ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC - - -    - - - LUẬN VĂN ĐỀ TÀI: 1 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC MỤC LỤC I. LỜI NÓI ĐẦU 1 I.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực trên 2 I.2. Các phần tử thủy lực trong hệ thống 2 I.2.1. Động cơ thủy lực(xi lanh nâng – đẩy hàng) 2 I.2.2. Van phân phối (van tỷ lệ) 4 I.2.3. Van tiết lưu 6 I.2.4. Van tràn (van tổ hợp bi - piston) 7 I.2.5. Van cản (van một chiều) 8 I.2.6. Bơm 9 II. Tính Toán Các Phần Tử Thủy Lực Trong Hệ Thống 9 II.1. Xi lanh thủy lực 10 II.1.1. Tính toán các thông số của xi lanh thủy lực 10 II.1.2. Tính áp suất chất lỏng làm việc chính xác cho xi lanh 12 II.1.3. Tính lưu lượng cần thiết cung cấp cho xi lanh 12 II.1.4. Kết cấu của xilanh nâng và thông số kỹ thuật 13 II.2. Tính chọn bơm và động cơ điện dẫn động bơm 13 II.2.1. Tính chọn bơm 13 II.2.2. Tính và chọn động cơ điện 14 II.3. Tính chọn van phân phối 14 II.4. Tính chọn van tiết lưu 15 II.5. Tính toán van tổ hợp bi piston 17 II.5.1. Van tổ hợp bi piston có tác dụng là van tràn 17 II.5.2. Van tổ hợp bi piston có tác dụng là an toàn 19 II.6. Tính toán van cản 20 1 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC I. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay khoa học công nghệ của thế giới nói chung và nước ta nói riêng đã và đang phát triển mạnh; đặc biệt là điều khiển tự động bằng thủy lực, khí nén, điện cũng như điện tử. Trên các máy công trình ngày nay cũng được hiện đại hóa không chỉ với hệ điều khiển mà cả hệ truyền lực, hầu như tất cả các chức năng điều khiển và truyền động đều bằng thủy lực. Sau khi học xong các môn: thủy khí, máy thủy khí, truyền động thủy khí động lực, nhóm chúng em làm đồ án môn học với đề tài “ Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực trong xe nâng đẩy hàng ”. Được sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn Phạm Thị Kim Loan, quí thầy cô cùng các bạn, chúng em đã hoàn thành đồ án môn học của mình.Vì thời gian có hạn, kinh nghiệm chưa nhiều, nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được quí thầy cô đóng góp thêm ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Đà Nẵng, ngày 26 tháng 04 năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện 1 1 – Lưu Văn Thịnh 2 – Võ Hồng Duy 3 – Bùi Văn Việt ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Thiết Kế Hệ Thống Truyền Động Thủy Lực Trên Xe Nâng – Đẩy Hàng Hệ thống thủy lực trên xe nâng, đẩy hàng được thực hiện theo sơ đồ sau: Các số liệu thiết kế: Tải trọng nâng max (m) 1 tấn Hành trình nâng và đẩy (L) 3 m Vận tốc nâng max (v) 0,5 m/s Các phần tử trong sơ đồ mạch thủy lực trên: 1 – động cơ điện dẫn động 2 – bơm dầu 3 – van tổ hợp bi-piston 4 – van tiết lưu 5 – van phân phối 6 – xi lanh nâng hàng 7 – xi lanh đẩy hàng 8 – van cản (van 1 chiều) I.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực trên Động cơ điện 1 dẫn động bơm 2, bơm dầu có áp suất p b qua van tràn 3, nhờ van tràn nên dầu vào hệ thống có áp suất không đổi. Cho nhánh nâng làm việc, dầu qua van tiết lưu 4, qua van phân phối 5 vào buồng dưới các xi lanh nâng 6, dầu ở buồng trên của xi lanh lực 6 chảy xuống van phân phối về bể. Sau khi các xi lanh nâng thực hiện xong hành trình nâng L, cho nhánh đẩy làm việc bằng cách mở van phân phối ở nhánh đẩy để các xi lanh đẩy thực hiện việc đẩy hàng với hành trình đẩy L’, sau khi thực hiện xong việc đẩy ta đảo chiều van phân phối ở nhánh đẩy để lui nhánh đẩy về, tương tự ta hạ nhánh nâng xuống. I.2. Các phần tử thủy lực trong hệ thống I.2.1. Động cơ thủy lực(xi lanh nâng – đẩy hàng) Xi lanh lực là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi áp năng dầu thành cơ năng, thực hiện chuyển động thẳng . Dầu có áp suất p 1 vào buồng dưới xi lanh, nếu có kể đến tổn thất thì phần dầu trong khoang xi lanh tác dụng lên bề mặt làm việc của piston tạo nên áp lực cân bằng với phụ tải. 2 2 3 4 8 Q b 1 4 5 7 8 5 6 Hình 1: Sơ đồ mạch thủy lực nâng hàng và đẩy hàng ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Cấu tạo của xi lanh có nhiều loại: xilanh tác dụng kép, tác dụng đơn. Xi lanh thủy ta dùng trong hệ thống là xi lanh tác dụng kép. Sau đây là cấu tạo một số xi lanh thông dụng. 3 Hình 2: Xilanh tác dụng hai chiều, không có bộ phận giảm chấn Hình 3: Xilanh tác dụng hai chiều, có bộ phận giảm chấn ở cuối khoang chạy Hình 4: Xylanh tác dụng đơn dùng lò xo ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC I.2.2. Van phân phối (van tỷ lệ) Cơ cấu phân phối dược dùng để đổi nhánh dòng chảy ở các nút của lưới đường ống và phân phối chất lỏng vào các đường ống theo một quy luật nhất định. Nhờ vậy, ta có thể chiều chuyển động của bộ phận chấp hành hoặc điều khiển nó theo một puy luật nhất định. Chất lỏng từ bơm trước khi đến động cơ thủy lực qua cơ cấu phân phối. Cơ cấu là nơi tập trung các đầu mối lưu thông của chất lỏng. Ở đây,chất lỏng từ đến được phân phối vào các nhánh khác nhau của lưới đường ống. Van phân phối được dùng trong hệ thống trên là van tỷ lệ. Cấu tao của van có ba bộ phận chính: thân van, con trượt và nam châm điện. Để thay đổi tiết diện chảy của van, tức thay đổi hành trình của con trượt bằng cách thay đổi dòng điện 4 Hình 5: Sơ đồ kết cấu xi lanh tác dụng kép có cần piston một phía 1 – Thân; 2 – Cần piston; 3,8 – Mặt bích hông 4,12 – Vít cố định mặt bích; 6 – Piston 5,7,10,11 – Vòng chặn dầu; 9 - Ổ trượt ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC điều khiển nam châm. Có thể điều khiển con trượt ở vị trí bất kỳ trong phạm vi điều chỉnh nên van tỷ lệ có thể gọi là van điều khiển vô cấp. 5 Hình 6: sơ đồ kết cấu và ký hiệu của van tỷ lệ 1,5 – cuộn dây của nam châm điện 11 – con trượt piston; 10,12 – lò xo điều khiển con trượt 2,4 – piston đóng mở đường dầu điều khiển con trượt piston ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Khi con trượt ở vị trí b tức đưa tín hiệu điện vào cuôn dây 1 thì piston 2 sẽ bị hút về phía cuộn dây 1, cho phép dầu điều khiển vào khoang 13 đẩy con trượt piston 11 mở cửa thông P – A và B – T. Lúc này dầu vào xi lanh lực qua van phân phối theo cửa P sang A, dầu ra khỏi xi lanh lực qua van phân phối về bể theo cửa B sang T. Khi con trượt ở vị trí a thì dầu qua van theo cửa P sang B vào xi lanh lực, dầu ra xi lanh qua van về bể theo cửa A sang T. Khi đồng thời đưa tín điện vào 2 cuôn dây 1, 5 thì con trượt sẽ ở vị trí giữa làm cho các cửa thông của van đều bị khóa, lúc đó hệ thống không làm việc. I.2.3. Van tiết lưu Trong quá trình làm việc thực tế sẽ có sự thay đổi phụ tải, lúc này vận tốc của cơ cấu chấp hành sẽ thay đổi. Do đó, để điểu chỉnh lại vận tốc cơ cấu chấp hành người ta dùng phương án tiết lưu, bộ điều tốc đặt vào hệ thống có thể tại vị trí: đường vào, đường ra hoặc song song với động cơ thủy lực hoặc dùng bơm thay đổi được lưu lượng. Tùy theo độ mở của van, ta điều chỉnh lưu lượng qua van dẫn đến điều chỉnh vận tốc cơ cấu chấp hành. Do đặc điểm của hệ thống ta chọn van tiết lưu để thay đổi vận tốc cơ cấu chấp hành khi phụ tải thay đổi. Sau đây là một số van tiết lưu: 6 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC I.2.4. Van tràn (van tổ hợp bi - piston) Van tràn được chọn trong hệ thống là van điều chỉnh được hai cấp áp suất (van tổ hợp bi - piston). Trong van này có 2 lò xo với C 2 > C 1 , lò xo 1 (F lx1 ) tác dụng trực tiếp lên bi cầu và với vít điều chỉnh, ta có thể điều chỉnh áp suẩt cần thiết. Khi hệ thống làm việc bình thường van này có tác dụng là van tràn để giữ áp suất hệ thống không đổi, lúc này dưới tác dụng của áp lực bơm chỉ đủ để nâng bi cầu lên một đoạn x cho qua một lưu lương Q nào đó. Khi hệ thống quá tải hoặc ở những thời điểm van phân phối không lưu thông thì áp suất hệ thống tăng lên max, con trượt piston mở ra đưa toàn bộ dầu về bể. Lúc đó, van này có tác dụng là van an toàn. Sau đây là một số hình ảnh về van an toàn: 7 1 - Lò xo 2 - Bi cầu 3 - Lò xo 4 - Van piston (con trượt) 5 - Bu lông điều chỉnh 6 – Lổ tiết lưu f b c a d e p 1 p 2 p 3 1 2 3 4 5 6 Hình 8: Van an toàn tác dụng gián tiếp ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC I.2.5. Van cản (van một chiều) Van một chiều có tác dụng giữ cho chất lỏng đi theo một chiều nhất định. Van một chiều có ba bộ phận: vỏ van, nắp van, lò xo giữ nắp van. Khi mở van 1 chiều phải có sức cản nhỏ nhất để chất lỏng chảy qua dễ dàng ít tổn thất năng lượng. Vì vậy lò xo giữ van phải thật nhỏ đủ để ép sát nắp van vào đế van và thắng lực ma sát giữa piston và vỏ van. Nếu chất lỏng đi theo chiều ngược lại thì chính áp lực chất sẽ ép chặt nắp van vào đế van ngăn không cho chất lỏng đi theo chiều ngược lại. 8 Hình 9: Sơ đồ kết cấu van cản [...]... phần tử ở nhánh nâng, các phần tử ở nhánh đẩy chọn lấy giống nhánh nâng 9 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC II.1 Xi lanh thủy lực Khi nâng hàng, có 2 xi lanh lực thực hiện việc nâng kết cấu hoàn toàn giống nhau, do đó các bước tính toán thiết kế được thực hiệ trên 1 xi lanh Tải trọng nâng lớn nhất 1 tấn II.1.1 Tính toán các thông số của xi lanh thủy lực FN FN - Tải trọng nâng Fmsc - Lực ma sát cần... Phần Tử Thủy Lực Trong Hệ Thống Hệ thống thủy lực trên gồm 2 nhánh: nâng và đẩy, 2 nhánh thực hiện độc lập nhau và phụ tải trên nhánh đẩy nhỏ hơn phụ tải trên nhánh nâng vì phụ tải nhánh đẩy là lực ma sát do tải trọng nâng tạo ra Do đó, khi nhánh đẩy làm việc có phụ tải tương ứng với tải trọng nâng là 1 trường hợp nhánh nâng làm việc có phụ tải nâng bằng phụ tải đẩy ở trên Nên ta chỉ tính toán và chọn... cơ thủy lực Do đặc điểm của hệ thống thủy lực (áp suất nhỏ và lưu lượng lớn) và điển kiện thực tế, ta chọn bơm sử dụng cho hệ thống là bơm bánh răng vì loại bơm này có kết cấu đơn, dễ chế tạo và giá thành rẽ B 2 1 3 1 - Bánh răng chủ động 2 - Bánh răng bị động 3 - Vỏ bơm A - Buồng hút B - Buồng đẩy A Hình 12: Sơ đồ kết cấu bơm bánh răng 13 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Bơm chọn có các thông số... lò xo [kg/cm] Khi bỏ qua lực ma sát thủy động thì phương trình áp suất taị nút van khi mở là: F = (h + h0).C = pr_pp π d 4 2 = 4 314.1,2 2 = 4,5216 kG 4 22 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 PGS TS TRẦN XUÂN TÙY, THS TRẦN NGỌC HẢI, Giáo trình hệ thống truyền động thủy khí, trường đai học Bách Khoa Đà Nẵng, 2005 2 TRẦN SĨ PHIỆT, VŨ DUY QUANG, Thủy khí động lực kỹ thuật, Nhà xuất... = 10 m/s2 10 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Fmsp : lực ma sát của piston và xi lanh Fmsc : lực ma sát giữa cần piston và vòng chắn khít Fqt = m dvct dt lực quán tính sinh ra ở giai đoạn piston bắt đầu chuyển động Lực ma sát của piston và xi lanh: Fmsp = µ × N Trong đó: µ - hệ số ma sát Đối với vật liệu làm xi lanh là thép vòng găng bằng gang thì µ = (0,09 -0,15), chọn µ = 0,1 N - lực của vòng... DOANH LIÊM, ĐẶNG HUY CHI, Thủy lực và máy thủy lực, Nhà xuất bản đại và trung học chuyên nghiệp Hà Nội, 1972 4 TS NGUYỄN NGỌC CẨN, Giáo trình truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại, trường Đạ Học Bách Khoa 1974 5 TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG, THS HUỲNH NGUYÊN HOÀNG, Hệ thống điều khiển bằng thủy lực, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2000 6 TS TRẦN XUÂN TÙY, Hệ thống điều khiển tự động bằng thủy lực, Nhà xuất bản khoa... suất ra van tiết lưu Hình 14: Sơ đồ tính toán van tiết lưu Khi tính toán thiết kế van tiết lưu các thông số ta cần quan tâm: lưu lượng dầu ra của van tiết lưu Qtl , chênh áp vào, ra tại van ∆p và diện tích tiết diện chảy Lưu lượng dầu qua khe hở của van tiết lưu được xác định theo công thức: Q tl = µ Ax 2.g ∆ptl ρ 15 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Trong đó: µ - hệ số lưu lượng; Ax - diện tích... mm II.5.2 Van tổ hợp bi piston có tác dụng là an toàn Khi hệ thống quá tải áp suất hệ thống tăng lên p max thì độ mở con trượt đạt max cho toàn bộ lượng dầu về bể để hệ thống giảm tải: 2 Qmax = µ.π d 2 x max1 2.g ( pmax − pr _ bt ) , pr bt = 0 vì thông với bể ρ Q max ⇒x 2 max = µ π d 2 2.g p max ρ Trong đó: 19 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC d2 – đường kính con trượt ở tiết diện A 1, chọn d2 =... dọc đường: do độ không đồng đều của tiết diện chảy, các ống nối thẳng, các đầu nối với góc ngoặc 900 gây ra) Sau khi tính toán ta được ∆ptl − pp = 0,98536221 bar ⇒ pv tl = 27,03 + 0,0045 + 0,98536221 = 28 bar 16 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Vậy các thông số của tiết lưu nhánh nâng: Áp suất vào tiết lưu: pv tl = 28 bar Lưu lượng qua tiết lưu: Qtl = 301,44 l/ph II.5 Tính toán van tổ hợp bi piston... 1000 cm/ s2 ; Q1max - lưu lượng vao xi lanh lực; Q2 max lưu lượng ra xi lanh lực Do đó ta có: h= Qvc π d µ sin α 2 ρ ∆p c = 0,790569415cm = 7,90569415 mm 2.g Xác định lực lò xo: 21 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Để đảm bảo độ kín khít ta tính lực lò xo cho độ chênh áp giữa cửa vào và cửa ra của van cản là ∆p c = 2 bar Bỏ qua ma sát thì phương trình cân bằng lực tại nút van khi đóng là: F0 = h0.C = . ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC - - -    - - - LUẬN VĂN ĐỀ TÀI: 1 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC MỤC LỤC I. LỜI NÓI ĐẦU 1 I.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực trên. ngày 26 tháng 04 năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện 1 1 – Lưu Văn Thịnh 2 – Võ Hồng Duy 3 – Bùi Văn Việt ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Thiết Kế Hệ Thống Truyền Động Thủy Lực Trên Xe Nâng –. 10: Kết cấu bơm bánh răng ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC II.1. Xi lanh thủy lực Khi nâng hàng, có 2 xi lanh lực thực hiện việc nâng kết cấu hoàn toàn giống nhau, do đó các bước tính toán thiết