Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài “Thiết kế cơ cấu xilanh thủy lực đóng mở cửa van chữ nhân” gồm 4 chương:Chương I: Giới thiệu chung về cửa van chữ nhân và thiết bị đóng mở xilanh thuỷ lực.Chương II: Các lực tác dụng lên cửa van.Chương III: Tính toán Xi lanh thủy lực đóng mở cửa van.Chương IV: Thiết kế mạch thuỷ lực.
Đồ án thiết bị thuỷ công LỜI NÓI ĐẦU Đối với sinh viên ngành kỹ thuật nói chung sinh viên chuyên ngành khí trường Đại Học Thuỷ Lợi nói riêng, đồ án môn học nhiệm vụ quan trọng trình học trường đại học Trong đồ án môn học sinh viên ứng dụng kết hợp kiến thức môn học như: Nguyên lý máy, sức bền, lí thuyết, chi tiết máy, dung sai, Qua sinh viên làm quen tiếp cận với công việc thực tế tới trường Riêng em, đồ án môn học giúp em sâu nghiên cứu vào chuyên ngành chọn, khí thủy công Đề tài “Thiết kế cấu xilanh thủy lực đóng mở cửa van chữ nhân” gồm chương: Chương I: Giới thiệu chung cửa van chữ nhân thiết bị đóng mở xilanh thuỷ lực Chương II: Các lực tác dụng lên cửa van Chương III: Tính toán Xi lanh thủy lực đóng mở cửa van Chương IV: Thiết kế mạch thuỷ lực Để hoàn thành đồ án cần phải có tảng kiến thức vững vàng môn học trường kiến thức thực tế, với hướng dẫn bảo tận tình thầy Để đồ án hoàn thành em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: KS Bùi Văn Hiệu Đã trực tiếp hướng dẫn bảo nhiệt tình để em hoàn thành đồ án môn học này! Tuy có nhiều cố gắng trình thực hiện, xong hiểu biết kiến thức hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót Em mong nhận ý kiến thầy bạn để đồ án em hoàn thiện Hà Nội, ngày 24 tháng năm 2015 Nguyễn Đức Huy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Mục lục Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA VAN CHỮ NHÂN VÀ THIẾT BỊ ĐÓNG MỞ XILANH THUỶ LỰC 1.1 Giới thiệu chung cửa van chữ nhân: Cửa van phận quan trọng công trình thuỷ điện, thuỷ lợi Nó dùng để điều tiết dòng chảy, điều chỉnh mực nước lưu lượng qua công trình, dùng để ngăn mặn giữ ngọt, tiêu chua giảm phèn vùng triều Cửa van thiết bị thiếu công trình thuỷ điện, làm cửa âu thuyền, điều tiết dòng chảy vào tuabin, tích nước vào hồ chứa, xả nước có vật trôi nổi, xả cát lắng đọng, đóng cửa van để sữa chữa tuabin … Do công trình thuỷ điện có khai thác tốt hay không , có đạt mục tiêu thiết kế hay không phụ thuộc vào vận hành kết cấu cửa van Hình 1.1: cấu tạo chung cửa van chữ nhân 1.Gối trên; Gối đỡ dưới; Tấm cửa; Gioăng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Cửa van chữ nhân sử dụng cửa van âu thuyền , bao gồm cánh cửa quay quanh trục đứng đặt tường khoang âu thuyền, đầu tự tựa vào tạo thành chữ nhân nên có tên gọi cửa van chữ nhân ( hình 1.1) Ở vị trí mở, cửa van chữ nhân khép vào khoang bên cạnh tường âu thuyền Cửa van chữ nhân đơn giản kết cấu vận hành Cửa đóng mở nhanh cửa âu thuyền khác Có dạng kết cấu cửa can chữ nhân: loại dầm đặt ngang, thường dùng âu thuyền có cột nước tương đối cao loại dầm đặt đứng thường dùng âu thuyền có cột nước tương đối thấp Hình1.2: kết cấu cửa van chữ nhân: 1, mặt 2, dầm ngang 3, dầm đứng 4, dầm ngang 5, trục quay 6, neo 7, khớp kín nước Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Cửa van chữ nhân thường có kết cấu thép, có lúc cửa dùng cửa bê tông cốt thép cho âu thuyền loại nhỏ, cột nước thấp vùng triều ngập mặn Cửa gồm phận: bưng hệ thống, dầm ngang đứng, phận trục quay, phận tựa làm chuẩn thiết bị chắn nước cao su Cửa van chữ nhân đước đóng mở đồng cần tác dụng