại cho các phần tử:
Nếu điều khiển hệ thống thuỷ lực bằng khí cụ điện thì cần xác đònh rõ loại phần tử cần
dùng:
- Van phân phối: 3/2, 4/2, 4/3 tác động đơn hoặc kép, cuộn solenoid của van dùng
điện một chiều (DC) hay xoay chiều (AC), bao nhiêu volt.
- Sensor, công tắt hành trình.
- Relay, công tắt tơ, relay áp suất: 24VDC, 110 VAC, 220 VAC
Chú ý: - Phải thống nhất về dòng điện cho các phần tử trên.
- Thông thường dòng điện cho nhóm điều khiển trong mạch điều khiển là 24 VDC,
trong nhó động lực có thể là 24 VDC,110 VAC hoặc 220 VAC.
2.3 Vẽ sơ đồ nguyên lý:

Thể hiện toàn bộ các phần tử trong hệ thống, sự phối hợp giữa chúng với nhau để
hoạt động đúng yêu cầu.
Cách trình bày toàn bộ hệ thống: Thể hiện trên khổ giấy A3
• Phía trên là hệ thống sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực: Có ký hiệu riêng
cho từng phần tử trong mạch theo thứ tự.
• Phía dưới là hệ thống mạch điều khiển:
Phía bên trái mạch điều khiển là nhóm điều khiển.
Phía bên phải mạch điều khiển là nhóm động lực.
• Thể hiện sơ đồ mạch thủy lực NỐI GHÉP MODUL với nhau sau khi đã
chọn xong các van modul được trình bày ở mục 2, 3, 4, 5, 6 phần II.
Viết chương trình PLC:
Từ sơ đồ nguyên lý xác đònh đòa chỉ vào\ra.
Viết chương trình dưới dạng LADER hoặc STL tùy ý.




PHẦN II: XÁC ĐỊNH CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG
(Phần này Sinh viên sử dụng Catalogue dưới dạng phần mềm trong đóa CD Rom đã gởi
cho Lớp, trong đó có phần mềm hỗ trợ thiết kế hoặc có thể sử dụng các máy vi tính ở PTN
Thủy lực & Khí nén để tra cứu).
1. Xilanh thuỷ lực :
Loại xilanh: dựa vào yêu cầu làm việc của từng xilanh trong hệ thống đã cho trong
đầu đề BTL mà ta xác đònh đúng loại xilanh cần dùng.
1.1 Đường kính xilanh :
Đường kính trong D của xilanh phụ thuộc vào 2 thông số:
Lực tác động (đã cho).
p suất làm việc của hệ thống .
Trong dó áp suất làm việc của hệ thống được xác đònh phụ thuộc vào các yếu tố:
p suất làm việc lớn nhất của cơ cấu chấp hành.

Khoảng không gian trong máy hoặc trong dâ chuyền không cho phép xilanh có kích
thước lớn hơn ( do vậy để đảm bảo đủ lực cần thiết thì phải tăng ap suất làm việc của
hệ thống ).
Nếu không gian chổ đặt xilanh trong hệ thống không bò hạn chế t hì có thể chọn áp
suất làm việc của hệ thống là 60 bar.
Lực đẩy lý thuyết F
lt
được xác đònh như sau:
F
lt
= F
th
/η
Trong đo:ù F
th
là lực đẩy thực tế đã cho trong đầu đề.


η là hệ số hiệu dụng η = 0.8
Từ quan hệ: 10
4
2
××
×
= p
D
F
lt
π
ta xác đònh đường kính D.

Trong đó: F
lt
tính bằng N.
D tính bằng cm.
p tính bằng bar.
Sau đó tra catalogue của Hãng sản xuất để chọn đường kính xilanh theo tiêu chuẩn.
Có thể dùng bảng tra cứu xilanh dựa vào lực F và áp suất làm việc của Hãng
FESTO.
1.2 Đường kính cần piston của xilanh: d
Đối với mỗi xilanh có đường kính D có 2 giá trò đường kính cần piston điều khiển
theo tiêu chuẩn.
Chọn giá trò d nhỏ khi hành trình làm việc của xilanh L < 3D và cần piston
không chòu lực tác động ngang.
Chọn giá trò d lớn khi hành trình làm việc của xilanh L > 3D.
1.3 Hành trình L:
L lớn hơn hành trình làm việc yêu cầu trong đề bài.
Xác đònh xilanh có sản xuất của các Hãng: Từ các thông số kỹ thuật của xilanh đã được
xác đònh ở trên, tra catalogue của Hãng sản xuất để chọn xilanh thích hợp.
Lập bảng:

Tên
xilanh
D
(mm )
Q
(lít/phút )
L
Hành
trình
Port

size
Có
giảm
chấn
Có
nam
châm từ
Hãng
Sản
Xuất
Mã hiệu
Của
Hãng
A

B

…

1.4 Lưu lượng:
Lưu lượng cần cho mỗi xilanh hoạt động dựa vào 2 thông số:
Đường kính xilanh D (Đường kính đã được xác đònh
theo tiêu chuẩn) và vận tốc làm
việc lớn nhất của xilanh.
Lưu lượng làm việc lớn nhất của xilanh được xác đònh dựa vào quan hệ:

S
Q
v
6

=

Trong đó: v tính bằng m/s đã cho trong đầu đề.
Q tính bằng lít/phút.
S tính bằng cm
2
.
2. Xác đònh van phân phối:
2.1 Loại van:
Chọn loại van phụ thuộc vào:
- Loại xilanh mà van phải cung cấp lưu lượng dầu: Xilanh tác động đơn,
xilanh tác động kép.
- Kiểu tác động của van: Phụ thuộc vào kiểu điều khiển.
- Loại van lắp trên đường ống, lắp rời hay loại lắp modul. Nếu lắp modul thì
buộc phải chọn loại van modul và có sự thống nhất giữa các van với nhau.
2.2 Xác đònh van:
Sau khi đã xác đònh loại van, dùng catalogue của Hãng sản xuất để xác đònh van sao
cho lưu lượng đi qua van bằng hoặc lớn hơn lưu lượng cần thiết cho xilanh mà van đó cung
cấp.
Lập bảng:

Tên van
theo xilanh
Loại van
4/2, 4/3…
Tác động Lưu lượng
Q
max
p suất
P

max
Hãng
Sản xuất
Mã hiệu
Theo Hãng
A
B
C
D

3 Xác đònh van điều khiển áp suất: ( pressure control valve)
3.1 Van tràn: (Relief valve ).
Loại van: Loại điều khiển trực tiếp hay tác động bằng điện.
Kích cỡ van:
- Lưu lượng lớn nhất: Lớn hơn 10% lưu lượng bơm.
- p suất làm việc lớn nhất: Tối thiểu phải lớn hơn 20% P
max
.
- p suất làm việc nhỏ nhất.
3.2 Van giảm áp: (Reducing valve ).
Loại van:
- Có hay không bảo vệ quá tải ở ngõ ra.
- Loại lắp trên đường ống hay lắp modul.
Kích cỡ van:
Lưu lượng lớn nhất.
p suất làm việc lớn nhất: Tối thiểu phải lớn hơn 20% P
max
.
p suất làm việc nhỏ nhất: Nhỏ hơn giá trò cần giảm áp.
4 Van tiết lưu:

Loai van:
- Tiết lưu 2 chiều.
- Tiết lưu 1 chiều.
- Loại lắp trên đường ống hay lắp modul.
Kích cỡ van:
- Lưu lượng lớn nhất : Tương ứng hoặc lớn hơn giá trò lưu lượng lớn nhất mà
xilanh cần.
- Lưu lượng nhỏ nhất: lưu lượng nhỏ nhất phải nhỏ hơn trò số cần tiết lưu.
- p suất làm việc lớn nhất.
5. Van một chiều: (check valve)
Loai van:
- Loại lắp trên đường ống hay lắp modul.
Kích cỡ van:
- Lưu lượng lớn nhất : Tương ứng với lưu lượng lớn nhất mà xilanh cần.
- p suất làm việc lớn nhất.
- p suất mở van.
6. Van một chiều có điều khiển:
Loai van:
- Điều khiển trực tiếp bằng dầu hoặc bằng điện.
- Loại lắp trên đường ống hay lắp modul.
Kích cỡ van:
- Lưu lượng lớn nhất : Tương ứng với lưu lượng lớn nhất mà xilanh cần.
- p suất làm việc lớn nhất. Phải lớn hơn áp suất hệ thống.
Dùng catalogue của Hãng để xác đònh chọn các van trên cho thích hợp.
Lập bảng:

Stt Loại van

Lưu lượng
Q

max
p suất
P
max
p suất
P
min
Hãng
sản xuất
Mã hiệu
theo Hãng

1.
2.
…

Chú ý:
- Nếu chọn van modul cho hệ thống thì các van được chọn phải có cùng cỡ van
(size) với nhau: (01, 03, 04, 06, 08, 10…).
- Chỉ cần xác đònh những van có trong hệ thống thủy lực trong phạm vi đề bài của
mình.

7.
Cảm biến, công tắt hành trình, relay áp suất, relay điều khiển :
7.1 Cảm biến:
- Loại: Nam châm, điện từ, điện dung hoặc quang.
- Dòng điện: A, mA…
- Điện thế.
- Cách lắp trên hệ thống.
7.2 Công tắt hành trình:

- Loại : kiểu con lăn, gờ tựa, nút nhấn…
- Số tiếp điểm.
- Công suất.
7.3 Relay áp suất:
- Phạm vi áp suất điều chỉnh.
- Số tiếp điểm.
- Công suất.
7.4 Relay điều khiển:
- Dòng điện cung cấp cho cuộn dây.
- Số tiếp điểm: Đủ để sử dụng trong yêu cầu của mạch điều khiển .
- Dòng điện lớn nhất có thể qua những tiếp điểm.
8.
Xác đònh dây dẫn áp lực:
Loai dây:
- Dây cứng.
- Dây mềm.
- p suất làm việc lớn nhất.
Đường kính ống dẫn:
- Đường kính ống dẫn ngõ vào.
- Đường kính ống dẫn ngõ ra.
Tham khảo tài liệu để xác đònh cho chính xác.
Dùng catalogue ( Hãng GATE) chọn loại dây dẫn thích hợp với các yêu cầu trên
cho từng nhánh trong mạch thủy lực.
Lập bảng:


Tên dây dẫn Loại dây Cỡ dây p suất Mã hiệu
ứng với từng
xilanh
P

max
của Hãng
A
B
C
D
Dây dẫn
vào bơm


9.
Xác đònh các loại khớp nối: Rắcco, ngã :
- Loại.
- kích cỡ.
- Kiểu ren.
Tra theo catalogue

C. PHẦN III:
XÁC ĐỊNH BỘ NGUỒN THỦY LỰC.
1. Xác đònh bơm thủy lực:
Có nhiều tiêu chí để lựa chọn 1 bơm thủy lực đáp ứng yêu cầu, ví dụ như:
• p suất làm việc
• Lưu lượng
• Tiếng ồn
• Giá thành
• Tuổi thọ
Ở đây ta chỉ xét 2 chỉ tiêu quan trọng nhất:
1.6 p suất làm việc lớn nhất
: P
max

p suất làm việc lớn nhất của bơm được xác đònh như sau:
Nếu gọi
P
b max
là áp suất làm việc lớn nhất của bơm.
P
max
là áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống.
∆P là các tổn thất áp suất.
Thì:

P
bmax
= ( P
max
+ ∑∆p )
∑ ∆P

là tổng các tổn thất áp suất trong hệ thống. Cụ thể là:
Tổn thất qua van phân phối.
Tổn thất qua van một chiều.
Tổn thất qua van tiết lưu.
Tổn thất qua bô lọc dầu.
Tổn thất qua van giảm áp suất…
Đối với từng loại linh kiện, các Hãng sản xuất đã cho sẵn trong catalogue, thể
hiện bằng các
đường đặc tuyến van. Sinh viên chỉ cần chọn giá trò tổn thất áp suất
tương ứng với lưu lựung mà ta đã xác đònh . Ví dụ:

