Mục lục

Mục lục…………………………………………………………………………………………………………………………………………........….1

Danh mục hình vẽ…………………………………………………………………………………………………………………………...…....…..4

Danh mục bảng biểu………………………………………………………………………………………………………………………....….....…6

Lời nói đầu………………………………………………………………………………………………………………………………...…....…...…7

Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất chảo chống dính, cơ sở lý thuyết và yêu cầu thiết kế máy ép thủy lực….......…..8

1.1. Giới thiệu chung về dây chuyền sản xuất chảo chống dính:………………..........................................................................….….........8

1.1.1. Tìm hiểu về chảo chống dính:…… ……………………………………......................................................................….…..…......……8

1.1.2. Giới thiệu dây chuyền sản xuất chảo chống dính: ……………………......................................................................….…..…....……9

1.2. Sơ đồ công nghệ và các thiết bị: ………………………………………….........................................................................….…......……10

1.2.1. Sơ đồ công nghệ: ……………………………………………………….........................................................................….….....…...…10

1.2.2. Các thiết bị trong sơ đồ: …………………………………………………......................................................................….….........……11

1.3. Vai trò của máy ép thủy lực trong dây chuyền: …………………………......................................................................….….........……19

1.3.1. Vị trí trong dây chuyền: ……………………………………………......................................................................….…..….….......……19

1.3.2. Vai trò cụ thể trong dây chuyền: ………………………………….........................................................................….…..…..…....……19

1.3.3. Ưu điểm của máy ép thủy lực: …………………………………………......................................................................….…..........……19

1.4. Xu hướng tự động hóa trong ngành gia dụng kim loại: ……………......................................................................….…..…....….....…20

1.4.1. Bối cảnh chung: ………………………………………………………......................................................................….….....….........…20

1.4.2. Động lực thúc đẩy tự động hóa: ……………………………………......................................................................….…...…...........…20

1.4.3. Các hướng tự động hóa tiêu biểu trong ngành: ………………………......................................................................….…............…20

1.4.4. Hệ thống điều khiển và giám sát: ………………………………………......................................................................….….....…....…21

1.4.5. Lợi ích kinh tế - kỹ thuật của tự động hóa: …………………………......................................................................….…..…...........…21

1.4.6. Xu hướng tương lai: …………………………………………………..…......................................................................…..…........……21

1.5. Các loại máy ép thủy lực hiện nay, sơ đồ nguyên lý: …………………......................................................................….…..…...…..…21

1.5.1. Giới thiệu chung về máy ép thủy lực: ……………………..…………......................................................................….…..….........…21

1.5.2. Sơ đồ nguyên lý và phân loại: ………………………………………......................................................................….…...........…..…23

1.6. Mô tả về chảo chống dính: ……………………………………………......................................................................….…..…….........…27

1.6.1. Thông tin cơ bản: ………………………………………………………......................................................................….…........…...…27

1.6.2. Vật liệu chế tạo: ………………………………………………………......................................................................….….........…....…28

1.6.3. Tính năng & ưu điểm: …………………………………………………......................................................................….…...........……28

1.6.4. Ứng dụng thực tế: ………………………………………………………......................................................................….….............…28

1.7. Tính chọn lực ép, các phương án để chọn máy ép thủy lực: …………......................................................................….….....………28

1.7.1. Tính chọn lực ép: ……………………………………………………….......................................................................….…..........……28

1.7.2. Phân tích khả năng ứng dụng của máy ép thủy lực tại Việt Nam: ……......................................................................….….....……29

1.7.3. Chọn phương án thiết kế: …………………………………………………......................................................................…......…....…33

Chương 2. Tính toán và thiết kế máy ép thủy lực…………………………..................................................................................…...…35

2.1. Yêu cầu kỹ thuật: …………………………………………………………......................................................................….…...........……35

2.2. Thiết kế hệ thống thủy lực máy ép 200 tấn: ………………………………......................................................................….…......……35

2.2.1. Thiết kế sơ đồ thủy lực: …………………………………………………......................................................................….…....….....…36

2.3. Tính toán và chọn từng chi tiết trong máy ép: …………………………......................................................................….…......….……37

2.3.1. Bộ phận tác động xilanh - pittong: …………………………………......................................................................….…..…....….……37

2.3.2. Tính chọn van trong hệ thống thủy lực: …………………………………......................................................................….…......……43

2.3.3. Hệ thống đường ống: …………………………………………………......................................................................….…..…......……48

2.3.4. Tính và chọn bơm dầu: ………………………………………………......................................................................….…..….......……53

Chương 3: Thiết kế khuôn ép……………………………………………................................................................................…….....……75

3.1. Thiết kế sản phẩm: …………………………………………………………........................................................................….….........…75

3.1.1. Tính toán các kích thước phần hộc: ……………………………......................................................................….…..…….....………75

3.1.2. Tính đàn hồi khi uốn: ………………………………………………......................................................................….…..…….......……77

3.1.3. Hệ số dập vuốt: ……………………………………………………......................................................................….…..….….......……78

3.2. Thiết kế khuôn: ………………………………………………………......................................................................….…..…........………78

3.2.1 Vật liệu làm khuôn: ………………………………………………......................................................................….…..………….......…78

3.2.2. Kết cấu khuôn: ……………………………………………………......................................................................….…..…….........……79

3.2.3. Tính toán khuôn:…………………………………………………......................................................................….…..……….......……80

Chương 4: Tính toán thiết kế băng tải………………………………............................................................................……….…........…82

4.1. Giới thiệu chung về băng tải con lăn thẳng: …………………………......................................................................….…...…..………82

4.2. Hình chung băng tải con lăn thẳng: …………………………………..……......................................................................….…..…...…82

4.3. Thông số đầu vào: …………………………………………………………......................................................................….…........……83

4.4. Tính toán các thông số cơ bản cho đoạn băng tải con lăn thẳng: ……......................................................................….…..….….…82

4.4.1. Xác định vận tốc chuyển động của hàng: …………………………..…......................................................................….…..….……83

4.4.2. Xác định khối lượng hàng tác dụng lên 1 con lăn: …………………......................................................................….…..…….……83

4.4.3. Xác định kích thước bề rộng của băng lăn: …………………………......................................................................….…..…....……84

4.4.4. Xác định khoảng cách giữa các con lăn:…… …………………...……......................................................................….….......……84

4.4.5. Xác định đường kính con lăn: ………………………………………......................................................................….…..…......……85

4.4.6. Kiểm tra lại khoảng cách giữa 2 con lăn: …………………………......................................................................….…..……..…..…87

4.5. Tính toán động cơ, hộp giảm tốc: ………………………………………......................................................................….…..…...….…88

4.5.1. Thông số đầu vào: ………………………………………..……………......................................................................….…..….......…90

4.5.2. Xác định công suất yêu cầu và chọn động cơ: ………………………......................................................................….…...….……91

4.5.3. Chọn hộp giảm tốc: …………………………………………..……….…......................................................................….….......……91

4.6. Tính toán hệ dẫn động: ………………………………………..………........................................................................….…...….…...…92

4.6.1. Tính toán bộ truyền động: ………………………………………..…......................................................................….…..…….......…93

4.6.2. Tính toán lực kéo: …………………………………………..…………......................................................................….…..…....…....95

4.6.3. Tính toán trục con lăn: ………………………………………..………......................................................................….…..….....……98

4.6.4. Kiểm bền trục con lăn theo hệ số an toàn tại tiết diện nguy hiểm: ……......................................................................….…..……101

4.6.5. Tính chọn ổ lăn: …………………………………………..……………......................................................................…......…...……102

4.7. Tính toán cụm khung đỡ: …………………………………………..……......................................................................….…........……104

4.7.1. Sơ đồ tính cụm chân đỡ băng tải con lăn thẳng: …………………......................................................................….…..….....……104

4.7.2. Các thành phần tải trọng: ………………………………………..…......................................................................….…..……......…105

4.7.3. Kiểm tra: ………………………………………..…………………......................................................................….….........…....……107

4.7.4. Kiểm bền các chi tiết: …………………………………………..…….......................................................................….…..........……113

4.7.5. Kiểm tra độ cứng (độ võng) cho các chi tiết: ……………………….......................................................................….…..……...…114

Chương 5. Thiết kế mạch điện điều khiển của máy ép thủy lực, băng tải con lăn và cách vận hành, bảo dưỡng …............…115

5.1. Thiết kế mạch điện điều khiển của máy ép thủy lực: …………………......................................................................….…..….….…115

5.2. Thiết kế mạch điện điều khiển của băng tải con lăn: ……………......................................................................….…..………..……118

5.3. Vận hành máy ép thủy lực: ……………………………………..…......................................................................….….....….…......…120

5.3.1. Yêu cầu về lắp ráp: ………………………………………………......................................................................….….....….......……120

5.3.2. Các điểm lưu ý khi vận hành bơm: ………………………………......................................................................….…..…..…..……120

5.3.3. Bảo dưỡng hệ thống: …………………………………….……..…......................................................................….…..……....……121

5.3.4. Hệ thống lọc và độ sạch: ……………………………………..……......................................................................….…..….......……121

5.3.5. Giám sát chế độ: …………………………………………..………......................................................................….…..……….....…121

5.3.6. Bôi trơn và bảo quản: ………………………………………..…......................................................................….…..……….....……122

5.4. Vận hành băng tải con lăn: …………………………………………......................................................................….…....….......……124

5.4.1. Cách vận hành: ………………………………………………......................................................................….…..……..…..….....…124

5.4.2. Cách bảo dưỡng: ………………………………………………......................................................................….…..………......……125

Kết luận ………………………………………………………………....................................................................................………....……126

Tài liệu tham khảo ………………………………………………………….........................................................................................……127

Lời nói đầu

Trong tình hình cơ cấu kinh tế nước ta hiện nay, Công nghiệp tự động hóa đang ngày càng phát triển. Vì vậy, để đáp ứng được thì 1 dây chuyển sản suất là rất quan trọng và cần thiết. Với những kiến thức đã tiếp thu được sau những năm học tại ngành Kỹ thuật Cơ Khí thuộc Khoa Cơ Khí Trường Đại học Xây Dựng Hà Nội cùng với việc học qua các môn Thiết kế hệ thống cơ khí 1, 2.. và tham khảo một số tài liệu… em đã được nhận đề tài: “Thiết kế máy ép thủy lực, băng tải cho dây chuyền sản xuất chảo chống dính”. Nội dung đồ án Tốt Nghiệp được trình bày gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất chảo chống dính, cơ sở lý thuyết và yêu cầu thiết kế máy ép thủy lực.

Chương 2: Tính toán và thiết kế máy ép thủy lực.

Chương 3: Thiết kế khuôn ép và bàn ép.

Chương 4: Tính toán thiết kế băng tải.

Chương 5: Mạch điện điều khiển của máy ép thủy lực, băng tải con lăn và cách vận hành, bảo dưỡng.

Trong quá trình thực hiện, thầy giáo : PGS.TS …………….. đã giúp đỡ em rất nhiều cả về mặt kiến thức chuyên ngành cũng như những kĩ năng cần thiết. Nhờ vậy mà em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian và khối lượng công việc một cách tốt nhất mà bộ môn đã giao. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo : PGS.TS ……………..  đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp. Nhân dịp tốt nghiệp em cũng muốn gửi lời cảm ơn chân thành của em tới tất các các thầy giáo trong khoa Cơ khí Xây dựng  đã dạy dỗ, dìu dắt chúng em học tập trong suốt những năm học đã qua.

Em xin chân thành cảm ơn!   

                                                                                                                                               Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                                              Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                              (Ký)

                                                                                                                                              ………………..

Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất chảo chống dính, cơ sở lý thuyết và yêu cầu thiết kế máy ép thủy lực

1.1. Giới thiệu chung về dây chuyền sản xuất chảo chống dính:

1.1.1. Tìm hiểu về chảo chống dính:

a) Khái niệm và cấu tạo chung:

Chảo chống dính là một loại dụng cụ nấu ăn có bề mặt được phủ lớp vật liệu đặc biệt (thường là PTFE - Polytetrafluoroethylene, hay Ceramic, hoặc đá hoa cương nhân tạo) giúp ngăn thức ăn bám dính trong quá trình chế biến, đồng thời giảm lượng dầu mỡ cần sử dụng và dễ dàng vệ sinh sau khi nấu.

Từ hình 1.1. ta thấy cấu tạo cơ bản của một chảo chống dính gồm 4 phần chính:

- Thân chảo (lòng chảo) (1): làm bằng nhôm, hợp kim nhôm, thép hoặc inox - là phần chịu lực, truyền nhiệt.

- Lớp phủ chống dính (2): làm từ vật liệu PTFE, Ceramic hoặc đá granite nhân tạo - phủ trên bề mặt trong của chảo, dày khoảng 20 ¸ 40 µm.

- Lớp sơn ngoài (3): phủ trên bề mặt ngoài để tăng tính thẩm mỹ và chống oxy hóa.

c) Ưu điểm của chảo chống dính:

- Dễ vệ sinh, tiết kiệm dầu mỡ khi nấu ăn.

- Trọng lượng nhẹ, dễ sử dụng.

- Dẫn nhiệt nhanh và đều, giúp tiết kiệm năng lượng.

- Tăng độ thẩm mỹ, đa dạng màu sắc và kiểu dáng.

d) Vai trò của chảo chống dính trong đời sống:

- Chảo chống dính là dụng cụ thiết yếu trong mọi gia đình hiện đại, giúp việc nấu ăn trở nên tiện lợi, an toàn và tiết kiệm thời gian.

 Nhờ công nghệ phủ tiên tiến, sản phẩm không chỉ đáp ứng nhu cầu nội địa mà còn được xuất khẩu mạnh sang các thị trường như Mỹ, EU, Nhật Bản, Hàn Quốc, góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp gia dụng Việt Nam.

1.1.2. Giới thiệu dây chuyền sản xuất chảo chống dính:

a) Tổng quan chung:

- Trong thời đại công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành sản xuất hàng gia dụng bằng kim loại (đặc biệt là chảo, nồi, xoong,...) đang phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của người dân.

- Trong đó, chảo chống dính là sản phẩm tiêu biểu nhờ tính tiện lợi, thẩm mỹ và độ bền cao. Việc tự động hóa dây chuyền sản xuất chảo chống dính giúp tăng năng suất, đảm bảo chất lượng, giảm nhân công và nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp.

b) Mục đích của dây chuyền sản xuất:

Dây chuyền sản xuất chảo chống dính được thiết kế nhằm:

- Tạo ra sản phẩm đồng đều về kích thước, chất lượng lớp phủ và độ bền cơ học.

- Tự động hóa tối đa các công đoạn quan trọng: ép định hình, phun sơn, sấy - nung và kiểm tra chất lượng.

1.2. Sơ đồ công nghệ và các thiết bị:

1.2.1. Sơ đồ công nghệ:

Sơ đồ dây chuyền sản xuất chảo chống dính như hình 1.2.

* Nguyên lý hoạt động:

- Dây chuyền sản xuất chảo chống dính hoạt động theo nguyên lý tự động hóa liên tục, các máy móc được nối với nhau bằng băng tải và robot điều khiển PLC.
    - Đầu tiên, cuộn thép được đưa vào máy tháo cuộn và cắt thành các phôi tròn theo kích thước tiêu chuẩn. Các phôi này được chuyển sang máy ép thủy lực, nơi chúng được dập sâu tạo hình chảo theo khuôn mẫu.

- Sau khi ép, chảo được đưa qua robot cắt mép và cắt đáy để loại bỏ phần thừa, giúp bề mặt mịn và chuẩn kích thước. Tiếp đó, sản phẩm được đánh bóng, tẩy dầu và làm sạch, rồi chuyển đến buồng phun sơn tự động. Tại đây, robot phun sơn 6 trục phủ 2¸3 lớp

1.2.2. Các thiết bị trong sơ đồ:

a) Bộ tháo cuộn thép:

* Chức năng và công dụng:

- Giữ chặt cuộn thép có khối lượng từ vài trăm kg đến hàng chục tấn.

- Tháo (xả) cuộn thép một cách liên tục, đều tốc độ, tránh rối hoặc gấp nếp.

- Cung cấp dải thép phẳng cho máy duỗi hoặc máy dập mà không làm biến dạng vật liệu.

* Nguyên lý hoạt động:

- Cuộn thép được nâng lên trục cuộn bằng xe nâng hoặc cơ cấu thủy lực.

- Trục giãn nở để kẹp chặt lõi cuộn.

- Khi dây chuyền hoạt động, motor hoặc lực kéo từ máy cắt/dập làm quay trục tháo cuộn.

- Cảm biến căng dải điều chỉnh tốc độ quay sao cho dải thép không bị chùng hoặc căng quá mức.

c) Máy ép thủy lực:

* Chức năng :

- Tạo hình chảo nhôm (dập sâu) theo khuôn mẫu.

- Đảm bảo độ dày thành, bán kính đáy và mép chảo đúng thiết kế.

- Ổn định chất lượng sản phẩm, phục vụ cho các công đoạn gia công tinh tiếp theo.

* Nguyên lý làm việc:

- Phôi nhôm tròn (đã cắt sẵn) được đặt vào khuôn ép (die set).

- Xi lanh thủy lực tác dụng lực ép lớn 200 tấn đẩy chày ép xuống, ép sâu tấm nhôm vào lòng khuôn.

- Dưới áp suất cao, kim loại chảy dẻo cục bộ, tạo thành hình dạng thân chảo mong muốn.

d) Hệ thống sơn tự động:

* Chức năng:

- Thiết bị dùng để phun phủ lớp sơn chống dính lên thân chảo nhôm hoặc thép, đảm bảo bề mặt có độ dày và độ bám đồng đều.

- Hệ thống robot tự động hóa giúp phun chính xác, giảm hao sơn và tăng năng suất, đồng thời giữ an toàn cho người vận hành.

* Nguyên lý hoạt động:

- Thân chảo sau khi tẩy dầu được đặt lên băng tải.

- Robot phun tự động phun lớp sơn primer, mid, top coat theo trình tự.

- Mỗi lớp có độ dày khoảng 25 - 40 µm.

f) Máy cắt mép, cắt đáy chảo:

* Nguyên lý hoạt động:

- Robot gắp sản phẩm từ băng tải → đưa vào bàn gá máy cắt.

- Kẹp thủy lực hoặc cơ khí giữ chặt chảo.

- Trục dao quay tốc độ cao (10.000–20.000 vòng/phút) tiến vào cắt quanh mép.

-  Máy tiếp tục phay phẳng hoặc tiện nhẹ đáy chảo để đạt độ phẳng yêu cầu.

1.3. Vai trò của máy ép thủy lực trong dây chuyền:

1.3.1. Vị trí trong dây chuyền:

- Máy ép thủy lực là thiết bị trung tâm trong dây chuyền sản xuất chảo chống dính, nằm sau các công đoạn:

+ Cắt phôi thép tấm

+ Tẩy dầu - làm sạch bề mặt

+ Cắt mép - cắt đáy

+ Đánh bóng - phủ sơn chống dính

1.3.3. Ưu điểm của máy ép thủy lực:

- Tạo hình chính xác và đồng đều, ít sai lệch kích thước.

- Lực ép lớn, điều chỉnh linh hoạt, thích hợp nhiều loại sản phẩm.

- Chuyển động êm, ít rung, tăng tuổi thọ khuôn.

- Khả năng tự động hóa cao, dễ tích hợp với robot gắp phôi.

1.5. Các loại máy ép thủy lực hiện nay, sơ đồ nguyên lý:

1.5.1. Giới thiệu chung về máy ép thủy lực:

Hiện nay, Ngành Gia công áp lực đang rất phát triển ở nhiều quốc gia trên thế giới bởi chính những sản phẩm của ngành công nghiệp đóng vai trò chủ đạo trong sản xuất công nghiệp. Để sản xuất ra những sản phẩm đó thiết bị không thể thiếu là: máy búa và máy ép thủy lực, máy ép cơ khí…Máy ép thủy lực ngày càng được sử dụng rộng rãi với nhiều chủng loại và tính đa dạng về sản phẩm cũng như công năng của chúng như: dập thể tích, rèn tự do, ép chảy, ép đùn, uốn nắn kim loại, dập vuốt (dập thủy tĩnh, thủy cơ),…Bên cạnh đó chúng ta cũng không thể không kể đến những tính năng, ưu điểm cơ bản của máy ép thủy lực làm nó càng trở nên thông dụng, đó là:

- Làm việc êm, cho áp lưc ép cực đại theo lực ép danh nghĩa và có thể duy trì áp lực đó trong suốt quá trình công nghệ.

- Điều khiển lực ép mềm dẻo, dễ dàng theo yêu cầu công  nghệ và theo kết cấu khuôn

- Có nhiều dạng điều khiển khác như : điều khiển thủ công, điều khiển PLC, điều khiển CNC. Do vậy các thông số công nghệ được điều chỉnh chính xác, đảm bảo hiệu suất làm việc và công suất máy

- Giảm hao hụt vật liệu, năng suất cao hơn so với ép cơ khí truyền thống.

1.5.2. Sơ đồ nguyên lý và phân loại:

a) Nguyên lý hoạt động:

Máy ép thủy lực là một máy công cụ sử dụng nguồn lực là hệ thống thủy lực, dựa trên nguyên lý định luật Pascal. Nếu ta có hai xilanh-pittông được nối với nhau bằng ống dẫn và có máy nén 3 làm tăng áp lực, như hình 1.11 bên trong chứa đầy chất lỏng. Dưới tác dụng của ngoại lực lên pittông 4 một lực P₁ sẽ tạo ra một áp suất chất lỏng p, gọi là áp suất tĩnh.

Từ đây ta có:

P₂ = P₁  f₂/_f1

Ở đây lực P₂ luôn bằng tích của lực P₁  với tỷ số diện tích f₂ của pittông 2 trên diện tích f₁ của pittông 1. Như vậy tỷ số f₂/f₁  càng lớn áp lực dùng để gia công vật liệu càng lớn.

* Nguyên lý hoạt động của máy ép: Xilanh công tác 4 được cố định trên dầm ngang trên 6 và liên kết với dầm ngang cố định dưới 9 qua các trụ dẫn hướng 7, tạo thành thân khung máy. Pittông 5 chuyển động trong xilanh 4, được gắn với dầm di động 8, được trượt theo trụ dẫn hướng. Trên dầm di động có bàn máy trên với các rãnh lắp bulông để lắp khuôn trên. Dầm di động được chuyển động đi xuống nhờ Pittông công tác và chuyển động đi lên nhờ Pittông trở về 11.

b) Phân loại:

Thông số cơ bản của máy ép thủy lực: Lực ép định mức dưới tác động của áp suất tối đa của chất lỏng gọi là lực ép danh nghĩa P_H, được xác định bằng tích số giữa áp suất danh nghĩa của khối chất lỏng p với diện tích tiết diện ngang của Pittông công tác f. Máy ép thủy lực rất đa dạng.

+ Máy ép nhóm thứ nhất là máy ép dùng để rèn tự do và dập thể tích. Máy dùng để rèn tự do và rèn trong khuôn đơn giản có lực ép danh nghĩa PH = 5 ÷ 120 MN (500 ÷ 12000 T).

+ Nhóm thứ hai gồm các máy ép dùng để ép chảy hay ép đùn các sản phẩm dạng ống-thanh định hình từ hợp kim màu và thép, có áp lực PH = 0,4 ÷ 120 MN.

+ Nhóm thứ năm thuộc các loại máy ép đóng gói và đóng bánh, dùng để ép phế liệu dạng như phoi kim loại và các phế liệu kim loại, PH = 1 ÷ 6 MN (100 ÷ 600 T). Máy ép vật liệu phi kim loại bao gồm: Máy ép vật liệu bột, máy ép chất dẻo và máy ép để ép các dạng tấm, phiến.

1.6. Mô tả về chảo chống dính:

1.6.1. Thông tin cơ bản:

- Tên sản phẩm: Chảo chống dính đường kính 220 mm

-  Ký hiệu: Chảo D220×H50×t3

-  Kích thước chính:

+ Đường kính miệng chảo (D) = 220 mm

+ Chiều cao thân chảo (H) = 50 mm

+ Độ dày vật liệu (t) = 3 mm

- Dung tích ước tính: ~1,6 lít

- Khối lượng chảo (chưa kể tay cầm): 0,7 kg

1.6.3. Tính năng & ưu điểm:

- Phân bố nhiệt đều, tiết kiệm năng lượng khi nấu.

- Lớp chống dính bền, hạn chế trầy xước khi sử dụng.

- Thiết kế nhỏ gọn, phù hợp gia đình ít người, bếp đơn hoặc bếp điện.

- Dễ vệ sinh, trọng lượng nhẹ, độ bền cao.

1.7. Tính chọn lực ép, các phương án để chọn máy ép thủy lực:

1.7.1. Tính chọn lực ép:

a) Đường kính phôi:

D_b ≈ √(D²+4Dh)= √(220²+4.220.50)=303,97 mm           (1.1)

Trong đó:

D : Đường kính chi tiết (mm)

H: Chiều cao chi tiết (mm)

D_b: Đường kính phôi cần thiết (mm)

BHF ≈ 0,25 - 0,35. F_draw  => BHF ≈ 300 kN     (1.3)

f) Lực ép của máy ép thủy lực:

- Máy phải an toàn ở tải lớn nhất (giữa lực vuốt và lực cắt).

Với thiếp tấm nguội: max(1000,581) = 1000 kN.

- Hệ số an toàn khuyến nghị cho sản xuất: 1,5×

Ứng suất chảy trung bình σ_f  ≈ )280 MPa; hệ số ma sát μ ≈ 0,1 (bôi trơn tốt)

c) Lực chặn biên:

F_máy  ≥1,5 ×1000 ≈1500 kN

Nhận xét: Để phù hợp và an toàn cho dây chuyền sản xuất, ta chọn máy ép thủy lực loại 200 tấn.

1.7.2. Phân tích khả năng ứng dụng của máy ép thủy lực tại Việt Nam:

a) Khái quát:

Máy ép thủy lực đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp:

- Máy đúc, ép dập trong chế tạo cơ khí

- Máy ép phế liệu, giấy vụn, phoi bào

- Máy ép dăm bào, mùn cưa, bã mía

-  Lực danh nghĩa của máy phải lớn hơn lực dập cần thiết.

Đối với những nguyên công làm việc với hành trình ngắn thì lực dập được lấy theo công thức:

P_m ≥ (1,2÷1,3).P

Trong đó:

P_m : Lực danh nghĩa của máy (N)

P : Lực cần thiết cho nguyên công

- Kiểu máy: Chọn máy ép theo độ lớn của hành trình có ý nghĩa rất quan trọng trong việc dập vuốt, cân đối hơn hành trình lớn.

-  Giá thành của máy, kích thước bao của máy, hệ số an toàn.

b) Đưa ra các phương án và lựa chọn phương án:

* Phương án 1: Máy ép thủy lực thân hình chữ C

- Sơ đồ máy ép thủy lực thân hình chữ C:

- Ưn, nhược điểm:

Ưu điểm:

+ Do kết cấu đơn giản nên giá thành thiết kế không cao và chế tạo tương đối đơn giản

+ Làm việc ở chế độ cho trước tương đối chính xác

Nhược điểm:

+ Kết cấu không vững chắc, tạo áp lực riêng nhỏ

+ Chưa có tính tự động hóa cao

+ Tốc độ không đều, gây ra lực quán tính lớn, do đó gây ra rung động nên khó đạt được độ chính xác

+ Năng suất thấp

* Phương án 3: Máy ép thủy lực thân trục khuỷu:

- Sơ đồ máy ép thủy lực thân trục khuỷu:

- Ưu, nhược điểm:

Ưu điểm:

+ Bền chắc chắn, tạo lực ép riêng lớn

+ Dễ thiết kế, chế tạo

+ Bàn máy có thể điều chỉnh được

+ Dễ vận hành

Nhược điểm:

+ Lực ép nhỏ: Từ 50 đến 2500 KN

+ Khi ép gây ra lực rung động lớn, kém chính xác

+ Chưa có tính tự động hóa

* Phương án 4: Máy ép thủy lực bốn trụ dẫn hướng:

- Sơ đồ máy ép thủy lực 4 trụ dẫn hướng

- Ưu, nhược điểm:

Ưu điểm:

+ Lực ép được kiểm soát chặt chẽ trong từng chu kỳ

+ Có khả năng tạo ra lực làm việc lớn, cố định ở bất kỳ vị trí nào của hành trình làm việc

+ Làm việc ít tiếng ồn

+ Hệ thống điều khiển tự động hóa

Nhược điểm:

+ Khuôn chế tạo phức tạp đắt tiền

+ Mạch thủy lực phức tạp

1.7.3. Chọn phương án thiết kế:

Như đã nói ở phần trên, phương án hợp lý là phương án mà thỏa mãn những yêu cầu trên. Ở đây ta chọn phương án thiết kế thứ 4, vì giá thành chế tạo ra ít tốn kém. Mặt khác, bộ khung của máy sẽ cho ta không gian làm việc nhiều hơn, thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết phức tạp ví dụ yên xe gắn máy, soong, chảo…. Ngoài ra, ta có thể thay thế được đầu ép dễ dàng. Ta có thể gắn đầu định hình để thực hiện công đoạn dập định hình đối với nhiều loại chi tiết khác.

Chương 2. Tính toán và thiết kế máy ép thủy lực

2.1. Yêu cầu kỹ thuật:

Tất cả máy móc khi thiết kế chế tạo đều có yêu cầu kỹ thuật để quá trình hoạt động đạt hiệu quả cao, dưới đây là các yêu cầu kỹ thuật của máy ép thủy lực:

- Yêu cầu hàng đầu là máy phải đủ độ cứng vững trong khi làm việc

- Máy sử dụng phải an toàn, chịu được điều kiện khí hậu nóng ở Việt Nam, vì nhiệt độ cao làm nhiệt độ của chất lỏng tăng nhanh ảnh hưởng tới áp suất làm việc

- Áp suất phải ổn định khi làm việc.

2.2. Thiết kế hệ thống thủy lực máy ép 200 tấn:

Ta chọn hệ truyền động dùng cho máy ép là hệ truyền động thủy lực thể tích. Cơ cấu chấp hành của hệ là xilanh điều khiển chày ép. Để điều khiển cơ cấu chấp hành này ta sử dụng kiểu van phân phối 4/3. Hệ truyền động gồm có các thành phần chính và chức năng của nó như sau:

- Trạm nguồn: Có chức năng cung cấp năng lượng của dòng chất lỏng công tác cho cơ cấu chấp hành. Thiết bị tạo năng lượng cho dòng chất lỏng ở đây là bơm thủy lực, với động cơ dẫn động là loại động cơ điện xoay chiều ba pha.

- Van phân phối: Loại van được điều khiển bằng điện áp xoay chiều (220V), kiểu 4/3. Van này có chức năng phân phối dòng chất lỏng đến các khoang làm việc của xilanh.

2.2.1. Thiết kế sơ đồ thủy lực:

a) Sơ đồ thùy lực:

Sơ đồ thùy lực thể hiện như hình dưới.

b) Nguyên lý hoạt động của mạch thủy lực:

* Trạng thái ban đầu của hệ thống:

Khi động cơ điện (3) khởi động, bơm nguồn (4) hút dầu từ bể dầu (1) qua bộ lọc dầu thô (2) và đẩy dầu vào đường áp suất chính của hệ thống. Ở trạng thái ban đầu, van phân phối 4/3 (8) ở vị trí trung gian nhờ tác dụng của lò xo hồi. Tại vị trí này, dầu áp suất từ bơm được xả trực tiếp về bể dầu, do đó:

- Áp suất trong hệ thống thấp

- Xi lanh thủy lực (6) đứng yên

- Hệ thống làm việc ở chế độ không tải, giúp giảm tiêu hao năng lượng và hạn chế sinh nhiệt

2.3. Tính toán và chọn từng chi tiết trong máy ép:

2.3.1. Bộ phận tác động xilanh - pittong:

a) Nhiệm vụ của xilanh-pitong:

Biến đổi năng lượng áp suất của chất lỏng thành cơ năng. Có 3 dạng bộ phận tác động:

+ Bộ phận tác động chuyển động tịnh tiến - xilanh thủy lực.

+ Bộ phận tác động chuyển động quay - động cơ thủy lực.

+ Bộ phận tác động bán quay (giới hạn góc quay).

c) Phân loại xilanh thủy lực:

Các xilanh thủy lực thường được phân ra thành 2 nhóm cơ bản: Xilanh tác động một chiều và xilanh tác động hai chiều.

Xilanh tác động một chiều: Xilanh tác động một chiều chỉ tạo ra lực đẩy một phía, thường là phía thò cần xilanh, nhờ cấp dầu thủy lực có áp suất vào phía đuôi xilanh. Cán xilanh sẽ tự hồi vị nhờ tác dụng lực của bên ngoài hoặc lực đẩy lò xo bên trong. Điều dễ nhận biết nhất đối với xilanh một chiều là nó chỉ có duy nhất một cửa cấp dầu.

Xilanh tác động hai chiều: Xilanh hai chiều có thể tạo ra lực cả hai phía. Kết cấu làm kín bên trong của xilanh hai chiều cũng phức tạp hơn xilanh một chiều và trên thân nó phải có hai đường cấp dầu. Điều khác biệt lớn hơn nữa là hệ thống thủy lực sử dụng xilanh hai chiều phải có van đổi hướng (van phân phối).

r) Tính chọn xilanh - pittong:

* Thông số thiết kế:

Để kết cấu của hệ thống nhỏ gọn hơn ta chọn áp suất của hệ thống cao một chút. Cụ thể ta chọn áp suất làm việc của xilanh này cũng như toàn bộ hệ thống là P = 250 bar. Một số thông số kỹ thuật yêu cầu của xilanh này như sau:

- Lực ép đầu cần pittong: F = 200 Tấn = 2.10⁶ N.

- Thời gian thực hiện hành trình tiến (ứng với quá trình ép): t₁ = 20 (s)

- Thời gian thực hiện hành trình xilanh lùi t₂ = 10(s)

- Thời gian giữ ép: t₃ = 10 (s)

- Hành trình S = 300 mm.

- Chế độ làm việc: Làm việc êm.

* Tính toán thiết kế xilanh chính:

Bán kính trong của xilanh được tính theo công thức:

r_B=√(P_tt/(π.p))           (2.1)

Trong đó:

P_H: Lực ép danh nghĩa của máy: P_H = 200 tấn = 2.106 N

P : Áp suất làm việc của dầu thủy lực. Ta chọn p = 25 Mpa

Thay số vào ta có: r_B = 159,58 mm

Vậy đường kính trong tính toán của xilanh là: D_B = 2. r_B= 2.159,58 = 319,15 mm. Tra ở sách: Power Hydraulics ta lấy đường kính  D_B= 320 mm

Đường kính ngoài của xilanh là:

D_H= 2. r_H  = 2.198 = 396 mm.

Ta chọn đường kính ngoài là: D_H= 400 mm.

Thể tích dầu làm việc lớn nhất của xilanh là:

V_max= H.F = 600.80384 = 48230400 (mm³)

* Tính toán thiết kế pittong:

Đường kính pittong có thể tính theo công thức sau:

d = D.√((φ-1)/φ)        (2.2)

Trong đó:

d : Đường kính cán pittong.

D : Đường kính pittong.

φ : Hệ số tỷ lệ (φ = 1,25-2,5). Chọn φ = 2,5.

 Thay số vào ta được: d = 320.√((2-1)/2) = 226,2 mm. Chọn d = 250 mm.

* Tính lưu lượng cần cấp cho xilanh:

Tính toán lưu lượng cần cấp cho xilanh là rất quan trọng trong tính toán thiết kế các hệ thống thủy lực vì căn cứ vào những kết quả này ta mới tính chọn được bơm nguồn phù hợp.

Lưu lượng cần cấp cho xilanh được tính theo công thức như sau:

Q = f.v           (2.5)

Trong đó:

Q : Lưu lượng cần cấp cho xilanh.

F : Diện tích tác dụng của xilanh.

V :Vận tốc cần pittong.

Tốc độ cần pittong trong hành trình tiến là v₁= s/t₁

Do đó, lưu lượng cần cung cấp cho quá trình ép là:

Q₁ = f.v1 = (π.D²)/4. S/t = (3,14.3,2²)/4. 3/20 = 1,205 (dm3/s) = 72 (l/ph).

Tốc độ cần pittong trong hành trình lùi về là: v₂ = s/t₂

Lưu lượng cung cấp cho xilanh trong hành trình lùi về là:

Q₂ = f.v2 = (π.(D²-d²))/4. S/t =  (3,14.(3,2²-1,6²))/4. 1/10 = 0,6 (dm³/s) = 36,2 (l/ph).

Ta có Q1> Q2 do đó lưu lượng của bơm nguồn phải chọn theo Q1.

2.3.2. Tính chọn van trong hệ thống thủy lực:

a) Nhiệm vụ của van thủy lực:

Van thủy lực có nhiệm vụ điều khiển dòng thủy lực, tín hiệu điều khiển và bộ phận tác động thủy lực. Van thủy lực thường được sử dụng điều khiển tốc độ dòng, điều khiển hướng và điều khiển áp suất thủy lực. Tuy nhiên một số van có đa chức năng, có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ điều khiển.

Tín hiệu điều khiển van có thể là tín hiệu cơ khí, tín hiệu bằng tay, thủy lực, khí nén hoặc điện. Tác động của van điều khiển có thể là tín hiệu số hay tín hiệu tương tự.

Thông thường van có những chức năng sau:

- Van tràn được sử dụng để giữ áp suất của mạch thủy lực.

- Van trục ống 4 cổng có thể sử dụng để thay đổi trực tiếp chiều quay của mô tơ thủy lực.

- Van điều khiển lưu lượng sử dụng để thay đổi tốc độ của bộ tác động.

c) Tính chọn van:

* Tính chọn van phân phối:

Van phân phối là một phần tử thủy lực có tác dụng làm thay đổi hướng của dòng chất lỏng, do đó nó có thể làm đảo chiều chuyển động của các cơ cấu chấp hành mà nó điều khiển.

Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành điều khiển tự động, trong các hệ thống thủy lực hiện nay sử dụng chủ yếu các van phân phối dạng con trượt điều khiển bằng điện. Các cuộn điện hay nam châm điện từ có điện áp sử dụng là 24 VDC hoặc nguồn xoay chiều 220 VAC. Tuy nhiên trong một số hệ thống người ta vẫn sử dụng các loại van phân phối khác như van điều khiển bằng tay, điều khiển bằng thủy lực …

Trong hệ thống máy ép thiết kế, chỉ có một van phân phối loại 4/3: Có nhiệm vụ điều khiển các xilanh.

Dưới đây là cấu tạo của van phân phối loại 4/3 điều khiển bằng điện:

Ta chọn van phân phối 4/3 của hãng TAIWAN FLUID POWER - Đài Loan, có kí mã hiệu như sau : DSG-3C3-03-AC220v/50Hz.

* Chọn van an toàn:

Van an toàn là phần tử thủy lực có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống trong trường hợp quá tải như: Xilanh bị kẹt khiến áp suất hệ thống tăng vọt, gây nên nhiều sự cố như hỏng bơm nguồn, vỡ đường ống.

Nguyên lí làm việc của van dựa trên sự cân bằng của các lực ngược chiều: Lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên con trượt (hay nút van) với lực do áp suất dòng chất lỏng 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 hệ thống tăng vọt lên do sự quá tải, cơ cấu chấp hành bị kẹt hỏng, van an toàn sẽ làm việc, xả chất lỏng về bể đến khi áp suất đạt giá trị định mức.

Van này các thông số kỹ thuật như sau:

- Lưu lượng lớn nhất: Q = 80 (l/ph).

- Áp suất lớn nhất: p = 300 (bar).

- Khối lượng: 3,2 (kg).

* Chọn đồng hồ đo áp và khóa đồng hồ:

Chọn loại đồng hồ chân đứng áp suất lớn nhất là: 280 kg/cm2.

Chọn khóa đồng hồ tương ứng với chân đồng hồ.

* Chọn nắp thăm dầu và nắp đổ dầu:

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

- Nắp đổ dầu: HY - 06

- Nắp thăm dầu: LS - 5

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

2.3.3. Hệ thống đường ống:

Ống dẫn được dùng trong hệ thủy lực phải được chế tạo chính xác, liền nhau không được hàn nối. Ống có kích cỡ theo tiêu chuẩn phù hợp với một giới hạn áp suất chịu đựng khác nhau và đường kính tiêu chuẩn của ống có thể lên đến 100 mm. Nhiệm vụ chính của đường ống là nối giữa các bộ phận để dẫn lưu chất trong hệ thống. Các đường ống thường được phân theo chức năng của chúng gồm:

- Đường ống làm việc: Đường ống nạp, đường ống áp lực, hồi tiếp.

- Đường ống không làm việc: Đường ống xả, đường ống tín hiệu.

Hiện nay có 3 loại ống dùng trong thủy lực: ống tube, ống pipe và ống mềm.

* Tính toán đường ống thủy lực:

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. Đường ống được dựng phổ biến trong các hệ thống thủy lực nói chung hiện này là các loại ống cứng (ống thép đúc) và ống mềm (ống cao su có các lớp thép) chịu áp.

Để hệ thống làm việc ổn định và hiệu suất cao thì tổn thất năng lượng trong hệ đường ống phải là nhỏ. Do vậy, phải giảm thiểu được độ dài của hệ thống đường ống, đồng thời giảm thiểu các khúc quanh để giảm được năng lượng tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ.

- Đường ống hút: v₁ = 0,8 ÷ 1,2 (m/s).

- Đường ống đẩy: v₂ = 3 ÷ 5 (m/s).

- Đường ống xả: v₃ = 1,0 ÷1,6 (m/s).

Đường kính của đường ống được tính theo công thức sau:

d = √((4,Q)/(π,v))                     (2.10)

Trong đó:

Q: Lưu lượng qua tiết diện ống, cũng chính là lưu lượng cần thiết cấp cho xilanh (l/ph).

V:  Vận tốc dầu qua tiết diện ống (m/s).

Thay số lần lượt ta được:

- Tính toán đường ống hút:

d = √((4.72.10^-3))/(3,14.60.(0,8÷1,2))) = 0,036 ÷ 0,04 (m).

Do đường ống hút cấp dầu từ bể tới bơm và nằm trong thùng dầu, không phải chịu áp cao, ta chọn ống hút có thể là ống bằng nhôm hoặc bằng thép đúc có đường kính trong khoảng (36÷40 mm).

- Tính toán đường ống đẩy:

Đường ống đẩy thường chia làm hai phần: Phần một nằm từ bơm nguồn tới van và phần này nằm toàn bộ trên bể dầu, do vậy để làm cho bộ nguồn thêm mỹ quan ta làm ống đẩy ở phần này bằng ống cứng (thường là thép đúc). Phần ống đẩy còn lại nối từ van đến cơ cấu chấp hành ta chọn ống mềm.

Đường kính ống đẩy là:

d = √((4.72.10^-3))/(3,14.60.(3÷5))) = 0,016 ÷ 0,023 (m).

Vậy ta chọn ống mềm và cứng có đường kính trong khoảng (16 ÷ 23mm).

* Va đập thủy lực ở các đường ống:

Có thể xác định áp suất cực đại của sóng va đập, nếu khi phanh cột chất lỏng, toàn bộ động năng được chuyển thành công kéo thành vách của ống và nén chất lỏng:

Theo công thức:

K = A_CT + A_nl                                       (1)

Trong đó:

K : Động năng của cột chất lỏng chuyển động.

A_CT: Công để kéo thành vách của đường ống.

A_nl : Công để nén chất lỏng trong ống.

Ở dạng tổng quát, biểu thức (4) sẽ là:

∆py = a.ρ∆v                                     (6)

Trong đó:

∆p_y : Sự tăng áp suất va đập.

∆v : Lượng tốc độ bị thất thoát của chất lỏng khi chuyển động trong ống.

2.3.4. Tính và chọn bơm dầu:

a) Công dụng của bơm dầu:

Bơm dầu là một cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để biến cơ năng thành năng lượng của dầu (dòng chất lỏng). Trong hệ thống dầu ép thường chỉ là bơm thể tích, tức là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc, khi thể tích của buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút và khi thể tích của buồng giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén.

c) Sử dụng công suất của bơm và động cơ máy ép thủy lực:

Công của máy ép thủy lực được xác định bởi thời gian t_c thực hiện hành trình công tác, khi sự biến dạng dẻo kim loại được tiến hành. Giả thiết rằng hệ thống dẫn động không có tổn hao năng lượng.

Ta đưa vào các ký hiệu sau đây:

P: Lực của máy ép tại thời điểm cho trước của hành trình piston.

p: Áp suất chất lỏng trong xilanh máy ép.

S: Hành trình của piston.

P_dn: Lực ép danh nghĩa của máy ép.

S_c: Hành trình công tác.

Nếu như bỏ qua các tổn hao trong hệ thống thủy lực, thì quan hệ giữa các công suất của bộ dẫn động bơm không có bình tích áp, không có bánh đà trên trục dẫn động bơm, ở thời điểm bất kỳ của hành trình công tác tuân theo đẳng thức:

N_p = N_b = N_đc                               (1)

Trong đó:

N_p: Công suất của máy ép ở hành trình công tác.

N_b: Công suất của bơm.

N_đc: Công suất của động cơ điện.

Bởi vì thời gian hành trình công tác trở nên nhỏ nhất khi sử dụng công suất toàn bộ của bơm, vậy để nhận được t_c nhỏ nhất thì bơm phải làm việc với công suất định mức trong suốt toàn bộ hành trình công tác:

K.p.Q = N_b                                     (2)

Trong đó:

K : Hệ số phụ thuộc vào thứ nguyên của Q, p và N.

p : Áp suất của bơm.

Q : Lưu lượng của bơm.

Trên hình c trình bày đồ thị lực ép khi bơm kiểu piston có trục khuỷu làm việc với ba mức áp suất và lưu lượng cấp cho máy ép một xilanh:

p_aQ_a = p_bQ_b = p_cQ_c = N_b

Các điểm a, b, c của đồ thị là các điểm công suất không đổi.

p_c > p_b > p_a   ;   Q_c < Q_b < Q_a

Phần công mà bơm không dùng được giảm đi. Thời gian hành trình công tác, công suất của bơm và động cơ cũng có thể giảm so với các thông số này trong trường hợp dẫn động từ bơm lưu lượng không đổi.

Ở dẫn động có bánh đà, việc thay đổi số vòng quay của bánh đà và sự nhả năng lượng của nó phụ thuộc vào đặc tính cơ học của động cơ điện. Trong trường hợp này biểu thức (1) sẽ có dạng:

N_p = N_b ≥ N_đc

Yếu tố giới hạn ở đây là công suất của bơm - công suất động cơ có thể giảm 2-3 lần và hơn nữa phụ thuộc vào đặc tính tải P = f(S).

d) Tính chọn bơm nguồn:

* Nguyên tắc chọn bơm nguồn:

Để chọn bơm nguồn căn cứ vào các thông số làm việc của nó. Việc này dựa trên những nguyên tắc sau:

- Theo áp suất yêu cầu lớn nhất:

P_b = P + P_ycmax

Trong đó:

P_b : Áp suất bơm.

P : Tổng tổn thất áp suất trên hệ thống.

P_ycmax : Áp suất yêu cầu lớn nhất.

Nếu trong hệ thống có nhiều cơ cấu chấp hành thì P_ycmax là áp suất của cơ cấu chấp hành chịu tải lớn nhất.

- Theo yêu cầu lưu lượng lớn nhất:

Q_b = Q_yc + Q

Trong đó:

Q_b : Lưu lượng bơm.

Q_yc : Lưu lượng yêu cầu

Q : Tổn thất lưu lượng tổn thất trong các hệ thống do các hiện tượng như rò rỉ, bay hơi và một số hao tổn khác.

* Tính chọn bơm nguồn :

Để tính chọn bơm nguồn hệ thống ta có một số các giả thiết sau:

Chiều dài đường ống hút bằng chiều dài đoạn đường ống xả là: L₁ = L₃ = 1 (m).

Chiều dài đoạn ống đẩy là : L₂ = 4 (m).

Vận tốc đường ống đẩy: V₂ = 4 (m/s) d₂ = 16 (mm).

Vận tốc đường ống xả: V₃ = 1,5 (m/s) , d₃ = 30 (mm).

Chất lỏng làm việc là dầu thủy lực CS32 có các thông số kỹ thuật. Độ nhớt ν = 32.10^-6 m²/s, trọng lượng riêng: γ = 8,5.10 N/m³.

Ta có :

p = p₁+ p₂.

Do đó: p = 2+0,99 = 2,99 bar

Suy ra: P_b = 2,99+250 = 252,99 bar

Để áp suất thỏa mãn ta chọn:  P_b = 260 bar.

Từ kết quả trên ta đã tính ra lưu lượng lớn nhất để cấp cho xilanh là: Q = 72 (l/ph).

Nên nếu chọn bơm nguồn có lưu lượng Q = 75 (l/ph) sẽ đáp ứng lưu lượng của hệ thống.

Căn cứ vào hai thông số áp suất và lưu lượng ở trên cũng như điều kiện làm việc của hệ thống ta thấy bơm bánh răng là sự lựa chọn hợp lý nhất do:

+ Bơm bánh răng có áp suất nằm trong khoảng: p = 100÷280 bar.

+ Bơm bánh răng có dải lưu lượng phù hợp Q < 100 (l/ph).

+ Kết cấu bơm bánh răng khá nhỏ gọn, thuận tiện và lắp ráp và bảo dưỡng sau này.

+ Bơm bánh răng có giá thành khá thấp so với các loại bơm khác như: Bơm pistong, bơm cách gạt…

Bơm bánh răng vừa được chọn có thông số kích thước như sau:

+ Lưu lượng riêng: q = 75 (cm³/vòng).

+ Áp suất làm việc lớn nhất P_max = 300 bar.

+ Tốc độ quay trục lớn nhất: n = 3000 (vòng/phút).

* Chọn động cơ điện:

Công suất hệ thống:

N = (P.Q)/612    (Kw).

Trong đó:

Q : Lưu lượng của bơm.

P : Áp suất hệ thống.

Thay số ta được: N = 250.72/612 = 29 (Kw).

Từ dữ liệu trên ta tra ở sách hệ thống dẫn động cơ khí ta chọn động cơ 4A180M4Y3-1500 vg/ph-30 Kw.

e) Hệ thống lọc dầu:

- Nhiệm vụ của hệ thống lọc: Hệ thống lọc có chức năng lọc các chất bẩn dầu. Có nhiều loại và kích cỡ bộ lọc khác nhau. Bộ phận lọc chủ yếu trong hệ thống lọc là phần tử lọc, khi dầu đi qua các chất bẩn sẽ bị giữ lại. Ngoài ra còn có một van nối tắt, khi van này mở thì dầu đi qua trực tiếp, không lọc được.

Cấu trúc của hệ thống lọc:

- Vật liệu lọc:

Có 3 loại vật liệu lọc thường dùng: Đó là màng kim loại, chất dễ thấm và chất hấp thụ:

+ Màng kim loại: Dù được dệt dày nhưng chúng cũng chỉ lọc được những hạt kim loại tương đối thô, không hòa tan.

+ Chất dễ thấm: Sử dụng bông vải, bột gỗ, sợi hoặc giấy đó qua xử lý. Loại này lọc được những chất bẩn nhỏ hơn và một số có khả năng tách được nước và chất bẩn hòa tan trong nước.

Để tính toán lưu lượng dầu chảy qua bộ lọc người ta dùng công thức tính lưu lượng chảy qua lưới lọc:

Q = γ.A.∆P/ υ (l/ph).

Trong đó:

A : Diện tích toàn bộ bề mặt lọc (cm²).

P : Tổn thất áp suất của bộ lọc.

ν : Độ nhớt của dầu trong hệ thống: υ = 32.10^-6 (m²/s).

γ :Hệ số lọc, đặc trưng cho lưu lượng dầu chảy qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian (lít/(cm².phút). Thông thường ta chọn γ = 0,06 ¸ 0,09 (lít/(cm².phút).

Nhưng để đơn giản, thực tế ta thường chọn bộ lọc dầu theo lưu lượng. Với lưu lượng Q = 75 (l/ph) ta chọn bộ lọc dầu của hãng ASHUN - Đài loan có ký mã hiệu như sau: MF-06.

g) Thân máy:

Phân loại than máy ép thủy lực thể hiện như hình dưới.

Trên hình trình bày sơ đồ phân loại máy ép thủy lực. Chỉ tiêu đầu tiên được dùng để phân loại là hướng chuyển động của dụng cụ công tác: kiểu nằm ngang, kiểu đứng hoặc kiểu hỗn hợp (dụng cụ công tác dịch chuyển theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng, theo phương thẳng đứng và nghiêng…). Các máy ép kiểu đứng còn phân loại tiếp theo hướng tác động của lực làm việc (hướng lên trên hoặc xuống dưới), máy có dẫn động trên và dẫn động dưới.

Người ta cũng phân biệt các loại khung: Một trụ, hai trụ, kiểu kết cấu đặc biệt.

Mỗi thân máy ép có thể lại là kiểu làm liền hoặc kiểu lắp ghép, kiểu được đúc (thép C35) hoặc được hàn (thép CT3). Các thân máy ép cỡ lớn có khi được làm bằng bê tông cốt thép.

Máy ta thiết kế là máy bốn trụ thì lực N tác dụng lên trụ là:

N  =  P/4 (1+ (2.e)/L )

Trị số momen uốn M_u tác dụng vào cột phụ thuộc vào sơ đồ kết cấu của thân máy ép (giả sử cả bốn cột đều làm việc). Với máy ép kiểu bốn trụ ta có:

M_u = P.e.z/4

* Tính toán cho trụ chịu lực chính:

Đặt P₁ = P_max = 200 (tấn) = 2.10⁶ (N)

Như vậy các trụ chịu lực chính của hệ thống chịu một ngoại lực chính bằng P_max. Khi đó trụ chịu lực chính như một thanh chịu kéo nén đúng tâm.

Ta có: N₁ = P₁ = 2.10⁶ (N).

Dầm ngang: Dầm ngang dưới có kết cấu dạng hộp và có gân tăng cứng bên trong. Chiều cao của dầm bằng 1÷2,5 lần đường kính của các trụ dẫn hướng. Dầm ngang dưới được đặt trên các phần côngson hoặc bằng các đế ở dưới dạng đai ốc và đầu các trụ.

Ở máy ép có lực nhỏ hơn 40MN thì các dầm dưới được chế tạo lắp ghép và liên kết lại bằng các bulong làm việc ở chỉ chế độ kéo.

Vật liệu để chế tạo dầm dưới thường dùng là thép đúc có σ= 450÷ 550 MN/m2 (45÷55 KG/mm2). Trong các phôi đúc dày có ứng suất dư nhiệt, chúng có thể gây phá hủy sớm trước sự phá hủy do ứng suất gia công vật liệu gia công vật liệu gây ra. Vì vậy, khi thiết kế khối đúc dầm dưới phải xử lý nhiệt, khử ứng suất dư sau đúc.

* Tính chọn dầm ngang:

Để chịu được lực ép của xilanh là P = 2.10⁶ N ta chọn dầm ngang là các tấm bằng thép tấm. Với bề dày được chọn trong bài vẽ thì ta cần tính toán đủ độ bền cho kết cấu. Để dễ dàng tính toán cho cơ cấu mang xilanh ta có sơ đồ các lực tác dụng lên dầm như sau:

Từ hình 2.16 ta thấy A, B là hai đầu nối của các trụ nên ta có : P_a = P_b = 2.10⁶/ 2 =10⁶ (N).

Momen uốn lớn nhất tác dụng lên tấm là:

M_max = P_a.AB/2 = 10⁶.1600/2 = 8.10⁸ Nmm.

Momen quán tính: I = 1722.200³/12 – 5.205.85³/12 = 1095543490 mm⁴

Momen chống uốn có trị số:

W_y = 2.I/h = 2.109554390/200 = 10955435 mm³

* Các cột và đai ốc:

Các cột dùng để liên kết dầm trên và dầm dưới bằng đai ốc vào thành một khung máy ép hoàn chỉnh. Cột còn dùng để dẫn hướng dầm di động. Các cột có đường kính dưới 500 ÷ 700 mm thường được chế tạo ở dạng khối đặc. Các cột có đường kính lớn hơn được làm rỗng bằng cách khoan lỗ dọc theo đường trục của cột, với đường kính lỗ khoan 150 ÷ 300 mm. Các cột rỗng, nếu có cùng diện tích tiết diện như cột đặc, thì sẽ có momen chống uốn lớn hơn.

* Tính chọn bulong nền: Vật liệu chế tạo đai ốc và bulong là thép hợp kim (σch = 300 Mpa). Ứng suất kéo cho phép xác định theo công thức sau:

[σ_k ]= σch/s = 300/ 2,4 = 125 (Mpa).

h) Dầu thủy lực và bảo quản :

- Dầu thủy lực: Dầu trong hệ thống thủy lực làm nhiệm vụ truyền lực cho pittong, dầu thủy lực cũng là một chất bôi trơn và làm nguội cho hệ thống. Việc chọn loại dầu thích hợp là rất quan trọng để làm tăng tuổi thọ của hệ thống thủy lực.

- Hai yếu tố quan trọng để chọn dầu thủy lực:

+ Chất phụ gia chống mài mòn: Loại dầu được chọn phải chứa các chất phụ gia cần thiết để đảm bảo đặc tính chống mài mòn.

+ Độ nhớt: Loại dầu được chọn phải có độ nhớt thích hợp để duy trì màng bôi trơn đầy đủ ở khoảng nhiệt độ làm việc của hệ thống.

Từ hai yếu tố trên ta chọn loại dầu thủy lực cso mã STS2M32. STS2M32 là loại dầu khoáng được tinh chế bằng dung môi, chất lượng cao và có chỉ số độ nhớt cao, có các ưu điểm kỹ thuật sau:

+ Độ ổn định nhiệt: Độ ổn định nhiệt trong các hệ thống thủy lực tốt, làm việc ở điều kiện tải trọng và nhiệt độ cao giúp hạn chế sự phân hủy và tạo cặn của dầu.

* Bảo quản dầu thủy lực:

Chúng ta phải luôn tuân thủ các yêu cầu bảo đảm cho hệ thống sạch sẽ:

- Phải làm vệ sinh lau rửa toàn bộ hệ thống để loại bỏ các chất sơn, những mảnh kim loại, các xỉ hàn…

- Phải tiến hành cung cấp sự lọc sạch dầu liên tục để loại bỏ cặn bẩn và các tạp chất do sự mài mòn và ăn mòn tạo ra trong quá trình làm việc của hệ thống.

- Tạo ra sự bảo vệ liên tục cho hệ thống thủy lực, tránh sự ô nhiễm của không khí vào hệ thống, bằng cách làm kín hệ thống và lọc sạch không khí.

Chương 3: Thiết kế khuôn ép

3.1. Thiết kế sản phẩm:

3.1.1. Tính toán các kích thước phần hộc:

Các thông số cơ bản của chào chống dính cần thiết kế:

- Đường kính ngoài miệng: D_ngoài=220 mm

- Đường kính trong miệng: D_trong=214 mm

- Đường kính trong đáy: d_trong=140 mm - Chiều sâu lòng: H=50 mm

- Chiều dày: t=3 mm

- Bán kính lượn sản phẩm đang ghi R40 (bán kính hình dáng chảo)

a) Tính đường kính phôi D₀ (theo bảo toàn diện tích mặt trung bình):

Vì chảo có đáy nhỏ - miệng lớn, dạng gần mặt nón cụt, ta dùng công thức diện tích theo[3]:

A₀= A_đáy+ A_thành              (3.1)

Chiều dài sinh (độ dài đường sinh thành chảo):

s = √(H²+ (r₂m- r₁m )² )= √(50²+ 27² )=62,20 mm

Diện tích:

 A₀= A_đáy+ A_thành=51234,61 mm²

Suy ra đường kính phôi:

_D0 = 2√(A₀/π)=2√(51234,61/π)≈255,41 mm        (3.2)

Chọn đường kính phôi: D₀=255 mm

b) Chọn khe hở làm việc c giữa cối và chày:

Khe hở (mỗi phía) thường chọn theo chiều dày tấm theo[1]: c= (1,05÷1,10)t. Chọn c = 1,1t = 1 ÷ 3 = 3 mm

d) Bán kính lượn mép hộc (cối) và lượn chày:

Theo công thức kinh nghiệm thường dùng trong thiết kế khuôn dập/vuốt theo[1]:

- Bán kính lượn cối:

r_c= (6÷8)t  =>  (6÷8).3=18÷24 mm

Chọn trung bình: r_c=21 mm

- Bán kính lượn chày:

r_p= (4÷6)t 

=> (4÷6).3=12÷18 mm Chọn: r_p=15 mm

3.1.2. Tính đàn hồi khi uốn:

a) Thông số đầu vào:

- Vật liệu: Thép tấm

- Mô đun đàn hồi:  E=2.1×10⁵ MPa - Giới hạn chảy: σ_y= 250 MPa

b) Hệ số đàn hồi:

Hệ số đàn hồi khi uốn dùng trong thiết kế uốn tấm:

K = E_t/(E_t-2σ_y (R_i+t/2) )        (3.3)

- Sau khi tháo tải:

+ Bán kính sau đàn hồi:

R_f = kR_i        (3.4)    

- Tính các đại lượng trung gian:

Ri + t/2 = 40 + 3/2 = 41,5mm

E_t = 2,1×10⁵⋅3 = 630000

Thay vào công thức: k = 630000/(630000-20750) = 630000/609250 ≈ 1,034

+ Tính uốn quá góc:

Nếu cần góc thành phẩm:

θ_f = 90⁰

Lượng uốn quá góc:

Δθ=θ_f-θ_i=90-87≈3⁰

3.2. Thiết kế khuôn:

3.2.1 Vật liệu làm khuôn:

Cơ tính yêu cầu của chày và cối bao gồm:

- Sự chống mòn, sự chịu nén, chịu va chạm, tính bền dẻo, và độ bền mỏi tốt.

- Chày và cối cắt nên được chọn theo các điều kiện như số lượng sản xuất, vật liệu dập và sự bôi trơn.

3.2.2. Kết cấu khuôn:

Một bộ khuôn thường bao gồm các bộ phận sau:

- Bộ phận làm việc:  là bộ phận quan trọng nhất của bộ khuôn. Bộ phận làm việc của khuôn gồm có hai phần là chày và cối, nó quyết định đến hình dáng kích thước, độ chính xác của sản phẩm.

- Bộ phận dẫn hướng: là bộ phận đảm bảo cho khuôn dập làm việc chính xác và vững chắc. Nó dùng để dẫn hướng phần khuôn trên và khuôn dưới. Bộ phận dẫn hướng sử dụng rộng rãi nhất là trụ bạc dẫn hướng.

- Bộ phận lắp ghép khuôn và gá lắp khuôn vào máy: Xác định vị trí cảu toàn bộ khuôn trên máy, bảo đảm độ cứng vững cho khuôn. Sự kẹp chặt khuôn dập trên máy có ảnh hưởng đến độ bền của khuôn và đảm bảo an toàn khi làm việc. Phải có đồ gá chuyên dùng để kẹp chặt khuôn.

- Bộ phận định liệu: là bộ phận xác định vị trí của phôi liệu trên máy. Bộ phận này cũng quyết định đến độ chính xác về hình dáng kích thước của sản phẩm.

3.2.3. Tính toán khuôn:

a) Khe hở giữa chày và cối:

Khe hở giữa chày và cối có ảnh hưởng lớn đến chất lượng vật dập. Nếu khe hở quá nhỏ sẽ làm tăng trở lợ biến dạng khiến cho kim loại dễ bị rách, chiều dày ở thành chi tiết bị biến mỏng và chiều cao chi tiết bị kéo dài ra, chày và cối chóng mòn.

Nếu khe hở quá lớn thì vật dập dễ bị nhăn, chiều cao chi tiết không đủ kích thước tính toán. Khi mới chế tạo khuôn khe hở có trị số nhỏ nhất, sau thời gian làm việc bị mòn, trị số khe hở tăng dần trong giới hạn cho phép.

Khe hở giữa chày và cối phần thành là 110% độ dày của phôi, tức là 3,3 mm.

c) Bán kính lượn của chày: 

Bán kính lượn của chày lấy r_p=15 mm

d) Dung sai kích thước làm việc của chày và cối:

* Nguyên tắc phân bố dung sai:

Kích thước làm việc của chày và cối phải được chọn sao cho sau khi dập vuốt, chi tiết đạt dung sai yêu cầu; đồng thời đảm bảo khe hở làm việc ổn định:

D_c- D_P=2c

Trong đó:

D_c: Kích thước làm việc của cối (đường kính hộc cối tại vùng làm việc)

D_P: Kích thước làm việc của chày

c: Khe hở một phía

* Chọn cấp chính xác/dung sai chế tạo cho kích thước làm việc

Trong thiết kế khuôn dập (khuôn vuốt), kích thước làm việc của chày và cối thường chọn theo cấp chính xác IT6–IT8, tùy yêu cầu sản phẩm và công nghệ gia công.

Với chi tiết chảo thông dụng, đồ án thường chọn:

Dung sai kích thước làm việc : IT7 đến IT8

Để đảm bảo an toàn và dễ gia công, chọn: IT8

* Chọn dung sai làm việc (theo IT8) và phân bố như sau:

- Cối:

D_c=220₀^+0,05  mm

- Chày:

D_p=214_-0,05⁰  mm

Chương 4: Tính toán thiết kế băng tải

4.1. Giới thiệu chung về băng tải con lăn thẳng:

Băng tải con lăn thẳng là thiết bị vận chuyển vật liệu phổ biến trong các hệ thống logistics, kho bãi và dây chuyền sản xuất. Thiết bị hoạt động dựa trên sự quay của các con lăn bố trí song song theo phương thẳng, cho phép hàng hóa di chuyển nhờ lực đẩy, trọng lực hoặc truyền động cơ khí. Băng tải con lăn thẳng có kết cấu đơn giản, độ bền cao, khả năng vận hành ổn định và dễ dàng lắp đặt, bảo trì. Nhờ tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế, loại băng tải này được sử dụng rộng rãi để vận chuyển các sản phẩm có đáy phẳng như thùng carton, khay, kiện hàng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

Với kích thước chảo (dài x rộng x cao): 450x220x50 mm. Theo thị trường hiện nay thì kích thước chảo này mỗi thùng đựng tối đa 12 chiếc.

Vậy ta chọn kích thước của thùng : 480x260x440 mm.

4.3. Thông số đầu vào:

- Năng suất vận chuyển: 270 kg/phút hay 16,2 tấn/giờ (T/h);

- Chiều cao vận chuyển: H = 0.

- Chiều dài vận chuyển: 2m.

- Hướng vận chuyển: Theo đường thẳng.

- Kích thước hàng vận chuyển (dài x rộng x cao): 480 x 260 x 440 mm.

4.4. Tính toán các thông số cơ bản cho đoạn băng tải con lăn thẳng:

4.4.1. Xác định vận tốc chuyển động của hàng:

Ta có: Năng suất khối lượng của băng lăn được xác định theo công thức (9.1)[6]-P209:

Q_m=3,6.G/t_c .v (T/h)                        (4.1)

Trong đó:

Q_m: Năng suất khối lượng của băng lăn (T/h);

G: Khối lượng của 1 khốii hàng vận chuyển (kg);

t_c: Khoảng cách giữa hai mã hàng (bước hàng);

a: Khoảng cách từ mép cuối đến mép đầu hai thùng hàng liền kề nhau (mm)_, a = 500 (mm)

Suy ra vận tốc chuyển động của hàng:

v = 16,2.0,98/3,6.18=0,25 (m/s)                    (4.2)

4.4.3. Xác định kích thước bề rộng của băng lăn:

* Bề rộng của máng trên đoạn thẳng:

Ta có:

- B: Bề rộng của máng trên đoạn thẳng được xác định theo công thức sau:

B ≥ b_t^max+100 = 260 + 100 = 360 mm

Suy ra chọn B = 500 mm

- b_t^max: Chiều rộng của hàng hóa lớn nhất: b_t^max = 260 mm

4.4.5. Xác định đường kính con lăn:

Theo 4.3 ta có: Khả năng chịu tải của 1 con lăn là: q_c = 1,62 kg/ con lăn

Coi con lăn như một dầm có tiết diện ngang hình vành khăn chịu các tải trọng: q_c, q_m (tải trọng bản thân con lăn). Chọn sơ bộ q_m = 2,5 Kg = 25N, T (mômen xoắn). Ta có sơ đồ tính con lăn như sau:

Suy ra t chọn d = 15 mm

Thông số con lăn thẳng thể hiện như bảng 4.1.

4.4.6. Kiểm tra lại khoảng cách giữa 2 con lăn:

Gọi khoảng cách giữa tâm 2 con lăn, khe hở giữa chúng là k thì k > 0.

Từ hình 4.6 ta có:

h_cl=k+D

=> k=h_cl-D  = 132 – 60 = 72 mm Suy ra k >0.

Vậy thỏa mãn

4.5. Tính toán động cơ, hộp giảm tốc:

Động cơ kéo băng tải thường làm việc theo chế độ liên tục và dài hạn, do đó yêu cầu về việc điều chỉnh tốc độ ở nhiều cấp độ là không cần thiết. Các thiết bị truyền động phải đảm bảo khả năng khởi động với tải đầy đủ. Mômen khởi động của động cơ thường dao động trong khoảng từ 1,6 đến 1,8 lần mômen định mức, vì vậy, động cơ chọn cho truyền động cần có hệ số trượt lớn và rãnh stator sâu để đảm bảo mômen mở máy đủ lớn.

Về nguồn cấp cho động cơ, đối với những động cơ có công suất lớn (≥ 30 kW), yêu cầu nguồn cấp phải có dung lượng đủ lớn để việc khởi động không gây ảnh hưởng đến lưới điện và giúp quá trình khởi động diễn ra nhẹ nhàng, không gặp sự cố.

Công thức xác định lực cản chuyển động chung của vật:

W=W₁+W₂+W₃         (Kg)

Trong đó:

W₁: Lực cản do ma sát lăn của vật với con lăn (Kg)

W₂: Lực cản ma sát lăn của con lăn với các khung dẫn hướng cố định do trọng lượng tổng cộng của vật, của các con lăn và xích 

W₃: Lực cản ma sát trượt trong các ngõng trục của các con lăn do trọng lượng xích và lực kéo xích

Vậy tổng lực cản chuyển động chung của vật:

W=W₁+W₂+W₃ = 22,87 (Kg) = 1228 (N)

4.5.1. Thông số đầu vào:

a) Thông số đầu vào:

- Lực cản chuyển động: W=1228 N

- Vận tốc băng tải: v = 0,25 m/s

- Đường kính con lăn: D =" 60" mm

Chọn động cơ điện không đồng bộ ba pha vì những ưu điểm sau: giá rẻ, dễ kiếm, phù hợp với lưới điện công nghiệp.

b) Sơ đồ dẫn động bộ truyền xích:

Sơ đồ dẫn động bộ truyền xích như hình 4.8.

4.5.3. Chọn hộp giảm tốc:

Phân phối tỉ số truyền ta có:

Qua tính toán trên ta chọn được động cơ liền hộp giảm tốc loại Parallel - shaft helical gearmotors với các thông số sau:

- Mã hiệu : F37DRS71M4

- Công suất: P = 0,55 kW

- Tốc độ đầu ra: n = 80 v/ph

- Tỷ số truyền: i = 17,03

- Momen xoắn: M = 66 N.m

- Chất liệu hộp giảm tốc: Vỏ hộp giảm tốc thường làm từ thép hoặc hợp kim nhôm, với thiết kế chắc chắn để đảm bảo khả năng chịu tải cao.

- Độ ồn: Được thiết kế để vận hành êm ái trong các ứng dụng công nghiệp.

4.6. Tính toán hệ dẫn động:

Sơ đồ dẫn động cụm băng tải thẳng thể hiện như hình 4.9.

4.6.1. Tính toán bộ truyền động:

a) Chọn loại xích:

Chọn loại xích theo TCVN 1588-74 có ký hiệu 72-B1 với các thông số nhưu bảng 4.2.

c) Tính toán đĩa xích:

Vật liệu chế tạo đĩa xích là C45 với các thông số

Phương pháp nhiệt luyện: Tôi cải thiện

Độ rắn bề mặt: HB = 220

Giới hạn bền: σ_b = 750 Mpa

Giới hạn chảy: σ_ch = 450 Mpa

Chọn sơ bộ số răng đĩa xích:

 Z₁=14 

Z₂=Z₃=1,15.14=16

Bán kính đáy răng:

r = 0,5025.D + 0,05 = 0,5025.8 + 0,05 = 4,07 mm

Đường kính vòng chân răng:

d_f1 = d₁ - 2.r = 59 - 2.4,07 = 50,86 mm

d_f2 = d_f3 = 67 - 2.4,07 = 58,86 mm

Bán kính profin răng đĩa xích nhỏ:

r₁ = 0,8.D + r = 0,8. 8 + 4,07 = 10,47 mm

r₂ = D.(0,8.cos2β + 1,24.cos2γ - 1,3025) - 0,05 = 5,43 mm

Bán kính profin răng đĩa xích lớn:

r₅ = 0,8.D + r = 0,8. 8 + 4,07 = 10,47 mm

r₆= D.(0,8.cos2β + 1,24.cos2γ - 1,3025) - 0,05= 5,4 mm

Bán kính góc lượn đĩa xích:

r₃ = 1,7.D = 1,7.8 = 13,6 mm                                

r₄ = 2,5 mm, với bước xích t_x < 40mm

Chiều rộng răng đĩa:

b = 0,9.B - 0,15 = 0,9.9 – 0,15 = 7,95 mm

4.6.3. Tính toán trục con lăn:

a) Vật liệu chế tạo trục:

Theo bảng (6.1)-[12] ta có : vật liệu chế tạo trục là thép 45 với các thông số sau:

- Phương pháp nhiệt luyện: Tôi cải thiện

- Độ rắn: HB = 220

- Giới hạn bền:σ_b = 600 Mpa

- Giới hạn chảy: σ_ch = 450 Mpa

b) Lực tác dụng lên trục:

- Lực vòng: p = 182,36 N

-Lực tác dụng của đĩa xích chủ động lên trục:

F_r  = kx . p = 1,05 . 182,36 = 191,48 N

Với: k_x = 1,05: Hệ số kể đến trọng lượng xích.

- Momen xoắn: T=p d₂/2=6565 Nmm

Do đo ta chọn thông số trục con lăn như sau :

d_D = 20 mm; d_A = 15 mm

d_B = 20 mm; d_C = 25 mm

d_E = 15 mm

4.6.5. Tính chọn ổ lăn:

Sơ đồ cấu tạo ở bi đỡ 1 dãy như hình 4.13.

* Lực tác dụng lên ổ:

Lực hướng tâm tác dụng lên ổ:

F_r=√(X_A²+Y_A² )=√(191,48²+0² )=191,48 N

* Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh của ổ:

Q_t = F_r = 0,191 (kN) < C_o = 7,09 kN

=> Thỏa mãn

Trong đó:

C_o: Khả năng tải tĩnh cho phép của ổ lăn.

4.7. Tính toán cụm khung đỡ:

4.7.1. Sơ đồ tính cụm chân đỡ băng tải con lăn thẳng:

Kết cấu tính mô phỏng phần mềm SAP 2000 như hình 4.15.

4.7.2. Các thành phần tải trọng:

- Vật liệu: Thép CT3

- Khối lượng riêng: 7,697 g/cm³

- Modun đàn hồi: 1,9 Mpa

- Hằng số Pát- xông: 0,3

Tiết diện của kết cấu bao gồm các tiến diện sau :

- Khung đỡ con lăn: Thép C 140x40x3 mm

- Chân: Hộp 80x40x2 mm

- Thép giằng: Hộp 40x40x2 mm

Bố trí kết cấu thép như bản vẽ kết cấu thép. Được thể hiện dưới hình 4.16.

Kết cấu thép băng tải chịu các lực như sau :

Tải trọng bản thân kết cấu thép;

Tải trọng gây ra do vật liệu vận chuyển, tấm băng và cụm con lăn nhánh chịu tải trên 1m đơn vị chiều dài (là lực phân bố có phương Z, chiều từ trên xuống, được thể hiện ở hình 4.18):

Suy ra mỗi bên phải chịu q_tai = 22,25 Kg/m = 222,5 N/m

Trọng lực của cụm dẫn động:

q_r = 45 Kg = 450 N

4.7.3. Kiểm tra:

Tiến hành chạy kiểm tra. Sau khi kiểm tra ta được kết quả của phần mềm đánh giá ổn định. Ta kiểm tra trường hợp tổ hợp tải trọng lớn nhất (nguy hiểm nhất)

4.7.5. Kiểm tra độ cứng (độ võng) cho các chi tiết:

- Kiểm tra bền thanh dầm số 5 : C 140x40x3 mm

Có các thông số: I_x = 1520 cm⁴ , L = 3500 cm, M_x = 290380 N.cm

Thay vào công thức trên ta có:

M_x.L/2.E.I_x = 0,0016 ≤1/500

Vậy thanh đảm bảo khả năng về độ cứng (độ võng).

Chương 5. Thiết kế mạch điện điều khiển của máy ép thủy lực, băng tải con lăn và cách vận hành, bảo dưỡng

5.1. Thiết kế mạch điện điều khiển của máy ép thủy lực:

a) Sơ đồ điều khiển:

Sơ đồ điều khiển thể hiện như hình 5.1.

b) Mạch động lực:

Sơ đồ mạch động lực thể hiện như hình 5.2.

c) Mạch điều khiển:

Sơ đồ mạch điều khiển máy ép thủy lực thể hiện như hình 5.3.

* Nguyên lý hoạt động của mạch: Nhấn nút ấn K, công tắc tơ M đóng lại, cuộn dây A có điện, xilanh đi xuống. Khi đủ áp suất là 260 bar, rơ le áp suất RA, tiếp điểm RA đóng lại, rơ le thời gian RT1 có điện và đếm 10 giây, giữ 10s để định hình sản phẩm. Sau 10s, RT1 ngắt điện, tiếp điểm thường mở RT1 đóng lại, cuộn dây B có điện dẫn đến xilanh đi lên, đi lên 300mm ( khoảng cách di chuyển của pittong). Đến cuối hành trình thì chạm công tắc hành trình. Rơ le áp suất có điện và bắt dầu đếm 20 giây ( 20 giây là thời gian để lấy sản phẩm ra). Sau 20s tiếp điểm thường đóng RT2 mở ra, rơ le RT2 ngắt điện, tiếp điểm thường mở RT2 đóng lại và trở lại chu trình mới.

5.2. Thiết kế mạch điện điều khiển của băng tải con lăn:

a) Mạch động lực:

Sơ đồ mạch động lực băng tải thể hiện như hình 5.4.

b) Mạch điều khiển:

* Sơ đồ mạch:

Sơ đồ mạch điều khiển băng tải thể hiện như hình 5.5.

* Nguyên lý hoạt động:

Nguồn điện điều khiển được lấy từ pha và dây trung tính (L - N), đi qua cầu chì CC để bảo vệ mạch điều khiển. Sau đó, nguồn đi qua nút dừng khẩn cấp EMG (tiếp điểm thường đóng). Khi nút EMG bị nhấn, mạch điều khiển bị cắt hoàn toàn, đảm bảo dừng hệ thống trong trường hợp khẩn cấp. Tiếp theo là công tắc chọn chế độ SW, cho phép lựa chọn ba trạng thái làm việc: OFF - ON - AUTO.

- Chế độ ON (chạy tay):

Khi công tắc SW chuyển sang vị trí ON, nguồn điện từ mạch điều khiển được cấp trực tiếp đến cuộn dây contactor K (A1 - A2). Contactor K hút, đóng các tiếp điểm chính trong mạch lực, cấp điện cho động cơ DC thông qua rơ-le nhiệt RN. Động cơ hoạt động liên tục cho đến khi người vận hành chuyển công tắc SW về OFF, nhấn nút EMG, hoặc khi rơ-le nhiệt RN tác động do quá tải.

- Chế độ AUTO (chạy tự động):

Khi công tắc SW ở vị trí AUTO, nguồn điện được cấp cho bộ nguồn AC–DC, tạo ra nguồn một chiều cấp cho cảm biến S1 và mạch điều khiển tự động. Cảm biến S1 có nhiệm vụ phát hiện đối tượng hoặc trạng thái làm việc trong vùng kiểm soát.

5.3. Vận hành máy ép thủy lực:

5.3.1. Yêu cầu về lắp ráp:

- Điều quan trọng nhất phải tuân thủ khi lắp ráp các hệ thống thủy lực là công tác vệ sinh sạch sẽ. Những hư hỏng nghiêm trọng có thể xảy ra rất nhanh chóng trong hệ thống nếu có những vật liệu bên ngoài xâm nhập vào hệ thống.

- Luôn luôn làm kín tất cả những khe hở của bình chứa sau khi vệ sinh bình chứa. Chu kì vệ sinh thay dầu mới phải là một phần trong lịch bảo dưỡng hệ thống.

- Khi hệ thống thủy lực được mở ra, phải đậy hoặc bịt kín tất cả các cổng nối để không cho chất bẩn và không khí ẩm lọt vào hệ thống. Phải luôn luôn giữ chúng bịt kín ngoại trừ khi sữa chữa hoặc lắp ráp.

5.3.3. Bảo dưỡng hệ thống:

Nhiều hệ thống thủy lực được thiết kế không xem xét đến vấn đề bảo dưỡng một lần trong quá trình sử dụng. Thông thường yêu cầu ban đầu là giá thành sản phẩm nhỏ nhất, ảnh hưởng đến việc đầu tư bảo dưỡng cho hệ thống. Hậu quả của công việc trên là:

- Các bộ lọc hệ thống sẽ không thích hợp.

- Sẽ không đủ phương tiện kiểm tra giám sát mức độ mài mòn.

- Van và các thiết bị khác sẽ không đặt đúng vị trí thích hợp.

5.3.6. Bôi trơn và bảo quản:

a) Nguyên tắc bảo quản và sử dụng:

- Trước khi làm việc:

Trước khi làm việc người công nhân phải xem lại dầu, mỡ bôi trơn có đủ không, các bộ phận chuyển động có được che chắn tốt không. Cho máy chạy thử xem máy làm việc có tốt không với khuôn đã lắp và chỉnh xong, hoặc khi giao ca, phải ép thử xem khuôn làm việc có chính xác không. Khi lắp khuôn lên máy phải kiểm tra chiều cao kín của khuôn, nếu có bé hơn chiều cao kín tối đa của máy thì mới được lắp.

- Trong khi làm việc:

Trong khi làm việc phải thường xuyên kiểm tra lại kích thước và hình dạng vật ép, nếu sản phẩm không đúng yêu cầu kỹ thuật thì phải dừng máy báo cho cán bộ kỹ thuật nhà máy biết cách để giải quyết, không kiểm tra và bôi trơn dầu mỡ khi máy đang làm việc. Không cho phép người chưa được huấn luyện và người không có phận sự sử dụng máy.

- Sau khi làm việc:

Sau khi làm việc phải thu dọn phôi ép và để sản phẩm đúng chỗ quy định. Nếu ca sau không ép thì tháo khuôn, bôi dầu mỡ và cất nơi quy định. Vệ sinh công nghiệp nơi làm việc, bàn giao khuôn và máy cho ca sau.

c) Bảo dưỡng hằng năm:

- Làm sạch thùng dầu, kiểm tra đặc tính của dầu.

- Làm sạch thùng dầu bên trong và bên ngoài, kiểm tra sự rỉ sét.

- Làm sạch bộ lọc.

- Làm sạch đường ống dẫn khí của bộ phận làm mát.

- Kiểm tra tất cả ống mềm, ống cứng và khớp nối có hư hỏng, mài mòn hoặc rò rỉ hay không.     

- Kiểm tra sự rò rỉ đệm kín giữa xilanh và piston.

 d) Một số qui tắc chung trong kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống thủy lực:         

- Trước khi vận hành máy cần phải kiểm tra ảnh hưởng của các phần ăn khớp  hoặc cơ cấu máy.

- Xilanh phải được giữ chặt để không bị rơi dưới tác dụng của trọng lực.

- Ngắt dòng điện cung cấp và mở buồng điều khiển.

- Ngắt bơm và chắc rằng bơm không bất ngờ khởi động.

- Ghép tất cả phần cuối của ống cứng với cổng vào của các thiết bị để giữ không ô nhiễm ra ngoài.

5.4.2. Cách bảo dưỡng:

Thực hiện vệ sinh băng tải định kỳ, loại bỏ bụi bẩn và vật bám trên con lăn, khung và ray dẫn hướng. Kiểm tra độ quay của con lăn, thay thế kịp thời các con lăn bị kẹt, mòn hoặc biến dạng. Định kỳ bôi trơn ổ trục con lăn theo khuyến cáo của nhà sản xuất.

Kết luận

Sau khi nhận nhiệm vụ tốt nghiệp “Thiết kế máy ép thủy lực, băng tải cho dây chuyền sản xuất chảo chống dính”. Em đã tiến hành nghiên cứu, tìm hiểu rồi đi đến thiết kế đồ án. Dưới sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy : PGS.TS. …………… cùng với sự cố gắng nổ lực của em và các bạn trong lớp, em đã hoàn thành nội dung nhiệm vụ được giao trong đồ án tốt nghiệp này.

Nội dung đồ án đã thực hiện gồm:

- Phần thuyết minh

- Phần các bản vẽ cần thiết.

Tất cả nội dung của đồ án đã trình bày và tính toán, chọn lựa dựa trên các cơ sở và sự hướng dẫn của thầy hướng dẫn.

Qua đồ án ngoài việc được học lại những kiến thức đã học ở các môn học cơ sở và chuyên ngành em còn được trực tiếp tiếp xúc với các kiến thức mới về công nghệ máy thủy lực, kiến thức khuôn mẫu... Tuy nhiên do thời gian và kinh nghiệm thực tiển bản thân còn hạn chế nên có thể đề tài chưa được như mong muốn. 

Mặc dù đồ án đã hoàn thành, nhưng em tự đánh giá chưa được hoàn thiện lắm, mặc dù thời gian thực hiện đồ án không phải là ít và điều kiện thực tế để thực hiện đồ án là tốt. Nhưng do một số nguyên nhân khách quan và chủ quan: chưa thực sự tập trung hết thời gian và tâm trí vào việc thực hiện đồ án.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn Thầy : PGS.TS. …………… cùng các Thầy trong khoa Cơ khí đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Tài liệu tham khảo

[1]. Sổ tay Công nghệ Chế tạo Máy - Tập II, NXB Khoa học và Kỹ thuật.

[2]. Công nghệ dập nguội - Tôn Yên - NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội (1974).

[3]. Công nghệ dập nguội - Nguyễn Trọng Hiệp - NXB Khoa học và kỹ thuật.

[4]. Chi Tiết Máy- Nguyễn Hữu Lộc- Nhà Xuất Bản ĐH Quốc Gia TPHCM

[5]. Bài Tập Chi Tiết Máy - Nguyễn Hữu Lộc - Nhà Xuất Bản ĐH Quốc Gia TPHCM

[6]. Kỹ thuật nâng chuyển tập 2 - Nguyễn Hồng Ngân(chủ biên), Nguyễn Danh Sơn, Nhà Xuất Bản Giáo Dục

[7]. Máy Búa Và Máy Ép Thủy Lực - Phạm Văn Nghệ - Đỗ Văn Phúc - Nhà Xuất Bản Giáo Dục

 [8]. Trang Bị Điện Trong Máy Cắt Kim Loại - Nguyễn Ngọc Cẩn -  Nhà Xuất Bản ĐH Quốc Gia TPHCM

 [9]. Trang Bị Điện- Điện Tử- Lê Ngọc Bích - Nhà Xuất Bản ĐH Quốc Gia TPHCM

[10]. Catalog-bang-tai-Heesung-tieng-viet-2021.pdf.

[11].  Dung Sai Và Kỹ Thuận Đo - Ninh Đức Tốn- Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật

[12]. PGS.TS Trịnh Chất, TS. Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí tập 1. Nhà xuất bản Giáo dục .

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"