vào tai cửa Lực đóng mở tác dụng vào cần có nhiều loại kiểu cần đẩy dạng biên, cần đẩy kiểu răng, cần đẩy kiểu kéo xích Một số nhược điểm cửa van chữ nhân: Cối quay, gioăng đáy, phần cửa van ngập nước, đòi hỏi phải rút kiểm tra bảo dưỡng được; Tính nhạy cảm gioăng đáy bị nguy hiểm từ mảnh vỡ ngưỡng cửa; Khoang âu thuyền dài để mở cửa (chủ yếu khoá cửa phía hạ lưu) Không có khả đóng trường hợp khẩn cấp Phạm vi ứng dụng cửa van chữ nhân: Cửa chữ nhân thường dùng phía đầu âu hạ lưu âu thuyền cấp Đối với âu thuyền kiểu giếng âu thuyền kiểu nhiều cấp dùng đầu âu thượng lưu đầu âu trung gian Đối với đầu âu thượng lưu có cột nước dao động lớn dùng cửa chữ nhân không kinh tế kết cấu cồng kềnh nội lực cấu đóng mở phân bố không hợp lý Cửa chữ nhân dùng làm sửa chữa đầu âu thượng lưu đầu âu hạ lưu Do tính chất kết cấu, cửa chữ nhân làm việc theo chế độ chiều, vùng có nước thủy triều lên xuống Để tận dụng ưu điểm cửa chữ nhân số trường hợp người ta thường dùng chửa chữ nhân kép cửa chữ nhân có chống Đối với âu thuyền dùng cửa chữ nhân thiết phải bố trí hành lang cửa van phụ để làm đầy tháo cạn nước bụng âu Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công 1.2 Thiết bị đóng mở cửa van kiểu xilanh thuỷ lực a) Cấu tạo chung nguyên lý làm việc Về xilanh thủy lực bao gồm vỏ xilanh hình trụ rỗng có nắp đầu đầu dưới, pít tông, cần pít tông Máy đóng mở xilanh thủy lực hai xilanh Hình 1.3:Xi lanh thủy lực 1:Vỏ xi lanh 2:Pít tông 3:Cán pít tông 4:Đầu cần chữ U Các thông số làm việc kich thước xilanh thông số quan trọng xilanh thủy lực là: Đường kính lòng xilanh (bore), thường ký hiệu D; đường kính cán (rod) – d hành trình làm việc (stroke), tức khoảng chạy cán xilanh, - s D d biểu thị kích cỡ khả tạo lực đẩy/kéo cho xilanh S biểu thị chiều dài tầm với, khoảng làm việc xilanh Phân loại xilanh thủy lực Các xilanh thủy lực thường phân làm hai nhóm bản: Xilanh tác động - phía (một chiều) Xilanh tác động hai phía (xilanh hai chiều) Xilanh chiều Hình 1.4: xilanh đơn chiều Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Xilanh chiều tạo lực đẩy phía, thường phía thò cần xilanh, nhờ cấp dầu thủy lực có áp suất vào phía đuôi xilanh Cán xilanh tự hồi vị nhờ tác dụng lực bên lực đẩy lò xo bên Điều dễ nhận biết xilanh chiều có cửa cấp dầu - Xilanh hai chiều Xilanh hai chiều tạo lực hai phía: Khi cán xilanh thò thụt vào vỏ xilanh Kết cấu làm kín bên xilanh hai chiều phức tạp xilanh chiều thân phải có hai đường dầu cấp Điều khác biệt lớn hệ thống thủy lực sử dụng xilanh hai chiều phải có valve đổi hướng (valve phân phối) hình 1.5: xilanh hai chiều Các xilanh phân chia theo kiểu xếp cán xilanh: Xilanh cán đơn tầng - xilanh nhiều tầng (telescopic) Xilanh cán đơn: Xilanh cán đơn loại có đoạn cán xilanh gắn chặt, chuyển động với piston Loại xilanh tạo khoảng chuyển động nhỏ chiều dài toàn thể xilanh, tức khoảng làm việc bị giới hạn chiều dài cán xilanh trừ chiều dầy piston đoạn lắp ráp bên xilanh Xilanh cán đơn loại sử dụng phổ biến có ứng dụng rộng rãi Phần lớn có kết cấu để cán xilanh thò phía xilanh Một số xilanh có kết cấu với cán xilanh hai phía piston (được gọi Double rod end cylinders) Khi phía - cán xilanh thò cán phía bên “thụt” vào vỏ xilanh Xilanh nhiều tầng Xilanh nhiều tầng hay Telescopic thường có 2-3-4 có lên đến tầng Nó bao gồm vỏ xilanh nhiều ống cần xếp lồng với Kết cấu dạng làm cho xilanh duỗi dài hành trình dài nhiều kích thước sở xilanh rút hết cán vào Điều tạo khả thiết kế chi tiết, kết cấu máy gọn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công gang nhiều Tuy nhiên xilanh nhiều tầng có giá thành cao nhiều so với xilanh đơn Hình 1.6: xilanh nhiều tầng Xilanh nhiều tầng có hai loại kết cấu: Xilanh chiều Xilanh hai chiều; Tuy nhiên loại xilanh hai chiều có kết cấu phức tạp đòi hỏi thiết kế đặc biệt để ngăn ngừa rủi ro Phân loại xilanh thủy lực theo kết cấu với hai loại xilanh hàn xilanh lắp ghép - gu-rông (Tie Rod cylinder) Xilanh ghép gu-rông: Loại xilanh lắp ghép giữ cố định gu-rông thép cường độ cao khóa ren xuyên suốt giữ phận từ hai đầu nắp xilanh (Với xilanh có đường kính lớn có đến 20 gu-rông giữ) Kết cấu xilanh dạng giúp cho việc tháo lắp, service xilanh dễ dàng dễ chế tạo từ phận tiêu chuẩn Xilanh loại thường sử dụng ứng dụng công nghiệp Hệ thống nâng hạ kiểu xi lanh thủy lực có phận : Hệ thống động lực: gồm máy bơm dầu cao áp, động điện Hệ thống phân phối, truyền động: gồm loại van phân phối, hệ thống ống dẫn dầu cao áp Bộ công tác: Hệ thống xi lanh pít tông thủy lực có áp lực lớn, tốc độ chuyển động thấp Bộ phận điều khiển: van an toàn, đồng hồ đo áp, đồng tốc, thiết bị đo, hệ thống nhận xử lý tín hiệu Máy đóng mở xilanh thuỷ lực làm việc dựa nguyên lý thuỷ lực thể tích, môi trường truyền lực chất lỏng, áp lực chất lỏng bơm vào xilanh, đẩy pít Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công tông chuyển động qua lại xilanh, đầu cán pit tông liên kết với cửa van đầu liên kết với pit tông, cửa van chuyển động theo thực nhiệm vụ đóng mở , cấu tạo xilanh có tai lắp với trục quay hai tai bệ gối đỡ cố định công trình bu lông, kết cấu tạo cho đầu pít tông lắp với cửa van thực hai chuyền động: chuyển động tiện tiến chuyển động quay, kết cấu mà xilanh thuỷ lực có ưu việt hẳn loại máy khác sử dụng cho hầu hết loại cửa van, kể cửa van sâu, lắp đặt tư khác nhau, nhờ môi chất làm việc chất lỏng nên chuyển động pít tông xilanh êm, có khả điều chỉnh vô cấp vận tốc, đóng mở cửa van có tải trọng lớn , có khả khống chế lực nâng cách dễ dàng hình 1.7: sơ đồ bố trí mặt cửa van chữ nhân b) Ưu nhược điểm thiết bị đóng mở xilanh thuỷ lực Ưu điểm Máy đóng mở cửa van xilanh thuỷ lực nâng thẳng đứng, nghiêng góc đẩy ngang Truyền công suất cao lực lớn nhờ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi chăn sóc bảo dưỡng Điều chỉnh vận tốc làm việc tính vô cấp, dễ thực tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình cho sẵn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Kết cấu gọn nhẹ, vị trí phần tử dẫn bị dẫn không lệ thuộc vào nhau, phận nối thường đường ống nên dễ đổi chỗ Có khả giảm khối lượng giảm kích thước nhờ chọn áp suất thuỷ lực cao Dễ biến chuyển động quay động thành chuyển động tịnh tiến cấu chấp hành Dễ đề phòng tải nhờ van an toàn Dễ quan sát theo dõi áp kế, kể hệ phức tạp nhiều mạch Tự động hoá đơn giản, kể thiết bị phức tạp, cách dùng phần tử tiêu chuẩn hoá Nhược điểm: Khó giữ vận tốc không đổi phụ tải thay đổi tính nén chất lỏng tính đàn hồi ống dẫn Giá thành thiết bị cao so với thiết bị khác Đòi hỏi cán quản lý, vận hành cần có trình độ định Đòi hỏi độ xác cao chế tạo lắp ráp thiết bị, vật việu chế tạo đòi hỏi phải cso chất lượng tốt Hệ thống đường ống dẫn dầu phức tạp thường dài tổn thất đường ống dẫn lớn dễ bị rò rỉ dầu qua nút nối có rò rỉ khó khắc phục làm giảm hiệu suất hạn chế phạm vi sử dụng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 10 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công ⇒R= 9,5 = 1, 74(cm) 3,14 Ta chọn bán kính ổ 2cm = 0,02m Mô men lực ma sát tâm quay : M1 = 0,5.f.(N1.2.R+0,5.G.d2) =0,5.0,5.(7,48.2.0,02+0,5.18,253.0,05) = 0,30298 ( KN.m ) Trong d2 đường kính ngõng cửa ( lấy 0,05) Mô men áp lực cột nước thuỷ m 87 , tĩnh chênh lệch lúc mở cửa M2=0,5ΔH.L.Hn=0,5.0,3.2,887.3,5 = 1,516( KN.m ) Trong đó: m 0,5 Hn chiều cao ngập nước hình 2.3: sơ đồ bố trí xilanh lên cửa van ΔH chênh lệch cột nước lúc mở cửa (0,2÷0,4m) Tính mô men quán tính khối nước di chuyển cánh cửa tạo ta: Trong đó: : vận tốc bình quân cửa di chuyển φ: góc quay cửa (radian) t0 : thời gian mở cửa (s) M3=0,15.3,5.2,8872.0,01262= 0,000695(KN.m) M4: mô men quán tính cửa khởi động từ vị trí ban đầu Giả sử chọn vị trí đặt xi lanh điểm M cách gối quay đoạn 0,5( m) Chọn góc cần xilanh với dầm đỉnh cửa van 30 Lực cửa van xác định theo công thức: : F lực kéo, đẩy cần thiết để đóng mở cửa vạn M mô men quán tính đóng mở cửa d: cánh tay đòn từ điểm kéo tới tâm quay Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 15 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 16 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Bảng 2.2 : tổng hợp thông số tính toán : Giá trị tính toán Chiều rộng cửa (L) Áp lực nước (P) Phản lực cánh cửa ( R ) Phản lực nối tâm (S) Phản lực gối đỡ vuông góc (T) Áp lực nước lên đầu dầm (N) Trọng lượng cửa van (G) Lực đóng mở cửa van (F) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Giá trị 2,887 84,96 84,96 73,6 42,48 326,94 18,253 7285,2 Trang: 17 Đơn vị m KN KN KN KN KN KN KN Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN XI LANH THUỶ LỰC ĐÓNG MỞ CỬA VAN 3.1 Tính toán kích thước xilanh Hành trình xilanh Thông thường công nghiệp áp suất làm việc xilanh nằm giải từ 10 - 40 (Mpa) Do ta chọn áp suất làm việc xi lanh P =10 (Mpa) Diện tích F1 cần có để tạo lực kéo F tính theo công thức sau: p p Pc = Ptl ηck = ( p1.F1 − p2 F2 ) η ck = F1 − p2 ÷η ck ≈ F1 ηck ψ ψ Trong đó: D đường kính piston(chính đường kính xilanh) d đường kính cán piston ɳ ck hiệu suất chuyển đổi khí sang thủy lưc.(ɳck =0,95) Tỉ lệ ψ = d/D = (0,5 ÷ 0,8) (TCVN 8300-2009/10) Ta chọn d=0.8D F1 = Do đó: D= Suy : ψ Pc 0,8.7285, = = 613,5( mm2 ) p1.ηck 10.0,95 F = π 613, 5.4 = 28(mm) 3.14 = 2,8 (cm) Do d = 0,8D =0,8.2,8 = 2,24 (cm) Vậy ta chọn đường kính xi lanh tính toán piston D = 6cm., đường kính cán piston d= cm Chọn xi lanh D100MP1-60/30 công ty MTS có D = 60(mm), d = 30(mm) Tính lại lực kéo xi lanh: = 40270,5 (N) > 7285,2 (N) Kết luận: Xi lanh đảm bảo yêu cầu nâng hạ cửa van Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 18 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công 3.2 Xác đinh lưu lượng cần thiết cung cấp cho nguồn a) Xác định lưu lượng cần thiết cung cấp cho hệ thống làm việc gồm xi lanh Diện tích khoang làm việc là: F1 = π π D − d ) = ( 0, 06 − 0, 032 ) = 2,12.10 −3 ( m ) ( 4 Diện tích khoang làm việc là: F2 = π π D = 0, 06 = 2,83.10 −3 (m ) 4 Thể tích làm việc hữu ích khoang xilanh: V1 = F1.S = 2,12.10−3.0,3 = 6,36.10−4 ( m3 ) Thể tích làm việc hữu ích khoang xilanh: V2 = F2 S = 2,83.10−3.0,3 = 8,5.10−4 (m3 ) Lưu lượng cần thiết cung cấp cho xilanh cho hành trình làm việc sau: Q= 2.V t Thời gian nâng, hạ cửa van : t1 = phút., t2 = phút Vậy lưu lượng cần cho hệ thống : Q1 = Nâng cửa van: Q2 = Hạ cửa van : Vậy ta chọn Q = Q1 Q2 2.V1 2.6,36.10 −4.103 = = 0, 636 t1 −4 (l/phút) 2.V2 2.8,5.10 10 = = 0,85 t2 (l/phút) =0,85 ( l/phút) lưu lượng cần cung cấp cho hệ thống (do Q2 ) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 19 Lớp: 53M-TBTC > Đồ án thiết bị thuỷ công b) Vận tốc nâng, hạ cửa van Vn = Vận tốc đóng cửa van: Vh = Vận tốc mở cửa van : S 0, = = 0,15 t1 S 0, = = 0,15 t2 (m/phút) (m/phút) c) Tính toán đường kính ống hút ống đẩy Vh = Vận tốc dòng chất lỏng ống hút tính theo công thức sau : Thông thường dh = V hút = ( 0,5 ÷ 1,5)(m / s ) Ta chọn Vhut 4Q π d h2 = 0,75 (m/s) 4.Q 4.0,85.10−3 = = 4,9.10−3 (m) π vh π 60.0,75 Chọn dh =10 (mm) v d = m / s v max = m / s Tương tự với ống đẩy chọn < để giảm tổn thất thủy lực đường ống dd = Đường kính ống đẩy là: 4.Q = π vd 4.0,85.10−3 = 3.10−3 π 60.2 m Chọn dđ = 10(mm) d) Tính toán, chọn bơm động điện (dẫn động) làm việc cho hệ thống - Tính toán, chọn bơm thủy lực Bơm làm việc cho hệ thống phải đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng dầu cho hệ thống làm việc xác định qua công thức sau : Qb = 2.Q = Q2 = 0,85 = 1,7 (l/phút) Đồng thời bơm phải tạo áp suất cho hệ thống : p ht = 10 Mpa Tra catalog t chọn bơm bánh BHP 280-D-3-FAx Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 20 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Có : lưu lượng riêng q = 3cm3/vòng áp suất đầu khỏi bơm 100 bar áp suất đầu lớn 180 bar tốc độ quay từ 800 ÷ 4000 vòng/phút - Tính toán, chọn động điện dẫn động cho bơm N dc = Q b Pb η Công suất động cần : η η η Trong : hiệu suất bơm : = 0,75 ÷ 0,85 Ta lấy = 0.8 N dc Suy ra: Qb pb 1, 7.10 −3.10.106 = = = 0, 56 612.η 60.612.0,8 kW Tra theo Catalog động điện pha , ta chọn loại máy có kí hiệu 3K100s6, có công suất N = 0,75 kW, số vòng quay n = 940 v/ph Kiểm tra thông số bơm chọn: Bơm chọn đảm bảo cột áp lưu lượng cho hệ thống e) Tính toán kiểm tra ổn định độ bền cần piston Độ mảnh λ= tính theo công thức sau: 4.Lk d Trong đó: Lk λ Lk -là chiều dài duỗi hết.Trong trường hợp = L = 2.S = 2.0,3 =0,6 (m) =600 (mm) d - đường kính cần piston →λ = 4.Lk 4.600 = = 800 d 0, 03 Xác định lực tới hạn chịu nén theo công thức Eler (Khi Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy λ =800> Trang: 21 λo =89) : Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Pth = π E I v.L2k Trong đó: E = 210000 N/ mm – mô đun đàn hồi thép cán piston π d π 304 = = 39, 74.103 ( mm ) 64 64 I –là mô men quán tính :I = v v - hệ số an toàn Ta chọn =3 Suy : π 210000.39, 74.103 Pth = 3.600 = 24263,5 N = 24,26 (KN) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 22 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Bảng 3.1 : bảng tổng hợp thông số tính toán : Thông số tính toán Hành trình xilanh (S) Áp suất làm việc xilanh (Pc) Đường kính piston Đường kính cán piston Lưu lượng cung cấp cho hệ thống (Q) Vận tốc nâng hạ cửa van (V) Đường kính ống hút (dh) Dường kính ống đẩy (đđ) Chọn bơm BHP 280-D-3-FAx Chọn động 3K100s6 để dẫn động bơm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Giái trị 0,3 10 0,85 0,15 10 10 Đơn vị m MPa cm cm l/phút m/phút mm mm cm3/vòng 0,75 KW Trang: 23 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC 4.1 Yêu cầu chung mạch xilanh làm việc a) Yêu cầu mạch thủy lực - Mạch thủy lực làm việc phải có độ an toàn tin cậy cao, nhờ loại van hệ - thống mạch van an toàn tránh cho áp suất hệ thống cao Trong điều khiển mạch thủy lực khả tự động hóa cần phải đạt Mạch cung cấp đủ lưu lượng cần thiết cho xilanh để điều khiển trình nâng, hạ - cửa van Duy trì mức áp suất ổn định Tổn thất thủy lực nhỏ, không rò rỉ Đảm bảo độ đồng tốc xilanh Đảm bảo đóng mở cửa van số trường hợp đặc biệt mà lực đóng - mở tăng đột biến Có tuổi thọ cao, tương đương với tuổi thọ cửa van b) Yêu cầu xilanh nâng, hạ cửa van chữ nhân Máy đóng mở kiểu xilanh thủy lực làm việc dựa nguyên lý thủy lực thể tích, có môi trường làm việc chất lỏng Hệ thống đóng mở cửa van chữ nhân hai xilanh đáp ứng yêu cầu : - An toàn tin cậy làm việc trường hợp Đáp ứng yêu cầu lực đóng mở Thời gian đóng mở nhanh, linh hoạt (đuôi xilanh có tai lắp với trục quay hai tai - bệ gối đỡ cố định công trình bu lông) Mức độ tự động hóa cao Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 24 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công 4.2 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực 16 18 17 14 15 13 11 08 06 12 M 07 09 10 05 04 02 03 01 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 25 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống thuỷ lực stt 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Bảng thống kê chi tiết hệ thống thuỷ lực Tên chi tiết Van xả đáy Thùng dầu Mức dầu kế Phin lọc dầu Bơm tay Cụm bơm máy Nắp tra dầu Công tắc mức dầu Bộ lọc silicagen Bộ lọc dầu Van an toàn Van 1chiều Van tiết lưu Áp kế Van phân phối Bộ đồng tốc xi lanh Đường ống Xilanh công tác a) Nguyên lý hoạt động Tại vị trí trung tâm (vị trí đóng) cửa van phân phối, bơm động dẫn động hút dầu từ thùng dầu qua phin lọc dầu vào đường ống hệ thống đến van phân phối Do van phân phối vị trí đóng nên dòng dầu qua van an toàn quay trở thùng dầu Sau bơm hoạt động, nhấn nút điều khiển van phân phối sang vị trí làm việc bên phải dòng dầu bơm bơm vào hệ thống qua van phân phối tiếp vào đường ống , qua đồng tốc xilanh vào xi lanh đẩy cán piston đồng thời thực việc đóng cửa van lại Dòng hồi phần có cán piston xi lanh theo đường ống qua van phân phối, qua lọc dầu thùng dầu Khi mở cửa van, ta nhấn nút điều khiển van phân phối vị trí làm việc bên trái, dòng dầu từ bơm qua đường ống van phân phối thẳng vào phần có cán piston xi lanh đẩy xi lanh co lại đồng thời thực việc mở cửa van Dòng dầu hồi Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 26 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công theo đường ống qua van chiều đồng tốc chảy van phân phối, lọc dầu quay thùng dầu Trường hợp điện ta sử dụng bơm tay thay cho cụm bơm máy mạch hoạt động với bơm máy b) Thuyết minh sơ đồ hệ thống thuỷ lực Trạm nguồn điều khiển thuỷ lực bao gồm 02 bơm thuỷ lực dẫn động 02 động điện Hai bơm thuỷ lực làm việc bơm bơm dự phòng Hai bơm cách ly với van chiều để đảm bảo hai bơm vận hành không ảnh hưởng đến bơm lại Cụm chức điều khiển tích hợp chế tạo từ thép nguyên khối thực loạt chức điều khiển hai chiều chống xâm thực, liên thông trạm nguồn cung cấp dầu chế độ trợ cứu Các công tắc áp lực van an toàn đặt vị trí phù hợp để điều chỉnh áp lực yêu cầu Trạm nguồn thíêt kế để vận hành chế độ làm việc: - Chế độ không tải / chế độ chờ - Chế độ làm - Chế độ vận hành - Chế độ trợ cứu - Chế độ bảo dưỡng - Mạch không tải Hệ thống thuỷ lực trang bị van không tải điều khiển áp lực điện từ Chức không tải hệ thống tự động hồi phục tìn hiệu điều khiển để đảm bảo tiết kiệm lượng tránh nóng dầu Trong trường hợp sử dụng bình tích áp để điều khiển trợ cứu van không tải chuyển mạch tự động nhờ áp lực hệ thống trợ cứu độc lập, hệ thống trang bị van không tải điều khiển điện từ thông qua thông tắc áp lực - Kiểm soát áp lực Trạm nguồn trang bị hệ thống công tắc áp lực cảm biến áp lực để người sử dụng hệ thống điều khiển nhận bíêt trạng thái làm việc Công tắc áp lực Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 27 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công với áp suất đặt 160 bar dùng để phát trạng thái toàn tải bơm nguồn Công tắc áp lực với áp suất đặt 50 bar dùng để phát tín hiệu “cho phép điều khiển” truyền tủ bảng điện điều khiển Măt khác, công tắc áp lực 20 bar đặt dọc đương ống cho phép phát đường ống bị vỡ Để đo áp lực điểm đường ống, cụm chức thuỷ lực vị trí khó lắp đồng hồ áp lực, trạm nguồn có sẵn đầu kiểm tra áp lực theo tiêu chuẩn ISO/DIN 15171-2 09/98 Bộ đồng hồ áp lực ống dẫn chuyên dùng có chứng cấp kèm theo trạm nguồn - Kiểm soát mức dầu nhiệt độ dầu Ngoài mức dầu kế quang học có nhiệt kế, hệ thống trang bị công tắc mức dầu công tắc nhiệt dầu Công tắc mức dầu trả tủ điều khiển thể tích dầu phạm vi làm việc hệ thống vận hành Nếu dầu bay hơi, rò rỉ hao hụt nguyên nhân mức cho phép, công tác báo cho người sử dụng biết để bổ sung, Đến mức dầu thấp dưói mức quy định công tắc ngắt không cho phép điều khiển phát tín hiệu báo động Trong trường hợp hệ thống điều khiển van không tải không làm việc, dầu bị nóng Đến nhiệt độ đặt trước, công tắc nhiệt độ dầu phát tín hiệu ngừng điều khiển Dầu nóng thường ảnh hưởng lớn đến độ nhớt nó, áp lực hệ thống bị tụt Lúc cần có biện pháp làm mát dầu thích hợp nhằm đảm bảo an toàn vận hành Về mùa đông, độ nhớt dầu giảm nhanh chóng gây tượng xâm thực cổng hút bơm nhớt Trạm nguồn trang bị sấy nóng dầu trước vận hành Trong khoảng thời gian từ 15 đến 30 phút trước diều khiển, dầu sấy nóng (chế độ chờ) trì nhiệt độ dầu nhiệt độ tối thiểu vào mùa đông (chế độ làm việc) - Lọc dầu khí Các lọc sử dụng trạm nguồn có lọc đến 10 m đạt hệ số 10 200 (hệ số lọc 99,9%) Dầu thuỷ lực lọc lọc kép có van bi cỡ lớn làm van cách ly Kho lọc bị tắc, áp lực bên phần tử lọc tăng lên Công tắc áp lực đóng lại, ngắt hệ thống điều khiển.Van bi dùng để chuyển mạch dòng chất lỏng sang lọc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 28 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công dự trữ thay phần tử lọc lọc bị tắc Khi chạy chế độ làm (flushing mode) dầu thuỷ lực thùng chứa lọc hoàn toàn nhờ lọc Trong trường hợp cần chạy lọc liên tục vận hành, vận hành vận hành lọc độc lập di kèm thùng chứa Trạm nguồn thuỷ lực vận hành khu vực có độ ẩm cao Do đó, phải đảm bảo lọc không khí trao đổi thùng chứa dầu hệ thống vận hành, lọc chứa đầy silica gel lắp mặt thùng chứa Trong lọc có van chiều để chỉnh dòng khí lưu thông cho hút vào không khí vào qua lọc không khí khô tự Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 29 Lớp: 53M-TBTC [...]... thuyền Lực ma sát và lực đẩy acsimet Lực thiết bị đóng mở Lực động đất và tải trọng thử Trong đề tài Thiết kế cơ cấu xilanh thủy lực đóng mở cửa van chữ nhân do tính toán theo tổ hợp tải trọng bình thường, và căn cứ theo điều kiện làm việc của cửa van nên tác giả chỉ tính toán lực đóng mở cửa van để thắng được lực cản của nước, lực quán tính khi mở cửa và ma sát của 2 gối đỡ của cửa van 2.2... trình nâng, hạ - cửa van Duy trì một mức áp suất ổn định Tổn thất thủy lực nhỏ, không rò rỉ Đảm bảo độ đồng tốc của 2 xilanh Đảm bảo vẫn đóng mở được cửa van trong một số trường hợp đặc biệt mà lực đóng - mở tăng đột biến Có tuổi thọ cao, tương đương với tuổi thọ của cửa van b) Yêu cầu của xilanh nâng, hạ cửa van chữ nhân Máy đóng mở kiểu xilanh thủy lực làm việc dựa trên nguyên lý thủy lực thể tích,...Đồ án thiết bị thuỷ công CHƯƠNG II: CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN CỬA VAN 2.1 Tổng quan các lực tác dụng lên cửa van Cửa van thường chịu nhiều loại lực tác dụng lên, trong đó các loại lực chính tác dụng lên cửa van cần xem xét khi tính toán thiết kế như: Áp lực thủy tĩnh (chủ yếu lớn nhất) Áp lực thủy động Trọng lượng bản thân Lực quán tính Áp lực song Áp lực gió Áp lực chân không và... rộng cửa (L) Áp lực nước (P) Phản lực 2 cánh cửa ( R ) Phản lực nối tâm (S) Phản lực gối đỡ vuông góc (T) Áp lực nước lên 2 đầu dầm (N) Trọng lượng 1 cửa van (G) Lực đóng mở cửa van (F) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Giá trị 2,887 84,96 84,96 73,6 42,48 326,94 18,253 7285,2 Trang: 17 Đơn vị m KN KN KN KN KN KN KN Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN XI LANH THUỶ LỰC ĐÓNG MỞ CỬA... Chọn góc giữa cần xilanh với dầm đỉnh của cửa van là 30 0 Lực cửa van được xác định theo công thức: trong đó : F là lực kéo, đẩy cần thiết để đóng mở cửa vạn M là mô men quán tính khi đóng mở cửa d: là cánh tay đòn từ điểm kéo tới tâm quay Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 15 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 16 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ... (KN) b) Tính lực đóng mở cửa van Chọn khoảng cách ngưỡng tới mặt dưới cửa van bằng 2cm, và tâm gối quay đỡ trên tới mặt trên cửa van là 5 cm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 13 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Gối đỡ trên: - Phản lực theo phương thẳng đứng bằng không Phản lực theo phương ngang: hình 2.2 sơ đồ lực tác dụng lên cửa van =0 2.887 m Gối đỡ dưới: - Phản lực theo phương... án thiết bị thuỷ công CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC 4.1 Yêu cầu chung của mạch và xilanh làm việc a) Yêu cầu của mạch thủy lực - Mạch thủy lực làm việc phải có độ an toàn và tin cậy cao, nhờ các loại van trong hệ - thống mạch như van an toàn tránh cho áp suất hệ thống quá cao Trong điều khiển mạch thủy lực thì khả năng tự động hóa cần phải đạt được Mạch cung cấp đủ lưu lượng cần thiết cho xilanh. .. cánh cửa: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 11 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị thuỷ công Trong đó: B: chiều rộng thông thủy (m) α : góc nghiêng cửa so với đường cắt ngang cống trên hình chiếu bằng Chọn α = 300 Hình 2.1: Sơ đồ lực tác dụng lên cửa van chữ nhân Tổng áp lực nước lên 1 cánh cửa: Phản lực giữa 2 cánh cửa tựa lên nhau và lên gối theo phương ngang do áp lực nước gây ra Phản lực. .. Hệ thống đóng mở cửa van chữ nhân bằng hai xilanh đáp ứng được các yêu cầu : - An toàn và tin cậy khi làm việc trong mọi trường hợp Đáp ứng được yêu cầu về lực đóng mở Thời gian đóng mở nhanh, linh hoạt (đuôi xilanh có tai lắp với trục quay và hai tai - của bệ gối đỡ cố định trên công trình bằng bu lông) Mức độ tự động hóa cao Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Trang: 24 Lớp: 53M-TBTC Đồ án thiết bị... dầu Bộ lọc silicagen Bộ lọc dầu Van an toàn Van 1chiều Van tiết lưu Áp kế Van phân phối Bộ đồng tốc xi lanh Đường ống Xilanh công tác a) Nguyên lý hoạt động Tại vị trí trung tâm (vị trí đóng) của cửa van phân phối, bơm 6 được động cơ dẫn động hút dầu từ thùng dầu qua phin lọc dầu 4 đi vào đường ống hệ thống đến van phân phối Do van phân phối ở vị trí đóng nên dòng dầu qua van an toàn và quay trở về thùng