Đề tài Tính toán thiết kế máy ép phôi kim loại 30 tấn

https://monhoc.vn/ ĐINH VĂN CẢNG – MÁY VÀ TỰ ĐỘNG THỦY KHÍ K57 Page 1
Mục lục
Tên đề mục Trang
Phần mở đầu ……………………………………………………4
Chương 1: Tổng quan về máy ép thủy lực ……………………..4
1.1 Giới thiệu chung máy ép thủy lực ………………………...5
1.2 Nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực ………………..5
1.3 Phân loại máy ép thực …………………………………….6
Chương 2: Phân tích hệ thống thủy lực ………………………...7
2.1 Phân tích hoạt động của máy ép thủy lực…………………...8
2.2 Sơ đồ mạch thủy lực ………………………………………..8
2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống …………………………9
Chương 3 :Tính toán hệ thống thủy lực ……………………….11
3.1 Tính toán xylanh thủy lực …………………………………11
3.2 Chọn dầu làm việc cho hệ thống …………………………..13
3.3 Tính toán đường ống thủy lực …………………………….14
3.4 Chọn mối nối thủy lực …………………………………….18
3.5 Tính toán và chọn bơm nguồn……………………………..19
3.6 Chọn động cơ điện ………………………………………...23
3.7 Chọn van cho hệ thống ……………………………………24
3.7.1 Chọn van phân phối…………………………………….. 24
3.7.2 Chọn van an toàn ………………………………………..25

3.7.3 Chọn bộ van tiết lưu một chiều ………………………….27
3.7.4 Chọn van một chiều …………………………………… 27
3.7.5 Chọn đồng hồ đo áp và khóa đồng hồ ………………….28
3.7.6 Chọn mắt thăm dầu và nắp đổ dầu …………………… 28
3.7.7 Chọn bộ lọc dầu …………………………………………28
3.7.8 Tính toán thiêt kế bể dầu ……………………………….. 31
3.7.9 Thiết kế bơm nguồn – Thiết kế sơ bộ bơm bánh răng ăn
khớp ngoài …………………………………………………….33
Chương 4 : Quy định vận hành và bảo dưỡng hệ thông thủy lực
của máy ép phoi kim loại 30 tấn……………………………… 34
4.1 Quy định vận hành ……………………………………… 34
4.2 Bảo dưỡng của hệ thống ………………………………… 35
Kết luận……………………………………………………… 37
Tài liệu tham khảo …………………………………………… 37

Thuyết minh đồ án máy thể tích
Đề tài tính toán thiết kế máy ép phoi kim loại 30 tấn
 Các thông số của máy ép thủy lực 30 tấn:
1. Lực ép đầu cần F= 30 ( tấn )
2. Áp suất làm việc của xy lanh 250( ar)
P b
=
3. Hành trình 500
S mm
=
4. Vận tốc xy lanh ép 1 0,09( / s)
v m
=
5. Vận tốc xy lanh lùi về 2 0,1( / )
v m s
=
6. Kích thước vật ép 0,25*0,25*0,8 (m)
 Yêu cầu thiết kế :
1. Thiết kế sơ bộ kết cấu máy ép phoi kim loại
2. Thiết kế sơ đồ thủy lực và mạch điều khiển
3. Tính toán các thông số chính của : xylanh thủy lực , bơm
nguồn , thùng dầu
4. Tính chọn các phần tử thủy lực trong mạch thủy lực
5. Thiết kế bơm.

Phần Mở Đầu
Ngày nay thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước , do vậy
thiết kế và sản xuất các máy móc , thiết bị phục vụ cho sản xuất là
hết sức cần thiết .Ngành cơ khí nói chung và ngành thủy lực nói
riêng đóng góp một phần không nhỏ. Với khả năng tự động hóa
cao , hoạt động an toàn , các máy móc thiết bị thủy lực có mặt
rộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh tế: xây dựng , an ninh ,
quốc phòng…Trong ngành thủy lực được sử dụng rộng rãi ở
những nơi cần lực lớn mặt khác công nghiệp truyền động và điều
khiển hệ thông thủy lực đã có nhiều bước tiến mạnh mẽ và được
ứng dụng rộng rãi trong số đó không thể không kể đến máy ép
thủy lực . Với kết cấu đơn giản dễ sử dụng công suất lớn , tạo lực
ép với nhiều mức nặng nhẹ … được áp dụng vào rất nhiều ngành
như gia công áp lực ( dập tấm , dập khối …), ép phoi kim loại
…Dựa vào nguồn kiến thức đã được học ở chuyên nghành máy và
tự động thủy khí ,em đã chọn đề tài “ thiết kế máy ép phoi kim
loại 30 tấn “để làm đồ án môn học máy thủy lực thể tích . Em đã
thiết kế các phần cơ bản của đồ án ( sơ đồ mạch thủy lực , thiết kế
các phần tử thủy lực …) .Tuy nhiên do khả năng của bản thân
cũng như tài liệu hạn chế nên đồ án không khỏi tránh những thiếu
sót, do đó em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy
cô và các bạn sinh viên để đề tài của em được hoàn thiện hơn
nữa.Em xin chân thành cảm ơn thầy Ngô Sỹ Lộc đã tận tình
hướng dẫn , các thầy trong bộ môn máy và tự động thủy khí đã
giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học .

Chương 1 :Giới thiệu chung về máy ép
1.1 Máy ép là gì ?
• Đinh nghĩa : Máy ép là một loại máy cơ khi mà các quá trình
tác động lực cơ học lên vật liệu làm vật liệu bị biến dạng
Máy ép thủy lực hoạt động dựa trên nguyên lý định luật
Pascal: Áp lực được truyền trong một hệ thống khép kín là
không đổi. Đa số máy ép thủy lực hoạt động theo tác dụng
tĩnh. Nếu ta có 2 pistong được nối với nhau bằng ống dẫn
như hình dưới, bên trong chứa đầy chất lỏng. Dưới tác
dụng của ngoại lực lên pittong 1 là P1, sẽ tạo ra một áp
suất trong chất lỏng p, gọi là áp suất thủy tĩnh. Theo định
luật Pascal, áp lực P được truyền cho toàn bộ khối chất
lỏng nằm trong xy lanh 2 và luôn có hướng vuông góc
với thành ống. Áp suất chất lỏng tạo ra có giá trị 1
1
P
p
f
=
.Như vật, do áp suất chất lỏng luôn có chiều vuông góc
với pittong lớn 2, nên chúng tạo ra áp lực lên pittong 2 có
giá trị P2= p.f2. Chính lực này làm biến dạng vật liệu.
2
2 1
1
.
f
P P
f
= .Từ đó ta suy ra :Do đó, độ lớn của áp lực P2
luôn phụ thuộc vào tỷ số f2/f1. Vì vậy, tỷ số này càng lớn
thì áp lực để gia công vật liệu càng lớn.

Hình 1 : Nguyên lý cơ bản máy ép thủy lực
• Công dụng
➢ Định hình biến dạng vật liệu
➢ Phân chia pha lỏng và rắn trong vật liệu
 Lĩnh vực sử dụng
➢ Sản xuất các loại thực phẩm , đồ uống, thuốc men và chuẩn
bị cho các quá trình chế biến
➢ Dùng trong lĩnh vực tái chế phế liệu , ép kiện phế liệu
➢ Dùng trong các lĩnh vực sản xuất các sản phẩm nhựa, cao su ,
giấy …Được sử dụng rộng rãi để thực hiện các công đoạn ép-
lắp ráp , dập tấm
1.2 Phân loại máy ép
 Theo lực ép
➢ Máy ép loại nhỏ :F <10 tấn

➢ Máy ép loại trung bình : 10< F< 60 tấn
➢ Máy ép loại lớn : F> 60 tấn
➢ Máy ép loại siêu lớn : F> 1000 tấn
 Theo hình dạng
➢ Máy ép hình chữ C
➢ Máy ép hình chữ U
➢ Máy ép khung cố định
➢ Máy ép khung di động
➢ Các loại máy ép di động khác trong dây chuyền tự động
 Theo phương pháp dẫn động
➢ Dẫn động bằng cơ khí
➢ Dẫn động bằng khí nén
➢ Dẫn động bằng thủy lực
➢ Dẫn động bằng điện
Chương 2 :Phân tích thiết kế hệ thống thủy lực của máy ép
thủy lực 30 tấn
2.1 Phân tích hoạt động của máy ép :Máy ép thiết kế có buồng ép
0.25 * 0.25* 0.8 m
Hoạt động của máy gồm 5 quá trình:

I. Quá trình xy lanh 1 chuyển động xuống ép sản phẩm
II. Quá trình xy lanh 1 giữ ép sản phẩm
III. Quá trình xy lanh 2 mở cửa khuôn ép
IV. Quá trình xy lanh 3 đẩy sản phẩm ra để lấy ra ngoài
V. Quá trình xy lanh 3, 2,1 trở lại vị trí ban đầu
2.2 Mạch thủy lực của máy
Hình 2.1 Hệ thống thủy lực máy ép
Hệ thống thủy lực bao gồm :

➢ 3 van phân phối 4/3 điều khiển điện
➢ 3 van tiết lưu
➢ 1 van chống rơi
➢ 3 xylanh thủy lực tác động kép
➢ Các công tắc hành trình : s1, s2 , s3 , s4 , s5 , s6
➢ 1 van an toàn
➢ 1 van một chiều
➢ 1 bộ lọc dầu
➢ 1 bộ nguồn thủy lực ( bao gồm : bơm thủy lực + động cơ
điện + thùng dầu )
Hình 2.2 Mạch điều khiển hệ thống máy ép thủy lực
 Nguyên lý hoạt động
➢ Ban đầu hệ thống chưa làm việc , xylanh ở vị trí như hình vẽ
➢ Khi đóng công tắc điện , van phân phối 4/3 nằm ở vị trí cân
bằng dầu đi từ bơm qua van phân phối và trở về bể , xy lanh
1, 2, 3 chưa chuyển động ( vì y2, y4, y6 đều có tín hiệu )

➢ Khi nhấn nút start, y1 nhận tín hiệu làm xy lanh 1 thực hiện
quá trình ép sản phẩm từ s1 đến s2. khi đó role trễ nhân tín
hiệu giúp xylanh 1 giữ ép sản phẩm trong thời gian trễ t (s).
Sau thời gian trễ t (s), y3 nhận tín hiệu làm xy lanh 2 thực
hiện quá trình mở cửa khuôn ép từ s3 đến s4 .Sau khi mở
khuôn ép xong ( tại s4) thì y5 nhận tín hiệu làm xy lanh 3
thực hiện quá trình đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn ép ra bên
ngoài từ s5 đến s6 .Sau khi đây sản phẩm ép ra ngoài , xy
lanh 3 lùi về vị trí ban đầu ( tại s5) thì xy lanh 2 cũng đóng
của khuôn ép lại . Cuối cùng xy lanh 1 trở lại vị trí ban đầu (
s1 ). Kết thúc quá trính làm việc của hệ thống
➢ Các chi tiết khác : Van an toàn để đảm bảo cho hệ thống ở
một vị trí định trước giảm tải cho hệ thống khi hệ thống hoạt
động quá tải . Bộ lọc dầu có làm mát nhiệm vụ lọc sạch dầu
hồi về bể và giảm nhiệt cho dầu đi kèm là van một chiều có
nhiệm vụ xả khi bộ lọc có dấu hiệu bị tắc
➢ Van tiết lưu một chiều có nhiệm vụ điều chỉnh tấc độ xy lanh
. Van một chiều sau bơm để khi bảo dưỡng bơm thuận tiện
hơn và tránh tải trọng tăng lên đột ngột tác động lên bơm làm
tuổi thọ của bơm và động cơ giảm
➢ Van chống rơi là hạn chế dịch chuyển của xylanh khi mất
nguồn.
Chương 3 : Tính toán hệ thống thủy lực
3.1 Tính toán xy lanh thủy lực Ta lựa chọn xylanh kiểu pitton.
Xylanh kiểu pittong là xy lanh tác dụng 2 chiều, có khả năng tạo

ra lực nén gia công khi áp suất chất lỏng tác dụng vòa mặt trên và
có thể trở về khi áp suất chất lỏng tác dụng ở phía dưới của pittong
Tính toán các thông số hình học
Đường kính trong của xy lanh ,Ta có :
Trong đó F (N) : lực tạo ra ở đầu piston
P ( N/m^2) : áp suất làm việc của xy lanh
D (m) : đường kính trong của xylanh
A1 (m^2) : diện tích tác dụng
Lực ép thủy lực F=30 tấn ,
Áp suất làm việc khi ép :
Diện tích tính toán :
Đường kính tính toán của xylanh :
5
5
3.10
2. 2. 0,1236
. .250.10
F
D m
P
 
= = =
2
1
.
. .
4
D
F P A P

= =
3
30 10 9.8 294000
F N
=   =
250( )
lv
P bar
=
2
1 5
294000
0,01176
250 10
ep
F
A m
P
= = =


Chọn xy lanh theo bảng tiêu chuẩn ISO 6022
➢ Đường kính piston D=120 mm
➢ Đường kính cần piston d=90 mm
Kiểm nghiệm lực ép của piston :
2 2
5
0.12
2. . . .250.10 .3,14 282600( )
. 4 4
F D
D F P N
P


= → = = =
Sai lệch ban đầu :
294000 282600
.100% .100% 3,87% 5%( )
294000
F
TM
F

 −
= = = 
Tính lại diện tích làm việc của xylanh
Áp suất làm việc
 Tính toán các thông số động học
Lưu lượng cấp cho xylanh Q= F*v
Trong đó Q (m^3/s) lưu lượng cấp cho xylanh
F (m^2) diện tích tác dụng của xylanh
v(m/s) vận tốc cần piston
Tấc độ của cần piston trong hành trình tiến là
Lưu lượng cấp cho hành trình ép
2 2
2
1
(0,12)
0,0113
4 4
D
A m
 
 
= = =
1
294000
260( ar)
0,0113
lv
F
P b
A
= = =
2 2
3 3
1 1
0,12
0,09 1,02.10 ( /s) 61,2( / )
4 4
D
Q v m l ph
  −
 
=  =  = =
1 0,09( / s)
v m
=
2 0,1( / s)
v m
=

Tấc độ cần pistontrong hành trình lùi về là
Lưu lượng cấp cho xylanh trong hành trình lùi về
Nhận xét :
➢ Suy ra bơm nguồn được chọn theo
3.2 Chọn dầu làm việc cho hệ thống
Dầu thủy lực đóng vai trò quan trọng giúp hệ thống thủy lực làm
việc an toàn chính xác . Bên cạnh là tác nhân truyền tải áp lực và
truyền chuyển động , nó cũng làm kín bề mặt tiếp xúc , truyền thải
nhiệt và ngăn ngừa sự mài mòn.Dầu thủy lực được lựa chọn dựa
trên hai yếu tố chính : thời tiết nơi thiết bị làm việc và các bộ phận
thủy lực sử dụng trong hệ thống truyền động thủy lực .Có rất
nhiều yêu cầu chất lượng khác nhau đối với dầu thủy lực nhưng
điều quan trọng nhất đối với dầu thủy lực là độ nhớt của dầu thủy
lực không thay đổi nhiều với sự thay đổi nhiệt độ
 Nếu độ nhớt của dầu quá cao :
➢ Ma sát trượt tăng lên phát sinh nhiệt và tổn thất năng lượng
lớn
➢ Tổn thất trong mạch dầu tăng lên và tổn thất áp suất cũng
tăng lên
 Nếu độ nhớt của dầu quá nhỏ
➢ Rò rỉ trong bơm tăng lên , hiệu suất thể tích bị giảm và do đó
áp làm việc của hệ thông không đáp ứng được yêu cầu
2 2 2 2
4 3
2 2
( ) (0,12 0,09 )
0,1 4,95 10 ( /s) 29,69( / )
4 4
D d
Q v m l ph
  −
 −  −
=  =  =  =
1 2
Q Q

1
Q

➢ Do có sự rò rỉ bên trong các van điều khiển , xy lanh bị thu
lại dưới tác dụng của phản lực còn motor không sinh ra đủ
momen yêu cầu đối với trục quay
 Để đáp ứng yêu cầu trên ta chọn dầu thủy lực AW32 có các
thông số sau:
➢ Cấp độ nhớt ISO :32
➢ Điểm chớp cháy
➢ Cấp tải FZG 10
➢ Điểm rót chảy
➢ Độ nhớt ở :
➢ Độ nhớt ở :
➢ Chỉ số độ nhớt :106 hàm lượng nước max là :0.02
➢ Trọng lượng riêng ở
0
20 C ,
3
/
N m
3.3 Tính toán đường ống thủy lực
 Trong đường ống thủy lực , chất lỏng công tác được vận
chuyển từ bể dầu qua bơm nguồn đến các van , cơ cấu chấp
hành rồi hồi về bể nhờ hệ thống các đường ống thủy lực
 Đường ống thủy lực phải đảm bảo các yêu cầu sau :
➢ Đảm bảo độ bền cần thiết
➢ Đảm bảo hao phí áp suất là thấp nhất
➢ Đảm bảo không rò rỉ
➢ Đảm bảo không chứa và tạo bong bóng khí , nước
 Vì áp suất làm việc của hệ thống cao và môi trường làm việc
của máy ép nên ta chọn ống dẫn cứng được sản xuất từ thép
0
210 C
0
33 C
−
2
30.5( / )
mm s
2
5.3( / )
mm s

 Chia đường ống thủy lực của máy ép làm 3 giai đoạn :
➢ Đường ống hút : là đoạn từ bể dầu đến bơm nguồn có vận tốc
hút 1 0,8 1,5( / )
v m s
= −
➢ Đường ống đẩy : từ bơm nguồn đến các van rồi vào xy lanh
có vận tốc đẩy 2 3 5( / )
v m s
= −
➢ Đường ống xả : là đường ống hồi dầu về bể 3 1 1,6( /s)
v m
= −
 Đường kính các đường ống được tính theo công thức
4Q
d
v

=

Trong đó : d là đường kính trong của ống (m)
Q là lưu lượng chảy qua ống
3
( / )
m s
v là vận tốc của dầu chảy trong ống ( m/s)
 Bề dày ống được tính theo công thức
max .
.
2. v
P d
n


=
Trong đó : bề dày ống (m)
n hệ số an toàn , chọn n=1,5
max
P áp suất lớn nhất của dầu qua ống ( 2
(N/ )
m
Đường kính trong của ống ( m)
v
 ứng suất tới hạn của vật liệu làm ống
(0,3 0,35)
v b
 
= − ,chọn vật liệu làm ống thép là thép có
380(Mpa)
b
 = suy ra chọn 125( )
v Mpa
 =
 Tính toán đường ống hút :
3
1
1
4. 4.1,02.10
(0,029 0,039)
. .(0,8 1,5)
h
Q
d
v
 
−
= = = 

m
Chọn h
d =0,035m , 1
v =1,14 (m/s)
Bề dày ống hút là
5
3
max
6
. 250.10 .0,035
. .1,5 5,25.10 ( )
2. 2.125.10
h
v
P d
n m


−
= = =

 Tính toán đường ống đẩy
3
1
2
4. 4.1,02.10
(0,016 0,021)(m)
. .(3 5)
d
Q
d
v
 
−
= = = 

Chọn d
d =0,02( m) , 2
v =3,48(m/s)
Bề dày ống đẩy
5
3
max
6
. 250.10 .0,02
. .1,5 3.10 ( )
2. 2.125.10
d
v
P d
n m


−
= = =
 Tính toán đường ống xả
4
2
3
4. 4.4,95.10
(0,011 0,014)(m)
. .(3 5)
d
Q
d
v
 
−
= = = −

Chọn x
d = 0,014m và 3
v =1,33m
Bề dày ống xả
5
3
max
6
. 250.10 .0,014
. .1,5 2,1.10 ( )
2. 2.125.10
x
v
P d
n m


−
= = =
 Chọn chiều dài tổng đường ống hút 1 0,6( )
l m
= , chiều dài tổng
đường ống đẩy 2 4( )
l m
= , chiều dài tổng đường ống xả 3 3( )
l m
=
Tổn thất áp suất trên toàn bộ đường ống 1 2 3
P P P P
 =  +  + 
Trong đó 1
P
 : là tổn thất dọc đường do ma sát theo chiều dài
ống gây nên
2
P
 :là tổn thất áp suất do trở lực cục bộ
3
P
 : là tổng tổn thất qua các van và bộ lọc của hệ
thống , chọn 3
P
 =2(bar)
Ta có
2
2 2
3 3
1 1 2 2
1 1 2 3
.
. .
. . . . . .
2. 2. 2.
h d x
l v
l v l v
P
d d d
     
 = + +
Hệ số Reynolds đường ống hút
1
1 1
6
1
. 1,14.0,035 64 64
Re 1308 2300 0,0489
30,5.10 Re 1308
h
v d

 −
= = =  → = = =
Hệ số Reynolds đường ống đẩy

2
2 2
6
2
. 3,48.0,02 64 64
Re 2282 2300 0,0280
30,5.10 Re 2282
d
v d

 −
= = =  → = = =
Hệ số Reynolds đường ống xả
3
3 3
6
3
. 1,33.0,014 64 64
Re 610,49 2300 0,1
30,5.10 Re 610,49
x
v d

 −
= = =  → = = =
Khối lượng riêng của dầu AW32 là
3
3
8,7.10
870( / )
10
kg m
g

 = = =
2 2 2
2
1
0,6.1,14 4.3,48 3.1,33
870.0,0489. 870.0,028. 870.0,1. 44630,84( / )
2.0,035 2.0,02 2.0,015
P N m
→  = + +
Ta có
2
2 2
3
1 2
2 1 2 3
. . . . . .
2 2 2
v
v v
P   
 = + +
 : là hệ số trở lực cục bộ phụ thuộc vào dạng trở lực cục bộ
Chọn 1 0,15
 = 2 1,7
 = 3 1,7
 =
2 2 2
2
2
1,14 3,48 1,33
870.0,15. 870.1,7. 870.1,7. 10349( / )
2 2 2
P N m
→ = + + =
2
1 2 44630,84 10349 54979,84(N/ m ) 0,55( ar)
P P b
→  + = + = =
1 2 3 0,55 2 2,55( ar)
P P P P b
→  =  + + = + =
3.4 Chọn mối nối thủy lực
 Mối nối thủy lực đảm bảo việc lắp ghép ống thủy lực vào các
phần tử của hệ , ngoài ra các mối nối còn được thiết kế theo
yêu cầu tháo lắp của hệ
 Mối nối thủy lực được chia thành mối nối tháo được và mối
nối không tháo được . Trong máy ép thủy lực 30 tấn thiết kế
ta chọn cả hai mối ghép trên

➢ Mối nối không tháo được ở các vị trí mối của bộ nguồn
và và các mối nối của phần còn lại của mạch . Mối nối
kiểu này được gia công bằng phương pháp hàn , dán
đầu mối hai ống hoặc dùng ống chuyển . Ưu điểm của
mối nối này là giảm được (25-30)% về mức khối lượng
so với mối nối tháo được ứng với cùng một hệ thống
thủy lực
➢ Mối nối tháo được loại cố định ở vị trí nối giữa bộ
nguồn và hệ thống để ta có thể tháo lắp , bảo dưỡng bộ
nguồn hay hệ thống một cách thuận lợi . Mối nối tháo
được loại cố định sử dụng mặt côn ngoài
Mối nối dạng này bao gồm ống dẫn 1 ( đoạn cuối ống
dẫn 1 có dạng mặt côn – góc lệch 30o
C ), ống chẹn 2 ,
ống lồng 3 và đai ốc 4 .Độ bít kín của mối nối được đảm
bảo bởi sự tiếp xúc mặt côn trong giữa ống chẹn 2 và mặ
công ngoài ống dẫn 1 . Nhược điểm của loại này làm
giảm độ bền của ống nối tại đoạn nối , khó nhận biết
được bằng mắt thường vị trí dạn nứt , momen xoắn –
kéo đối với đai ốc 4 tương đối lớn , ít chủng loại , cần
dụng cụ chuyên nghiệp để tạo ra mặt côn cho ống dẫn 1
3.5 Tính toán và chọn bơm nguồn

Để đảm bảo yêu cầu áp suất của bơm cấp cho hệ thống , xác
định bơm theo áp suất bơm theo hệ số
1,1 1,1.260 286( ar)
bom lv
P P b
 = =
Ta có 1,1. 1,1.61,2 67,32( / )
lv b
Q Q l ph
= = = nện chọn 67( / )
b
Q l ph
=
Vậy thông số để chọn bơm là 286( ar)
bom
P b
 và 67( / )
b
Q l ph
=
Chọn số vòng quay của bơm là n=1500(vg/ph)
→ lưu lượng riêng của bơm là
3
3
67.10
44,67( / )
1500
Q
q cm vg
n
= = =
Căn cứ vào thông số bơm 286( ar)
bom
P b
 67( / )
b
Q l ph
=
3
44,67( / )
q cm vg
=
→ Ta chọn loại bơm là bơm bánh răng ăn khớp ngoài của
hãng Rexroth kí hiệu là
AZPG-22-045RQC20MB

3.6 Chọn động cơ điện
Công suất thủy lực của hệ thống
250.67
27,37( )
612 612
PQ
N kw
= = =
Để đảm bảo hệ thống làm việc ổn định và thực tế động cơ
điện được sản xuất ta chọn động cơ điện xoay chiều không
đồng bộ ba pha roto lồng sóc 50 Hz , ký hiệu là 3K200La4,
công suất 30 (kw),tấc độ 1475 vg/ph,điện áp mắc hình tam
giác :380V và dòng điện là 56,3A, điện áp mắc hình sao là
:660Vvà dòng điện là 32,5A,hiệu suất 91%
 = , hệ số công

suất cos =0,89 tỉ số dòng điện khởi động
dd
6,5
kd
I
I
= khối
lượng 260kg , số cặp cực là 2
3.7 Chọn van cho hệ thống
3.7.1 Chọn van phân phối
 Hệ thống ép hoạt động liên tục theo một quy trình khép
kín và dựa vào tính kinh tế , lưu lượng, áp suất ta chọn
van phân phối điều khiển điện
Trong hệ thống thủy lực của máy ta sử dụng hai loại van
phân phối :
➢ Loại van phân phối dầu có lưu lượng lớn , áp suất
không cao từ bơm bánh răng
➢ Loại van phân phối dầu có lưu lượng thấp , áp suất
cao từ bơm pittong cao áp
Trong hệ thống thủy lực máy ép này , ta chọn van phân
phối có lưu lượng lớn và áp suất không cao
→ Ta chọn van phân phối 4/3( 4 cửa 3 vị trí ). Tra
catalog của hãng Camel ta chọn van phân phối có kí
hiệu WH 43-G03-C60-D24-N-20
Trong đó WH :Wet type solenoid valve
43: 4 ways 3 positions
G03: Nominal dia
C60 : spool type
D24 :DC 24V
20 : Design no

Hình 3.1 Van phân phối 4/3 điều khiển điện
3.7.2 Chọn van an toàn
Van an toàn là phần tử thủy lực bảo vệ hệ thống trong trường
hợp quá tải như : xylanh bị kẹt khiến áp suất của hệ tăng vọt
gây ra nhiều sự cố hư hỏng bơm nguồn , vỡ đường ống nếu
không được bảo vệ
Nguyên lý làm việc của van dựa trên sự cân bằng của các lực
ngược chiều :lực đàn hồi của lò xo tác dụng con trượt với lực
áp suất do dòng chảy gây nên
Van an toàn được chia thanh hai loại theo nguyên lý hoạt
động là van tác động trức tiếp và gián tiếp . Van an toàn tác

động gián tiếp được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống có
lưu lương lớn và áp suất tương cao .
Tra catalog của hãng Rexroth ta chọn kí hiệu van : DB 6 K1 -
4X 315 YV
Trong đó DB :pressure relief valve , pilot operated
6 : Nominal size 6
1 :Rotary knob
4X: Component series 40 to 49
315 : Settable pressure up to 315 bar
Hình 3.2 Van an toàn
3.7.3 Chọn bộ van tiết lưu một chiều

Van tiết lưu một chiều có nhiệm vụ điều khiển vận tốc của xylanh
trong hành trình ép của máy ép
Ta chọn van của hãng Enerpec – Nhật bản kí hiệu MVM-72 ,
max 350( ar)
P b
= , max 38( / )
Q l ph
= , khối lượng 1,4 kg , nhiệt độ dầu (0 55)o
C

Hình 3.3 Bộ van tiết lưu một chiều
3.7.4 Chọn van một chiều
Hệ thống thủy lực máy ép thiết kế có một van một chiều ở vị trí
sau bộ nguồn làm nhiệm vụ cho chất lỏng chỉ chảy theo một chiều
, giúp cho quá trình bảo dưỡng bộ nguồn được thuận tiện hơn .
Ngoài ra còn tránh hiện tượng áp suất tác động ngược trở lại bộ
nguồn.Từ áp suất và lưu lượng của bộ nguồn của hệ thống ta chọn
van một chiều của hãng Nachi- Nhật Bản , kí hiệu :OCH-G04-P1-
10, max 350( ar)
P b
= , max 300( / )
Q l ph
=

Hình 3.5 Van một chiều
3.7.5 Chọn đồng hồ đo áp và khóa đồng hồ
Chọn đồng hồ chân đứng có áp suất lớn nhất là 350 (bar)
Chọn khóa đồng hồ tương ứng với chân đồng hồ
3.7.6 Chọn mắt thăm dầu và nắp đổ dầu
Ta chọn hãng ASHUN – Đài Loan có mã kí hiệu như sau :
➢ Nắp đổ dầu :HY-06
➢ Mắt thăm dầu :LS-5
3.7.7 Chọn bộ lọc dầu
Nhiệm vụ của bộ lọc dầu : Trong quá trình hoạt động , dầu trong
hệ thống thường bị nhiễm bẩn do bụi , cặn bẩn do môi trường hay
do bản thân dầu trong hệ thống tạo nên trong quá trình hoạt động
.Những chất bẩn trong hệ thống dễ dàng gây nên các hiện tượng
như : kẹt các cơ cấu chấp hành , các van hay có thể gây nên xâm
thực và phá hủy hoàn toàn hệ thống . Do đó bộ lọc dầu có nhiệm
vụ lọc các chất cặn bẩn trên tăng tính ổn định của hệ thống . Tuy

nhiên bộ lọc cũng ngăn ngừa được một phần nhất định , sau một
thời gian ta đều phải tiến hành thay dầu cho hệ thống .
Nguyên lý làm việc của bộ lọc dầu :Sử dụng các phần tử lọc làm
vướng lại các tạp chất khi dòng dầu thủy lực chảy qua các phần tử
lọc này hoặc sử dụng trường lực để tách các tạp chất ra khỏi dầu
thủy lực .Trường hợp thứ nhất , tạp chất bị vướng lại trên bề mặt
phần tử lọc , hoặc phía dưới đáy phần tử lọc của bộ lọc thủy lực .
Trường hợp hai , dầu thủy lực được dẫn qua một môi trường nhân
tạo ( từ trường , điện trường , trương ly tâm , trọng trường ) làm
các tạp chất bị lắng xuống.
Phân loại bộ lọc : dựa vào kích thược hạt bị giữ lại
+ Bộ lọc thô: Lọc được các loại hạt có kích thước ≥ 0,1 (mm). Bộ
lọc thô có thể được lắp đặt tại ống rót để lọc dầu thủy lực được
rót vào thùng chứa, được lắp đặt tại ống hút và ống nén để lọc sơ
bộ dầu thủy lực.
+ Bộ lọc trung bình: Lọc được các hạt có kích cỡ từ (0,05÷0,1)
(mm). Bộ lọc trung bình được lắp tại đường ống nén hoặc đường
ống xả.
+ Bộ lọc tinh: Lọc được các hạt có kích thước nhỏ hơn 0,05
(mm). Bộ lọc tinh thường được lắp tại các vị trí có lưu lượng vừa
phải, thường là các nhánh phụ trong hệ thống hoặc phần tử của
hệ thống đòi hỏi dầu hoạt động phải là tinh.
Dựa vào vị trí lắp bộ lọc trong hệ thống thủy lực: Ta có bộ lọc
dầu áp suất cao và bộ lọc dầu áp suất thấp. Bộ lọc dầu áp suất cao
thường được lắp ở đường ống đẩy (sau van an toàn của bộ
nguồn). Bộ lọc dầu áp suất thấp thường được lắp ở đường ống xả.

Dựa vào kết cấu bộ lọc: Bộ lọc lưới; bộ lọc lá; bộ lọc giấy; bộ lọc
nỉ; bộ lọc nam châm
- Khi lựa chọn bộ lọc cho hệ thống thì cần chú ý các điều kiện
sau:
+ Nguyên nhân tạo tạp chất
+ Độ nhạy của các chi tiết thủy lực với tạp chất
+ Chế độ công tác của máy thủy lực
+ Áp suất công tác
+ Thiết bị điều khiển thay không điều khiển được
+ Loại dầu công tác và điều kiện vận hành
+ Vị trí lắp bộ lọc có lưu lượng và áp suất như thế nào.
Trong hệ thống thủy lực của máy ép 30 tấn ta chỉ lắp đặt một bộ
lọc ở đường ống xả dầu về bể. Lắp kèm theo bộ lọc này là một
van một chiều có áp suất là 3 (bar) có nhiệm vụ xả khi bộ lọc có
dấu hiệu bị tắc, tăng tính vận hành ổn định của hệ thống.Bộ lọc
còn được trang bị thêm hệ thống giải nhiệt dầu. Chọn hệ thống
giải nhiệt dầu kí hiệu như sau: AOR-150L; Qmax = 150(l/ph)

- Chọn bộ lọc trung bình có kí hiệu là : ACF – 06 do công ty
thủy lực Trung Anh phân phối. Các thông số kỹ thuật và kích
thước lắp đặt được cho trong catalogue của hãng đi kèm sản
phẩm :
3.7.8 Tính toán thiết kế bể dầu
Việc tính toán kích thước bể dầu thường dựa trên lưu lượng lưu
thông qua hệ thống và dựa trên điều kiện tỏa nhiệt của hệ thống.
V = (3 ÷ 5) Qbơm = (3 ÷ 5) x 67(l)= 201 ÷335
Lấy V =250(l)
Bể dầu thường có xu hướng kích thước hẹp cao hơn là rộng thấp
để tăng khả năng truyền nhiệt của dầu ra bên ngoài. Lượng dầu
trong hệ thống phải luôn được điền đầy, không có gián đoạn.
Để đảm báo cho sự lưu thông của dầu tạo điều kiện làm nguội tốt
hơn, bên trong bể ngăn thành từng buồng có cửa lưu thông tương
ứng ở phía dưới hai vách ngăn có cửa so le với nhau và có kích
thước hợp lý. Hai vách ngăn có chiều cao bằng chiều cao nhất
trong bể. Mức dầu cao nhất trong bể bằng 0,7÷0,8 chiều cao

thành bể.
Ống hút của bơm và ống xả cần đặt ở vị trí đối nhau và phải ngập
trong dầu và cách đáy bể một khoảng bằng 2÷3 D (D là đường
kính ngoài của ống tương ứng).
Đầu ống xả vát một góc 45° và quay vào mặt thành bể, ta có thể
dùng lưới để khử xoáy của dầu khi hồi về bể.
Đáy bể nên làm nghiêng một góc để thay dầu qua lỗ thoát khi cần
thiết. Bể dầu nên được sơn màu sáng để tăng khả năng bức xạ
nhiệt , tăng khả năng làm mát của hệ thống.
Tham khảo cách tính toán và các công thức tính toán kích thước
bể dầu trang 350 ÷ 352/quyển [2], ta tính toán kích thước bể dầu
như sau:
Ta chọn bể dầu có hình dạng hình chữ nhật, với các kích thước
như sau:
+ Chiều ngang bể: a (m)
+ Chiều dài bể: b = k1.a (m)
+ Chiều cao bể: H = k2.a (m)
Trong đó: k1, k2 là hệ số tỷ lệ, thông thường k1= 1 ÷ 3 và k2= 1
÷ 2, ở đây ta chọn k1=2; k2=1,5.
Thông thường, chiều cao của dầu trong bể chỉ ở mức 0,8 chiều
cao của bể là hợp lý
Chiều cao của dầu trong bể là: h = 0,8H = 1,2a
Vậy thể tích dầu trong bể là: V = a.b.h = a. 2a. 1,2a = 2,4.a3 =
250 (l)

Suy ra bề ngang bề :
3
3
250.10
0,47( )
2,4
a m
−
= =
Chiều dài bể: b = 2a = 0,94 (m)
Chiều cao bể: H = 1,5a= 0,705 (m)
3.7.9 Thiết cơ bơm nguồn - thiết kế sơ bộ bơm bánh răng ăn
khớp ngoài
+ Tính bánh răng
Bơm bánh răng ta thiết kế là bơm bánh răng ăn khớp ngoài một
cấp. Các bánh răng của bơm là bánh răng trụ răng thẳng.
Chọn hiệu suất 0,85
Q
 =
Chọn số răng Z1 = Z2 = 12
Chọn mô đun bánh răng theo công thức khuyến cáo
67
(0,24 0,46). (0,24 0,46) (2,13 4,08)
0,85
tt
Q
Q
m

=  =  = 
- Ta chọn m=4
Đường kính vòng chia: D=m.z=4.12=48(mm)
Đường kính vòng đỉnh bánh răng:
1 2 2 48 2.4 56( )
a a
D D D m mm
= = + = + =
Đường kính vòng chân của bánh răng:

1 2 2,5 48 2,5.4 38(m )
f f
D D D m m
= = − = − =
Khoảng cách trục bánh răng tiêu chuẩn
a = 0,5.m.(Z1 + Z2) = 0,5.4.(12 + 12) = 48 (mm)
Chiều cao răng : h = 2,25.m = 2,25.4 = 9 (mm)
Chiều dày răng
. 4.3,14
6,28( )
2 2 2
P m
S mm

= = = =
Góc ăn khớp: α = 20o
6
66.10
.2 . . . . 42,93( )
.2 . . . 0,85.2 .48.41500
b
b Q
Q
Q
Q D mb n b mm
D mn
 
  
= → = = =
→ chọn chiều dày bơm bánh răng: b=43(mm)
Chọn vật liệu gia công bánh răng là thép hợp kim: 40XH nhiệt
luyện thấm cacbon và thấm nitơ đạt độ cứng 60 HRC
Thông số Ký
hiệu
Giá
trị
Khoảng cách trục a 48
mm
Mô đun m 4
Chiều cao ăn
khớp
h 9
mm
Đường kính vòng
lăn
D 48
mm
đỉnh
a
D 56
mm
đáy
f
D 38
mm
Số răng Z 12

Chiều rộng bánh
răng
b 43
mm
-Tính trục bơm
Bơm bánh răng thiết kế có 2 trục: một trục chủ động và một trục
bị động. các loại trục tiết kế đều là trục bậc.
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 đã qua nhiệt luyện và được
thấm cacbon với ứng suất tiếp xúc cho phép là[ ] 540( )
H Mpa
 = và
ứng suất tiếp [ ] 20( )
Mpa
 =
Mô men xoắn trên đoạn trục chỗ có bánh răng là:
3 2
2 5 3
1 0,85. . .( . ) 0,85.250.10 .0,043.[0,048.4.10 (4.10 ) ] 190,06( . )
M Pb Dm m N m
−
−
=  + = + =
→ sơ bộ đường kính đoạn trục có bánh răng là
1
3
3
1 6
190,06
0,036( ) 36(mm)
0,2[ ] 0,2.20.10
M
d m

= =  =
Chọn gioăng, phớt cho bơm.
Phớt cổ trục: Chọn theo tiêu chuẩn dựa vào catalog rotary seals
ta chọn được lọa gioăng phù hợp cho bơm. TRA000220
Các phớt làm kín cũng được chọn theo tiêu chuẩn.
CHƯƠNG 4: QUY ĐỊNH VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG
HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY ÉP PHOI KIM
LOẠI 30TẤN
4.1Quy định vận hành

❖Yêu cầu về lắp ráp :
Điều quan trọng nhất khi lắp ráp hệ thống thủy lực là công tác
vệ sinh sạch sẽ. Những hư hỏng nghiêm trọng có thể xảy ra
rất nhanh trong hệ thống nếu có những tạp chất bên ngoài
xâm nhập vào hệ thống.
Luôn luôn làm kín tất cả các khe hở của bể dầu sau khi vệ sinh
bộ nguồn của hệ thống. Thiết lập chu kỳ vệ sinh thay dầu mới.
Khi hệ thống thủy lực được mở ra phải đậy hoặc bịt kín tất cả
các cổng nối để không cho bẩn và không khí ẩm lọt vào hệ
thống. Phải luôn luôn giữ chúng bịt kín ngoại trừ khi sửa chữa
hoặc lắp ráp.
Không sử dụng băng teflon hoặc các hỗn hợp làm kín ống ở các
loại ren trụ.
Khi lắp ráp các chi tiết trong hệ thống phải phủ một lớp dầu thủy
lực vào chi tiết để tăng sự bôi chơn ban đầu, cho đến khi hệ
thống được chuẩn bị tốt để làm việc.
❖Lưu ý vận hành bơm :
Tránh vận hành bơm quá tốc độ : Vận hành bơm ở tốc độ cao thì
ma sát giữa các bộ phận trong bơm sẽ tăng cao do khả năng bôi
trơn giảm, làm giảm tuổi thọ của bơm. Vận hành bơm ở tốc độ
cao làm tăng nguy cơ thiếu hụt dầu trong bơm, có thể gây nên
xâm thực cho toàn hệ thống.
Tránh hiện tượng thiếu hụt dầu : Thiếu hụt dầu là hiện tượng
dầu không đủ để nạp đầu cửa nạp của bơm. Khi tình trạng này
xảy ra, dầu ra cửa đẩy của bơm sẽ có bọt khí và làm xâm thực
gây phá hủy hệ thống. Nguyên nhân : Bơm chạy quá tốc độ cho

phép ; đường nạp bị tắc nghẽn ; mức dầu trong bể thấp hơn của
nạp ; độ nhớt của dầu quá cao.
4.2 Bảo dưỡng hệ thống
Hệ thống lọc và độ sạch : Thống kê cho thấy 80% các hư hại
trong hệ thống thủy lực trực tiếp hay không trực tiếp đều bắt
nguồn từ ô nhiễm dầu thủy lực.
Bằng cách sử dụng bộ lọc phù hợp có thể giảm được phần lớn
mức độ ô nhiễm dầu.
Kiểm tra để chắc chắn kích thước bộ lọc đã chọn không làm kẹt
lưu lượng ở vị trí lắp
Kiểm tra thùng chứa dầu thực sự kín chưa và tất cả các 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
thô để chuyển dầu vào, không nên dùng bình bổ dầu trực tiếp
vào.
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.
Giám sát chế độ :
Chế độ hoạt động của bơm ; xylanh ; bộ tăng áp ; toàn bộ hệ
van và các phụ trợ khác của hệ thống phải được giám sát.
Giám sát sự ô nhiễm của dầu thủy lực thông qua bộ lọc của hế
thống
Kế hoạch bảo dưỡng : có thể lập kế hoạch bảo dưỡng theo chu ký

hàng tháng hay hàng năm cho hệ thống

KẾT LUẬN
Mặc dù em rất cố gắng nỗ lực tuy nhiên do chưa có kinh
nghiệm thực tế về chuyên môn nên đồ án không thể tránh khỏi
những thiếu sót về mặt nội dung cũng như trong cách trình bày.
Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy ( cô )
giáo, các bạn và những người quan tâm tới đồ án này để đồ án
thêm hoàn thiện và mang tính thực tiễn cao hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Ngô Sỹ
Lộc cùng các thầy ( cô ) giáo trong Bộ Môn Máy và Tự Động
Thủy Khí đã giúp em trong suốt quá trình làm đồ án.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Máy Thủy Lực Thể Tích. Các Phần Tử Thủy Lực Và Cơ Cấu
Điều Khiển Tự Động. PGS.TS. Hoàng Thị Bích Ngọc. NXB Khoa
học và kỹ thuật, 2007.
[2]. Truyền Động Thủy Lực Thể Tích. Lê Danh Liên.
[3]. Giáo Trình Hệ Thống Truyền Động Thủy Khí. PGS.TS.Trần
Xuân Tùy - THS.Trần Minh Chính - KS.Trần Ngọc Hải, 2005.
[4]. Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí, tập 1 và 2. Trịnh
Chất - Lê Văn Uyển. NXB Giáo Dục, 2007.
[5]. CATALOGUE HYDRAULIC của hãng Camel.
[6]. CATALOGUE HYDRAULIC của hãng REXROTH.

Đề tài Tính toán thiết kế máy ép phôi kim loại 30 tấn

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

Đề tài Tính toán thiết kế máy ép phôi kim loại 30 tấn