Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy ép thủy lực song động chuyên dập vuốt

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 1
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU
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 còn làm
tăng cơ tính của sản phẩm. Khả năng tự động hóa cao nên thường được dùng trong
sản xuất hàng loạt và hàng khối lớn vì thế mà hạ giá thành sản phẩm rất nhiều. Đây
là một trong những ưu điểm của ngành. Vì thế GCAL không thể thiếu trong một
nền công nghiệp phát triển.
Tuy nhiên chúng ta muốn tạo được ra những sản phẩm nói trên bằng phương
pháp dập tạo hình thì chúng ta cần phải có thiết bị, máy móc. Máy ép thủy lực là
một trong những thiết bị rất cần trong ngành GCAL đặc biệt là được sử dụng nhiều
trong công 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.
Hiện tại em đang được làm đồ án với đề tài là: Thiết kế máy ép thuỷ lực song
động 160/80 tấn do thầy PGS.TS Phạm Văn Nghệ hướng dẫn. Do đây là đồ án
đầu tiên của em trong ngành. Vì thế em không thể tránh khỏi những sai sót, do đó
em xin có sự đóng góp của các thầy cô để em hoàn thiện hơn nữa, nhất là để em có
những kinh nghiệm cho sau này.
Em xin chân thành cảm ơn rất nhiều.
Hà nội, ngày 15 tháng 05 năm 2014

Sinh viên

Đỗ Thị Nhung
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 2
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương 1 : Tổng quan về máy ép thủy lực song động
chuyên dập vuốt
1.1 . Vai trò máy ép thủy lực song động trong sản xuất.
Trong công nghiệp, máy ép thủy lực song động được ứng dụng tương đối rộng
rãi. Đặc biệt trong ngành gia công áp lực, máy ép TLSĐ được ứng dụng để thực
hiện dập tấm, dập thủy cơ … để tạo ra các chi tiết được ứng dụng phổ biến trong
cuộc sống hàng ngày như: vỏ và cánh cửa ô tô, xe máy, bồn rửa, …
Nguyên nhân được ứng dụng là do:
• Có tính linh hoạt: Có thể điều chỉnh được hành trình làm việc và thực
hiện tương đối dễ dàng.
• Không gây va đập và tiếng ồn như các máy cơ khí khác.
• Kết cấu tương đối gọn nhẹ, làm việc êm.
• Công suất và lực truyền lớn nhờ các thiết bị đơn giản.
• An toàn và độ tin cậy cao
• Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim
loại không lớn.
• Tiết kiệm được nguyên vật liệu, thuận lợi cho quá trình cơ khí hoá và tự
động hoá, do đó năng suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm.
• Quá trình thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí
đào tạo và quĩ lương.
• Dạng sản xuất thường là loạt lớn và hàng khối do đó hạ giá thành
sản phẩm.
• Tận dụng được phế liệu, hệ số sử dụng vật liệu cao.
• Dập tấm không chỉ gia công những vật liệu là kim loại mà còn gia
công những vật phi kim như: Techtolit, hêtinac và các loại chất dẻo.
1.2. Phân loại .
1.2.1. Sơ đồ kết cấu.
Hình 1.1. Sơ đồ kết cấu của máy ép thủy lực song động.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 3
3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.2.2. Phân loại.
- Máy ép thủy lực song động cho tác động ép theo một chiều (hướng xuống)
- Máy ép thủy lực song động cho tác động ép cả hai chiều (hướng xuống và lên)
1.3. Sơ lược về công nghệ dập tấm.
Quá trình công nghệ là toàn bộ các tác động trực tiếp làm thay đổi hình
dạng, kích thước, tính chất và trạng thái của phôi ban đầu để đạt được mục đích
nào đó.Quá trình công nghệ bao gồm những nguyên công và được sắp xếp theo
một trình tự nhất định.
Dập tấm là một phần của quá trình công 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 không đáng kể chiều dày của
vật liệu và không 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 phôi ở trạng thái nóng khi chiều dày vật liệu lớn.
Nguyên công là một phần của quá trình công nghệ được thực hiện bời một hay
một số công nhân ở một vị trí nhất định trên máy bao gồm toàn 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 công
nghệ dập tấm đó là dập vuốt.
Dập vuốt là một nguyên công biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo ra các chi
tiết rỗng có hình dạng và kích thước cần thiết khi nghiên cứn một quá trình
dập vuốt chi tiết cốc
Hình 1.2. Sơ đồ khuôn dập vuốt chi tiết hình trụ có vành.
Ta thấy quá trình tạo hình được tiến hành trên khuôn bao gồm các bộ phận làm việc
như: cối, chày dập vuốt và tấm chặn vật liệu.
Khi dập các chi tiết có chiều dày tương đối s/D lớn thì khuôn dập vuốt có thể không c
ần 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 không có chặn, ngoại lực được truyền qua chày, tác dụng vào phần đáy
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 4
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
của chi tiết dập vuốt còn phần vành của phôi 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, chiều
sâu không 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 sản phẩm dập vuốt điển hình.
Hình 1.3. Tấm nắp
Hình 1.4. Chậu rửa
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 5
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 1.5. Cánh cửa ôtô
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 yêu cầu kĩ
thuật như sau:
1. Lực danh nghĩa của máy phải lớn hơn lực ép của xilanh chính.
2. Đối với nguyên công có hành trình làm việc ngắn thì lực ép xác định bằng
công thức: P
m
≥ (1,2÷1,3)P.
3. Đối với nguyên công 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.
4. Kiểu máy: Phải chọn phù hợp với yêu cầu công nghệ của máy.

5. Hành trình máy: Quan trọng trong quá trình dập vuốt.
6. Có cơ cấu bảo vệ an toàn cho người và máy.
1.6. Các thông 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 : P
H
= 160 tấn = 1600KN.
+ Lực đẩy dưới: P
d
= 80 tấn = 800KN.
+ Hành trình chính: h
1
= 560mm.
+ Hành trình đẩy dưới : h
2
= 250mm.
+ Tốc độ xuống nhanh của xilanh chính trong hành trình không tải:
v
1
= 100 mm/s.
+ Tốc độ piston có tải xilanh trên : v
2
=20 mm/s.
+ Tốc độ của piston đẩy dưới lên trên: v
3
=100 mm/s.
+ Tốc độ lên nhanh của xilanh chính trong hành trình không tải:
v
4
=140 mm/s.

+ Kích thước bàn máy : 900mm x 900mm
+ Kích thước đầu trượt: 900mm x 900mm x 300mm.
+ Chiều cao hở: 1100mm.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 6
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chương 2: Cơ sở thiết kế máy ép thủy lực song động
2.1. Nguyên lí hoạt động của máy.
2.1.1. Nguyên lí.
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 phôi cho máy.
Cấp phôi 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.
2.1.2. Chế độ làm việc.
Các chế độ làm việc trong máy ép thủy lực bao gồm:
• Chế độ đơn nhát.
• Chế độ liên tục.
• Chế độ điều chỉnh.
Chế độ đơn nhát là chế độ mà khi PTXL thực hiện thao tác lên xuống tác động vào
không có tác dụng.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 7
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
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 là chế độ mà ta có thể thay đổi các thao tác lên xuống của PTXL
khi tác động.

2.2. Ứng dụng định luật Pascal khi thiết kế máy ép thủy lực.
2.2.1. Khái niệm áp suất thuỷ 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 ω, gọi P là lực của phần trên
tác dụng lên ω.
Ta có các khái niệm sau
- P: là áp lực thuỷ tĩnh (hoặc tổng áp lực) tác dụng lên diện tích ω (N, KN ).
- Tỷ số : P/ω = p
tb
: là áp suất thủy tĩnh trung bình trên diện tíchω.
- Lim (P/ω) : áp suất thủy tĩnh tại 1 điểm (hay còn gọi là áp suất thủy tĩnh).

