KHOA CƠ KHÍ XÂY DỰNG BỘ MƠN MÁY XÂY DƯNG *************** HƯỚNG DẪN BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ Hướng dẫn chung thực tập Các phương án, nhiệm vụ thiết kế Ví dụ sơ đồ thủy lực cho phương án thiết kế Hà Nội, năm 201 TỜ BÌA THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ Tên đề tài: Họ tên sinh viên: Lớp: Mã số sinh viên: Thầy hướng dẫn: Hà Nội, / 201 TỜ NHIỆM VỤ TÍNH TỐN BÀI TẬP LỚN (Sinh viến tự viết số liệu theo phương án phân công vào mẫu nhiệm vụ thiết kế sau) TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG NHIỆM VỤ TÍNH TỐN BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ Họ tên sinh viên: Lớp: MSSV: Nhiệm vụ tính tốn: a) Tên đề tài: b) Phương án thiết kế: c) Các số liệu cho trước: Ngày giao: Ngày hoàn thành: Thày hướng dẫn: Hà Nội, ngày tháng năm 201 Sinh viên thực (ký, ghi rõ họ tên) Tài liệu tham khảo Bài giảng lớp sơ đồ thủy lực số máy Máy xây dựng http://hydraulicspneumatics.com Catalog hãng, ví dụ tìm tại: http://www.bibus.hu/fileadmin/product_data/daikin/documents/daikin_oil_hy draulic_equipment_catalogue_en.pdf http://www.sunhydraulics.com/cmsnet/LitDownloads.aspx?lang_id=1 http://www.adifp.com/ParkerVoac/F11_F12/HY178249.pdf NỘI DUNG BÀI TẬP LỚN Phân tích xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực cho phận chấp hành 1.1 Xác định yêu cầu cấu chấp hành Phần nội dung xác định theo yêu cầu cấu chấp hành theo yêu cầu khác đầu 1.2 Xây dựng sơ đồ nguyên lý làm việc - Xác định phần tử thủy lực đặc điểm cần thiết theo yêu cầu cấu chấp hành (bao gồm loại kỹ thuật điều khiển: tay, điện từ, điện – thủy lực…) - Vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực - Giải thích nguyên lý làm việc sơ đồ thủy lực điều chỉnh sơ đồ (nếu cần thiết) Tính tốn xác định thông số cần thiết phần tử thủy lực hệ thống 2.1 Tính tốn thơng số xy lanh (Cylinders) thủy lực - Xác định áp suất làm việc pmax - Tính tốn đường kính xy lanh theo chiều chuyển động (D, d) - Xác định hành trình xy lanh H (theo yêu cầu đầu bài) - Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh theo chiều chuyển động 2.2.Tính tốn thơng số mô tơ (motor) thủy lực - Xác định áp suất làm việc pmax - Tính tốn lưu lượng riêng mô tơ q - Lưu lượng cần thiết cấp cho mô tơ - Chọn loại mô tơ thủy lực mơ tả ngun lý làm việc 2.3 Tính tốn ô thủy lực (ống cứng ống mềm) - Xác định áp suất làm việc ống dẫn - Tính tốn diện tích mặt cắt ướt ống đường kính Do - Xác định chiều dày ống kiểm tra bền với ống cứng - Xác định sơ đầu nối (đường kính đầu nối, cách nối ) 2.4 Tính tốn thơng số van phân phối (Derectional valve) - Mô tả loại van phân phối (4/3 5/3/ 3/2 ), dạng điều khiển, giá trị áp suất… - Xác định lưu lượng thông qua van (đảm bảo đáp ứng cho động thủy lực điều khiển), lập bảng sau TT Động Loại van (5/3, Lưu lượng thông Áp suất cần thiết thủy lực 4/3 ) qua tối thiểu Q tối thiểu p Ghi 2.5 Tính tốn thơng số van điều khiển áp suất - Xác định loại van cần thiết: van chức an toàn - Relief valve, áp suất - sequance valve, van giảm áp - Reduceing valve, van với chức chống dòng phản hồi - Counterbalance valves (CBV) - Xác định loại có điều chỉnh hay khơng điều chỉnh áp lực, kết nối dòng điều khiển, dòng rò rỉ - Xác định áp lực mở van (dòng điều khiển) lưu lượng thơng qua cần thiết Riêng van giảm áp có áp suất làm việc lớn nhỏ TT Chức Lưu lượng thông van qua Q Áp suất mở van p Khoảng điều chỉnh áp suất (loại có điều chỉnh) 2.6 Tính tốn thơng số van chiều (Check valve) - Loại van cần thiết theo yêu cầu: van chiều, van chiều có trễ (lực lò xo), van chiều có điều khiển – dùng chống dòng phản hồi (đơn hay kép) - Xác định kích cỡ van: lưu lượng lớn (theo yêu cầu động cơ), áp suất lớn nhất, áp suất mở (loại có điều khiển), điều kiện lắp nghép 2.7 Tính tốn thơng số van khác - Van tiết lưu: lưu lượng thông qua cho phép, áp suất làm việc tối đa, khoảng điều chỉnh tiết diện (loại có điều khiển), điều kiện lắp nghép - Các van khác chọn sở áp suất max, lưu lượng yêu cầu khác Tính toán nguồn thủy lực 3.1 Bơm thủy lực (Pump) - Có nhiều tiêu chí chọn bơm ta chọn bơm theo áp suất lưu lượng - Xác định áp suất làm việc lớn bơm Pbom max = pmax + Σ∆pi pmax – áp suất làm việc lớn hệ thống Σ∆pi – tổng tổn thất áp suất qua phần tử đường ống Đối với linh kiện chọn phần tử, hãng sản xuất có catolog cho ta đường đặc tính van với giá trị tổn thất theo lưu lượng lấy theo đường đặc tính Tuy nhiên BTL (cho phép tính Σ∆pi cách gần 0,1 tới 0,2 pmax) - Xác định lưu lượng cần thiết bơm vào nhu cầu động thủy lực (cần phân tích làm việc động thủy lực liên quan tới điều khiển) Qbommax - Tính tốn lưu lượng riêng bơm qb từ Qbommax Lập bảng thông số để chọn bơm thủy lực Loại bơm Lưu lượng Tốc độ quay riêng qb Áp suất làm việc pbom max Khoảng điều chỉnh lưu lượng riêng 3.2 Thùng dầu (tank), lọc dầu (filter) Thùng dầu: tính tốn dung tích thùng dầu, dự định kết cấu thùng dầu Lọc dầu: lưu lượng, áp suất lớn 3.3 Tính tốn động dẫn động - Tính cơng suất động (thực chất cơng suất thủy lực có xét đến tổn thất ma sát, hệ dẫn động có), hiệu suất lấy theo kinh nghiệm η = 0,8 ÷ 0,92 - Yêu cầu tốc độ quay động cơ, chế độ làm việc, điều kiện môi trường… Từ chọn động phù hợp động điện, động đốt Phần THIẾT LẬP MẠCH THỦY LỰC CHO CÁC CƠ CẤU MÁY XÂY DỰNG ĐIỂN HÌNH Trong chương này, nhóm tác giả đề tài tiến hành nghiên cứu đặc điểm làm việc cấu máy xây dựng điển hình kết hợp với tham khảo mạch thủy lực máy xây dựng cụ thể, từ thiết lập mơ nguyên lý làm việc mô đun mạch thủy lực cho cấu điển hình máy xây dựng 2.1 Mô đun mạch thủy lực cho cấu nâng 2.1.1 Đặc điểm làm việc Theo yêu cầu cơng nghệ, cấu nâng máy nâng độc lập tời, pa lăng cố định phận máy nâng cầu trục, cổng trục, cần trục tháp, cần trục nổi…Dưới trình bày hệ truyền động thủy lực cấu nâng có cơng tác cáp thép lên tang dẫn động mô tơ thủy lực Cấu tạo chung cấu nâng dẫn động thủy lực thể hình 2.1 Bé ngn thđy lùc HGT Hình 2.1 Sơ đồ dẫn động thủy lực cho cấu nâng Mô tơ thủy lực; Khớp nối phanh; Hộp giảm tốc; Tang cáp; Cơ cấu nâng thông thường bao gồm động thông qua khớp nối, hộp giảm tốc để dẫn động cho tang cáp Với cấu nâng dẫn động động thủy lực thường sử dụng hộp giảm tốc hành tinh đặt bên tang Cũng giống cấu nâng dẫn động điện, nguồn dẫn động cho cấu nâng dẫn động thủy lực phải dẫn động cho động quay tang phanh Đặc điểm làm việc cấu nâng: Cơ cấu nâng dẫn động thủy lực có yêu cầu đặc điểm làm việc riêng sau: - Thường dẫn động mô tơ thủy lực quay hai chiều; - Hệ thống phanh thường đóng làm việc có liên động với mơ tơ thủy lực; - Có điều chỉnh tốc độ nâng hạ theo yêu cầu; - Ngồi hệ thống phanh có hệ thống an toàn cần thiết mạch chống rơi tải, đứt ống thủy lực, giới hạn áp suất ; 2.1.2 Thiết lập sơ đồ mạch thủy lực Điều khiển mô tơ quay hai chiều: Do cấu nâng dẫn động mô tơ thủy lực quay hai chiều nên mạch thủy lực phải điều khiển theo hai chiều Để điều khiển mạch theo hai chiều dùng mạch hở có van phân phối mạch kín với bơm thủy lực hai chiều T P b) a) Hình 2.2 Điều chỉnh mơ tơ quay hai chiều a) Sử dụng mạch hở với van phân phối; b) Sử dụng mạch kín với bơm quay hai chiều Phương pháp sử dụng bơm thủy lực hai chiều thường dùng cho cấu nâng có tải trọng nhỏ Nhược điểm phương pháp dầu bị nóng nhanh phải có bơm phụ bù lại lượng dầu tổn thất bơm mơ tơ Tham khảo mạch thủy lực /2/, /3/ với cấu nâng máy xây dựng có tải trọng nâng lớn thường sử dụng van phân phối để điều khiển mô tơ quay hai chiều Hệ thống phanh: Hệ thống phanh cấu nâng hệ thống thường đóng Khi mơ tơ quay phanh mở mơ tơ ngừng quay phanh tự động đóng lại hệ thống phanh phải mắc liên động với mô tơ mạch thủy lực Tham khảo mạch thủy lực /3/, /4/ đưa phương pháp mắc phanh cho cấu nâng hình 2.3 P T Hình 2.3.Phương pháp điều khiển hệ thống phanh Van phân phối; Van OR; Mô tơ; Xylanh đóng mở phanh Trong hình 2.3 có đưa ví dụ hệ thống phanh xylanh 4, cấp dòng dầu cho xylanh thắng lực lò xo làm mở phanh ngược lại dòng dầu cấp cho xylanh phanh đóng nhờ lực lò xo Q trình cấp dầu cho xylanh thơng qua van OR số mắc song song với mô tơ thủy lực Điều chỉnh tốc độ nâng hạ: Để điều chỉnh tốc độ nâng hạ sử dụng phương pháp sau: - Điều chỉnh mô tơ với mơ tơ thay đổi lưu lượng (hình 2.4); - Dùng van tiết lưu có điều chỉnh lắp đường dầu cấp cho mơ tơ (hình 2.5) Xylanh ®iỊu khiển tốc độ mô tơ T P Nguồn điều khiển tốc độ mô tơ Hỡnh 2.4 Điều chỉnh tốc độ mô tơ với mô tơ lưu lượng thay đổi Mô tơ lưu lượng thay đổi; Hệ thống điều chỉnh tốc độ mô tơ; Van OR; Van điều chỉnh tốc độ mô tơ; Van đóng mở nguồn dầu điều khiển; P T Hình 2.5 Điều chỉnh tốc độ mô tơ lưu lượng cố định với van tiết lưu Tham khảo tài liệu /3/, /4/ đưa sơ đồ mạch thủy lực cho hệ thống chân chống gồm hai chân chống hình 2.20 0.00 Bar Hình 2.20 Mạch thủy lực cho hệ thống chân chống gồm hai chân chống Nguồn; Van phân phối điều khiển trạng thái hệ thống; Vân phân phối điều khiển trạng thái xylanh; Xylanh chân chống; Xylanh dầm ngang 2.4.3 Mô mô đun mạch thủy lực cho hệ thống chân chống Sơ đồ 1: Mạch thủy lực cho hệ thống chân chống gồm hai xylanh chân chống hai xy lanh co dầm ngang 16 Hình 2.21 Mô nguyên lý mạch thủy lực hệ thống chân chống gồm hai chân (quá trình duỗi hệ thống) Hình 2.22 Mơ ngun lý mạch thủy lực hệ thống chân chống gồm hai chân (quá trình co lại hệ thống) 17 Phần VÍ DỤ THIẾT LẬP MẠCH THỦY LỰC CHO MÁY XÂY DỰNG TỪ CÁC MẠCH CỦA CÁC CƠ CẤU 3.1 Ví dụ Yêu cầu: cần dẫn động cho cấu nâng cấu di chuyển máy cụ thể với thông số đầu vào bao gồm: Đặc điểm làm việc: Trong trình máy di chuyển cho phép treo tải, máy ngừng di chuyển cho phép chuyển động nâng hạ 10 12 11 13 Hình 3.1 Mạch thủy lực gồm cấu nâng cấu di chuyển Nguồn dẫn động; 2.Van phân phối điều khiển mô tơ di chuyển bên trái 5; Van phân phối điều khiển mô tơ di chuyển bên phải 8; Van phân phối điều khiển mô tơ nâng hạ 11; 6,9 Xylanh điều khiển tốc độ mô tơ di chuyển bên trái bên phải; 7,9 Hệ thống phanh mô tơ di chuyển bên trái bên phải; 12 Hệ thống phanh cấu nâng Hình 3.2 Mô mạch thủy lực gồm cấu nâng cấu di chuyển (trạng thái máy di chuyển thẳng đồng thời giữ vật nâng) Hình 3.3 Mơ mạch thủy lực gồm cấu nâng cấu di chuyển (trạng thái máy quay vòng đồng thời giữ vật nâng) Hình 3.4 Mơ mạch thủy lực gồm cấu nâng cấu di chuyển (trạng thái máy đứng yên đồng thời nâng hạ vật) 3.2 Ví dụ Yêu cầu: cần dẫn động cho cấu nâng cấu chân chống máy cụ thể với thông số đầu vào bao gồm: Đặc điểm làm việc: Trong trình co duỗi hệ thống chân chống cho phép treo tải, hệ thống chân chống ngừng di chuyển cho phép chuyển động nâng hạ 4 Hình 3.5 Mạch thủy lực gồm cấu nâng hệ thống chân chống Nguồn dẫn động; Van phân phối điều khiển trạng thái hệ thống chân chống; Van phân phối điều khiển chân chống bên trái; Van phân phối điều khiển hệ thống bên phải; Van chiều; Xylanh chân chống; Xylanh co dầm ngang; Van phân phối điều khiển mô tơ nâng hạ 8; Hệ thống phanh cấu nâng Hình 3.6 Mô mạch thủy lực gồm cấu nâng hệ thống chân chống (trạng thái máy đứng yên đồng thời nâng hạ vật) Hình 3.7 Mơ mạch thủy lực gồm cấu nâng hệ thống chân chống (trạng thái treo tải hệ thống chân chống làm việc) PHỤ LỤC MÔ ĐUN MẠCH THỦY LƯC CÁC CƠ CẤU MÁY XÂY DỰNG ĐIỂN HÌNH Mô đun 1.Mạch thủy lực cho cấu kích đẩy Nguồn thủy lực; Van giới hạn áp; Van phân phối; Van điều chỉnh dòng; Van chiều kép có điều khiển; Xylanh kích đẩy X3 X1 X2 V3 V2 V1 P1 P2 P3 Mô đun 2.Mạch thủy lực với nhiều giá trị áp suất làm việc p1, p2, p3 – áp suất làm việc xylanh x1, x2, x3 điều khiển van phân phối V1, V2, V3 X1 T1 X2 T2 X3 T3 A5 A4 Mô đun Mạch thủy lực điều khiển xylanh theo áp lực van tiết lưu T1, T2, T3 van tiết lưu điều khiển xylanh x1, x2, x3 A4 – Van an toàn cho hệ thống; A5 – Van chống tụt dầu X1 X2 A1 A2 X3 A3 A5 A4 Mô đun Mạch thủy lực điều khiển xylanh theo áp lực van giới hạn áp suất C¬ cấu lái Cơ cấu gây rung Mô đun Mạch thủy lực cấu lái cấu gây rung xe lu rung Hệ thống bơm; Van an toàn; Van phân phối điều chỉnh cấu gây rung 6; Van phân phối điều chỉnh cấu gây rung Mô đun Định lượng lưu lượng cho hai xilanh van phân dòng Nguồn; Van giới hạn áp; Van phân phối; Van phân dòng; Van chiều; 6.Xylanh Mô đun Định lượng lưu lượng cho hai xilanh van ổn định dòng Nguồn; 2.Van giới hạn áp; Van phân phối; 4.Van ổn định dòng; Van chiều Mô đun Định lượng lưu lượng cho hai xilanh mô tơ Nguồn; 2.Van giới hạn áp; Van phân phối; 4.Mô tơ; Xylanh X1 X2 V1 V2 M Mô đun Định lượng lưu lượng cho hai xylanh từ nguồn Mô tơ quay bơm; Cụm mô tơ định lượng; V1, V2 van phân phối điều khiển xylanh x1, x2 Mô đun Điều chỉnh xylanh theo tốc độ khác Nguồn; Van an toàn; Van tiết lưu; 4,5 Van phân phối điều chỉnh tốc độ xylanh Nguồn; Van phân phối điều khiển trạng thái hệ thống; Vân phân phối điều khiển trạng thái xylanh; Xylanh chân chống; Xylanh dầm ngang P T Mô đun 10 Mạch thủy lực cho cấu nâng Van phân phối; Van OR; Hệ thống phanh; Mô tơ; Van chống rơi P T Mô đun 11 Mạch thủy lực cho cấu quay Nguồn; Van phân phối; Van ổn định dòng; Van OR; 5.Van giới hạn áp; Van phân phối điều khiển phanh ; Mụ t di chuyển bên trái Xylanh điều khiển tốc độ mô tơ di chuyển bên phải Xylanh điều khiển tốc độ mô tơ Nguồn điều khiển tốc độ mô t¬ 10 11 12 Mơ đun 12 Mạch thủy lực cấu di chuyển 0.00 Bar Mô đun 13 Mạch thủy lực cho hệ thống chân chống gồm hai chân chống