Tài liệu Đồ án môn học: Truyền động thủy lực động lực pdf

TRƯỜNG ………………….
KHOA……………………….
----------


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THUYẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG
THUỶ KHÍ

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
--------o0o------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THUYẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ
Sinh viên : Nguyễn Thái An Lớp : 06C4A
Đề tài : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC CỦA XE
NÂNG TỰ HÀNH VỚI 2 THÔNG SỐ SAU:
P = 16 MPa
F = 10 tấn
Nội dung công việc
1) Phần chung: Bộ truyền động thể tích khảo sát tại phòng thí nghiệm
a) Giới thiệu chung
b) Nêu các bài thí nghiệm
c) Xử lí số liệu, tính vận tốc và lực của xilanh lực
d) Kết luận
2) Khảo sát cơ cấu truyền động thủy lực tùy chọn
a) Mô tả thiết bị, phạm vi sử dụng
b) Các bản vẻ : kết cấu chung, một số chi tiết của bộ truyền
c) Tính toán kiểm nghiệm
Đà nẵng, ngày 17 tháng 12 năm 2009

Giáo viên phụ trách nôn học
MỤC LỤC
Lời nói đầu…………………………………………………………………………1
Phần 1: Bộ truyền động thể tích khảo sát tại phòng thí nghiệm…………………….2
1- Giới thiệu chung…………………………………………………………...
2- Các bài thí nghiệm………………………………………………………
3- Xử lí số liệu, tính vận tốc và lực của xilanh lực…………………………
4- Kết luận…………………………………………………………………
Phần 2: Xây dựng sơ đồ truyền động thuỷ lực …………………………………….2
Phàn 3: Tính toán thuỷ lực và tính chọn các thong số cơ bản của hệ thống………..3
1- Thông số chọn…………………………………………………………...3
2- Tính chọn xi lanh lực…………………………………………………….3
3- Tính chọn bơm …………………………………………………………..5
4- Tính chọn các phần tử thuỷ lực………………………………………….8
5- Các loại van……………………………………………………………..16
Phần 4 : Điều chỉnh vận tốc, chọn dầu, bảo dưỡng………………………………...18
1- Điều chỉnh vô cấp tốc độ của bộ phận chấp hành………………………..18
2- Chọn dầu ………………………………………………………………...18
3- Bảo dưõng hệ thống truyền động thuỷ lực cho máy……………………..19
Các bản vẽ ……………………………………………………………………...20-22
Tài liệu tham khảo………………………………………………………………….23
LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi hoàn thành các môn học lý thuyết thủy khí,máy thủy khí và truyền động thủy
khí động lực. Sinh viên sẽ bước sang giai đoạn làm đồ án truyền động thuỷ khí. Đè tài của
em là : “TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC CỦA
XE NÂNG TỰ HÀNH ”. Hiện nay, quá trình xây dựng, hoạt động thương mai buôn bán ở
các khu công nghiệp, cảng và các ngành công nghiệp vận tải xếp dỡ. Việc sử dụng các máy
móc, thiết bị như máy nâng, máy xếp dỡ là một điều tất yếu để có thể vận chuyển,hay xếp
dỡ những kiện hàng co trọng lượng lớn cũng như việc tăng hiệu quả lao động. Hệ thống
thủy lực trong máy nâng là hệ thống quan trọng nhất nó đảm bảo công tác làm việc

chính.Do đó tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực cũng như bảo trì hệ thống trong quá trình
sản xuất là một việc quan trọng và không kém phần khó khăn.
Bởi vậy Trong quá trình làm đồ án do kiến thức còn hạn chế, tài liệu chưa đầy đủ nên
chắc chắn không tránh khỏi sai sót. Em rất mong sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự đóng
góp ý kiến của các bạn để em có thể hoàn thành tốt hơn và những đề tài về sau.
Em xin chân thành cảm ơn !
Đà Nẵng, ngày 24 tháng 04 năm 2009.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thái An

Phần 1 : BỘ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC THỂ TÍCH KHẢO SÁT TẠI PHÒNG THÍ
NGHIỆM
1. Giới thiệu chung
Muốn truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận làm việc của các máy, các thiết bị,
ngoài dẫn động bằng cơ khí, điện thì trong những năm gần đây người ta còn dùng khí nén và
chất lỏng.
Truyền động thuỷ lực là tổ hợp các cơ cấu thuỷ lực và máy thuỷ lực, dùng môi trường chất
lỏng làm không gian để truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác, trong đó có
thể biến đổi vận tốc, lực, mô men, và biến đổi dạng theo quy luật của chuyển động.
Theo nguyên lý truyền động, truyền động thuỷ lực chia làm hai loại: Truyền động thuỷ động
và truyền động thuỷ tĩnh.
Truyền động thuỷ tĩnh
Quá trình truyền năng lượng giữa các bộ phận được thực hiện bằng áp năng của dòng chất
lỏng, thường dùng các máy thể tích nên gọi là truyền động thể tích.
Truyền động thuỷ tĩnh gồm có ba bộ phận:
- Bơm: Nguồn cung cấp năng lượng cho chất lỏng ( biến cơ năng thành áp năng), thông thường
dùng máy thể tích.
- Động cơ thuỷ lực: Biến đổi áp năng dòng chảy thành cơ năng bằng cách thực hiện các
chuyển động của nó ( thẳng, quay, kết hợp).

- Phần tử trung gian ( phần tử thuỷ lực): Điều khiển hệ thống (đường ống, van một chiều, van
an toàn, cơ cấu phân phối…).
Truyền động thuỷ động
Quá trình truyền cơ năng giữa các bộ phận máy được thực hiện bằng động năng của dòng
chất lỏng. Là tổ hợp các máy cánh dẫn ( bơm, tuabin).
Truyền động thuỷ động có hai loại: khớp nối thuỷ lực và biến tốc thuỷ lực thường được
dùng trong các nghành động lực, giao thông vận tải.
2. Các bài thí nghiệm
2.1 Thí nghiệm 1 – Đồ thị đặc tính của bơm
1 - Các nguyên tắc cơ bản :
Bơm thủy lực có khả năng thay đổi cơ năng thành thủy năng . Vì thế chúng được xem như
là bộ phận chính của hệ thống thủy lực .
Các thông số cần chú ý khi lựa chọn bơm cho một hệ thống thủy lực nào đó : lưu lượng ,
áp suất làm việc , hiệu suất , tốc độ , khả năng điều chỉnh chia dòng , áp suất ,…
Một số loại bơm phổ biến : bơm bánh răng , bơm piston hướng kính , bơm piston hướng
trục , bơm cánh quạt .
Trong thí nghiệm này ta sử dụng bơm bánh răng với hệ thống bánh răng ăn khớp ngoài .
2 - Mô tả thí nghiệm :
Với thí nghiệm này ta sẽ xác định được đường đặc tính của bơm trong hệ thống thúy lực .
Chúng ta sẽ điều chỉnh áp suất kết hợp điều chỉnh các van tiết lưu thích hợp để tìm ra các điểm
, nối các điểm đó ta sẽ có được đường đặc tính cần tìm.
3 - Mô tả bài tập:
Tiến hành thí nghiệm về đồ thị đường đặc tính của bơm , đo ,ghi lại số liệu và vẽ phát thảo
đồ thị . Chú ý : để điều chỉnh lưu lượng dòng ta cần có van tiết lưu và để đo áp suất , ta cần
4 - Chuẩn bị:
Cần có những thiết bị :
- 1 bàn thí nghiệm (có đặt sẵn ống đo thể tích , động cơ , bơm , khung treo thiết bị,...)
- 1 van tiết lưu DF2
- 1 áp kế với các đầu phân phối DZ2
- Các đoạn ống cao su

- 1 đồng hồ bấm giây
Trước khi tiến hành thí nghiệm , cần xem qua “các quy định an toàn ”.
5 - Lắp đặt thiết bị thí nghiệm :
Lắp đặt bộ truyền theo các bước :
1. Chắc chắn rằng bơm đã được tắt nguồn , và dòng không bị nén .
2. Mắc van tiết lưu DF2 và áp kế DZ1 vào khung và khóa chặc lại .
3. Bây giờ nối bằng các đoạn ống cao su từ điểm P đến van tiết lưu DF2 ( tại điểm B).
Đầu ra của van tiết lưu (tại điểm A) nên nối với ống đo tại điểm T1. Và kết nối thứ
hai , là nối điểm P với một đầu của áp kế DZ1.
6 Tiến hành thí nghiệm :
Tiến hành thí nghiệm theo các bước :
1. Kiểm tra lại cấu trúc mắc bộ truyền .
2. Kiểm tra lại độ ổn định toàn bộ các ống cao su bằng cách kéo nhẹ chúng .
3. Bấm nút đỏ để bật nguồn .
4. Để bơm hoạt động ta bấm nút xanh.
5. Thí nghiệm :
Thể tích cần đo không phụ thuộc vào tiết lưu nhưng phụ thuộc áp suất
a) Đặt áp suất của hệ thống là 15bar bằng cách chỉnh tiết lưu DF2 . Áp suất này có
thể đọc được trên áp kế DZ1. Có thể vì một vài lý do khác (như nhiệt độ của dầu
) ta có thể đặt mức áp suất nhỏ nhất cao hơn 15bar , như khoảng 20bar .
b) Đóng van hồi dầu AH của ống đo . Đo thời gian lượng chất lỏng dâng từ mức 1L
lên 2L . Nếu ta chọn mốc thấp hơn ( từ 0L đến 1L ) thì sai số đo sẽ lớn hơn . Vì
ở các mốc thấp , dòng bị chảy rối , sinh ra bọt trên bề mặt , dẫn đến khó khăn
trong việc đọc chính xác các mốc cần đo .
c) Lại tắt bơm , xả dầu trong ống đo bằng cách mở van hồi dầu .Cho đến khi ống
đo trống rỗng ta lại khóa van .
d) Tiếp tục lặp lại thí nghiệm như mô tả ở mục a) , b) nhưng thay giá trị của áp kế
bằng các giá trị như trong bảng ghi kết quả .
e) Tắt bơm .
1.7 Bảng số liệu :

P(bar)

15

20 25 30 35 40 45
t (s)
Q
(L/min)


Giải thích kết quả thí nghiệm :
Nếu ta so sánh đường đặc tính ta vẽ với đồ thị hình 1-1 , thì nó có phần dốc xuống hơn ở
những điểm có áp suất cao mà có thể nhìn thấy ở biểu đồ 7 . Giải thích cho điều này là van
giảm áp ở ngõ ra bơm bánh răng đã được điều chỉnh ở 50bar để giữ áp suất ở mức an toàn .
Nếu vượt quá 50bar , một phần dầu đi qua van giảm áp sẽ được chuyển về bể chứa dẫn đến
việc lưu lượng bị giảm đi => đồ thị bị dốc xuống.
Van giảm áp là một điều bắt buộc với các bơm bánh răng vì :
Bơm bánh răng thường phân phối dòng như nhau (không điều chỉnh được lưu lượng ) .Nếu
không có van giảm áp , khi động cơ chịu một tải trọng lớn , quá tải hoặc hoạt động ở tốc độ
cao, áp suất sẽ tăng nhanh chóng dẫn đến sự hư hỏng do các vật liệu của trang thiết bị , hay sự
điều khiển của động cơ không chịu nổi .
1.8 Kết luận :
1. Tiết diện lưu thông càng nhỏ thì việc tăng áp suất càng dễ dàng .
2. Gía trị vật lý của áp suất và lưu lượng dòng chảy có thể được điều chỉnh bởi phương
pháp tiết lưu .
3. Bơm bánh răng là bơm không đổi .Tức trên thực tế nó phân phối một lưu lượng không
đổi .
1.2 Thí nghiệm 4 – xi lanh tác dụng kép
4.1 Mô tả thí nghiệm :
Piston trong xilanh tác dụng kép có khả năng đẩy ra và co vào (vd: như ở cần trục máy

đào ) .Nó được chia làm 2 loại : loại xilanh cần đơn với kích thước không gian khác nhau ở hai
bên piston và loại cần đôi với kích thước hai vung này là như nhau . Chính vì sự khác nhau về
thể tích hai bên của xilanh cần đơn mà nó di chuyển với vận tốc khác nhau khi làm việc bằng
cách điều chỉnh van dẫn hướng .
Trong thí nghiệm này , van tiết lưu DZ2 được được sử dụng để điều khiển vận tốc di
chuyển . Van tiết lưu hoặc những tấm chắn được đặt ở ngỏ ra của van dẫn hướng . Tất nhiên ,
bất kỳ laoij van tiết lưu nào , như van tiết lưu kiểm tra DF2 và van tiết lưu tinh DF1 đều có thể
được sử dụng ở đây thay vì DZ2 .
Van 4 cổng, 2 cách đặt DW3 được sử dụng để điều khiển dòng , từ đó dòng bị điều đến 2
ngăn của xilanh .
4.2 Mô tả bài tập :
Xem xét chu trình thò ra và thụt vào của xilanh tại những vận tốc khác nhau . Vận tốc sẽ
được điều khiển bởi van tiết lưu DZ2 .
Áp suất được điều chỉnh bởi van giảm áp DD1 , và đọc thông số áp suất trên áp kế .
4.3 Chuẩn bị thí nghiệm :
Các dụng cụ cần thiết cho thí nghiệm :
1. Van dẫn hướng 4 cổng , 2 cách mắc DW3
2. Van tiết lưu DZ2
3. Van giảm áp DD1
4. Xylanh
5. Áp kế
6. Ống cao su
Trước khi tiến hành thí nghiệm , cần xem qua “các quy định an toàn ”.
4.5 Lắp đặt thiết bị thí nghiệm :
1. Chắc chắn rằng bơm đã được tắt nguồn , và dòng không bị nén .
2. Lắp đặt theo bảng hướng dẫn : van dẫn hướng DW3 , van giảm áp DD1 , xylanh , van
tiết lưu DZ2 , áp kế DZ1 , và khóa chặt chúng .
3. Bây giờ thì kết nối các bộ phận riêng lẻ đó bằng các ống cao su để được chu trình như biểu
đồ .
4.5 Tiến hành thí nghiệm :

Tiến hành thí nghiệm theo các bước :
1. Kiểm tra lại cấu trúc mắc bộ truyền .
2. Kiểm tra lại độ ổn định toàn bộ các ống cao su bằng cách kéo nhẹ chúng .
3. Bấm nút đỏ để bật nguồn .
4. Để bơm hoạt động ta bấm nút xanh.
5. Thí nghiệm :
a) Điều chỉnh áp suất làm việc với van giảm áp DD1 cho đến khi áp kế chỉ 40bar .
b) Đặt đặt tiết lưu DZ2 sao cho thời gian kéo dài hết cỡ của xylanh là khoảng 5s .
c) Đo thời gian và áp suất trong quá trình kéo dài .
d) Đo áp suất tại điểm cuối cùng của xylanh và ghi vào bản kết quả .
e) Lặp lại các bước c) , d) .
f) Tắt bơm .
g) Bây giờ tính vận tốc đẩy ra và thụt vào của xylanh theo phương trình :
v =
t
s
(
s
m
)
- Độ dài hành trình : s = 0,2 m
- Thời gian : t
in
(s)
- Vận tốc : v
in
(m/s)

h) Tính tí số giữa thời gian đẩy ra và thụt vào :

)(
)(
int
outt
4.7 Bảng giá trị :
4.8 Kết luận :
1. Xylanh tác dụng kép được xử dụng cho công việc cần cả 2 chuyển động đẩy ra và trở về .
2. Đối với xylanh cần đơn , sự khác nhau của lực và vận tốc phụ thuộc vào hướng đi của
dòng .
3. Đối với xylanh cần đôi thì lực và vận tốc giống nhau theo cả hai hướng .
Phần 2: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC
6
9
4
3
5
2
1
8
7
Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực:
Để tạo ra áp suất làm việc thì bơm (3) hút dầu từ bộ phận cấp dấu (bể chứa) cho hệ
thống qua bình lọc dầu. lượng dầu này được đưa di qua van phân phối gồm các van đảo chiểu
rồi qua dường ống dẫn đi vào các xy lanh thủy lực (7).Trên đường ống có các áp kế để theo
dỏi áp suât và lưu lượng của hệ thống nhằm thay đổi kịp thời khi hệ thống làm việc. tại cơ cấu
phân phối ta có các van dảo chiều và van tiết lưu để điều chỉnh lưu lượng. trên đường hồi dầu
của hệ thống có lắp các van một chiều để có thể dể dàng điều chỉnh lưu lượng dầu về lại
bưồng chứa.
Phần 3: TÍNH TOÁN THUỶ LỰC VÀ TÍNH CHỌN CÁC
THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG

1.Thông số chọn :
*Chọn xe theo mẫu : Chọn xe nâng tự hành bánh lốp KOMAT`SU có:
Chiều dài cơ sở : 2300 mm
Chiều dài toàn bộ : 3565 mm
Chiều dài bàn nâng hàng : 1220 mm
Chiều rộng cơ sở : 1450 mm
Chiều rộng toàn bộ : 1960 mm
Chiều cao xe toàn bộ : 2585 mm
Chiều cao trần xe : 2440 mm
Chiều dày bàn nâng hàng : 65 mm
*Chọn thông số của hệ thống truyền động thuỷ lực:
Động cơ thuỷ lực( bộ phận chấp hành): Loại xi lanh lực tác dụng 2 chiều, có cần 1 phía.
Có 2 xi lanh cùng làm việc song song với nhau.
Bơm ( nguồn năng lượng) : Loại bơm rô to.
Hiệu suất lưu lương của động cơ :
=
qd
η
0.97
Hiệu suất lưu lượng của bơm :
=
qd
η
0.87
Hiệu suất lưu lượng của đường ống :
=
qd
η
0.92
Hiệu suất cơ khí của động cơ là:

=
qd
η
0.95
Vận tốc chuyển động trung bình của xi lanh lực là: v = 0.075 m/s.
Hành trình làm việc của piston : h = 1500 mm
2. Tính chọn xy lanh Lực:
Sơ đồ phân bố áp suất và lực trên xi lanh như hình vẽ: