Thuyết minh ĐA Máy thể tích potx

Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
MỤC LỤC

Thông số kỹ thuật Số liệu Ghi chú
Lực ép 60 tấn
Hành trình xylanh ép chính 300 mm
Tốc độ xuống bàn ép
nhanh
100 mm/s
Tốc độ ép 9 mm/s
Tốc độ hồi bàn ép 90 mm/s
Xylanh ép chính sử dụng loại xylanh chày, ép từ trên xuống. Sử dụng hay
xylanh nhỏ cho hành trình bàn ép nhanh và hồi bàn ép.
Yêu cầu:
- Đưa ra giải pháp bố trí các xylanh.
- Thiết kế sơ đồ thủy lực.
- Tính toán thông số xylanh ép chính (tự chọn áp suất làm việc), xylanh
nhỏ, bơm nguồn (p,Q), động cơ kéo bơm (tự chọn số vòng quay theo
tiêu chuẩn) dung tích bể dầu
- Lựa chọn các phần tử thủy lực phù hợp ( theo catalog của một nhà cung
cấp bất kỳ)
1
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành cơ khí nói
chung và ngành thủy lực nói riêng đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Với
khả năng tự động hóa cao, hoạt động an toàn, các máy móc thiết bị thủy lực có
mặt rộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh tế : xây dựng, giao thông, quốc
phòng.
Trong ngành thủy lực nói chung công nghệ ép thủy lực được ứng dụng
phổ biến hơn cả.Với kết cấu đơn giản dễ sử dụng công nghệ ép thủy lực đã

được đưa vào trong rất nhiều ngành công nghiệp lớn nhỏ khác nhau như:Luyện
cán thép, Đóng tàu ,Dầu mỏ…
Mặc dù rất cố gắng nỗ lực tuy nhiên do chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế
về chuyên môn nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót về mặt nội dung
cũng như trong cách trình bày. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của
các thày cô giáo, các bạn và những người quan tâm tới đồ án này để đồ án thêm
hoàn thiện và mang tính thực tiễn cao hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy NGÔ SỸ LỘC
cùng các thầy cô trong bộ môn Máy Tự Động Thủy Khí đã giúp em trong suốt
quá trình làm đồ án.
Sinh viên thực hiện:
Hà Nội , ngày 5 tháng 5 năm 2011.
2
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
GIỚI THIỆU MÁY ÉP THỦY LỰC 60 TẤN
Trong những năm gần đây ở nước ta, kỹ thuật truyền động và điều khiển hệ
thống thủy lực thể tích đã có những ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh
vực công nghiệp như máy công cụ, máy xây dựng, phương tiện vận chuyển,
máy bay, tàu thủy…đó là do hệ thống thủy lực có rất nhiều ưu điểm quan trọng
so vói các hệ thống cơ khí hay điện: làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm
bảo chính xác, công suất lớn và kích thước nhỏ gọn…
Chỉ nói riêng đến máy ép, từ loại nhỏ đến loại lớn, với những vật liệu ép, sản
phẩm ép đa dạng thì hệ thống dẫn động thủy lực đều có thể ứng dụng được, đặc
biệt là các máy ép cần công suất lớn do ưu điểm tạo ra được lực ép lớn mà các
thiết bị điện, cơ khí không làm đựoc. Ví dụ như: máy ép kim loại, máy ép phế
liệu, máy ép viên thuốc nén, máy ép gạch…
Một số loại máy ép
3
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY ÉP 60 TẤN

Ta chọn hệ truyền động dung cho máy là hệ truyền động thủy lực thể
tích.Cơ cấu chấp hành của hệ là xilanh điều khiển chày ép.Để điều khiển cơ cấu
chấp hành này ta sử dụng các van phân phối kiểu 4/3
Hệ truyền động gồm có các phần chính và chức năng của nó như sau:
- Trạm nguồn: Có chức năng cung cấp năng lượng của dòng chất lỏng công
tác cho cơ cấu chấp hành.Thiết bị tạo năng lượng cho dòng chất lỏng ở
đây là bơm thủy lực,với loại dẫn động là động cơ xoay chiều 3pha
- Van phân phối:loại van được sử dụng là van điều khiển bằng điện xoay
chiều (điện áp 220V),kiểu van 4/3.Van này có chức năng phân phối dòng
chất lỏng làm việc đến các khoang làm việc của các xilanh
- Cơ cấu chấp hành:Cơ cấu chấp hành dùng trong hệ truyền động chính là
xilanh.Cơ cấu chấp hành này có chức năng nhận năng lượng của dòng
chất lỏng công tác,rồi biến năng lượng đó thành động năng chuyển
động(tịnh tiến)
- Van an toàn: Van an toàn được sử dụng trong hệ thống là loại van an toàn
tác động trưc tiếp.Nó có nhiệm vụ ổn định áp suất hoạt động của hệ
thống,khi áp suất của hệ thống đột ngột tăng thì dòng chất lỏng sẽ được
xã qua van an toàn về bể chứa để hạ áp suất của hệ thống xuống một giá
trị đã đặt
- Van một chiều có điều khiển: van một chiều có điều khiển có nhiệm vụ
giữ áp trong hệ thống
- Role áp suất: Role áp suất có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện đến van phân
phối để dầu xả về bể khi áp suất trong hệ thống đạt tới giá trị đã đặt
- Các thiết bị đường ống và thiết bị hiển thị:Đây là những thiết bị dùng để
kết nối các thiết bị khác tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh và hoạt động
được.Các đường ống để dẫn dòng chất lỏng công tác từ trạm nguồn đến
cơ cấu chấp hành và ngược lại,bao gồm các hệ thống ống thép chịu
áp(thường là ống thép đúc) và đường ống mềm cao su chịu áp.Thiết bị
hiển thị ở đây là đồng hồ đo áp.Thiết bị này có chức năng là hiển thị trị số
áp suất của dòng chất lỏng tại những vị trí mà ta cần biết để có thể điều

chỉnh kịp thời nếu cần thiết
Sơ đồ nguyên lý thủy lực của hệ thống:
SAU KHI CÓ SƠ ĐỒ
4
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
Thuyết minh hoạt động của sơ đồ nguyên lí.
Khi đóng điện từ tủ điều khiển trung tâm, động cơ điện (3) được cấp điện
sẽ làm việc.
Khi cơ cấu chấp hành của hệ thống chưa làm việc ứng với các van phân
phối 4/3 điều khiển chúng đang ở vị trí trung gian, dầu được hồi ngay về bể.
Hệ thống thủy lực và hệ điều khiển điện của máy được thiết kế hoạt động
ở 2 chế độ : chế độ bằng tay và chế độ tự động. Chế độ tự động có thể được
thay đổi trình tự logic làm việc dễ dàng thông qua cách nối sơ đồ mạch điện.
Đối với chế độ làm việc tự động : khi có tín hiệu tác động từ tủ điện điều
khiển bắt đầu 1 chu trình, van phân phối 4/3(9) điều khiển xylanh (8) được
điều khiển chuyển sang vị trí bên phải, dầu được cấp cho buồng dưới xylanh
khiến cần piston đi xuống thực hiện quá trình ép. Khi đi hết hành trình, chày
bắt đầu ép. Đến một áp suất đã đặt thì rơle áp suất đóng lại chuyển tín hiệu
điện đến van phân phối(9), van phân phối chuyển sang hoạt động ở vị trí
trung gian, lúc này dầu từ bơm được xả toàn bộ về bể, đồng thời van chống
lún(6) giữ áp trong hệ thống một thời gian để sản phẩm cần ép được định
hình. Sau một thời gian nhất định (10s) thì van phân phối (9) được điều
khiển chuyển sang vị trí bên trái, chày được rút lên, xylanh trở về vị trí ban
đầu, kết thúc một chu trình ép.
Sản phẩm ép được lấy ra
Đối với chế độ làm việc bằng tay, tất cả các quá trình chuyển động của
xylanh đều được điều khiển bởi nút bấm.
5
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN

LÝ CỦA BỘ PHẬN CHẤP HÀNH
1.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
1.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
- Hành trình xuống bàn ép nhanh : Van phân phối ở vị trí như hình vẽ, dầu
sẽ qua van phân phối đến 2 xylanh nhỏ giúp kéo bàn ép xuống với tốc
6
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
độ nhanh. Tiết lưu sẽ giúp điều chỉnh lưu lượng vào 2 xylanh bằng nhau
và điều chỉnh đúng tốc độ yêu cầu
- Hành trình ép chính: Lúc này van phân phối số 5 sẽ trở về vị trí ở giữa,
dầu sẽ được cấp qua van số 14 lên xylanh ép chính để thực hiện hành
trình ép
- Chế độ giữ tải : là chế độ mà xilanh sau khi ép xong sẽ đứng im nhằm
làm cho vật liệu ép gắn kết bền chặt hơn, tạo sản phẩm đạt yêu cầu về độ
bền cơ học.Lúc này van an toàn sẽ hoạt động để áp suất hệ thống không
lên cao gây hỏng kết cấu sản phẩm.
- Hành trình lùi bàn ép : Đóng van số 14, đưa van số 5 về vị trí như hình
vẽ. Dầu sẽ cấp qua van số 5 lên 2 xylanh nhỏ giúp đẩy bàn ép lên .
Trong thời gian này, sản phẩm sẽ được lấy ra khỏi bàn ép
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG
7
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
2.1 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC XYLANH, CHỌN XYLANH:
2.1.1 Tính toán xylanh chính
Lực ép F = 60 tấn = 60 . 9,8 (kN)
Áp suất khi ép (làm việc): P
lv
= 250 bar
Thời gian thực hiện hành trình tiến(ứng với quá trình ép) t
1

= 7s
Thời gian thực hiện hành trình lùi về : t
2
= 5s
Thời gian giữ ép : t
3
=3s
Hành trình s=0,3m =300 mm
Chế độ làm việc:làm việc êm
Diện tích tính toán của xylanh là:
02352,0
10.250
10.8,9.60
5
3
===
ep
tt
P
F
S
(m
2
)
Đường kính tính toán của xylanh là:
17309,0
02352,0
2
4
===

ππ
S
D
tt
(m)
Chọn xylanh theo bảng tiêu chuẩn với :
+ Đường kính pittông: D = 180 (mm) = 0,18 (m)
+ Đường kính cần pittông: d = 110 (mm)
D
d

Diện tích làm việc của xylanh là:
02543,0
4
18,0.
4
.
22
===
ππ
D
S
lv
(m
2
) = 2,543
(dm
2
)
Áp suất làm việc: P

lv

lv
S
F
=

5
3
10.22,231
02543.0
10.8,9.60
==
( N/m
2
) = 231,22 bar
2.1.2 Lưu lượng cần cấp cho xilanh
Tính toán lưu lượng cần cấp cho xilanh là rất quan trọng trong tính toán
thiết kế các hệ thống thủy lực vì căn cứ vào những kết quả này ta mới tính chọn
được bơm nguồn phù hợp
Lưu lượng cần cấp qua xilanh được tính theo công thức như sau:
Q= f.v
Trong đó: Q là lưu lượng cần cấp cho xilanh
f là diện tích tác dụng của xilanh(đối với hành trình tiến,lùi)
v là vận tốc cần pistong
Tốc độ cần pistong trong hành trình tiến là: v
1
=s/t
1
8

Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
Do đó lưu lượng cần cấp cho xilanh trong quá trình ép là
Q
1
=f.v
1
=
2
1
4
D s
t
π
=
2
.1,8 3
4 7
π
=1,091(dm
3
/s)=65,46(l/p)
Tốc độ cần pistong trong hành trình lùi về là: v
2
=s/t
2
Lưu lượng cần cấp cho xilanh trong quá trình lùi về là
Q
2
=f.v
2

=
2 2
2
( )
4
D d s
t
π
−
=
2 2
(1,8 1,1 ) 3
4 5
π
−
= 0,957(dm
3
/s)=57,42(l/p)
Nhận thấy,Q
1
>Q
2
do đó lưu lượng của bơm nguồn phải chọn theo Q
1
Vậy áp suất và lưu lượng yêu cầu trong khi ép:
lv
P
= 231,22 bar ,
lv
Q

= 65,46
(l/ph)
2.1 .3 Tính toán 2 xylanh nhỏ
Chọn kích thước của bàn ép gắn cứng với cần pittong là (1m ; 1m ; 0,5m)
Khối lượng riêng của thép khoảng 7,85 tấn/m
3
+ Khối lượng của bàn ép m = V . ρ = 0,5 . 7,85 = 3,925 (tấn)
Áp suất làm việc : p = 50bar
+ Diện tích làm việc của xylanh

00385,0
10.50
10.8,9.925,3.5,0
5
3
===
ep
tt
P
F
S

(m
2
)
Đường kính tính toán của xylanh là:

07,0
00385,0
2

4
===
ππ
S
D
tt
(m) = 70(mm)
Chọn xylanh theo bảng tiêu chuẩn với D = 80 (mm) ; d = 50(mm)
Diện tích làm việc của xylanh là:
00503,0
4
08,0.
4
.
22
===
ππ
D
S
lv
(m
2
)=0,503(dm
2
)
Áp suất làm việc: P
lv

lv
S

F
=

5
3
10.24,38
00503.0
10.8,9.925,3.5,0
==
( N/m
2
) = 38,24 bar
9
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
Vận tốc hồi bàn ép:
lv
V
= 90(mm/s) = 54 (dm/ph)
Vậy lưu lượng qua xy lanh nhỏ:
lv
Q
=
lv
S
.
lv
V
= 0,503 . 54 = 27,2 ( l/ph)
Để đảm bảo chu trình ép của máy đã đề ra ta dùng một bơm riêng để cung cấp
lưu lượng cho 2xilanh đẩy này

2.2 TÍNH TOÁN CHỌN BƠM:
Tính toán thông số bơm, chọn kiểu bơm
Việc tính chọn mẫu bơm dựa trên thông số thiết kế bơm:
Để đảm bảo yêu cầu áp suất của bơm cấp cho hệ thống, xác định áp suất
bơm theo hệ số: P
bơm
≥ 1,2 P
lv
=1,2.231,22

≈ 280 (bar)
Vậy thông số để chọn bơm là: P
bơm
= 280bar và Q
bơm
= 66 (l/ph).
N
bơm
=
.
66.280
30,20
612 612
bom bom
Q P
= =
(kw)
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 N
đc
: 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 ∆N
ck
≈ 15% N
đc
.
Ngoài lượng tổn thất này ra thì 85% N
đc
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:
N
đc
=
30,20
85% 85%
bom
N
kw
=
≈ 35,53(kw).

Ta chọn N
đc
= 37 (kw).
Số vòng quay của động cơ trùng với số vòng quay của bơm n = 1475 (vg/ph)
10
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
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 4A200M4Y3
Công suất 37 kw
Vận tốc quay n
dc
= 1475 vòng/ phút.
Hiệu suất
η
= 90%
2.3 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG
Trong hệ thống thủy lực,chất lỏng công tác được vận chuyển từ bể dầu qua
bơm nguồn đến các van,cơ cấu chấp hành rồi hồi về bể qua hệ thống các đường
ống,
đường ống dùng phổ biến trong hệ thống thủy lực là các loại ống cứng(ống thép
đúc) và ống mềm (ống cao su có các lớp thép) chịu áp.
Để hệ thống làm việc ổn định và có hiệu suất cao thì tổn thất trong đường
ống phải là nhỏ.Do vậy,phải giảm tải được độ dài của hệ thống đường ống,đồng
thời giảm thiểu các khúc quanh để giảm được năng lượng tổn thất dọc đường và
tổn thất cục bộ
Hệ thống đường ống trong các bộ phận thủy lực nói chung được chia làm 3
phần: đường ống hút, đường ống đẩy và đường ống xả
Đường hút là đoạn đường ống từ bể dầu lên bơm,thường là khá ngắn

Đường ống đẩy là đường ống nối từ bơm đến các van,cơ cấu chấp hành
Đường ống xả là đoạn đường ống đưa dầu về bể dầu
Để tính tiết diện của đường ống phải căn cứ vận tốc của đường dầu.Thông
thường khi chọn đường ống ta phải đảm bảo tổn thất trong đường ống là nhỏ
nhất và đảm bảo kinh tế.Nếu nhỏ quá thì tổn thất lớn,nếu lớn quá thì tổn thất
nhỏ đi nhưng lại không đảm bảo hiệu quả kinh tế,do đó ta cần phải cân nhắc cho
phù hợp
Thông thường, vận tốc cho phép trong các đường ống này như sau:
Đối với đường ống hút : v
hút
≤ 0,8÷1,2 m/s.
Đối với đường ống đẩy: v
đẩy
≤ 3
÷
5 m/s.
Đối với đường ống xả : v
xả
≤ 1
÷
1,6 m/s.
Đường kính trong của ống tính theo công thức: d =
v.
Q.4
bom
π
Trong đó:
11
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
Q

bơm
:lưu lượng qua tiết diện ống,cũng là lưu lượng cần thiết cấp cho
xilanh (l/ph)
v: vận tốc dầu qua tiết diện ống (m/s)

2.3.1 Tính toán đường kính đường ống hút
Đường kính thiết kế của đường ống hút là:
d
hút
=
3
4
4.65,46.10
0,0341 0,042
3,14.(0,8 1,2).60
bom
hut
Q
v
π
−
= = ÷
÷
(m) = 35÷ 42 (mm)
Do đường ống hút cấp dầu từ bể tới bơm và nằm trong thùng dầu,không
phải chịu áp cao,ta chọn ống hút có thể là bằng nhôm hoặc bằng thép đúc có
đường kính trong khoảng 35÷ 42 (mm)
Theo tiêu chuẩn về đường ống thủy lực, ta chọn được đường kính trong ống
hút là :d
hút

= (mm), và đường kính ngoài ống hút là: D
hút
= (mm).

2.3.2 Tính toán đường kính đường ống đẩy
Đường ống đẩy thường được chia ra làm hai phần:phần một nằm từ bơm
nguồn tới van và phần này nằm toàn bộ trên bể dầu do vậy ta làm phần này
bằng ống cứng(thường là thép đúc),phần ống đẩy còn lại nối từ van đến cơ cấu
chấp hành ta chọn ống mềm
Đường kính thiết kế của đường ống đẩy là:
d
dây
=
3
4
4.65,46.10
0,0167 0,0215
3,14.(3 5).60
bom
day
Q
v
π
−
= = ÷
÷
( m) = 17÷22 (mm)
Vậy ta chọn đường kính ống cứng và ống mềm có đường kính trong
khoảng: 17÷22 (mm) và chịu được áp suất khoảng 250bar để làm ống đẩy cho
hệ thống

Theo tiêu chuẩn về đường ống thủy lực, ta chọn được đường kính trong ống đẩy
là: d
dây
= (mm), và đường kính ngoài ống đẩy là:D
đẩy
= (mm).

2.3.3 Tính toán đường kính đường ống xả
Đường kính thiết kế của đường ống xả là:
12
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
d
xả
=
3
4
4.65,46.10
0,0295 0,0373
3,14.(1,0 1,6).60
bom
xa
Q
v
π
−
= = ÷
÷
(m) = 30÷38 (mm).
Đường ống hồi được bắt từ đế van về bể.Trong thiết kế máy ép này thì do
có bộ làm mát ở đường hồi,do đó đường hồi được chia làm hai phần,một phần

từ đế van đến bộ làm mát và một phần từ bộ làm mát đến bể dầu,ta chọn đường
ống hồi làm bằng nhôm hoặc bằng thép đúc có đường kính trong khoảng :
30÷38(mm)
Theo tiêu chuẩn về đường ống thủy lực, ta chọn được đường kính trong ống
xả là: d
xả
= (mm), và đường kính ngoài ống xả D
xả
= (mm).
3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BƠM NGUỒN
3.1 Nguyên tắc tính toán chọn bơm nguồn
Để chọn được bơm nguồn căn cứ vào các thông số làm việc của nó.Việc này
dựa trên những nguyên tắc sau:
o Theo áp suất yêu cầu của bơm lớn nhất:
p
B
=p+p
ycmax
p
B
là áp suất bơm
p tổng tổn thất áp suất trong hệ thống
p
ycmax
áp suất yêu cầu lớn nhất
o Theo yêu cầu lưu lượng lớn nhất:
Q
B
=Q+Q
yc

Q
B
là lưu lượng bơm
Q tổn thất lư u lượng của hệ thống như rò rỉ…
Q
yc
lưu lượng yêu cầu của bơm
Ngoài ra khi chọn bơm còn cần phải lưu ý ở một số điểm như sau:
• Có dải tốc độ quay trục phù hợp với tốc độ của động cơ kéo
• Phù hợp với độ nhớt của dầu trong hệ thống
• Có tính lắp lẫn cao để phù hợp trong trường hợp thay thế
• Dễ dàng bảo dưỡng
• Giá thành hợp lý
Trên đây là những điều lưu ý để có thể tính toán và lựa chọn bơm nguồn
nhưng trong thực tế chỉ cần căn cứ vào mục đích sử dụng để lựa chọn bơm
nguồn đáp ứng được các thông số lưu lượng áp suất hệ thống đồng thời có giá
thành phù hợp
3.2 Tính chọn bơm nguồn
Để tính chọn bơm nguồn hệ thống ta có một số giả thiết sau:
13
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
• Chiều dài đoạn đường ống hút là: L
1
=0,5m
• Chiều dài đoạn đường ống xả là : L
2
=

1m
• Chiều dài đoạn ống đẩy là: L

3
=4m
• Vận tốc và đường kính ống hút là: v
1
=1(m/s) d
1
=20mm
• Vận tốc và đường kính ống đẩy là: v
2
=4(m/s) d
2
=10mm
• Vận tốc và đường kính ống xả là : v
3
=1,5(m/s) d
3
=18 mm
• Chất lỏng làm việc là loại dầu thủy lực CS32 có các thông số kĩ thuật
Độ nhớt
υ
=32.10
-6
m
2
/s
Trọng lượng riêng
γ
=8,5.10
3
N/m

3
Ta có p=p
1
+p
2

Với p
1
là tổn thất qua van phân phối,lấy p
1
=2 bar
P
2
là tổn thất qua đường ống bao gồm tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường
p
2
=
2
2 2
2 2 2
3 3 3
1 1 1 2 2 2
1 2 3
1 2 3
( )
2 2 2 2
L
L L
v v v
d d d g

λ ν ρ
λ ν ρ λ ν ρ ζ
γ
+ + + + +
ρ
khối lượng riêng của chất lỏng
g
γ
ρ
=
=850(kg/m
3
)
L,v,d : chiều dài,vận tốc,đường kính của đường ống
Hệ số tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ là
λ
,
ζ
Hệ số
λ
phụ thuộc vào hệ số Reynol
1 1
1
1000 1000.1.0,02
Re 625 2300
32
d
ν
υ
= = = <

1 1
1
1000 1000.4.0,01
Re 1250 2300
32
d
ν
υ
= = = <
1 1
1
1000 1000.1,5.0,018
Re 843,75 2300
32
d
ν
υ
= = = <
1
1
64 64
0,1024
Re 625
λ
= = =
1
1
64 64
0,0512
Re 1250

λ
= = =
1
1
64 64
0,0759
Re 843,75
λ
= = =
14
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
Hệ số
ζ
phụ thuộc vào khủy ống,ở đây ta coi khủy ống là thẳng góc và lấy
ζ
=1,2
p
2
=
2
2 2
2 2 2
3 3 3
1 1 1 2 2 2
1 2 3
1 2 3
( )
2 2 2 2
LL L
v v v

d d d g
λ ν ρλ ν ρ λ ν ρ
ζ
γ
+ + + + +
=
2 2 2
2 2 2
0,1024.2.1 .850 0,0512.4.4 .850 0,0759.1.1,5 .850 1,2.8500
(1 4 1,5 )
2.0,02 2.0,01 2.0,018 29,81
+ + + + +
=157655,8328(N/m
3
)=1,6 bar
Do đó p=p
1
+p
2
=2+1,6=3,6 bar
Vậy p
B
=p+p
ycmax
=3,6+280=283,6 bar
Để thỏa mãn ta lấy p
B
=300 bar
Đồng thời ta cũng thấy,lưu lượng cần thiết để cấp cho xilanh là: 65,46(l/ph)
Nếu chọn bơm nguồn có lưu lượng là Q=66(l/ph) sẽ đáp ứng được yêu cầu

lưu lượng của hệ thống
Căn cứ vào 2 thông số áp suất và lưu lượng ở trên cũng như điều kiện làm
việc của hệ thống ta thấy bơm piston hướng trục là sự lựa chọn phù hợp
nhất do:
• Bơm piston hướng trục có dải áp suất cao
• Bơm piston hướng trục có dải lưu lượng Q<100 l/ph
• Kết cấu bơm bánh răng khá nhỏ gọn,công suất trên một đơn vị trọng
lượng lớn,momen quán tính nhỏ
• Do bơm piston hướng trục có góc nghiêng α giữa đĩa nghiêng và
block xi lanh nên chúng ta có thể thay đổi lưu lượng của bơm cho
phù hợp khi sử dụng ở những chế độ khác nhau
Ta chọn động cơ kéo bơm có số vòng quay n=1445 v/ph,đây là số vòng
quay phù hợp với bơm bánh răng.Do đó lưu lượng riêng của bơm được
tính theo công thức:
3
3
66.10
44,75( / òng)
1475
Q
q cm v
n
= = =
Với lưu lượng q=45(cc) thì lưu lượng bơm là
Q=q.n=45.10
-3
.1475=66,34(l/ph)
Ta chọn bơm piston hướng trục của hãng REXROTH –ĐỨC có số hiệu như
sau:
15

Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ DẦU
4.1 Chức năng và nhiệm vụ của bể dầu:
Trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích bể dầu có những chức năng và
nhiệm vụ như sau:
• Cung cấp dầu cho hệ thống hoạt động
• Chứa dầu cho toàn bộ hệ thống
• Lắng đọng các loại cặn bẩn có trong dầu trong quá trình hoạt động
• Tỏa nhiệt cho dầu của hệ thống trong quá trình làm việc
• Gá đặt các thiết bị của trạm nguồn
4.2 Kết cấu và kích thước của bể dầu:
Bể dầu có kích thước sao cho cặn bẩn trong dầu được lắng xuống đáy
bể,muốn vậy phải hạn chế được sự xoáy của dầu trong bể đến mức thấp
nhất.Dầu từ ống xả về bể không được xoáy và sủi bọt
Để đảm bảo cho sự lưu thông của dầu tạo điều kiện làm nguội tốt hơn, bên
trong bể ngăn thành từng buồng có cửa lưu thông tương ứng ở phía dưới hai
vách ngăn ngang có cửa so le với nhau và có kích thước hợp lý. Hai vách ngăn
có chiều cao bằng chiều cao nhất trong bể dầu. Mức dầu cao nhất trong bể dầu
bằng 0,7÷0,8 chiều cao thành bể .
Ống hút của bơm và ống xả cần đặt ở vị trí đối nhau và phải ngập trong
dầu và cách đáy bể một khoảng bằng (2÷3)D (D đường kính ngoài của ống
tương ứng)
Đầu ống xả vát một góc 450 và quay vào mặt thành bể, ta có thể dùng lưới
để khử xoáy của dầu khi hồi về bể.
Đáy bể nên làm nghiêng một góc 38˚ để thay dầu qua lỗ thoát dầu khi cần
thiết. Bể dầu nên được sơn những màu sáng để tăng khả năng bức xạ nhiệt,
tăng khả năng làm mát của hệ thống.
4.3. Tính toán sơ bộ kích thước bể dầu.
Kích thước bể dầu được tính toán dựa trên cơ sở đảm bảo bề mặt tản nhiệt
và hạn chế mức tối đa sự xoáy của dầu trong quá trình hoạt động của hệ

thống.Bể dầu thường có xu hướng kích thước hẹp cao hơn là rộng thấp để tăng
khả năng truyền nhiệt của dầu ra bên ngoài.Lượng dầu trong hệ thống thủy lực
phải luôn được điền đầy,không có gián đoạn
Ta chọn bể dầu phải có kích thước dạng hình hộp chữ nhật
Thể tích bể dầu thường được tính theo công thức sau:
16
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
V = ( 3
÷
5 ) Q
bơm
= ( 3
÷
5 )x 66,34 (l/ph) = 110÷332 lit.
Tham khảo cách tính toán và các công thức tính toán kích thước bể dầu
trang 350
÷
352/quyển [2], ta tính toán kích thước bể dầu như sau:
Ta chọn bể dầu có hình dạng hình chữ nhật, với các kích thước như sau
Chiều ngang bể: a (m).
Chiều dài bể: b = k
1
.a (m)
Chiều cao bể; H = k
2
.a (m)
k
1
, k
2

là hệ số tỷ lệ, thông thường k
1
= 1
÷
3 và k
2
= 1
÷
2, ở đây ta chọn k
1
=2,
k
2
=1,5
Thông thường, chiều cao của dầu trong bể chỉ ở mức 0,8 chiều cao của bể là
hợp lý
Chiều cao của dầu trong bể là: h = 0,8H = 1,2a
Vậy thể tích dầu trong bể là: V = a.b.h = a. 2a. 1,2a = 2,4.a
3
= 300 (lít)
Suy ra chiều ngang bể: a =
3
3
300.10
0,5
2,4
−
=
(m).
chiều dài bể: b = 2a = 1,0 (m)

chiều cao bể: H = 1,5a= 0,75(m).
Vậy kích thước bể dầu là: V=a x b x H=500 x 1000 x 750 là thuận lợi cho việc
bố trí một số các thiết bị thủy lực như động cơ điện, bơm, van thủy lực, nắp đổ
dầu, bộ lọc, bộ làm mát nên ta có thể chọn kích thước này là kích thước chính
thức.
Để đảm bảo cho sự lưu thông của dầu và tạo điều kiện cho dầu được làm
mát tốt hơn, kết cấu bên trong bể được chia thành các ngăn có khả năng lưu
thông với nhau. Các đường ống hút và ống xả được đặt đối nhau, đầu ống xả
được vát góc 45
o
và quay vào thành bể.
CHƯƠNG III : XÁC ĐỊNH CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG
3.1. XÁC ĐỊNH VAN PHÂN PHỐI
Van phân phối là một phần tử thủy lực có tác dụng làm thay đổi hướng của
dòng chất lỏng, do đó nó có thể làm đảo chiều chuyển động của các cơ cấu chấp
hành mà nó điều khiển.
Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành điều khiển tự động, trong các hệ thống
thủy lực hiện nay sử dụng chủ yếu các van phân phối dạng con trượt điều khiển
bằng điện. Các cuộn điện hay nam châm điện từ có điện áp sử dụng là 24 VDC
hoặc nguồn xoay chiều 220 VAC. Tuy nhiên trong một số hệ thống người ta vẫn
17
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
sử dụng các loại van phân phối khác như van điều khiển bằng tay, điều khiển
bằng thủy lực …
Trong hệ thống máy ép thiết kế, chỉ có một van phân phối loại 4/3 : có
nhiệm vụ điều khiển các xylanh.
Dưới đây là cấu tạo của van phân phối loại 4/3 điều khiển bằng điện :
Chú thích (1) : Thân van (2) : Con trượt phân phối.
(3), (4) : Lò xo (5), (6) : Các cuộn điện.
Lưu lượng qua phân phối van 4/3 trong hệ thống chính là lưu lượng bơm

cấp cho cơ cấu chấp hành mà nó điều khiển. Dựa vào mục đích thiết kế hệ thông
và lưu lượng qua van phải đảm bảo thỏa mãn Q=66,34 (l/ph).
Tra Catalog của hãng REXROTH ta chọn van phân phối 2 cấp
Kí hiệu:
Trong đó các thông số của van :
- 4 : van 4 cửa , 3 vi trớ
- WE : điều khiển van bằng điện ( Electro-Hydraulic)
- 6 : size 6
- J : tại vị trí trung gian cửa A và B thông nhau
- 6X : series 6X ( từ series 10 đến 19)
- E : loại van có hiệu suất cao
- G24 : điều khiển cuộn từ bằng điện áp : 24DVC
Đây là loại van phân phối 2 cấp: P
max
= 350 bar
Q
max
=80 l/ph
18
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
3.2. VAN MỘT CHIỀU CÓ ĐIỀU KHIỂN.
Van một chiều có điều khiển có cấu tạo gần như van một chiều, nhưng chiều
ngược lại dầu vẫn đi qua được khi có đường dầu cao áp tác động từ bên ngoài
vào.
Van một chiều có điều khiển làm nhiệm vụ giữ áp và chống tụt của cơ cấu
chấp hành. Trong hệ thống thủy lực máy ép này van chống lún có nhiệm vụ giữ
áp trong xylanh một thời gian khi xylanh đi hết hành trình ép.
Kí hiệu: với P
max
= 315 bar Q

max
= 60 l/ph
Trong đó: - SV : van một chiều có điều khiển 1 tín hiệu
- 6 : size 6
- 2 : tổn thất áp suất ∆p =3 bar
- 6X : serises từ 60 đến 69
19
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
3.3 VAN AN TOÀN
Van an toàn là phần tử thủy lực có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống trong trường hợp
quá tải như : xy lanh bị kẹt khiến áp suất hệ thống tăng vọt, gây nên nhiều sự cố
như hỏng bơm nguồn, vỡ đường ống.
Nguyên lí làm việc của van dựa trên sự cân bằng của các lực ngược chiều :
lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên con trượt (hay nút van) với lực do áp suất
dòng chất lỏng gây nên.
Tùy theo từng hệ thống, hoạt động và tính chất của nó mà van an toàn được
đặt ở những giá trị áp suất khác nhau. Khi áp suất hệ thống tăng vọt lên do sự
quá tải, cơ cấu chấp hành bị kẹt hỏng, van an toàn sẽ làm việc, xả chất lỏng về
bể đến khi áp suất đạt giá trị định mức.
Van an toàn được chia làm 2 loại theo nguyên lí hoạt động, đó là : van an
toàn tác động trực tiếp và gián tiếp. Van an toàn tác động gián tiếp được sử dụng
chủ yếu trong các hệ thống có lưu lượng lớn, áp suất tương đối cao.
Tra Catalogue của hãng REXROTH ta chon được van có các thông số như sau :
Ký hiệu :
Trong đó : - DB : van áp suất
- 6 :size 6
20
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
- 1 :núm xoay
- 4X: seri từ 40-49

- 315 : Áp suất max 315 bar
3.4 CHỌN ROLE ÁP SUẤT
Rơle áp suất có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện, tín hiệu điện này sẽ được
truyền tới van phân phối để van phân phối làm nhiệm vụ khi áp suất trong hệ
thống đạt đến áp suất cài đặt cho rơle
21
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
3.5. CHỌN ĐỒNG HỒ ĐO ÁP VÀ KHÓA ĐỒNG HỒ
Chọn loại đồng hồ chân đứng áp suất lớn nhất là: 250 kg/cm2
Chọn khóa đồng hồ tương ứng với chân đồng hồ
3.6. CHỌN BỘ LỌC
3.6.1. Chức năng bộ lọc dầu.
Trong quá trình hoạt động, dầu trong hệ thống thường bị nhiễm bẩn do bui,
cặn bẩn từ môi trường hay do bản thân dầu trong hệ thống tạo nên trong quá
trình hoạt động. Những chất bẩn trong hệ thống dễ dàng gây nên những hiện
tượng như : kẹt các cơ cấu chấp hành (xy lanh, động cơ thủy lực), các van …
Do đó bộ lọc dầu có nhiệm vụ lọc các chất bẩn nói trên, tăng tính ổn định của hệ
thống. Tuy nhiên bộ lọc cũng chỉ ngăn ngừa được một phần nhất định, sau một
thời gian ta đều phải tiến hành thay dầu cho hệ thống.
3.6.2. Phân loại bộ lọc dầu.
Thông thường, người ta phân loại bộ lọc dầu theo kích thước lọc (hay theo
độ tinh lọc của lõi lọc). Bộ lọc dầu có thể được phân thành những loại chính
như sau :
- Bộ lọc thô : có khả năng lọc được các chất bẩn có kích thước nhỏ nhất
0,1 (mm). Bộ lọc này thường lắp trong các hệ thống thủy lực không có nhiều
những phần tử đòi hỏi độ chính xác quá cao hay được đặt trong hệ thống mang
tính chất lọc phụ. Nói chung bộ lọc này ít được sử dụng.
22
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
- Bộ lọc trung bình : Kích thước nhỏ nhất có thể lọc được là 0,001 (mm).

- Bộ lọc tinh : có thể lọc được các chất bẩn có kích thước từ 5 – 10 (m).
Bộ lọc này được sử dụng rất rộng rãi trong các hệ thống thủy lực hiện nay do
chất lượng tốt, giá thành chấp nhận được.
- Bộ lọc đặc biệt tinh : có khả năng lọc được các kích thước nhở hơn. Bộ
lọc này có giá thành khá đắt, thường chỉ sử dụng trong các hệ thống có sử dụng
van servo, van tỉ lệ đòi hỏi độ sạch của dầu rất cao.
Vật liệu của lõi lọc cũng có rất nhiều loại : bộ lọc lưới, lọc lá, sợi thủy tinh
…
Để tính toán lưu lượng dầu chảy qua bộ lọc người ta dùng công tính lưu
lượng chảy qua lọc lưới :
.
( / )
A p
Q l ph
α
υ
∇
=
Trong đó :
- A : diện tích toàn bộ bề mặt lọc (cm
2
);
- p : tổn thất áp suất của bộ lọc;
-
υ
: độ nhớt động học của dầu trong hệ thống;
υ
=32 .10-6 (m2/s);
- a: hệ số lọc, đặc trưng cho lưu lượng dầu chảy qua một đơn vị diện tích
trong một đơn vị thời gian ; (lít/(cm

2
.phút));
Thông thường ta chọn a=0,06 – 0,09 (lít/(cm
2
.phút))
Nhưng để cho đơn giản, thực tế ta thường chọn bộ lọc dầu tinh theo lưu
lượng.
3.7 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ỐNG DẪN DẦU
Ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền cơ học và tổn thất áp suất trong ống nhỏ
nhất. Để giảm tổn thất áp suất, các ống dẫn càng ngắn càng tốt, ít bị uốn cong
để tránh sự biến dạng của tiết diện và sự đổi hướng chuyển động của dũng dầu.
Kớch thước đường ống được xác định thông qua lưu lượng chảy qua ống và vận
tốc chảy qua cho phép.
- Loai ống : ống mềm
- Đường kính ống : hút , đẩy , xả tương ứng 32 , 20 , 28 [mm]
- áp suất cực đại của chất lỏng chảy trong ống : 220 (bar)
3.8 XÁC ĐỊNH LOẠI ỐNG NỐI
Chọn loại ống nối siết chặt bằng đai ốc, đường kính ống chọn sao cho khớp
với ống dẫn. hình dạng như sau:
23
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực

a) ống nối vặn ren b) ống nối siết chặt.
24
Đồ án máy thể tích Đề tài: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Máy Thủy Lực Thể Tích. Các Phần Tử Thủy Lực Và Cơ Cấu Điều
Khiển Trợ Động. PGS.TS. Hoàng Thị Bích Ngọc. NXB Khoa học và kỹ
thuật, 2007.
[2]. Truyền Động Thủy Lực Thể Tích. Lê Danh Liên.

[3]. Giáo Trình Hệ Thống Truyền Động Thủy Khí. PGS.TS. Trần Xuân Tùy-
THS. Trần Minh Chính-KS. Trần Ngọc Hải, 2005.
[4]. Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí, Tập 1 và 2. Trịnh Chất-Lê
Văn Uyển. NXB Giáo Dục, 2007.
[5]. CATALOGUE HYDRAULIC của hãng REXROTH.
25