Đồ án tính toán thiết kế máy ép thủy lực 300 tấn

ĐỀ TÀI TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY ÉP THỦY LỰC 300T

Các thông số của máy ép thủy lực 300T

+ Lực ép đầu cần piston : F = 300(tấn)
+ Áp suất làm việc của xylanh ép : P = 300(bar)
+ Hành trình : S = 500(mm)
+ Thời gian thực hiện hành trình tiến : t1 = 30(s)
+ Thời gian thực hiện hành trình lùi : t2 = 20(s)
+ Thời gian giữ ép : t3 = 10(s)
+ Chế độ làm việc : Êm

PHẦN 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC

+ Trên thế giới ngày nay có nhiều cơng ty chế tạo máy ép thủy lực để phục vụ ngành
công nghiệp nặng và nhẹ như các loại máy ép thủy lực dùng trong sản xuất giày, máy
ép dùng để nong lỗ trong sản xuất chi tiết máy, máy ép dùng để đột, máy ép dùng để
1|Page


ép gạch, ép ván dăm, ép mũ… Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết kế sản phẩm
này chưa có, người được đào tạo chuyên về lĩnh vực này chưa nhiều. Điều này dẫn
đến thực trạng nước ta khơng có công ty nào thiết kế và chế tạo ra máy ép thủy lực
hồn chỉnh. Do kinh nghiệm cũng như cơng nghệ là chưa đủ, mà các công ty trong
nước chủ yếu là phân phối lại sản phẩm của công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt
hàng ở Việt Nam rồi đưa sang các cơng ty ở nước ngồi chế tạo. Qua tìm hiểu các
cơng ty chun chế tạo và sản xuất máy ép thủy lực chủ yếu tập trung ở những nước
có nền cơng nghiệp phát triển mạnh như Mỹ có cơng ty DENISON được thành lập từ
năm 1990,tại Ấn Độ có cơng ty VELJAN, cơng ty YUKEN của Đài Loan chuyên
cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, tại Đức có tập đồn REXROTH
chun sản xuất chế tạo sửa chữa bảo dưỡng các loại máy ép thủy lực cũng như cung

cấp thiết bị phụ tùng cho hệ thống thủy lực khí nén và một số cơng ty khác như
ASHUN _ Đài Loan, TAIWAN FLUID POWER _ Đài Loan, WINNER_ Đài Loan, …
cũng chuyên cung cấp các thiết bị phụ tùng cho hệ thống thủy lực và khí nén. Tại Việt
Nam có cơng ty thủy lực Nam Hải tại Hà Nội, Xí nghiệp cơ khíLong Quân tại Hà Nội
là các công ty chuyên về phân phối, lắp đặt và tư vấn hệ thống thủy lực khí nén hàng
đầu Việt Nam. Một số công ty khác như: công ty cổ phần dịch vụ kỹ thuật Việt Thái,
công ty An Huy, công ty An Phú là một trong những công ty hàng đầu ở Hà Nội
chuyên cung cấp các thiết bị thủy lực , khí nén cũng như tư vấn về hệ thống thủy lực.
+ Máy ép thủy lực hoạt động trên cơ sở lý thuyết là định luật Pascan:
“ Áp suất tĩnh tại mọi điểm trong lòng chất lỏng là như nhau ”

+ Máy ép thủy lực sử dụng trong gia công áp lực:

2|Page


3|Page


PHẦN 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA
MÁY ÉP THỦY LỰC 300T

2.1 Phân tích hoạt động của máy
+ Hoạt động của máy gồm ba quá trình:
_ Qúa trình xylanh chuyển động xuống để ép sản phẩm
_ Qúa trình xylanh giữ ép sản phẩm
_ Qúa trình xylanh chuyển động lên để lấy sản phẩm ra
+ Khi máy làm việc, ở q trình ép khn ép sẽ được lắp một nửa trên cần piston và
một nửa ở bàn ép. Xylanh chuyển động xuống dưới ép phôi trong hai nửa khn và
tạo thành sản phẩm, q trình ép kết thúc sau 30(s). Sau đó là q trình xylanh giữ ép

khn sản phẩm trong 10(s). Cuối cùng là quá trình lấy sản phẩm ra ngoaì, xylanh
chuyển động lên và sản phẩm được lấy ra, thời gian của quá trình này là 20(s).

2.2 Mạch thủy lực của máy
+ Cấu tạo của mạch thủy lực:
1_bể dầu
2_bơm thủy lực
3_van an tồn
4_lọc dầu có làm mát và đi kèm là một van một chiều
5_van phân phối 4/3 điều khiển điện _lò xo
6_bộ tăng áp dẫn động bằng thủy lực
7_van tiết lưu một chiều
8_van một chiều có điều khiển
9_xylanh thủy lực của máy ép

4|Page


+ Nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực 300T:
Đóng cơng tắc của động cơ điện, bơm nguồn hoạt động. Năng lượng dưới dạng P và Q
được bơm nguồn tạo ra thông qua van một chiều dẫn tới van phân phối 4/3. Ở hành
trình ép, van phân phối 4/3 sẽ điều khiển dầu cấp cho bộ tăng áp, dầu áp suất cao sẽ
được dẫn tới bộ tăng áp thủy lực 6. Tại đây, dầu sẽ được tăng áp từ 150(bar) đến áp
suất P = 300(bar) trước khi đi vào buồng trên của xylanh công tác làm xylanh chuyển
động xuống dưới để thực hiện hành trình ép. Đồng tời với q trình này là van một
chiều có điều khiển sẽ nhận tín hiện dầu điều khiển và mở để dầu ở khoang dưới của
xylanh sẽ được xả qua van tiết lưu một chiều 7. Van tiết lưu một chiều 7 sẽ điều khiển
lưu lượng của dòng dầu xả về bể qua đó điều khiển vận tốc của xylanh. Khi kết thúc
hành trình ép 30(s), dầu cao áp vẫn được cung cấp tới buồng trên của xylanh để thực
hiện hành trình giữ ép trong vịng 10(s). Kết thúc q trình giữu ép, van phân phối 4/3

sẽ cấp dầu áp suất cao 150(bar) được nạp vào khoang dưới của xylanh làm cho xy
lanh chuyển động lên. Các quá trình này thực liên tục và tuần hoàn. Van an toàn 3 để
đảm bảo áp suất của hệ thống ở một giá trị định trước, giảm tải cho hệ thống khi hệ
thống bị quá tải. Bộ lọc dầu có làm mát có nhiệm vụ lọc sạch dầu hồi về bể và giảm
nhiệt cho dầu. Đi kèm với nó là van một chiều có nhiệm vụ xả khi bộ lọc có dấu hiệu
bị tắc. Áp suất đặt của van một chiều này là 3(bar). Van một chiều sau bơm để khi bảo
dưỡng bơm sẽ thuận tiện hơn.

5|Page


PHẦN 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY ÉP
THỦY LỰC 300T

3.1 Tính tốn xylanh thủy lực
+ Tính tốn các thơng số hình học:

Đường kính trong xylanh:
Ta có:

F = P.A1 = .P

Trong đó : _ F : là lực tạo ra ở đầu cần piston (N)
_ P : là áp suất làm việc của xylanh (bar)
_ D : là đường kính trong của xylanh (m)
_A1 : là diện tích tác dụng (m2)
Vậy đường kính của xylanh là :
D = 2. = 2. = 0,356 (m)
Ta chọn đường kính trong xylanh là : D = 350 (mm) ; đường kính ngồi xylanh là :
Dng = 370 (mm).

Đường kính cần piston :
Dc = (0,60,8).D = (0,60,8).350 = (210280) (mm)
6|Page


Vậy chọn đường kính cần piston là : 250 (mm).
+ Tính tốn các thơng số động học :
Lưu lượng cấp cho xylanh :
Q = F.v
Trong đó : _Q : là lưu lượng cấp cho xylanh (m3/s)
_F : là diện tích tác dụng của xylanh (m2)
_v : là vận tốc cần piston (m/s)
Tốc độ cần piston trong hành trình tiến là :
v1 = = = (m/s)
Lưu lượng cấp cho xylanh trong hành trình ép là:
Q1 = F1.v1 = . v1
Q1 = . = 1,6.10-3 (m3/s)
Tốc độ cần piston trong hành trình lùi về là:
v2 = = = 0,025 (m/s)
Lưu lượng cấp cho xylanh trong hành trình lùi về là:
Q2 = F2.v2 = . v2
Q2 = . 0,025 = 1,2.10-3 (m3/s)
Nhận thấy Q1 > Q2 , do đó lưu lượng bơm nguồn chọn theo Q1.

3.2 Tính tốn sơ bộ bộ tăng áp
+ Bộ tăng áp này như một máy thủy lực piston được dẫn động bằng thủy lực.
+ Ta có:
=
Trong đó :

_Pb : là áp suất của bơm nguồn (bar)
_P : là áp suất làm việc của xylanh ép (bar)
_D1 : là đường kính piston lớn (m)
_d2 : là đường kính piston nhỏ (m)

7|Page


D12 .Pb = 300.d22
Chọn Pb = 150 (bar) D1 = .d2
Chọn d2 = 50 (mm) D1 = 70,7 (mm); chọn D1 = 71 (mm).

3.3 Chọn dầu làm việc cho hệ thống
+ Dầu thủy lực đóng vai trị quan trọng giúp cho hệ thống thủy lực làm việc an tồn và
chính xác. Bên cạnh là tác nhân truyền tải áp lực và truyền chuyển động, nó cịn giúp
bơi trơn các chi tiết chuyển động, chống lại lực ma sát, nó cũng làm kín các bề mặt
tiếp xúc, truyền thải nhiệt và ngăn ngừa sự mài mịn.
+ Thơng thường, dầu thủy lực được lựa chọn trên hai yếu tố chính: Thời tiết nơi thiết
bị sử dụng và các yêu cầu của bộ phận thủy lực sử dụng trong hệ thống truyền động
thủy lực. Có rất nhiều yêu cầu chất lượng khác nhau đối với dầu thủy lực nhưng điều
quan trọng nhất trong số đó là độ nhớt của dầu khơng thay đổi nhiều với sự thay đổi
của nhiệt độ.
+ Nếu độ nhớt của dầu lựa chọn quá cao:
-

Ma sát trượt tăng lên, phát sinh ra nhiệt và tổn thất năng lượng lớn.
Tổn thất trong mạch dầu tăng lên và tổn thất áp suất cũng tăng lên.

+ Nếu độ nhớt của dầu lựa chọn quá nhỏ:
-

Rò rỉ trong bơm sẽ tăng lên, hiệu suất thể tích khơng đạt được và do đó áp suất
làm việc u cầu khơng đáp ứng được.
Do có sự rò rỉ bên trong của các van điều khiển, xylanh sẽ bị thu lại dưới tác
dụng của phản lực, còn motor không thể sản ra đủ mô–men yêu cầu trên trục
quay.

+ Để đáp ứng các nhu cầu trên ta chọn dầu thủy lực: AW32 có các thơng số sau:
-

Cấp độ nhớt ISO : 32
Điểm chớp cháy, oC : 210
Cấp tải FZG : 10
Điểm rót chảy, oC : -33
Độ nhớt ở 40oC, mm2/s : 30,5
Độ nhớt ở 100oC, mm2/s : 5,3
Chỉ số độ nhớt : 106
Hàm lượng nước max : 0,02
Trọng lượng riêng ở 20oC, N/m3 : 8,7.103

3.4 Tính tốn đường ống thủy lực

8|Page


+ Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng công tác được vận chuyển từ bể dầu qua bơm
nguồn đến các van, cơ cấu chấp hành rồi hồi về bể nhờ hệ thống các đường ống dẫn
thủy lực.
+ Đường ống thủy lực cần đảm bảo những yêu cầu sau:
-

Đảm bảo độ bền cần thiết
Đảm bảo hao phí áp suất thấp nhất
Đảm bảo khơng rị rỉ
Đảm bảo khơng chứa và tạo bong bóng khí, nước.

+ Vì áp suất làm việc của hệ thống cao và môi trường hoạt động của máy ép nên ta
chọn ống dẫn cứng được sản xuất từ thép.
+ Chia đường ống thủy lực của máy ép là 3 đoạn:
-

Đường ống hút : là đoạn từ bể dầu đến bơm nguồn. Vận tốc hút v 1 =
(0,81,2) (m/s).
Đường ống đẩy ,nén: là đoạn từ bơm nguồn đến các van, bộ tăng áp và
xylanh ép. Vận tốc đẩy, nén v2 = (35) (m/s).
Đường ống xả: là đường ống hồi về bể dầu. Vận tốc xả v3 = (11,6) (m/s).

+ Đường kính trong đường ống được tính theo cơng thức:
d=

Trong đó: _d: là đường kính trong của ống (m)
_Q: là lưu lượng chảy qua ống (m 3/s)
_v: là vận tốc của dầu qua ống (m/s)

+ Bề dày ống được tính theo cơng thức:
= .n

Trong đó: _: là bề dày ống (m)
_P max : là áp suất lớn nhất của dầu qua
_d : là đường kính trong của ống (m)

2

ống (N/m )

_: là ứng suất tới hạn của vật liệu làm
ống ; = (0,30,35).; chọn vật liệu làm ống là thép có = 380(Mpa) = (0,30,35).380 =
(114133) Mpa chọn = 125(Mpa)
_n : là hệ số an tồn, chọn n = 1,5
+ Tính tốn đường ống hút:
Đường kính trong đường ống hút là:
dh = = = (0,040,05) (m)

9|Page


Chọn dh = 0,04(m) v1 = 1,3(m/s)
Bề dày ống hút là :
= .n = .1,5 = 3,6.10-3(m)
+Tính tốn đường ống đẩy :
Đường kính trong đường ống đẩy là :
dd = = = (0,020,026) (m)
Chọn dd = 0,026(m) v2 = 3(m/s)
Bề dày ống đẩy đoạn trước bộ tăng áp là :
= .n = .1,5 = 2,34.10-3(m)
Bề dày ống đẩy đoạn sau bộ tăng áp là :
= .n = .1,5 = 4,68.10-3(m)
+Tính tốn đường ống xả:
Đường kính trong đường ống xả là:
dx = = = (0,030,04) (m)

Chọn dx = 0,03(m) v3 = 1,7(m/s)
Bề dày ống xả là :
= .n = .1,5 = 2,7.10-3(m)
+ Chọn : chiều dài tổng đường ống hút : l1 = 0,6(m) ; chiều dài tổng đường ống đẩy : l2
= 4(m) ; chiều dài tổng đường ống xả : l3 = 3(m).
+ Tổn thất áp suất trên toàn bộ hệ thống :
= + +
Trong đó : là tổn thất áp suất dọc đường do ma sát theo chiều dài đường ống gây nên.
: là tổn thất áp suất do trở lực cục bộ
-: là tổng tổn thất qua các van và bộ lọc của hệ thống, chọn =2 (bar).
+ Ta có : = + +
10 | P a g e

Hệ số Reynolds đường ống hút :


-

Re1 = = = 1705 < 2300 = = = 0.0375
Hệ số Reynolds đường ống đẩy :
Re2 = = = 1967 < 2300 = = = 0,0325
Hệ số Renolds đường ống xả :
Re3 = = = 1672 <2300 = = = 0,0383
Khối lượng riêng của dầu AW32 là : = = = 870 (kg/m3)

Vậy : = 870.0,0375. + 870.0,0325. + 870.0,0383.
= 30676 (N/m2)
+ Ta có : = + .. + ..
: là hệ số trở lực cục bộ phụ thuộc dạng trở lực cục bộ.
Chọn = 0,15 ; = 1,7 ; = 1,7

= 870. 0,15. + 870.1,7. + 870.1,7. = 8903(N/m2)
+ = 30676 + 8903 = 39579 (N/m2) = 0,4 (bar)
= + + = 0,4 + 2 = 2,4 (bar)

3.5 Chọn mối nối thủy lực
+ Mối nối thủy lực đảm bảo việc lắp ghép ống dẫn thủy lực vào các phần tử của hệ,
ngồi ra mối nối cịn được thiết kế theo yêu cầu tháo lắp của hệ.
+ Mối nối được phân ra làm mối nối tháo được và mối nối không tháo được. Trong
máy ép thủy lực 300T thiết kế ta chọn cả hai mối nối tháo được và mối nối không tháo
được loại cố định.
-

-

11 | P a g e

Mối nối khơng tháo được ở vị trí các mối của bộ nguồn và các mối nối
của phần còn lại của mạch. Mối nối loại này được gia công bằng phương
pháp hàn, dán đối đầu hai ống hoặc dùng ống chuyển. Ưu điểm của mối
nối loại này là giảm (2530) về mựt khối lượng so với mối nối tháo được
ứng với cùng một hệ thống thủy lực.
Mối nối tháo được loại cố định ở vị trí nối giữa bộ nguồn và hệ thống để
ta có thể tháo lắp, bảo dưỡng bộ nguồn hay hệ thống một cách thuận lợi.
Mối nối tháo được loại cố định sử dụng mặt côn ngoài:


Mối nối dạng này bao gồm ống dẫn 1(đoạn cuối ống dẫn 1 có dạng mặt cơn – góc lệch
300), ống chẹn 2, ống lồng 3 và đai ốc 4. Độ bít kín của mối nối được đảm bảo bởi sự
tiếp xúc mặt côn trong giữa ống chẹn 2 và mặt cơn ngồi ống dẫn 1. Nhược điểm của
mối nối dạng này là: làm giảm độ bền của ống nối tại đoạn nối, khó nhận thấy bằng

mắt thường vị trí rạn nứt, mô men xoắn-kéo đối với đai ốc 4 tương đối lớn, ít về chủng
loại, cần dụng cụ chuyên dụng để tạo mặt cơn cho ống dẫn 1.

3.6 Tính toán và chọn bơm nguồn
+ Chọn bơm nguồn căn cứ vào các thông số sau:
- Áp suất yêu cầu lớn nhất: Pb = + Pycmax
- Lưu lượng yêu cầu lớn nhất: Qb = + Qycmax
- Bơm có dải tốc độ quay trục phù hợp với tốc độ của động cơ kéo
- Phù hợp với độ nhớt của dầu trong hệ thống
- Có tính lắp lẫn cao để thuận tiện cho trường hợp thay thế
- Dễ dàng bảo dưỡng
- Gía thành hợp lý
+ Ta có: Pb = + Pycmax = 2,4 + 150 = 152,4(bar)
Lưu lượng cấp cho hệ thống : Qht = Q1 = 1,6.10-3(m3/s) = 96(l/ph)
Chọn Qb = 100(l/ph)
Căn cứ vào hai thông số Pb và Qb ở trên cùng điều kiện làm việc của hệ thống, ta chọn
bơm nguồn là bơm bánh răng ăn khớp ngoài.
Nguyên lý hoạt động của bơm bánh răng ăn khớp ngoài là : chèm ép chất lỏng trong
một thể tích kín có dung tích thay đổi.
Chọn động cơ kéo bơm có số vịng quay n = 1450 (vg/ph)
Lưu lượng riêng của bơm là : q = = = 0,069(l/vg)
Chọn bơm nguồn có lưu lượng riêng : q = 0,07(l/vg) = 70(cm3/vg)
Lưu lượng bơm nguồn là : Qb = n.q = 1450.0,07 = 101,5(l/ph)
Ta chọn bơm bánh răng của hãng TAIWAN FLUID POWER – Đài Loan :

12 | P a g e


Bơm bánh răng được chọn có một số thơng só kỹ thuật như sau :
-

Lưu lượng riêng : q = 70(cm3/vg)
Áp suất làm việc : P = 160 (bar)
Tốc độ quay: n = 1450 (vg/ph)

3.7 Chọn động cơ điện
+ Công suất thủy lực của hệ thống:
N = = = 26,54 (Kw)
Để đảm bảo hệ thống làm việc ổn định và thực tế động c ơ đi ện được sản xu ất
ta chọn loại động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha roto l ồng sóc _
50Hz, ký hiệu: 3K200La4; công suất: 30Kw; tốc độ 1475vg/ph; đi ện áp mắc
hình tam giác: 380V; điện áp mắc hình sao: 660V; dịng đi ện m ắc hình tam giác:
56,3A; dịng điện mắc hình sao: 32,5A; hiệu suất = 91; hệ số cơng suất: Cos =
0,89;
tỷ số dịng điện khởi động: = 6,5; khối lượng 260kg; số cặp cực: 2.

