Thiet Ke May Ep Thuy Luc

http://www.ebook.edu.vn SVTH: Lê Thanh Tùng - 1 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Chế tạo máy đã tận tình

dạy dỗ tôi trong suốt thời gian qua. Đồng thời tôi cũng gửi lời cảm ơn đến thầy

Th.S Nguyễn Hữu Thật, các nhân viên trong phòng kỹ thuật của nhà máy cơ khí

Z751 đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Do kiến thức có hạn nên

trong luận văn này có nhiều thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy

cô và các bạn để nội dung luận văn được hoàn thiện hơn.

Nha Trang, tháng 12 năm 2007

Lê Thanh Tùng.


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ, tên SV : Lê Thanh Tùng Lớp : 45CT

Ngành : Chế tạo máy Mã ngành : 18-04-21

Tên đề tài : Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực tải trọng 70 tấn phục vụ cho nhà

máy cơ khí Z751.

Số trang : 84 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 12

Hiện vật : không

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

Kết luận: ..............................................................................................................................

Nha Trang, ngày….., tháng …., năm 2007.

Cán bộ hướng dẫn:

Th.S Nguyễn Hữu Thật.

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN

ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ


Họ, tên SV : Lê Thanh Tùng Lớp : 45CT

Ngành : Chế tạo máy Mã ngành : 18-04-21

Tên đề tài : Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực tải trọng 70 tấn phục vụ cho nhà

máy cơ khí Z751.

Số trang : 84 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 12

Hiện vật : không

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

Điểm phản biện ..................................................................................................................


Cán bộ phản biện:


CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

LỜI NÓI ĐẦU

ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ


Ngày nay, ngành chế tạo máy 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, nó càng trở nên quan trọng và ngày càng đáp ứng nhiều yêu cầu cho

sự phát triển của nền công nghiệp cũng như nền kinh tế Việt Nam.

Trong thời gian thực tập tổng hợp tại nhà máy cơ khí Z751, tôi đã tham gia

nghiên cứu, thiết kế và sản xuất máy ép thủy lực phục vụ cho nhà máy.

Từ thực tế, tôi đã chọn đề tài “ Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực tải trọng 70

tấn phục vụ cho nhà máy Z751’’.

Sau quá trình thực hiện với sự nỗ lực của bản thân, sự hướng dẫn tận tình của

thầy Th.S Nguyễn Hữu Thật, nhân viên phòng kỹ thuật nhà máy Z751, tôi đã

hoàn thành đề tài với nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan về máy ép thủy lực trên thế giới và Việt Nam.

Chương 2: Phân tích và chọn phương án tối ưu.

Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy ép.

Chương 4: Qui trình gia công chi tiết điển hình.

Chương 5: Những vấn đề quan trọng đối với máy ép.

Chương 6: Vận hành và bảo dưỡng hệ thống.

Kết luận và đề xuất ý kiến.

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 còn rất hạn chế nên sai sót là điều

không thể tránh khỏi, kính mong sự góp ý chân thành của thầy cô và bạn bè để đề

tài của tôi được hoàn thiện hơn.

Nha Trang, tháng 12 năm 2007.

Sinh viên thực hiện:

Lê Thanh Tùng.

MỤC LỤC


Lời nói đầu .................................................................................................................4

Mục lục .......................................................................................................................5

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC .........................................................9

1.1 Thực trạng và xu hướng sử dụng máy ép thủy lực tại Việt Nam..............9

1.2 Tính cấp thiết của đề tài tốt nghiệp............................................................10

1.3 Mục đích và nội dung của đề tài .................................................................11

1.3.1 Mục đích...................................................................................................11

1.3.2 Nội dung...................................................................................................12

1.4 Nguyên lý hoạt động và phân loại ..............................................................12

1.4.1 Nguyên lý hoạt động ................................................................................12

1.4.2 Phân loại ...................................................................................................13

CHƯƠNG 2:

PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ..........................................16

2.1 Đánh giá khả năng ứng dụng máy ép thủy lực tại công ty Z751.............16

2.2 Đưa ra các phương án .................................................................................16

2.2.1 Phương án thiết kế 1.................................................................................16

2.2.2 Phương án thiết kế 2.................................................................................18

2.3 Chọn phương án tối ưu................................................................................19

CHƯƠNG 3:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY ÉP ...................................................................20

3.1 Yêu cầu kỹ thuật ..........................................................................................20

3.2 Thiết kế sơ đồ mạch thủy lực ......................................................................20

3.3 Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực................................................................20

3.4 Tính toán các thông số kỹ thuật của từng chi tiết.....................................22

3.4.1 Bộ phận tác động......................................................................................22

3.4.1.1 Nhiệm vụ của cylinder – piston ............................................................22


3.4.1.2 Các thành phần cơ bản của cylinder – piston........................................22

3.4.1.3 Phân loại cylinder – piston....................................................................23

3.4.1.4 Tính chọn cylinder – piston...................................................................25

3.4.2 Hệ thống van ............................................................................................31

3.4.2.1 Nhiệm vụ của van thủy lực ...................................................................31

3.4.2.2 Phân loại van thủy lực...........................................................................32

3.4.2.2 Chọn van thủy lực .................................................................................33

3.4.2.2.a Van 1 chiều.........................................................................................33

3.4.2.2.b Van tràn ..............................................................................................33

3.4.2.2.c Van Solenoid ......................................................................................34

3.4.3 Bơm thủy lực............................................................................................35

3.4.3.1 Nhiệm vụ của bơm thủy lực..................................................................35

3.4.3.2 Sử dụng công suất bơm và động cơ máy ép thủy lực ...........................36

3.4.3.3 Tính chọn bơm thủy lực ........................................................................40

3.4.4 Hệ thống đường ống.................................................................................41

3.4.5 Hệ thống làm mát .....................................................................................42

3.4.6 Hệ thống lọc dầu ......................................................................................43

3.4.6.1 Nhiệm vụ của hệ thống lọc dầu.............................................................43

3.4.6.2 Cấu trúc của hệ thống lọc dầu ...............................................................44

3.4.6.2.a Vật liệu lọc .........................................................................................44

3.4.6.2.b Các loại phần tử lọc............................................................................44

3.4.6.2.c Vị trí của hệ thống lọc ........................................................................44

3.4.7 Thùng chứa dầu........................................................................................45

3.4.7.1 Hình dạng ..............................................................................................45

3.4.7.2 Kích thước.............................................................................................46


3.4.7.3 Vị trí ......................................................................................................46

3.4.7.4 Tấm ngăn...............................................................................................46

3.4.7.5 Nắp thùng dầu .......................................................................................46

3.4.8 Thiết kế thân máy.....................................................................................47

CHƯƠNG 4:

QUI TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT ...............................................................51

4.1 Đặc điểm và điều kiện làm việc...................................................................51

4.2 Yêu cầu kỹ thuật ..........................................................................................51

4.3 Vật liệu chế tạo .............................................................................................51

4.4 Phương pháp tạo phôi .................................................................................51

4.5 Bản vẽ chế tạo trục piston ...........................................................................52

4.6 Thiết kế các nguyên công công nghệ ..........................................................53

4.7 Xác định chế độ cắt ......................................................................................59

4.6.1 Xác định chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ125................................59

4.6.2 Xác định chế độ cắt khi tiện mặt đầu .......................................................61

4.6.3 Chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ60.................................................62

4.6.4 Chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ45 ................................................63

4.6.5 Chế độ cắt khi tiện ren M60x5.5..............................................................64

CHƯƠNG 5:

NHỮNG VẤN ĐỀ QUAN TRỌNG ĐỐI VỚI MÁY ÉP................................66

5.1 Dầu thủy lực và bảo quản ...........................................................................66

5.1.1 Dầu thủy lực .............................................................................................66

5.1.2 Bảo quản dầu thủy lực..............................................................................67

5.2 Sự rò rỉ và làm kín .......................................................................................68

5.2.1 Sự rò rỉ......................................................................................................68

5.2.2 Sự làm kín ................................................................................................69

5.2.3 Ngăn ngừa rò rỉ ........................................................................................71


5.3 Khớp nối thủy lực ........................................................................................72

5.4 Biến dạng đàn hồi trong hệ thống máy ép thủy lực..................................73

CHƯƠNG 6:

VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ................................................76

6.1 Vận hành hệ thống .......................................................................................76

6.1.1 Yêu cầu về lắp ráp....................................................................................76

6.1.2 Qui trình khởi động ban đầu ....................................................................77

6.1.3 Các điểm lưu ý khi vận hành bơm ...........................................................78

6.2 Bảo dưỡng hệ thống .....................................................................................79

6.2.1 Hệ thống lọc và độ sạch ...........................................................................79

6.2.2 Giám sát chế độ ........................................................................................79

6.2.2.1 Thiết bị ..................................................................................................79

6.2.2.2 Chất lỏng ...............................................................................................80

6.2.2.3 Mài mòn thiết bị ....................................................................................80

6.2.3 Kế hoạch bảo dưỡng.................................................................................80

6.2.4 Một số qui tắc chung trong kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống thủy lực .........81

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN................................................................82

A. Kết luận..........................................................................................................82

B. Đề xuất ý kiến ................................................................................................82

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.

Điều này đã dẫn đến thực trạng nước ta chưa có công ty nào thiết kế và chế tạo ra

máy ép hoàn chỉnh. Do kinh nghiệm cũng như công nghệ là chưa đủ, mà các

công ty chủ yếu là phân phối lại sản phẩm của các công ty nước ngoài hoặc nhận

đơn đặt hàng tại Việt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo.

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 Mĩ 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. Tại Việt Nam có công ty Cổ phần Công nghệ Quỳnh, công ty

T.A.T tại Tp HCM, công ty Long Quân tại Hà Nội là các công ty chuyên về phân

phối, lấp đặt, thiết kế, tư vấn hệ thống thủy lực khí nén hàng đầu tại Việt Nam.

Dưới đây là một số loại máy ép thủy lực đang có trên thị trường Việt Nam

+Máy ép thủy lực tại công ty Long Quân: hình 1.1


a) b) c)

d)

f)

e) Hình 1.1 – Một số máy ép tại công ty Long Quân.

a) Máy ép thử mẫu bê tông.

b) Máy ép gia nhiệt sửa lốp xe máy theo công nghệ Nhật.

c) Máy ép để đóng gói bao bì nhựa.

d) Máy ép khung chữ H.

e) Máy ép ván dăm.

f) Máy ép thủy lực 1200 tấn.

1.2 Tính cấp thiết của đề tài tốt nghiệp:

Cùng với tiến trình toàn cầu hóa, xu hướng các quốc gia xích lại với nhau về

kinh tế nói chung cũng như việc chuyển giao công nghệ, máy móc nói riêng đó

chính là hình thức các công ty đa quốc gia: công ty mẹ (nhà sản xuất) – công ty

con (nhà phân phối). Hiện nay, tại Việt Nam chưa có công ty nào sản xuất và chế


tạo máy ép thủy lực mà chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài về của các hãng sản

xuất nổi tiếng như đã giới thiệu ở phần 1.1. Trong hoàn cảnh nước ta đang trên

đường phát triển nền kinh tế công nghiệp, nhu cầu sử dụng máy móc là rất lớn và

đa dạng. Tuy nhiên, lâu nay thị trường này vốn thuộc về các nhà sản xuất máy

móc thiết bị nước ngoài với rất nhiều ưu thế về công nghệ và kinh nghiệm, đã tạo

ra sự chi phối về giá cả cũng như mẫu mã kích thước của sản phẩm. Chính điều

này đã tạo ra sự lãng phí trong việc sử dụng máy móc hoặc là sự không dung hòa

về kích thước của chi tiết gia công và kích thước của máy.

Công ty Cơ khí Z751 là công ty chuyên về sản xuất các loại chi tiết máy phục

vụ cho quân đội cũng như nhận các đơn đặt hàng thường xuyên của các doanh

nghiệp phục vụ cho sản xuất kinh tế như nhà máy thép POMINA ở Bình Dương,

một số công ty tại Tp HCM. Điều này đã tạo ra sự chuyên môn hóa trong sản

xuất từng loại chi tiết máy. Như vậy, yêu cầu cần có máy móc hiện đại phục vụ

cho việc chuyên môn hóa sản xuất. Hiện tại công ty đang sử dụng một số loại

máy ép của Mĩ phục vụ cho công việc sản xuất, điều đó đã nảy sinh tình trạng

không phù hợp về hình dáng bộ khung cuả máy ép, cũng như năng suất không đủ

đáp ứng cho công việc sản xuất những chi tiết có độ phức tạp cao. 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 lãnh vực sản xuất.

1.3 Mục đích và nội dung của đề tài:

1.3.1 Mục đích:

Với đề tài nghiêng cứu và thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 70 tấn để phục

vụ cho nhà máy Cơ khí Z751. Hiện nay, nhà máy đang sử dụng máy ép đã 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 đã

không đem lại cho công ty một sự chọn lựa tùy ý trong việc mua các loại máy ép

thủy lực đang chào bán trên thị trường. Vì vậy mục đích của đề tài này là thiết kế

máy ép thủy lực có tải trọng 70 tấn phù hợp với tình hình hiện nay của công ty

Z751.

1.3.2 Nội dung:


Thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 70 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: Cylinder – Piston.

- Hệ thống Van.

- Bơm.

- Đường ống.

- Hệ thống làm mát dầu.

- Hệ thống lọc dầu.

- Thùng chứa dầu.

- Thân máy ép.

+ Bản vẽ lắp máy ép thủy lực.

1.4 Nguyên lý hoạt động và phân loại:

1.4.1 Nguyên lý hoạt động.

Máy ép thủy lực là máy hoạt động hầu như theo tác dụng tĩnh. Nguyên lý làm

việc của máy ép thủy lực dựa trên cơ sở của định luật Pascal. Ở dạng chung nhất

thì máy ép có 2 khoang: cylinder có piston và các đường ống nối (hình 1.3 ). Nếu

như đặt một lực P1 vào piston 1, thì nó sẽ tạo ra áp suất 1

1

fPp = . Theo định luật

Pascal thì áp suất p được truyền tới tất cả các điểm của thể tích chất lỏng và do có

hướng tác dụng vuông góc với mặt đáy của piston 2, nó sẽ tạo ra lực P2 = p x f2 ,

và lực này gây áp suất tác dụng lên phôi 3.

Trên cơ sở định luật Pascal ta có:


1

212 f

fPP =

Hình 1.2 – Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của máy ép thủy lực

Diện tích f2 lớn hơn diện tích f1 bao nhiêu lần thì lực P2 sẽ lớn hơn lực P1 bấy

nhiêu lần.

1.4.2 Phân loại. (hình 1.3)


Hình1.3 – Phân loại các máy ép thủy lực theo chức năng công nghệ.

a- Để gia công kim loại; b- Để gia công vật liệu phi kim loại

Thông số chính của máy ép thủy lực là ép định mức PH – đó là tích của áp suất

chất lỏng trong cylinder với diện tích có ích của các piston công tác của máy ép.

Phụ thuộc vào các chức năng công nghệ mà các máy ép khác nhau kết cấu của

các chi tiết chính, về cách phân bố và số lượng của chúng, cũng như về trị số của

các thông cơ bản PH, Z, H, AxB (Z - là chiều cao hở của không gian dập; H –

hành trình toàn bộ của đầu ép; AxB – kích thước của bàn máy).

Theo chức năng công nghệ các máy ép được chia ra làm máy ép để cho kim

loại (hình 1.3a) và cho vật liệu phi kim loại (hình 1.3b). Máy ép để cho kim loại

được chia làm 5 nhóm: Để rèn và dập, để ép chảy, để dập tấm, để thực hiện các

công việc lắp ráp và để xử lí các phế liệu kim loại. Do các máy ép có nhiều loại


khác nhau nên người ta thường dùng lực ép định mức PH là thông số phổ bién

nhất.

Trong số các máy ép thuộc nhóm 1 có thể kể tên: Máy ép để rèn – rèn tự do có

dập trong khuôn, PH= 5÷20MN; Máy ép để dập – dập nóng các chi tiết bằng

magiê và hợp kim nhôm, PH= 10÷700MN; Máy ép đột – để đột nóng các phôi

bằng thép trong cối kín, PH= 1.5÷30MN; Máy ép để chuốt kéo – chuốt kéo các

phôi rèn qua các vòng, PH= 0.75÷15MN.

Trong số các máy ép của nhóm 2 có thể kể: Máy ép thanh - ống và máy ép

thanh - ống, dùng để ép kim loại màu và thép, PH= 0.4÷120MN.

Trong nhóm 3 có thể kể tên các loại: Máy ép để dập tấm kiểu tác dụng đơn

giản, PH= 0.5÷10MN; Máy ép vuốt để vuốt sâu các chi tiết hình trụ, PH=

0.3÷4MN; Máy ép để gấp mép, tạo mặt bích, để uốn và dập các vật liệu dạng tấm

dày, PH= 3÷45MN; Máy ép để lốc, để uốn lốc vật liệu dạng tấm dày và nóng, PH=

3÷200MN.

Trong nhóm 5 phải kể tên các loại máy ép đóng gói và đóng bánh, được dùng

để ép các phế liệu như phoi kim loại, PH= 1÷6MN. Các máy ép thủy lực dùng cho

các loại vật liệu phi kim loại gồm có máy ép cho các loại bột, chất dẻo và để ép

các tấm phoi gỗ, gỗ dán….

Tính năng công nghệ của máy ép thủy lực sẽ quyết định kết cấu của thân máy

(kiểu cột, kiểu 2 trụ, kiểu chuyên dụng…), quyết định kiểu và số cylinder(kiểu

plunger, kiểu piston nhiều bật, kiểu piston…)

Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

2.1 Đánh giá khả năng ứng dụng máy ép thủy lực tại công ty Z751:


Với sự cạnh tranh trên thị trường hiện nay yêu cầu mọi công ty muốn tồn tại

đều phải luôn luôn đổi mới về công nghệ sản xuất, điều đó đã dẫn đến cần có sự

đầu tư trang thiết bị máy móc hiện đại để sử dụng công nghệ mới.

Tuy nhiên không phải bất cứ công ty nào đều có thể thay đổi công nghệ một

cách dễ dàng được mà còn phụ thuộc vào tiềm năng kinh tế và chiến lược sản

xuất của công ty. Công ty Cơ khí Z751 là công ty thuộc Bộ Quốc Phòng, do vậy

có sự lệ thuộc vào đối tượng sản xuất đó là máy móc, thiết bị, các chi tiết máy

phục vụ cho quân đội trước khi công ty tham gia vào sản xuất kinh tế phục vụ

cho các doanh nghiệp bên ngoài quân đội. Chính điều này đã ảnh hưởng đến tiềm

lực kinh tế của công ty, nghĩa là có sự phân luồng về đối tượng sản xuất chính.

Đánh giá về sự phục vụ của công ty, hằng năm công ty có 6 tháng để sản xuất

các sản phẩm cho quân đội, thời gian còn lại là sản xuất kinh tế. Các loại chi tiết

công ty sử dụng máy ép để gia công là nong lỗ má xích của xe tăng, dùng trong

việc ép các khuôn sắt, dùng để đột các phôi, dùng để vuốt các yên xe, vuốt bình

xăng xe máy và ôtô, dùng để chồn đầu bulông lục giác, ép (cắt) theo khuôn định

hình....

Đánh giá một cách tổng quan khả năng ứng dụng máy ép thủy lực tại Z751,

khối lượng của máy ép chiếm một khối lượng đáng kể. Hầu như ta nhận thấy

công đoạn sản xuất một chi tiết bất kì đều có sử dụng máy ép từ khâu tạo phôi

đến một nguyên công trong qui trình công nghệ. Vì vậy đối với công ty Cơ khí

Z751, máy ép đóng vai trò rất quan trọng trong công việc sản xuất.

2.2 Đưa ra các phương án:

Các phương án thiết kế được đưa ra đều dựa trên những tiêu chí sau: giá thành,

kích thước của máy ép, độ tin cậy của hệ thống, khả năng bảo trì, tính đổi lẫn của

từng bộ phận trong máy, hệ số an toàn, chỉ số khả năng sẵn sàng…

Dưới đây là 2 phương án thiết kế.

2.2.1 Phương án thiết kế 1:

Phương án thiết kế này chính là thiết kế máy ép thủy lực có 4 trụ hoặc 2 trụ để

định tâm ( hình 2.1).


Hình2.1 – Máy ép có trụ định tâm.

* Ưu điểm của phương án:

- Mạch thủy lực hoạt động ổn định.

- Năng suất gia công lớn.

- Lực ép ổn định.

- Sử dụng cho máy ép có công suất lớn.

* Nhược điểm của phương án:

- Quá trình gia công phức tạp.

- Công đoạn lắp ghép phức tạp.

- Kích thước khung không thuận lợi cho việc sản xuất.

- Mạch thủy lực thiết kế phức tạp vì cần phải có van phân phối.

- Việc bảo trì khá phức tạp.

- Giá thành của sản phẩm khá cao.

- Công việc bảo dưỡng khá phức tạp.

2.2.1 Phương án thiết kế 2:


Phương án thiết kế này là dựa vào nền tảng là máy ép thủy lực của công ty sau

đó hoàn thiện dần bằng cách thêm vào những chức năng phụ của hệ thống thủy

lực như làm mát, van tiết lưu, bộ tích trữ, hệ thống điều khiển bằng điện…

Tuy nhiên phương án này thiết kế sẽ không có phần trụ để định tâm mà dùng

bộ phận tác động Cylinder-Piston để định tâm (hình 2.2).

Hình2.2 – Máy ép không có trụ định tâm.

* Ưu điểm của phương án:

- Đảm bảo đầy đủ những chức năng của máy ép.

- Hệ thống điều khiển linh hoạt về hành trình, áp suất tương đối ổn định.

- Kích thước khung phù hợp với dạng sản xuất của công ty.

- Bảo trì đơn giản.

- Hệ thống điện tương đối đơn giản.

* Nhược điểm của phương án:

- Điều khiển khá phức tạp.

- Hệ thống không vững bằng hệ thống có trụ định tâm.

- Hệ thống này chỉ thích hợp với máy có công suất nhỏ.

2.3 Chọn phương án tối ưu:


Như đã nói ở phần trên, phương án tối ưu là phương án mà thỏa mãn những

yêu cầu trên. Ở đây ta chọn phương án thiết kế thứ 2, vì giá thành chế tạo ra máy

này sẽ ít tốn kém hơn nhưng đơn giản dể sử dụng. 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…. Ngoài ra, ta có thể thay thế được đầu ép

được điều này không thể làm được đối với máy ép có trụ. Ta có thể gắn đầu định

hình để thực hiện công đoạn dập định hình đối với nhiều loại chi tiết.

Chương 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY ÉP


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 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 đến áp suất làm việc.

+Áp suất phải ổn định khi làm việc.

+Khi có sự cố xảy ra phải dừng máy ngay lúc đó.

3.2 Thiết kế sơ đồ mạch thủy lực:

Ở đây ta sử dụng hệ thống thủy lực kí hiệu A.N.S.I

Từ phương án thiết kế 2 được chọn ta đưa ra sơ đồ mạch thủy lực như sau:(hình 3.1)

Hình 3.1 - Sơ đồ mạch thủy lực

3.3 Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực:

Đối với máy ép thủy lực thẳng đứng ta chia ra thành 2 giai đoạn:


+ Giai đoạn 1: (hình 3.2a) đầu ép đi từ trên xuống thực hiện chức năng ép. Ở giai

đoạn này dưới tác dụng của áp suất thủy lực do bơm cung cấp lên phía trên đĩa

piston, thanh truyền có gắn đầu ép sẽ dịch chuyển ra ngoài cụ thể ở đây là thanh

truyền dịch chuyển xuống phía dưới. Khoảng cách dịch chuyển của thanh

truyền phụ thuộc vào nguồn áp lực của dòng thủy lực do bơm cung cấp, chiều

dài của thanh truyền và tác động đóng mở của cơ cấu điều khiển chính.

Van điều khiển Solenoid ở giai đoạn này, trục chính dưới tác dụng của từ

trường sẽ dịch chuyển sang trái, lúc này cổng P nối thông với cổng B để đưa

chất lỏng vào cylinder, đồng thời cổng A sẽ thông với cổng T đưa chất lỏng về

thùng chứa thông qua bộ lọc tinh.

Hình3.2a. – Giai đoạn 1 của máy ép.

+ Giai đoạn 2:(hình 3.2b) đây là giai đoạn đầu ép được nhấc lên trở về vị trí ban

đầu. Tương tự như ở giai đoạn 1 dưới tác dụng của áp suất do bơm cung cấp

lên phía mặt dưới của đĩa piston thì làm thanh truyền chuyển động lên phía trên

mang theo đầu ép.

Van Solenoid ở giai đoạn này, trục chính dưới tác động của từ trường sẽ dịch

chuyển sang phía phải, lúc này cổng P sẽ được nối thông với cổng A để đưa chất


lỏng vào trong cylinder, đồng thời cổng T sẽ được nối thông với cổng B để đưa

chất lỏng vế thùng chứa qua bộ lọc.

Hình3.2b. – Giai đoạn 2 của máy ép.

3.4 Tính toán các thông số kỹ thuật của từng chi tiết.

3.4.1 Bộ phận tác động: Cylinder – Piston.

Trong phần này, chúng ta sẽ đi tìm hiểu về bộ phận tác động chuyển động

tịnh tiến, đó là: cylinder – piston, động cơ tịnh tiến, động cơ tuyến tính…

3.4.1.1 Nhiệm vụ của cylinder – piston:

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 – cylinder thủy lực.

♦ Bộ phận tác động chuyển động quay - Động cơ thủy lực.

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

3.4.1.2 Các thành phần cơ bản của cylinder-piston: ( hình 3.3)

Cylinder có hình trụ tròn, là bộ phận cố định, bên trong cylinder có bộ phận

chuyển động tới lui theo chu kì gọi là piston. Piston thường được nối với thanh

truyền. Trong hệ thống thủy lực, thanh truyền được nối với piston để truyền động

năng từ piston lên tải, cũng có trường hợp không dùng thanh truyền piston tác


động trực tiếp lên tải, lúc này piston thường được gọi tên là thanh đẩy hay trụ

đẩy. Phía cylinder có thanh truyền nhô ra gọi là ’’đầu thanh’’ và phía không có

thanh truyền gọi là ’’đầu nắp’’.

Hình3.3 – Các thành phần cơ bản của cylinder - piston.

* Cấu trúc thanh truyền piston:

Hoạt động với cả 2 phần trong và ngoài buồng cylinder. Phần mặt ngoài của

thanh truyền cần phải phẳng, cứng và vòng đai phải kín. Tính chống mòn cần

phải được chú ý đến. Người ta thường phủ 1 lớp crôm lên các bề mặt của thanh

truyền, tuy nhiên lớp crôm này có thể bị rổ dạng tổ ong, nó sẽ tạo điều kiện cho

việc hấp thụ hơi nước vào nơi ấy và cuối cùng dẫn đến nguyên nhân oxy hóa.

Trong môi trường nước khắc nghiệt, người ta thường sử dụng thép được phủ 2

lớp crôm và niken. Thông thường độ dày của lớp phủ từ 40÷150μm, thỉnh thoảng

cũng sử dụng thép chống gỉ để thay thế. Để khắc phục những khiếm khuyết của

vật liệu kim loại người ta phủ lên nó 1 lớp ceramic.

3.4.1.3 Phân loại cylinder-piston:

♦ Cylinder-Piston tác động đơn: hình 3.4

Loại này có cửa nạp vừa là cửa xả chung trong cylinder và piston chỉ sinh

theo một chiều chuyển động. Khi dầu thủy lực được bơm vào cylinder, piston


(hay trụ đẩy) sẽ chuyển động và sinh công. Piston sẽ trở về vị trí ban đầu do trọng

lượng của tải hay do lực đẩy của lò xo và dầu bị ép trở về bình chứa.

Hình 3.4 – Cylinder - Piston tác động đơn

♦ Cylinder-Piston tác động kép:

Trong cylinder-piston tác động

kép, piston sẽ sinh công theo cả 2

chiều tịnh tiến. Dầu thủy lực sẽ vào /

ra trong cylinder ở cả 2 bên piston vì

vậy trên cả 2 đầu cylinder đều có cửa

nạp và cửa xả. (hình 3.5)

Sự lưu động của của dầu thủy lực

được điều khiển bởi van 1 chiều hoặc

bơm thủy lực đảo chiều. Hình 3.5 – Cylinder - Piston tác động kép

♦ Cylinder-Piston kiểu bậc: hình 3.6

Chiều dài của cylinder-piston là tổng chiều dài của thanh đòn, bề dày của

piston, đáy, đỉnh và chiều dài của thanh truyền. Kiểu cylinder-piston này được sử

dụng trong trường hợp hạn chế về chiều dài của máy. Hầu hết cylinder-piston ki

ểu bậc đều tác động đơn.


Hình 3.6 – Cylinder - Piston kiểu bậc Hình 3.7 – Cylinder – Piston kiểu pluger

♦ Cylinder-Piston kiểu pluger: hình 3.7

Loại cylinder-piston này không có piston hoặc piston không kín với cylinder.

Cylinder chỉ dùng như cylinder đẩy, điều này sẽ dẫn đến piston có mối quan hệ

về bề dày với thanh truyền.

3.4.2.4 Tính chọn cylinder-piston:

Trong ngành chế tạo máy ép hay sử dụng các cylinder có bệ đỡ trên đáy và

trên mặt bích. Bệ đỡ của cylinder trên đáy là hợp lý nếu xét từ khía cạnh độ bền,

bởi vì trong trường hợp này, sẽ loại trừ được ứng suất do sự uốn thành cylinder

bởi phản lực của bệ đỡ trên mặt bích. Ngoài ra thành của cylinder sẽ không chịu

các ứng suất kéo theo chiều trục.

