Thiết kế máy đột thủy lực.pdf

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MÁY ĐỘT THỦY LỰC
Người hướng dẫn : ThS. TRẦN NGỌC HẢI
Người duyệt : TS. ĐỖ LÊ HƯNG TOÀN
Sinh viên thực hiện : TRẦN QUỐC VŨ
Số thẻ sinh viên : 101150057
Lớp : 15C1A
DUT.LRCC

ii
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌCBÁCH KHOA
KHOA CƠKHÍ
CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Trần Quốc Vũ Số thẻ sinh viên: 1011150057
Lớp: 15C1A Khoa: Cơ khí Ngành: CN Chế tạo máy
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế máy đột thủy lực
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Chiều dày thép Smax: 50mm , max: 370mm
Vận tốc công tác: 5 mm/s
Vận tốc chạy không: 10 mm/s
Các số liệu khác tự chọn.
Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
3.1. Tổng quan các vấn đề liên quan và tính cấp thiết của đề tài.
3.2. Phân tích, thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy và thiết kế hệ thống thủy lực:
- Thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy.
- Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực.
- Lựa chọn các phần tử thủy lực.
- Các tính toán cần thiết cho hệ thống thủy lực.
3.3. Tính toán sức bền và thiết kế kết cấu máy:
- Hệ thống dẫn hướng và khung chịu lực.
- Hệ thống dẫn động hiệu chỉnh.
- Bố trí kết cấu máy.
3.4. Thiết kế hệ thống điều khiển.
3.5. Xây dựng các bản vẽ nguyên lý và kết cấu máy.
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
- Bản vẽ các phương án: 1A0
- Bản vẽ sơ đồ động toàn máy: 1A0
- Bản vẽ lắp toàn máy: 5A0
DUT.LRCC

iii
- Bản vẽ hệ thống điều khiển: 1A0
5. Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:
Trần Ngọc Hải
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……../……./2020
7. Ngày hoàn thành đồ án: ……../……./2020
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2020
Trưởng Bộ môn Chế tạo máy Người hướng dẫn
TRẦN NGỌC HẢI
DUT.LRCC

iv
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Và mục
tiêu trong tương lai là đưa nước ta trở thành một nước công nghiệp phát triển. Để thực
hiện được mục tiêu này thì cơ khí hóa đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Từ đó
Đảng ta đã chủ trương phát triển ngành cơ khí một cách nhanh chóng, trong đó việc
đào tạo thế hệ những người có chuyên môn trong lĩnh vực này rất cần thiết.
Khoa học và công nghệ phát triển thì việc ứng dụng thành tựu khoa học vào sản
xuất và đời sống ngày càng phổ biến. Kéo theo đó là sự ra đời của vô số máy móc
thiết bị mới, phương pháp mới phục vụ nhu cầu sản xuất. Làm cho số lượng, chủng
loại chi tiết ngày càng đa dạng và phong phú hơn. Trong số đó chi tiết lỗ chiếm số
lượng lớn. Các chi tiết lỗ xuất hiện trong nhiều lĩnh vực của đời sống như : xây dựng,
cầu đường, đóng tàu,…đặc biệt là trong cơ khí chế tạo máy. Vì vậy, để đáp ứng nhu
cầu ngày càng lớn của thị trường thì cũng xuất hiện nhiều phương pháp gia công lỗ
khác nhau trong đó có đột lỗ. Đây là là phương pháp gia công lỗ nhanh, đơn giản và có
thể gia công được nhiều lỗ có kích thước, biên dạng khác nhau.
Do nhu cầu cần thiết để tạo các loại chi tiết lỗ có biên dạng khác nhau như vậy.
Vì vậy em lựa chọn nhiệm vụ thiết kế “Thiết kế máy đột thủy”. Đây là máy mang lại
nhiều năng suất và chất lượng mà lại cho được tải trọng lớn, nguyên lý hoạt động đơn
giản.
Bằng kiến thức học tập được tại nhà trường cùng với sự hướng dẫn tận tình của
thầy giáo ThS. Trần Ngọc Hải và các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí đã giúp em
hoàn thành nhiệm vụ đồ án này.
Tuy nhiên trong quá trình tìm hiểu và tính toán thiết kế máy không tránh khỏi
sai sót. Em rất mong sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cô giáo để em hiểu kỹ hơn về lý
thuyết cũng như phương pháp thiết kế của mình.
Em xin chân thành cảm ơn.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 06 năm 2020
Sinh viên thực hiện
Trần Quốc Vũ
DUT.LRCC

v
LỜI CAM ĐOAN
Trong xã hội hiện nay, sự phát triển của khoa học công nghệ ngày càng
cao, có rất nhiều phát minh, rất nhiều máy móc được chế tạo để phục vụ lợi
ích của con người cũng như nâng cao năng suất, chất lượng của sản phẩm.
Dựa trên những cơ sở và ý tưởng ban đầu những máy móc ngày càng hiện
đại hơn qua những lần cải tiến.
Đề tài “ thiết kế máy đột thủy lực” . Trong đề tài tốt nghiệp này, em
xin cam đoanlàm dưới sự góp ý và hướng dẫn trực tiếp của thầy Th.S
Trần Ngọc Hải khoa cơ khí. Tìm hiểu tài liệu về công nghệ dập nguội,
thủy lực khí nén và một số tài liệu liên quan.
Với đề tài thiết kế máy đột thủy lực em xin cam đoan tự thiết kế và tự
làm nếu có sự tranh chấp hay gian dối em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Đà nẵng , ngày 26 tháng 06 năm 2020
Sinh viên thực hiện
Trần Quốc Vũ
DUT.LRCC

vi
TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế máy đột thủy lực
Sinh viên thực hiện: TRẦN QUỐC VŨ
Số thẻ SV: 101150057 Lớp: 15C1A
Nội dung:
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN.
Giới thiệu nhu cầu về sản phẩm lỗ trên thị trường, cơ sở lý thuyết về đột kim
loại. tính toán lực đột sơ bộ, chọn lực đột để thiết kế máy, tính toán các khác như lực
tháo phoi ra khỏi cối, lực tháo phôi ra khỏi chày. Giới thiệu các loại khuôn và yêu cầu
kỹ thuật.
Chương 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY VÀ THIẾT KẾ HỆ
THỐNG THỦY LỰC.
Trong chương này sẽ thiết kế sơ đồ nguyên lý máy gồm các yêu khi chọn máy,
phân tích và lựa chọn phương án động học. Tiếp theo hiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực
của máy và tính toán và lựa chọn các phần tử thủy lực. Cuối cùng là các tính toán cần
thiết cho hệ thống thủy lực như tính các thông số của xylanh, áp suất và lưu lượng,..
Chương 3: TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ KIỂM TRA KẾT CẤU MÁY.
Kiểm tra bền đối với trụ piston và kiểm tr tính ổn định đối với trụ. Tính toán các
mối ghép vít cấy ,tính toán thiết kế và kiểm tra bền thân máy gồm thiết kế kết cấu
máy, tính ổn định, tính bulong ghép thân máy. Cuối cùng là thiết kế hệ thống dẫn
hướng và định vị bao gồm cơ cấu dẫn hướng ,cơ cấu chống xoay.
Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ SỮ DỤNG, VẬN HÀNH,
BẢO QUẢNG MÁY.
Trong chương này gồm hai phần chính. Đầu tiên là thiết kế hệ thống điều khiển
máy gồm sơ đồ nguyên lý và chu trình của máy, thiết lập sơ đồ động lực tổng quát,
thiết lập sơ đồ điện của máy và nguyên lý hoạt động của sơ đồ điện. phần cuối là sữ
dụng và vận hành máy gồm kiểm tra máy, chuẩn bị phôi liệu và bảo dưỡng máy.
DUT.LRCC

vii
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................1
Chương 1 .........................................................................................................................1
TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ...........................................................1
1.1. Tổng quan về sản phẩm. ....................................................................................1
1.1.1. Nhu cầu về sản phẩm của quá trình đột lỗ. ...................................................1
1.1.2. Phân loại sản phẩm đột..................................................................................1
1.2. Cơ sở lý thuyết về đột lỗ kim loại. .....................................................................2
1.2.1. Định nghĩa và đặc điểm của quá trình đột lỗ.................................................2
1.2.2. Tính lực đột. ..................................................................................................3
1.2.3. Tính lực tháo chi tiết ra khỏi chày.................................................................6
1.2.4. Lực đẩy vật cắt ra khỏi cối. ...........................................................................7
1.2.5. Yêu cầu công nghệ đối với sản phẩm lỗ đột. ................................................8
1.3. Giới thệu các loại khuôn và các yêu cầu kỹ thuật. .............................................12
1.3.1. Giới thiệu chung khuôn. ..............................................................................12
1.3.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn. .................................................................12
1.3.3. Vật liệu chế tạo khuôn.................................................................................13
Chương 2 .......................................................................................................................15
PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY VÀ THIẾT KẾ HỆ
THỐNG THỦY LỰC....................................................................................................15
2.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy......................................................................15
2.1.1. Mục đích và nội dung của công việc thiết kế sơ đồ nguyên lý. ..................15
2.1.2. Các yêu cầu khi lựa chọn máy.....................................................................15
2.1.3. Phân tích và lựa chọn phương án động học. ...............................................16
2.1.4. Đặc tính động học của máy .........................................................................23
2.2. Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực của máy..........................................................24
2.2.1. Khả năng và hiệu quả của hệ thống thuỷ lực trong điều khiển máy. ..........24
2.2.2. