Mô phỏng, tính toán máy ép thủy lực 400 tấn bằng phương pháp phần tử hữu hạn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA
HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
VIỆN KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CƠ HỌC

PHAN THÀNH THIẾT





MÔ PHỎNG, TÍNH TOÁN MÁY ÉP THỦY LỰC 400 TẤN
BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN


LUẬN VĂN THẠC SĨ




HÀ NỘI 2007

ĐẠI HỌC QUỐC GIAHÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN CƠ HỌC







PHAN THÀNH THIẾT



MÔ PHỎNG, TÍNH TOÁN MÁY ÉP THỦY LỰC 400 TẤN
BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN


Chuyên ngành: Cơ học Vật thể rắn
Mã số: 60 44 21

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TSKH Đỗ Sanh


HÀ NỘI 2007

- 1 -
MỤC LỤC

Trang
Mục lục……………………………………………………………1
MỞ ĐẦU……………………………………………………… 3
Chương I:TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THUỶ LỰC…………… 4
Các loại máy ép thuỷ lực………………………………………… 4
Nguyên lý hoạt động chung……………………………………….5
Các bộ phận chính của máy ép thuỷ lực…………………………6
Máy ép thuỷ lực trong công nghệ chế tạo thiết bị áp lực…… 7

Chương II:HỆ THỐNG THUỶ LỰC…………………………… 10
2.1 Một số tính chất cơ bản của chất lỏng………………………… 10
2.2 Các thông số cơ bản của máy ép thuỷ lực……………………….14
2.3 Hệ thống thuỷ lực của máy ép 400 tấn
trong công nghệ chế tạo thiết bị áp lực………………………………18

Chương III: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN………………………….23
3.1 Khái niệm cơ bản về điều khiển………………………………… 23
3.2 Hệ thống điều khiển của máy ép 400 tấn
trong công nghệ chế tạo thiết bị áp lực………………………………27

Chương IV: KHUNG MÁY ÉP………………………………….30
4.1 Sơ lược về phương pháp phần tử hữu hạn (PP PTHH)…….30
4.2 Quá trình tính, thiết kế khung máy ép……………………… 35

KẾT LUẬN…………………………………………………… …48


- 2 -
Danh mục tài liệu tham khảo…………………………………… 49
Phụ lục 1: Bản vẽ khung máy ép………………………………… 50
Phụ lục 2: Bản vẽ quy trình chế tạo khung máy ép……………… 51
Phụ lục 3: Bản vẽ móng máy ép………………………………… 52




















3
MỞ ĐẦU

Đất nước ta hiện nay đang trên con đường công nghiệp hoá, hiện đại
hoá. Hoà cùng quá trình đó là sự phát triển tất yếu của ngành cơ khí.
Trong đó, gia công áp lực cũng đang từng bước đổi mới và đạt được
nhiều thành tựu quan trọng. Ngày nay, có rất nhiều sản phẩm cơ khí
được gia công bằng phương pháp này. Để đáp ứng yêu cầu sản xuất và
tiết kiệm ngoại tệ trong việc nhập khẩu thiết bị, máy móc thì việc nghiên
cứu, chế tạo các thiết bị gia công áp lực trong nước là việc cần thiết.
Đề tài nêu toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy ép thủy lực 400
tấn, dùng trong công nghệ chế tạo thiết bị áp lực. Các nội dung nghiên
cứu, tính toán, thiết kế bao gồm:
 Hệ thống thủy lực.
 Hệ thống điều khiển.
 Khung kết cấu của máy ép.
Qua đó đánh giá, phân tích, so sánh kết quả tính toán với số liệu thực
tế nhằm nêu rõ sự lợi ích của việc ứng dụng tính toán trong thiết kế chế
tạo máy ép thuỷ lực cũng như các loại máy khác.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các cán bộ của
Trường Đại học Công nghệ, đặc biệt là GS. TSKH. Đỗ Sanh đã giúp đỡ
tác giả trong quá trình học tập tại trường và thực hiện tốt luận văn này.


4

Chương I:
TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC
Các loại máy ép thủy lực
Đặc điểm nổi bật của máy ép thủy lực là khi gia công trên những tấm
phôi mỏng, do lực ép tĩnh nên nó đảm bảo cho phôi ép không bị đứt
ngay cả khi lực tác dụng lớn.
Thông số chính của máy ép thủy lực là lực ép định mức P

H
từ các
xilanh công tác của máy ép.
Theo chức năng công nghệ thì máy ép thủy lực được chia ra máy ép
vật liệu kim loại và máy ép vật liệu phi kim.

