CHUYÊN ĐỀ MÁY CẮT BĂNG GIẤY

Đề tài:

MÁY CẮT BĂNG GIẤY

*Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ mở, hệ thống điều khiển bằng thủy lực hoạt động.Lúc đó, hệ
thống hệ thống cấp phơi tự động gồm( xilanh kẹp phôi và xilanh đẩy phôi)sẽ đưa
phôi vào đúng vị trí cần cắt , Khi đó, hệ thống dao cắt đi xuống mang theo dao cắt
và khối vật liệu kẹp chặt, do khối vật liệu kẹp chặt bố trí thấp hơn lưỡi cắt nên sẽ
chạm vào băng cần kẹp và kẹp chặt trước, sau đó lưỡi cắt xuống sau, sau khi cắt
xong thì hệ thống dao và cơ cấu kẹp chặt đi lên để chuẩn bị chu kì cắt kế tiếp.
Các chuyển động đuợc điều chỉnh đúng vị trí làm việc nhờ vào các cơng tắc
hành trình
Các lớp giấy sẽ không bị xê dịch lẩn nhau nhờ cơ cấu kẹp ngang làm bằng
cơ khí
8
A-A

A
5

A

A
4

11

8

6

9

3
7

2

1

10

1.xilanh kẹp phơi.

2.xilanh đẩy phơi.

3.băng giấy.

4.đầu kẹp.

5.bàn làm việc.

6.dao cắt.

7.cơng tắc hành trình.

8.xilanh cắt đứt


Các thông số cơ bản của máy cắt băng giấy
Băng giấy cần cắt có chiều rộng B max = 600mm, gồm nhiều lớp giấy xếp chồng lên

nhau có chiều dày amax = 200mm.
 Lực cắt băng giấy
I.

Khi cắt băng giấy bằng dao nghiêng thì lực cắt khơng nằm trên tồn bộ
diện tích của vật cắt như khi cắt bằng dao phẳng song song
σ b.

Pmax = K1.K2 .K3 .
ε2

Trong đó:

3/ 2 −ε2
. S2
2tgϕ

: độ sâu tương đói của vật cắt . vật liệu cắt là giấy, cắt

ở trạng thái nguội

ε2

= 0,35
÷

K1 : hệ số phụ thuộc vào độ cứng vật liệu, K1 = 0,7 0,75
Chọn K1= 0,72 .
K2 : hệ số xét đến ảnh hưởng độ mòn dao .Khi cắt nguội K2
÷

÷

= 0.9 1.1, ta chọn K2 = 1
K3 :hệ số tính dến độ tăng khe hở cạnh dao, cắt nguội K 3=

0.9 1.1, chọn
K3=1.
S : chiều dày lớn nhất của thép cắt, S = 200 mm .
σb

=150 N/mm

2

:giới hạn bền của giấy,

σb

÷

=(3 7)N/mm

2

chọn

σb

3 / 2 − 0,35
.200 2
0
2tg15

Do đó : Pmax = 0,72 x 1 x 1 x 5x

= 309013 (N)

Vậy lực cắt lớn nhất là 309013 (N)
 xác định vận tốc cắt

Vận tốc cắt của dao có ảnh hưởng đến tuổi thọ, năng suất cắt và chất
lượng của mép cắt, mặt khác vận tốc còn ảnh hưởng đến độ rung động
va đập của máy . Vì vậy ta phải tính và chọn vận tốc cắt phù hợp để
máy làm việc tốt, đạt năng suất và yêu cầu thiết kế
Đối với cắt băng giấy, với chiều dày cắt amax = 200mm là khá lớn, vì
÷

vậy vận tóc cắt nằm trong khoảng (5 100 )mm/s, với amax như vậy ta
chọn
v = 20(mm/s )
 Tính lực kẹp phơi:
Để khi cắt thép mép cắt được thẳng, vng góc với phương tấm cắt ta ta
sử dụng cơng thức tính lực kẹp Q như sau:
÷

Q= (0,03 0,04) x .
Trong đó lực cắt, = 309013 (N)
Suy ra : Q= 0,035 x 309013 = 10815 (N)

Vậy lực kẹp phôi cần thiết khi cắt là Q= 10815 (N)
 Xác định lực kẹp và vận tốc của bộ phận cấp phôi
Sơ đồ hệ thống cấp phơi:

Trong đó:


