Bài Tập Lớn Kỹ Thuật Thủy Lựcbài Tập Lớn Môn Kỹ Thuật Thủy Lực Đề Tài Thiết Kế Mạch Thuỷ Lực Điều Khiển Cho 3 Xy Lanh Thuỷ Lực, Làm Việc Độc Lập.pdf

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI</b>

KHOA CƠ KHÍ

<b>BÀI TẬP LỚN MƠN: KỸ THUẬT THỦY LỰC</b>

<b>Đề tài : Thiết kế mạch thuỷ lực điều khiển cho 3 xy lanh thuỷ lực, làmviệc độc lập</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI</b>

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ TÍNH TỐN BÀI TẬP LỚN

MƠN HỌC: KỸ THUẬT THUỶ LỰC

1. Họ và tên: Lớp: MSSV: 2. Nhiệm vụ tính tốn:

a, Tên đề tài: Thiết kế mạch thuỷ lực điều khiển cho 3 xylanh thuỷ lực làm việc độclập.

b, Phương án thiết kế E6c, Các số liệu cho trước:

Lực đẩy của xylanh F1, tấn Vận tốc nâng V , m/ph<small>n</small> Các thông số khác

3. Ngày giao: 17/11/20234. Ngày hoàn thành: 27/11/20235. Thầy hướng dẫn:

Hà Nội, ngày 27 tháng 11 năm 2023 Sinh viên thực hiện

2

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

MỤC LỤC

Nội dung bài tập lớn...4

1. Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thuỷ lực cho bộ chấp hành...4

2. Tính tốn và xác định các thông số cần thiết các phần tử thuỷ lực của hệ thống...6

2.1 Tính tốn các thơng số của xy lanh thủy lực...6

2.2 Tính tốn đường ống thủy lực...8

2.3 Tính tốn các thơng số cơ bản của van phân phối...9

2.4 Tính tốn các thơng số cơ bản của van điều khiển áp suất...9

2.5 Tính tốn các thơng số cơ bản van một chiều...10

3. Tính tốn bộ nguồn thuỷ lực...11

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>NỘI DUNG BÀI TẬP LỚN</b>

<b>1. PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THUỶ LỰC CHO BỘ CHẤP HÀNH.</b>

<b>Yêu cầu:</b>

- Hệ thống sử dụng 3 xi lanh như nhau, tải trọng tác dụng bằng nhau, điều khiển điệntử, đảm bảo giới hạn áp lực cho mạch chính, van phân phối giảm tải cho bơm.- Từng xy lanh có thể điều chỉnh được vận tốc duỗi ra, khơng cần dịng xy lanh ởchiều ngược lại.

<b>Bảng thông số </b>

Lực đẩy của xylanh F1, tấn Vận tốc nâng V , m/ph<small>n</small> Các thông số khác

Bảng 1: thông số đầu vào

- Từ các yêu cầu và số liệu trên ta chọn những phần tử thuỷ lực chính sau: 1. Xy lanh thuỷ lực.

2. Bơm thuỷ lực 1 chiều.

3. Van phân phối điều khiển bằng điện.4. Van an toàn đảm bảo áp lực cho mạch chính.5. Van 1 chiều.

4

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>Sơ đồ mạch thuỷ lực.</b>

Hình 1.1: Sơ đồ mạch thuỷ lực 3 xy lanh độc lậpGiải thích phần tử thủy lực:

- Thùng dầu.- Động cơ điện- Áp kế- Bộ lọc dầu.- Bơm thủy lực.

- Van an toàn (van hồi thùng).

- Van an toàn đảm bảo cho xy lanh thủy lực.

- Van 1 chiều chỉ cho phép dòng chất lỏng đi theo 1 chiều nhất định.- Xy lanh thủy lực 2 chiều.

- Van phân phối 4/3 điều khiển xy lanh thủy lực.5

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>Nguyên lý hoạt động.</b>

Hình 1.2: Sơ đồ mô phỏng hoạt động hệ thuỷ lực 3 xy lanh độc lập

- Ba xy lanh làm việc độc lập, không xy lanh nào ảnh hưởng đến nhau.

- Khi động cơ điện được kích hoạt, thì bơm bắt đầu hoạt động, khi đó, dầu được bơmchuyển qua các kênh xy lanh nhờ van 4/3.

- Van ở vị trí nào thì dầu cũng được vận chuyển một cách liên tục.

- Sau đó từng xy lanh hoạt động, cửa thải được nối với lọc dầu để lọc và chuyển vềthùng ban đầu.

<b>2. TÍNH TỐN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ CẦN THIẾT CÁC PHẦNTỬ THUỶ LỰC CỦA HỆ THỐNG.</b>

2.1 Tính tốn các thơng số của xy lanh thủy lực.- Đổi 10 tấn = 98,06 (KN) = F1

- Vận tốc nâng Vn = 5 (m/p)

Từ yêu cầu trên ta chọn xy lanh thuỷ lực 2 chiều chuyển động: kích thuỷ lực 2 chiềuosaka E10H8.

6

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Hình 1.3: Xy lanh thuỷ lực E10H8

Bảng 2: Bảng thông số cơ bản của xy lanh E10H8

Lực đẩy tối đa F<small>dmax</small> – kN (tấn) 100 (10)Lực kéo tối đa F<small>kmax</small> – kN (tấn) 45 (4,5)Hành trình lớn nhất (mm) 80Độ dài của xylanh H(mm) 233Khoảng cách 2 cửa P (mm) 115Đường kính xylanh D (mm) 67Đường kính piston d (mm) 43

Diện tích mặt cắt của xylanh buồng khơng có cán piston là: A<small>1</small> = ^{π D}²

4 ⁼π . 0,067<small>2</small>

4 ^{=3,53. 10}<small>−3</small>(m<small>2</small>)

Diện tích mặt của xy lanh buồng có cán là: A<small>2</small> = ^{π .}(D<small>2</small>

−d<small>2</small>)4 ⁼

π .(0,067 0,043<small>2</small>− <small>2</small>)4 ^{=2,07. 10}

<small>−3</small>(m<small>2</small>)

7

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Lưu lượng cấp cho xy lanh khi nâng là:

Q<small>n</small> = V<small>n</small>.A<small>n</small> =5.3,53.10 = 0,01765 (m /p) = 17,65 (l/p)<small>-33</small>Áp suất nâng khi làm việc của xy lanh là:

P= F<small>1</small>:A<small>n</small> = 98,06 : (3,53.10 ) = 27779 (kN/m2)^-32.2 Tính toán đường ống thủy lực.

Đường ống dùng phổ biến trong hệ thống thủy lực là các loại ống thép đúc và ốngmềm (ống cao su) chịu áp. Đường ống gồm 3 phần: đường ống hút, đường ống đẩy vàđường ống xả: Thông thường, vận tốc cho phép trong các đường ống này như sau:- Đối với ống hút : v ≤ 2m/s. <small>hút</small>

- Đối với ống đẩy: v ≤ 5 6 m/s. <small>đẩy</small>- Đối với ống xả : v ≤ 3 4 m/s.<small>xả</small>

Theo tiêu chuẩn về đường ống thủy lực, ta chọn được đường ống thủy lực chung phùhợp cho cả 3 đường ống.

Ta chọn ống thủy lực loại mềm GATES FEG5K – SAE 100R13 Mã hiệu 8FEG5K.Bảng 3: Thơng số ống chọn

Bán kính ngồi

D<small>ngồi </small>(mm) ^{Bán kính trong D}(mm) ^trong ^{Áp suất định mức p}(bar) ^dm^{Áp suất giới hạn p}(bar) ^ph

Diện tích mặt cắt là: A<small>mc</small>=^{π .}(D_ngoai−D_trong)<small>2</small>

π .(23,9.10<small>−3</small>

−12,7. 10<small>−3</small>)<small>2</small>4 ^{=9,85. 10}

Độ dày thành ống là : s=^D<small>ngoai</small>−D_trong

2 ⁼23,9 12,7−

2 ^=5,6^(mm)Các loại khớp nối :

Từ trên ta chọn được vỏ tóp GS/GSP mã hiệu 8GS1F-4 và các loại khớp 8GS 8

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

+ Loại khớp nối dùng cho bơm và động cơ GS/GSP mặt bích Code 61

+ Loại khớp nối dùng cho môi trường thủy lực áp suất từ thấp đến cao GS/GSP RenDin 24

+ Loại khớp nối dùng trong môi trường thủy lực chống rị rỉ GS/GSP Ren ORFS2.3 Tính tốn các thơng số cơ bản của van phân phối.

Chọn loại van điện từ 4/3 điều khiển bằng điện từ của Saintfon DSG.

Hình 1.4: van điện từ 4/3 điều khiển bằng điện từMã hiệu: DSG-03-3C2

Lưu lượng tối đa (l/ph): 120Áp suất tối thiểu (bar): 100Áp suất tối đa (bar): 250

2.4 Tính tốn các thông số cơ bản của van điều khiển ápsuất.

Chọn loại van an toàn điều khiển bằng điện từ dạng ren RV có các thơng số chung nhưsau:

9

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Hình 1.5: van an tồnLưu lượng tối đa : Q = 400l/p <small>max</small>

Áp suất tối đa P = 250 Bar<small>max</small>Van an toàn cho cả mạch: RV – 06T Van an toàn cho xylanh thuỷ lực: RV – 04T

Bảng 4: Thông số cơ bản van an toànTT Chức năng van Lưu lượng tối đa

Q<small>max</small> (l/p)

Áp suất mởvan P (bar)

Khoảng điều chỉnháp suất (có điều

khiển)1 Đảm bảo an tồn cho

mạch chính 200 34,323 34,323-137,32 Đảm bảo an toàn cho

xy lanh thuỷ lực 100 6,86 6,86-68,65

2.5 Tính tốn các thơng số cơ bản van một chiều.

Chọn van 1 chiều CIT06 không điều khiển với các thông số sau: - Lưu lượng max: 85 (l/ph)

- Áp suất tối đa: 25 (Mpa)Ưu điểm nổi bật:

- Thiết kế nhỏ gọn và đơn giản.