Máy ép vật liệu kim loại
+ Để rèn dập
Máy ép để rèn-rèn tự do có dập trong khuôn, P
H
=520MN;
Máy ép để dập-dập nống các chi tiết Magiê và hợp kim nhôm,
P
H
=10700MN;
Máy ép đột-để đột nóng các phôi trong cối kín,P
H
=1,530MN;
Máy ép để chuốt kéo - chuốt kéo các phôi rèn qua các
vòng,P
H
=0,7515MN.

+ Để ép chảy
Máy ép thanh-ống,dùng để ép kim loại màu và thép, P
H
=0,4120MN.

+ Để dập tấm

5
Máy ép dập tấm kiểu tác dụng đơn giản, P
H
=0,510MN; Máy ép vuốt
để vuốt sâu các chi tiết hình trụ, P
H
=0,34MN;Máy ép để gấp mép, tạo
mặt bích, để uốn và dập các loại tấm dày,P
H
=345MN; Máy ép để lốc,
để uốn vật liệu dày và nóng, P
H
=3200MN

+ Để thực hiện công việc lắp ráp
+ Để xử lý các phế liệu kim loại
Máy ép đóng gói và đóng bánh,được dùng để ép các phế liệu như
phoi kim loại, P
H
=16MN

Máy ép vật liệu phi kim loại
Gồm có máy ép cho các loại bột, chất dẻo và để ép các tấm phôi
gỗ,gỗ dán

Nguyên lý hoạt động chung
Máy ép thủy lực hoạt động hầu như theo tác dụng tĩnh (hình 1.1).
Nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực dựa trên cơ sở của định luật
Pascal. Ở dạng chung nhất thì máy ép gồm có 2 khoang: xilanh có

piston và các đường ống nối.



6
P
1
p
p
2
P
1
2
3
f
f
1
2

Hình 1.1: Nguyên lý họat động của máy ép thủy lực

Nếu như đặt lực P
1
vào piston 1 thì nó sẽ tạo ra áp suất p=P
1
/f
1
.Theo
định luật Pascal thì áp suất p được truyền tới tất cả các điểm của thể tích
chất lỏng và do có hướng tác dụng vuông góc với mặt đáy của piston

2,nó sé tạo ra lực P
2
=p.f
2
tác dụng lên phôi 3.
Trên cơ sở định luật Pascal ta có:
1
2
12
.
f
f
PP 

Diện tích f
2
lớn hơn diện tích f
1
bao nhiêu lần thì lực P
2
sẽ lớn hơn
lực P
1
bấy nhiêu lần.

Các bộ phận chính của máy ép thủy lực
Khung máy và đồ gá
Khung và đồ gá máy ép thủy lực là kết cấu được tính toán, thiết kế và
chế tạo từ kim loại(thường là thép) đảm bảo đủ độ bền, độ biến dạng và
tuổi thọ cần thiết để chịu được tải trọng làm việc yêu cầu. Tuỳ thuộc vào

tính chất, nhiệm vụ công việc mà khung và đồ gá có kết cấu, hình dáng,
kích thước khác nhau.



7
Hệ thống thủy lực
Hệ thống thủy lực bao gồm có dầu thủy lực, các bơm, các xilanh và
các van kết hợp với nhau để điều khiển hoạt động của máy theo yêu cầu
công nghệ cụ thể.

Hệ thống điều khiển
Thực hiện việc đóng mở các bơm, thay đổi trạng thái của các van
Tuỳ theo yêu cầu công nghệ mà sử dụng các hệ điều khiển dạng mạch
logic cứng hay điều khiển theo chương trình PLC, thông thường hệ
thống điều khiển bao gồm: công tắc hành trình, cảm biến nhiệt độ, cảm
biến áp suất, cảm biến báo mức dầu, rơle trung gian, khởi động từ

Máy ép thủy lực trong công nghệ chế tạo thiết bị áp lực
Công nghệ chế tạo các bồn chứa thể tích lớn,
chịu áp suất cao
Để gia công chế tạo các bồn chứa thể tích lớn, chịu áp suất cao (hình
1.2) cần có các công đoạn sau:
+ Phần thân trụ: được chế tạo trên máy lốc tôn.
+ Phần chỏm cầu (hình 1.3): được ép tạo hình sơ bộ trên máy ép thủy
lực sau đó gia công tinh trên máy vê chỏm cầu (hình 1.4).
+ Ghép nối phần thân trụ và chỏm cầu, chế tạo các chi tiết phụ như
nắp, van xả, chân sơn và có thể phải bọc bảo ôn hay cách nhiệt.

8

Hình 1.2: Bồn chứa CO
2
lỏng


Hình 1.3: Phần chỏm cầu



9


Hình 1.4: Máy vê chỏm cầu.


Yêu cầu công nghệ đối với máy ép thủy lực
Với yêu cầu chế tạo các bồn chứa có đường kính tối đa 6m thì các
yêu cầu đối với máy ép thủy lực này là:
Không gian làm việc cần thiết của máy ép là: dài x cao = 6,8m x 2m
để công nhân có thể đứng thoải mái khi thao tác trong lòng máy ép,
Lực ép tối đa 400 tấn (kết quả từ bài tính lực ép khi gia công chỏm
cầu).
Vận tốc của piston khi chạy không (đi xuống, áp suất thấp): 2m/phút.
Vận tốc của piston khi ép (áp suất cao): 0.5m/phút.
Phần sau của luận văn trình bày toàn bộ quá trình tính toán, thiết kế
máy ép này.

10















Chương II
HỆ THỐNG THỦY LỰC

2.1 Một số tính chất cơ bản của chất lỏng
2.1.1 Tính liên tục
Đối với các máy thủy lực thông thường thì chất lỏng được coi như
một môi trường liên tục, đồng nhất, đẳng hướng. Các yếu tố thủy lực như
vận tốc, áp suất là hàm số liên tục và đạo hàm cũng liên tục. Lực liên
kết giữa các phần tử chất lỏng rất nhỏ nên chất lỏng có tính di động cao,
tích chống lực kéo và lực cắt rất yếu. Nhưng chất lỏng có tính chống nén
rất lớn.

11
2.1.2 Chất lỏng có khối lượng và trọng lượng
Chất lỏng có khối lượng, gọi thể tích chất lỏng là V(m
3
), khối lượng
là M(Kg) thì tỷ số:
)/(
3
mKg
V
M



(2.1)

được gọi là khối lượng riêng hoặc khối lượng đơn vị của chất lỏng
hay mật độ của chất lỏng.
Trọng lượng riêng của chất lỏng ký hiêu là :
)/(
3
mNg



(2.2)

ở đây g là gia tốc trọng trường g=9.81 m/s
2

 10 m/s
2

Tỷ trọng của chất lỏng, ký hiệu , là tỷ số giữa trọng lượng riêng của
chất lỏng và trọng lượng riêng của nước ở 4
o
C:
20H
cl





(2.3)



2.1.3 Tính nén của chất lỏng
Khi áp suất tác động lên chất lỏng thay đổi thì làm cho thể tích chất
lỏng thay đổi theo. Đó là tính nén được của chất lỏng, nó được đặc trưng
bởi hệ số nén :
)/(
1
2
Nm
dp
dV
V




(2.4)

Trong đó: V(m
3
): Thể tích của chất lỏng
p(N/m
2
): Áp suất của chất lỏng
Lấy dấu trừ (-) để cho >0 vì
0
dp
dV

Số nghịch đảo của :


12
)/(
1
2
mNE



(2.5)

gọi là mô đun đàn hồi thể tích.
Vì sự thay đổi thể tích theo áp suất của chất lỏng là rất bé nên trong

thủy lực học người ta coi chất lỏng là không nén được, trừ một số trường
hợp đặc biệt.

2.1.4 Tính nhớt của chất lỏng
2.1.4.1 Giả thiết Niutơn
Khi có chuyển động tương đối giữa các lớp chất lỏng với nhau thì
sinh ra lực nhớt, ứng suất tiếp của nó tỷ lệ với đạo hàm của vận tốc theo
phương thẳng góc với hướng dòng chảy, tức là:
dn
du



(2.6)

Trong đó hệ số tỷ lệ  đặc trưng cho tính nhớt được gọi là hệ số nhớt
động lực hoặc độ nhớt động lực, đơn vị đo là: Ns/m
2

dn
du
: Gradien vận tốc theo phương n thẳng góc với hướng dòng chảy.
Lực nhớt sẽ bằng: T=S
Với S là diện tích tiếp xúc giữa hai lớp chất lỏng.
Ngoài hệ số nhớt động lực  người ta còn dùng hệ số nhớt động học
v:
)/(
2
smv





(2.7)

Hệ số nhớt  và v đồng biến với áp suất, nghịch biến với nhiệt độ.