1:Piston-Xilanh giữ phơi
2:Piston-xilanh đua phơi vào vị trí cắt
3:Băng giấy
4:Đầu kẹp
5:Bàn máy
6:Dao cắt
7.cơng tắc hành trình
Sơ đồ phân tích lực đẩy phơi vào vị trí cắt:

Ta có phương trình cân bằng lực:
–fms=ma

→

→

Do phơi chuyển động thẳng đều
–fms
=kmg
Giả sử phơi có l=5000mm,b=600mm,h=200mm
→

→

mphôi=l.b.h. ygiấy =(2000.600.200).10-6.7,8=1872(kg)

=0,1.1872.9,8=1834(kg)
Vậy lực đẩy cần thiết là 1834kg.
≥

Lực kẹp phôi: .Ta chọn =1900(N).
Lực cắt cần thiết của đầu dao để cắt đứt băng giấy ,thêm vào đó cơ
cấu xi lanh thủy lực phải tác động thêm một lực F để tác động lên lị xo kẹp
chặt.Do đó lực cần thiết mà cơ cấu Piston –xilanh thủy lực phải tạo ra là
P=Pcắt +Fmax=309013+10815=319828(N)
II. Tính tốn thiết kế hệ thống thuỷ lực.
1. Các thông số ban đầu.
Pcắt =319828 N;
Vmin=10 mm/s;
Vmax=22 mm/s.
Pkẹp =1834 N ;
Vmin=14 mm/s;
Vmax=28 mm/s.
Pđẩy=1900 N;
Vmin=14 mm/s;
Vmax=28 mm/s.
Băng giấy cần cắt có chiều rộng Bmax = 600mm, gồm nhiều lớp giấy xếp
chồng lên nhau có chiều dày amax = 200mm.


2. Tính tốn và chọn xilanh.
a. Tính tốn và chọn xilanh cho hệ thống cắt.

Pcắt =319828 N;Vmin=10 mm/s; Vmax=22 mm/s.
Ta chọn đường kính trong của xi lanh là D= 250mm.
πD 2 3,14.2502
=
= 49062,5(mm 2 ).
4
4

Tiết diện piston là: Fpt=
Đường kính cần của piston là:
d=KxD=0,7x250=170mm.(do Pb>30bar nên chọn K=0,7).
Lưu lượng làm việc của xilanh là:
Qmin=Fpt.Vmin.
Trong đó
Vmin: vận tốc đầu dao khi ở hành trình cắt: Vmin=10mm/s.
Do đó:
Qmin=Fpt.Vmin=49062,5.10=490625 (mm3/s)=0,96(dm3/s)=29.4(l/ph).
Lưu lượng của đầu dao khi đi lên:
πd 2
4

Qmax=(Fpt - Fcần).Vmax=(49062,5 ).22=
3
3
580272(mm /s)=0,58(dm /s)=34,8(l/ph).
Áp suất cần thiết tác dụng lên bề mặt pittong là:
Phương trình cân bằng tĩnh của pittơng là:

p1 .F1 − Pmax − Pm − p 2 .F2 = 0

P2=1 bar. Do ta dùng van cản.
F1=49062,5 mm2.
πd 2
4

F2 =
= 22686,5mm2.
Pmax=319828 N.
Pms=0,2x3000=600N. (G=3000 N ).
Từ phương trình cân bằng, ta rút ra trị số áp suất ở buồng lớn của xilanh:
p1 =

Pmax + Pm
F 319828 + 600 22686,5
+ p2 2 =
+
=7
F1
F1
49062,5
49062,5

N/mm2.


Trong hệ thống thủy lực tạo lực cho cặp dao cắt, kẹp và đẩy phơi có tổn
thất áp suất khi dầu đi qua các hệ thống điều khiển như bộ lọc, van tràn,
van tiết lưu điều chỉnh được ,van một chiều,tổn thất trên dường ống….
Phương trình cân bằng áp suất trong hệ thống như sau:
Pb=Pax+∆P1+∆P2+∆P3+∆P4+∆P5+∆P6+∆P7.

Trong đó :
P1: áp suất dầu tác dụng lên bề mặt piston –xilanh.
∆P1: Tổn thất áp suất của bộ lọc dầu:
∆P1=1,5bar.
∆P2: Tổn thất áp suất của van tràn:
∆P2=2,5bar.
∆P3: Tổn thất áp suất của van tiết lưu điều chỉnh được: ∆P3=2.4=8bar.
∆P4: Tổn thất áp suất của van đảo chiều:
∆P4=2bar.
∆P5: Tổn thất áp suất của van một chiều:
∆P5=1,5bar.
∆P6: Tổn thất áp suất trên đường ống dẫn dầu:
∆P6=1,5bar.
∆P7: Tổn thất áp suất của van giảm áp:
∆P7=2.1,5=3bar.
 Pb= 70+1,5+2,5+8+2+1,5+3+1,5=90 ( bar ).
b. Tính tốn và chọn xilanh cho hệ thống kẹp phôi.

Pkẹp =1834 N ; Vmin=14 mm/s; Vmax=28 mm/s.
Ta chọn đường kính trong của xi lanh là D= 20mm.
πD 2 3,14.20 2
=
= 314(mm 2 ).
4
4

Tiết diện piston là: Fpt=
Đường kính cần của piston là:
d=KxD=0,7x20=14mm. (do Pb>30bar nên chọn K=0,7).
Lưu lượng làm việc của xilanh là:

Qmin=Fpt.Vmin.
Trong đó
Vmin: vận tốc đầu dao khi ở hành trình cắt: Vmin=14mm/s.
Do đó:
Qmin=Fpt.Vmin=314x15=4396 (mm3/s)=0,004396(dm3/s)=0,2632(l/ph).
Lưu lượng của đầu dao khi đi lên:


πd 2
4

Qmax=(Fpt-Fcần).Vmax=(314).28=
3
3
4484(mm /s)=0,00448(dm /s)=0,2688(l/ph).
Áp suất cần thiết tác dụng lên bề mặt pittong là:
Phương trình cân bằng tĩnh của pittơng là:

p1 .F1 − Pmax − Pm − p 2 .F2 = 0

P2=1 bar. Do ta dùng van cản.
F1=310mm2.
πd 2
4

F2 =
= 153,86mm2.
Pmax=1834 N.
Pms=0,2x800=160N. ( G = 800 N )
Từ phương trình cân bằng, ta rút ra trị số áp suất ở buồng lớn của xilanh:

p1 =

Pmax + Pm
F
1834 + 160 1x153,86
+ p2 2 =
+
= 6,84
F1
F1
314
314

N/mm2.
Trong hệ thống thủy lực tạo lực cho cặp dao cắt, kẹp và đẩy phơi có tổn thất
áp suất khi dầu đi qua các hệ thống điều khiển như bộ lọc, van tràn, van tiết
lưu điều chỉnh được ,van một chiều,tổn thất trên dường ống….
Phương trình cân bằng áp suất trong hệ thống như sau:
Pb=Pax+∆P1+∆P2+∆P3+∆P4+∆P5+∆P6+∆P7.
Trong đó :
P1: áp suất dầu tác dụng lên bề mặt piston –xilanh.
∆P1: Tổn thất áp suất của bộ lọc dầu:
∆P1=1,5bar.
∆P2: Tổn thất áp suất của van tiết lưu điều chỉnh được: ∆P2=4bar.
∆P3: Tổn thất áp suất của van đảo chiều:
∆P3=2bar.
∆P4: Tổn thất áp suất của van một chiều:
∆P4=1,5bar.
∆P5: Tổn thất áp suất trên đường ống dẫn dầu:
∆P5=1,5bar.

∆P6: Tổn thất áp suất của van giảm áp :
∆P6=1,5bar.
 Pb= 68+1,5+4+2+1,5+1,5+1,5= 76 (bar).
c. Tính tốn và chọn xilanh cho hệ thống đẩy phôi.


Pđẩy=1900N; Vmin=14 mm/s; Vmax=28 mm/s.
Ta chọn đường kính trong của xi lanh là D= 20mm.
πD 2 3,14.20 2
=
= 314(mm 2 ).
4
4

Tiết diện piston là: Fpt=
Đường kính cần của piston là:
d=KxD=0,7x20=14mm.(do Pb>30bar nên chọn K=0,7).
Lưu lượng làm việc của xilanh là:
Qmin=Fpt.Vmin.
Trong đó
Vmin: vận tốc đầu dao khi ở hành trình cắt: Vmin=14 mm/s.
Do đó:
Qmin=Fpt.Vmin=314x14=4396 (mm3/s)=0,004396(dm3/s)=0,2632(l/ph).
Lưu lượng của đầu dao khi đi lên:
πd 2
4

Qmax=(Fpt-Fcần).Vmax=(314).28=
3
3

4484(mm /s)=0,0048(dm /s)=0,2688(l/ph).
Áp suất cần thiết tác dụng lên bề mặt pittong là:
Phương trình cân bằng tĩnh của pittơng là:
p1 .F1 − Pmax − Pm − p 2 .F2 = 0
P2=1 bar. Do ta dùng van cản.
F1=314mm2.
πd 2
4

F2 =
= 153,86mm2.
Pmax=1900N.
Pms=0,2x2000=400N. ( G = 2000 N )
Từ phương trình cân bằng, ta rút ra trị số áp suất ở buồng lớn của xilanh:
p1 =

Pmax + Pm
F 1900 + 400 1x153,86
+ p2 2 =
+
= 7,81
F1
F1
314
314

N/mm2.
Trong hệ thống thủy lực tạo lực cho cặp dao cắt, kẹp và đẩy phơi có tổn thất
áp suất khi dầu đi qua các hệ thống điều khiển như bộ lọc, van tràn, van tiết
lưu điều chỉnh được ,van một chiều,tổn thất trên dường ống….

Phương trình cân bằng áp suất trong hệ thống như sau:
Pb=Pax+∆P1+∆P2+∆P3+∆P4+∆P5+∆P6+∆P7.
Trong đó :
P1: áp suất dầu tác dụng lên bề mặt piston –xilanh.
∆P1: Tổn thất áp suất của bộ lọc dầu:
∆P2: Tổn thất áp suất của van tiết lưu điều chỉnh được:
∆P3: Tổn thất áp suất của van đảo chiều:
∆P4: Tổn thất áp suất của van một chiều:
∆P5: Tổn thất áp suất trên đường ống dẫn dầu:
∆P6: Tổn thất áp suất của van giảm áp :
 Pb= 78+1,5+4+2+1,5+1,5+1,5=86 ( bar ).

 Sỏ đồ mạch thủy lực.

∆P1=1,5bar.
∆P2=4bar.
∆P3=2bar.
∆P4=1,5bar.
∆P5=1,5bar.
∆P6=1,5bar.


1. Bỏm dầu.

2. Bộ lọc thô.

3.Bộ lọc tinh.

4.van giảm áp.

5.van tiết lưu.

6.bể chứa dầu.

7.xilanh kẹp phôi.

8.xilanh đẩy phôi.

9.van đảo chiều

10.hai bộ ổn tốc.

11.ống dẩn dầu

12.hai xilanh cắt

 Bảng tóm tắt:



TT

D(mm)

Qmax(l/ph)

Qmin

P(N/mm2)

Vchận

Vnhanh

Cắt

250

34,8

29,4

9,0

10

22

Kẹ
p

20

0,2688

0,2632

7,6

14

28

Đẩ
y

20

0,2688

0,2632

8,6

14

28

Tính cơng suất và chọn máy.

III.

IV.
Ta có:
N=P.V.
Trong đó :
P=2x319828=639656 N: là lực cắt tấm thép và lực ép lên lò xo của
xilanh.

V=22mm/s=0,022m/s: là vận tốc khi ở hành trình cắt.
⇒

N=639656.0,022=14072 (W).

Công suất cần thiết của động cơ làm quay bơm dầu là:
Nct=

N 14052
=
= 18763
µ
0,75

(W)=18,7 (KW).

Qua tính tốn ta thấy cần phải chọn động cơ dùng để quay bơm dầu
thích hợp vừa đảm bảo công suất cho yêu cầu của quá trình cắt vừa phải có
tính năng phù hợp với u cầu truyền động cho bơm, phù hợp với môi
trường bên ngoài, vận hành được an toàn và ổn định. Hơn nữa chọn công
suất động cơ phải phù hợp để đảm bảo tính kinh tế, giá thành của sản phẩm,
tăng hiệu suất của động cơ và làm cho kết cấu không cồng kềnh.

V.

Từ những yêu cầu cân thiết đặt ra, ta chọn động cơ có cơng suất Ndc
Nct. Do vậy ta chọn loại động cơ đồng bộ, che kín có quạt gió loại có cơng
suất là
với số vịng quay là
vịng /phút.

Chọn bơm dầu cho hệ thống cung cấp thủy lực.
Ta có lưu lượng cần thiết cho các xi lanh hoạt động là:
Qxl cắt=2.34,8=69,6 (l/ph); Qxlk=0,2688 (l/ph); Qxlđ=0,2688 (l/ph)
Do vậy lưu lượng cần thiết mà bơm phải cung cấp cho hệ thống là:

≥


Qct= Qxl cắt+ Qxlk+ Qxlđ=69,6+0,2688+0,2688=70,14 (l/ph).
Mặt khác áp suất cần thiết mà bơm phải tạo ra là Pct=90bar, do vậy ta
phải so sánh chọn loại bơm hợp lý để đảm bảo lưu lượng và áp suất theo yêu
cầu.
Bơm dầu là phần đầu tiên trong hệ thống dầu ép để biến đổi cơ năng
thành thế năng và động năng nhằm thực hiện một cơng có ích.
Trong hệ thống dầu ép chỉ dùng loại bơm thể tích, tức là loại thực hiện
việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buổng làm việc.
Khi thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kì hút, và khi
thể tích buồng làm việc giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kì nén. Nếu trên
đường dầu bị đẩy ra ta đặt một vật cản, dầu bị chặn sẽ tạo nên một áp suất
nhất định phụ thuộc vào độ lớn của sức cản và kết cấu của bơm.
Tùy thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kì làm việc, ta
cóthể phân biệt được hai loại bơm thể tích: Bơm có lưu lượng cố định và
bơm có lưu lượng có thể điều chỉnh được. Về mặt kết cấu, bơm thể tích(cả
bơm cố định và bơm diều chỉnh được)có thể phân ra các loại chính như:
bơm bánh răng, bơm cánh gạt, bơm pittong . Mỗi loại kết cấu bơm có những
ưu nhược điểm riêng, do vậy ta phải phân tích lựa chọn loại bơm có hiệu quả
về kinh tế và tính kết cấu dơn giản của nó, đồng thời phải đáp ứng được yêu
cầu làm việc đặt ra.
Sau khi phân tích, ta chọn bơm pittong kiểu HIIP-705 M loại có áp
suất 100 (bar) ,cơng suất truyền động 22 (kW) ,lưu lượng tạo ra là 100(l/ph).

VI.

Xác định tiết diện ống dẫn dầu:
Ống dẫn dầu: thường dùng trong hệ thống thủy lực là ống bằng nhôm, đồng,
thép hoặc ống su mềm có các sợi nilon.
Chọn đường kính ống: chọn dường kính ống theo công thức sau:
Q
V

d = 4.6
(mm) .
Vận tốc dầu trong ống dẫn thường dùng là:
Ống hút: V = 1,5 ÷ 2 (m/s) chọn V = 2(m/s).
÷

Ống đẩy: V = 3 5 (m/s) chọn V = 4(m/s).
Lưu lượng dầu qua ống: Q = 70,14 (l/ph).
Do đó:
Đường ống hút:


70,14
=
2

dh= 4.6
Chọn dh = 30 (mm).
Đường ống đẩy:

29.

70,14
= 19,2
4

dd = 4.6
Chọn dd = 20(mm).
VII.

Phân tích chọn loại dầu trong hệ thống :
Hệ thống dầu làm việc trong giới hạn vận tốc, áp suất và nhiệt độ khá lớn.
Trong điều kiện như thế, dùng dầu trong hệ thống dầu ép phải thỏa mãn hàng
loạt các yêu cầu mới đảm bảo các cơ cấu làm việc được bình thường. Do vậy
dầu phải có các u cầu sau:
Phải có tính bơi trơn tốt để đảm nhiệm chức năng bôi trơn các chi tiết máy
mà nó chảy ra.
Dầu phải có chỉ số độ nhớt cao, tức là độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ ít nhất.
Phải có tính trung hịa với tất cả các vật liệu mà nó tiếp xúc nhưng khơng
gây ra han rỉ đối với kim loại, không gây hư hỏng dối với các chất sơn, chất
nhựa, chất dẻo.
Phải có độ nhớt thích hợp với điều kiện chắn khít và khe hở của các chi tiết
di trượt nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất cũng như tổn thất ma sát bé nhất.
Dầu phải có ít sỏi bọt, ít bốc hơi khi làm viêc,ít hịa tan trong nước và khơng
khí, có mơ đun dàn hồi tỉ nhiệt lớn, dẫn nhiệt tốt, hệ số nhiệt và khối lượng
riêng nhỏ.
Trong những yêu cầu trên, dầu khoáng chất thỏa mãn dược đầy đủ nhất, hiện
tại người ta chế tạo rất nhiều dầu khoáng chất khác nhau cho hệ thống truyền
động bằng dầu ép.
Đối với hệ thống dầu ép mà ta sử dụng có áp suất cao 100 bar, yêu cầu độ rò
dầu thấp, làm việc liên tục trong diều kiện khắc nghiệt, vì vậy ta sử dụng loại

dầu có độ nhớt 60.10-6 m2/s, tức dầu công nghiệp 60 ( hay D = 60 cst ) có khối
lương riêng

VIII.

(mm).

÷

( 890 930 ) kg/ m3.

Xác định tổn thất thể tích trong hệ thống:
Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do sức cản trên đường chuyển động của
dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành (xi lanh thủy lực). Sức cản này được hình
thành do chiều dài ống dẫn,sự thay dổi tiết diện ống dẫn, thay đổi hướng chuyển
động cũng như sự thay đổi vận tốc của chuyển động và độ nhớt dầu gây nên.


Vì vậy tổn thất áp suất có thể xảy ra ở nhiều bộ phận trong hệ thống thủy
lực.
Nếu gọi p0 là áp suất mà bơm cung cấp vào hệ thống, p1 là áp suất tại buồng
công tác của cơ cấu chấp hành, thì tổn thất của áp suất được biểu thị ở dạng η :
p 0 − p1 ∆p
=
p0
p0
η=
.
Xét về mặt kết cấu của hệ thống thủy lực thì tổn thất áp suất có thể qui về
hai dạng tổn thất áp suất chính:

Tổn thất áp suất qua van.
Tổn thất áp suất trên ống dẫn.
a. Tổn thất áp suất qua van :(∆p1).
Đối với mỗi kết cấu van ta có những tổn thất áp suất khác nhau.Bằng thực
nghiệm người ta đã xác định được những khoảng giá trị tổn thất áp suất đối với
từng loại van .
Để đơn giản trong quá trình thiết kế, ta có thể dựa vào bảng tra sau đây để
tìm được các giá trị tổn thất áp suất.
Kiểu van
Khóa điều chỉnh
Van đảo chiều

Tổn thất áp suất ∆p1
1,5÷ 2(KG/cm2)
1,5÷ 3(KG/cm2)

Van điều áp

2,5÷6(KG/cm2)

Van tiết lưu

2÷3,5(KG/cm2)

Van tiết lưu điều chỉnh

3÷6(KG/cm2)

Van giảm áp

3÷10(KG/cm2)

Van một chiều

1,5÷2(KG/cm2)

Van an tồn

2÷3(KG/cm2)

Như vậy qua sơ đồ trên, ta có giá trị tổn thất áp suất củ hệ thống là:
Tổn thất áp suất qua van đảo chiều: 3.2=6(KG/cm2).
Tổn thất áp suất qua van an toàn: 2.5(KG/cm2).
Tổn thất áp suất qua van tiết lưu điều chỉnh :5.4=20(KG/cm2).
Tổn thất áp suất qua van giảm áp: 5.3=15(KG/cm2),
Tổn thất áp suất qua van một chiều:3.1,5=4,5(KG/cm2)


Tổn thất áp suất trong van sẽ là:
∆p1 = 6+2,5+20+15+4,5 = 48(KG/cm2)
b. Tổn thất áp suất trong ống dẫn :

Tổn thất áp suất trong ống dẫn có hai loại:
Tổn thất đường dài.
Tổn thất cục bộ.
Xét về chiều dài ống dẫn trong hệ thống thủy lực của máy có thể coi là khá
ngắn nên ta có thể bỏ qua tổn thất áp suất qua đường ống. Ở đây ta chỉ quan tâm
đến tổn thất áp suất cục bộ trong hệ thống dẫn:
Giá trị tổn thất áp suất cục bộ được tính theo công thức sau:

∆p2 =10.ξ.

Hay

γ
2. g

.V2 (N/m2).

∆p2 =10-4.ξ.

γ
2. g

.V2 (KG/cm2).

Trong đó:
γ: Khối lượng riêng của dầu (KG/m3).
g: Gia tốc trọng trường g = 9,81(m/s2).
ξ: hệ số tổn thất cục bộ.
Hệ số này trong từng bộ phận của hệ thống thủy lực thường được xác định
bằng thực nghiệm. Nó phụ thuộc vào hệ số Re, phụ thuộc vào nhệt độ, vận tốc,
hướng chuyển động của dịng dầu và hình dáng tiết diện tại nơi gây ra tổn thất.
Để đơn giản trong q trình thiết kế, có thể lấy giá trị tổn thất áp suất cục bộ
trong ống dẫn theo công thức sau:
∆p2 = 0,05.pct .
Trong đó:


pct: Áp suất của cơ cấu chấp hành. pct = p1+p2+p3 = 90+76+86=

252(KG/cm2)
Vậy ∆p2 = 0,05.252 = 12,6 (KG/cm2)

c. Tổn thất thể tích trong hệ thống:

Dạng tổn thất thể tích trong hệ thống thủy lực do dầu chảy qua các khe hở gây
ra. Nếu áp suất càng lớn, vận tốc càng nhỏ, và độ nhớt càng nhỏ thì tổn thất thể
tích là đáng kể.Trong các yếu tố ảnh hưởng trên thì áp suất của hệ thống là yếu
tố ảnh hưởng quyết định đến tổn thất thể tích.
Tổn thất thể tích xảy ra trong mỗi bộ phận của hệ thống, chủ yếu là ở các cơ
cấu biến đổi năng lượng: bơm dầu, động cơ dầu, xi lanh truyền lực.
Ước tính tổn thất thể tích trong hệ thống dầu ép theo cơng thức sau:

∑q

tt

= σ .∆p <

[∑ q ]
tt

Trong đó :
σ

: trị số tổn thất thể tích ( cm3/s).

∆p
∆p

: tổn thất áp suất trên hệ thống.
=

∆p
1

+

∆p

∆

2

+ p3 +

∆

∆

p4+. p5 +

∆p
6

Trong đó:
∆
∆
∆

p1: tổn thất áp suất của bộ lọc dầu:
p2: tổn thất áp suất của bộ van tràn:

∆

p1 = 1.5 bar.

∆

p2 = 2.5 bar.

p3: Tổn thất áp suất của van tiết lưu điều chỉnh được:

bar.

∆

p3 = 5.4=20


∆
∆
∆
∆

p4: tổn thất áp suất của van đảo chiều:
p5: tổn thất áp suất của van giảm áp:

∆

p6: tổn thất áp suất của van một chiều:

∆

p4 = 3.2 =6bar.

p5 = 5.3=15 bar.
∆

p5 = 3.1,5=4,5 bar.

∆

p7: tổn thất áp suất trên đường dẫn dầu: p7= 0.05.pct = 0,05. 252 =

12,6 bar.
Và

σ = σ1 +σ 2 +σ 3

.

Trong đó:
σ1
σ2
σ3

: Trị số tổn thất thể tích đối với bơm: 0,6.10-6 (cm3/s).
: Trị số tổn thất đối với van đảo chiều: 0,025.10-6 (cm3/s).
: Trị số tổn thất đối với xi lanh : 0,015 (cm3/s).

= (0,6+0.025+0.015).(1,5+2,5+20+6+15+4,5+12,6) = 13972,5 ()
IX.

X.

Tính tốn và chọn các phần tử khác:
Van đảo chiều 5-2 điều khiển bằng tín hiệu điện.
Van tiết lưu điều chỉnh được có lưu lượng Qmax=300l/ph.
Van an tồn có Qmax=300l/ph.
Dầu cơng nghiệp 60(D=60cst).
Chọn bộ lọc dầu:
Lọc thơ dặt ở đường hút của bơm.
Lọc tinh đặt ở đường đẩy của bơm.
 Lọc thô.
Lọc thô đặt ở đường hút của bơm, thông thường ta dùng bộ lọc lưới.
Các thông số của bộ lọc lưới.
Tổn thất áp suất thường lấy
∆
÷
lấy p = 1 2 bar.

∆

÷

p = 0,3 0,5 bar, trường hợp đặc biệt có thể


Lưới làm bộ lọc có số lỗ 17.000 lỗ/cm2.

 Lọc tinh.
Lọc tinh đặt trên đường đẩy của bơm nên còn gọi là lọc cao áp. Quá trình
tinh lọc chủ yếu thực hiện nhờ các lỗ xốp vật liệu học. Các phần tử lọc loại này
thường được chế tạo từ các vật liệu xơ, xốp, hạt bột, giấy, gốm, kim loại...
Các phần tử lọc được chế tạo bằng cách cho vào khn kim loại vật liệu chế
tạo, sau đó tẩm chất kết dính và nung đến khi vật liệu được định hình vững chắc
theo mẫu cần thiết.
XI. Tính tốn thiết kế bể chứa dầu:
Bình chứa dầu có hai chức năng: lưu trữ dầu và điều hòa dầu trong hệ thống.
Các bộ lọc có nhiệm vụ tách chất bẩn trong bể dầu để khỏi gây nghẹt dẫn đến
sự phá hủy hệ thống. Bộ tản nhiệt hay bộ mát được dùng để duy trì nhiệt độ dầu
trong giới hạn an tồn và ngăn cản sự biến chất của dầu
 Thiết kế bình chứa dầu.
Bình chứa dầu thủy lực phải có kết cấu hợp lý, ngồi việc cung cấp đủ dầu
cho bơm cịn phải có khả năng:
Tỏa nhiệt tốt.
Tách được khơng khí ra khỏi dầu.
Nhận biết dược sự ơ nhiễm dầu.
Qua đó ta cị hình dạng sơ bộ của bể chứa dầu như sau:

1

6
5
4

3

2

Trong đó:
1. Mức dầu..

4. Đường ống ra.

2. Nút xả từ tính.

5. Bơm dầu.

3. Ống về.

6. Lưới lọc

Về hình dạng bình chúa dầu nên thiết kế cao và hẹp tốt hơn nơng và rộng.
Cùng dung tích nhưng bình cao và hẹp có mức dầu cao hơn nơng và rộng. Mức
dầu trong bình cao hơn cửa ống nạp của bơm, sẽ tránh sự xốy lốc của dầu. Nếu
có sự xốy lốc của dầu ở đường ống nạp sẽ có khơng khí đi vào hệ thống, khi
dầu có lẫn khơng khí khả năng truyền cơng suất sẽ giảm vì khơng khí bị nén.
Hơn nữa, khơng khí sẽ làm giảm khả năng bơi trơn của dầu.
 Kích thước:
Trong thời gian dài, dung tích chứa dầu phải bằng 2 hoặc 3 lần lưu lượng ra
trong một phút. Nếu lượng dầu ra ở cửa bơm là 148,18 l/ph thì bình chứa dầu có
dung tích từ 296,36 đến 444,54 l/ph.
Bình chứa dầu lớn sẽ có khả năng làm mát cao do diện tích bề mặt lớn, việc
tản dầu ra khơng khí bên ngồi sẽ tốt hơn. Bình chứa lớn, thì sự tuần hồn dầu
cũng ít dầu hơn nên các chất bẩn dễ lắng đọng.
Kích thước bình chứa dầu cũng phải đủ để chứa dầu khi tấc cả các piston
trở về vị trí ban đầuvà khoảng trống đủ cho sự giãn nở của dầu khi tăng nhiệt
độ.

Lưu lượng lớn nhất của bơm trong quá trình hoạt động của máy là 148,18
l/ph do đó ta thiết kế bể dầu có thể tích là 300 l/ph.
 Vị trí đặt:
Bình chứa đặt phía trên bơm chiếm tỷ lệ khá cao trong hệ thống thủy lực
như vậy sẽ làm giảm khả năng có khoảng trống trong bơm. Khi trong bơm có
khoảng trống thì sự ăn mịn sẽ xảy ra. Dầu trong ống nạp khơng đầy cũng có thể
gây ra sự xốy lốc dầu ở cửa nạp.
 Tấm ngăn:
Trong bình chứa dầu bố trí một số tấm ngăn. Chiều cao tấm ngăn khoảng
bằng 2/3 mực dầu. Các tấm ngăn có hai tác dụng:
Ngăn không cho dầu trên dường ống trở về đi ngay vào bơm. Có tấm ngăn,
dầu trở về sẽ tản ra phái vách thùng chứa, nhiệt độ sẽ giảm thấp trước khi hịa
vào lượng dầu có sẵn trong bình.


Tránh sự tung tóa dầu trong bình chứa khi hệ thống đang hoạt động nắp bình
chứa thường có lỗ thơng hơi, trên nắp có bộ lọc để ngăn lọt vào cùng khơng
khí. Một số bình chứa khơng dùng lỗ thơng hơi mà thay thế là van điều khiển.
Van sẽ tự động đưa khơng khí lọc vào bình chứa nhưng ngăn khơng cho khơng
khí đi ra ngồi cho đến khi áp suất trong bình đạt đến giá trị xác định trước.