3.8 Chọn các van cho hệ thống
+ Chọn van phân phối 4/3 điều khiển điện_lò xo
Van phân phối là một phần tử thủy lực có tác dụng phân phối dầu thủy l ực trong
mạch theo yêu cầu thiếu kế để mạch hoạt động như mong muốn.

13 | P a g e


Dưới đây là cấu tạo của van phân phối loại 4/3 điều khi ển bằng đi ện_lò xo: Đây
là loại thông dụng nhất trong công nghiệp, tiện lợi cho quá trình đi ều khi ển t ự
động. Các cuộn hút có thể dùng điện 1 chiều DC hoặc xoay chi ều AC. Ngu ồn DC
thích hợp khi hoạt động với tần số cao, không bị cháy khi con tr ượt dừng đ ột
ngột, di chuyển con trượt nhẹ nhàng. Nguồn AC thích hợp khi hoạt động trong
thời gian ngắn. Loại này dễ gây sự cố (chập, cháy) sau thời gian s ử dụng nào đó.

Lị xo (6) ln giữ cho con trượt ở vị trí trung gian. Các cuộn hút cũng đặt vừa
khít với cơ cấu kích hoạt bằng tay khi có sự cố. Các con trượt có th ể d ịch chuy ển
bằng tay bên ngoài, để tiện việc kiểm tra sự dịch chuy ển của nó. Khi hai cu ộn
hút làm việc, con trượt 1 sẽ dịch sang trái hoặc sang ph ải. Khi con tr ượt d ịch
sang trái, chất lỏng có áp suất cao từ cửa P qua cửa A đ ến c ơ c ấu ch ấp hành.
Chất lỏng từ khoang đối áp của cơ cấu chấp hành theo cửa B qua cửa TB v ề
đường hồi hệ thống. Khi con trượt dịch sang phải, chất l ỏng từ cửa P qua c ửa B
đến cơ cấu chấp hành. Chất lỏng cơ cấu chấp hành đến cửa A qua cửa TA v ề
đường hồi. Hai cửa TA, TB được nối thông trong vỏ.Hai khoang (2) được n ối
thông. Khi con trượt dịch chuyển, chất lỏng từ khoang 2 bên này sẽ chuy ển sang
khoang hai bên kia. Vít (3) nằm trong đường nối thơng hai khoang (2). Đi ều
chỉnh vít (3) có thể thay đổi được thời gian hoạt động.

14 | P a g e


Lưu lượng qua van phân phối là lưu lượng bơm cấp cho hệ thống, vậy van phân
phối phải đảm bảo Qv = 101,5 (l/ph).
Ta chọn van phân phối của hãng : Nachi – Nhật Bản; ký hiệu: SA-G03-C5-D1J21. Lưu lượng Qmax = 160 (l/ph). Áp suất Pmax = 35 (Mpa).

15 | P a g e


+ Chọn van an tồn
Van an tồn có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống khi quá tải như: xylanh b ị k ẹt khi ến
áp suất hệ thống tăng vọt, gây nên nhiều sự cố như hư hỏng bơm ngu ồn, v ỡ
đường ống.
Nguyên lý làm việc của van dựa trên sự cân bằng của các lực ngược chi ều: lực
đàn hồi của lò xo tác dụng lên con trượt ( hay nút van ) v ới l ực do áp su ất d ầu
cao áp gây nên. Tùy theo từng hệ thống, hoạt động và tính chất của nó mà van an

toàn được đặt ở những giá trị áp suất khác nhau. Khi áp suất h ệ th ống tăng v ọt
lên do sự quá tải, cơ cấu chấp hành bị kẹt, hỏng thì van an tồn sẽ làm vi ệc, x ả
chất lỏng về bể đến khi áp suất đạt giá trị định mức. Van an toàn đ ược chia làm
2 loại: van an toàn tác động trực tiếp và van an toàn tác đ ộng gián ti ếp. Van an
toàn tác động trực tiếp được sử dụng chủ yếu cho hệ th ống có l ưu lượng nhỏ và
áp suất thấp. Trong hệ thống thủy lực của ta Q nguồn = 101,5 (l/ph); Png = 160
(bar)
Ta chọn van an toàn tác đ ộng gián ti ếp c ủa hãng Nachi – Nh ật B ản; ký
hiệu: RV-13; Pmax = 700 (bar); Qxả = 5 (l/ph); phạm vi điiều chỉnh áp lực:
(100700) (bar); khối lượng: 1,6 (kg).

16 | P a g e


+ Chọn van chống rơi (van một chiều có điều khiển)
Van chống rơi có cấu tạo gần như van một chiều, nhưng chiều ngược l ại d ầu
vẫn đi qua đượckhi có đường dầu cao áp tác động từ bên ngồi vào.
Van chống rơi có nhiệm vụ giữ áp và chống tụt cho c ơ cấu ch ấp hành. Trong h ệ
thống thủy lực máy ép van chống rơi có nhiệm vụ gi ữ áp trong xylanh đ ể c ần
piston có gắn khn ép khơng bị rơi xuống điểm chết dưới của máy ép.
Với yêu cầu về lưu lượng và áp suất trong hệ th ống, ta ch ọn van ch ống nún c ủa
hãng Nachi – Nhật Bản; ký hiệu: OYH-G03-AY-10; Pmax = 350 (bar); Qmax = 100
(l/ph).

17 | P a g e


+ Chọn van bộ van tiết lưu một chiều
Van tiết lưu một chiều có nhiệm vụ điều khiển vận tốc của xylanh trong hành
trình ép của máy ép.

Ta chọn van của hãng Enerpac – Nhật Bản; ký hi ệu : VFC-70; Pmax = 700 (bar);
Qmax = 20 (l/ph); khối lượng: 1,4 (kg); nhiệt độ dầu: ( 0 55 ).

+ Chọn van một chiều
Hệ thống thủy lực máy ép thiết kế có một van một chiều ở vị trí sau b ộ ngu ồn
làm nhiệm vụ cho chất lỏng chỉ chảy theo một chi ều, giúp cho quá trình b ảo
dưỡng bộ nguồn thuận tiện hơn.
Từ áp suất và lưu lượng của bộ nguồn hệ thống ta chọn van một chi ều của hãng
Nachi – Nhật Bản; ký hiệu: OCH-G04-P1-10; Pmax = 350 (bar); Qmax = 300 (l/ph).

18 | P a g e


3.9 Chọn rơle áp suất
Rơle áp suất có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện, tín hiệu đi ện này sẽ đ ược
truyền tới van phân phối để van phân phối làm nhiệm vụ khi áp su ất trong h ệ
thống đạt đến áp suất cài đặt cho rơle. Căn cứ vào áp su ất của h ệ th ống là
160(bar) ta chọn rơle áp suất của hãng TAIWAN FLUID POWER – Đài Loan có kí
mã hiệu như sau: DNA-250K-22B

Các thống số kỹ thuật và kích thước lắp đặt được cho trong catalogue của hãng.

3.10 Chọn đồng hồ đo áp và khóa đồng hồ
Chọn loại đồng hồ chân đứng có áp suất lớn nhất là: 350 (bar)
Chọn khóa đồng hồ tương ứng với chân đồng hồ.

3.11 Chọn mắt thăm dầu và lắp đổ dầu

19 | P a g e

+ Ta chọn của hãng ASHUN – Đài Loan, có mã ký hiệu như sau:
-

Nắp đổ dầu: HY – 06
Mắt thăm dầu: LS – 5

Các thông số kỹ thuật và kích thước lắp đặt được cho trong catalogue của hãng.

3.12 Chọn bộ lọc dầu
+ Nhiệm vụ của bộ lọc dầu: Trong quá trình hoạt động, dầu trong h ệ th ống
thường bị nhiễm nhiễm bẩn do bụi, cặn bẩn từ môi trường hay do bản thân dầu
trong hệ thống tạo nên trong quá trình hoạt động. Những chất bẩn trong hệ
thống dễ dàng gây nên những hiện tượng như: kẹt các c ơ cấu ch ấp hành, các
van hay có thể gây nên xâm thực và phá hủy hoàn toàn hệ th ống. Do đó b ộ l ọc
dầu có nhiệm vụ lọc các chất bẩn nói trên, tăng tính ổn định của h ệ th ống. Tuy
nhiên bộ lọc cũng chỉ ngăn ngừa được một phần nhất định, sau một th ời gian ta
đều phải tiến hành thay dầu cho hệ thống.
+ Nguyên lý làm việc của bộ lọc dầu: sử dụng các phần tử l ọc làm v ướng l ại các
tạp chất khi có dịng dầu thủy lực chảy qua các phần tử l ọc này hoặc s ử dụng
trường lực để tách các tạp chất ra khỏi dầu thủy lực. Trường hợp thứ nh ất, tạp
chất bị vướng lại trên bề mặt phần tử lọc, hoặc phía dưới đáy phần tử l ọc của
các bộ lọc thủy lực. Trường hợp thứ hai, dầu thủy lực được dẫn qua một tr ường
nhân tạo ( từ trường, điện trường, trường ly tâm, trọng trường ) làm các tạp
chất bị lắng xuống.
+ Phân loại bộ lọc:
Dựa vào kích thước các hạt bị giữ lại:
-

-

-

Bộ lọc thô: lọc được các hạt có kích thước 0,1 (mm). Bộ l ọc thơ có
thể được lắp đặt tại ống rót để lọc dầu thủy lực được rót vào thùng
chứa, được lắp đặt tại ống hút và ống nén để lọc sơ bộ dầu thủy
lực.
Bộ lọc trung bình: lọc được các hạt có kích th ước từ ( 0,05 0,1 )
(mm). Bộ lọc trung bình thường được lắp đặt tại đường ống nén
hoặc đường ống xả.
Bộ lọc tinh: lọc được các hạt có kích thước nhỏ hơn 0,05 (mm). B ộ
lọc tinh thường được lắp tại các vị trí có lưu lượng vừa phải,
thường là các nhánh phụ trong hệ thống hoặc phần tử của hệ th ống
đòi hỏi dầu hoạt động phải là tinh.