2.1.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới độ nhớt


13
Hệ số nhớt của chất lỏng giảm khi nhiệt độ tăng. Nhiệt độ ảnh hưởng
lớn trong khu vực nhiệt độ thấp. mối liên hệ giữa nhiệt độ và độ nhớt có
thể biểu diễn bằng \quan hệ sau:
)(
0
0
tt
e





(2.8)

Trong đó: , 
0
: độ nhớt động lực ở t và t
0

độ
: hệ số tỷ lệ, đối với dầu =(0.02 0.03)
Đối với dầu hệ số nhớt  còn được biểu diễn bằng công thức gần
đúng sau:







t
K
t
20
20


(2.9)

Trong đó: 
t
: hệ số nhớt ở t
0
C

20
: hệ số nhớt ở 20
0
C

K: số mũ tuỳ thuộc loại dầu
2.1.4.3 Ảnh hưởng của áp suất tới độ nhớt
Khi áp suất tăng từ 0 đến (300 400) át thì hệ số nhớt tăng với áp suất
theo quy luật gần như đường thẳng, áp suất tăng hơn nữa thì hệ số nhớt
tăng theo đường cong.
Sự phụ thuộc của v và p có thể biểu diễn bằng công thức:
v
p
=v(1+Kp)
(2.10)

Trong đó: v: Hệ số nhớt khi áp suất bằng áp suất khí trời.
K: Hệ số phụ thuộc vào loại dầu.
p: áp suất tính bằng at
Trong thực tế với các dầu khoáng sản dùng trong truyền động khi
p=90 500 at có thể dùng công thức thực nghiệm:
v
p
=(1+0.003p)v
(2.11)



14
Trong các hệ thống truyền động thường có các khe rò rỉ. Lưu lượng
rò rỉ sẽ tăng khi áp suất tăng. Nhưng khi áp suất tăng thì hệ số nhớt cũng
tăng nên lại hạn chế lưu lượng này. Vì vậy phải xét kỹ sự biến đổi độ
nhớt khi áp suất tăng.

2.1.4.4 Chất lỏng Niutơn và không Niutơn

Phần lớn chất lỏng gặp trong thực tế có lực nhớt tuân theo giả thiết
Niutơn, được gọi là chất lỏng Niutơn.
Ngoài ra còn có các chất lỏng mà lực nhớt của nó không tính được
theo giả thiết Niutơn, gọi là chất lỏng không Niutơn.

2.1.5 Tính dãn nở vì nhiệt
Khi nhiệt độ chất lỏng thay đổi thì thể tích của nó thay đổi. Hệ số dãn
nở theo nhiệt độ 
t
biểu thị sự biến đổi tương đối của thể tích chất lỏng V
ứng với nhiệt độ 1
0
C:
t
V
V
t



1


(2.12)

Tương tự trên ta có sự thay đổi của khối lượng riêng:
t
t






1
0

(2.13)

Trong đó  và 
0
là khối lượng riêng ứng với nhiệt độ t
o
và t
o
0


2.1.6 Các lực tác động trong chất lỏng- áp suất
Tất cả các lực tác động trong chất lỏng đều có thể chia làm hai loại:
Lực khối và lực mặt.
Lực khối là lực tác động lên tất cả các phân tố chất lỏng trong khối
chất lỏng khảo sát. Ở điều kiện phân bố đều, lực khối tỷ lệ với thể tích


15
chất lỏng nên còn được gọi là lực thể tích. Lực quán tính, lực từ, lực điện
trường, trọng lực đều là lực khối.
Vectơ tổng hợp của lực khối:
dVfF
V






(2.14)

Với

f
là lực khối đơn vị.
Lực mặt là lực tác động lên mặt giới hạn khối chất lỏng khảo sát. Nếu
phân bố đều và liên tục thì lực mặt tỷ lệ thuận với diện tích tiếp xúc. Xét
thành phần lực P tác dụng vuông góc lên một yếu tố diện tích S của
chất lỏng. Nếu áp lực tác động phân bố đều và liên tục thì lực tác động
lên một đơn vị thể tích là áp suất thủy động, ký hiệu p. Trong trường hợp
chất lỏng tĩnh thì gọi là áp suất thủy tĩnh.
dS
dp
S
p
p
S





lim
0

(2.15)


2.2 Các thông số cơ bản của máy ép thủy lực
Chất lỏng làm việc trong các loại máy ép thủy lực là chất lỏng không
chịu nén và không xét tới ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ. Các thông
số cơ bản của máy ép thủy lực là:


2.2.1 Cột áp
Cột áp của máy thủy lực (H) là năng lượng của một đơn vị trọng
lượng chất lỏng (năng lượng đơn vị) của dòng chảy trao đổi được với
máy thủy lực, tính bằng mét cột chất lỏng(hình 2.1).


16

Hình 2.1



g
vvPP
zH
AABBAB
BA
2
22








(2.16)

Hay: H=H
t
+ H
d
(2.17)

Với :

AB
BAt
PP
zH



(2.18)

g
vv
H
AABB
d

2
22




(2.19)


Trong đó : p
A
, p
B
: áp suất tại mặt cắt A-A và B-B
v
A
, v
B
: vận tốc dòng chảy tại mặt cắt A-A và B-B
z: độ cao
H
t
: cột áp tĩnh


17
H
d
: cột áp động
Như vậy cột áp H chính là chênh lệch năng lượng đơn vị của dòng

chất lỏng qua máy thủy lực giữa B và A.
Nếu H>0 khi đó máy thủy lực là máy cấp năng lượng và ngược lại là
máy thu năng lượng.

2.2.2 Lưu lượng
Là lượng chất lỏng chảy qua máy thủy lực trong một đơn vị thời gian
Lưu lượng thể tích Q có đơn vị là m
3
/h, m
3
/s, thường dùng l/min
Lưu lượng trọng lượng G, có đơn vị là N/s, T/h
Quan hệ giữa G và Q là : G= Q
(2.20)


2.2.3 Công suất
Trong máy ép thủy lực có hai loại: công suất thủy lực và công suất
làm việc.
Công suất thủy lực của máy thủy lực là cơ năng mà chất lỏng trao đổi
với máy trong một đơn vị thời gian, ký hiệu N
tl

N
tl
= GH= QH
(2.21)

Công suất làm việc của máy thủy lực là công suất trên trục của máy
khi làm viêc, ký hiệu N.

Nếu không có tổn thất thì N=N
tl
. Nhưng thực tế luôn có tổn thất nên
N khác N
tl
.



2.2.4 Hiệu suất


18
Hiệu suất của máy thủy lực đánh giá tổn thất năng lượng trong quá
trình máy trao đổi năng lượng với chất lỏng.
Trong máy thủy lực có ba loại tổn thất năng lượng:
Tổn thất cột áp của dòng chảy qua máy gọi là tổn thất thủy lực, được
đánh giá bằng hiệu suất cột áp 
H

Tổn thất ma sát của các bộ phận cơ khí gọi là tổn thất cơ khí, đánh
giá bằng hiệu suất cơ khí 
c

Tổn thất do rò rỉ chất lỏng làm giảm lưu lượng của máy gọi là tổn
thất lưu lượng, được đánh giá bằng hiệu suất lưu lượng 
Q

Vì vậy hiệu suất của máy thủy lực là:
=

H

Q

c
(2.22)

Sự liên quan giữa các thông số làm việc của máy thủy lực thường
được biểu diễn bằng đồ thị và được gọi là đường đặc tính.

2.2.5 Hiện tượng xâm thực trong máy thủy lực
Máy thủy lực làm việc với chất lỏng nên chịu ảnh hưởng của tính
chất hoá lý của chất lỏng như ăn mòn và bốc hơi, gây ra hiện tượng xâm
thực máy.
Chất lỏng ở một nhiệt độ và áp suất nhất định sẽ sôi (bốc hơi bão
hoà), áp suất đó gọi là áp suất bốc hơi bão hoà (p
bh
)
Khi chất lỏng sôi tạo nên nhiều bọt khí trong dòng chảy. Các bọt khí
bị dòng chảy cuốn vào vùng có áp suất p>p
bh
sẽ ngưng tụ lại thành
những giọt chất lỏng có thể tích nhỏ hơn nhiều so với thể tích bọt khí,
tạo ra những khoảng trống cục bộ, thu hút những phần tử chất lỏng xung
quanh ập tới với vận tốc rất lớn, làm cho áp suất tại đó đột ngột tăng lên.
Áp suất cục bộ rất lớn này làm rỗ bề mặt kim loại, phá hỏng các bộ phận
của máy, gọi là hiện tượng xâm thực. Hiện tượng này thường xảy ra


19

trong các máy có áp suất nhỏ và nhiệt độ cao, nhất là ở những nơi mà
chất lỏng có vận tốc và áp suất thay đổi đột ngột. Khi xảy ra xâm thực,
dòng chảy trong máy bị gián đoạn, làm máy rung nhiều và gây ra tiếng
động bất thường làm cho lưu lượng, áp suất và hiệu suất của máy bị
giảm đột ngột.
Để tránh hiện tượng xâm thực, cần phải hạn chế áp suất làm việc của
chất lỏng lớn hơn áp suất hơi bão hoà tại nhiệt độ làm việc. Tức là duy
trì p>p
bh

2.3 Hệ thống thủy lực của máy ép 400 tấn trong công nghệ chế tạo
thiết bị áp lực
Do máy ép có lực ép lớn, nên để sử dụng một cách tốt hơn công suất
của động cơ điện, ta sử dụng bơm kép: Phần lưu lượng có lưu lượng lớn
dùng cho hành trình chạy không của piston, phần cao áp chỉ bổ sung một
lượng nhỏ dầu có áp suất cao cho xilanh khi làm việc. Để đảm bảo tốc
độ và hiệu quả làm mát, ta sử dụng hệ thống làm mát riêng (hình 2.2).


20

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống thủy lực

2.3.1 Nguyên lý hoạt động của mạch thủy lực
2.3.1.1 Mạch chính
Quá trình không tải: Dầu được bơm kép 10-11 hút từ thùng chứa đi
qua bầu lọc 12, van một chiều 7 và van lưu lượng một đầu điện 6 về
thùng chứa.
Quá trình nâng piston: Kích hoạt đồng thời đầu S2 của van 5 và đầu
S3 của van 6. Dầu bị van 6 chặn không thể về thùng mà qua van 5 rồi

van một chiều 3 để đến phần dưới của xilanh 1. Lúc này áp suất phía
dưới xilanh cao hơn áp suất phía trên nên van một chiều có điều khiển 2
mở để dầu từ phần trên xilanh qua van 2, van 5 về thùng chứa.
Quá trình hạ piston: Kích hoạt đồng thời đầu S1 của van 5 và đầu
S3 của van 6. Dầu bị van 6 chặn không thể về thùng mà qua van 5 rồi
van một chiều 2 để đến phần trên của xilanh 1. Dầu từ phần dưới của
xilanh qua van an toàn 4, van 5 rồi về thùng chứa.


21
Ngoài ra cụm van 3-4 còn có tác dụng chống cho piston tụt xuống
khi áp suất phần dưới xilanh nhỏ hơn áp suất đặt trước để đảm bảo an
toàn khi sản xuất.
Khi áp suất phần trên xilanh đạt trên 1000 N/cm
2
(giá trị đặt trước)
thì van an toàn 8 mở, dầu từ phần lưu lượng 10 qua van an toàn 8 về
thùng chứa. Phần cao áp 11 của bơm tiếp tục cung cấp dầu đến khi áp
suất đạt 3930 N/cm
2
(giá trị đặt trước) thì van an toàn 9 mở để dầu về
thùng chứa. Phần dầu có áp suất cao trong xilanh được khoá bởi van
một chiều 2.
Việc sử dụng van 6 và kích hoạt đồng thời S3 với S1 (hoặc S2) nhằm
tránh cho van 5 phải thay đổi trạng thái khi bên trong có dầu áp suất cao.
Khi kích hoạt S3 thì dầu từ phần lưu lượng 10 của bơm 10-11 qua
van tám về thùng, dầu từ phần cao áp 11 qua van 9 về thùng.
Khi không kích hoạt S3 thì việc kích hoạt S1 hoặc S2 không có ý
nghĩa.

2.3.1.2 Mạch làm mát
Dầu được bơm làm mát 15 hút qua lọc sơ cấp 16, đẩy qua lọc thứ cấp
14 rồi đi qua bộ làm mát 13 trở về thùng chứa. Nước làm mát được cung
cấp bởi nguồn riêng.

