BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CUỐN TOLE DÙNG MOTOR THỦY LỰC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Võ Thành Bắc Trần Tấn Khiêm (MSSV: 1110378) Ngành: Cơ khí chế tạo máy – Khóa 37 Tháng 5/2015 Phiếu nhận xét NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Cần Thơ, ngày .tháng năm 2015 i SVTH: Trần Tấn Khiêm Phiếu nhận xét NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cần Thơ, ngày .tháng năm 2015 ii SVTH: Trần Tấn Khiêm Phiếu nhận xét NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cần Thơ, ngày .tháng năm 2015 iii SVTH: Trần Tấn Khiêm Phiếu đề tài tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc Cần Thơ, ngày 30 tháng 12 năm 2014 PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HK II - NĂM HỌC 2014 – 2015 Họ tên sinh viên: Trần Tấn Khiêm Ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV: 1110378 Khóa: 37 Tên đề tài: “Tính toán thiết kế máy tole dùng motor thủy lực” Thời gian thực hiện: học kỳ II , năm học 2014 – 2015 Cán hướng dẫn: Th.S Võ Thành Bắc Địa điểm thực hiện: - Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ Mục tiêu đề tài: Tính toán thiết kế máy tole dùng motor thủy lực Nội dung giới hạn đề tài: Tìm hiểu máy tole trục Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực, hệ thống trục cuốn, ổ đỡ, khung máy để cán tole dày 12 mm đường kính tối thiểu: 600 mm Chiểu dài 2,5 m Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực đề tài: -Tài liệu tham khảo Kinh phí dự trù cho việc thực đề tài: 500.000 VNĐ Bộ môn Cán hướng dẫn Sinh viên Võ Thành Bắc Trần Tấn Khiêm iv SVTH: Trần Tấn Khiêm Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực đề tài em gặp phải không khó khăn hạn chế kiến thức kinh nghiệm Để vượt qua tất cả, bên cạnh nổ lực cá nhân nhiều quan tâm giúp đỡ, động viên từ phía thầy cô, gia đình bạn bè Thật hạnh phúc may mắn làm luận văn tốt nghiệp hướng dẫn Th.S Võ Thành Bắc Lời cảm ơn đầu tiên, em xin gởi đến Th.S Võ Thành Bắc giáo viên hướng dẫn Thầy dành nhiều thời gian, công sức giúp em có định hướng đắn suốt tiến trình thực luận văn tốt nghiệp Thầy chia cho em nhiều kinh nghiệm quý báo học tập công việc sau này, em chân thành gởi đến thầy lời cảm ơn sâu sắc Em đặc biệt biết ơn thầy Phạm Ngọc Long giáo viên cố vấn cho em suốt khóa học, Thầy ân cần, tiếp sức truyền cảm hứng cho em vượt qua khó khăn học tập sống định hướng, khơi dậy nỗ lực, tự tin cố gắng không ngừng không nản lòng trước hoàn cảnh, em xin gởi đến thầy lời cảm ơn chân thành Em xin gởi lời cảm ơn đến tất thầy cô Khoa Công Nghệ đặc biệt thầy Mai Vĩnh Phúc giúp đỡ em nhiều, định hướng cách làm gợi ý tài liệu liên quan, em xin chân thành cảm ơn Em đặc biệt cảm ơn đến gia đình, bạn bè gần xa không ngừng khuyến khích, động viên, ủng hộ tinh thần vật chất để em thực hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực đề tài Trần Tấn Khiêm v SVTH: Trần Tấn Khiêm Tóm tắt TÓM TẮT Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học công nghệ có giới nước đồng thời vận dụng kiến thức học với tham khảo sách thư viện khoa, trung tâm học liệu tư liệu có liên quan, tài liệu internet để thực đề tài Nội dung giới hạn đề tài: Tìm hiểu máy tole 03 trục Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực, hệ thống trục cuốn, ổ đỡ, khung máy để cán tole dày 12 mm đường kính tối thiểu 600 mm, chiều dài 2,5 m Trong năm gần nước ta đẩy mạnh phát triển ngành công nghiệp để phục vụ cho công Công nghiệp hóa Hiện đại hóa nên có nhiều nhà máy, xí nghiệp mọc lên nên nhu cầu sử dụng sản phẩm có dạng ống trụ rỗng ống dẫn, bồn chứa, ống khói, ống trao đổi nhiệt, ống dẫn, lớn Tính toán, thiết kế, mô máy tole dùng motor thủy lực Mặc dù có nhiều máy tole chủ yếu nhập từ nước với giá cao, hay tồn chỗ sản xuất nhỏ lẻ, việc chế tạo máy ống cần thiết để giải nhu cầu giá quy mô phù hợp đối tượng sử dụng người Việt Nam vi SVTH: Trần Tấn Khiêm Mục lục MỤC LỤC Trang NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ii NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN iii PHIẾU ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP .iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi MỤC LỤC vii MỤC LỤC BẢNG BIỂU x MỤC LỤC HÌNH xii CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tầm quan trọng 1.2 Sơ đồ động 1.3 Sơ lược chế hoạt động 1.4 Nội dung nghiên cứu đề tài 1.5 Giới hạn đề tài CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CỦA MÁY CUỐN TOLE 2.1.Tính toán lực, moment cần thiết để tạo hình sản phẩm theo yêu cầu 2.2 Tính toán công suất động cho máy CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC CUỐN LỰA CHỌN Ổ BI TRÊN INVENTOR 3.1 Tính toán, thiết kế trục 3.1.1 Tính toán, thiết kế trục 3.1.1.1 Công dụng nguyên lý trục 3.1.1.2 Tính toán thiết kế trục Inventor a Trường hợp trục chịu tải trọng phân bố b Trường hợp trục chịu tải trọng tập chung 15 3.1.2 Tính toán thiết kế trục 23 3.1.2.1 Công dụng nguyên lý trục 23 3.1.2.2 Tính toán thiết kế trục Inventor 23 3.2 Chọn ổ bi cho cổ trục 33 vii SVTH: Trần Tấn Khiêm Mục lục 3.2.1 Chọn ổ bi cho cổ trục có đường kính 190 (mm) 33 3.2.2 Chọn ổ bi cho cổ trục có đường kính 120 (mm) 35 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA MÁY CUỐN TRÊN INVENTOR 37 4.1 Các thông số truyền 37 4.1.1 Tỉ số truyền 37 4.1.2 Khoảng cách trục 37 4.1.3 Công suất trục 37 4.1.4 Số vòng quay 37 4.2 Tính toán truyền Inventor 38 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC TRONG MÁY CUỐN TOLE 43 5.1 Sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực 43 5.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực 43 5.1.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển mạch thủy lực 44 5.1.3 Nguyên lý hoạt động mạch thủy lực 44 5.1.3.1 Vị trí làm việc xi lanh 44 5.1.3.2 Phương cách thực điều khiển phận công tác 44 5.1.3.3 Nguyên lý hoạt động công tắc hành trình 45 5.2 Bơm thủy lực động thủy lực 45 5.3 Xi lanh thủy lực 46 5.3.1.Tính toán piston dẫn hướng cho trục 46 5.3.2 Tính toán piston dẫn hướng cho trục 47 5.3.3 Thông số xi lanh 47 5.3.3.1 Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục 47 5.3.3.2 Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục 48 5.3.3.3 Thông số xi lanh mở đầu trục 48 5.4 Van thủy lực 48 5.4.1 Van an toàn 49 5.4.2 Van tiết lưu 49 5.4.3 Van phân phối 49 5.5 Các thiết bị phụ 49 5.5.1 Thùng dầu 49 5.5.2 Thiết bị làm mát 49 viii SVTH: Trần Tấn Khiêm Mục lục 5.5.3 Bộ lọc dầu 49 5.5.4 Ống dẫn 50 5.5.5 Đầu nối 50 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 6.1 Kết luận 51 6.2 Kiến nghị 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 ix SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương IV: Tính toán, thiết kế truyền máy Inventor Số vòng quay trục là: ntd  Vd 30   34,1 (vòng/phút)  d 0, 28 (4.8) 4.2 Tính toán truyền Inventor Bảng 4.1 Thông số chung (Common Parameters) Tỉ số truyền (Gear Ratio) Tỉ số truyền mong muốn (Desired Gear Ratio) Mô đun (Module) Góc nghiêng (Helix Angle) Góc áp lực (Pressure Angle) Khoảng cách trục (Center Distance) Product Center Distance Tổng số đơn vị dịch chỉnh (Total Unit Correction) Bước (Circular Pitch) Bước sở (Base Circular Pitch) Góc áp Lực điều hành (Operating Pressure Angle) Hệ số tiếp xúc (Contact Ratio) Dung sai giới hạn độ song song trục (Limit Deviation of Axis Parallelity) Dung sai giới hạn độ song song trục (Limit Deviation of Axis Parallelity) i iin m β α aw a Σx p ptb αw ε ul ul 10 mm 0o 20o 300 mm 300 mm ul 31,416 mm 29,521 mm 20o 1,6535 ul fx 0,0150 mm fy 0,0075 mm Bảng 4.2 Bánh (Gears) Type of model Số (Number of Teeth) Đơn vị dịch chỉnh (Unit Correction) Đường kính vòng chia (Pitch Diameter) Đường kính vòng đỉnh (Outside Diameter) Đường kính vòng chân (Root Diameter) z x d da df Đường kính vòng sở (Base Circle Diameter) db Đường kính vong chia làm việc (Work Pitch Diameter) Bề dày bánh (Facewidth) Facewidth Ratio Hệ số dịch chỉnh (Addendum) Khe hở (Clearance) Rảnh tròn góc (Root Fillet) Gear Gear Component Component 30 ul 30 ul ul ul 300 mm 300 mm 320 mm 320 mm 275, mm 275 mm 281,908 281,908 mm mm dw 300mm 300 mm b br a c rf 60 mm 0,2 ul ul 0,25 ul 0,35 ul 60 mm 0,2 ul ul 0,25 ul 0,35 ul 38 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương IV: Tính toán, thiết kế truyền máy Inventor Độ dày (Tooth Thickness) Độ dày tiếp tuyến (Tangential Tooth Thickness) Độ dày theo cung (Chordal Thickness) Chiều cao đầu theo cung (Chordal Addendum) Dung sai kích thước theo cung (Chordal Dimension) Dung sai theo cung (Chordal Dimension Teeth) s 15,708 mm 15,708 mm st 15,708 mm 15,708 mm tc 13,870 mm 13,870 mm ac 7,476 mm 7,476 mm W 107,526 mm 107,526 mm zw ul ul 326,618 mm 18 mm Dimension Over (Between) Wires M Wire Diameter Giới hạn sai lệch góc nghiên (Limit Deviation of Helix Angle) Limit Circumferential Run-out Limit Deviation of Axial Pitch Limit Deviation of Basic Pitch Số ảo (Virtual Number of Teeth) Đường kính vòng chia ảo (Virtual Pitch Diameter) Đường kính vòng đỉnh ảo (Virtual Outside Diameter) Đường kính vòng sở ảo (Virtual Base Circle Diameter) Unit Correction without Tapering Unit Correction without Undercut Unit Correction Allowed Undercut Addendum Truncation Unit Outside Tooth Thickness Góc áp lực (Tip Pressure Angle) dM 326,618 mm 18 mm Fβ 0,015 mm 0,015 mm Fr fpt fpb zv 0,039 mm 0,012 mm 0,011 mm 30 ul 0,039 mm 0,012 mm 0,011 mm 30 ul dn 300 mm 300 mm dan 320 mm 320 mm 281,908 mm 0,147 ul -0,735 ul -0,9049 ul 0ul 0,7374 ul 28,2414o 281,908 mm 0,147 ul -0,735 ul -0,9049 ul ul 0,7374 ul 28,2414o dbn xz xp xd k sa αa Hình 4.1 Hình dạng kí hiệu thông số bánh 39 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương IV: Tính toán, thiết kế truyền máy Inventor Bảng 4.3 Tải trọng (Loads) Công suất (Power) P Số vòng (Speed) n Moment (Torque) T Hiệu suất (Efficiency) η Lực hướng tâm (Radial Force) Fr Lực tiếp tuyến (Tangential Force) Ft Lực dọc trục (Axial Force) Fa Lực pháp tuyến (Normal Force) Fn Vận tốc vòng (Circumferential Speed) v Vòng cộng hưởng (Resonance Speed) nE1 Gear 22,500 kW 35,00 rpm 325,544 N m Gear 22,050 kW 35,00 rpm 319,033 N m 0,980 ul 789,923 N 2170,295 N 0N 2309,579 N 10,367 mps 3663,690 rpm Bảng 4.4 Vật liệu (Material) Gear User material Ứng suất kéo (Ultimate Tensile Strength) Su 640 MPa Ứng suất nén (Yield Strength) Sy 390 MPa Mô đun đàn hồi (Modulus of Elasticity) E 206000 MPa Hệ số Poisson (Poisson's Ratio) μ 0,300 ul Giới hạn mỏi (Bending Fatigue Limit) σFlim 410,0 MPa Contact Fatigue Limit σHlim 520,0 MPa Hardness in Tooth Core JHV 210 ul Hardness in Tooth Side VHV 600 ul Base Number of Load Cycles in Bending NFlim 3000000 ul Base Number of Load Cycles in Contact NHlim 50000000 ul Whler Curve Exponent for Bending qF 6,0 ul Whler Curve Exponent for Contact qH 10,0 ul Type of Treatment type ul Gear User material 540 MPa 325 MPa 206000 MPa 0,300 ul 356,0 MPa 430,0 MPa 210 ul 600 ul 3000000 ul 50000000 ul 6,0 ul 10,0 ul ul Tính toán độ bền (Strength Calculation) Bảng 4.5 Yếu tố tải trọng phụ (Factors of Additional Load) Application Factor Dynamic Factor Face Load Factor Transverse Load Factor One-time Overloading Factor KA KHv KHβ KHα KAS 1,200 ul 1,370 ul 1,370 ul 1,237 ul 1,159 ul 1,249 ul 1,249 ul 1,000 ul 40 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương IV: Tính toán, thiết kế truyền máy Inventor Bảng 4.6 Yếu tố tiếp xúc (Factors for Contact) Hệ số đàn hồi (Elasticity Factor) Hệ số vùng (Zone Factor) Hệ số tỉ lệ tiếp xúc (Contact Ratio Factor) Hệ số tiếp xúc cặp (Single Pair Tooth Contact Factor) Hệ số tuổi thọ (Life Factor) Hệ số bôi trơn (Lubricant Factor) Hệ số nhám (Roughness Factor) Hệ số tốc độ (Speed Factor) Hệ số góc nghiêng (Helix Angle Factor) Hệ số kích thước (Size Factor) Hệ số cứng (Work Hardening Factor) ZE ZH Zε 189,812 ul 2,495 ul 0,884 ul ZB 1,005 ul 1,005 ul ZN ZL ZR Zv Zβ ZX ZW 1,000 ul 1,000 ul 0,937 ul 1,000 ul 1,002 ul 1,000 ul 1,000 ul 1,000 ul 1,000 ul Bảng 4.7 Yếu tố uốn cong (Factors for Bending) Hệ số biến dạng (Form Factor) YFa Hệ số ứng suất hiệu chỉnh (Stress Correction Factor) YSa Teeth with Grinding Notches Factor YSag 2,544 ul 1,638 ul 1,000 ul 2,544 ul 1,638 ul 1,000 ul Hệ số góc nghiêng (Helix Angle Factor) Yβ ul Hệ số tiếp xúc (Contact Ratio Factor) Yε 0,704 ul Hệ số tải xen kẻ (Alternating Load Factor) YA ul ul Yếu tố công nghệ sản xuất (Production Technology Factor) YT ul ul Hệ số tuổi thọ (Life Factor) YN ul ul Hệ số độ nhạy (Notch Sensitivity Factor) Yδ 1,077 ul 1,091 ul Hệ số kích cỡ (Size Factor) YX ul ul Hệ số bề mặt chân (Tooth Root Surface Factor) YR ul 41 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương IV: Tính toán, thiết kế truyền máy Inventor Bảng 4.8 Kết (Results) Hệ số an toàn tróc rỗ (Factor of Safety from Pitting) Hệ số an toàn gãy (Factor of Safety from Tooth Breakage) Hệ số an toàn tĩnh tiếp xúc (Static Safety in Contact) Hệ số an toàn tĩnh uốn (Static Safety in Bending) Kiểm tra (Check Calculation) SH SF SHst SFst 1,483 ul 17,495 ul 1,227 ul 15,392 ul 3,316 ul 2,763 ul 40,619 35,269 ul ul Positive Kết luận từ kết tính toán phân mềm yêu cầu chọn bánh nên ta chọn đặc tính bánh (Gear 1) 42 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương V: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực máy tole CHƯƠNG V TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC TRONG MÁY CUỐN TOLE 5.1 Sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực 5.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực Hình 5.1 Sơ đồ mạch thủy lực Chú thích: 1: Thùng dầu 2: Lọc dầu 3: Bơm thủy lực 4: Van an toàn 5: Áp kế 6: Van phân phối 4/3 điều khiển cần gạt tự giữ 7: Van phân phối 4/3 điều khiển cần gạt có lò xo trả 8: Van điện từ (soilenoid) 43 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương V: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực máy tole 9: Van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng 10: Xi lanh tác dụng kép 11: Động thủy lực 12: Công tắc hành trình 13: Hệ thống làm mát 5.1.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển mạch thủy lực Hình 5.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển mạch thủy lực 5.1.3 Nguyên lý hoạt động mạch thủy lực 5.1.3.1 Vị trí làm việc xi lanh Xi lanh (a) (d) dẫn hướng cho trục Xi lanh (b) (c) dẫn hướng cho hai trục Xi lanh (e) dẫn hướng cho xi lanh (d) mở đầu trục để lấy sản phẩm 5.1.3.2 Phương cách thực điều khiển phận công tác Khi bơm (3) làm việc van phân phối vị trí không tác động, áp suất dầu ống dẫn dần tăng lên, đến vượt giới hạn định mức van an toàn (4), van mở cho dầu trở thùng Để điều khiển động thủy lực (11), ta tác động van phân phối (6) sang trái hay sang phải tùy thuộc vào chiều quay ta mong muốn Khi cần điều khiển khoảng cách hai trục dưới, ta tác động van phân phối (7), tùy vào bố trí công tắc hành trình (12b) (12c) mà hai xi lanh (10b), (10c) dừng lại vị trí mong muốn Tương tự cho xi lanh (10a) (10d) trường hợp xi lanh (10e) chưa bị tác động nghĩa hai xi lanh thực dẫn hướng cho trục Khi hoàn thành sản phẩm xi lanh (10e) hoạt động làm cho xi lanh (10d) mở khỏi đầu trục nhờ tác động van phân phối (7e) Để sản phẩm lấy dễ dàng thi xi lanh 44 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương V: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực máy tole (10a) tác động van phân phối (6a) (6ad) riêng xi lanh (6d) không tác động Các thao tác làm ngược lại muốn đổi hướng làm việc xi lanh 5.1.3.3 Nguyên lý hoạt động công tắc hành trình Khi công tắc hành trình tác động xi lanh, tiếp điểm thường mở (ls) đóng làm cho dòng điện chạy qua cuộn (cr) kích tiếp điểm thường mở (cr) đóng đó (sol) có tín hiệu kích hoạt van điện từ ngắt dòng lưu chất khiến cho xi lanh dừng lại 5.2 Bơm thủy lực động thủy lực Vì ưu điểm dễ dàng đạt độ xác gia công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, khả thực với áp suất làm việc lớn Bơm piston hướng trục hầu hết điều chỉnh lưu lượng, kích thước nhỏ gọn thông số khác tương tự nhau, công nghiệp thường sử dụng loại bơm Nên bơm piston hướng trục lựa chọn phù hợp với yêu cầu đề tài Từ liệu đầu vào thông số tính toán nên thông số bơm chọn là: Kí hiệu: T5V140-(K3V140) Lưu lượng lớn nhất: 140x2 cc/rev Áp suất: 31.4 Mpa (320 kg/cm2) Áp suất cực đại: 34.3 Mpa (350 kg/cm2) Tốc độ cực đại: 2000 rpm Moment xoắn cực đại: 902 Nm (92kgm) Trọng lượng: 160 kg Ứng dụng tải trọng: 29 – 37 Thông số động thủy lực piston-series 20: Mã motor: 89 Lưu lượng riêng: 89 (cm3/vòng) Áp suất định mức: 420 bar (6092 psi) Áp suất cực đại: 460 bar (6672 psi) Tốc độ định mức: 2900 rpm Moment lý thuyết: 1,42 (Nm/bar) Trọng lượng: 47 kg Lưu lượng riêng Dp Dp  2,8 104 (m3/vòng) (5.1) Lưu lượng lý thuyết Qt Qt  D p n p 60  2,8 104  2000  9,3  103 (m3/s) 60 (5.2) np: số vòng quay động phút (vòng/phút) 45 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương V: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực máy tole Vận tốc lưu chất cực đại Vmax áp suất động cực đại Pmax Vmax   35 105  88, (m/s) 896 (5.3) 4Qt  9,3 103   0,012 (m) Vmax   88, (5.4) Pmax   ρ khối lượng riêng dầu truyền động 20oC Đường kính ống dẫn d theo lưu lượng lý thuyết d Lưu lượng thực tế QA (5.5) QA  S.v  3,6 105    7,9 104 (m3/s) S: tiết diện ống dẫn v: vận tốc lưu lượng làm việc trường hợp ống nén v   (m/s) 5.3 Xi lanh thủy lực Dựa vào nguyên lý làm việc đặc tính tải trọng máy, xi lanh sử dụng có tên gọi xi lanh tác dụng kép Do xi lanh làm việc kéo đẩy trục máy nên để chọn xi lanh cho phù hợp ta biết khối lượng trục Lưu ý khối lượng chi tiết tính phân mềm thiết kế Inventor 5.3.1.Tính toán piston dẫn hướng cho trục Khối lượng trục mtt  mt  mbt  1366,  174  1540, (kg) mt khối lượng phần thép trục mbt khối lượng phần bê tông trục Lực cần để dịch chuyển trục lên xuống Ftt  mtt   15,1 0, 74  11, (kN)  hệ số ma sát trược Lực cần để trục công tác Fct  P  Ftt  276  11,  287, (kN) Do trục hai piston dẫn hướng nên piston chịu lực Fpiston  Fct 287,   143, (kN) 2 (5.6) (5.7) (5.8) (5.9) Mặt khác, công đoạn cho sản phảm piston chịu tải trọng khối lượng trục Fm = 15,1(kN) nhận thấy Fm  Fpiston nên ta chọn piston theo lực Fpiston = 143,6 (kN) 46 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương V: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực máy tole 5.3.2 Tính toán piston dẫn hướng cho trục Khối lượng trục mtd  mt  mbt  1100  85,  1185, (kg) (5.10) Khối lượng truyền lượng truyền m4t  4mttr   38,5  154 (kg) (5.11) Khối lượng truyền chuyển động mbtr  2mbrlt  3mbrtd  4mtt  4mtc  19,   21,5   4,   4,5  137, (kg) (5.12) mt khối lượng phần thép trục mbt khối lượng phần bê tông trục mttr khối lượng thanh truyền mbrlt khối lượng bánh lắp trục mbrtd khối lượng bánh tự mtt khối lượng thẳng cố định bánh mtc khối lượng cong cố định bánh Lực cần để trục công tác Ftd   mtd   m4t  mbtr  11,  0, 74  1,5  1,35  39,19 (kN) (5.13) 5.3.3 Thông số xi lanh Theo tiêu chuẩn ISO 6022 kiểu CDH, ta chọn xi lanh sau 5.3.3.1 Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục Bảng 5.1 Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục Diện tích (Areas) Tỉ lệ diện Cần tích Vàn Pisto Vùng (Rod (Rati h n Pisto cần ) khă o) n (Rod) n F2 kN F3 kN Lưu lượng 0,1 m/s (Flow at 0,1 m/ss) Chên h Đẩy Kéo (Diff (Pus (Pus erent h) h) ) Qv1 Qv2 Qv3 L/mi L/mi L/mi n n n 70,6 211, 95 67,8 Lực 250 bar (Force at 250 bar) Đẩy (Push ) Al mm MM mm A 1/ A3 A1 cm2 A2 cm2 A3 cm2 F1 kN 120 60 1,33 113, 04 28,26 84,7 282,6 Chên h (Diff erent ) Kéo (Pull ) 16,9 50,8 47 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương V: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực máy tole 5.3.3.2 Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục Bảng 5.2 Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục Diện tích (Areas) F2 kN F3 kN Lưu lượng 0,1 m/s (Flow at 0,1 m/ss) Chên h Đẩy Kéo (Diff (Pus (Pus erent h) h) ) Qv1 Qv2 Qv3 L/mi L/mi L/mi n n n 49,0 149, 19 47,1 Lực 250 bar (Force at 250 bar) Tỉ lệ diện Cần tích Vùng Pisto (Rod (Rati n Pisto cần ) (Rod o) n ) Vàn h khă n Đẩy (Push ) Al mm MM mm A1/ A3 A1 cm2 A2 cm2 A3 cm2 F1 kN 100 50 1,33 78,5 19,63 58,8 196,2 Chên h (Diff erent ) Kéo (Pull ) 11,7 35,3 5.3.3.3 Thông số xi lanh mở đầu trục Bảng 5.3 Thông số xi lanh mở đầu trục Diện tích (Areas) F2 kN F3 kN Lưu lượng 0,1 m/s (Flow at 0,1 m/ss) Chê nh Đẩy Kéo (Diff (Pus (Pus erent h) h) ) Qv1 Qv2 Qv3 L/mi L/mi L/mi n n n 17,6 52,9 16,9 Lực 250 bar (Force at 250 bar) Tỉ lệ diện Cần tích Pist (Rod (Ratio on ) ) Pist on Vùng cần (Rod) Vàn h khă n Al mm MM mm A1/A3 A1 cm2 A2 cm2 A3 cm2 60 30 1,33 28,2 7,07 21,2 70,65 Chê nh Đẩy (Diff (Push erent ) ) F1 kN Kéo (Pull ) 4,24 12,7 5.4 Van thủy lực Trong hệ thống thủy lực máy tole van thủy lực nằm bơm cấu chấp hành mạch bơm có nhiệm vụ điều khiển điều chỉnh dòng lưu chất mạch Trong hệ thống gồm có van 48 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương V: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực máy tole 5.4.1 Van an toàn Chức phòng tải cho bơm phận khác hệ thống thủy lực 5.4.2 Van tiết lưu Chức điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức điều chỉnh vận tốc thời gian chạy cấu chấp hành van làm việc dựa theo nguyên lý lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào thay đổi tiết diện 5.4.3 Van phân phối Van phân phối van đảo chiều dùng để đóng mở ống dẫn, để khởi động cấu biến đổi lượng, dùng để đảo chiều cấu chấp hành Tên gọi van phân phối theo số cửa, số vị trí Ở hệ thống ta dùng van phân phối cửa vị trí (van 4/3) điều khiển cần gạt tự định vị cần gạt có lo xo trả về, với van cửa vị trí (van 2/2) điều khiển nam châm điện hay gọi van điện từ (solenoid) kèm theo công tắc hành trình vị trí tương ứng 5.5 Các thiết bị phụ 5.5.1 Thùng dầu Nhiệu vụ cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín ( cấp nhận dầu chảy về), giải tỏa nhiệt sinh trình bơm dầu làm việc, lắng đọng chất cặn bã trình làm việc tách nước Chọn kích thước bể dầu Do bể dầu làm việc vị trí cố định nên bể dầu chọn sau: (5.14) V  (3  5)Qt  0, 0279  0, 0465 (m3) 5.5.2 Thiết bị làm mát Dầu thủy lực sau trở thùng thường có nhiệt độ cao lúc vào hệ thống Tùy theo áp suất làm việc hệ thống mà nhiệt độ dầu cao hay thấp Để làm hạ nhiệt độ dầu thủy lực phải dùng hệ thống làm mát 5.5.3 Bộ lọc dầu Trong trình làm việc dầu tránh khỏi bị nhiễm bẩn chất bẩn từ bên vào thân dầu tạo nên Những chất bẩn làm kẹt khe hở, tiết diện chảy có kích thước nhỏ cấu dầu ép, gây nên trở ngại hư hỏng hoạt động hệ thống Bộ lọc dầu thường đặt ống hút bơm dầu 49 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương V: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực máy tole 5.5.4 Ống dẫn Ống dẫn dùng hệ thống thủy lực phổ biến ống cứng (ống đồng ống thép) ống mềm (vải cao su ống dẫn mềm kim loại làm việc nhiệt độ 135oC) Ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền học tổn thất áp suất trông ống nhỏ Để giảm tổn thất áp suất, ống dẫn ngắn tốt bị uốn cong để tránh biến dạng tiết diện thay đổi hướng chuyển động dầu Vận tốc dầu chảy ống Ống hút: v  0,5 1,5 (m/s) (5.15) Ống xả: v  0,5 1,5 (m/s) (5.16) Ống nén: áp suất làm việc P > 100 bar nên: v   (m/s) (5.17) Kích thước đường kính ống dẫn 4Qt  9,3 103   0,012 (m) Vmax   88, Từ kết ta chọn ống thép có OD = 16 (mm), với độ dày s = (mm) d (5.18) 5.5.5 Đầu nối Trong hệ thống thủy lực ống nối có yêu cầu tương đối cao độ bền độ kín Do điều kiện làm việc cố định nên ta dùng ống nối vặn ren Với DO = 16 (mm) ta chọn đầu nối đai ốc M27×2 với độ uốn cong nhỏ cho phép 80o 50 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương VI: Kết luận kiến nghị CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Sau thời gian thực đề tài, cuối hoàn thành yêu cầu đặt Thực tính toán, thiết kế máy tole chủ yếu phần mềm Inventor Máy tole hoạt động theo chế nhận lực từ trục điểm đề tài thay đổi khoảng cách hai trục từ đó giảm lực từ trục tạo sản phẩm có đường kính lớn so với máy loại Toàn hệ thống được điền khiển thủy lực Do tiếp xúc vào hệ thống thủy lực nên nhiều hạn chế, chọn động thủy lực thiết kế mạch điện có công tắc hành trình cuối đạt yêu cầu đặt 6.2 Kiến nghị Hệ thống thủy lực nhiều hạn chế mặt điều khiển xác vị trí đầu trục, đề tài đáp ứng tối thiểu yêu cầu đặt ra, khâu điều chỉnh ban đầu đòi hỏi phức tạp Ngoài hoàn thành trình khâu lấy sản phẩm số thao tác thủ công Chưa ứng dụng công nghệ PID (Proportional Integral Derivative) cân xi lanh thủy lực tự động hóa trình lấy sản phẩm 51 SVTH: Trần Tấn Khiêm Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Công Dưỡng (2000), Vật liệu học, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Vũ Đình Lai, Nguyễn Xuân Lựu, Bùi Đình Nghi (2002), Sức bền vật liệu, Nxb Giao thông vận tải, Hà Nội Đỗ Hữu Nhơn (2006), Thiết kế chế tạo máy cán thép & thiết bị nhà máy thép, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Đỗ Kiến Quốc, Nguyễn Thị Hiền Lương, Bùi Công Thành, Lê Hoàng Tuấn, Trần Tấn Quốc (2007), Giáo trình Sức bền vật liệu, Nxb Đại học quốc gia, Tp Hồ Chí Minh Hà Văn Vui, Nguyễn Chỉ Sáng, Phan Đăng Phong (2006), Sổ tay Thiết kế khí tập 1, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Thanh Hùng, Nguyễn Hoàng Dũng (2012), PLC Ứng dụng tự động hóa trình sản xuất, Nxb Đại học Cần Thơ Đỗ Xuân Đỉnh (2012), Truyền động thủy khí, Nxb Xây dựng, Hà Nội Trần Hữu Quế, Nguyễn Văn Tuấn (2009), Bài tập vẽ kĩ thuật khí tập hai, Nxb Giáo dục Việt Nam 52 SVTH: Trần Tấn Khiêm [...]... Chương 2: Tính toán dữ liệu đầu vào của máy cuốn tole Chương 3: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor Chương 4: Tính toán, thiết kế bộ truyền của máy cuốn trên Inventor Chương 5: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực trong máy cuốn tole Chương 6: Kết luận và kiến nghị 1.5 Giới hạn của đề tài Chỉ tính toán, thiết kế, mô phỏng mà không chế tạo 2 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương II: Tính toán. .. Khiêm Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor CHƯƠNG III TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC CUỐN LỰA CHỌN Ổ BI TRÊN INVENTOR 3.1 Tính toán, thiết kế trục cuốn Trục cuốn là bộ phận không thể thiếu trong máy cuốn tole, nó có nhiệm vụ đặc biệt quan trọng đó là định vị và nâng tole đồng thời tạo áp lực giữ 3 trục một cách đều đặn để tạo ra sản phẩm như mong muốn từ tole phẳng có bề... lên xuống để tạo lực cuốn, hai trục còn lại truyền động để dịch chuyển vùng tole cần cuốn và mở rộng khẩu độ phù hợp với đường kính ống cần cuốn xem hình 1.2 Hình 1.2 Cơ chế hoạt động của các trục trên máy cuốn tole 1.4 Nội dung nghiên cứu chính của đề tài Tính toán, thiết kế, mô phỏng máy cuốn tole dùng motor thủy lực Nội dung chính của đề tài gồm: thuyết minh, bản vẽ và mô phỏng máy bằng phần mềm... là: q  110400 ( N m) (3.1) 3.1.1 Tính toán, thiết kế trục cuốn trên 3.1.1.1 Công dụng và nguyên lý của trục cuốn trên Trục cuốn trên được hệ thống thủy lực truyền lực tạo áp cùng 2 trục dưới làm biến dạng vùng tole tiếp xúc với trục Khi sản phẩm được hoàn thành trục trên sẽ nâng một đầu lên để lấy sản phẩm hoàn thành ra ngoài 3.1.1.2 Tính toán và thiết kế trục cuốn trên bằng Inventor Bảng 3.1 Vật... Hình 5.1 Sơ đồ mạch thủy lực 43 Hình 5.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển mạch thủy lực 44 xiii SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương I: Giới thiệu tổng quan về đề tài CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Máy cuốn tole 3 trục là loại máy dùng để cuốn tole phẳng thành tole có hình ống trụ với đường kính và chiều dày tole nhất định Các sản phẩm được dùng trong công nghiệp, nhà máy, hệ thống bồn chứa,... Tính toán dữ liệu đầu vào của máy cuốn tole CHƯƠNG II TÍNH TOÁN DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CỦA MÁY CUỐN TOLE 2.1 .Tính toán lực, moment cần thiết để tạo hình sản phẩm theo yêu cầu Yêu cầu vật liệu, vật liệu chọn để làm ống thuộc vào nhóm thép kết cấu, đây là nhóm thép cacbon chất lượng tốt, lượng P, S thấp hơn Cụ thể: S ≤ 0,04%, P ≤ 0,035% và được quy định cả về thành phần hóa học và cơ tính Theo TCVN 1766-75 nhóm... Trần Tấn Khiêm Chương II: Tính toán dữ liệu đầu vào của máy cuốn tole P 4Wx  b  l  4.6.104.460  276.103 ( N ) 400 (2.5) Tải trọng phân bố trên trục là: q P  110400 ( N m) 2,5 (2.6) 2.2 Tính toán công suất động cơ cho máy cuốn Hai trục dưới được dẫn động bởi một động cơ, động cơ này là loại động cơ thủy lực xoay chiều Tính công suất động cơ là phải tính theo số lần cán có lực cán lớn nhất Ta có... 0o (Preview) xem hình 3.1 Hình 3.1 Hình dạng trục và đặc tính tải trọng Lực cắt (Shear Force) xem hình 3.2 Hình 3.2 Biểu đồ lực cắt của trục 8 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor Lực cắt theo mặt YZ (Shear Force, YZ Plane) xem hình 3.3 Hình 3.3 Biểu đồ lực cắt của trục theo mặt phẳng YZ Lực cắt theo mặt XZ (Shear Force, XZ Plane) không tồn tại... φ 0o Preview xem hình 3.16 Hình 3.16 Hình dáng trục và đặc tính tải trọng Lực cắt (Shear Force) xem hình 3.17 Hình 3.17 Biểu đồ lực cắt của trục 16 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor Lực cắt theo mặt YZ (Shear Force, YZ Plane) xem hình 3.18 Hình 3.18 Biểu đồ lực cắt của trục theo mặt YZ Lực cắt theo mặt XZ (Shear Force, XZ Plane) không tồn tại... Khiêm Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor Độ võng theo mặt YZ (Deflection, YZ Plane) xem hình 3.9 Hình 3.9 Biểu đồ độ võng của trục theo mặt phẳng YZ Độ võng theo mặt XZ (Deflection, XZ Plane) không tồn tại Ứng suất uốn (Bending Stress) xem hình 3.10 Hình 3.10 Biểu đồ ứng suất uốn của trục 12 SVTH: Trần Tấn Khiêm Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi ... 2: Tính toán liệu đầu vào máy tole Chương 3: Tính toán, thiết kế trục lựa chọn ổ bi Inventor Chương 4: Tính toán, thiết kế truyền máy Inventor Chương 5: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực máy. .. tài: Tính toán thiết kế máy tole dùng motor thủy lực Nội dung giới hạn đề tài: Tìm hiểu máy tole trục Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực, hệ thống trục cuốn, ổ đỡ, khung máy để cán tole dày... TÍNH TOÁN DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CỦA MÁY CUỐN TOLE 2.1 .Tính toán lực, moment cần thiết để tạo hình sản phẩm theo yêu cầu 2.2 Tính toán công suất động cho máy CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