∆P
15
10
05
Van A

0 10 20 30 40 50 Lưu lượng
(∆P của van A ở lưu lượng 40 lít/phút lá 05 bar).
Chỉ cần tính
∑ ∆p cho nhánh nào có nhiều tổn thất nhất (thông thường tính cho
trường họp nhánh có nhiều linh kiện nhất trên đường đi của dầu từ bơm đến xilanh
rồi về hùng chứa hoặc xilanh có đường kính lớn nhất ).
Các tổn thất
∆p của từng van thành phần được xác đònh dựa vào đường đặc
tuyến của van đó trong catalogue của Hãng mà ta đã chọn. Nó phụ thuộc vào áp
suất làm việc và lưu lượng qua van.
1.7 Xác đònh lưu lượng:
Tại một thời điểm có thể có
1 hoặc nhiều xilanh trong hệ thống làm việc đồng
thời (tiến hoặc lùi ) do đó cần xác đònh chính xác lưu lượng lớn nhất

của hệ thống
Q
max
. Cần xác đònh lưu lượng cần thiết cho mỗi Bước hoạt động trong hệ thống để
từ đó so sánh và xác đònh được lưu lượng lớn nhất

của hệ thống Q
max
.

Sau khi đã có được lưu lượng lớn nhất Q
max
của hệ thống, ta tiến hành xác đònh
lưu lượng bơm Q
b
. Xác đònh lưu lượng bơm Q
b
Từ công thức:

vb
qn
Q
η
⋅
×
=
3
10
Ỉ suy ra lưu lượng riêng của bơm q
(cm
3
/vòng ).

Với: n (vòng /phút )

( lít/phút)
b
Q

η

v
< 1 hiệu suất thể tích, tra catalogue
Ta sẽ biết được giá trò lưu lượng riêng q của bơm cần chọn.
Dùng catalogue của Hãng sản xuất để chon bơm có thông số tương ứng.
Lập bảng:
Loại
bơm
p suất làm
việc P
max
(bar )
Lưu lượng riêng q

(cm
3
/vòng ).
Dãy vận tốc
quay n

(vòng /phút )
Hiệu suất
thể tích η
v
Mã hiệu
của Hãng

3. Thùng chứa dầu: (Tank ).
- Tính toán xác đònh kích thước thùng chứa:
Loại bể dầu di chuyển: Dùng trên xe…
Thể tích : V = 1.5 Q
b

Loại bể dầu cố đònh:
Thể tích : V = ( 3
÷ 5 ) Q
b

Xác đònh cách

lắp đặt bơm:
7. Lọc dầu: (Filter )
Loại lọc: Lắp ở đường hút, đường nén hay đường thoát.
Lưu lượng dầu qua bộ lọc Q
p suất làm việc lớn nhất P
max
Lập bảng:

Loại lọc p suất P
max
(bar )
Lưu lượng
Q (lít/phút )
Mã hiệu của Hãng


8. Bộ làm mát:

Xác đònh phương án làm mát dầu từ đó xác đònh bộ làm mát:
- Làm mát bằng gió
- Làm mát bằng nước.
- Cần xác đònh các thông số: lưu lượng nước, dầu trao đổi qua bộ làm
mát, các cửa ống (port size ).
Lập bảng:

Loại Port size (dầu) Port size (nước ) Lưu lượng
(lít/phút )
Mã hiệu của
Hãng


9. Xác đònh động cơ điện kéo bơm dầu:
Thực chất phần này chúng ta xác đònh công suất thủy lực.
Các máy móc công nghiệp có ứng dụng truyền động thủy lực được sử dụng
trong các nhá máy, xí nghiệp hầu hết dùng động cơ điện kéo bơm thủy lực thay vì
dùng động cơ nhiệt kéo bơm như các máy móc dùng trong cơ giới. Do đó trong
phạm vi đề tài ta chọn động cơ điện để kéo bơm thủy lực:
Chọn động cơ điện thích hợp:
Công suất: Công suất đònh mức của động cơ điện lớn hơn công suất thủy lực từ
15 % đến 20 %.
Xác đònh và chọn theo catalogue của Hãng sản xuất.

CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG!