Nghiên cứu truyền động ăn dao máy bào giường.Thiết kế điều khiển truyền động ăn dao cho máy bào giường

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
Chương 1: Tổng quan về công nghệ bào giường 3
1.1. Giới thiệu về máy bào giường 3
1.2. Các chuyển động cơ bản của máy bào giường 4
1.3. Truyền động ăn dao cho máy bào giường 6
Chương 2.Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện cho truyền động
ăn dao máy bào giường 7
2.1. Giới thiệu hệ thống truyền động điện thủy lực 7
2.1.1. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống thủy lực 7
2.1.2. Cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực 7
2.2. Xây dựng mạch động lực cho truyền động ăn dao 8
2.2.1. Giới thiệu các phần tử trong hệ thống 8
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc mạch động lực 14
2.3. Xây dựng mạch điều khiển cho truyền động ăn dao 15
Chương 3: Tính chọn thiết bị và mô phỏng hệ thống 18
3.1. Tính toán và lựa chọn thiết bị trong sơ đồ điều khiển 18
3.1.1. Tính toán và lựa chọn xy lanh thủy lực 18
3.1.2. Tính chọn bơm nguồn 20
3.1.3. Tính chọn đường ống dẫn 21
3.1.4. Tính chọn bộ lọc dầu 22
3.1.5. Tính chọn thùng dầu 23
3.1.6. Tính chọn các van 24
3.1.7. Tính chọn rơ le áp suất 26
3.2. Mô phỏng hệ thống điều khiển 26
3.2.1. Phần mềm Automation studio 27
3.2.2. Chương trình mô phỏng 28
KẾT LUẬN 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO 35
1

LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật hiện đại đã làm thay đổi sâu
sắc trong lĩnh vực truyền động điện tự động. Sự hoàn thiện của các thiết bị điện
tử công suất với kích thước gọn nhẹ, sử lý nhanh nhạy, chính xác dễ dàng đáp
ứng những yêu cầu công nghệ khó khăn nhất mà thời điểm trước không làm
được.
Trong quá trình học tập môn học Trang bị điện chúng em được làm đồ án môn
học nhằm củng cố kiến thức cơ bản và đông thời tìm hiểu được công nghệ ứng
dụng trong thực tế. Trong nội dung đồ án môn học này em thực hiện“Nghiên
cứu truyền động ăn dao máy bào giường.Thiết kế điều khiển truyền động ăn dao
cho máy bào giường”. Đồ án của em gồm các phần sau:
Chương 1. Tổng quan về công nghệ máy bào giường
Chương 2. Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện cho truyền động ăn
dao máy bào giường
Chương 3. Tính chọn thiết bị và mô phỏng hệ thống
Do sự hiểu biết còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em
rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ
án này hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Phạm Duy Dương
2
Chương 1. Tổng quan về công nghệ máy bào giường
1.1. Giới thiệu về máy bào giường
Máy bào giường nói chung hiện nay được sử dụng rộng rãi. Trong các
máy cơ khí, nó dùng để gia công các chi tiết bằng kim loại lớn như: Bệ máy,
thân máy, máy bào, máy tiện vv .
Ngoài ra nó còn sử dụng để rẽ rãnh chữ T, V, Đuôi én có thể bào thô hoặc bào
tinh.
Dựa vào chiều dài bàn và lực kéo phân ra các kiểu máy bào:

- Máy bào cỡ nhỏ có chiều dài L
b
< 3m, lực kéo F
k
= 30 ÷ 50 (KN)
- Máy cỡ trung bình chiều dài L
b
= 4÷5m, lực kéo F
k
= 50÷70 (KN)
- Máy cỡ nặng (Lớn) chiều dài L
b
>5 m, F
k
>70 (KN)
Hình ảnh máy bào giường:
Hình 1.1. Máy bào giường
- Đế máy: Được làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trục máy, để có khối tạo thế
vững
chắc có hai rãnh dẫn hướng chữ nhật và chữ V cho bàn máy chuyển động dọc
theo đế máy.
3
- Bàn máy: Được làm bằng gang đúc dùng để mang chi tiết gia công, trên bàn
máy có 5 rãnh chữ T để gá lắp chi tiết.
- Giá chữ U: Được cấu tạo từ hai trụ thép đứng vững chắc một dầm ngang trên
cùng. Trong dầm đặt một động cơ để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo
trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ và dao động.
- Xà ngang: chuyển động lên xuống theo hai trục trên xà.
- Các bàn dao máy: Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hông, trục bàn có giá
đỡ dao. Giá máy có thể quay đi một góc nào đó để gia công chi tiết khoảng dịch

chuyển lớn nhất của các con trượt là 300 mm, góc quay giá đỡ là ± 60
0
.
Chi tiết gia công 1 được kẹp chặt trên bàn máy 2 chuyển động tịnh tiến qua lại .
Dao cắt 3 được kẹp chặt trên bàn dao đứng 4. Bàn dao 4 được đặt trên xà ngang
5 cố định khi gia công. Trong quá trình làm việc, bàn máy di chuyển qua lại theo
các chu kì lặp đi lặp lại, mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngược. Ở hành
trình ngược, bàn máy chạy về vị trí bàn đầu, không cắt gọt, nên gọi là hình trình
không tải. Cứ sau khi kết thúc hành trình ngược thì bàn dao lại di chuyển theo
chiều ngang một khoảng gọi là lượng ăn dao s. Dịch chuyển của bàn dao sau
mỗi hành trình kép là chuyển động ăn dao. Chuyển động phụ là di chuyển nhanh
của xà, bàn dao, nâng đầu dao trong hành trình không tải.
1.2. Các chuyển động cơ bản của máy bào giường
- Chuyển động chính: là chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy
- Chuyển động ăn dao là sự dich chuyển của bàn dao sau mỗi một hành trình
kép
- Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà,bàn dao,nâng dao trong hành
trình không tải.
Truyền động bàn là truyền động chính của máy, đặc điểm cơ bản của truyền
động này là làm việc có tính chất chu kỳ lặp lại mỗi chu kỳ có hai hành trình.
* Hành trình thuận:
Là hành trình gia công chi tiết, gồm nhiều giai đoạn: Khởi động, ăn dao vào chi
tiết, cắt gọt ổn định, dao ra khỏi chi tiết gia công ứng với các tốc độ khác nhau.
* Hành trình ngược:
4
Là quá trình máy chạy không tải để đưa bàn máy khỏi chi tiết về vị trí ban
đầu để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo, tốc độ hành trình thuận (tốc độ
cắt gọt). Được xác định tương ứng với các yếu tố của chế độ cắt gọt, tốc độ hành
trình thuận thường nhỏ hơn tốc độ hành trình ngược để nâng cao năng xuất của
máy. Dấn động truyền động cho máy từ một động cơ một chiều qua hộp giảm

tốc có hai cấp tốc độ truyền động tới trục vít thanh răng biến chuyển động của
động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy.
Ta có đồ thị tốc độ của máy bào giường như sau:
Chuyển động mang tính chất chu kỳ.
Quá trình cắt gọt chỉ xảy ra ở hành trình thuận còn hành trình ngược là hành
trình chạy không tải để đưa bàn máy về vị trí ban đầu.
Đồ thị tốc độ của bàn máy được vẽ trên hình 1.2.
Đây là dạng đồ thị thường gặp, trong thực tế còn có nhiều dạng khác đơn giản
hoặc phức tạp hơn.
t
0
t
1 2
t
3
t
4
t
5
t
6
t
7
t
8
t
10
t
11
t

12
t
13
t
14
tt
9
,I

ng
I
q®

th
I
ng
th
I
Hình 1.2. Đồ thị tốc độ và dòng điện của bàn máy bào giường
5
Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và tăng tốc độ đến tốc độ
V
0
=5÷15(m/phút) - tốc độ vào dao-trong khoảng thời gian t
1
.
+ Sau khi chạy ổn định với tốc độ V
0
trong khoảng thời gian t
2

thì dao cắt
vào chi tiết (dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi tiết).
+ Bàn máy tiếp tục chạy với tốc độ ổn định V
0
cho đến hết thời gian t
3
.
+ t
4
tăng tốc độ từ V
0
÷V
th
(tốc độ cắt gọt).
+ t
5
: bàn máy chuyển động với tốc độ V
th
và thực hiện gia công chi tiết.
+ t
6
: bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến V
0
.
+ t
7
: bàn máy làm việc ổn định với tốc độ của bàn máy là V
0
.
+ t

8
: dao được ra khỏi chi tiết khi tốc độ của bàn máy là V
0
.
+ t
9
: đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược đến tốc độ V
ng
.
+ t
10
: bàn máy chạy theo hành trình ngược với tốc độ V
ng.
+ t
11
: thời gian giảm tốc đến V
0
để chuẩn bị đảo chiều.
+ t
12
: bàn máy chạy ổn định ở vận tốc thấp V
0
để chuẩn bị đảo chiều.
+ t
13
: đảo chiều sang hành trình thuận để bắt đầu thực hiện một chu kỳ khác.
Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành
trình ngược sang hành trình thuận và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào
chi tiết.
1.3. Truyền động ăn dao cho máy bào giường

Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ , trong mỗi hành trình
kép thì làm việc một lần (từ thời điểm dảo chiều từ hành trình nguợc sang hành
trình thuận và kết thúc trước khi dao cắt vào chi tiết). Phạm vi điều chỉnh luợng
ăn dao là D= (100 - 200)/l. Luợng ăn dao cực đại có thể đạt tới (80 - 100)
mm/hành trình kép.
Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, có thể đạt tới 1000 lần/giờ.
Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều cả ở chế độ di
chuyển làm việc và di chuyển nhanh.
Truyền động ăn dao thường thực hiện bằng động cơ không đồng bộ roto lồng
sóc và hộp tốc độ.
6
Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống: cơ khí, điện khí thuỷ
lực, khí nén… Thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ: động cơ địên và
hệ thống trục vít-ecu hoặc bánh răng- thanh răng.
Chương 2. Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện cho truyền động
ăn dao máy bào giường
2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền động thuỷ lực
2.1.1. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống thuỷ lực
Thủy lực là một công nghệ điều khiển và truyền năng lượng thông qua dầu
áp lực. Công chất trong thủy lực có thể là nước, dầu, xăng nhẹ.
*Ưu điểm của hệ thống thủy lực:
+ Truyền động được công suất cao và lực lớn, (nhờ các cơ cấu tương đối đơn
giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng).
+ Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, (dễ thực hiện tự động hoá
theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn).
+ Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau.
+ Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.
+ Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu
nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh (như trong cơ
khí và điện).

+ Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của
cơ cấu chấp hành.
+ Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.
+ Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch.
+ Tự động hoá đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần
tử tiêu chuẩn hoá.
* Nhược điểm
+ Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu
suất và hạn chế phạm vi sử dụng.
+ Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của
chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn.
7
+ Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc
thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi.
2.1.2. Cấu trúc của hệ thống điều khiển thuỷ lực
Hình 2.1. Cấu trúc của hệ thống điều khiển thủy lực
- Cơ cấu tạo năng lượng: Bơm dầu,bộ lọc…
- Cơ cấu chấp hành: Xilanh,động cơ dầu…
- Phần tử điều khiển: Van đảo chiều,van tỉ lệ…
- Phần tử xử lý: Van áp suất…
- Phần tử nhận tín hiệu: Các nút ấn…
2.2. Xây dựng mạch động lực cho truyền động ăn dao
2.2.1. Giới thiệu các phần tử trong hệ thống
a) Bơm dầu
Là một cơ cấu biến
đổi năng lượng
, dùng
để
biến
cơ năng thành

năng l
ư
ợng
của dầu (dòng chất lỏng). Trong hệ thống dầu ép th
ư
ờng
chỉ
dùng
bơm
thể tích,
tức
là loại
bơm thực hiện việc biến đổi năng l
ư
ợng
bằng cách
thay đổi thể tích
các
buồng
làm
việc, khi thể
tích
của buồng làmviệc tăng, bơm hút dầu, thực hiện
chu kỳ hút và khi thể tích của buồng giảm
, bơm
đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén.
Trong thiết kế này sử dụng bơm cánh gạt.
Nguyên lý hoạt động của bơm thủy lực cánh gạt:
8
Máy thủy lực cánh gạt là máy thủy lực roto có kết cấu đơn giản làm việc ít ồn,

có khả năng điều chỉnh được lưu lượng. Loại máy này yêu cầu việc lọc chất lỏng
khắt khe khi làm việc. Phạm vi làm việc của bơm cánh gạt tác dụng đơn tương
đối hẹp nhưng đối với bơm tác dụng kép phạm vi làm việc được mở rộng nhiều.
Máy thuỷ lực cánh gạt được sử dụng nhiều trong hệ thống máy công cụ, khoan,
doa, phay, tiện, mài.
Hình 2.2. Bơm cánh gạt đơn
Cấu tạo của bơm cánh gạt tác dụng đơn gồm có một vỏ hình trụ trong đó có
rôto. Tâm của vỏ và rôto lệch nhau một khoảng là e. Trên rôto có các bản phẳng.
Khi rôto quay, các bản phẳng này trượt trong các rãnh và gạt chất lỏng, nên gọi
là cánh gạt. Phần không gian giới hạn bởi vỏ bơm và rôto gọi là thể tích làm
việc.
Với kết cấu bơm cánh gạt như trên, một vòng quay máy thể hiện một lần hút và
một lần đẩy còn gọi là bơm tác dụng đơn. Bơm càng nhiều cánh gạt thì lưu
lượng càng đều, thông thường số cánh gạt có từ 4 đến 12 cánh.
Nhược điểm của bơm cánh gạt tác dụng đơn là gây lên lực hướng kính lệch (từ
khoang đẩy).
9
Hình 2.3. Bơm cánh gạt tác dụng kép
Hình trình bày sơ đồ kết cấu của một bơm cánh gạt tác dụng kép. Khác với
trường hợp bơm tác dụng đơn, để tăng thể tích làm việc trong quá trình hút và
quá trình đẩy người ta không bố trí roto và stato lệch tâm nhau mà mặt trong của
stato có dạng những cung tròn có bán kính khác nhau nối tiếp nhau. Hai khoang
hút và 2 khoang đẩy được bố trí đối xứng nhau qua tâm của vỏ. Như vậy sau
một lần quay bơm thực hiện hai lần hút và đẩy. Để tăng chiều dài khe hẹp, giảm
lực dẫn động các cánh gạt và tránh cho cánh gạt không bị kẹt người ta bố trí các
cánh gạt nằm nghiêng so với phương hướng kính một góc = 6 đến 130 (Chú ý
khi bố trí nghiêng như vậy, bơm chỉ làm việc theo một chiều).
Hình 2.4. Điều chỉnh lưu lượng trong bơm cánh gạt đơn
10
Hình thể hiện nguyên lý điều chỉnh lưu lượng trong bơm cánh gạt đơn bằng cách

điều chỉnh khoảng lệch tâm giữa roto và vỏ bằng cách xê dịch vòng trượt.
- Khoảng làm việc của bơm cánh gạt.
Khoảng làm việc của bơm cánh gạt thông thường như sau:
• Tốc độ tối thiểu khi có tải 500-600v/p
• tốc độ tối đa khi có tải 2000-3000v/p
• Lưu lượng tới 600 l/p
• Áp suất làm việc liên tục tới 210at
• Áp suất hút cho phép 0,16 at.
- Vật liệu chế tạo.
Vật liệu làm cánh gạt có thể là thép gió P18, thép 20X, thép 40X hoặc thép làm
vòng bi nhiệt luyện đạt độ cứng 62HRC
b) Bể dầu
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 cằn 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
11
Hình 2.5. Bể dầu
1.Động cơ điện 6.Phía xả
2. Ống nén 7.Mắt dầu
3.Bộ lọc 8.Đổ dầu
5.Vách ngăn 9.Ống xả
4.Phía hút
Bể dầu được ngăn bởi màng lọc 5.Khi mở động cơ 1,bơm dầu làm việc,dầu
được hút lên qua bộ lọc 3 cấp cho hệ thống điều khiển,dầu xả về được cho vào
mọt ngăn khác.

Dầu thường được đổ vào bể qua của 8 bố trí trên nắp bể lọc và ống xả 9.có
thể kiểm tra mức dầu nhờ mắt dầu 7.Nhờ màng lọc và bộ lọc dầu cung cấp cho
hệ thống điều khiển đảm bảo sạch.Sau thời gian làm việc định kì bộ lọc dầu cần
được thay mới hoặc tháo ra rửa sạch.
Trên đường ống cấp dầu có gắn 1 van tràn điều chỉnh áp suất dầu cung cấp và
đảm bảo an toàn cho dường ống cấp dầu.
c) Bộ lọc dầu
Chức năng bộ lọc:
Trong quá trình hoạt động, dầu trong hệ thống thường bị nhiễm bẩn do bụi,
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.
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 :
12
- 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.
- 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 này 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
d) 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 suấ 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.
13
Hình 2.6. Van an toàn
e) Van đảo chiều
Van đảo chiều dùng để đóng, mở các ống dẫn để khởi động các cơ cấu biến
đổi năng lượng,dùng để đảo chiều các chuyển động của cơ cấu chấp hành.

k2k1
Hình 2.7. Van đảo chiều
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc mạch động lực
Sơ đồ cấu trúc mạch động lực như sau:
14
Hình 2.8. Sơ đồ cấu trúc mạch động lực
Trong đó:
Các van điều khiển sol1-2, sol3, sol4 và sol6 điều khiển các cơ cấu chấp
hành là các xi lanh thủy lực. Các van sử dụng trong sơ đồ đều là loại van có tín

hiệu tác động bằng nam châm điện. Hai xi lanh thủy lực, một tác động đơn và
một tác động kép. Xy lanh có lò xo hồi về sử dụng để nâng hạ đầu dao trong quá
trình chạy không tải, xy lanh còn lại để truyền động cho bàn dao dịch chuyển
ngang thực hiện bước ăn dao trong mỗi hành trình kép của bàn máy.
2.3. Xây dựng mạch điều khiển cho truyền động ăn dao
Sơ đồ mach điều khiển như sau:
15
Hình 2.8. Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển
*) Nguyên lý hoạt động của hệ thống như sau:
Ấn nút start, cuộn hút cro1 có điện, các tiếp điểm cro1 thay đổi trạng thái.
a0 là công tắc hành trình báo hiệu bàn máy đảo chiều từ hành trình thuận sang
hành trình ngược, ở chế độ thương đóng. Cro1 có điện, tiếp đến cuộn hút cro2
có điện thay đổi trạng thái các tiếp điểm của nó. Tiếp điểm cro2 ở mạch cuộn
hút nam châm điện của các van điện từ đóng lại, các van điện từ tác động => các
xy lanh thủy lực thực hiện hành trình thuận nâng đầu dao và đẩy bàn dao thực
hiện lượng ăn dao.
Khi công tắc hành trình a1 tác động thì cuộn hút cro3 có điện thay đổi trạng
thái các tiếp điêm của nó, tiếp điểm cro3 thường đóng mở ra làm cro2 mất điện.
16
Do đó các xy lanh ngừng chuyển động, đối với xy lanh thực hiện nâng đầu dao
thì nó thực hiện hành trình ngược nhờ lò xo. Quá trình cứ thế tiếp diễn qua sự
đóng- mở của các công tắc hành trình a0 và a1. Khi thực hiện hết các khoảng
chạy dao, công tắc ls1 tác động khiến cho cuộn hút cro4 có điện=> cuộn dây
sol2 và sol4 có điện. Mạch điều khiển bị ngắt nguồn, các xy lanh thực hiện hành
trình ngược, kết thúc quá trình cắt gọt sản phẩm.
Để thực hiện tiếp ta ấn nút dừng rồi đưa chi tiết mới vào bàn máy.
Chương 3. Tính chọn thiết bị và mô phỏng hệ thống
3.1. Tính toán và lựa chọn các thiết bị trong sơ đồ
Giả sử máy bào giường có:
Chiều rộng lớn nhất bào được là 1000mm

Chiều dài bề mặt làm việc của bàn máy là 3m
Dịch chuyển ngang lớn nhất bàn dao là 1420mm
Dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất bàn dao là 250mm
Phạm vi bước tiến ngang lớn nhất của bàn dao 25mm/htk
Phạm vi bước tiến thẳng đứng lớn nhất của bàn dao 6,2mm/htk
17
Kích thước lớn nhất của dao (rộng x cao) mm: 60x80
Vận tốc bàn máy thuận/nghịch (m/phút) 6-60
Công suất truyền dẫn bàn máy (kW) 162
3.1.1. Tính chọn xy lanh thủy lực
Chọn áp suất làm việc lớn nhất của xy lanh cũng như hệ thống là 200 bar.
Giả sử hiệu suất của xy lanh thủy lực là 0,95.
*) Xy lanh thực hiện dịch chuyển ngang bàn dao
a) Tính đường kính xy lanh
Đường kính của xy lanh bao gồm hai thông số, đó là đường kính lòng xy lanh D
và đường kính cán xy lanh d.
Một cách chung nhất, các đường kính này được tính toán dựa trên diện tích làm
việc (A) của xy lanh dưới tác dụng của áp suất dầu thủy lực (p) để thắng lại lực
cản lên nó. Giả sử khi đẩy ra xy lanh phải thắng một lực cản là 2,5000 kN, khi
kéo vào lực cản là 1,3000 kN.
Hình 3.1. Tính toán các thông số của xy lanh
Các thông số theo hình vẽ trên:
Ak: Diện tích làm việc phía đuôi xy lanh
Fz: Lực đẩy tác dụng lên cán xy lanh
Ar: Diện tích làm việc phía cần xy lanh
Fd: Lực kéo tác dụng lên cán xy lanh
Nếu cấp vào hai phía của xi lanh cùng một áp suất là p thì:
Ak = = = 0,132 m
2
18

Ar = = = 0,068 m
2
Đường kính làm việc của xy lanh được tính như sau:
D = = = 0,41 m
d = = = 0,2855 m
Lập tỉ số và chọn xy lanh có tỉ số (tiêu chuẩn) > (tính toán)
Theo đó ta chọn được xy lanh mã hiệu CDH có các thông số như sau:
Hành trình 1500mm
Đường kính piston 360mm, đường kính cần 250mm
Diện tích (cm
2
): piston 1.017,36
Cần 490,63
b) Tính lưu lượng cần cấp cho xy lanh
Đối với máy bào giường đang xét thì lượng ăn dao cực đại là 25mm, khi đó vận
tốc của xy lanh là v =
Trong đó t là thời gian chuyển động của cần piston, bằng thời gian từ khi bàn
máy bắt đầu đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận. Để thay đổi
lượng ăn dao ta thay đổi vận tốc bàn máy. Để đơn giản trong tính toán ta giả
thiết rằng chuyển động của bàn máy trong khoảng thời gian thực hiện ăn dao là
chuyển động thẳng đều với với vận tốc v = 20 m/phút, khoảng cách giữa hai
công tắc hành trình đặt trên bàn máy là 2m. Khoảng thời gian từ lúc công tắc
hành trình thứ nhất đến công tắc hành trình thứ 2 tác động là:
19
t = = = 0,1 (phút) = 6(s)
Tốc độ của xy lanh là:
v
xl
= = = 0,25 (m/phút)
 Lưu lượng cần cấp cho xy lanh để nó thực hiện lượng ăn dao cực đại là:

Q = v.A = 0,25.1017,36 = 25,4 (l/ph)
Lưu lượng này và áp suất được sử dụng để lựa chọn bơm nguồn.
*) Xy lanh thực hiện nâng đầu dao trong quá trình chạy không cắt gọt
Chọn xy lanh có thông số:
Hành trình 400 mm
Đường kính piston 40 mm, đường kính cần 20mm
Diện tích (cm
2
): piston 12,56
Cần 3,14
3.1.2. Tính chọn bơm nguồn
Khi chọn bơm nguồn cần lưu ý 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 thuận tiện trong trường hợp thay thế.
- Dễ dàng bảo dưỡng
- Giá thành hợp lí.
Trên đây là những nguyên tắc cơ bản để có thể tính toán và lựa chọn bơm
nguồn, nhưng trong thực tế ta 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.
Căn cứ vào áp suất làm việc của hệ thống và lưu lượng cấp cho cơ cấu chấp
hành, ta chọn bơm cánh gạt YUKEN PV 2R2-S3 có các thông số như sau:
Áp suất lớn nhất 210 bar
Tốc độ lớn nhất khi có tải : 1800 vòng/phút
20
Tốc độ nhỏ nhất khi có tải : 600 vòng/phút
Lưu lượng riêng 25,5 cm
3
/vòng

Từ các thông số trên ta tính được lưu lượng của bơm:
Q
v
= n.v. . = 1800.25,5.0,95. = 43,605 (l/phút)
Công suất lớn nhất của bơm: N = p. Q
v
= 210.43,605 = 9157,05 (W)
Công suất để truyền động bơm: N = = = 16,065 (kW)
3.1.3. Tính chọn đường ống dẫn
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 nhờ hệ thống các đường
ống. Đường ống được dùng phổ biến trong các hệ thống thủy lực nói chung hiện
này là các loại ống cứng (ống théo đúc) và ống mềm (ống cao su có các lớp
thép) chịu áp.
Để hệ thống làm việc ổn định và hiệu suất cao thì tổn thất năng lượng trong hệ
đường ống phải là nhỏ. Do vậy, phải giảm thiểu 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.
Nói chung, hệ thống đường ống trong các hệ thống thủy lực nói chung được
chia làm 3 phần : đường ống hút, đường ống đẩy và đường hồi. Đường hút là
đoạn đường ống từ bể dầu lên bơm, thường khá ngắn. Đường ống nối từ bơm tới
các van, cơ cấu chấp hành gọi là đường đẩy, còn đường về bể dầu được gọi là
đường hồi hay đường xả.
Để tính tiết diện của đường ống phải căn cứ vào vận tốc của đường dầu.
Thông thường, khi chọn đường ống ta phải đảm bảo tổn thất trong đường ống là
nhỏ nhất và vừa phải kinh tế. Nếu nhỏ quá thì tổn thất lớn và nếu lớn quá thì tổn
thất ít đi nhưng không kinh tế, do đó ta phải cân nhắc lựa chọn cho phù hợp.
Thông thường, trong các hệ thống thủy lực nói chung thì vận tốc đường dầu trên
các đoạn đường đường ống trong hệ thống được chọn như sau :
21

- Đường ống hút : v
1
= 0,5→1 (m/s) ;
- Đường ống đẩy : v
2
= 6 → 7 (m/s) ;
- Đường ống xả : v
3
= 0,5 →1,6 (m/s) ;
Đường kính của đường ống được tính theo công thức sau:
d = 10.
Trong đó:
Q – lưu lượng (lit/phút)
V – tốc độ dòng chảy (m/phút)
d – đường kính ống dẫn
Đối với đường ống hút và ống xả chọn v = 0,5 m/s, ta có:
d = 10. = 10. = 43,019 mm
Đường ống đẩy chọn v = 6 m/s, đường ống đẩy thường được chia làm 2 phần:
phần một nằm từ bơm nguồn tới van và phần này nằm toàn bộ trên bể dầu, do
vậy để làm cho bộ nguồn thêm mĩ quan ta làm ống đẩy ở 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.
d = 10. = 10. = 12,42 mm
3.1.4. Tính chọn bộ lọc dầu
Để tính toán lưu lượng dầu chảy qua bộ lọc người ta dùng công thức tính
lưu lượng chảy qua lọc lưới :
Q = (lit/phút)
Trong đó:
22
A- diện tích toàn bộ bề mặt lọc [cm2]

Δp = p1 – p2 - hiệu áp của bộ lọc [bar];
η- độ nhớt động lực của dầu [P];
α - hệ số lọc, đặc trưng cho lượng dầu chảy qua bộ lọc trên đơn vị diện tích và
thời gian [ ]
Chọn α = 0,006 [ ]
Δp = 2 bar
Dầu thủy lực sử dụng loại VG 46 có khối lượng riêng ở 46
0
C là 0,86(kg/l) và độ
nhớt động học là 46 cSt.
Ta có: η = .ρ = 46.10
-6
. = 0,0396 ( = 0,0396 (P)
Diện tích của của bề mặt lưới lọc là:
A = = = 144 cm
2
Với các dữ liệu như trên ta chọn bộ lọc YUKEN MF-06 có một số thông số kỹ
thuật sau:
Lưu lượng 55 lit/min
Lưới lọc 150 µm
3.1.5. Tính chọn thùng dầu
Thùng dầu chứa thủy lực thực hiện các chức năng như sau:
- Chứa dầu thủy lực của toàn hệ thống.
- Là nơi phân tách khí ra khỏi dầu.
- Giải nhiệt của dầu.
- Lưu giữ những chất bẩn trong hệ thống.
23
- Trong nhiều trường hợp còn là nơi gá lắp các thành phần của hệ thủy lực khác
nữa như: Bơm dầu - động cơ điện, các khối valve điều khiển
Để lựa chọn kích cỡ thùng dầu chính xác, phải dựa trên những yếu tố như:

- Thể tích dầu của toàn bộ hệ thống (ở trạng thái nghỉ, xy lanh co hết ).
- Nhiệt độ làm việc của dầu => Khả năng tự giải nhiệt của thùng.
- Kích thước không gian lắp ráp cho phép; Phương án bố trí bơm, thiết bị.
- Mức dầu tối thiểu để đảm bảo đường hút cửa bơm không bị lẫn không khí.
Thông thường để đơn giản, người ta tính toán thể tích làm việc của thùng
dầu ở mức 3-5 lần lưu lượng bơm trong 1 phút và công thêm 10% thể tích không
khí giãn nở.
V (lít) = (3-5) .Q (lpm) x 110%
Kết cấu thùng dầu:
Về nguyên tắc, cùng một thể tích chứa dầu, chúng ta nên thiết kế thùng dầu
cao/hẹp hơn là thấp/rộng ngang để hạn chế ảnh hưởng của đường hút bơm dầu.
Đường hút và đường dầu hồi nên được ngăn cách với nhau bởi một tấm vách
(cao
chỉ ở khoảng 3/4 mức dầu cao nhất). Tấm vách này sẽ giúp tăng cường hiệu ứng
làm mát dầu nhờ luân chuyển dòng chất lỏng, tránh hiện tượng trộn lẫn không
khí
vào dầu từ đường hồi, và giữ những hạt bẩn nặng không đi tiếp vào đường hút
bơm dầu. Để cân bằng mức dầu trong thùng giữa hai bên vách, phải có một
đường thông ở góc vách ngăn dầu.
Đường hút dầu từ thùng tới bơm dầu phải được đặt trên đáy thùng dầu đủ để
ngăn không cho các chất bẩn đi vào bơm. Các đường dầu hồi và đường dầu thừa
phải được đặt ở gần phía đỉnh thùng dầu và được nối với đường ống kéo dài đến
ít nhất mức dầu tối thiểu của thùng nhằm ngăn ngừa không khí từ bên trong
thùng đi ngược trở vào các đường này.
Nắp sửa chữa cần được bố trí ở vị trí thích hợp để thuận tiện cho việc tháo
lắp các chi tiết bên trong và làm sạch thùng dầu. Cần lưu ý lựa chọn nắp thở
thùng dầu (với lõi lọc khí 5 micron) và có lưu lượng đủ lớn để đảm bảo sự thông
24
thoát không khí trong thùng với bên ngoài. Các phu kiện thùng dầu như mức đo
dầu, van tháo cạn, nắp tra dầu là cácphụ kiện tiêu chuẩn cần có cho mỗi thùng

dầu.
Theo công thức trên ta có lưu lượng đặt trong thùng dầu là:
V = 3.Q.110% = 3.43,605.110% = 143,9 (lít)
Thiết kế thùng dầu hình hộp chữ nhật có các kích thước:
- Chiều ngang bể dầu : a (m) ;
- Chiều dài bể : b = 2. a(m) ;
- Chiều cao bể : H = a (m);
Do đó: V = a.b.H = a.2a.a = 2.a
3
= 143,9 (lit) = 0,144 m
3
Vậy: a = 0,524 (m) = 524 (mm)
b= 2.a = 2.524 = 1048 (mm)
H = a = 524 (mm)
3.1.6. Tính chọn các van
a) Chọn 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
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 sử dụng các loại van phân phối khác như van điều khiển
bằng tay, điều khiển bằng thủy lực …
b) Tính chọn 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.
25