- Đơn vị của áp suất: N/m
2
; kg/(m.s
2
), 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.
2.2.2. Định luật Pascal.
Áp suất tại điểm A nào đó là: p
I
= p
0
+ γ.h.
Nếu ta tăng áp suất tại mặt thoáng lên Δp thì áp suất tại điểm A đó sẽ là:

p
II
= ( p
0
+ Δp ) + γ.h
Vậy tại A áp suất tăng: p
II
– p
I
= 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: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 8
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
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 pittông di chuyển. Pittông nhỏ gắn vào đòn bẩy, khi một lực F nhỏ tác
dụng lên đòn 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 môi chất lỏng,
do đó sẽ truyền lên mặt piton lớn ω2, như vậy, tổng áp lực P2 tác dụng lên pittông
ω2 :
Trong đó:
ω2 - diện tích mặt pittông lớn
Nếu coi ω1 , p1 là không đổi, khi muốn tăng P2 thì phải tăng ω2.
2.3. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế.
2.3.1. 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:
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 9
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
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:
1. Phần khuôn trên: cối được nối với pit-tong xilanh chính tạo lực ép.
2. Khuôn dưới: chày được nối cố định với bàn máy.
3. Bộ phận đẩy phôi: được nối với đầu pit-tong xi-lanh đẩy.
2.3.2. Chọn phương án thiết kế máy chuyên dùng dập vuốt.
2.3.2.1 Phân tích yêu cầu trong 1 chu kì làm việc.
Yêu cầu trong một chu kì làm việc:
Khi nhấn start:
• Xilanh đẩy mang vành chặn và tấm đẩy lên nhanh.
• Xilanh chính mang khuôn trên xuống nhanh, sau khi gần tới bàn máy
thì xuống chậm để kẹp phôi. Sau đó thực hiện quá trình vuốt phôi vào
trong cối.
• Sau khi ép xong, xilanh chính đi lên.
2.3.2.2. 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.
Sau đây là phương án em lựa chon để thiết kế cho máy:
Máy ép sử dụng các thiết bị thủy lực tạo ra lực ép, kẹp gồm 2 xilanh:
Sơ đồ nguyên lí:
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 10
10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lí.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 11
11
1. Thùng dầu dưới.
2. Bộ lọc dầu.
3. Động cơ.
4. Bơm dầu.
5. Van an toàn.
6. Đồng hồ.
7. Van 2/2.
8. Van an toàn.
9. Đồng hồ.
10. Van 2/2.
11. Van 4/3.
12. Van an toàn.
13. Đồng hồ.
14. Van 4/3.
15. Van tiết lưu một chiều.
16. Van tiết lưu một chiều.

17. Van tiết lưu một chiều.
18. Van tiết lưu một chiều.
19. Van một chiều có điều khiển
20. Thùng dầu trên.
21. Xi-lanh chính.
22. Xi-lanh phụ.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 12
Ưu điểm của hệ thống máy ép thủy lực:
• Chuyển động êm, dễ điều chỉnh vô cấp tốc độ.
• Đảo chiều dễ dàng, không gây ra rung động.
• Công 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 công nhân để thay phôi.
Nguyên lí hoạt động:
Khi nhấn start, động cơ 3 quay, dầu được bơm 4 bơm từ bể 1 qua bộ lọc 2.
Hành trình lên đẩy sản phẩm của xilanh đẩy:
N6 có điện: dầu qua van 14 và được điều chỉnh tốc độ nhờ van tiết lưu một chiều 18
vào xilanh đẩy 22.
Hành trình xuống của xilanh chính:
N1 có điện, dầu qua van 11 và được điều chỉnh tốc độ nhờ van tiết lưu một chiều 15
vào trong khoang trên của xilanh chính 21. Khi tới công tắc hành trình chuyển nhanh
chậm, cấp điện cho N3 dầu được chảy bớt về thùng dầu trên xilanh chính xuống chậm.
Gặp tiếp điểm ép thực hiện thao tác vuốt phôi vào trong cối.
Hành trình lên của xilanh chính:
N2 có điện, dầu qua van 11 đến van tiết lưu một chiều 16 vào phần dưới xilanh chính

21 Xi-lanh chính đi lên. Dầu phía trên qua van 19 về bể trên và qua 15 + 11 về bể
dưới.
Hành trình xuống (lùi đẩy) của xilanh đẩy:
N7 có điện: dầu qua van 11 và được điều chỉnh tốc độ nhờ van tiết lưu một chiều 17
vào phía trên xilanh đẩy 22 Xilanh đẩy đi xuống.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 13
Chương 3: Tính toán thiết kế máy ép thủy lực song động 160/80
3.1. Tính toán và thiết kế động học máy.
3.1.1. Xác định các thông số động học.
Máy ép thuỷ lực song động 160/80 tấn được thiết kế với 2 cụm xilanh piston , chúng
có thể thực hiện được các hành trình sau :
- Đối với cụm xilanh piston chính :
+ Hành trình không tải với tốc độ nhanh.
+ Hàng trình xuống chậm với tốc độ chậm.
+ Hành trình công tác với tốc độ chậm.
+ Thực hiện hành trình khứ hồi với tốc độ nhanh
- Đối với cum xilanh đẩy dưới :
+ Hành trình lên nhanh.
+ Hành trình xuống nhanh.
Yêu cầu của máy:
Khuôn trên:
Hành trình xuống nhanh với vận tốc : v
1
Hành trình xuống chậm với vận tốc: v
2
Hành trình ép với vận tốc: v
3
Hành trình lên nhanh: v
4
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 14

Tấm đẩy:
Hành trình lên nhanh: v
5
Hành trình xuống nhanh: v
5
- Tính thời gian, vận tốc chu kì ép:
Ta có
Vận tốc hành trình ép: v
3
= 20 (mm/s)
Thời gian ép:
T
3
= 500 / 20 = 25 (s)
Vận tốc hành trình đẩy: v
5
= 140 (mm/s)
Thời gian đẩy:
T
5
= 200 / 140 = 1,5 (s)
3.1.2. Thiết kế sơ đồ động của máy.
Hình 3.1. Sơ đồ động.
3.1.3. Thiết kế sơ đồ truyền động thủy lực của máy.
3.1.3.1. Sơ đồ thủy lực.
Xuất phát từ các yêu cầu như trên ta thiết kế sơ đồ thuỷ lực như hình vẽ :
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 15
Hình 3.1.1. Sơ đồ thủy lực.
3.1.3.2. Nguyên lí hoạt động.
Khi nhấn start, động cơ 3 quay, dầu được bơm 4 bơm từ bể 1 qua bộ lọc 2.

Hành trình lên của xilanh phụ:
N6 có điện: dầu qua van 14 và được điều chỉnh tốc độ nhờ van tiết lưu một chiều 18
vào xilanh đẩy 22.
Hành trình xuống của xilanh chính:
N1 có điện, dầu qua van 11 và được điều chỉnh tốc độ nhờ van tiết lưu một chiều 15
vào trong khoang trên của xilanh chính 21. Khi tới công tắc hành trình chuyển nhanh
chậm, cấp điện cho N3 dầu được chảy bớt về thùng dầu trên xilanh chính xuống chậm.
Hành trình lên của xilanh chính:
N2 có điện, dầu qua van 11 đến van tiết lưu một chiều 16 vào phần dưới xilanh chính
21 Xilanh chính đi lên. Dầu phía trên qua van 19 về bể trên và qua 15 + 11 về bể
dưới.
Hành trình xuống của xilanh phụ:
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 16
N7 có điện: dầu qua van 11 và được điều chỉnh tốc độ nhờ van tiết lưu một chiều 17
vào phía trên xilanh đẩy 22 Xi-lanh đẩy đi xuống.
3.2. Tính toán thiết kế các phần tử thủy lực.
3.2.1. Xilanh pittong.
3.2.1.1. Xilanh pittong chính.
Cụm xylanh piston chính được chế tạo với mục đích tạo ra lực ép danh nghĩa 160
tấn , Kết cấu của cụm xy lanh piston chính như hình sau:
Hình 3.2. Xilanh chính
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 toán thiết kế cụm xilanh piston chính của máy.
Lực ép danh nghĩa của máy là 160 tấn = 1600 KN.
Áp suất làm việc của chất lỏng là 25 Mpa = 25.10
6
N/m
2
.

=> Đường kính trong của xi lanh là:
D
tr
=
p
F
.
.4
π
=
6
3
10.25.
10.1600.4
π
≈
0,285 m = 285 mm.
Theo các dãy tiêu chuẩn ta chọn đừơng kính trong của xylanh là : D
tr
= 320 mm.
 Áp suất thực khi ép là: p=
2
.
.4
D
F
π
= 20.10
6
N/m

2
.
 Diện tích đầu pittong đẩy trên là:
 S
d
=
80425
4
320.
4
.
2
2
==
π
π
tr
D
mm
2

≈ 0,08 m
2
Theo kinh nghiệm ta có:
Đường kính của cán piston là : D
c
= k. D
tr
với k=0,2 ÷0,5
 D

c
= (0,2 ÷ 0,5).320=64 ÷ 160 mm
 Chọn D
c
= 100 mm.
 Diện tích mặt cắt ngang của cán piston là:
 S
c
=
7854
4
100.
4
.
2
2
==
π
π
c
D
mm
2

≈ 0,008 m
2
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 17
 Diện tích hình vành khăn là :
 S
vk

=S
d
– S
c
=0,08 - 0,008 = 0,072 m
2

Piston truyền lực tới đầu trượt và chịu nén.Kiểu liên kết giữa piston và đầu trượt
là kiểu liên kết có các vòng 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 tôi 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 [
σ
] đối với xi-lanh
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 : [
σ
] = 150 MPa ÷180 MPa
Bán kính trong của xi-lanh là : R
tr
=
2
tr
D

=
2
320
=160 mm.
Theo công thức 6.7 tr 156 tài liệu [I] có bán kính ngoài của xi-lanh là :
R
tr
= R
B
.
R
B
: bán kính trong của xi-lanh R
B
= R
tr
= 160 mm.
[
σ
] : ứng suất cho phép đối với vật liệu làm xi-lanh .
Ta chọn [
σ
] = 150 MPa.
R
H
= R
B
.
[ ]
p.3

][
−
σ
σ
.
 R
H
= 160.
20.3150
150
−
≈ 182 mm.
Chiều dày của thành xi-lanh là : t = R
H
– R
B
= 182 – 160 = 22 mm.
Lưu lượng đưa vào xi-lanh chính trong quá trình piston đi xuống nhanh là:
Q
xn
= S
d
.V
xn
= 0,08 . 0,1≈ 0,008 m
3
/s = 8 lít/s = 480 l/ph
Lưu lượng đưa vào xi-lanh chính trong quá trình piston đi xuống chậm là:
Q
xc

= S
d
.V
xc
= 0,08 . 0,02 ≈ 0,0016 m
3
/s = 1,6 lít/s = 96 l/ph
Lưu lượng đưa vào xi-lanh chính trong quá trình không tải lên là :
Q
ln
= S
vk
.V
ln
= 0,072 . 0,14 ≈ 0,01008 m
3
/s = 10,08 lít/s = 604,8 l/ph
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 18
Tính toán kiểm nghiệm cụm xi-lanh piston chính .
Ứng suất lớn nhất xuất hiện trên bề mặt trong của xi-lanh
=> ta kiểm nghiệm độ bền của xi-lanh tại bề mặt trong với bán kính :
R = R
tr
= 160 mm .
Theo công thức 6.1 tr 155 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất hướng kính :
r
σ
=
22

2
.
BH
B
RR
Rp
−
. (
)1
2
2
B
H
R
R
−
p : áp suất chất lỏng
R
B
: bán kính trong của xi-lanh.
R
H
: bán kính ngoài của xi-lanh.
=>
)
160
182
1.(
160182
160.20

2
2
22
2
−
−
=
r
σ
= - 20 MPa.
Theo công thức 6.2 tr 156 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất tiếp tuyến :
t
σ
=
22
2
.
BH
B
RR
Rp
−
. (
)1
2
2
B
H
R

R
+
.
=>
)
160
182
1.(
160182
160.20
2
2
22
2
+
−
=
t
σ
= 156 MPa.
Theo công thức 6.3 tr 156 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất theo chiều trục do ảnh hưởng của đáy :
22
2
22
2
160182
160.20
.
−

=
−
=
BH
B
z
RR
Rp
σ
= 68 MPa.
Theo công thức 6.4 tr 156 tài liệu [I] ta có ứng suất tương đương là :
222
)()()(
2
1
trrzzte
σσσσσσσ
−+−+−=
.
=>
MPa
e
141)156)20(())20(68()68156(
2
1
222
=−−+−−+−=
σ

< [

σ
] = 150 MPa => xi-lanh thoả mãn về độ bền.
KL: Xi-lanh thoả mãn về độ bền.
3.2.1.2. Xilanh pittong phụ.
Cụm xi-lanh piston phụ chế tạo nhằm tạo ra lực đẩy dưới cho máy P
d
= 80 tấn để đẩy
sản phẩm ra khỏi lòng khuôn. 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/m
2
.
Tính toán cụm xilanh piston đẩy dưới.
Đường kính trong của xilanh đẩy dưới là :
D
tr
=
202,0
10.25.
10.800.4
.
.4
6
3
≈=
π
π
p
F

m = 202 mm
Ta chọn D
tr
= 220 mm.
 Áp suất thực khi đẩy : p = 21 .10
6
N/m
2
.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 19
Diện tích đầu piston đẩy dưới là :
S
d
=
==
4
220.
4
.D
2
2
tr
π
π
38013 mm
2

≈ 0,038 m
2
Bán kính trong của xi-lanh là : R

B
=
110
2
220
=
mm
Xi-lanh được rèn bằng thép có (0,3%÷0,35%)C => [
σ
] = 150MPa.
Theo công thức 6.7 tr 156 tài liều [I] có bán kính ngoài của xi-lanh là :
R
H
= R
B
.
[ ]
p.3
][
−
σ
σ
.
 R
H
= 110.
≈
− 21.3150
150
126 mm

Ta chọn R
H
= 120mm.
Chiều dày của thành xi-lanh là : t
’
= R
H
- R
B
= 126 – 110 =16 mm.
Theo kinh nghiệm ta có:
Đường kính của cán piston là : D
c
= k. D
tr
với k=0,2 ÷0,5
D
c
= (0,2 ÷ 0,5).220 = 44 ÷110 mm
Chọn D
c
= 70 mm.
Diện tích mặt cắt ngang của cán piston là:
S
c
=
==
4
70.
4

.D
2
2
c
π
π
3848 mm
2

≈ 0,004 m
2
Diện tích hình vành khăn là :
S
vk
=S
d
– S
c
=0,038 – 0,004 ≈ 0,034 m
2

Lưu lượng đưa vào xilanh đẩy trong quá trình lên đẩy là:
Q
d
= S
d
.V
d
= 0,038. 0,1 =0,0038 m
3

/s = 3,8 lít/s = 228 l/ph
Lưu lượng đưa vào xilanh đẩy trong quá trình lùi đẩy là :
Q
ld
= S
vk
.V
ld
= 0,034 . 0,1 = 0,0034 m
3
/s = 3,4 lít/s = 204 l/ph
Kết cấu của cụm xilanh piston đẩy như hình sau :
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 20
Hình 3.4. Xilanh phụ.
Kiểm nghiệm cụm xylanh piston đẩy dưới.
Ứng suất lớn nhất xuất hiện tại bề mặt trong của xylanh , ta kiểm nghiệm tại bề mặt
trong của xylanh với R=R
’
B
=110mm.
Theo công thức 6.1tr155 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất hướng kính là :
r
σ
=
22
2
.
BH
B

RR
Rp
−
. (
)1
2
2
B
H
R
R
−
=>
r
σ
=
22
2
110126
110.21
−
. (
)
110
126
1
2
2
−
= -21 MPa.

Theo công thức 6.2 tr 156 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất tiếp tuyến :
t
σ
=
22
2
.
BH
B
RR
Rp
−
. (
)1
2
2
B
H
R
R
+
.
=>
)
110
126
1.(
110126
110.21

2
2
22
2
+
−
=
t
σ
= 156 MPa.
Theo công thức 6.3 tr 156 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất theo chiều trục do ảnh hưởng của đáy :
22
2
22
2
110126
110.21
.
−
=
−
=
BH
B
z
RR
Rp
σ
= 67 MPa.