Thông thường khi có bệ đỡ cylinder 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 cylinder có bệ đỡ trên mặt bích. (hình

3.8).

Theo các đặc điểm của trạng thái ứng suất thì cylinder có thể chia ra làm ba

vùng chính: Vùng hình trụ A; vùng mặt bích đỡ B; vùng đáy (hay vùng vòm) C.

Do vùng hình trụ khá lớn so với vùng đáy và vùng mặt bích đỡ cho nên có thể

coi như ống dày và được tính theo công thức Lame.


Nếu như chỉ có áp suất trong tác dụng lên

cylinder, ở trên thành của cylinder có các ứng

suất sau:

- Ứng suất hướng kính:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−= 2

2

22

2

1rr

rrpr H

BH

Brσ

- Ứng suất tiếp tuyến:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

−= 2

2

22

2

1rr

rrpr H

BH

Btσ

- Ứng suất theo chiều trục do ảnh hưởng của đáy:

22

2

BH

Bz rr

pr−

=σ

Trong đó: σt > σz > σr.

Hình3.8 – Các thành phần của cylinder

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

Theo thuyết năng lượng về độ bền, ứng suất tương đương được xác định theo

phương trình sau:

( ) ( )222)(2

1trrzzte σσσσσσσ −+−+−=

Ứng suất lớn nhất trên thành bên trong:

KMe C=maxσ .

Ứng suất cho phép được xác định từ biểu thức:

[ ] ∑=

==n

i i

p

FF

n 1

τσσ

Trong đó: τσ – giới hạn chảy khi kéo;


n – hệ số bền dự trữ bền theo giới hạn chảy.

Từ đó ta có:

[ ]

[ ] prr BH 3−

=σ

σ (3.4.2a)

Trị số ứng suất cho phép [σ] đối với cylinder đúc là 80÷100MPa; đối với

cylinder 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 cylinder sẽ

là nhỏ nhất. Ta có:

PH = πrB2p (3.4.2b)

Trong đó: PH – lực định mức do cylinder tạo ra.

Từ đó ta có:

pPr H

B π= (3.4.2c)

Thay (3.4.2c) vào 3.4.2a ta nhận được:

[ ]

[ ]( )ppP

r HH 3−=

σπσ

(3.4.2d)

Từ biểu thức nhận được, suy ra rH sẽ là nhỏ nhất khi đạt giá trị lớn nhất của

biểu thức:

u = [ ]( )pp 3−σπ (3.4.2e)

Trong đó: [σ] = const; còn p thì thay đổi, khi đó:

[ ] 02.3 =−= pdpdu πσπ

Từ đó: [ ]

32σ=OTp (3.4.2f)

Áp suất pOT từ biểu thức (3.4.2f) được gọi là áp suất tối ưu. Thay trị số pOT từ

biểu thức (3.4.2f) vào (3.4.2d ) ta nhận được:


[ ]σH

HP

r 5.1min = (3.4.2g)

Khi chọn áp suất của chất lỏng công tác, cần phải chú ý rằng, khi trị số p tiến

gần tới pOT (bắt đầu từ một áp suất nào đó) sẽ có sự giảm không đáng kể kích

thước của cylinder khi tăng áp suất .

Vì vậy người ta thường lấy:

p = (0.70÷0.75) pOT (3.4.2h)

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

Các công thức Lame đúng đối với tiết diện của cylinder nằm khá xa các đoạn

mà ở đó có sự thay đổi chiều dày của thành cylinder. Tại các tiết diện của

cylinder nằm gần mặt bích hoặc nằm gần phầm vòm cong sẽ xuất hiện các ứng

suất phụ có trị số gần bằng các ứng suất tính theo các công Lame. Vì vậy, kích

thước thành cylinder ở vùng vòm và vùng mặt bích được chọn theo các mối quan

hệ kinh nghiệm từ thực tế.

Các piston của cylinder 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 ngậm chặt đầu vào đầu ép).

Khi piston liên kết cứng thì piston 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 cylinder và

dùng cho piston giữa của máy ép ba cylinder.

Các cylinder thường được chế tạo theo kiểu rèn từ thép Cacbon 45 hoặc 60,

bề mặt của chúng được tôi và đánh bóng cẩn thận (độ nhám bề mặt không quá

0.63 và độ chính xác tương đương cấp 2 khi lắp vào ống dẫn hướng). Các piston

được liên kết cứng với dầu ép, thường được chế tạo từ thép hợp kim crôm –

môlipden, độ cứng bề mặt công tác của piston bằng 48÷60HRC.

* Tính toán các thông số kỹ thuật của cụm cylinder – piston:

Gọi Dc - là đường kính trong của cylinder, mm.


Dr - là đường kính của trục piston, mm.

A - là diện tích mặt trong cylinder, diện tích đĩa piston, mm2.

p - là áp suất của hệ thống thủy lực, N/m2.

F - là tải trọng làm việc, N.

Theo như yêu cầu thiết kế, thì tải trọng định mức là 70tấn.

Như vậy: F = 70 x 103 x 9.81 = 686700 (N).

Ở đây ta chọn áp suất của hệ thống p=250 (bar). Cylinder làm từ thép đúc có

[σ] = 80÷100 MPa.

Kiểm tra lại theo công thức (3.4.2f), ta có áp suất tối ưu của hệ thống:

[ ]

32σ=OTp =

3210.100 6

≈ 28900000 (N/m2) = 289 (bar).

Như vậy pOT > p. Nên ta chấp nhận áp suất của hệ thống p = 250 bar.

Từ áp suất hệ thống ta suy ra các thông số của cylinder – piston theo mối quan

hệ kỹ thuật:

( )25 0274.0

10250686700 m

pFA =

×==

( )mADc 186.014.30274.044 =×==⇒

π

Như vậy theo bảng 4.1(trg140-Tài liệu I), ta chọn Dc=200(mm).

Và đường kính thanh truyền Dr=125(mm).

* Chiều dài thanh truyền piston L, mm.(hình 3.9)

Để đảm bảo sức bền của thanh truyền piston khi làm việc, chiều dài Lp của

trục piston phải thõa mãn công thức sức bền vật liệu sau:

2

2

LEJK π=

Với K – tải trọng tới hạn, kg;

E – môđun đàn hồi, E=2.1x106 kg/cm2 (đối với thép);


. J – mômen quán tính đối với tâm thanh truyền,

64

4dJ π= (cm4)

Như vậy ta thay các số liệu vào, ta được L:

=××

×××==641070

16101.214.33

4832

KEJL π

9752 (mm).

Để đảm bảo độ bền trục piston ta chọn Lp= 1150(mm).

Đối với cylinder, áp dụng công thức (3.4.2g), ta có:

[ ]σH

HP

r 5.1min = = 610.1006867005.1 ≈ 0.124(m).


a) b)

Hình 3.9 – Bản vẽ chế tạo cụm cylinder-Piston.

a) Kết cấu của cylinder. b) Kết cấu của piston.

3.4.2 Hệ thống van:

3.4.2.1 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 (digital) hay

tín hiệu tương tự (analogue).

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.

Trong thực tế thì 2, 3 hoặc nhiều van được nối với nhau thành 1 van ghép có nhiều

chức năng.

3.4.2.2 Phân loại van thủy lực :

Các van được đánh giá bằng kích thước, khả năng chịu áp lực và mức độ

giảm áp. Có rất nhiều kiểu thiết kế van thủy nhưng nhìn chung lại thì có một số

van chính sau đây.

♦ Van tràn áp: loại này sử dụng trên một số nơi trong máy thủy lực, trên đường về

của mạch để duy trì áp suất trong thắng thủy lực, trên đường ống dẫn…. Trên

cylinder thủy lực để khỏi quá tải, đường ống thủy lực không bị nứt vỡ…. Trong

các thùng chứa để duy trì một áp suất ngăn không cho nước đọng lại và ô nhiễm.

♦ Van giảm áp: loại van này sử dụng để giới hạn áp suất không vượt quá mức yêu

cầu của mạch. Đây là loại van thường mở, áp suất vào sẽ cân bằng với lực lò xo,

khi áp suất tăng lên thì thắng lực lò xò và dòng lưu chất sẽ chảy qua van về thùng

chứa nên áp suất giảm.

♦ Van tuần tự: van này được sử dụng để truyền dòng thủy lực đến hệ thống thứ

cấp, chỉ sau khi có hoạt động xảy ra trong hệ thống sơ cấp. Đây là loại van

thường đóng, và chỉ mở dòng thủy lực ra đến hệ thống thứ cấp, khi hệ thống sơ

cấp đạt đến ngưỡng áp suất thiết đặt trước. Áp suất của hệ thống sơ cấp sẽ được

duy trì lại sau khi van thực hiện hoạt động ‘’thứ tự’’.

♦ Van 1 chiều: loại van đơn giản nhất, đây là loại van hoạt động chỉ có 1 chiều đi

không có chiều ngược lại, nó cho phép tích trữ để nạp hoặc duy trì áp lực khi máy

không hoạt động.

♦ Van 1 chiều có đường điều khiển: đây là van 1 chiều thường đóng nhưng có thể

điều khiển bằng tín hiệu từ bên ngoài. Ví dụ như tải trọng không thể giữ được bởi

áp suất của van 1 chiều. Thông thường, áp suất bên ngoài vào đường ống khác

được kết nối với mô tơ hay cylinder.


♦ Van treo tải: thực chất van treo tải là 1 dạng đặc biệt của van 1 chiều có đường

điều khiển. Nhưng ngược lại với van 1 chiều là có thể mở hoặc đóng, van treo tải

chỉ 1 phần nhỏ của van điều khiển lưu lượng có đường điều khiển.

♦ Van ngắt: loại van này được thiết kế như một thiết bị từ động bịt kín các đường

dẫn thủy lực nếu như áp suất thủy lực quá cao hoặc quá thấp hơn áp suất đã định.

♦ Các loại van phụ trợ: các hệ thống thủy lực phức tạp thường hay sử dụng nhứng

khối van phụ trợ để thực hiện nhứng chức năng phức tạp không thể thấy được

như bộ tích trữ thủy lực, quạt làm mát. Các van này thường được thiết kế phù hợp

cho những máy riêng biệt.

3.4.2.3 Chọn van thủy lực :

Theo sơ đồ mạch thủy lực ở phần trên, ta chọn 3 loại van:

• Van tràn áp.

• Van 1 chiều.

• Van Solenoid.

Sau đây là phần tính toán 3 loại van được nêu ở trên.

3.4.2.3.a. Van 1 chiều: (hình 3.10a)

Van 1 chiều bao gồm 1 thân van có cổng vào và cổng ra, 1 lò xo, và 1 viên bi.

Hình 3.10a – Sơ đồ kết cấu van một chiều. 3.4.3.2.b. Van tràn: (hình 3.10b)

Van tràn có 1 lò xo, 1 vít điều chỉnh, 2 cổng P và T. Cổng T là nơi chất lỏng sẽ

về thùng dầu khi van mở. Đây là van thường đóng, van mở khi áp lực chất lỏng

trên đường ống thắng được lực lò xo, đẩy thanh chặn qua trái làm chất lỏng sẽ


thông với cổng T mà về thùng chứa, áp lực trong mạch sẽ giảm đén khi nào cân

bằng với lực lò xo.

Hình 3.10b – Sơ đồ kết cấu van tràn.

3.4.2.3.c. Van solenoid: (hình 3.10c)

Van solenoid có 4 cổng. Cổng P nối với thùng chứa, cổng T để đưa chất lỏng

về, cổng A và B là 2 cổng nới với đường ống chính.

Van solenoid hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng từ. Khi cuộn dây có điện sẽ

biến lõi sắt thành nam châm và đồng thời hút ống cuộn về phía lõi sắt làm cho ống

cuộn chuyển động. Quá trình này sẽ làm đóng mở các cổng van và van solenoid

hoạt động. Khi mất điện thì dưới tác dụng của lực lò xo thì ống cuộn sẽ trở về vị trí

cân bằng ban đầu.

Hình 3.10c – Sơ đồ kết cấu van Solenoid.

3.4.3 Bơm thủy lực:


3.4.3.1 Nhiệm vụ của bơm thủy lực:

Đẩy dầu thủy lực vào hệ thống và tạo nên dòng lưu động. Có thể nói bơm đã

chuyển cơ năng thành năng lượng áp suất trong lưu chất, sau đó năng lượng áp

suất lại chuyển thành cơ năng trên bộ phận tác động.

Các thành phần cơ bản của bơm thủy lực gồm: (hình 3.11)

Hình 3.11 – Các thành phần cơ bản của một máy bơm

♦ 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 của thoát.

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

Các dạng bơm thủy lực sử dụng phổ biến

+ Bơm bánh răng: đơn giản, rẻ tiền, bền, hiệu suất cao, thích hợp cho hệ thống

có áp suất dưới 300 bar (3x107N/mm2).

+ Bơm cánh quạt: đơn giản, rẻ tiền, độ tin cậy cao. Loại này dùng tốt với hệ

thống có lưu lượng cao nhưng áp suất thấp tại đầu ra.

+ Bơm piston hướng trục: loại bơm này dùng thay đổi lưu lượng dòng ra để

điều khiển áp suất trong lưu chất.

+ Bơm piston hướng kính: loại bơm này dùng với hệ thống đòi hỏi áp suất lưu

chất cao nhưng lưu lượng nhỏ.


Bơm piston đắt hơn bơm cánh quạt và bơm bánh răng, nhưng tuổi thọ của bơm

cao khi hoạt động ở áp suất lớn, sử dụng với nhiều loại chất lỏng khác nhau.

3.4.3.2 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 tc 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 cylinder máy ép;

S – hành trình của piston;

Pdn – lực ép danh nghĩa của máy ép;

Sc – hành trình công tác.

Nếu như bỏ qua các tổn hao trong hệ thống thủy lực, thì đối với bộ dẫn động của

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 ta có đẳng thức:

Np = Nb = Nđc (3.4.1)

trong đó: Np – công suất của máy ép ở hành trình công tác;

Nb – công suất của bơm;

Nđc – công suất của động cơ điện.

Khi máy ép làm việc có những thời điểm mà Np đạt giá trị cực đại. Từ biểu thức

(3.4.1) suy ra là công suất của bơm cũng phải là cực đại. Nghĩa là bơm phải được

tính theo công suất cực đại ở máy ép và được xác định bằng lực lớn nhất và tốc

độ cho trước của chuyển động cặp bánh răng.

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 tc nhỏ nhất thì bơm phải làm việc với công suất

định mức trong suốt toàn bộ hành trình công tác:

KpQ = Nb (3.4.2)

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.

Người ta gọi bơm là bơm lý tưởng nếu như nó đảm bảo được điều kiện

(3.4.2) trong suốt quá trình công tác và có hệ số có ích bằng 1.

Ở các điều kiện thực tế thì các bơm của máy éo thủy lực không làm việc với

công suất không đổi, đặc biệt là ở lúc bắt đầu của hành trình công tác và đối với

nhiều quá trình công nghệ không cần có áp suất cao mà chỉ cần có năng suất cao.

Đồ thị lực ép đối với sơ đồ đơn giản nhất của máy ép một cylinder dẫn động

không có bình tích áp từ bơm có lưu lượng không đổi được trình bày trên hình

3.12a

a) b)

c)

Hình 3.12 – Các đồ thị lực ép ( phần được gạch là công suất bơm không sử dụng).

a) Đồ thị lực ép của máy ép một cylinder không có bình tích áp.

b) Đồ thị lực ép để dẫn động từ bơm lý tưởng.

c) Đồ thị lực ép khi bơm kiểu piston có trục khuỷu làm việc với 3 mức

áp suất và lưu lượng cấp cho máy ép một cylinder.

Phần diện tích được gạch 0ab tỉ lệ với công không được bơm sử dụng và đặc

trưng cho việc sử dụng công suất của bơm.


Trị số của tung độ p’ đối với điểm a sẽ tương ứng với áp suất mà 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; còn Q=const.

Ở kết cấu đơn giản nhất thì bộ dẫn động của bơm không có bình tích áp

thường được sử dụng một phần nhỏ công suất định mức.

Đồ thị lực để dẫn động từ bơm lý tưởng được trình bày ở hình 3.12b. Ở đây

công suất của bơm được sử dụng hết. Mức độ hoàn thiện của các dẫn động thực

tế cần được đánh giá bằng cách so sánh với dẫn động từ bơm lý tưởng, làm việc

với công suất không đổi.

Trên hình 3.12c 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 cylinder:

paQa = pbQb = pcQc = NH

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

pc > pb > pa; Qc < Qb < Qa

Phần công mà bơm không dùng được giảm đi. Thời gian hành trình công tác,

công suất của bơm và động cơ có thể giảm so với các thông số này trong trường

hợp dẫn động từ bơm lưu lượng không đổi.

Việc đưa sự làm việc của bộ dẫn động tới gần hơn với sự làm việc của bơm lý

tưởng trong thời gian tc thực tế bằng các phương pháp sau: Sử dụng các bơm có

điều chỉnh kiểu bậc thang lưu lượng theo áp suất; sử dụng các bơm có các đặc

tính khác nhau; sử dụng một loạt các bơm giống nhau, sử dụng các bơm có thay

đổi tự động công suất; sử dụng ở máy ép nhiều cylinder mà chúng làm việc với

các áp suất khác nhau và cả bằng các phương pháp kể trên.

Khi không có bình tích áp thì việc đưa sự dẫn động tới gần với sự làm việc

của động cơ lý tưởng có thể đạt được bằng các phương pháp kể trên để giảm công

suất của bơm. Thường thì thời gian dành cho các công đoạn phụ lại nhiều hơn

thời gian của hành trình công tác của máy ép. Bộ dẫn động sẽ bắt buộc phải làm

việc không tải trong thời gian dài.


Công suất của động cơ điện khi bơm chạy không tải thường vào khoảng

10÷15% công suất cực đại. Vì vậy ở những chỗ mà các yếu tố công nghệ cho

phép, thì hợp lý hơn cả là giảm một phần tốc độ của hành trình công tác. Trong

trường hợp này, thời gian toàn bộ của chu trình có thể thay đổi không đáng kể do

việc giảm thời gian cho hành trình tiếp cận, hành trình khứ hồi và chuyển chế độ.

Các quá trình công nghệ riêng thí dụ như đột sẽ yêu cầu lúc thì tốc độ cao,

lúc thì tốc độ thấp của hành trình công tác. Điều này liên quan tới các tính chất

công nghệ của vật liệu phôi. Trong trường hợp này có thể có được công suất của

bơm và động cơ điện một cách tối ưu hơn bằng cách ngắt một số bơm cùng động

cơ.

Khi chọn công suất của động cơ điện cho máy ép thủy lực, người ta thường

phân biệt hai chế độ làm việc của nó: Chế độ làm việc lâu dài và chế độ làm việc

ngắn – lặp lại.

Theo chế độ làm việc lâu dài người ta thường chọn động cơ điện cho dẫn

động kiểu bơm có bình tích áp và người ta thường chọn động cơ điện theo chế độ

làm việc ngắn – lặp lại cho dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp. Thường thì

có thể chọn công suất định mức của động cơ điện bằng một nửa công suất của

bơm.

Việc giảm tiếp theo công suất của động cơ điện ở dẫn động không có bình tích

áp có thể đảm bảo bằng cách đặt một bánh đà trên trục nối bơm và động cơ điện.

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 (3.4.1) sẽ có dạng:

Np = Nb ≥ Nđc

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).

Trong một số trường hợp, việc sử dụng triệt để hơn công suất của động cơ

điện và bơm có thể đạt được bằng cách liên kết nhiều máy ép có cùng lực ép vào

một máy ép lớn.

3.4.3.3 Tính chọn bơm thủy lực:


Xuất phát từ các thông số như:

+Áp suất hoạt động lớn nhất.

+Dạng điều khiển.

+Tốc độ hoạt động của bơm.

+Dạng chất lỏng sử dụng.

+Giá thành.

+Bảo dưỡng.

Ở đây ta chọn loại bơm bánh răng vì kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ và áp

suất cung cấp lại lớn nhưng lưu lượng nhỏ. Bảo dưỡng lại dễ dàng và điều khiển

đơn giản….

Từ bảng 2.2 (trang 31, tài liệu1), ta chọn áp suất bơm p=250 (bar)

Gọi F là tải trọng làm việc: F= 70(tấn) = 70x103x9.81= 686700(N).

Dc là đường kính của piston(mm).

Từ công thức F = p x A (A là diện tích đáy piston[m2])

)(0274.010250

686700 25 m

pFA =

×==⇒

)(186.014.30274.044 mAD c =×==⇒

π

Tra bảng 4.1 (trg 140-TL 1), ta chọn Dc=200(mm).

Gọi Q là lưu lượng do bơm cung cấp,(lít/s).

V là vận tốc dòng chảy,(m/s).

Vì bơm hoạt động với áp suất lớn nên lấy v=0.02 (m/s).

⇒ Q = v x A = 000628.04

2.014.302.02

=×× (m3/s) = 0.628(l/s) = 37.68(l/ph)

So sánh với bảng 5.11(trg 216-TL1), ta thấy thỏa mãn về cách chọn.

Như vậy công suất của bơm P(kW), nếu như ta lấy hiệu suất bơm η=0.85


47.1810006085.0

102501068.3760

53

=××

×××=××=

−

ηpQP (kW)

Ta sẽ chọn động cơ điện có công suất 20(kW).

3.4.4 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

100mm. 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.

♦Ống tube: ống tube được sử dụng trong hệ thống thủy lực yêu cầu các đường

ống dẫn có đường kính không lớn hơn 1 inch(25.4mm) và áp suất không vượt

quá 400bar. Ống tube được làm loe ra và được lắp với các khớp nối nén ép có

ren. Có 2 loại ống tube:

+ Loại không có ghép mối: được sản xuất bằng cách kéo nguội hoặc dùng các

phôi ép nong từ thép lặng mềm.

+ Loại ghép mối: được hàn giáp mí chế tạo từ thép lá được cán nguội, sau đó

được tạo thành ống, hàn và kéo.

Loại không ghép mối được chế tạo có kích cỡ lớn hơn loại ống tube hàn

điện. Trong thực tế thì ống tube sử dụng thõa đáng hơn, bởi vìchúng rất dễ uốn,

yêu cầu ít chi tiết hơn và khớp nối cũng ít hơn.

♦Ống pipe: được làm ren với các khớp nối có ren trong có thể được sử dụng với

đường kính lên đến 32mm và áp suất cỡ 70bar. Trong trường hợp hệ thống thủy

lực đường kính có áp suất vượt quá 70 bar và đường kính lớn hơn 32mm thì ống

sẽ sử dụng mặt bích, hàn lại và các khớp nối cũng liên kết bằng hàn. Kích cỡ của

ống định rõ bằng đường kính danh nghĩa bên trong, đường ren ống pipe là đồng

nhất ở tất cả các kích cỡ, không kể đến độ dày thành ống.


Ống pipe được sử dụng trong các hệ thống thủy lực có kích thước lớn, ở

những nơi cần lưu lượng dòng chảy lớn, và đặt biệt thích hợp cho những đường

ống thẳng, cố định và dài. Ống pipe được làm ren côn trên đường kính ngoài để

lắp vào lỗ côn hoặc khớp nối. Tuy nhiên, nó không thể uốn được , thay vào đó

khớp nới sẽ được sử dụng tai mọi vị trí cần liên kết. Chính điều này đã làm cho

tăng giá thành hệ thống và tạo điều kiện cho sự rò rỉ.

♦Ống mềm: các loại ống mềm được sử dụng ở những nơi đường ống thủy lực

được nối với những thiết bị di chuyển với nhau. Ống mềm được chế tạo thành 3

lớp. Vật liệu lớp trong cùng bằng cao su tổng hợp, chất liệu cao su được xác

định bằng loại dầu thủy lực sử dụng trong hệ thống. Các lớp ở giữa là các lớp

tăng cường độ bền cho ống, có thể bằng sợi vải hoặc cao su đối với những ống

chịu áp suất thấp, hoặc loại dây bện lưới tay thế cho sợi vải đối với những ống

chịu áp suất cao hơn. Ống mềm được sử dụng rất phổ biến bởi vì nó làm đơn

giản hóa hệ thống ống dẫn trong hệ thống thủy lực. Khi thiết đặt một cách đúng

đắn, sẽ tạo điều kiện cho giảm bớt sự va đập, các ống mềm được thiết đặt tự do,

tránh sự uốn cong của các khớp nối giữa các đầu liên kết.

Tính chọn kích thước ống làm việc

Áp suất hệ thống thủy lực sẽ xác định độ dày thành ống của các loại ống

khác nhau. Áp suất, đường kính và độ dày của thành ống được trình bày trong

bảng I , [Trang 157 – Tài liệu 3].

3.4.5 Hệ thống làm mát:

Nếu nhiệt độ tăng cao, khả năng bôi trơn sẽ giảm, đồng thời khả năng ôxy hóa

dầu cũng tăng, dẫn đến sự ăn mòn các bộ phận và hình thành các cặn lắng trong

hệ thống.

Các dầu thủy lực hiện nay có thể vận hành ở 820C, trong khi vài năm trước

đây nhiệt độ giới hạn chỉ tới 490C vì vậy cần phải duy trì nhiệt độ dầu ở mức qui

định.

Chúng ta đều biết rằng thiết kế hình dạng và kích thước bình chứa dầu thuận

tiện việc làm mát không phải lúc nào cũng áp dụng được trong thực tế vì những

ràng buộc không gian lắp đặt, nên phải tiến hành biện pháp làm mát dầu khác.

Phân loại hệ thống làm mát: có 2 loại hệ thống lám mát


♦Hệ thống làm mát bằng không khí: hệ thống này chính là những cánh tản nhiệt

gắn theo chiều dài của đường ống để tạo ra sự truyền tốt nhất. Nhiệt của dầu

trong các ống dẫn sẽ truyền ra không khí nhanh hơn nhờ những cánh tản nhiệt

này. Bộ tản nhiệt có thể còn được gắn phía dưới đáy bình chứa.

♦Hệ thống làm mát bằng nước (hình 3.13): hệ thống này thường có khả năng làm

mát cao hơn bộ làm mát bằng không khí. Trong thiết bị này, dầu sẽ đi qua

đường ống xung quanh có nước tuần hoàn. Nhiệt trong dầu sẽ truyền qua nước

nên nhiệt độ sẽ giảm nhanh chóng.

Hình 3.13 – Kết cấu của bộ làm mát bằng nước.

3.4.6 Hệ thống lọc dầu:

3.4.6.1 Nhiệm vụ của hệ thống lọc: (hình 3.14).

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.

Hình 14 – Kết cấu của bộ phận lọc.

3.4.6.2 Cấu trúc của hệ thống lọc:

3.4.6.2.a 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 đã 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.

+ Chất hấp thụ: dùng chất hấp thụ như than hoạt tính. Loại này không dùng trong

hệ thống thủy lực vì ngoài việc hấp thụ chất bẩn có trong dầu, còn hấp thụ luôn

cả chất phụ gia trộn trong dầu để chống lại sự mài mòn.

3.4.6.2.b Các loại phần tử lọc:

Có 3 phần tử lọc cơ bản: kiểu bề mặt, kiểu cạnh và kiểu chiều sâu.

+ Phần tử lọc trong: thuộc kiểu bề mặt, được làm bằng vải dày hoặc giấy đã qua xử

lý. Dầu sẽ chảy qua các lỗ nhỏ của phần tử lọc còn chất bẩn sẽ bị giữ lại.

+ Phần tử lọc kiểu cạnh: dầu sẽ chảy qua khoảng trống giữa giấy

hoặc các đĩa kim loại. Mức độ lọc được xác định bằng khe hở giữa các đĩa.

+ Phần tử lọc kiểu chiều sâu: gồm các bông vải hoặc nỉ dày.

3.4.6.2.c 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

(hình 3.15 ).


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.

Chú ý khi dầu đi qua bộ lọc

thì áp suất dầu sẽ bị suy Hình 3.15 – Sơ đồ bố trí của bộ lọc.

giảm. Sự suy giảm áp suất ở bộ lọc tinh sẽ lớn hơn lọc thô, vì vậy khi thiết kế

nên để ý điều này.

+ 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.

3.4.7 Thùng chứa dầu:

Thùng chứa dầu có 2 chức năng: lưu trữ và điều hòa dầu trong hệ thống. Các

bộ lọc có nhiệm vụ tách chất bẩn trong dầu để khỏi gây nghẹt dẫn đến sự phá hủy

hệ thống.

Việc thiết kế thùng chứa dầu dễ dàng nếu như ta không bị ràng buộc về giới

hạn không gian, về trọng lượng và ta có thể chọn vị trí lắp đặt theo ý muốn.

Thùng chứa dầu thủy lực có cấu tạo hợp lý, ngoài việc cung cấp đủ dầu cho

bơm còn phải có các khả năng sau:

♦ Tỏa nhiệt tốt.

♦ Tách được không khí ra khỏi dầu.

♦ Nhận biết được sự ô nhiễm trong dầu.

Một số vấn đề liên quan đến việc thiết kế bình chứa dầu:

3.4.7.1 Hình dạng:

Về hình dạng, bình chứa cao và hẹp tốt hơn là nông và rộng. Cùng dung tích

nhưng bình cao và hẹp sẽ có mực dầu cao hơn bình nông và rộng. Để tránh sự

xoáy lốc của dầu ta nên để mức dầu trong bình cao hơn cửa ống nạp của bơm,

nếu có sự xoáy lốc của dầu ở trong đường ống nạp thì sẽ có không khí đi vào hệ

thống. Điều này sẽ dẫn đến khả năng truyền công suất sẽ giảm vì không khí bị

nén, và hơn nữa không khí sẽ làm giảm khả năng bôi trơn của dầu.

3.4.7.2 Kích thước:


Thùng chứa dầu có kích thước lớn sẽ có khả năng làm mát dầu cao do diện

tích bề mặt tiếp xúc với không khí lớn nên việc tản nhiệt dễ dàng hơn. Thùng

chứa lớn thì sự tuần hoàn dầu cũng ít hơn nên các chất bẩn dễ lắng đọng.

Kích thước của thùng chứa dầu cũng phải đủ để chứa dầu khi tất cả các piston

trở về vị trí ban đầu và khoảng trống đủ cho sự dãn nở của dầu khi tăng nhiệt độ.

+ Đối với các máy móc tĩnh thường hay áp dụng qui tắc dung tích thùng chứa phải

bằng 2 hoặc 3 lần lưu lượng dầu được bơm sẽ bơm ra trong 1 phút.

+ Đối với các máy móc động như hệ thống thủy lực trên ôtô thì qui tắc trên ít khi

sử dụng mà dung tích của thùng chứa được chọn theo kinh nghiệm.

3.4.7.3 Vị trí:

Thùng chứa đặt lên phía trên bơm chiếm tỉ lệ khá cao trong các hệ thống thủy

lực. Với cách lắp đặt này thì cửa nạp của bơm luôn đầy dầu làm khả năng có

khoảng trống trong bơm. Khi có khoảng trống trong bơm thì khả năng ăn mòn

kim loại sẽ xảy ra. Dầu trong ống nạp cũng có thể gây ra sự xoáy lốc dầu ở cửa

nạp.

3.4.7.4 Tấm ngăn:

Trong thùng chứa có bố trí một số tấm ngăn. Chiều cao tấm ngăn khoảng bằng

2/3 mực dầu. Các tấm ngăn có 2 tác dụng:

♦ Ngăn không cho dầu trên đường ống không trở về đi ngay vào bơm. Có tấm ngăn

thì dầu trở về sẽ tản ra phía vách thùng chứa, nhiệt độ sẽ giảm thấp trước khi hòa

vào lượng dầu có sẵn trong thùng.

♦ Tránh sự tung tóe dầu bên trong thùng chứa khi hệ thống đang hoạt động

3.4.7.5 Nắp thùng dầu:

Nắp thùng chứa thường có lỗ thông hơi, trên nắp có bộ lọc để ngăn không cho

bụi lọt vào cùng không khí. Một số thùng chứa không dùng lỗ thông hơi mà thay

thế là van điều khiển. Van sẽ tự động đưa không khí lọc vào thùng chứa nhưng

không cho không khí đi ra ngoài cho đến khi áp suất trong thùng đạt đến giá trị

xác định trước.


Hình 3.16 – Kết cấu của thùng dầu

3.4.8 Thiết kế thân máy:

Trên hình (3.17) trình bày sơ đồ phân loại thân máy ép thủy lực. Tiêu chuẩn đầu

tiên được dùng để phân loại là hướng chuyển động của dụng cụ công tác: kiểu

nằm ngang, kiểu thẳng đứng hoặc kiểu hỗn hợp (dụng cụ công tác dịch chuyển

theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng, theo phương thẳng đứng và

phương nghiêng…). Các máy ép kiểu đứng còn phân loại tiếp, theo hướng tác

động của lực công tác (hướng lên trên hoặc xuống dưới), loại máy ép có dẫn động

trên hoặc dẫn động dưới.

Hình 3.17 – Sơ đồ phân loại thân máy ép thủy lực. Người ta cũng phân biệt các loại khung: một trụ, hai trụ, kiểu cột (hai cột, ba

cột, bốn cột và nhiều cột), kiểu kết cấu đặc biệt.

Mỗi thân máy ép có thể lại là kiểu hàn liền hoặc kiểu lắp ghép, kiểu được đúc

(thép 35П) hoặc được hàn (thép CT3). Các thân máy ép cỡ lớn có khi 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, hoặc từ nhiều thân ghép nối

với nhau.

Phụ thuộc vào chức năng công nghệ của máy ép và số lượng các chi tiết phải

gia công mà kết cấu thân máy có thể thay đổi.

Việc tính toán các thân kiểu cột có đặc điểm riêng. Tính toán các thân kiểu

đứng của máy ép cũng như việc tính toán của thân kiểu hai trụ (chiều cao của

thân được lấy bằng độ dài của cột giữa các mặt phẳng trong của xà ngang). Đối

với máy ép kiểu đứng, nếu ta tính thân theo tải nằm ngang sẽ không hợp lý vì các

cột có độ cứng vững nhỏ so với độ cững vững của xà ngang. Thường thì các cột

chịu tác động của tải nằm ngang, được xem như là dầm, mà các đầu mút được cố

định chặt ở các xà ngang cố định. Đồng thời giả sử có tải đều tác dụng lên các cột

(có thể có sự không đều của tải ở thời điểm ban đầu, nhưng sau đó sẽ được san

bằng đều, vì có sự phân bố lại tải).

Ứng suất ở các cột là:

[ ]σσ <+=u

x

WM

FN

max

Trong đó:

σ max - ứng suất lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm;

[σ] - ứng suất cho phép của tiết diện;

N - lực nén thanh chịu tác dụng;

F - diện tích tiết diện nguy hiểm;

Mu - mômem uốn theo phương x của thanh;

Wu - môduyn chống uốn của tiết diện.

Như vậy ở đây ta cần phải đi

giải bài toán sức bền để kiểm tra

độ bền của thân máy ép. Ta xem

thân máy ép như một thanh thẳng

chịu uốn và nén đồng thời.


Dưới đây là các biểu đồ xây

dựng từ giả thiết:

Đơn giản hóa kết cấu thân máy,

ta được biểu đồ sau: (hình 2.18)

Hình 2.18 – Sơ đồ đơn giản hóa kết cấu thân máy ép

* Biểu đồ nội lực trên thân máy:

a) b) Hình 2.19 – Biểu đồ nội lực của thân máy ép. a) Biểu đồ lực dọc Nz (N).

b) Biểu đồ lực cắt Q (N).


a) b) Hình 2.20 – Biểu đồ nội lực của thân máy ép. a) Biểu đồ mômen uốn Mu (Nm).

b) Biểu đồ ứng suất σ (N/m2).

Ta đã xác định được ứng suất lớn nhất của thanh là tại ngàm. Đem so sánh với

ứng suất cho phép của vật liệu là thép CT3:

σmax = 120,172500 < [σ] =160 (MN/m2).

Như vậy kết cấu của khung đủ bền.

Chương 4: QUI TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT

4.1 Đặc điểm và điều kiện làm việc:

Trục piston là một chi tiết quan trọng trong hệ thống máy ép thủy lực. Trục

piston một đầu gắn với đĩa piston, đầu còn lại được gắn với đầu ép (xà ngang di

động) để thực hiện nhiệm vụ ép. Khi trục piston làm việc chuyển động lên xuống


dưới tác động của áp lực dầu. Trục piston chuyển động trong cylinder và để tránh

sự rò rỉ dầu người ta ép những đệm kín lên thân trục piston.

Về kết cấu thì trục piston có 2 đầu ren để lắp bulông vào và một đầu được gắn

với đầu ép, ngoài ra còn có một lỗ vuông để giúp cho việc giữ đầu ép được chắc

chắn hơn.

Trong quá trình làm việc thì trục piston chịu tác dụng của lực kéo nén đúng tâm.

4.2 Yêu cầu kỹ thuật:

Yêu cầu kỹ thuật khi gia công trục piston phụ thuộc vào công dụng, điều kiện

làm việc và ngay cả dạng phôi liệu. Khi chế tạo trục piston thường phải đảm bảo

những yêu cầu kỹ thuật sau đây:

♦ Độ đảo hướng kính của đường kính ngoài lớn nhất của trục piston trong

khoảng (0,025 ÷ 0,1)mm.

♦ Bề mặt trục piston phải bằng phẳng, không gồ ghề.

♦ Đảm bảo độ đồng tâm của đường kính ngoài thân trục piston và hai đầu ren.

♦ Dung sai độ tròn của mặt A không lớn hơn 0,006mm.

♦ Dung sai độ trụ của mặt A không lớn hơn 0,006mm.

4.3 Vật liệu chế tạo:

Các piston thường được chế tạo từ thép hợp kim như 20X, 40X, crôm–niken

hoặc crôm-môlipden. Những vật liệu này có tính chống mòn và giảm rung tốt.

4.4 Phương pháp tạo phôi:

Phôi trục piston có thể chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau như đúc,

hàn, rèn hoặc từ thép cán. Với loại trục piston dùng cho máy ép thủy lực ta chọn

vật liệu là thép 40X và được chế tạo từ phương pháp rèn tự do trong khuôn trên

máy búa. Dưới đây là bản vẽ phôi của trục piston máy ép thủy lực.

Hình 4.1 Bản vẽ phôi trục piston.


4.5 Bản vẽ chế tạo trục piston:

4.6 Thiết kế các nguyên công công nghệ:

Việc thiết kế nguyên công là làm sáng tỏ các vấn đề kỹ thuật đặt ra cho từng

nguyên công như: Các bước công nghệ mà nguyên công đó tiến hành định vị và

kẹp chặt như thế nào? Đồ gá ra sao? Máy công nghệ, dụng cụ kiểm tra, dụng cụ

cắt gọt và dung dịch trơn nguội?

Chọn tiến trình gia công:


Nguyên công 1: Làm sạch phôi.

Phôi thường có bề mặt sần sùi, có các ria mép, chất bẩn, những lớp rỉ sét, cạnh

sắc nên cần phải làm sạch với mục đích:

♦ Tạo bề mặt sạch để dễ gia công.

♦ Tạo bề mặt không gia công được tốt để dễ gá đặt.

♦ Dùng đá mài tay làm sạch các bề mặt, các cạnh sắc.

Nguyên công 2:

Nội dung nguyên công:

+ Tiện mặt đầu, khoan tâm và tiện lớp mỏng bề mặt phôi đầu trái.

+ Trở đầu sau đó tiện mặt đầu và khoan tâm đầu còn lại và tiện lớp mỏng bề mặt

phôi đầu phải.

Sơ đồ gá đặt:

Máy công nghệ:

Ta chọn máy tiện cỡ lớn của Liên Xô là 1M63, với các thông số sau:

♦ Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công được (mm): 630

♦ Khoảng cách hai đầu tâm (mm): 3000

♦ Số cấp vòng quay của trục chính: Z = 22

♦ Số vòng quay của trục chính: n = 10 ÷1250 v/ph

♦ Lượng chạy dao dọc: 0,064 ÷ 1,025 mm

♦ Lượng chạy dao ngang: 0,026 ÷ 0,378 mm

♦ Công suất động cơ: 13 kW

♦ Kích thước của máy (dài x rộng x cao): 4950x1690x1420

Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt:

Chi tiết được gá trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm và luynét động,định vị

nhờ mặt trụ ngoài và mặt đầu (khống chế 5 BTD).

Chọn đồ gá:


Hình 4.1 - Luynét và mâm cặp 3 chấu tự định tâm.

Dụng cụ cắt:

Chọn dao tiện đầu cong có gắn mảnh thép gió.

Theo tài liệu [8, trang 306, Bảng 4.21], dụng cụ cắt có các thông số sau:

B H L m r

10 10 60 5 0,5

♦ Mũi khoan tâm liên hợp:


Thông số mũi khoan tâm liên hợp:

Tên mũi khoan Đường kính d Chiều dài L Chiều dài làm việc

Mũi khoan tâm 3 60 4,5

Dụng cụ kiểm tra:

♦ Dùng thước dây để kiểm tra chiều dài của trục, thước có chiều dài

5000mm, với cấp chính xác 0,1mm.

♦ Dùng đồng hồ so đo độ đồng tâm của 2 lỗ tâm.

Dung dịch trơn nguội:

Khi tiện mặt đầu và khoan tâm ta dùng dung dịch trơn nguội là nước

emunsi.

Nguyên công 3:


+ Tiện tinh bề mặt trụ ngoài 1 đạt kích thước Þ125, chiều dài L=1112.

+ Trở đầu chi tiết, tiện trụ bề mặt còn lại.


Máy công nghệ:

Ta chọn máy tiện cỡ lớn của Liên Xô là 1M63:

Chuẩn công nghệ:

Chi tiết được gá trên 2 mũi tâm và sử dụng tốc kẹp, luynet.

Dụng cụ cắt:

+ Dao tiện ngoài có gắn mảnh hợp kim cứng.


Theo tài liệu [8, trang 297, Bảng 4.6], dụng cụ cắt có các thông số sau

H B L l n r

16 10 100 10 4 0,5


Dùng thước kẹp với cấp chính xác 0,01 mm để kiểm tra.

Dung dịch trơn nguội:

Có thể dùng hoặc không dùng dung dịch trơn nguội. Nếu dùng dung dịch

trơn nguội là nước Emunsi.

Nguyên công 4:


+ Tiện bề mặt trụ ngoài đạt kích thước Þ100, L = 180(mm).


+ Trở đầu lại, tiện bề mặt trụ ngoài đạt kích thước Þ100, L = 180(mm).




Máy công nghệ:


Chuẩn công nghệ:


Dụng cụ cắt:

+ Dao tiện rãnh có gắn mảnh hợp kim cứng.

Theo tài liệu [8, trang 307, Bảng 4-21].

H B L a r

12 12 65 3 1.2



Dụng dịch trơn nguội:

Ta dùng dung dịch trơn nguội là nước Emunsi.

Nguyên công 5:


+ Dùng dao tiện ren vát mép đạt kích thước 3x45°.

+ Tiện ren M60x5.5, L = 60 (mm).

+ Trở đầu chi tiết lại, vát mép đạt kích thước 3x45°.

+ Tiện ren M60x5.5, L = 80 (mm).



Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt:


Máy công nghệ:


Dụng cụ cắt.

Chọn dao tiện ren có gắn mảnh hợp kim cứng.

Theo tài liệu

[8, trang 301, Bảng 4.12], dụng cụ cắt có các thông số sau:

b H L l n p

12 20 120 6 3 0,8-3




Dụng dịch trơn nguội:

Ta dùng dung dịch trơn nguội là nước Emunsi.

Nguyên công 6:

Tổng kiểm tra các mặt gia công. Gia công các ba via.

4.7 Xácđịnh chế độ cắt:

4.7.1 Xác định chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ125:

Chọn chiều sâu cắt: t (mm).

♦ Khi tiện thô: t = 3(mm), số lần cắt i = 2.

+ Kích thước trục Dthô1 = 140(mm).

+ Kích thước trục sau tiện thô: Dthô2 = 128(mm).

♦ Khi tiện bán tinh: t = 1.25(mm), số lần cắt i = 1.

+ Kích thước trục: Dbán tinh 1 = 128 (mm).

+ Kích thước trục sau tiện bán tinh: Dbán tinh 2 = 125.5(mm).

♦ Khi tiện tinh: t = 0.25, số lần cắt i = 1.

+ Kích thước trục: Dtinh 1 = 125.5(mm).

+ Kích thước trục sau tiện bán tinh: Dtinh 2 = 125(mm).

Chọn lượng chạy dao: S (mm/vg).

+ Sthô = 0,6 mm/vòng ( theo [8, trang 11, bảng 5 – 11]).

+ Stinh = 0,1mm/vòng ( theo [8, trang 13, bảng 5 – 14]).

Xác định tốc độ cắt: V (m/ph).

phmKStT

CV Vy

zxmV

vv/,

.=

Trong đó:

Cv – Hệ số điều chỉnh tra [8, trang 14, bảng 5–17] ta có: Cv = 350 khi vật liệu

lưỡi cắt là T15K6.

xv, yv, m – Các số mũ được tra [8. trang 14, bảng 5 – 17] ta có:

xv = 0,15; yv = 0,35, m = 0,2

V – Vận tốc cắt.

S – Lượng chạy dao vòng, Sthô = 0,6 mm/vòng, Stinh = 0,1 mm/vòng.

T – Tuổi bền của dao khi sử dụng 1 dao, T = 60 phút.

t – Chiều sâu cắt, tthô = 3(mm), ttinh = 0.25(mm).


Kv – Hệ số điều chỉnh vận tốc, ta có: Kv = Kmv.Knv.Kuv

Với Kmv – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính chất cơ lý của thép;

Theo [8, trang 7, bảng 5–3], khi σb = 750 Mpa có Kmv = 0,48

Kuv – Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, sử dụng vật liệu T15K6

khi thép bền nhiệt và chống ăn mòn. Theo [8, trang 8, bảng 5–6] ta có Kuv = 1,9.

Knv – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi

Theo [8, trang 8, bảng 5–5], ta có Knv = 0,9.

82,09.10948.0.. =××==⇒ uvnvmvv KKKK

Thay các giá trị thông số trên vào công thức tính tốc độ cắt ta được:

( )phmVthô /33.12882.06.0360

35035,015,02,0 =

××=

( )phmVtinh /26.24082.01.0360

35035,015,02,0 =

××=

29.31912814.3

33.12810001000 =××=

××=DVn thô

thô π(vòng/phút)

127.61212514.3

26.24010001000 =×

×=××=DVn tinh

tinh π(vòng/phút)

Theo thuyết minh máy ta chọn nthô = 580(vg/ph), ntinh = 850 (vg/ph).

Lúc này tốc độ cắt thực tế:

96.3051000

58012814.31000

=××== DnVthôπ

(m/ph).

625.3331000

85012514.31000

=××== DnVtinhπ

(m/ph).

Tính lực cắt Pz.

Theo [8, trang16] ta có công thức:

Pnyx

Pz KVStCP .....10=

Cp, x, y, n – Là hệ số và số mũ được tra theo [8, trang 18, bảng 5 – 23] ta có:

Cp = 300; x = 1; y = 0,75, n = - 0,15.

Kp – Hệ số điều chỉnh, Kp = Kmp.Kϕp..Kγp.Kλp.Krp

Theo [8, trang 9, bảng 5 – 9] ta có: Kmp = 0,75/0,75 = 1

Theo [8, trang 17, bảng 5 – 22] ta có: Kϕp = 1,08 khi góc nghiêng chính 30o

Theo [8, trang 17, bảng 5 – 22] ta có: Kγp = 1,25 khi góc trước – 15o


Theo [8, trang 17, bảng 5 – 22] ta có: Kλp = 1 khi góc cắt chính 5o

Theo [8, trang 17, bảng 5 – 22] ta có:Krp = 0,87 khi bán kính đỉnh dao r =0,5mm

175.187.0125.108.11 =××××=⇒ pK

Thay các số trên vào công thức ta được:

23.3055175.196.3056.0330010 15,075,01 =×××××= −zP (N).

Công suất cắt N.

kWVPN z 27.15102060

96.30523.3055102060

=××=

××=

4.7.2 Xác định chế độ cắt khi tiện mặt đầu:

t, S, V tra theo [8, trang 56, bảng 5 – 64] khi dùng dao tiện T15K6.

Khỏa mặt đầu trên máy tiện 1M63, σb = 750 Mpa.

N, tra theo [8, trang 60, bảng 5 – 68].

t (mm) S (mm/vg) V(m/ph) n (v/ph) T (phút) N (kW)

2.5 0.75 227 850 0.12 4.9

Bảng 4.6.2 Tốc độ cắt khi tiện mặt đầu.

85037.51614014.322710001000 =⇒=

××=

××= nD

Vnπ

(vg/ph).

Thời gian gia công cơ bản.

nS

LLLT.

21 ++= .i (phút).

Trong đó: L = D/2 = 70 mm

L1= 2.32605.2)25,0( 0 =+=÷+

tgtgtϕ

mm

L2= )55,0( ÷ mm, chọn L2=5 mm

Thay vào ta được: 56,0485075.0

58.270 =××

++=T phút

4.7.3 Chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ60 :

♦ Chế độ cắt khi tiện thô:


4 0.5 260 890 1.54 5.8


Bảng 4.6.3 Tốc độ cắt khi tiện thô mặt Þ60.

)/(89004.13806014.326010001000 phvgn

DVn =⇒=

××=

××=

π

Thời gian gia công cơ bản:

nS

LLLT.

21 ++= .i (phút)

Trong đó: L = 130 mm ( chiều dài bề mặt gia công )

L1= 48.42604)25,0( 0 =+=÷+

tgtgtϕ

mm

L2= )31( ÷ mm, chọn L2=3 mm

Thay vào ta được: 54.158905.0

348.4130 =××

++=T (phút).

♦ Chế độ cắt khi tiện tinh:

+ Lượng chạy dao S tra theo [8, trang 13, bảng 5–14] khi Ra 0.63:


0.25 0.12 130 630 1.24 5,8

Bảng 4.6.3 Tốc độ cắt khi tiện tinh mặt Þ60.

)/(63002.6906014.313010001000 phvgn

DVn =⇒=

××=

××=

π


nS

LLLT.

21 ++= .i (phút)


L1= 68.226025.0)25,0( 0 =+=÷+

tgtgtϕ

(mm).

L2= )31( ÷ mm, chọn L2=3 (mm).


325.0130 =××

++=T (phút).

4.7.4 Chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ100 :

♦ Chế độ cắt khi tiện thô:


4 0.4 260 890 1.57 5.8


Bảng 4.6.3 Tốc độ cắt khi tiện thô mặt Þ100.

)/(890025.82810014.326010001000 phvgn

DVn =⇒=

××=

××=

π


nS

LLLT.

21 ++= .i (phút)


L1= 30.42604)25,0( 0 =+=÷+

tgtgtϕ

mm

L2= )31( ÷ mm, chọn L2=3 mm


330.4180 =××

++=T (phút).

♦ Chế độ cắt khi tiện tinh:

+ Lượng chạy dao S tra theo [8, trang 13, bảng 5–14] khi Ra 0.63:


0.5 0.12 130 580 2.66 5,8

Bảng 4.6.3 Tốc độ cắt khi tiện tinh mặt Þ45.

)/(58001.41410014.313010001000 phvgn

DVn =⇒=

××=

××=

π


nS

LLLT

.21 ++

= .i (phút)


L1= 28.22605.0)25,0( 0 =+=÷+

tgtgtϕ

(mm).

L2= )31( ÷ mm, chọn L2=3 (mm).


328.2180 =××

++=T (phút).

4.7.4 Chế độ cắt khi tiện ren M60x5.5:

♦ Chiều sâu cắt: t (mm).

Chọn chiều sâu cắt t = 2(mm).

♦ Lượng chạy dao: S (mm/vg).

+ Lượng chạy dao dọc: Sd bằng bước ren p. Sd = 5.5 (mm/vg).


+ Lượng chạy dao ngang: Sp bằng chiều sâu cắt t. Sp = 2 (mm/vg).

♦ Tốc độ cắt: V(m/ph).

vxz

ymv K

SSTC

V ×××

=

Trong đó :

Cv và các số mũ m, x, y, và chu kỳ bền trung bình T

Theo [ Bảng 5-49, trang 38- TL 8 ], ta có các giá trị của các hệ số trên:

Cv – Hệ số điều chỉnh, tra bảng Cv = 14.8 ; Vật liệu lưỡi cắt P6M5.

x = 0.70; y = 0.30; m = 0.11T = 80(ph).

Kv – hệ số điều chỉnh tổng quát, phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể:

Kv = Kmv x Kuv x Kev

Trong đó:

Kmv – hệ số phụ thuộc vào tính chất của vật liệu gia công, Kmv = 1.0

Kuv – hệ số phụ thuộc vào tính chất của vật liệu phần lưỡi cắt, Kuv = 1.0

Kev – hệ số phụ thuộc vào phương pháp cắt ren, Kev = 1.0

Thay vào công thức trên, ta được:

14.0280

8.1470.030.011.0 ×

××=V = 14.09 (m/ph).

♦ Các quan hệ lực:

+ Lực cắt thành phần tiếp tuyến, Pz(N):

pu

yp

z Ki

pCP ×

××=

10

Trong đó:

p – bước ren, p = 2 mm;

i – số bước cắt, i = 3 (bảng 5-45, trang 38 – TL 8).

Cp, y – hệ số và số mũ, tra theo (bảng 5-51, trang 43 – TL 8) ta có:

Cp = 148; y = 1.7; u = 0.71.

Kp – hệ số điều chỉnh, Kp = Kmp = 0.75 (bảng 5-10, trang 9 – TL 8).

Như vậy ta có:

75.03

21481071.0

7.1

×××=zP = 1653.17 (N).

♦ Công suất cắt ren N, kW:


601020×

×=

VPN z =

601020141653

×× = 0.37 (kW).

Chương 5: NHỮNG VẤN ĐỀ QUAN TRỌNG ĐỐI VỚI MÁY ÉP

5.1 Dầu thủy lực và bảo quản.

5.1.1 Dầu thủy lực:

Dầu trong hệ thống thủy lực là môi trường truyền công suất. Dầu thủy lực

cũng là một chất bôi trơn và làm nguội cho hệ thống. Việc chọn loại dầu thích

hợp là yêu cầu quan trọng đối với sự làm việc thỏa đáng và 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 thủy lực được chọn phải chứa các chất

phụ gia cần thiết để bảo đảm đặc tính chống mài mòn cao.

● 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.

Những loại dầu thủy lực phù hợp

● Dầu hộp trục khuỷu : phân loại theo tính năng, kí hiệu bằng các chữ cái SC, SD

hoặc SE của SAE J180.

● Dầu thủy lực chống mài mòn : không có kí hiệu phổ biến chung cho loại dầu

thủy lực này. Tuy nhiên các nhà cung cấp dầu thủy lực chính đều sản xuất và cung

cấp loại dầu có chất lượng chống mài mòn này.

● Những loại dầu qui định khác của sản phẩm dầu mỏ, thích hợp đối với các hệ

thống thủy lực, nếu chúng đáp ứng được những tính chất sau:

a) Có đúng chủng loại và hàm lượng các chất phụ gia chống mài mòn dựa trên

những loại dầu hộp trục khuỷu đã kí hiệu ở trên, hoặc đã qua một thử

nghiệm trên bơm thủy lực tương tự loại dầu chống ăn mòn.

b) Đáp ứng với các đề nghị về độ nhớt trình bày trong bảng dưới đây.

c) Có tính ổn định hóa học đầy đủ, đối với quá trình hoạt động của hệ thống

thủy lực.

Bảng dươi đây trình bày độ nhớt yêu cầu để sử dụng đối với các thiết bị của

Vickers trong những hệ thống thủy lực cơ giới và công nghiệp.

Phạm vi nhiệt độ hoạt động ở

hệ thống (t0 min - t0 max)

Kí hiệu độ nhớt theo SAE

***

-100 F đến 1300 F (-230C đến 540C)

-00 F đến 1800F (-180C đến 830C)

-00 F đến 2100F (-180C đến 990C)

-500 F đến 2100F (100C đến 990C)

5W

5W – 20

5W-30

10W

10W – 30**

20 - 20W


*Nhiệt độ vận hành

Nhiệt độ thể hiện ở bảng trên là nhiệt độ nguội lúc bắt đầu làm việc đến nhiệt độ

tối đa khi vận hành. Những qui định khởi động thích hợp được tuân thủ để bảo đảm

sự bôi trơn đầy đủ trong suốt quá trình ‘’hâm nóng’’ hệ thống trước khi chính thức

hoạt động.

5.1.2 Bảo quản dầu thủy lực:

Chúng ta phải luôn 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….

+ Súc rửa, thay bộ lọc mỗi khi thay dầu để ngăn cản sự thâm nhập của chất nhiễm

bẩn vào trong hệ thống.

+ 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 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 và bảo dưỡng các lọc dầu, lỗ

thông hơi, bình chứa…

+ Sự thông khí phải thực hiện hết sức cẩn thận bằng việc thiết kế bình chứa và hệ

thống một cách hợp lý đúng đắn, để bảo đảm sự thông khí của dầu thủy lực

được giữ ở mức tối thiểu.

5.2 Sự rò rỉ và làm kín.

5.2.1 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 được

phân phối đến động cơ thủy lực và tác động làm cho động cơ quay. Nhưng chúng

ta biết rằng, không thể đạt được 100% hiệu quả thể tích làm việc trong hệ thống,

bởi vì một lượng dầu thủy lực bị rò rỉ trong hệ thống. Một số lượng dầu được

định kế hoạch hoặc thiết kế để bù cho rò rỉ, một số rò rỉ khác có thể ngoài dự

định. Bất kì sự rò rỉ nào được dự tính trước hoặc là không dự tính đều làm giảm

hiệu quả làm việc, gây ra tổn thất công suất. Sự rò rỉ là vấn đề chúng ta phải chấp

nhận trong những hệ thống thủy lực…. Đây là cái chúng ta phải trả cho những lợi

ích khi có những phương pháp truyền động công suất khác nhau.

* Sự rò rỉ bên trong

Sự rò rỉ bên trong phải được thiết kế ở các thiết bị thủy lực để cung cấp sự bôi

trơn cho các lõi van, các trục, piston, ổ bi, các cơ cấu của bơm và những bộ phận

di chuyển khác của thống thủy lực. Ngoài ra, ở một số thiết bị điều khiển bù của

động cơ thủy lực và bơm, một số van thủy lực, các đường ống dẫn rò rỉ được thiết

kế để cung cấp sự điều khiển chính xác, tránh các piston và lõi van làm việc bị

‘’giật cục’’ hoặc dao động. Dầu thủy lực không bị mất đi ở những đường rò rỉ

bên trong, luôn luôn có đường về thùng chứa thông qua ống dẫn trở về hoặc đi

qua những rãnh xả đặt biệt được thiết kế trong hệ thống.

Tuy nhiên, sự rò rỉ bên trong quá nhiều chắc chắn sẽ làm cho cơ cấu dẫn động

làm việc chậm lại. Sự tổn thất công suất đi kèm theo nhiệt sinh ra tại các đường

rò rỉ. Trong một số trường hợp, sự rò rỉ qua mức ở van có thể làm cho cylinder bị

trôi dạt hoặc thậm chí gây ra sự lọt dầu thủy lực vào khi van đang ở vị trí trung

hòa. Trong trường hợp van kiểm soát lưu lượng hoặc kiểm soát áp suất, sự rò rỉ

thường làm giảm tác động điều khiển, hoặc có thể bị mất điều khiển.

Sự mài mòn thông thường sẽ làm tăng dòng rò rỉ bên trong do tạo ra đường

dẫn dòng chảy lớn hơn. Dầu thủy lực có độ nhớt thấp sẽ rò rỉ nhiều hơn loại dầu

nặng có độ nhớt cao. Do đó độ nhớt và chỉ số độ nhớt là sự cân nhắc quan trọng

trong việc tạo ra hoặc ngăn cản sự rò rỉ bên trong.


Sự rò rỉ bên trong cũng sẽ tăng lên theo áp suất, cũng như áp suất cao sẽ tạo

dòng chảy lớn hơn qua ống định cỡ. Vận hành ở áp suất cao hơn áp suất qui định

sẽ làm tăng thêm sự nguy hiểm do sự tạo ra nhiệt và rò rỉ qua mức ở bên trong,

điều này sẽ gây ra tác động có hại cho hệ thống.

Đệm kín bên trong bị vỡ rách có thể mở ra một đường dẫn dòng rò rỉ lớn làm

đổi hướng toàn bộ sự phân phối của bơm. Khi điều này xãy ra, mọi thiết bị đều

ngừng hoạt động… ngoại trừ dòng thủy lực rò rỉ và nhiệt tạo ra ở đường ống dẫn

đó.

*Sự rò rỉ bên ngoài

Đến thời điểm này chưa có ai tìm thấy bất kì sự hữu dụng nào đối với sự rò rỉ

bên ngoài. Sự rò rỉ bên ngoài kết hợp với những tác hại của rò rỉ ben trong tạo ra

các điều kiện làm việc không phù hợp. Nó tạo ra sự cố về việc giữ vệ sinh của

phân xưỡng, nhà máy, sự rò rỉ bên ngoài có thể gây ra nguy hiểm, gây tốn kém.

Nói ngắn gọn đây là điều không ai muốn xảy ra.

Sự thiết đặt không chính xác và kỹ thuật bảo dưỡng kém là những nguyên

nhân đầu tiên gây ra rỏ rỉ bên ngoài. Các mối nối có thể rò rỉ vì chúng không gá

lắp chính xác với nhau, hoặc do va đập và rung động ở đường ống làm chúng

rung lắc và bị lỏng cac mối nối. Để ngăn chặn điều này, chúng ta có thể sử dụng

những giá đỡ đường ống thích hợp.

Bản thân các thiết bị thủy lực ít khi bị rò rỉ nếu chúng được lắp ráp và thiết đặt

một cách chính xác. Tuy nhiên, nếu có sự hư hỏng ở đường ống xả, áp suất tăng

qua mức, hoặc có sự nhiễm bẩn có thể làm cho các đệm kín bị rách vỡ, bị thổi

lủng và gây ra sự rò rỉ bên ngoài của thiết bị thủy lực.

5.2.2 Sự làm kín:

Sự làm kín, theo quan niệm rộng nhất là tất cả những công việc chúng ta thực

hiện để giữ dầu thủy lực nguyên trong các đượng ống dẫn của nó, duy trì áp suất

dòng chảy và giữ các vật liệu lạ hoặc bụi bẩn không cho xâm nhập vào hệ thống

thủy lực.


Khi chúng ta muốn ngăn cản hoàn toàn sự rò rỉ, cần sử dụng phương pháp làm

kín tuyệt đối. Còn phương pháp làm kín không tuyệt đối là kiểu làm kín cho phép

một ít sự rò rỉ để bôi trơn.

Trong hầu hết các thiết bị thủy lực của chúng ta, sự làm kín không tuyệt đối

thường được thực hiện bằng cách lắp ráp các chi tiết gần sát với nhau. Lực của

màng dầu mỏng mà chi tiết trượt lên sẽ làm tạo ra sự đệm kín hiệu quả đối với

loại đệm kín tuyệt đối, chúng ta phải cung cấp loại vật liệu hoặc bộ phận làm kín

thật sự. Những thiết bị, vật liệu ứng dụng làm kín thường được phân thành 2 loại,

đệm kín tĩnh và đệm kín động, tùy theo các thiết bị được làm kín di chuyển tương

đối với chi tiết khác.

*Các loại đệm kín tĩnh

Đệm kín tĩnh thường được đặt giữa các bộ phận không di chuyển tương đối

với nhau. Những loại đệm kín và găng làm kín là những loại đệm kín tĩnh, chúng

thường được sử dụng để làm kín các mối liên kết giữa các chi tiết. Các loại đệm

kín ở ren ống pipe, các vòng đệm kín sử dụng với khớp nối ống tube, các đệm kín

ở đầu nắp chụp van và nhiều loại đệm kín khác gắn trên các bộ phận không

chuyển động được phân loại là những đệm kín tĩnh.

*Các loại đệm kín động

Loại đệm kín động được ứng dụng ở những nơi có sự chuyển động tịnh tiến,

hoặc chuyển động quay giữa 2 chi tiết được làm kín với nhau. Ví dụ, đệm kín

giữa piston và ống lót trong cylinder thủy lực và đệm kín trên trục truyền động ở

bơm hay động cơ thủy lực. Các loại đệm kín động rất nhiều loại và rất khác nhau,

yêu cầu phải có một kiến thức chuyên sâu về những loại đệm này.

*Những loại vật liệu làm kín

Những loại vật liệu làm kín đầu tiên đối với các thiết bị thủy lực chủ yếu là da

thuộc, lie và các loại sợi tẩm. Điều này có thể làm ngạc nhiên chúng ta, vì hiện

nay chỉ trông thấy những thiết bị đệm kín được trưng bày là những loại vòng đệm

chữ O, vòng đệm chữ T và các loại đệm kín gờ. Những loại đệm kín này chỉ được

chế tạo nhờ sự phát triển của cao su nhân tạo hay cao su tổng hợp trong thời gian


Chiến tranh Thế giới II. Loại cao su thiên nhiên không thích hợp với các sản

phẩm dầu mỏ, do bị dãn nở và phồng rộp trong môi trường dầu mỏ.

Cao su tổng hợp hoặc elastomer là loại vật liệu có nhiều chức năng hợp thành…

chúng thích hợp với điều kiện, trạng thái cần làm kín. Hầu hết những loại vật liệu

làm kín chúng ta đang xem xét trong hệ thống thủy lực hiện nay đều được chế tạo

bằng một trong những loại vật liệu tổng hợp này: Nitril (buna N), Silicon,

Neoprene, Teflon, Butyl.

5.2.3 Ngăn ngừa rò rỉ:

Có 3 yếu tố chung tham dự vào quá trình ngăn ngừa sự rò rỉ. Kết cấu làm giảm

đến mức tối thiểu sự rò rỉ, kiểm soát các điều kiện vận hành và lắp đặt chính xác.

*Dạng cấu tạo chống rò rỉ

Việc sử dụng ren thẳng, mặt bích và gắn tấm đệm kín góp phần làm giảm rất

nhiều sự rò rỉ bên ngoài… đặt biệt là với các đệm chế tạo sau này. Hiện nay, hầu

hết các mối nối liên kết sử dụng vòng đệm kín chữ O, loại này ít có xu hướng rò

rỉ hơn là loại tấm đệm hoặc là các ren ống được làm côn. Những loại van được

gắn ở phía lưng cũng được làm kín bằng vòng đệm chữ O hơn là các tấm đệm.

Các ống pipe nối vào các tấm phẳng mặt bích là cố định, việc sử dụng băng teflon

sẽ làm giúp cho mối liên kết chắc chắn hơn, tránh được sự rò rỉ.

Khi lắp ráp thêm bộ phân phối chúng ta sẽ giảm được nhiều hơn khả năng rò

rỉ. Bộ phân phối là một khối phẳng được gắn trong thiết bị thủy lực, khối này có

các đường dẫn nối liền với nhau giữa các van, do đó sẽ loại bỏ được nhiều đường

ống dẫn. Nếu có chỗ để gắn một bộ phân phối van trên thiết bị máy, những mạch

thủy lực phức tạp được đơn giản hóa, với ít đường nối ở bên ngoài hơn, chỉ cần

đường ống áp suất trở về và các đường ống đến cơ cấu tác động.

*Các điều kiện vận hành

Kiểm soát được các điều kiện vận hành là điều rất quan trọng đối với tuổi thọ

của đệm kín. Một đệm kín ở trục hoặc đệm kín của thanh đẩy piston tiếp xúc với

môi trường không khí sẽ làm cho tuổi thọ bị rút ngắn một cách đáng kể nếu môi

trường hơi ẩm, muối, bụi bẩn hoặc các chất ô nhiễm làm mài mòn đệm kín. Nếu

không thể bảo vệ được đệm kín khỏi môi trường làm việc không thỏa đáng, thì đó

là điều đáng ngại cho các thiết bị.


5.3 Khớp nối thủy lực.

Khớp nối được chế tạo từ gang dẻo hoặc thép rèn, không được phép dùng gang

xám. Chúng có thể được làm ren hoặc là gắn mặt bích để sử dụng với đường ống

dẫn, chúng cũng có thể gắn bích hoặc dùng mối ghép loại ép căng để sử dụng với

loại ống tube. Những loai khớp nối sử dụng sức ép có thể được làm loe miệng

hoặc là loại cặp chặn vào. Do các mối nối của ống dẫn làm bằng ren, nên chúng

dễ bị rò rỉ, vì thế nên tránh dùng các khớp nối, nếu có thể trên hầu hết các thiết bị

hiện đại. Tuy nhiên, nếu phải sử dụng khớp nối ren với đường ống, các đường ren

phải được cắt ren với ống, các đường ren phải được lắp ráp với hỗn hợp bảo vệ

để làm kín mối nối và bảo vệ các đường ren không bị gỉ sét.

Các khớp nối mặt bích có thể được làm ren hoặc là hàn với các đầu ống. Các

mặt bích lắp ráp thường sử dụng loại đệm kín bằng loại vật liệu mềm hơn để đảm

bảo mối liên kết kín khít, không bị rò rỉ.

Dưới đây là hình ảnh của một số khớp nối sử dụng trong máy ép thủy lực

được thiết kế.

a) b)

c)

Hình 5.1 – Một số loại khớp nối

5.4 Biến dạng đàn hồi trong hệ thống của các máy ép thủy lực:


Khi máy ép thực hiện các nguyên công công nghệ thì trong máy có tích tụ

một lượng năng lượng biến dạng đàn hồi trong các chi tiết kim loại và chất lỏng.

Trong một số trường hợp, năng lượng tích tụ trong hệ thống của máy ép thủy

lực (năng lượng này sẽ mất đi sau khi máy thực hiện hành trình công tác) sẽ gần

bằng hoặc là lớn hơn so với công có ích mà máy ép thực hiện. Ta cần xác định

thể tích chất lỏng, trị số của hành trình của piston và lượng năng lượng tích tụ

(làm biến dạng các chi tiết kim loại và chất lỏng).

Trên hình trình bày sơ đồ tính toán của máy ép.

Độ cứng của xà ngang trên và dưới

được lấy bằng lớn vô cùng. Bỏ qua gia tốc

tương đối trong các hướng vuông góc với

hướng tác động của các lực mà các lực này

không có ý nghĩa thực tế, ta nhận được:

- Lượng thay đổi thực tế cylinder do có sự tăng

đường kính trong của nó dưới tác dụng của áp

suất chất lỏng:

LDE

Vct 2

1 2πσ

=Δ

vì DD

Et

tΔ==

σε ; DE

D tσ=Δ ;

nên LDDV21Δ=Δ π

Hình 5.2 – Sơ đồ tính toán máy ép - Sự tăng thể tích cylinder do bị kéo dài theo chiều

trục của nó:

cF

LE

pFV .2

2=Δ

vì cEF

pFLL

E=Δ== σε

Suy ra LEFpFL

c

.=Δ

- Thể tích phụ thêm của chất lỏng trong cylinder bù cho lượng ép của cán hoặc

piston:


π

π

cFL

EpFV .

2

3 =Δ

Trong đó: ΔD – lượng thay đổi (gia số) đường kính cylinder;

ΔL – gia số chiều dài cylinder;

ctσ – ứng suất tiếp tuyến trên thành bên trong của cylinder;

E – môđun đàn hồi của thép;

D – đường kính trong của cylinder;

L – chiều dài cylinder công tác;

p – áp suất cao của chất lỏng công tác;

F – diện tích bên trong của cylinder công tác;

Lπ – chiều dài của cán piston hoặc piston;

Fcπ – diện tích tiết diện của cán hoặc piston

- Lượng biến đổi tổng cộng của thể tích các đường ống và cylinder, do có sự

tăng đường kính trong của chúng, được xác định theo biểu thức:

( )TTtc

ct VV

EV σσ +=Δ 2

4

trong đó: Ttσ - là ứng suất tiếp tuyến trong đường ống dẫn;

Vc và VT là thể tích bên trong của các cylinder và đường ống

(với chiều dài Lm).

- Thể tích phụ thêm của chất lỏng trong cylinder bù do lượng dãn dài của các

cột:

k

k

FL

EpFV .

2

5 =Δ

trong đó: Lk và Fk - là chiều dài và diện tích các cột.

-Thể tích bù cho sự nén của chất lỏng trong đường ống và trong cylinder:

( )pxTl

VVVVEpV +++=Δ 06

trong đó: El – môđun đàn hồi của chất lỏng (trong các điều kiện thực tế thì trong

cylinder không phải là chất lỏng nguyên chất, mà là hỗn hợp của

chất lỏng và hơi khí, môđun đàn hồi của hỗn hợp này nhỏ hơn

nhiều so với El);


V0 – thể tích có hại của cylinder có nghĩa là thể tích chất lỏng công tác

trong cylinder khi xà ngang di động ở vị trí tận cùng;

Vx và Vp – là thể tích gây ra bởi hành trình không tải và hành trình công

tác của piston.

Thể tích của chất lỏng công tác cần thiết để bù cho lượng biến dạng của các phần

kim loại và chất lỏng:

( ) ( )pxTlck

k

cn

ctT

Ttb VVVV

Ep

FL

FL

FL

EpFVV

EV ++++++++= 0

.

2

)(2

π

πσσ

Chiều dài hành trình của piston cần thiết để bù cho sự thay đổi thể tích gây ra

bởi sự biến dạng của các phần kim loại và chất lỏng:

FV

L bb =

Thế năng tích tụ trong hệ thống thủy lực:

2

bH Lpu = ; pH – lực ép định mức của máy ép

Chương 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG


6.1 Vận hành hệ thống:

6.1.1 Yêu cầu về lắp ráp:

1. 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 xãy ra rất nhanh chóng

trong hệ thống, nếu có những vật liệu bên ngoài xâm nhập vào hệ thống.

2. Luôn luôn làm kín tất cả những khe hở của bình chứa sau khi vệ sinh bình chứa.

Chu kỳ vệ sinh thay dầu mới phải là một phần trong thời khóa biểu bảo dưỡng hệ

thống.

3. 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 sửa chữa hoặc lắp ráp.

4. Phải giữ các loại xăng trắng, chất tẩy rửa trong những thùng chứa an toàn.

5. Sử dụng các vòi không khí nén để làm sạch các khớp nối.

6. Kiểm tra các khớp nối của ống pipe, ống tube, ống mềm, để chắc chắn rằng không

có sự hiện diện của cáu bẩn, ba vớ, vảy cặn và không bị co thắt, có khía, có

ngấn…. Các loại ống mềm và ống tube phải được chụp kín bằng nắp ở các đầu

khi lưu trữ.

7. Doa lại các đầu ống pipe và ống tube để tránh các vật liệu bị chồn quá nhiều sẽ

làm hạn chế dòng chảy hoặc gây ra trường hợp chảy rối.

8. Không sử dụng những khớp nối áp suất cao ở các đường ống nạp bởi vì chúng có

đường kính trong nhỏ hơn và có thể làm hạn chế dòng chảy.

9. Không nên sử dụng hàn điện hoặc cắt gọt ống ở nơi hệ thống thủy lực đang tháo

ráp để sửa chữa.

10. Không sử dụng băng teflon hoặc những hỗn hợp làm kín ống ở các loại ren trụ.

11. Khi sử dụng các khớp nối mềm trên các trục bơm và động cơ thủy lực chúng ta

phải thực hiện như sau:

a) Điều chỉnh các nửa khớp nối sát với nhau, luôn luôn phải ở trong khoảng 0.20

inch (5.08mm).


b) Cho phép có khe hở khoảng 1/32 đến 1/16 inch (0.79 đến 1.59mm) giữa các

nửa khớp nối, hoặc thực hiện theo sự cho phép của nhà chế tạo đối với các

khe hở.

c) Không được đóng các khớp nối vào trục. Các khớp nối phải luôn luôn được

lắp trượt hoặc được lắp ép nóng bằng cách sử dụng dầu nóng để lắp ráp.

12. Bôi mỡ đầy đủ vào các rãnh then, then trượt lúc lắp ráp để tăng tuổi thọ cho chi

tiết.

13. Khi sử dụng các khớp nối vạn năng kếp để liên kết, chỉ nên tạo ra góc quay theo

một hướng.

14. Khi lắp ráp các chi tiết trong hệ thống, phải phủ một lớp dầu thủy lực vào chi tiết

để tăng sự bôi trơn ban đầu, cho đến khi hệ thống được chuẩn bị tốt để làm việc.

Nhớt hoặc mỡ bôi trơn là những chất dễ tan và có thể được sử dụng để dễ dàng

gắn các chi tiết với nhau nếu cần thiết.

6.1.2 Qui trình khởi động ban đầu:

Những loại bơm và động cơ thủy lực được cấu tạo để khởi động ở tình trạng

không tải. Điều quan trọng là chúng được khởi động với các cửa thoát được

thông với áp suất khí trời để loại bỏ không khí ở hệ thống thủy lực. Mặt khác

bơm không thể mồi và có thể bị hư hỏng do thiếu chất bôi trơn.

Không bao giờ khởi động các bơm cánh van khi:

♦ Van bị đóng kín.

♦ Bộ tích trữ đang được nạp.

♦ Vòng làm việc kín với động cơ thủy lực.

Các van điều khiển hướng thông thường là loai có mạch nhánh, vì vậy bơm có

thể được khởi động một cách dơn giản bằng cách định tâm các lõi van. Nhưng

nếu dầu thủy lực không thể tuần hoàn được ở áp suất, nên có một van nhỏ trong

đường ống áp suất hoặc một khớp nối trong đường ống và sẽ mở ra để khởi động.

Phải để cổng thoát được thông với không khí cho đến khi dòng thủy lực chảy ra

ngoài. Sự xả khí tự động có thể được thực hiện bằng cách lắp một van xả khí, van


này sẽ mở ra để xả không khí nhưng sẽ đóng lại khi dòng thủy lực bắt đầu chảy

ra.

6.1.3 Các điểm lưu ý khi vận hành bơm :

Tránh vận hành quá tốc độ

Vận hành bơm ở tốc độ quá 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. Vận hành bơm quá tốc độ cũng gây ra nguy cơ hỏng vì ‘’ thiếu hụt dầu’’

trong bơm.

Tránh hiện tượng thiếu hụt dầu

Thiếu hụt dầu là tình trạng dầu không đủ để nạp đầy vào mọi nổitng 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 dẫn đến những sai lệch trong truyền động.

Nguyên nhân của tình trạng này ngoài việc vận hành bơm quá ở tốc độ còn có

thể do một số nguyên nhân khác như: đường ống dầu bị nghẹt ở một số vị trí,

mức dầu trong bình chứa thấp hơn cửa nạp hoặc độ nhớt của dầu quá cao.

Có chân không ở ngõ nạp của bơm

Đối với đa số các máy bơm thủy lực, chân không tối đa cho phép ở ngõ nạp là

5 in.Hg. Lý tưởng là không có chân không ở ngõ nạp.

Nếu có chân không ở ngõ nạp sẽ xảy ra tình trạng ‘’ thiếu hụt dầu’’. Tình

trạng này sẽ gây ra sự ăn mòn kim loại bên trong bơm và tăng khả năng biến chất

của dầu thủy lực. Ngoài ra tình trạng ‘’ thiếu hụt dầu’’ còn gây ra tiếng ồn. Điều

nguy hiểm là tiếng ồn chỉ được phát hiện khi chân không ở ngõ nạp là 10 in.Hg,

nhưng lúc này thì tác hại đã xảy ra.

Để hạn chế tình trạng ‘’ thiếu hụt dầu’’ cần dùng các ống dẫn dầu lớn, chiều

dài ngắn nhất (có thể được), hạn chế những chỗ gấp khúc, nên vạn hành bơm ở

tốc độ danh định. Có thể là tạo ra áp suất ở ngõ nạp của bơm bằng cách đặt bình

chứa phía trên bơm hoặc dùng bơm phụ để cấp dầu cho bơm.

Có thể đặt đồng hồ đo chân không để kiểm tra chân không ở ngõ nạp của

bơm.


6.2 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 trong 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.

● Công việc bảo dưỡng cần thiết để làm sạch thùng dầu trước khi chắc chắn rằng

các thiết bị có thể được kiểm nghiệm và thay thế.

6.2.1 Hệ thống lọc và độ sạch:

Thống kê cho thấy rằng 80% các hư hại trong hệ thống thủy lực trực tiếp hay

không trực tiếp đều bắt nguồn từ việc ô nhiễm dầu thủy lực. Bằng cách sử dụng

bộ lọc phù hợp có thể làm giảm được phần lớn mức độ 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 chứa 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.

● Khi nạp dầu cho thùng dầu hoặc đậy nắp thì dùng một bộ lọc để chuyển dầu

vào, không nên dùng bình đổ dầu trực tiếp vào như bình tưới nước.

● Thùng dầu phải được gắn với khóa xả dầu để có thể chảy hết một cách tuần

hoàn và làm sạch cùng với bộ hút.

6.2.2 Giám sát chế độ:

6.2.2.1 Thiết bị:

Chế độ hoạt động của bơm, mô tơ 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 dẫn. Các

khóa đường ống dẫn nên lắp đặt để có thể dễ dàng ngắt dòng rò rỉ khi có sự cố,

các dòng rò rỉ được thu gom về một bình đo lường và tốc độ dòng rò rỉ của các

thiết bị phải được giám sát.


6.2.2.2 Chất lỏng:

Giám sát ô nhiễm chất lỏng thủy lực có thể có ích rất lớn. Những kiểm tra

thông thường đặt ra là cần phải xác định cấp độ sạch để bảo dưỡng và cung cấp

hướng dẫn đúng cho việc hoạt động của máy. Thùng chứa, ống dẫn và những

dụng cụ sử dụng làm mẫu nên cẩn thận lau sạch.

6.2.2.3 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 rỉ và

bằng cách phân tích thành phần vật liệu mài mòn trong dầu.

Những nguyên nhân khác gây mài mòn thiết bị là do sự xê dịch của bơm và bộ

phận tác động. Bằng cách siết chặt các bu lông lỏng, đường ống làm việc và các

van trượt gây nên dao động trong hệ thống. Những hư hỏng vật lý có thể xảy ra là

do kết quả của sự lạm dụng sai, vị trí lắp đặt sai và bảo vệ không tương xứng với

từng thiết bị bộ phận.

6.2.3 Kế hoạch bảo dưỡng:

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.

● Kiểm tra hoạt động của hệ thống và sản xuất.

Bảo dưỡng theo chu kỳ:

(hàng tuần, hàng tháng…, phụ thuộc vào điều kiện hoạt động)

● Kiểm tra độ ổn định của tất cả các thành phần.

● Kiểm tra chỉ số áp suất tại lúc kiểm tra trong hệ thống.

● Kiểm tra mức độ tiếng ồn của bơm và nhiệt độ hoạt động.

● Kiểm tra toàn bộ bộ phận tác động (cylinder-piston) như hư hỏng, mức độ ồn,

nhiệt độ hoạt động, vận tốc đầu ra và lực.

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 pipe và khớp nối có hư hỏng, mài mòn hoặc rò rỉ

hay không. Thay thế như yêu cầu.

● Kiểm tra mô tơ điện.

● Kiểm tra những mối liên kết mềm giữa bơm và mô tơ.

● Kiểm tra các phần tử lọc, thay thế các thiết bị đã sử dụng được 12 tháng.

● Làm sạch phễu lọc.

● Kiểm tra sự rò rỉ của bơm và mô tơ bằng cách vận hành dưới chế độ bình

thường và so sánh với mức độ rò rỉ mà nhà chế tạo khuyến cáo cho phép. Nếu

như sự rò rỉ quá mức thì cần phải đem đến nhà chế tạo để đại tu.

● Kiểm tra sự rò rỉ đệm kín giữa cylinder và piston.

6.2.3 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.

● Cylinder 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 pipe với cổng vào của các thiết bị để giữ không

ô nhiễm ra ngoài.

● Các thiết bị được tháo ra cần phải được đánh dấu để giảm được công đoạn lắp

ráp.

● Sử dụng cần siết lực để cố định các thiết bị, tránh không siết quá căng.

● Sử dụng tối đa công đoạn bảo dưỡng khi lần đầu đi đại tu.


KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

A. Kết luận:

Các máy ép thủy lực cho phép tạo ra các lực lớn và hành trình dài của đầu ép

một cách tương đối dễ dàng, tạo ra lực ở bất cứ điểm nào của hành trình, loại trừ

quá tải; thực hiện việc kiểm tra trị số của lực tạo ra; giữ chi tiết ở dưới áp suất;

điều chỉnh tương đối đơn giản tốc độ của hành trình công tác.

Qua việc tính toán thiết kế và tham khảo một số tài liệu về máy ép thủy lực. Tôi

đã rút ra một số kết luận sau:

Một số thông số được lựa chọn theo kinh nghiệm, một số chi tiết đã được tiêu

chuẩn hóa như cylinder, piston, các loại van, đường ống.

Kết cấu máy đơn giản.

Quá trình vận hành máy đơn giản.

Máy phải được lau chùi sạch sẽ để đảm bảo vệ sinh.

Nhược điểm: Khâu vệ sinh máy còn gặp khó khăn.

B. Đề xuất ý kiến:

Để tăng hiệu quả sử dụng của các máy ép thủy lực ta có thể thực hiện bằng

cách chọn lựa một cách tối ưu các thông số và kết cấu tương ứng.

Lựa chọn tối ưu các thông số chính bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận

hệ thống kết hợp với phương pháp lập chương trình động. Phương pháp này dùng

để tạo ra thiết bị dập thủy lực có hiệu quả cao, có xét đến môi trường xung quanh

của hệ thống, các yêu cầu của quá trình công nghệ và các chi tiết riêng của trạm

máy ép, ngoài ra phương pháp này còn cho phép đưa ra các nhận định về triển

vọng phát triển của ngành chế tạo máy ép.

Dưới đây trình bày đề xuất ý kiến của tôi sau khi hoàn thành đề tài:

1. Xây dựng hệ thống mạch thủy lực có thể điều khiển bằng chương trình số.

2. Thêm vào mạch thủy lực bộ tích trữ nhằm làm giảm những rung động trong

hệ thống, làm cho hệ thống vận hành êm dịu hơn. Ngoài ra sử dụng van treo

tải để đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng cũng như thuận lợi cho quá

trình gia công chi tiết.


3. Thiết kế mạch thủy lực sử dụng van có thể điều chỉnh được áp suất. Từ đó ta

có thể điều chỉnh được lực tác động lên chi tiết và vận tốc của đầu ép.

Theo công thức F = p.A

Giả sử A = const, thì F có mối quan hệ bậc nhất với p


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Tài liệu nước ngoài. Power Hydraulics.

2. PTS.TS Phạm Hùng Thắng Giáo trình hướng dẫn thiết kế đồ án môn học chi tiết máy. NXBNN, Tp. HCM, 1995. 3. Nguyễn Thành Trí.

Hệ thống thủy lực trên máy công nghiệp. NXB Đà Nẵng, 2006. 4. Nguyễn Trọng Hiệp Giáo trình môn học chi tiết máy. (Tập 1,2). NXBGD. 5. Đặng Văn Nghìn, Thái Thị Thu Hà. Công nghệ chế tạo chi tiết máy. Trường ĐHBK Tp. HCM, 1992. 6. PGS.TS Trần Văn Địch, Th.S Nguyễn Thanh Mai. Sổ tay gia công cơ. NXB KH & KT. 7. Lê Trung Thực, Đặng Văn Nghìn. Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học công nghệ chế tạo máy. Trường ĐHBK Tp. HCM, 1992. 8. Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn. Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 1,2). NXB KH & KT. 9. Nguyễn Ngọc Anh, Phan Đình Thuyên, Nguyễn Ngọc Thư, Hà Văn Vui. Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3. NXB KH & KT, Hà Nội, 1979. 10. Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Trần Thế Sơn. Chế độ cắt gia công cơ khí. NXB Đà Nẵng. 11. Lê Quang Minh – Nguyễn Văn Lượng.

Sức bền vật liệu tập 1. NXB Giáo Dục.

12. GS-TS Trần Hữu Quế. Vẽ Kỹ Thuật 1,2. NXB Giáo Dục.

Documents

Thiet Ke May Ep Thuy Luc