Tiểu luận - Thiết Kế Hệ Thống Cơ Điện Tử - Đề Tài - Thiết Kế, Tính Toán Hệ Thống Điều Khiển Máy Dập Song Động 200 /160

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................................ 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ....................................................................................................... 4
1.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC........................................................................................ 4
1.2. GIỚI THIỆU VỀ MÁY DẬP SONG ĐỘNG. ................................................................................... 4
1.2.1. SƠ ĐỒ KẾT CẤU .................................................................................................................. 5
1.2.2 PHÂN LOẠI . ......................................................................................................................... 5
1.3. GIỚI THIỆU VỀ CƠNG NGHỆ DẬP TẤM..................................................................................... 5
1.4. MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ DẬP VUỐT ĐIỂN HÌNH.......................................................................... 6
1.5. ĐẶC ĐIỂM VÀ YÊU CẦU KĨ THUẬT KHI THIẾT KẾ MÁY ÉP THỦY LỰC....................................... 7
1.6. CÁC THƠNG SỐ KĨ THUẬT CHÍNH CỦA MÁY ÉP THỦY LỰC SONG ĐỘNG 160/80. ...................... 8
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC MÁY DẬP SONG ĐỘNG
.................................................................................................................................................... 8
2.1: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY ÉP THỦY LỰC SONG ĐỘNG.................................................................... 8
2.1.1: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY. ................................................................................... 8
a. Nguyên lý : ........................................................................................................................... 8
b. Các chế độ làm việc : ........................................................................................................... 9
2.1.2: ỨNG DỤNG CỦA ĐỊNH LUẬT PASCAL .............................................................................. 9
a. Khái niệm áp suất thủy tĩnh – áp lực: ................................................................................... 10
b. Định luật Pascal ................................................................................................................. 10
2.1.3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. .................................................................. 12
a. Phân tích đặc tính kĩ thuật của máy. ..................................................................................... 12
b. Chọn phương án thiết kế máy chuyên dùng dập vuốt........................................................ 13
2.2: SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY DẬP SONG ĐỘNG............................................................................. 15
2.3: TÍNH TỐN CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC................................................................................... 15
2.3.1:TÍNH CHỌN XILANH PISTON TRÊN :.................................................................................... 16
2.3.2: TÍNH CHỌN XILANH PISTON DƯỚI :.................................................................................... 18
2.3.3: TÍNH CHỌN BƠM THỦY LỰC.............................................................................................. 20
2.3.4: TÍNH CHỌN VAN............................................................................................................... 21
2.3.5: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN. .............................................................................................. 24
2.4: TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM BỀN. ........................................................................................... 24

2.4.1: TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM CỤM XILANH PISTON TRÊN: ..................................................... 25
2.4.2: TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM CỤM XILANH PISTON DƯỚI:...................................................... 25
CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ MẠCH LỰC........................................................................................ 26
CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THỦY LỰC ................ 27
4.1.TÍN HIỆU VÀO: ..................................................................................................................... 27
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

1


4.2.TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN: .......................................................................................................... 28
4.3.CHƯƠNG TRÌNH PLC ........................................................................................................... 28
CHƯƠNG V: MƠ PHỎNG DỊNG THỦY LỰC VÀ MƠ PHỎNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU
KHIỂN PLC ............................................................................................................................. 30
5.1: MƠ PHỎNG DỊNG THỦY LỰC ............................................................................................... 30
A. DỊNG THỦY LỰC TRONG Q TRÌNH XILANH DƯỚI ĐI LÊN................................................... 30
B. DỊNG THỦY LỰC TRONG Q TRÌNH XILANH TRÊN ĐI XUỐNG NHANH ................................. 30
C. DÒNG THỦY LỰC TRONG Q TRÌNH XILANH TRÊN ĐI XUỐNG CHẬM ................................... 31
D. ỊNG THỦY LỰC SAU KHI DẬP XONG CÁC XILANH HỒI VỀ VỊ TRÍ BAN ĐẦU ............................ 32
5.2: MƠ PHỎNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC...................................................................... 34
A. QUÁ TRÌNH XILANH DƯỚI ĐI LÊN ......................................................................................... 34
B. QUÁ TRÌNH XILANH TRÊN ĐI XUỐNG NHANH ....................................................................... 35
C. QUÁ TRÌNH XILANH TRÊN ĐI XUỐNG CHẬM ......................................................................... 36
D. Q TRÌNH SAU KHI DẬP HỒI VỀ VỊ TRÍ BAN ĐẦU ................................................................ 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 38

SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

2


Lời Nói Đầu
Hiện nay, trong khuynh hướng cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế, phương
pháp gia cơng kim loại bằng áp lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các
ngành công nghiệp.
GCAL là phương pháp gia công không phoi, dựa vào khả năng biến dạng dẻo của
kim loại. Phương pháp này không những tiết kiệm được vật liệu mà cịn làm tăng
cơ tính của sản phẩm. Các sản phẩm gia công bằng áp lực rất phong phú đa dạng,
từ những đồ dân dụng đến những máy móc hiện đại đắt tiền.
Ưu điểm của phương pháp gia công này là các chi tiết sau gia cơng cơ khí mà
vẫn đạt yêu cầu kỹ thuật đặt ra, nhưng lại rất dễ sản suất hàng loạt với năng suất
rất cao. .Để tiến hành gia cơng theo phương pháp này, ngồi kĩ thuật gia cơng,
trình độ của người kĩ sư, cơng nhân, các thiết bị gia công áp lực giữ vai trò rất
quan trọng..
Máy ép thủy lực là một trong những thiết bị rất cần trong ngành GCAL đặc biệt
là được sử dụng nhiều trong cơng nghệ tạo hình tấm do những ưu điểm lớn của
nó là có hành trình lớn, tốc độ chậm, hành trình là hành trình mềm.
Do vậy các loại máy dập thủy lực cần được tự động hóa để đưa vào sản
xuất hàng loạt và hàng khối . Dưới sự hướng dẫn của thầy Lê Trung Kiên em đã
hồn thành được đồ án: “Thiết kế, tính tốn hệ thống điều khiển máy dập song
động 200/160”. Vì là đồ án đầu tiên của em trong ngành nên không thể tránh khỏi
những sai sót. Em mong sẽ nhận được có sự đóng góp của các thầy cơ để em hồn

thiện hơn nữa, nhất là để em có những kinh nghiệm cho sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !!!
Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2016
Sinh viên thực hiện :
Nguyễn Thị Hà

SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

3


Chương I: Tổng Quan
1.1

Giới thiệu về máy ép thủy lực

Hiện nay, Ngành Gia công áp lực đang rất phát triển ở nhiều quốc gia trên thế
giới bởi chính những sản phẩm của ngành cơng nghiệp đóng vai trị chủ đạo trong
sản xuất công nghiệp. Để sản xuất ra những sản phẩm đó thiết bị khơng thể thiếu
là: máy búa và máy ép thủy lực, máy ép cơ khí…Máy ép thủy lực ngày càng được
sử dụng rộng rãi với nhiều chủng loại và tính đa dạng về sản phẩm cũng như cơng
năng của chúng như: dập thể tích, rèn tự do, ép chảy, ép đùn, uốn nắn kim loại,
dập vuốt(dập thủy tĩnh, thủy cơ),…Bên cạnh đó chúng ta cũng khơng thể khơng
kể đến những tính năng, ưu điểm cơ bản của máy ép thủy lực làm nó càng trở nên
thơng dụng, đó là:
• Làm việc êm, cho áp lưc ép cực đại theo lực ép danh nghĩa và có thể duy

