đồ án truyền động thủy khí word

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

LỜI MỞ ĐẦU
-Trong thời gian học tại trường Đại Học Bách Khoa-Đại Học Đà Nẵng, được sự dạy
dỗ và chỉ đạo tận tình của các quý thầy cô giáo em đã tiếp thu được những kiến
thức cơ bản mà thầy cô đã truyền đạt sau khi học xong các môn học trong chương
trình đào tạo. Nay em đăng ký làm đồ án “Truyền động thủy khí động lực”.
-Ở nước ta hiện nay quá trình công nghiệp hóa đang phát triễn mạnh trong đó có
những ngành công nghiệp nặng. Đòi hỏi phải có sự can thiệp của máy móc và các
thiết bị hiện đại. Thiết kế và phát triễn hệ thống truyền động thủy lực –khí nén là
vấn đề cốt lõi trong các nghành cơ khí nói chung và nghành cơ khí giao thông nói
riêng. Vì vậy việc thiết kế và cải tiến các hệ thống thủy lực là công việc rất quan
trọng trong công cuộc hiện đại hóa đất nước. Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt
lý thuyết và nghiêng cứu các hệ thống truyền động thủy lực là những yêu cầu rất
cần thiết đối với sinh viên cơ khí giao thông.
-Đồ án truyền động thủy khí động lực giúp ta tiềm hiểu về các hệ thống truyền
động, các phần tử, chi thiết trong hệ thống và nguển lý làm việc của nó. Qua đó
chúng ta có thể cũng cố lại các kiến thức đã học.
-Trong quá trình làm đồ án do kiến thức còn hạn chế , tài liệu chưa đầy đủ nên
chắt chắn không tránh khỏi sai sót.
-Em rất mong sự thông cảm , chỉ bảo của quý thầy cô và sự đóng góp ý kiến của
các bạn.
-Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho em.
-Em xin chân thành cảm ơn thầy: Phan Thành Long đã tận tình hướng dẫn em
trong học phần đồ án này.

1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

PHẦN I: KHẢO SÁT VÀ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG THỦY LỰC LINDE H10

I) Kết cấu chung:
Máy nâng thủy lực linde H15 gồm những bộ phận chính sau:

1: chạc
2: bàn trượt
3: khung nâng
4: xilanh nâng khung
5: xilanh nghiên khung
6: cầu trước
7: đối trọng
8: chassis
9: cầu sau (dẫn động)

2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

II) các thông số cơ bản của máy nâng.

ß

Linder

h2

h6

h1

h3

h4

a

m2

S

m1 X

y
L2

b11

b10
L0

b3

b1

L1

3

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

chiều rộng bàn trượt
chiều rộng theo dõi
chiều cao khung nâng
chiều cao mặt nâng
chiều cao nâng
chiều cao đỉnh nâng
chiều cao xe
chiều cao ghế
chiều cao đối trọng
chiều dài cơ sở
tổng chiều dài xe
chiều dài từ mặt nâng đến đuôi
xe
chiều rộng xe
bề dày chạc
Bề rộng bàn trượt
vận tốc của xe có tải

b10
b11
h1
h2
h3
h4
h6
h7
h10

l0
l1

910
873
2100
150
3050
3658
2070
1000
560
1460
3174

mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm

l2
b1
s

b3
v

2174
1087
40
1040
5

mm
mm
mm
mm
m/s

III) Nguyên lý họat động
1) nguyên lý làm việc
-Khi khởi động máy công suất được truyền đến bơm thủy lực. bơm thủy lực làm
việc , hút dầu từ thừng dầu và đẩy đến cụm van phân phối chính. Trên cabin
người vận hành tác động lên các cần điều khiển thiết bị công tác như di chuyển,
nâng hạ,.v.v..
-Khi có tác động của người điều hành 1 dòng dầu điều khiển sẽ mở và đi đến cụm
van phân phối chính, dòng dầu này có tác dụng đóng mở van phân phối ứng với
thiết bị công tác như, nâng hạ , nghiên khung và di chuyển chạc, và thông qua van
tuần tự vùng vô lăng để điều khiển bánh xe. Đường dầu đi đến các xilanh như vậy
thiết bị công tác có thể làm việc theo ý muốn của người vận hành

4

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

-Đường dầu trước khi về thùng chứa dược làm mát ở két làm mát và lọc bẩn ở lọc
dầu thủy lực. áp lực của hệ thống được giới hạn bởi van an toàn, khi áp lực lên
quá mức cho phép thì van an toàn mở ra và đưa dầu về lại thùng chứa.
2) các chuyển động chính khi làm việc
-Chuyển động tịnh tiến của các xi lanh thủy lực làm di chuyển bàn trược, khung
nâng và góc nghiên của bánh xe và chạc.
IV) Cách bảo dưỡng
-Để xe làm việc êm, bền , an toàn chúng ta phải biết bảo dưỡng xe đúng cách, bảo
dưỡng xe mỗi ngày, mỗi tuần, mỗi tháng và định kì từng chi tiết bộ phận. Sau đây
là cách bảo dưỡng một số bộ phận cơ bản của xe.
-Vệ sinh lọc gió ( sau khi sử dụng khoảng 70h)
-Thay nhớt sau khi sử dụng liên tục khoảng 170h(giờ hiển thị ở đồng hồ tap lô xe )
-Sau hai lần thay nhớt máy là một lần lọc nhớt.
-Sử dụng khoảng 1000h thay lọc dầu một lầ.
-Sử dụng 20000h chúng ta kiểm tra nhớt thủy lực nếu thấy nhớt bị chuyển sang
màu đen thì chúng ta thay nhớt thủy lực. nhớt thủy lực là nhớt 10, thay khoảng
50lit.
-Nhớt hộp số là nhớt 90 sau khi sử dụng khoảng 20000h thì ta thay nhớt hộp số
(nhớt hộp số chung nhớt cầu).
-Dầu tháng là dầu 3-2. Chúng ta phải thường xuyên kiểm tra dầu thắng nếu thấy
đổi màu thì ta nên thay dầu thắng.
-Sau mỗi lần bảo dưỡng xe, chúng ta phải bơm mở cho xe và vô nhớt xích nâng,
đồng thời phải vô mỡ hết tất cả các bạc đạn bánh xe.
*Chúng ta cần kiểm tra thường xuyên mỗi buổi sáng trước khi vận hành như sau:
-Kiểm tra nhớt máy

5

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

-Kiểm tra nước ở két nước.
-Kiểm tra dầu thắng.
-Kiểm tra hệ thống thắng, đèn, kèn…
-Kiểm tra hệ thống ống nhớt thủy lực, các xích nâng.
*Hàng tuần: chúng ta nên rửa xe sau đó bơm thêm mở bò ở đầu vú mỡ, làm mềm
xích nâng bằng nhớt, đồng thời xiết lại các ốc vít lắp trên xe vì sau một tuần hoạt
động, có thể các ôc vít này bị lỏng.

6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
I) tính toán thiết kế xilanh thủy lực:
-Ta có: p1=160 (bar) =16000000 (Pa)
P2=5 (at)=5*9.81*104=490500 (Pa)
1) Tính toán cho trường hợp xi lanh nâng hạ
F1 = 2 P = 2mg

-Lực tác dụng lên xi lanh:

=2*1000*9.81 = 19620 (N)

+Ta xem hệ thống tổn thất áp suất là không đáng kể, do ở trên sơ đồ ta sử dụng
cặp xi lanh lực đồng tốc nện hệ thống làm việc của mỗi xi lanh chịu 1/2 tác dụng
của tải trọng, và 1/2 lưu lượng làm c=việc nhưng áp suất thì không đổi.

 F ’1 = F ’’1 =

F1 19620
=
= 9810
2
2

(N)

P

P2

P

P1

-Ta có phương trình cân bằng lực trên piston
p1. A1 − p2 . A1 ' =

p1

=>

F1 '
ηck

π D12
πD 2 πd 2

F'
− p2 ( 1 − 1 ) = 1
4
4
4
ηck

-Chọn đường kính cần :

d1=0.7 D1

7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

=>Đường kính của xilanh là:
D1=28.898 (mm)
Lấy D1= 40(mm)
=>d1= 0.7*40= 28mm
A1 =

-Diện tích mặt piston:
A1 ' =

-Diện tích vành khăn:

π D12 π d12
−
=

4
4
π D12 π d12
−
=
4
4

645 (mm2)

645 (mm2)

-Hành trình làm việc của piston:
Chọn: S1= 710 (mm)
2)Tính toán cho trường hợp xi lanh nghiên:
F2 =

-Lực tác dụng lên xi lanh:

m.g .l0
h1

+Với:

l0=l1-l2

=>

F2 =4671.42 (N)
F2 ’ = F2 ’’ =

F2
=
2

2335 (N)

8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

a

F2
ß

P

l0

-Ta có phương trình cân bằng lực trên piston:
p1. A2 − p2 . A2 ' =

=>

F2 '
ηck

π D2 2

π D2 2 π d 2 2
F'
p1
− p2 (
−
)= 1
4
4
4
ηck

Chọn đường kính cần :

d2=0.7 D2

=>Đường kính của xilanh là:

D2=14.1 (mm)

Lấy D2= 40(mm)
=>d2= 0.7*40= 28mm
A2 =

-Diện tích mặt piston:

π D2 2
=
4

1256 (mm2)

9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

A2 ' =

-Diện tích vành khăn:

π D2 2 π d 2 2
−
=
4
4

550 (mm2)

-Hành trình làm việc của piston:
Chọn: S2= 160 (mm)
3)Tính toán cho trường hợp xilanh lái:
L

R

a

-Từ sơ đồ trên ta có thể tính dc bán kính quay vòng:
R=

L
tan α

=1740 (m)

*với:
10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

+ L là chiều dài cơ sở của xe
+ α là góc quay. Chọn 400
-Vận tốc góc của xe khi quay vòng
ω=

v
R

=8700 (rad/s)

-Gia tốc trọng tâm máy kéo hướng vuông góc với trục dọc
J y = Rω 2 + b

dω
dt

-Lực tác dụng vuông góc với trục dọc :
Py = mJ y = m( Rω 2 + b


dω
m   dv v ( L2 + R 2 ) dα 
) =  +
.b + v 2 

dt
R   dt
LR
dt 


-Chọn trong trường hợp xe nâng chuyển động đều theo một quỹ đạo tròn:
(dv/dt=0, α=const)
Py =

=>

m.v 2
R

=130 (N)

*Coi py=F3 =130(N)
-Ta có phương trình cân bằng lực trên piston
p1. A3 − p2 . A3 ' =

p1 (

=>

F3
ηck

π D32 π d 32
πD 2 πd 2
F
−
) − p2 ( 3 − 3 ) = 3
4
4
4
4
ηck

Chọn đường kính cần :

d1=0.7 D1
11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

=>Đường kính của xilanh là:
D3=6.2 (mm)
Lấy D3= 40(mm)
=>d3= 0.7*40= 28mm
A3 = (

-Diện tích mặt piston:

A3 ' =

-Diện tích vành khăn:

π D32 π d 32
−
)=
4
4

π D32 π d 32
−
=
4
4

645 (mm2)

645 (mm2)

-Hành trình làm việc của piston:
Chọn: S3= 90 (mm)
4)Tính toán cho trường hợp xilanh chạc:
Do lực tác dụng lên quá nhỏ nên ta có thể lấy lực của xi lanh lái làm lực của xi lanh
chạc
F4=130N
-Ta có phương trình cân bằng lực trên piston
p1. A4 − p2 . A4 ' =

p1

=>

F4
ηck

π D4 2
πD 2 πd 2
F
− p2 ( 4 − 4 ) = 4
4
4
4
ηck

Chọn đường kính cần :

d4=0.7 D4

=>Đường kính của xilanh là:
D4=3.3 (mm)
12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

Lấy D4= 40(mm)
=>d4= 0.7*40= 28mm
A4 =

-Diện tích mặt piston:

-Diện tích vành khăn:

π D4 2
=
4

1256 (mm2)

π D4 2 π d 4 2
A4 ' =
−
=
4
4

645 (mm2)

-Hành trình làm việc của piston:
Chọn: S1= 500 (mm)
II)Tính toán thiết kế bơm và chợn bơm:
1) các thông số cơ bản
*Bơm:
- Kiểu bơm : bơm hướng trục
+Vì: Kết cấu của bơm roto hướng trục so với các loại bơm khác thì có hiệu suất
cao hơn lại có thể điều chỉnh lưu lượng một cách hợp lý. Ngoài ra bơm rôt hướng
trục còn tiết kiệm được không gian nhỏ gọn hơn so với các bơm khác.