10

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

- Chất liệu cứng cáp được làm từ thép nên bền, khơng bị oxi hố, ăn mịn.- Phù hợp lắp trong nhiều không gian, môi trường khác nhau.

<b>3. TÍNH TỐN BỘ NGUỒN THUỶ LỰC.</b>

3.1 Bơm thủy lực.

Ta chọn bơm theo áp suất làm và lưu lượng làm việc của mạch thuỷ lực. - Xác định áp suất làm việc lớn nhất của bơm:

P<small>bommax</small> = Pmax +

∑

∆ P_i Trong đó:

P là áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống cung cấp cho động cơ thuỷ lực.<small>max</small>

∑

∆ P_ilà tổng tổn thất áp suất qua các phần tử đường ống.

∑

∆ P_i=(0,1−0,2)P_max P_xylanh=277,79¯¿P_max

P<small>bommax</small> = 277,79 + 0,15.277,79 = 319,45 (bar)- Lưu lượng cần thiết Q<small>bommax</small>

Q<small>bommax</small> = Q + <small>đc</small>

∑

∆ Q Trong đó:

Q lưu lượng làm việc của toàn bộ mạch thuỷ lực <small>đc</small>

∑

∆ Q là tổn thất lưu lượng qua các phần tử và đường ống

∑

∆ Q=(10−15 %)Q_đc

Q = 17,65 (l/ph) <small>đc</small>

Q<small>bommax</small> = 17,65 + 0,15.17,65 = 20,29 (l/ph)Từ những thông số trên ta chọn được loại bơm sau:

Bơm piston có điều chỉnh lưu lượng Bosch Rexroth loại A10VSOBảng 5: Thông số cơ bản của bơm Bosch Rexroth loại A10VSO

11

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Loại bơm

Lưu lượng riêng qb(l/vịng)

Tốc độ quaytrung bình(vịng/phút)

Áp suất làmviệc pbommax

Khoảng điềuchỉnh lưu lượng

(l/phút)Piston loại có điều

khiển 0,018 1500 350 27 – 70,2

3.2 Thùng dầu và lọc dầua, Thùng dầu

Dung tích của thùng dầu: V k.Q<small>nt </small>

Q<small>t </small>– Lưu lượng lớn nhất của tất cả các bơm l/phút k – hệ số tỷ lệ k = 2÷8 Chọn k=3

V<small>n</small> 3.20,29 60,87 (l/p)

Dự định kết cấu thùng dầu: Thùng dầu phải có vách ngăn giữa cửa hút và cửa hồi, trênvách ngăn này có rãnh lưu thơng dầu. Khoảng cách từ cửa hút và cửa hồi càng xa càngtốt nhằm làm nguội dầu và khơng tạo song trong thùng, đặt bộ lọc khí để tránh bụi bẩndầu. Các ống ra vào được làm kín (ngăn được sự tạo xốy tại cửa hút, khơng lọt bụivào đầu nối, khả năng vệ sinh tốt, tỏa nhiệt tốt).

Từ thông số trên ta chọn thùng dầu GBKXWN của hãng SUMAC với 120 lítb, Lọc dầu

Lọc dầu MF24

Lưu lượng dòng chảy 850 (l/phút) Áp suất hoạt động 12 (bar)

3.3 Tính tốn động cơ dẫn động

Việc tính tốn 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 việcthích hợp với yêu cầu truyền động của máy. Ở đây, chọn động cơ điện xoay chiều ba

12

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

pha, do cấu tạo và vận hành đơn giản, nối trực tiếp với mạng điện xoay chiều, khơngcần biến đổi dịng điện.

2) Chọn công suất của động cơ Nđc: phải dựa trên cơng suất của bơm, có tính đến tổnthất cơ khí. Việc chọn đúng cơng suất động cơ có ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật lớn. Nếucông suất động cơ nhỏ hơn cơng suất bơm thì động cơ sẽ làm việc quá tải, nhiệt tăngqúa trị số cho phép, động cơ chóng hỏng. Khi động cơ truyền cơng suất cho bơm dầusẽ có tổn thất cơ khí trên đường truyền cơng suất qua các thiết bị cơ khí hoặc do masát, thông thường tổn thất này chiếm khoảng ∆N ≈ 15% N . Ngoài lượng tổn thất<small>ckđc</small>này ra thì 85% N sẽ được chuyển thành cơng suất thuỷ lực mà bơm dầu cấp cho hệ<small>đc</small>thống.

Vậy công suất yêu cầu tối thiểu của động cơ là:N_dc=^N<small>bơm</small>

0,85⁼Q<small>bơm .</small>P<small>bơm</small>

612.0,85 ⁼

612.0,85 ^=12,46⁽^KW⁾Từ công suất trên ta chọn động cơ điện hãng Siemens 15 KW 20 Hp.

<b>4. TÀI LIỆU THAM KHẢO</b>

[1] Bài giảng trên lớp.

[2] Đỗ Xuân Đỉnh ( 2011), Truyền động thủy khí, Nhà xuất bản Xây dựng.[3] Catalog các hãng.

13

</div>