Dựa vào vị trí lắp bộ lọc trong hệ thống thủy lực: ta có b ộ lọc dầu áp su ất cao và
bộ lọc dầu áp suất thấp. Bộ lọc dầu áp suất cao th ường được lắp ở đ ường ống
20 | P a g e


đẩy ( sau van an toàn của bộ nguồn ). Bộ l ọc dầu áp su ất th ấp th ường đ ược l ắp
ở đường ống xả.
Dựa vào kết cấu bộ lọc: bộ lọc lưới; bộ lọc lá; bộ lọc gi ấy; b ộ l ọc n ỉ; b ộ l ọc nam
châm…
+ Khi lựa chọn bộ lọc cho hệ thống thì cần chú ý các điều kiện sau:
-

Nguyên nhân tạo tạp chất
Độ nhạy của các chi tiết thủy lực với các tạp chất
Chế độ công tác của máy thủy lực

Áp suất công tác
Thiết bị điều khiển hay không điều khiển được
Loại dầu công tác và điều kiện vận hành
Vị trí lắp bộ lọc có lưu lượng và áp suất như thế nào.

+ Trong hệ thống thủy lực của máy ép 300T ta chỉ lắp đặt m ột bộ l ọc ở đường
ống xả dầu về bể. Lắp kèm theo bộ lọc này là một van một chi ều có áp su ất là
3(bar) có nhiệm vụ xả khi bộ lọc có dấu hiệu bị tắc, tăng tính vận hành ổn đ ịnh
của hệ thống.
+ Bộ lọc còn được trang bị thêm hệ thống gi ải nhiệt dầu. Ch ọn h ệ th ống gi ải
nhiệt dầu có ký hiệu như sau: AOR-150L; Qmax = 150 (l/ph):

+ Chọn bộ lọc trung bình có ký hiệu là: ACF – 06 do công ty th ủy l ực Trung Anh
phân phối. Các thơng số kỹ thuật và kích thước lắp đặt được cho trong catalogue
của hãng đi kèm sản phẩm:

21 | P a g e


3.13 Tính tốn thiết kế bể dầu
+ Làm bể dầu rời với phần còn lại của hệ thống thủy lực máy ép.
+ Chức năng và nhiệm vụ của bể dầu:
-

Cung cấp dầu cho hệ thống hoạt động
Chứa dầu cho toàn bộ hệ thống
Lắng đọng các loại cặn bẩn có trong dầu trong quá trình hoạt động
Tản nhiệt cho dầu của hệ thống trong quá trình làm việc
Gá đặt các thiết bị của trạm nguồn.

+ Kết cấu và kích thước của bể dầu:
Bể dầu có kết cấu sao cho cặn bẩn trong dầu được lắng xuống b ể, mu ốn v ậy
phải hạn chế được sự xoáy của dầu trong bể đến mức thấp nhất. Dầu từ ống xả
trở về bể khơng được xốy và sủi bọt vì nếu để xuất hiện sủi bọt sẽ dẫn đến
xuất hiện bọt khí làm tăng nguy cơ gây xâm thực cho h ệ th ống. Đ ể đ ảm b ảo cho
sự lưu thông của dầu tạo điều kiện làm nguội tốt hơn, bên trong b ể ngăn thành
từng buồng có cửa lưu thơng tương ứng ở phía dưới hai vách ngăn ngang có c ửa
so le với nhau và có kích thước hợp lý. Hai vách ngăn có chi ều cao bằng chiều cao
nhất trong bể dầu. Mức dầu cao nhất trong bể dầu bằng ( 0,7 0,8 ) chi ều cao
thành bể. Ống hút của bơm và ống xả cần đặt ở vị trí đối nhau và phải ngập trong
dầu và cách đáy bể một khoảng bằng ( 2 3 )D, ( D là đường kính ngồi c ủa ống
22 | P a g e


tương ứng ). Đầu ống xả vát một góc 45 và quay vào mặt thành b ể, ta có th ể
dùng lưới để khử xoáy của dầu khi hồi về bể. Đáy bể nên làm nghiêng m ột góc
( 3 8 ) để thay dầu qua lỗ thoát dầu khi cần thi ết. B ể d ầu nên đ ược s ơn nh ững
màu sáng để tăng khả năng bức xạ nhiệt, tăng khả năng làm mát của hệ th ống
và bảo vệ khỏi các tác động bên ngồi.
+ Tính tốn sơ bộ kích thước bể dầu
Kích thước bể dầu được tính tốn dựa trên cơ sở đảm bảo về mặt tản nhi ệt và
hạn chế đến mức tối đa sự xuất hiện xốy của dầu trong q trình hoạt động
của hệ thống. Bể dầu thường có xu hướng kích thước hẹp cao h ơn là r ộng th ấp
để tăng khả năng truyền nhiệt của dầu ra bên ngoài. Lượng dầu trong h ệ th ống
đường ống thủy lực phải ln được điền đầy, khơng có gián đoạn.
Ta chọn bể dầu có dạng hình hộp chữ nhật. Các kích thước của bể dầu như sau:
-

Chiều ngang bể dầu: a ( m )
Chiều dài bể: b = k1.a ( m )

Chiều cao bể: H = k2.a ( m )
Chiều cao của dầu trong bể: h = 0,8.H = 1,2.a ( m )

Trong đó: k1; k2 là hệ số tỷ lệ, thông thường k 1 = ( 1 3 ) và k2 = ( 1 2 ). Ở đây ta
chọn k1 = 2; k2 = 1,5.
Thể tích của bể dầu thường được tính theo cơng thức sau:
V = ( 3 5 ). Qb = ( 3 5 ). 101,5 = ( 304,5 507,5 ) (lít)
Chọn V = 450 (lít).
Ta có: V = a.b.h = a.2a.1,2a = 2,4.a3 = 450 (lít)
chiều ngang bể dầu: a = = 0,572 ( m ) = 572 ( mm )
Chiều dài bể dầu: b = 2.0,572 = 1,144 ( m ) = 1144 ( mm )
Chiều cao bể dầu: H = 1,5.0,572 = 0,858 ( m ) = 858 ( mm )
Chiều cao của dầu trong bể là: h = 1,2.0,572 = 0,6864 ( m ) = 686,4 ( mm )
Vậy kích thước bể dầu là: ( a b H ) = ( 572 1144 858 ) ( mm ) là thu ận l ợi cho
việc bố trí một số chi tiết thủy lực như động cơ điện, bơm, van thủy lực, n ắp đổ
dầu, bộ lọc dầu, bộ làm mát dầu nên ta chọn kích th ước này là kích th ước chính
thức.

3.14 Thiết kế bơm nguồn – thiết kế sơ bộ bơm bánh răng ăn kh ớp ngoài
23 | P a g e


+ Tính bánh răng
Bơm bánh răng ta thiết kế là bơm bánh răng ăn khớp ngoài một cấp. Các bánh
răng của bơm là bánh răng trụ răng thẳng.
Chọn hiệu suất lưu lượng của bơm là : = 0,8
Chọn số răng là : Z1 = Z2 = 12
Chọn mô-đun bánh răng theo công thức khuyến cáo :
m = ( 0,24 0,44 ). = ( 0,24 0,44 ). = ( 2,6 5 ) (mm)
Chọn theo dãy tiêu chuẩn ưu tiên ta có : m = 5 ( mm )

Đường kính vịng chia của bánh răng :
D1 = D2 = m.Z = 5.12 = 60 ( mm )
Đường kính vịng đỉnh của bánh răng :
Da1 = Da2 = D1 + 2.m = 60 + 2.5 = 70 ( mm )
Đường kính vịng chân của bánh răng :
Df1 = Df2 = D1 – 2,5.m = 60 – 2,5.5 = 47,5 ( mm )
Khoảng cách trục, bánh răng tiêu chuẩn :
a = 0,5.m.( Z1 + Z2 ) = 0,5.5.( 12 + 12 ) = 60 ( mm )
Chiều cao răng :
h = 2,25.m = 2,25.5 = 11,25 (mm)
Chiều dày răng :
s = = = = 7,85 (mm)
Khe hở hướng kính:
c0 = 0,25.m = 0,25.5 = 1,25 (mm)
Khe hở cạnh răng, nó phụ thuộc vào mơ-đun “m” và kho ảng cách tr ục “’a” c ủa
bánh răng.
Ta chọn bằng: 0,18 (mm)
Góc ăn khớp: chọn = 20
Ta có :
24 | P a g e


Qb = .2..D1.m.b.n b = =
Chiều dày bánh răng: b = 46 (mm) < 10.m = 10.5 = 50(mm) ok
Chọn vật liệu gia công bánh răng là thép hợp kim: 40XH nhi ệt luy ện th ấm
cacbon và thấm nito đạt độ cứng: 60HRC.
+ Tính trục bơm
Bơm bánh răng thiết kế có hai trục : một trục chủ động và một tr ục b ị đ ộng. Các
trục thiết kế đều là trục bậc.
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 đã qua nhi ệt luy ện và đ ược th ấm cacbon

có ứng suất tiếp xúc cho phép = 540 (Mpa) và ứng suất tiếp = 20 (Mpa).
Momen xoắn trên đoạn trục chỗ có bánh răng là:
M1 = 0,8..b.( D1.m + m2 )
= 0,8.150.105.0,046.
= 198,858 ( N.m )
Sơ bộ đường kính đoạn trục chỗ có bánh răng là :
d1 = = = 37 (mm)
chọn d1 = 43 (mm)

PHẦN 4 : QUY ĐỊNH VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG
THỦY LỰC CỦA MÁY ÉP THỦY LỰC 300T

4.1 Quy định vận hành
+ Yêu cầu về lắp ráp :
-

-

-

25 | P a g e

Điều quan trọng nhất khi lắp ráp hệ thống thủy lực là công tác v ệ
sinh sạch sẽ. Những hư hỏng nghiêm trọng có th ể x ảy ra r ất nhanh
trong hệ thống nếu có những tạp chất bên ngồi xâm nhập vào hệ
thống.
Ln ln làm kín tất cả các khe hở của b ể dầu sau khi v ệ sinh b ộ
nguồn của hệ thống. Thiết lập chu kỳ vệ sinh thay dầu mới.
Khi hệ thống thủy lực được mở ra phải đậy hoặc bịt kín tất cả các
cổng nối để không cho bẩn và không khí ẩm lọt vào h ệ th ống. Ph ải

ln ln giữ chúng bịt kín ngoại trừ khi sửa chữa hoặc l ắp rắp.
Không sử dụng băng teflon hoặc các hỗn hợp làm kín ống ở các lo ại
ren trụ.