chuyên đề Máy cắt tự động

GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................

..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
..............................................................................................
Trang1


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

Máy cắt tự động:
I./

Thơng số tính tốn:

I.1./ Ngun lý hoạt động:

Đầu tiên xi lanh C đẩy phôi lên với khoảng cách cần thiết. khi đẩy lên sẽ chạm
vào cơng tắc hành trình số 1, lúc này xi lanh kẹp B đi xuống để kẹp chặc
phơi.trong q trình đi xuống chạm vào cơng tắc hành trình số 3, sau khi kẹp xong
thì xi lanh C quay về và chạm vào cơng tắc hành trình số 2 thì dừng lại,đồng thời
xi lanh A mang lưỡi cắt đi xuống để thực hiện quá trình cắt, sau khi cắt xong thì
chạm vào cơng tắc hành trình số 5 thì xi lanh A đi lên đến khi chạm vào cơng tắc
hành trình số 6. khi xi lanh A đi lên xong thì xi lanh B cũng đi lên cho đến khi
chạm vào cơng tắc hành trình số 4. khi đó xi lanh C bắt đầu lại q trình cắt mới.

Trang2

GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

I.2./ Sơ đồ mạch thủy lực

Trang3


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

I.3./ Lực khi cắt:
Cắt với lưỡi cắt nghiêng: P =

K . .S 2 . c
tg

Trong đó:
 : góc nghiêng của dao cắt = 20
 : hệ số vật liệu:  = 0,5
K = 1,3 hệ số phụ thuộc dao, vật liệu, khe hở.
S bề dày thép: S = 10 mm
Giới hạn bền:  b = 380N/mm2.
 c : giới hạn bền cắt :  c = (0,8 – 0,9 )  b


1,3x 0,5 x102 x 40
tg 2

Pc =
= 74455 kg

Vmin = 50mm/s, Vmax= 100mm/s
I.4./ lực kẹp phơi:
Phương kẹp vng góc với phương cắt nên lực kẹp :
Pk = 0,04 x P = 2978,2 kg
Vmin = 30mm/s
Vmax = 50mm/s
I.5./ lực đấy cấp phôi:
Giả sử phôi có kích thước: 2000x1000x10

m = 20000x1000x10x thép = 20x1x0,01x 7800 = 1560 (Kg)
Fms = kmg = 0,1x1560x9,8 = 1530 (kg)
Phương trình cân bằng lực: Fđẩy = Fms = 1530 (kg)
Vận tốc đẩy phơi: Vmin = 30mm/s, Vmax = 50mm/s
II./ Tính và chọn Xi lanh:
II.1./ xi lanh cắt:
Lực cắt: Pc = 74455 kg
Vmin = 50 mm/s
Vmax= 100 mm/s
Ta chọn áp suất bơm Pb = 100 bar = 10 N/mm2
Trong quá trình chuyển động ln có sự tổn thất áp suất: bộ lọc, van, đường
ống…
Tổn thất bộ lọc dầu:  P1 = 1,5 bar
Tổn thất van tràn:  P2 = 2,5 bar
Tổn thất van giảm áp;  P3 = 3 bar
Tổn thất van 1 chiều:  P4 = 1,5 bar
Tổn thất van đảo chiều:  P5 = 2 bar
Trang4

GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

Tổn thất van tiết lưu:  P6 = 8 bar
Tổn thất trên ống dẫn:  P7 = 1,5 bar
Áp suất dầu tác dụng lên xi lanh: p = Pb -   P = 80 bar = 8 N/mm2
Tiết diện của pittông: F =

pc
74455
=
= 9306,9 (mm2)
p
8

Đường kính trong của xi lanh: D = 2

F
= 108,9 (mm)


Đường kính cần đẩy: d = k x D = 0,7x 108,9 = 76,2 (mm)
Lưu lựong làm việc của xi lanh: Q = FxVmax = 9306,9 x 100 = 930687,5 (mm3/s) =
0,9306875 (dm3/s) = 55,9 (l/f)
Q
930690
3,14 x 76,2 2 =

Vận tốc dao khi di lên: V =
= 196 mm/s
F
4749
4

II.2./ xi lanh kẹp phôi:
Pk = 2978 kg
Vmin = 30mm/s
Vmax = 50mm/s
Ta chọn áp suất bơm Pb = 100 bar = 10 N/mm2
Trong q trình chuyển động ln có sự tổn thất áp suất: bộ lọc, van, đường
ống…
Tổn thất bộ lọc dầu:  P1 = 1,5 bar
Tổn thất van tràn:  P2 = 2,5 bar
Tổn thất van giảm áp;  P3 = 1,5 bar
Tổn thất van 1 chiều:  P4 = 1,5 bar
Tổn thất van đảo chiều:  P5 = 2 bar
Tổn thất van tiết lưu:  P6 = 4 bar
Tổn thất trên ống dẫn:  P7 = 1,5 bar
Áp suất dầu tác dụng lên xi lanh: p = Pb -   P = 85,5 bar = 8,55 N/mm2
Tiết diện của pittơng: F =

Pk
29782
=
= 3483,3 (mm2)
p
8,55

Đường kính trong của xi lanh: D = 2

F
= 66,6 (mm)


Đường kính cần đẩy: d = k x D = 0,7x 66,6 = 46,6 (mm)
Lưu lựong làm việc của xi lanh: Q = F xVmax = 3483,3 x 50 = 174165 (mm3/s) =
0,174165 (dm3/s) = 10,5 (l/f)
Q
174165
3,14 x 46,6 2 =
Vận tốc dao khi di lên: V =
= 98 mm/s
F
1778,6
4

II.3./ xi lanh đẩy phôi:
Fđẩy = 1530 (kg)
Vận tốc đẩy phôi: Vmin = 30 mm/s, Vmax = 50 mm/s

Trang5


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

Ta chọn áp suất bơm Pb = 100 bar = 10 N/mm2

Trong quá trình chuyển động ln có sự tổn thất áp suất: bộ lọc, van, đường
ống…
Tổn thất bộ lọc dầu:  P1 = 1,5 bar
Tổn thất van tràn:  P2 = 2,5 bar
Tổn thất van giảm áp;  P3 = 1,5 bar
Tổn thất van 1 chiều:  P4 = 1,5 bar
Tổn thất van đảo chiều:  P5 = 2 bar
Tổn thất van tiết lưu:  P6 = 4 bar
Tổn thất trên ống dẫn:  P7 = 1,5 bar
Áp suất dầu tác dụng lên xi lanh: p = Pb -   P = 85,5 bar = 8,55 N/mm2
Tiết diện của pittông: F =

Pđ 15300
=
= 1789,5 (mm2)
p
8,55
F
= 47,7 (mm)


Đường kính trong của xi lanh: D = 2

Đường kính cần đẩy: d = k x D = 0,7x 47,7 = 33,4 (mm)
Lưu lựong làm việc của xi lanh: Q = F xVmax = 1789,5
0,089475 (dm3/s) = 5,4 (l/f)

x

50 = 89475 (mm3/s) =

Q
89475
3,14 x 33,4 2 =
Vận tốc dao khi di lên: V =
= 98 mm/s.
913,8
F
4

Toàn bộ năng lượng của lưu lượng này biến thành nhiệt, gây nên tổn thất
công suất:
N=

p0 .Q1 85,5 x 55,9

7,8 kW  .
612
612

P0 = 85,5 bar
Q = 55,9 (l/f)
Nếu lấy tổng hiệu suất của bơm dầu là  = 0,7, thì công suất cần thiết của
động cơ điện là :
Nct =

N 7,8

11,2 kW 
 0,7

II.4./ Bảng tổng kết

Trang6


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm
max

TT

min

Đường

Lưu

V

V

kính

lượng Q

mm/

mm

D(mm)

(l/f)

s

/s

Xi lanh A

108,9

55,9

100

50

Xi lanh B

66,6

10,5

50

30

Xi lanh C

47,7

5,4

50

30

Vậy lưu lượng cần thiết cung cấp cho hệ thống: = 75,8 lit/ phút và áp suất
cần thiết bơm tạo ra là 100 bar.

III./ Bơm dầu và động cơ dầu:
III.1./ Bơm dầu:

 Nguyên lý làm việc:
Bơm gồm các pitông (1) đặt song song với trục của roto (2) và ln tì sát vào đĩa
nghiêng (3) nhờ lị xo (4). Trục số (5) truyền chuyển động vòng cho roto, nên buột
pitông (1) di động thẳng đi về, thực hiện q trình hút và nén. Các xi lanh của
pitơng (1) điều có lỗ thong với các rãnh của đĩa dẫn dầu (6). Trong quá triònh

Trang7


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

quay, những pitơng nào ở vào vùng rãnh A thực hiện quá trình hút, và vùng rãnh B
thực hiện quá trình nén.

 Các thong số của bơm:
theo bảng III/ 160 ta chon bơ pitông kiểu H  P loại 705M có các thong số:
Số vòng quay:
n = 960(v/ph)
Lưu lượng: Q = 100 (l/ph)
Áp suất:
p = 100 bar
Số piston:
z=9
Góc nghiêng lớn nhất:
 = 250
Hiệu suất của bơm: Q = 0, 77
 Lưu lượng của bơm:
10  3  2
Q =
d x z x n x D x tg 
4

(l/ph)

Trong đó:
Q: lưu lượng của bơm
Q = 100 (l/ph)
d : đường kính pitơng
d = 16-22 (mm)
z : số lượng của pitơng
z=9
n : số vịng quay
n = 960 (v/ph)

D : đường kính vịng chia roto
(mm)
 : góc nghiêng:
 = 6-250

Trang8

chọn d = 20 mm


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

h: là hành trình pitông thong thường h = (1,3-1,4)d
ta chọn h = 1,4 x d = 1,4 x 20 = 28 ( mm)
mà ta có:
 D

tg  =

h
D

h
28
=
= 60 (mm)
tg
tg 25

Vậy lưu lựơng của pitông là:
10  3  2
10  3 x 3,14 2
Q=
d x z x n x D x tg  =
20 x 9 x 960 x 60 x tg250
4

4

= 75904,5 (l/ph)

III.2./ Chọn động cơ dầu:
Động cơ là cơ cấu biến đổi năng lương dùng để biến thế năng của dầu thành cơ
năng.
Về nguyên tắc, kết cấu của động cơ dầu giống như bơm dầu. Do đó, tất cả các loại
bơm dầu đều có thể làm động cơ dầu và ngược lại. Thông thường động cơ dầu
được lắp cùng với bơm dầu thành một khối truyền động gọi là một hộp truyền
động dầu ép. Trong hộp truyền động dầu ép, bơm dầu và động cơ dầu và động cơ
dầu thường có kết cấu giống nhau; nếu có khác thì khác về kích thước.
Ta chọn động cơ dầu pitơng

IV./

Chọn bộ lọc :
Trong q trình làm việc, dầu khơng tránh khỏi bị ô nhiễm bẩn do các chất bẩn
từ bên ngoài vào hoặc do các chất bẩn tù bản thân dầu tạo nên. Những chất bẩn
ấy sẽ làm kẹt các khe hở, các tiết diện chảy có kích thước nhỏ trong hệ thống dầu
ép gây nên những trở ngại, hư hỏng trong hệ thống. Do đó, trong các hệ thống

dầu ép đều dùng bộ lọc dầu để ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên trong các cơ
cấu dầu ép. Bộ lọc dầu thường đặt ở ống hút của cơm dầu. Trường hợp cần dầu
tinh khiết hơn thì đặt thêm một bộ phận nữa ở cửa ra của bơm và một ở cửa ra
của hệ thống dầu ép.
Tùy thuộc vào kích thước của chất bẩn có thể chọn được, bộ lọc dầu có thể phân
thành :
Bộ lọc thơ : có thể lọc được những chất bẩn có kích thước đến 0,1 mm.
Bộ lọc trung bình : có thể học được những chất bẩn có kích thước đến 0,01 mm.
Bộ lọc tinh : có thể lọc được những chất bẩn có kích thước đến 0,005 mm.

Trang9


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

Bộ lọc đặc biệt tinh : có thể lọc được những chất bẩn có kích thước đến 0,001
mm.
Các hệ thống dầu ép trong máy cơng cụ thường dùng các bộ lọc trung bình và bộ
lọc tinh.
Chọn bộ lọc lưới vì đặc tính của nó phù hợp với loai máy mà ta đang thiết kế.
 Đặc điểm :
Bộ lọc lưới là bộ lọc dầu đơn giản nhất. nó gồm khung cứng (1) và bộ lọc bằng
đồng (2) bao xung quanh. Dầu từ ngoài xuyên qua các mắt lưới và các lỗ (3) để
vào ống hút (4). Hình dáng và kích thước của bộ lọc lưới rất khác nhau tùy thuộc
vào vị trí và cơng dụng của bộ lọc.
4

1

2

3

1 – khung
2 – lưới

3 – lỗ
4 - ống hút

 Nhược điểm của bộ lọc :
Nhược điểm của bộ lọc lưới là chất bẩn dễ bám vào mắt lưới và khó tẩy ra. Do
đó, nó thường dùng để lọc thô, như lắp vào ống hút của bơm. Trường hợp này
thường dùng bộ lọc tinh ở ống ra.
a) Các thông số của bộ lọc :
Do dức cản của lưới, nên dầu khi đi qua bộ lọc bị giảm áp suất, sự tổn thất áp
suất có thể lây ∆p = 1÷2 bar.
Tính lưu lượng chảy qua bộ lọc dầu, người ta dùng cơng thức tính lưu lưu lượng
qua lưới lọc :
Q  .

A.p
l f 


Trong đó :
Trang10


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

A = 6 8 = 48 cm2 diện tích tồn bộ bề lọc [cm2]
∆p = p1 – p2 = 2 hiệu áp của bộ lọc
[bar]
 1 [poise] = 0,06895[bar] độ nhớt động học của dầu
α = 0,05

lit
hệ số lọc, đặc trưng cho lượng dầu chảy qua bộ lọc trên
cm . phút
2

đơn vị diện tích và thời gian
Q  .

lit
cm . phút
2

A.p
48.2
0,05
69,5 l f 

0,06895

Vận tốc dầu được tính trước khi vào lưới (thơng thường v = 0,5÷1 m/s)

V./ Ống dẫn và ống nơi :
V.1./ Ống dẫn :
Ống dẫn dùng trog hệ thống dầu ép phổ biến nhất là ống đồng hay ống thép. ống
đồng có ưu điểm là dễ biến đổi hình dáng, nhưng đắt tiền. vì thế, đối với những
ống dẫn có tiết diện lớn và không cần uốn cong nhiều, người ta dùng ống thép.
Ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền và tổn thất áp suất cần nhỏ nhất. Để giảm tổn
thất áp suất, các ống dẫn càng ngắn càng tốt, ít bị uốn cong để tránh sự biến dạng
của tiết diện và sự đổi hướng chuyển động của dầu.
Để lựa chọn đường kính ống dẫn, ta xuất phát từ phương trình lưu lượng chảy
qua ống dẫn :
 .d 2
v
Q
4

Nếu ta lấy lưu lượng la Q [lit/phut], vận tốc dầu chảy trong ống la v [m/s] và
đường kính ống dẫn la d [mm], thì ta có :
 0,001d 2 
Q
v 3
10 .60

4

Từ đây rút ra :
d 4,6

Q
 mm
v

Vận tốc dầu chảy trong ống thường dùng :
Ở ống hút : v = 1,5÷2 m/s
Ở ống nén : v = 3÷5 m/s
Để kiểm tra sức bền của ống, thường dùng công thức sau đây :
5

  10 . p.d  N
2.s

m2



   ứng suất cho phép của vật liệu ống dẫn.
Vì ta chọn ống dẫn bằng đồng nên    250.105  N
p – áp suất lớn nhất của dầu trong ống [bar]
Trang11

m2




GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

s- bề dầy của thành ống [cm]
 Đường kính ống dẫn từ bộ lọc đến máy bơm :

Từ bộ lọc đến máy bơm ta thấy có hai loại ống
Đường kính ống hút :
d 4,6

Q
v

trong đó : Q = 69,5 l/f
v = 2 m/s
d 4,6

Q
69,5
4,6
27 mm
v
2

Đường kính ống nén :
d 4,6

Q
v

trong đó : Q = 69,5 l/f
v = 5 m/s
d 4,6

Q
69,5

4,6
17 mm
v
5

 Đường kính ống dẫn từ van bộ ổn tốc đến van đảo chiều 5/2
Đường kính ống hút :
d 4,6

Q
v

trong đó : Q = 40 l/f
v = 2 m/s
d 4,6

Q
40
4,6
20,6mm
v
2

Đường kính ống nén :
d 4,6

Q
v

trong đó : Q = 40 l/f

v = 5 m/s
d 4,6

Q
40
4,6
13mm
v
5

 Đường kính ống dẫn từ van đảo chiều 5/2 đến xylanh :
Đường kính ống hút :
d 4,6

Q
v

trong đó : Q = 60 l/f
Trang12


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

v = 2 m/s
d 4,6

Q
60

4,6
25mm
v
2

Đường kính ống nén :
d 4,6

Q
v

trong đó : Q = 60 l/f
v = 5 m/s
d 4,6

Q
60
4,6
16mm
v
5

V.2./ Ống nối :
Để nối các ống dẫn với nhau hoặc nối ống dẫn với các cơ cấu dầu ép.
Loại ống nối như hình trên thường dùng để nối các loại ống có đường kính không
quá 30 mm. Đầu mút của ống làm bằng đồng (1) được tạo thành dang cơn và tì lên
đầu cơn của mối nối (2). Góc cơn thơng thường là 60 0±30’. Để xiết chặt hai mặt
côn vào nhau ta dung ecu (3) ép ống tì (4) về bên trái. Kiểu ống nối này có thể
dùng đến áp suất 100÷200bar.

VI./ CHỌN BỂ DẦU :
Để xác định kích thước cần thiết của bể dầu, ta phải tính lượng dầu cần thiết
cho hệ thống dầu ép. Lượng dầu này được tính tốn trên cơ sở cân bằng nhiệt
lượng do các tổn thất trong hệ thống dầu ép sinh ra, phụ thuộc vào sự truyền và tỏa
nhiệt của bể dầu.
Những tổn thất công suất chủ yếu biến thành nhiệt của các bộ phận trong hệ thống
dầu ép là:
 Tổn thất công suất của bơm dầu
Tổn thất công suất của bơm dầu làm tăng nhiệt độ của dầu, nếu bơm nhúng vào
dầu:
Q p 1 
Nb  b o .
[kW]
612 
=

40.10 1  0.77
(
) 0,2 KW
612
0.77

Trong đó:
Qb  lưu lượng của bơm dầu [l/ph]
p o  áp suất ở cửa ra của bơm [bar]
  tổng hiệu suất của bơm

 Tổn thất công suất của van tràn
Chọn van kiểu r52-16 có:
Nếu lưu lượng qua van tràn là Qt thì:

Trang13


GVHD: Dương Bình Nam

Nt 

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

Qt p o
[kW]
612

=

140 x 50
11,4 KW
612

 Tổn thất công suất của các cơ cấu điều chỉnh, trên các ống dẫn và ống
nối
Nđ 

 Qb  Qt   p
612

[kW]
=

(100  40).14,5
2,4 KW
612

Trong đó:
 p  tổn thất áp suất trên các cơ cấu điều khiển, ống dẫn..
Tổng tổn thất áp suất trong hệ thống dầu ép:
N = Nb + Nt + Nđ [kW]
= 0,2 + 11,4 + 2,4 = 14 (KW)
Ta lấy thể tích dầu cần thiết bằng 3 ÷ 5 phút lưu lượng của bơm.
V = 4.100 = 400 (lit) = 0,4( m 3/ph)
Để kiểm tra lượng dầu đã chọn (hoặc để tính chính xác), đảm bảo nhiệt độ T của
dầu khơng vượt quá 55 60 o C sau thời gian làm việc t giờ, ta dùng công thức được
xác định từ phương trình cân bằng nhiệt, nếu như nhiệt độ dầu khi khởi động bằng
nhiệt độ khơng khí:
T To 

K o
[ C]
kF

Trong đó:
To - nhiệt độ khơng khí xung quanh [ o C ]
K = 633N [kcal/giờ] - tổng nhiệt lượng sản ra do tổn thất công suất trong hệ
thống dầu ép.
k - hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào môi trường làm nguội:
+ Ở bể dầu làm nguội bằng quạt khơng khí:
k = 20
F 0,64.3 V 2 [m2]
=0,4 (m2)

Thay trị số F vào cơng thức ta có:
T To 

K
3

0,64k . V

2

[o C]

=28 +

633
107 [ o C ]
20.0,4

Từ đây ta có thể xác định thể tích dầu cần thiết:
3



K
K


V 
  


 0,064k .T 
 0,064k T  To  

3

Trang14


GVHD: Dương Bình Nam

= ((

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

633 / 60 3
) ) = 2,95 (m3)
0,064.20.4

Tài liệu tham khảo
1./ Truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại (GS. Nguyễn Ngọc Cẩn)
2./ truyền động thủy lực trong máy cắt kim loại ( Nguyễn Phương)

Trang15


GVHD: Dương Bình Nam

SVTH: Nguyễn Minh Tâm

Trang16