Mục lục

Lời nói đầu…………………………………………………………………...…….....….1

Mục lục……………………………………………………………………………......…..2

Danh sách hình vẽ…………………………………………………………..….......…..4

Chương 1. Tổng Quan……………………………………………………...…….....…5

1.1.Thực trạng và xu hướng sử dụng máy ép thủy lực hiện nay……………….…...5

1.2.Mục đích và nội dung của đề tài………………………………………………..…..7

1.2.1.Mục đích……………………………………………………………………...…......7

1.2.2. Nội dung……………………………………………………………….….....……..7

1.3.Nguyên lý hoạt động và phân loại……………………………………….…….…...7

1.3.1. Nguyên lý hoạt động…………………………………………………….....……..7

1.3.2. Phân loại…………………………………….…………………………….….....…9

Chương 2. Phân tích và chọn phương án thiết kế…………...……………….....12

2.1.Phân tích khả năng ứng dụng của máy ép thủy lực tại Việt Nam……….….….12

2.2.Các yêu cầu khi lựa chọn máy ép…………………………………………..……..12

2.3.Đưa ra các phương án……………………………………………...…………...    12

2.3.1. Phương án 1: Máy ép thủy lực thân hình chữ C………………………..….…13

2.3.2. Phương án 2: Máy ép thủy lực xilanh dẫn hướng…………………….…..….14

2.3.3. Phương án 3: Máy ép thủy lực……………………………………………...…..15

2.3.4. Phương án 4: Máy ép thủy lực bốn trụ dẫn hướng…………………….…..…16

2.4.Chọn phương án thiết kế………………………………………………….…...…...17

Chương 3. Tính toán và thiết kế máy ép thủy lực………………………….……..18

3.1.Yêu cầu kỹ thuật……………………………………………………….…….....……18

3.2.Thiết kế hệ thống thủy lực máy ép 200 tấn……………………………….….…...18

3.2.1 Thiết kế sơ đồ mạch thủy lực……………………………………….………...….19

3.2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch thủy lực………………………………….…....19

3.3.Tính toán và chọn từng chi tiết trong máy ép………………………….…….……20

3.3.1. Bộ phận tác động xilanh-pittong……………………………………………...…20

3.3.2. Tính chọn van trong hệ thống thủy lực……………………………………..…..29

3.3.3. Hệ thống đường ống……………………………………………………...…...…34

3.3.4. Tính và chọn bơm dầu……………………………………………………...........38

Chương 4. Mạch điện điều khiển của máy ép thủy lực……………………..…...61

4.1.Sơ đồ điều khiển…………………………………………………….……….........…61

4.2.Mạch động lực…………….………………………………………………..….....….61

4.3.Mạch điều khiển………………………………………………………………......…62

Chương 5. Bảo dưỡng và vận hành hệ thống máy ép thủy lực………...……..65

5.1.Vận hành máy ép thủy lực………………………………………………….…...….65

5.1.1. Yêu cầu về lắp ráp……………………………………………………….…....….65

5.1.2. Quy trình khởi động ban đầu……………………………………………..…..….65

5.1.3. Các điểm lưu ý khi vận hành bơm…………………………………………..….65

5.2.Bảo dưỡng hệ thống………………………………………………………….…......65

5.2.1. Hệ thống lọc và độ sạch……………………………………………………....….66

5.2.2. Giám sát chế độ…………………………………………………………..…...….66

5.3. Bảo dưỡng phòng ngừa…………………………………………………...…...….67

5.4. Bôi trơn và bảo quản…………………………………………………….…...…….68

5.4.1. Nguyên tắc bảo quản và sử dụng………………………...…………….....…...68

5.5. Kế hoạch bảo dưỡng……………………………………………………….…..….70

5.5.1. Công việc vận hành………………………………………………………....…...70

5.5.2. Bảo dưỡng theo chu kỳ ………………………………………………….…...…70

5.5.3. Bảo dưỡng hằng năm………………………………………………………...…70

5.5.4. Một số qui tắc chung trong kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống thủy lực…….…..71

Kết luận…………………………………………………………………….……......…..72

Tài liệu tham khảo……………………………………………………………........…..73

Lời nói đầu

Ngày nay ngành cơ khí là ngành không thể thiếu trong sự phát triển của nền kinh tế Việt Nam. Đặc biệt với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp Việt Nam, ngành cơ khí càng trở nên quan trọng và ngày càng phải đáp ứng nhiều yêu cầu cho sự phát triển của nền công nghiệp cũng như nền kinh tế Việt Nam.

Đối với mỗi sinh viên ngành Cơ khí không chỉ riêng trường Đại học Bách Khoa TPHCM mà các trường Đại học đào tạo về ngành Cơ khí thì sau mỗi khóa thực tập Tốt nghiệp là phải chọn cho mình một đề tài để làm luận văn kết thúc khóa học.

Từ thực tế đó em chọn đề tài “Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực tải trọng 200 tấn”. để làm khóa luận Tốt nghiệp của mình.

Sau quá trình thực hiện với sự nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy : TS………….., em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp với nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Phân tích và chọn phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán và thiết kế máy ép thủy lực

Chương 4: Mạch điện điều khiển của máy ép thủy lực

Chương 5: Bảo dưỡng và vận hành hệ thống máy ép thủy lực

Mặc dù hết sức cố gắng nhưng đây là lần đầu tiên làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, thời gian và kiến thức cũng rất hạn chế nên sai sót là điều không thể tránh khỏi, kính mong sự góp ý chân thành của thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy : TS…………… đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho em không chỉ trong lúc thực hiện luận văn mà còn nhiều kiến thức thực tế ngoài đời sống, để em vững bước trên con đường mà em đã chọn.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                                                                   TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                                                   Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                                   …………………

Chương 1. Tổng Quan

1.1. Thực trạng và xu hướng sử dụng máy ép thủy lực hiện nay.

Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành công nghiệp nặng và nhẹ như các loại máy ép dùng trong sản xuất giày, máy ép dùng để nong lỗ trong sản xuất chi tiết máy, máy ép dùng để đột, máy ép dùng để ép gạch, dùng để ép ván dăm…. Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết kế sản phẩm này chưa có, vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều. Nên đa số các công ty chuyên sản xuất máy ép luôn sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác.

Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép chủ yếu tập trung ở những nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như tại Mỹ có công ty DENISON được thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, công ty YOKEN của Đài Loan chuyên cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, tại Đức có tập đoàn REXROTH chuyên về sản xuất chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng các loại máy ép thủy lực cũng như cung cấp thiết bị phụ tùng cho các hệ thống thủy lực khí nén.

Ở Việt Nam rất nhiều công ty muốn đặt hàng về máy ép thủy lực như nhà máy thép POMINA ở Bình Dương, một số công ty sản xuất giày, sản xuất các mặt hàng cần dùng tới máy ép cũng cần mua các loại máy ép được sản xuất trong nước bởi vì giá cả phải chăng, kích thước hợp lý cho không gian nhà máy. Trước tình hình đó, cần có những kỹ sư đứng ra tìm hiểu và chế tạo thành công máy ép để phục vụ cho công việc sản xuất của các công ty nước nhà ngày càng phát triển và đa dạng trong lĩnh vực sản xuất.

1.2. Mục đích và nội dung của đề tài.

1.2.1. Mục đích.

Với đề tài nghiên cứu và thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 200 tấn để phục vụ cho các nhà máy Cơ khí. Hiện nay các nhà máy đang sử dụng máy ép lâu đời nên các loại máy ép đều xuống cấp, vì vậy hoạt động sản xuất rất nguy hiểm đến tính mạng của công nhân. Bên cạnh vấn đề tài chính, không gian sản xuất đó không đem lại cho công ty một sự chọn lựa tùy ý trong việc mua các loại máy ép thủy lực nước ngoài đang chào bán trên thị trường. Vì vậy mục đích của đề tài này là thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 200 tấn phù hợp với tình hình hiện nay của các công ty.

1.1.2. Nội dung.

Thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 200 tấn bao gồm các phần sau:

+ Thiết kế sơ đồ mạch thủy lực

+ Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực

+ Tính toán các thông số kỹ thuật của từng bộ phận

- Bộ phận tác động: Xilanh - pittong

- Hệ thống Van

- Bơm

1.3. Nguyên lý hoạt động và phân loại.

1.3.1. 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 1.3 bên trong chứa đầy chất lỏng. Dưới tác dụng của ngoại lực lên pittông 4 một lực  sẽ tạo ra một áp suất chất lỏng p, gọi là áp suất tĩnh. Theo định luật pascal, áp lực p được truyền cho khối chất lỏng nằm trong hai xilanh và luôn hướng vuông góc với mọi thành ống.

Từ đây ta có:

P₂ = P₁  f₂/f₁

Từ biểu thức trên có nghĩa là: 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.

Theo hình 1.3 kết cấu máy ép thủy lực gồm các cụm chính sau:

+ Thân khung máy

+ Hệ thống thủy lực

+ Hệ thống điều khiển

1.3.2. 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 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). Máy ép dập thể tích dùng để dập nóng các chi tiết làm từ thép hoặc hợp kim nhôm hoặc hợp kim magiê, PH = 10 ÷ 700 MN (1000 ÷ 70000 T). Máy ép đột lỗ, dùng để đột lỗ sâu phôi thép ở trạng thái nóng trong khuôn kín, PH = 1,5 ÷ 30 MN (150 ÷ 3000 T). Máy ép để chuốt kéo các phôi rèn bằng thép, PH = 0,75 ÷ 15 MN (75 ÷ 1500 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.

Chương 2. Phân tích và chọn phương án thiết kế

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

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

2.2. Các yêu cầu khi lựa chọn máy ép.

Khi chọn máy ép cần phải cần xuất phát từ những yêu cầu sau:

+ 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:

Pm ≥ (1,2÷1,3).P

Trong đó:

P_m : là lực danh nghĩa của máy (N)

P : là 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.

2.3. Đưa ra các phương án.

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

a. Sơ đồ:

Sơ đồ kết cấu máy ép thủy lực thình chữ C thể hiện như hình 2.1.

b. Ưu, 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

2.3.3. Phương án 3: Máy ép thủy lực thân trục khuỷu.

a. Sơ đồ:

Sơ đồ kết cấu máy ép thủy lực thân trục khuỷu thể hiện như hình 2.3.

b. 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

- Nhược điểm:

+ Lực ép nhỏ: Từ 50 đến 2500 KN

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

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

a. Sơ đồ:

Sơ đồ kết cấu máy ép thủy lực bốn trụ dẫn hướng thể hiện như hình 2.4.

b. 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

- Nhược điểm:

+ Khuôn chế tạo phức tạp đắt tiền

+ Mạch thủy lực phức tạp

2.4. 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 3. Tính toán và thiết kế máy ép thủy lực

3.1. 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

3.2. 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.

+ Cơ cấu chấp hành: Cơ cấu chấp hành dùng trong hệ truyền động ở đây chính là xilanh. Cơ cấu chấp hành này có chức năng nhận năng lượng của dòng chất lỏng công tác, rồi biến năng lượng đó thành động năng chuyển động (tịnh tiến).

3.2.1. Thiết kế sơ đồ mạch thủy lực.

Sơ đồ mạch thủy lực sử dụng trên máy ép thủy lực cơ bản thể hiện như hình 3.1.

3.2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch thủy lực.

Khi đóng điện từ tủ điều khiển trung tâm, động cơ điện (3) được cấp điện và sẽ làm việc.

Khi cơ cấu chấp hành của hệ thống chưa làm việc ứng với van phân phối 4/3 đang ở vị trí trung gian, dầu được hồi ngay về bể.

Hệ thống thủy lực và hệ điều khiển điện của máy ép được thiết kế ở hai chế độ: Chế độ bằng tay và chế độ tự động. Chế độ tự động có thể thay đổi trình tự logic làm việc dễ dàng thông qua cách nối sơ đồ mạch điện. Đối với chế độ làm việc tự động: Khi có tín hiệu tác động từ tủ điện điều khiển bắt đầu một chu trình, van phân phối 4/3 (9) điều khiển xilanh (8) được điều khiển chuyển sang vị trí bên phải, dầu được cấp cho buồng dưới xilanh làm cần pittông đi xuống, thực hiện quá trình ép.

3.3. Tính toán và chọn từng chi tiết trong máy ép.

3.3.1. 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.

Ta chọn loại xilanh ghép bằng gu rông để thiết kế vì những ưu điểm đã được nêu trên.

Xilanh kết cấu hàn: Đầu xilanh loại này được hàn với ống xilanh có kết cấu cứng vững thích hợp với các chế độ làm việc nặng trên các thiết bị thi công cơ giới hoặc công nghiệp nặng.

e. Gioăng phớt làm kín xilanh:

Việc lựa chọn bộ gioăng phớt làm kín xilanh dựa trên nhiều yếu tố quan trọng như: Tính tương thích về mặt hóa học với dầu sử dụng, nhiệt độ và áp suất làm việc…

Khi làm việc, gioăng phớt làm kín phải đủ độ mềm dẻo để có khả năng làm kín dầu giữa các chi tiết chuyển động đồng thời phải đủ cứng, khỏe để chịu được áp suất cao. Có hai loại gioăng phớt được sử dụng trong xilanh thủy lực là gioăng tĩnh và gioăng động.

Gioăng động được dùng ở những nơi có sự chuyển động giữa hai bề mặt cần làm kín, ví dụ như ở piston. Loại thông dụng nhất là gioăng U hoặc gioăng V nhưng tùy thuộc vào áp suất, vận tốc và tính chất làm việc mà nó có nhiều kiểu biên dạng khác nhau. Nó thường được ép vào rãnh nằm giữa hai bề mặt trượt để làm kín.

* Tính chọn xilanh - pittong:

Trong ngành chế tạo máy ép hay sử dụng các xilanh có bệ đỡ trên đáy và trên mặt bích. Bệ đỡ của xilanh trên đáy là hợp lý nếu xét từ khía cạch độ bền, bởi vì trong trường hợp này, sẽ loại trừ được ứng suất do sự uốn thành xilanh bởi phản lực của bệ đỡ trên mặt bích. Ngoài ra thành của xilanh sẽ không chịu các ứng suất kéo theo chiều trục.

Thông thường khi có bệ đỡ xilanh trên đáy sẽ làm phức tạp thêm kết cấu của máy ép, tăng khối lượng và kích thước của nó. Vì vậy trong ngành chế tạo máy ép, được sử dụng rộng rãi nhất là các xilanh có bệ đỡ trên mặt bích.

Ứng suất lớn nhất xuất hiện trên bề mặt trong của xilanh (r = r_B).

Trị số ứng suất cho phép [σ] đối với xilanh đúc là 80÷100MPa; đối với xilanh rèn bằng thép (0.3 ÷ 0.35%C) là 110÷150MPa; đối với rèn bằng thép hợp kim (1,5 ÷ 2 % Ni) là 150 ÷180Mpa.

Ta xác định sự tương quan giữa [σ] và p khi đường kính ngoài của xilanh sẽ là nhỏ nhất. Ta có:

P_H = π.r_B²p                                           (2)

Trong đó:

P_H : là lực định mức do xilanh tạo ra.

Khi chọn áp suất của chất lỏng công tác, cần phải chú ý rằng, khi trị số p tiến gần tới p_OT (bắt đầu từ một áp suất nào đó) sẽ có sự giảm không đáng kể kích thước của xilanh khi tăng áp suất.

Vì vậy người ta thường lấy:

p = (0.70 ÷ 0.75) p_OT                              (8)

Và áp suất p được gọi là áp suất hợp lý.

Các pittong của xilanh công tác được làm đặc hoặc rỗng. Piston truyền lực tới đầu ép và chịu nén. Kiểu liên kết giữa piston với đầu ép có thể là kiểu liên kết cứng (đuôi piston ngàm chặt vào dầm ngang di động).

Khi pittong liên kết cứng thì pittong sẽ chịu tải bởi tác dụng của mômen do máy ép chịu tải lệch. Điều này có thể dẫn đến sự mài mòn nhanh ống dẫn hướng và làm hỏng đệm kín. Liên kết cứng được sử dụng trong máy ép một xilanh và dùng cho pittong giữa của máy ép ba xilanh.

* 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_H/(π.p))

Trong đó:

P_H: là lực ép danh nghĩa của máy: P_(H )= 200 (tấn) = 2.106 (N)

P : là 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. = 2.159,58 = 319,15 (mm)

Tra ở sách: Power Hydraulics ta lấy đường kính D_B = 320 (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)

Trong đó:

d : là đường kính cán pittong.

D : là đường kính pittong.

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

Thay số vào ta có:

d = 320.√((2-1)/2) = 226,2 (mm). Chọn d = 250 (mm).

* Tính kiểm nghiệm bền cho xilanh và pittong:

- Tính bền cho xilanh:

Ứng suất tại mặt ngoài của xilanh là:

σ = (r_H² √3)/(r_H²-r_B²).P = (200² √3)/(200²-160² ).25 = 120 (Mpa).

So sánh với [σ]= 124 (Mpa) của vật liệu chế tạo xilanh ta thấy xilanh đủ bền.

- Tính kiểm bền cho pittong:

Ứng suất xuất hiện trong pittong là:

σ = N/F_C = 2000000/(3,14.125²) = 40,76 (Mpa)..

Trong đó:

N : là lực tác dụng trên cán pittong.

F_C : là tiết diện ngang của cán pittong. Ứng suất cho phép của pittong với vật liệu C45 là: σ = 124 (Mpa). Pistong đủ bền.

* 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

Trong đó:

Q : là lưu lượng cần cấp cho xilanh.

F : là diện tích tác dụng của xilanh.

V : là vận tốc cần pittong.

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

Q₁ = f.v₁ = 1,205 (dm³/s) = 72 (l/ph).

Q₂ = f.v₂ = 0,6 (dm³/s) = 36,2 (l/ph).

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

3.3.2. 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.

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 …

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.

Các thông số và kích thước lắp đặt của van được cho trong catalogue của hãng. Dưới đây là hình ảnh của van như hình 3.5.

* Tính 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.

Trong hệ thống, ta có lưu lượng bơm nguồn là Q = 72 ( l/p ) nên ta chọn van an toàn tác động trực tiếp của hãng TAIWAN FLUID POWER – Đài Loan có kí mã hiệu là: MRV-03-P-3

 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 van chống lún

* Chọn rơle áp suất:

- 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

3.3.4. 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.

Các thành phần cơ bản của bơm thủy lực gồm:

+ Một cửa nạp để đưa dầu từ bình chứa hoặc từ nguồn chứa vào bơm.

+ Một cửa thoát dầu nối với đường ống áp lực.

+ Buồng bơm để tải dầu từ cửa nạp đến cửa thoát.

+ Các cơ cấu khác đảm bảo hoạt động của bơm.

b. Các loại bơm được sử dụng phổ biến:

* Bơm bánh răng:

Đây là loại bơm thể tích đơn giản và mạnh nhất, chỉ có hai chi tiết chuyển động, là bơm bánh răng. Các chi tiết của bơm không chuyển động tịnh tiến, chỉ chuyển động với tốc độ không đổi và chịu lực đồng nhất. Cấu trúc bên trong chỉ có hai bánh răng ăn khớp quay ngược chiều nhau.

* Bơm cánh gạt:

Nguồn rò rĩ chính ở bơm bánh răng là các khe hở nhỏ của bánh răng, khoảng hở giữa các răng và vỏ bơm. Bơm cách gạt giảm rò rĩ này bằng cách đặt các cách có tải lò xo (hoặc thủy lực) với các rãnh trên roto được dẫn động.

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 : là lực của máy ép tại thời điểm cho trước của hành trình piston.

p : là áp suất chất lỏng trong xilanh máy ép.

S: là hành trình của piston.

P_dn: là lực ép danh nghĩa của máy ép.

S_c: là 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 : là công suất của máy ép ở hành trình công tác.

N_b : là công suất của bơm.

N_đc: là công suất của động cơ điện.

Trị số của tung độ p’ đối với điểm a sẽ tương ứng với áp suất bơm không sử dụng ở thời điểm đó và tỉ lệ với phần công suất không sử dụng của bơm, bởi vì:

N’ = p’Q  ; Q = const

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.

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 : là áp suất bơm.

P : là tổng tổn thất áp suất trên hệ thống.

P_ycmax : là áp suất yêu cầu lớn nhất.

- Theo yêu cầu lưu lượng lớn nhất:

Q_b = Q_yc + Q

Trong đó:

Q_b : là lưu lượng bơm.

Q_yc : là lưu lượng yêu cầu

Q : là 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.

Hệ số ξ phụ thuộc vào khuỷu ống, ở đây ta coi khuỷu ống là thẳng góc và lấy: ξ = 1,2.

Từ các dữ liệu trên ta có:

=> P2= 99470,167 (N/m2).≈ 0,99 (bar). Do đó: p = 2+0,99 = 2,99 (bar). 

Suy ra: Pb = 2,99+250 = 252,99 (bar).

Để áp suất thỏa mãn ta chọn: Pb = 260 (bar).

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…

Ta chọn bơm bánh răng của hãng TAIWAN FLUID POWER- Đài loan có kí mã hiệu như sau: HGP-3A-75.

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).

f. 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.

- Vị trí của hệ thống lọc:

Có thể chia ra làm 2 mức độ lọc là:

+ Lọc tinh: Lọc tinh thường đặt trên đường ống dầu trở về. Tại đây bộ lọc sẽ giữ lại các chất bẩn và các sản phẩm của quá trình mài mòn trong dầu trước khi dầu trở lại thùng chứa. Khi dầu đi qua bộ lọc thì áp suất dầu sẽ bị suy giảm. Sự suy giảm áp suất ở bộ lọc tinh sẽ lớn hơn bộ lọc thô.

+ Lọc thô: Được đặt trên đường ống nạp dầu vào máy bơm. Không nên dùng lọc tinh ở đây vì có thể gây ra tình trạng thiếu dầu của máy bơm. Khi dầu đi qua bộ lọc thô thì áp suất suy giảm không đáng kể.

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 : là diện tích toàn bộ bề mặt lọc (cm²).

P : là tổn thất áp suất của bộ lọc.

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

γ : là 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.

h. Thân máy

Phân loại thân máy ép thủy lực như hình 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.

Để gia công các chi tiết có kích thước lớn, người ta sử dụng các thân máy kiểu tổ hợp từ nhiều các thân máy một trụ, hai trụ, bốn trụ, hoặc từ nhiều các thân máy ghép với nối với nhau. Phụ thuộc vào chức năng công nghệ của máy và số lượng các chi tiết phải gia công mà kết cấu thân máy có thể thay đổi.

Đồng thời giả sử là có tải đều tác dụng lên các cột (có thể có sự không đều của các tải ở thời điểm ban đầu, nhưng sau đó sẽ được san bằng đều, vì có sự phân bố lại tải), ứng suất của cột sẽ là:

σ = N/F + Mu/(0,1.d³ ) ≤ [σ]

Trong đó:

F : là diện tích tiết diện ngang của cột.

d : là đường kính trụ.

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 khung thân máy ép :

Ở đây khung thân máy ép là loại 200 tấn. Thân máy là một bộ phận kết cấu chủ yếu của máy, nó mang một bộ phận kết cấu tương ứng với các nhóm. Thân máy là một bộ phận dùng để gá lắp, định vị và kẹp chặt tất cả các cụm chi tiết khác của máy, đồng thời truyền lực cho khuôn ép. Chất lượng gia công của máy phụ thuộc vào thuộc tính tĩnh và động của nó. Vì vậy việc nghiên cứu thuộc tính cơ học của máy là mối quan tâm lớn khi thiết kế máy ép.

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).

Theo điều kiện bền ta có: Muốn đảm bảo an toàn khi thanh bị kéo nén đúng tâm, thì ứng suất lớn nhất trên mặt cắt ngang của nó không được vượt quá ứng suất cho phép:

Theo công thức:

σ_z = N_Z/F ≤ [σ]

Trong đó:

N_Z : là lực dọc trục.

F : là tiết diện ngang của trục chịu lực chính.

Thay vào ta có : D ≥ √((4.N_Z.n_ch)/(π.σ_ch )) = √(4.2000000.1,8/(π.260)) = 132,8 (mm).

Vậy để đảm bảo đủ điều kiện và theo tiêu chuẩn ta chọn D  = 150 (mm).

- 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.

Dầm di động của máy ép thủy lực dùng để cố định dụng cụ công tác phía trên và truyền lực từ pittong công tác tới phôi cần biến dạng. Dầm được chế tạo theo kiểu làm liền khối hoặc kiểu lắp ghép, kiểu đúc hoặc kiểu hàn. Vật liệu chế tạo thường dùng là thép đúc tấm có _s không nhỏ hơn 450 (Mpa).

Tính chọn dầm ngang cụ thể như sau:

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 hình 3.16.

Từ hình 3.16 ta thấy A, B là hai đầu gối của các trụ:

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)

Vậy ứng uốn cực đại:

σ_max  = Mmax/Wy = (8.10⁸)/10955435 = 73 (N/mm²)

Ta có: σ_max  =  73 (N/mm²) < [σ]= 120 (N/mm²). Vậy dầm ngang chịu đủ độ bền.

* Tính chọn bulong nền:

Vật liệu chế tạo đai ốc và bulong là thép hợp kim _ch = 300 (Mpa). Ứng suất kéo cho phép xác định theo công thức sau: = _ch/s = 300/2,4 = 125 (Mpa).

Đường kính trong của ren vít xác định theo công thức:

Thay số ta được: d₁ = 81 (mm).

Vậy ta chọn 4 bulong loại bulong M85 tương ứng với các kích thước sau:

+ Đường kính ngoài ren d = 82,5 (mm).

+ Đường kính ren trong d₁ = 81,3 (mm).,

+ Đường kính trung bình d₂ = 81,9 (mm).

j. 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.

+ Tính năng tách khí và chống tạo bọt tốt: Do được pha trộn các phụ gia chọn lọc, đảm bảo thoát khí nhanh và không tạo bọt.

+ Khả năng tách nước tốt: giúp ngăn cản sự hình thành nhũ tương nước trong dầu có độ nhớt cao nên do đó ngăn ngừa sự hư hại của bơm và hệ thống thủy lực.

* 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.

+ Trong quá trình sử dụng, chú ý đổ đúng mức dầu

- Sự rò rỉ và làm kín:

+ Sự rò rỉ:

Chúng ta đã biết khi bơm truyền động cho một động cơ thủy lực có dung tích bằng nhau, động cơ thủy lực đó sẽ quay với tốc độ như tốc độ của bơm. Đương nhiên ở đây chúng ta giả thiết toàn bộ lượng dầu thủy lực đi vào bơm sẽ phân phối đến động cơ thủy lực và tác động làm cho động cơ quay.

+ Ngăn ngừa rò rỉ:

Kết cấu làm giảm đến mức tối thiểu rò rĩ

Kiểm soát các điều kiện vận hành và lắp đặt chính xác.

Chương 4. Mạch điện điều khiển của máy ép thủy lực

4.1. Sơ đồ điều khiển.

Sơ đồ điều khiển thể hiện như hình 4.1.

4.2. Mạch động lực.

Sơ đồ mạch động lực như hình 4.2.

4.3. Mạch điều khiển.

* Sơ đồ nguyên lý :

Sơ đồ mạch điều khiển máy thể hiện như hình 4.3.

* 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.

Chương 5. Bảo dưỡng và vận hành hệ thống máy ép thủy lực

5.1. Vận hành máy ép thủy lực.

5.1.1. 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.

5.1.3. Các điểm lưu ý khi vận hành bơm.

* Tránh vận hành quá tốc độ:

Vận hành bơm ở tốc độ cao thì ma sát giữa các bộ phận trong bơm sẽ tăng cao do khả năng bôi trơn giảm. Điều này sẽ làm cho máy bơm bị hư hỏng sớm.

* Tránh hiện tượng thiếu hụt dầu:

Thiếu hụt dầu là tình trạng dầu không đủ để nạp đầy vào ngõ nạp của bơm. Khi tình trạng này xảy ra, dầu thoát ra khỏi bơm sẽ có bọt khí. Dầu áp lực có chứa bọt khí sẽ dần đến những sai lệch trong truyền động.

5.2. Bảo dưỡng hệ thống.

5.2.1. Hệ thống lọc và độ sạch.

Thống kê cho thấy rằng 80% các hư hỏng trong hệ thống thủy lực trực tiếp hay không trực tiếp đều bắt nguồn từ việc ô nhiễm dầu.

Chắc chắn rằng các bộ phận lọc được gắn vào hệ thống một cách tương đối và kích thước của nó đủ để chuyển toàn bộ lưu lượng chất lỏng mà bơm cung cấp trong điều kiện khởi động lạnh.

Kiểm tra thùng dầu thật sự kín chưa và tất cả những đệm kín làm việc trong điều kiện tốt. Kiểm tra xem nắp thông hơi của thùng dầu có sạch không và kích thước phù hợp với mức độ xử lý lưu lượng khí cần trao đổi hay không.

5.2.2. Giám sát chế độ.

a. Thiết bị:

Chế độ hoạt động của bơm, môtơ thủy lực và các van điều khiển với các lỗ ngoài có thể dự đoán bằng cách đo lường dòng rò rỉ trên các đường ống. Các khóa đường ống dẫn nên lắp đặt để có thể dễ dàng ngắt dòng rò rĩ khi có sự cố, các dòng rò rĩ được thu gom về một bình đo lường và tốc độ dòng rò rĩ của các thiết bị phải được giám sát.

c. Mài mòn thiết bị:

Mài mòn trong hệ thống thủy lực là nguyên nhân chính của sự ô nhiễm dầu. Nó làm cho hiệu suất lọc và bảo dưỡng giảm đi tới mức thấp. Mài mòn xảy ra hiện tại có thể xác định bằng cách giám sát sự thay đổi lưu lượng dòng rò rĩ và bằng cách phân tích thành phần vật liệu mài mòn trong dầu.

5.3. Bảo dưỡng phòng ngừa.

Nhiều nhà sản xuất nghĩ rằng bảo trì thực tế chỉ để sửa chữa các sự cố khi chúng xảy ra. Tuy nhiên, phần quan trọng nhất về trách nhiệm của bộ phận bảo trì là thực hiện bảo dưỡng theo kế hoạch, bảo dưỡng thiết bị định kỳ, kiểm tra sự vận hành, và xác định hư hỏng những tiềm ẩn có thể điều chỉnh trước trước khi chúng làm gián đoạn sản xuất. Quy trình bảo dưỡng theo kế hoạch yêu cầu đào tạo kỹ thuật viên bảo trì về cấu trúc thiết bị, chế độ vận hành và phân công trách nhiệm hợp lý.

Hiện có nhiều chương trình quy hoạch bảo dưỡng trên cơ sở máy tính. Chương trình máy tính cung cấp thời khóa biểu chi tiết, đầy đủ trên cơ sở các ca sản xuất và cảnh báo công việc khẩn cấp. Tuy nhiên người dùng vẫn phải làm từng công việc cần thực thi và cơ sở của thời khóa biểu.

Trong hệ thống thủy lực, vấn đề về dầu (mức dầu trong thùng chứa, nhiễm bẩn, không khí hoặc nước) thường chiếm khoảng ba phần tư số sự cố. Do đó kiểm tra định kỳ chất lượng và mực dầu là cựa kỳ quan trọng. Cần khảo sát và đánh giá kịp thời sự thay đổi đột ngột của mức dầu.

5.4. Bôi trơn và bảo quản.

5.4.1. 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.

* Bảo dưỡng máy:

Để máy hoạt động tốt, chính xác và nâng cao tuổi thọ cần phải có chế độ bảo quản, bảo quản máy theo đúng kế hoạch như sau:

- Bảo quản hằng ngày: Trước khi khởi động máy phải kiểm tra lượng dầu trong thùng đã hợp lý chưa. Lau sạch các mảnh vụn ở các dụng cụ và trên bàn máy sau khi xong việc bằng khăn sạch khô, sau đó bôi dầu chống rỉ lên trên bề mặt không sơn của máy.

- Bảo quản nữa năm một lần:

Lấy hết dầu ra khỏi dùng chứa, lau sạch bên trong thùng bằng khăn khô sạch. Lau sạch bộ lọc.

5.5. Kế hoạch bảo dưỡng.

5.5.1. Công việc vận hành.

+  Kiểm tra trực quan những hư hỏng hoặc rò rỉ đường ống, khớp nối và thiết bị.

+ Kiểm tra trực quan mức chất lỏng trong thùng dầu và đặc tính của chất lỏng.

+ Kiểm tra áp suất hoạt động, bộ chỉ thị chế độ của bộ lọc.

+ Kiểm tra sự an toàn tại nơi làm việc.

5.5.3. 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.

5.5.4. 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.

Kết luận

Qua việc tính toán, thiết kế và tham khảo một số tài liệu về máy ép thủy lực. Em đã rút ra một số kết luận như sau:

- Một số thông số được lựa chọn theo kinh nghiệm, hay thực tế.

- Một số chi tiết đã được tiêu chuẩn hóa như xilanh, pittong, các loại van, đường ống.

- Kết cấu máy đơn giản

- Quá trình vận hành máy đơn giản.

Trong quá trình thiết kế luận văn tốt nghiệp em đã cố gắng tiềm hiểu, phân tích đề tài, thu thập tài liệu cùng với sự hướng dẫn, chỉ bảo của thầy, cô trong khoa Cơ khí, Đại học Bách khoa, đặc biệt thầy hướng dẫn: TS………….. đến nay khóa luận tốt nghiệp của em đã hoàn thành đúng thời hạn và nội dung yêu cầu được giao.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Cơ khí, các bạn trong lớp, đặc biệt thầy: TS………….. đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp này.

Em xin chân thành cảm ơn !

Tài liệu tham khảo

1. MICHEL J.PINCHES JOHN G. ASHBY POWER HYDRAULICS

2. Đinh Bá Trụ- Nguyễn Trường An Máy Ép Thủy Lực- Nhà xuất bản Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự

3. Nguyễn Hữu Lộc Chi Tiết Máy- Nhà Xuất Bản ĐH Quốc Gia TPHCM

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

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

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

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

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

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"