2.3.2 Tính chọn các thông số của bơm và động cơ
2.3.2.1 Mạch chính
Với yêu cầu của máy, ta chọn xilanh có đường kính ngoài 620
đường kính trong 360 (cũng là đường kính phần có ích của piston,
d=360). Hành trình piston là 1m. Để có lực ép 400 tấn thì áp suất của
xilanh cần là:


22
)/(3930
36
4000000.44
2
22
2
cmN
d
P
S
P
p 


Trong đó: P: Lực ép của xilanh , P=400 tấn=4 000 000 N
S: Diện tích làm việc của xilanh

d: Đường kính làm việc của xilanh ,d=360mm= 36cm
Nếu như bỏ qua các tổn hao về hệ thống thủy lực thì đối với bộ dẫn
động của bơm không có bình tích áp, không có bánh đà trên trục dẫn
động bơm (như trường hợp này) ở thời điểm bất kỳ của hành trình công
tác ta có đẳng thức:
N
p
=N
b
=N
đc
(2.23)

Trong đó: N
p
: Công suất của máy ép ở hành trình công tác
N
b
: công suất của bơm
N
đc
: Công suất của động cơ điện
Khi máy ép làm việc, có những thời điểm mà N
p
đạt giá trị cực đại
như vậy công suất của bơm và động cơ cũng phải tính toán theo công
suất cực đại này.
Trong quá trình nâng hạ piston, (không tải) áp suất trong xilanh
không quá 1000 N/cm
2

(do đặt trước ở van 8). Để có công suất cực đại
trong quá trình này ta tính với áp suất dầu là p
1
=1000 N/cm
2
.
Piston cần cấp một công suất là N
p1
, với lưu lượng Q
1

)(34)(929.33
240
2361000
60460
2
1
2
111
1
Kww
xxx
x
vdpSvp
N
P



(2.24)

Trong đó: Vận tốc của piston: v
1
=2m/phút = 20dm/phút
)/(5.20320
4
6.3
4
2
1
2
11
plxv
d
SvQ 


(2.25)

Tương tự, ta coi hành trình ép có tải của piston có áp suất dầu là
p
2
=3930N/cm
2
vận tốc piston v
2
=0.5 m/phút = 5dm/phút công

suất và lưu
lượng cần cấp cho piston là N

p2
,Q
2



- 23 -
)34)(335.33
240
5.0363930
60460
2
2
2
222
2
Kww
xxx
x
vdpSvp
N
p



(2.26)

)/(515
4
6.3

4
2
2
2
22
plxv
d
SvQ 


(2.27)

Với kết quả trên cần chọn cụm chi tiết động cơ-bơm có các thông số cơ
bản là:
Công suất: 45 Kw
Lưu lượng phần bơm lưu lượng: 203.5 l/p
Lưu lượng phần bơm cao áp: 51 l/p
Việc chọn công suất và lưu lượng của bơm và động cơ cần lớn hơn tính
toán để bù lại các tổn hao công suất và lưu lượng trong hệ thống cũng như
phù hợp với các thiết bị có sẵn trên thị trường.


2.3.2.2 Mạch làm mát
Việc chọn các thiết bị cho mạch làm mát thường được thực hiện dựa vào
kinh nghiệm như sau:
Lưu lượng của bơm làm mát Q
lm
bằng một đến hai lần lưu lượng của bơm
lưu lượng. Ở đây lấy Q
lm

=200 l/p.
Áp suất bơm làm mát p
lm
không quá 150 N/cm
2
. Ở đây lấy p
lm
= 150 N/cm
2

Với các thông số này, công suất của cụm bơm và động cơ là N
lm
:
N
lm
=p
lm
Q
lm
/6120
(2.28)

Với p
lm
tính bằng N/cm
2
, Q
lm
tính bằng l/p, 6120 là hằng số chuyển đơn
vị, N

lm
tính bằng Kw. Thay các giá trị tương ứng vào (2.28) có:
N
lm
=150x200/6120= 4.9 Kw
Với kết quả trên, chọn bộ bơm làm mát và động cơ có các thông số sau:
Áp suất bơm làm mát: p
lm
= 150N/cm
2
Lưu lượng bơm làm mát: Q
lm
=100 l/p