*Trọng lượng nâng: G= 1 (tấn)

*Áp suất của dầu: pd= 160 (bar)

13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

*Chọn
Góc đĩa nghiêng
Góc quay xi lanh
Vận tốc của xe có tải
Số vòng quay
Đường kính piston của bơm
Đường kính cần piston của
bơm
Đường kính vòng tròn
Bán kính vòng tròn

γ
ϕ
v
nBơm
Db

18
6
5
3200
15

độ
độ
m/s
v/p
mm

db
Dr
Rr

10.5
45
22.5

mm
mm
mm

2) Tính toán thiết kế bơm
*Từ số vòng quay n=3200 => ω=335.1 rad/s và t=1s
=> ϕ= ωt=5.840 lấy ϕ= 60
*Từ công thức:

x = ( R − R cos ϕ )sin γ

-Đoạn đường dịch chuyển của xilanh: x=0.04(mm)
-Vận tốc tịnh tiến của piston trong xilanh:
Qlt =

-Lưu lượng trung bình:

v = Rr .ω.sin ϕ * tan γ =

πd2
.Dr .tan γ .Z .n =
4

57877394.25 (mm3/ph)=57.87 (l/s)
qϕ =

-Lưu lượng tức thời của một cặp piston xilanh:
=2.71 (l/s)
P = p.

-Áp lực tác dụng lên piston:

πd2
4

256 (mm/s)

πd2
.v
4

=2715159.634(mm3/s)

=2827.43 (N)

-Lực nằm trong mặt phẳng đĩa và song song với trục x: Q=P.sinγ=873 (N)

-Lực hướng tâm của góc quay xilanh: R=Q.cosϕ=869 (N)
14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

-Momen lực tác dụng lên trục: M=R.q.sinγ.sinϕ=79359.4 (N.m)
Nb =

-Công suất cần thiết :

M .n
9550

=26591.63 (W) =27 (kW)

15


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

=> Vậy để chọn bơm ta chọn bơm roto hướng trục có công suất tối thiểu là 27
(kW) để cung cấp cho hệ thống.
3) chọn bơm và động cơ
-Ta chọn bơm có:
+Thể tích bơm: Vc = 35(cm3/vòng)
QB =

+lưu lượng riêng của bơm:

Vc .n.ηbom
1000

=97.44 (l/ph) =1.624 (l/s)

+Áp suất định mức: ΔP=0.8 (bar)
M lt =

-Momen lý thuyết:

Vc .∆P
20π .ηck

NB =

-Công suất của bơm:

M lt .n
9550

=93.82 (N.m)

=31.43 (Kw)

Lấy công suất: 31.5 (Kw)
N dc =

=>Công suất của động cơ:

NB

η dc

=32.15 (Kw)

Lấy Ndc=40 (kW)

16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

MỤC LỤC.
PHẦN I: KHẢO SÁT VÀ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG THỦY LỰC LINDE H10
-Kết cấu Chung

2

-Các thông số cơ bản của máy nâng

3

-Nguyên lý hoạt động

4

+Nguyên lý làm việc

4

+Các chuyển động chính khi làm việc

5

-Cách bảo dưỡng

5

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
-Tính toán thiết kế xilanh thủy lực

6

+Tính toán cho trường hợp xilanh nâng hạ

6

+Tính toán cho trường hợp xilanh nghiêng khung

7

+Tính toán cho trường hợp xilanh lái

9

+Tính toán cho trường hợp xilanh chạc

11

-Tính toán thiết kế bơm

12

+Các thông số cơ bản của bơm

12

+Tính toán thiết kế bơm

13

+Chọn bơm và động cơ

14

TÀI LIỆU THAM KHẢO:
+ Phạm Thị Kim Loan. Giáo trình máy và truyền động thủy khí
+Trần Ngọc Hải. Giáo trình hệ thống truyền động thủy lực và khí nén

17