trì áp lực đó trong suốt q trình cơng nghệ.
• Điều khiển lực ép mềm dẻo, dễ dàng theo yêu cầu cơng nghệ và theo kết
cấu khn .
• Kết cấu máy đơn giản, các bộ phận được sử dụng đều được tiêu chuẩn hố
cao nên giá hành hạ.
• Có nhiều dạng điều khiển khác như : điều khiển thủ công, điều khiển PLC,
điều khiển CNC . Do vậy các thông số cơng nghệ được điều chỉnh chính
xác, đảm bảo hiệu suất làm việc và cơng suất máy
• Kết cấu máy có thể ngang , đứng và gọn nhẹ hơn so với các máy khác.Máy
ép thủy lực là một máy công cụ sử dụng nguồn lực là hệ thống thủy lực

1.2. Giới thiệu về máy dập song động.
Trong công nghiệp, máy dập song động được ứng dụng tương đối rộng rãi. Đặc
biệt trong ngành gia công áp lực, máy dập song động được ứng dụng để thực hiện
dập tấm, dập thủy cơ,…để tạo ra các chi tiết ứng dụng phổ biến trong cuộc sống
hằng ngày như: vỏ và cánh ô tô, xe máy, bồn rửa,…
Ngun nhân được ứng dụng là do:
Có tính linh hoạt có thể điều chỉnh được hành trình làm việc.
Không gây va đập và tiếng ồn.
Công suất và lực truyền lớn.
An toàn và độ tin cậy cao.
Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, hao phí kim loại ít.
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

4

Dạng sản xuất thường là loại lớn và hàng khối do đó hạ giá thành sản phẩm.
Dập tấm khơng chỉ gia cơng những vật liệu kim loại mà cịn gia công những vật
liệu phi kim như : Techtolit, hetimac và các loại chất dẻo.
1.2.1. Sơ đồ kết cấu

Hình 1.1. Sơ đồ kết cấu của máy ép thủy lực song động.
1.2.2 Phân loại.
Máy dập song động cho tác động ép theo một chiều ( hướng xuống )
Máy dập song động cho tác động ép theo cả hai chiều ( hướng xuống và
hướng lên)
1.3. Giới thiệu về cơng nghệ dập tấm
Q trình cơng nghệ là tồn bộ các tác động trực tiếp làm thay đổi hình
dạng, kích thước, tính chất và trạng thái của phơi ban đầu để đạt được mục đích
nào đó.Q trình cơng nghệ bao gồm những ngun cơng và được sắp xếp theo
một trình tự nhất định.
Dập tấm là một phần của q trình cơng nghệ bao gồm nhiều nguyên công
công nghệ khác nhau nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết
có hình dạng và kích thước cần thiết với sự thay đổi khơng đáng kể chiều dày của
vật liệu và khơng có phế liệu dạng phôi.
Dập tấm thường được thực hiện với phôi ở trạng thái nguội (nên còn được
gọi là dập nguội) khi chiều dày của phôi nhỏ (thường S<4 mm) hoặc có thể phải
dập với phơi ở trạng thái nóng khi chiều dày vật liệu lớn.
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

5

Ngun cơng là một phần của q trình cơng nghệ được thực hiện bời một
hay một số công nhân ở một vị trí nhất định trên máy bao gồm tồn bộ những tác
động liên quan để gia công phôi đã cho.
Ví dụ : cắt hình ,đột lỗ, dập vuốt, uốn …
Một trong những nguyên công quan trọng nhất để tạo hình sản phẩm trong cơ
ng nghệ dập tấm đó là dập,vuốt. Dập vuốt là một nguyên công biến đổi phôi phẳn
g hoặc phôi rỗng để tạo ra các chi tiết rỗng có hình dạng và,kích thước cần thiết k
hi nghiên cứn một quá trình dập vuốt chi tiết cốc

Hình 1.2. Sơ đồ khn dập vuốt chi tiết hình trụ có vành.
Ta thấy quá trình tạo hình được tiến hành trên khuôn bao gồm các bộ phận làmviệ
c như: cối, chày dập vuốt và tấm chặn vật liệu.
Khi dập các chi tiết có chiều dày tương đối s/D lớn thì khn dập vuốt có thể khơn
g cần dựng tấm chặn. Giữa chày và cối dập vuốt có một khe hở z,trị số của
khe hở z tùy thuộc vào phương pháp dập.
Khi dập vuốt khơng có chặn, ngoại lực được truyền qua chày, tác dụng vào phần đáy
của chi tiết dập vuốt cịn phần vành của phơi vẫn được tự do và không chịu tác dụng
của ngoại lực.
Phôi phẳng nằm trên vành cối được vuốt qua góc lượn cối và tạo thành chi tiết dạng
cốc.
Chiều sâu của chi tiết phụ thuộc vào hành trình chày đi xuống, tuy vậy, chiềusâu kh
ơng thể quá lớn so với đường kính cốc để đảm bảo ứng xuất trong vật liệu
không vượt quá ứng suất phá hủy gây rách vật liệu

1.4. Một số hình ảnh về dập vuốt điển hình.

SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

6


Hình 1.4: Chậu rửa

Hình 1.5: Cánh cửa ơ tơ
1.5. Đặc điểm và yêu cầu kĩ thuật khi thiết kế máy ép thủy lực.
Khi tiến hành thiết kế chế tạo máy ép thủy lực song động thì cần có các u cầu
kĩ thuật như sau:
Lực danh nghĩa của máy phải lớn hơn lực ép của xilanh chính.
Đối với ngun cơng có hành trình làm việc ngắn thì lực ép xác định bằng cơng
thức: Pm ≥ (1,2÷1,3)P.
Đối với ngun cơng có hành trình làm việc lớn thì lực tại điểm ban đầu nhỏ hơn
so với lực danh nghĩa của máy rất lớn => phải chọn lực danh nghĩa lớn.
Kiểu máy: Phải chọn phù hợp với u cầu cơng nghệ của máy.
Hành trình máy: Quan trọng trong q trình dập vuốt.
Có cơ cấu bảo vệ an toàn cho người và máy.
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

7

1.6. Các thơng số kĩ thuật chính của máy ép thủy lực song động 160/80.
Qua tham khảo em chọn thông số kĩ thuật cho máy như sau:
+ Lực ép danh nghĩa : PH = 200 tấn = 2000KN.
+ Lực đẩy dưới:
+ Hành trình chính:

Pd= 160 tấn = 160KN.
h 1 = 560mm.

+ Hành trình đẩy dưới : h2 = 250mm.
+ Tốc độ xuống nhanh của xilanh chính trong hành trình khơng tải:
v1 = 80 mm/s.
+ Tốc độ đi xuống chậm của xilanh chính trong hành trình có tải :
V2 = 5 mm/s
+ Kích thước bàn máy : 900mm x 900mm
+ Kích thước đầu trượt: 900mm x 900mm x 300mm.
+ Chiều cao hở: 1100mm.

Chương II: Tính tốn thiết kế hệ thống thủy
lực máy dập song động
2.1: Cơ sở thiết kế máy ép thủy lực song động
2.1.1: Nguyên lý hoạt động của máy.
a. Nguyên lý :
Ban đầu, xilanh phụ mang tấm chặn lên tới vị trí làm việc.
Khi xilanh phụ lên tới vị trí làm việc thực hiện cấp phơi cho máy.

SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

8


Cấp phơi xong xilanh chính mang cối đi xuống với tốc độ nhanh, chậm, làm việc
với hành trình tương ứng để vuốt phôi vào trong cối.
Sau khi vuốt phôi vào cối xong:
• Xilanh chính mang cối lên.
• Xilanh phụ đẩy sản phẩm.

b. Các chế độ làm việc :
Các chế độ làm việc trong máy ép thủy lực bao gồm:
• Chế độ đơn nhát: Chế độ đơn nhát là chế độ mà khi PTXL thực hiện thao
tác lên xuống tác động vào khơng có tác dụng.
• Chế độ liên tục: Chế độ liên tục là chế độ PTXL thực hiện các thao tác lên
xuống một cách liên tục không bị gián đoạn.
• Chế độ điều chỉnh: Chế độ điều chỉnh là chế độ mà ta có thể thay đổi các
thao tác lên xuống của PTXL khi tác động.
2.1.2: Ứng dụng của định luật PASCAL
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

9


a. Khái niệm áp suất thủy tĩnh – áp lực:

- Khối chất lỏng W đang cân bằng .
- Giả sử cắt bỏ phần trên, ta phải tác dụng vào mặt cắt đó bằng một hệ lực tương
đương thì phần dưới mới cân bằng như cũ.
- Trên tiết diện cắt quanh điểm 0 ta lấy một diện tích , gọi P là lực của phần trên
tác dụng lên .
Ta có các khái niệm sau
- P: là áp lực thuỷ tĩnh (hoặc tổng áp lực) tác dụng lên diện tích  (N, KN...).
- Tỷ số : P/ = ptb : là áp suất thủy tĩnh trung bình trên diện tích .
- Lim (P/) : áp suất thủy tĩnh tại 1 điểm (hay còn gọi là áp suất thủy tĩnh).

- Đơn vị của áp suất: N/m2; kg/(m.s2), atmosphere.
+ Trong kỹ thuật, áp suất còn đo bằng atmosphere:
1at =9,81.104 N/m2=1KG/cm2
+ Trong thuỷ lực, áp suất còn đo bằng chiều cao cột chất lỏng:
1at =10m H2O
b. Định luật Pascal
Áp suất tại điểm A nào đó là: p I = p0 + γ.h.
Nếu ta tăng áp suất tại mặt thống lên Δp thì áp suất tại điểm A đó sẽ là:
pII = ( p0 + Δp ) + γ.h
Vậy tại A áp suất tăng: pII – pI = Δp, như vậy:
“Độ biến thiên của áp suất thủy tĩnh trên mặt giới hạn của một thể tích chất lỏng
cho trước được truyền đi nguyên vẹn đến mọi điểm của thể tích chất lỏng đó”.
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

10

Nhiều máy móc đã được chế tạo theo định luật Pascal như: Máy ép thủy lực, máy
kích, máy tích năng, các bộ phận truyền động v.v...
Xét một ứng dụng máy ép thủy lực:
Máy gồm hai xy lanh có diện tích khác nhau thông với nhau, chứa cùng một chất
lỏng và có pittơng di chuyển. Pittơng nhỏ gắn vào địn bẩy, khi một lực F nhỏ tác
dụng lên địn bẩy, thì lực tác dụng lên pittông nhỏ sẽ tăng lên và bằng P1 và áp
suất tại xylanh nhỏ bằng:

Theo định luật Pascal, áp suất p1 nầy sẽ truyền tới mọi điểm trong mơi chất lỏng,
do đó sẽ truyền lên mặt piton lớn 2, như vậy, tổng áp lực P2 tác dụng lên pittơng
2 :

Trong đó:
2 - diện tích mặt pittơng lớn
Nếu coi 1 , p1 là không đổi, khi muốn tăng P2 thì phải tăng 2.

SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

11


2.1.3: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế.
a. Phân tích đặc tính kĩ thuật của máy.
Nét đặc trưng của máy ép thủy lực song động là sử dụng hệ thống thủy lực

để thực hiên hai thao tác.
Các bộ phận chính của máy ép thủy lực song động:
1. Khung máy: có dạng hình chữ nhật được chế tạo từ các tấm thép được ghép
và hàn lại với nhau. Đầu trên thân máy là đầu truyền lực chứa xilanh chính.
2. Hệ thống thủy lực: bao gồm các xilanh thủy lực, van đảo chiều, van an toàn,
van giảm áp, van một chiều, bơm dầu, động cơ dầu, bể chứa dầu … được
bố trí hợp lí để tạo áp suất và phân phối lưu lượng cho các xilanh để thực
hiện các thao tác.
3. Bơm dầu: hút dầu từ thùng chứa và phân phối tới các cơ cấu chấp hành với
áp suất theo yêu cầu của mạch thủy lực.
4. Các cảm biến khống chế hành trình của các xilanh.
➢ Cấu tạo cơ bản của máy để tạo ra hình dạng cho chi tiết bao gồm:
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

12


1.
2.
3.
b.

Phần khn trên: cối được nối với pit-tong xilanh chính tạo lực ép.
Khuôn dưới: chày được nối cố định với bàn máy.
Bộ phận đẩy phôi: được nối với đầu pit-tong xi-lanh đẩy.
Chọn phương án thiết kế máy chuyên dùng dập vuốt.

❖ Yêu cầu trong một chu kì làm việc:
Khi nhấn start:
• Xilanh đẩy mang vành chặn và tấm đẩy lên nhanh.
• Xilanh chính mang khn trên xuống nhanh, sau khi gần tới bàn
máy thì xuống chậm để kẹp phơi. Sau đó thực hiện q trình vuốt
phơi vào trong cối.
• Sau khi ép xong, xilanh chính đi lên.
❖ Phương án thiết kế
• Máy ép thủy lực song động thiết kế trong đề tài là máy ép chuyên
dập vuốt để gia công các chi tiết sản phẩm cơ khí.
• Cơ cấu truyền động của máy phụ thuộc vào các thiết bị thủy lực để
tạo ra lực ép, lực kẹp, …
• Tùy thuộc váo cách lựa chọn, lắp đặt các thiết bị mà tạo ra lực ép lớn
nhỏ cho máy.
❖ Phương án lựa chọn để thiết kế cho máy
Máy ép sử dụng các thiết bị thủy lực tạo ra lực ép, kẹp gồm 4 xilanh:
Sơ đồ nguyên lí:

SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

13


b1

b2

b5
E2
b3

E4

b4

E3

0.00 Bar
E1

0.00 Bar

Hình 2.1. Sơ đồ ngun lí.

SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

14


➢ Ưu điểm của hệ thống máy ép thủy lực:
• Chuyển động êm, dễ điều chỉnh vơ cấp tốc độ.
• Đảo chiều dễ dàng, khơng gây ra rung động.

• Cơng suất lớn.
• Thiết bị nhỏ gọn.
• Hệ thống điều khiển làm việc theo nguyên tắc đóng mở nên dễ dàng tự
động hóa.
➢ Nhược điểm:
• Hệ thống điều khiển cồng kềnh đắt tiền.
• Linh kiện thủy lực đắt tiền.
• Tiềm ẩn nguy cơ làm việc bất ổn định.
• Yêu cầu phải có sự can thiệp của cơng nhân để thay phơi.
2.2: Sơ đồ động của máy dập song động

2.3: Tính tốn các phần tử thủy lực.

Các thông số cho trước:
o Dẫn động trên 2 xilanh thủy lực tác dụng kép
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

15


o
o
o
o
o

Dẫn động dưới 2 xilanh thủy lực tác dụng đơn
Lực dập trên xuống F = 200 tấn = 2000 KN
Lực dập dưới lên F = 160 tấn = 1600 KN
Vận tốc xilanh đi nhanh Vn = 80 mm/s
Vận tốc xilanh đi chậm Vc = 5 mm/s

2.3.1:Tính chọn xilanh piston trên :
Cụm xylanh piston trên được chế tạo với mục đích tạo ra lực ép danh nghĩa
200 tấn và dẫn động bằng 2 xilanh nên lực tạo ra trên mỗi xilanh là 100 tấn
Kết cấu của cụm xy lanh piston trên như hình sau:

Đầu dưới của piston nối với đầu trượt , trên nắp của xylanh có bố trí một
van điền đầy , ở đây em chọn là van một chiều có điều khiển.
➢ Tính tốn thiết kế cụm xilanh piston chính của máy.
Lực ép danh nghĩa của máy là 200tấn = 2000 KN.
Có 2 xilanh nên lực ép tạo ra trên mỗi xilanh là 100 tấn = 1000 KN
Áp suất làm việc của chất lỏng là 25 Mpa = 25.10 6 N/m2.
=> Đường kính trong của xi lanh là:
Dtr =

4.F
.p

=

4.1000.10 3
 0,226 m = 226 mm.
 .25.10 6

Theo các dãy tiêu chuẩn ta chọn đừơng kính trong của xylanh là :

Dtr = 250 mm.
 Áp suất thực khi ép là: p=
SVTH: Nguyễn Thị Hà

4.F
= 20,4.106 N/m2.
 .D 2

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

16


 Diện tích đầu pittong đẩy trên là:
 Sd =

 .Dtr2
4

=

 .250 2
4

= 49062 mm2 ≈ 0,05 m2

Theo kinh nghiệm ta có:
Đường kính của cán piston là : D c = k. Dtr với k=0,2 ÷0,5

 Dc = (0,2 ÷ 0,5).250 =50 ÷ 125 mm
 Chọn Dc = 100 mm.
 Diện tích mặt cắt ngang của cán piston là:
 Sc =

 .Dc2
4

=

 .100 2
4

= 7854 mm2 ≈ 0,008 m2

 Diện tích hình vành khăn là :
 Svk=Sd – Sc =0,05 - 0,008 = 0,042 m2
Piston truyền lực tới đầu trượt và chịu nén. Kiểu liên kết giữa piston và đầu
trượt là kiểu liên kết có các vịng chặn kẹp và giữ chặt cán piston bằng các
mối ghép vít(khi hạ và nâng đầu trượt được thực hiện bằng một cán piston
duy nhất)
Chọn vật liệu chế tạo piston là thép rèn C45 , bề mặt được tơi và đánh bóng
sao cho đạt độ bóng là 0,63 . Độ cứng bề mặt là 40÷60 HRC

➢ Kết cấu của piston chính như hình sau :

Hình 3.3. Pittong chính
Ta chọn vật liệu để chế tạo xi-lanh là thép C30 trị suất cho phép [  ] đối với xilanh đúc là 80÷100 MPa ; đối với xi-lanh rèn bằng thép(0,3%÷0,35%)C là
110÷150 MPa ; đối với xi-lanh rèn bằng thép hợp kim (1,5%÷2%) Ni là 150÷180
MPa. Do đó ta chọn ứng suất cho phép : [  ] = 150 MPa ÷180 MPa

SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

17


Bán kính trong của xi-lanh là : Rtr =

D tr
250
=
=125 mm.
2
2

Theo cơng thức 6.7 tr 156 tài liệu [I] có bán kính ngồi của xi-lanh là :
RH = RB .

[ ]

  −

3. p

.

RB : bán kính trong của xi-lanh RB = Rtr = 125 mm.

[  ] : ứng suất cho phép đối với vật liệu làm xi-lanh .
Ta chọn [  ] = 150 MPa. .
 RH = 125.

150
150 − 3.20,4

≈ 143 mm.

Chiều dày của thành xi-lanh là : t = RH – RB = 143 – 125 = 18 mm.
✓ Lưu lượng đưa vào xi-lanh chính trong quá trình piston đi xuống nhanh là:
Qxn = Sd .Vxn = 0,05 . 0,08 ≈ 0,004 m3 /s = 4 lít/s = 240 l/ph
✓ Lưu lượng đưa vào xi-lanh chính trong quá trình piston đi xuống chậm là:
Qxc = Sd .Vxc = 0,08 . 0,005 ≈ 0,0004 m3 /s = 0,4 lít/s = 24 l/ph
✓ Lưu lượng đưa vào xi-lanh chính trong q trình khơng tải lên là :
Qln = Svk.Vln = 0,042 . 0,08 ≈ 0,00336 m3/s = 3,36 lít/s = 201,6 l/ph
2.3.2: Tính chọn xilanh piston dưới:
Cụm xi-lanh piston phụ chế tạo nhằm tạo ra lực đẩy dưới cho máy Pd = 80 tấn để
đẩy sản phẩm ra khỏi lịng khn. Áp suất chất lỏng được bơm vào trong
xi-lanh đẩy để tao ra lưc đẩy ta chọn là p = 25 MPa =25.10 6 N/m2.
➢ Tính tốn cụm xilanh piston đẩy dưới.
Đường kính trong của xilanh đẩy dưới là :
Dtr =

4.F
=
.p

4.800.10 3
 0,202 m = 202 mm

 .25.10 6

Ta chọn Dtr = 220 mm.
 Áp suất thực khi đẩy : p = 21 .10 6 N/m2.
Diện tích đầu piston đẩy dưới là :
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

18


Sd =

 .D 2tr
4

=

 .220 2
4

= 38013 mm2 ≈ 0,038 m2

Bán kính trong của xi-lanh là : RB =

220
= 110 mm

2

Xi-lanh được rèn bằng thép có (0,3%÷0,35%)C => [  ] = 150MPa.
Theo công thức 6.7 tr 156 tài liều [I] có bán kính ngồi của xi-lanh là :
RH = RB .

[ ]

  −

 RH = 110.

3. p

.

150
150 − 3.21

 126 mm

Ta chọn RH = 130mm.
Chiều dày của thành xi-lanh là : t’ = RH - RB = 130 – 110 =20 mm.
Theo kinh nghiệm ta có:
Đường kính của cán piston là : D c = k. Dtr với k=0,2 ÷0,5
Dc = (0,2 ÷ 0,5).220 = 44 ÷110 mm
Chọn Dc = 70 mm.
Diện tích mặt cắt ngang của cán piston là:
Sc =

 .D c2
4

=

 .70 2
4

= 3848 mm2 ≈ 0,004 m2

Diện tích hình vành khăn là :
Svk=Sd – Sc =0,038 – 0,004 ≈ 0,034 m2
Lưu lượng đưa vào xilanh đẩy trong quá trình lên đẩy là:
Qd = Sd .Vd = 0,038. 0,08 =0,00304 m3 /s = 3,04 lít/s = 182,4 l/ph
Lưu lượng đưa vào xilanh đẩy trong quá trình lùi đẩy là :
Qld = Svk.Vld = 0,034 . 0,08 = 0,00272 m3/s = 2,72 lít/s = 163,2 l/ph
➢ Kết cấu của cụm xilanh piston đẩy như hình 3.4

SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

19


Hình 3.4. Xilanh phụ.
2.3.3: Tính chọn bơm thủy lực
Bơm dầu là một loại cơ cấu biến đổi năng lượng , dung để biến cơ năng

thành động năng và thế năng (dưới dạng áp suất của dầu). Trong hệ thống thuỷ
lực chỉ dùng loại bơm thể tích , tức là loại bơm làm việc biến đổi năng lượng bằng
cách thay đổi thể tích hút,và khi giảm thể tích bơm đẩy dầu ra, thực hiện chu kỳ
nén.Nếu trên đường đẩy ra ta đặt một vật cản (van), dầu bị chặn tạo nên một áp
suất nhất định phụ thuộc vào độ lớn của sức cản và kết cấu bơm.
Hình ảnh một số loại bơm piston thường gặp:

Hình 3.10. Bơm pittong.
Với chu trình làm việc của máy ép ta chọn:
Áp suất bơm: Pmax= 21 MPa
Lưu lượng bơm: Qmax = 240 l/ph
Chọn động cơ dẫn động: n=1450 vg/ph
=> q = Q / n= 240/ 1450 = 0,17 l/ph
SVTH: Nguyễn Thị Hà

MSSV: 20135428

GVHD : T.S Lê Trung Kiên

20