Theo công thức 6.4 tr 156 tài liệu [I] ta có ứng suất tương đương là :
222
)()()(
2
1
trrzzte
σσσσσσσ
−+−+−=
.
=>
=−−+−−+−=
222
)156)21(())21(67()67156(
2
1
e
σ
149,7 MPa
< [
σ
] = 180 MPa .
KL : Xi-lanh thoả mãn về độ bền.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 21
3.2.2. Van thủy lực.
Theo cách thức sử dụng, van được sử dụng trong hệ thống thuỷ lực thường có các
loại sau đây : van tiết lưu, van một chiều, van an toàn, van phân phối,…
Sau đây là các loại van sử dụng trong hệ thống thủy lực:
a. Van phân phối 4 cửa 3 vị trí điều khiển bằng thuỷ lực dùng cho xilanh chính
.
Hình 3.5. Van phân phối 4 cửa 3 vị trí điều khiển bằng thuỷ lực

Loại van phân phối được sử dụng là loại van điều khiển bằng điện từ ; thuỷ lực; hoặc
bằng tay.
Van phân phối 4 cửa, 3 vị trí điều khiển bằng điện từ.
Chọn van có ký hiệu sau: 4WE66XSG24 N9K4/V, là van có lưu lượng lớn nhất là
60l/p, áp suất làm việc lớn nhất là 315bar
Hình 3.6. Van phân phối 4 cửa, 3 vị trí điều khiển bằng điện từ
b. Van tiết lưu kết hợp với van 1 chiều
Là van điều chỉnh lưu lượng cung cấp cho xilanh. Nó kết hợp với van 1 chiều để đề
phòng van tiết lưu bị kẹt thì có van 1 chiều để đảm bảo cho thoát dầu khi quá áp. Chọn
van có ký hiệu: MK10G1X/V, là van có lưu lượng cho qua lớn nhất là 400l/p, áp suất
làm việc lớn nhất được 315bar.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 22

Hình 3.7. Van tiết lưu 1 chiều
c . Van chống tụt áp (Van an toàn)

Hình 3.8. Van an toàn
Là van đảm bảo cho hệ thống không bị quá tải về áp suất. Đảm bảo cho hệ thống
được an toàn, không bị phá vỡ đường ống, hỏng hóc các van khác…
Chọn van có ký hiệu sau: DBDS4K1X/315V là van có áp suất cài đặt lớn nhất để chịu
tải được là 315bar, lưu lượng 20l/p.
d. Van điền đầy
Là van có tác dụng cung cấp lượng dầu cần thiết ở hành trình không tải, có tác dụng
thoát dầu ở hành trình khứ hồi để đạt được vận tốc cần thiết. Chọn van SFA1-1X/*:
Lưu lượng : 500 l/min

SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 23

Hình 3.9. Van điền đầy
3.2.3. 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: p= 25 MPa
Lưu lượng bơm: Q
B1
≥ 604,8 l/ph
Chọn động cơ dẫn động: n=1450 vg/ph
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 24
=> q
B1
≥ Q / n= 604,8/ 1450

= 0,42 l/ph
Chọn bơm pit-tong có: q
v
= 0,42 l/ph
P= 25 MPa.
3.2.4. Động cơ điện.
Công suất động cơ :
N = p
0
.Q
ln

/(60000. 0,95) = 25.10
6
. 604,8 .10
-3
/60000 = 265 KW
Tra bảng ta chọn động cơ sau:
Công suất : 265 KW
Số vòng quay : 1450(v/p)
3.2.5. Ống dẫn.
Ống dẫn là một bộ phận quan trọng nối liền các cơ cấu thủy lực khác nhau trong
hệ thống. Chất lượng của đường ống ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng làm việc của
hệ thống.
Ống dẫn dùng trong hệ thống dầu ép thường là ống đồng và ống thép.
Ống đồng có ưu điểm là dễ làm biến đổi hình dáng nhưng đắt.
Trong quá trình thiết kế mạch thủy lực. Vấn đề chọn ống dẫn sao cho vừa đảm
bảo yêu cầu làm việc, vừa kinh tế phải cần được tính tới. Vì vậy phải tính toán để chọn
được ống dẫn thích hợp. Mục đích của tính toán ống dẫn là xác định đường kính trong
của ống dẫn, và độ dày của ống dẫn.
Hình 3.11. Ống dẫn.
Đường kính trong d của ống dẫn xác định theo công thức :
Trong đó:
Q – lưu lượng chất lỏng chảy qua ống (m
3
/s)
υ – vận tốc dòng chảy trong ống (m/s)
d – đường kính trong của ống dẫn (m)
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 25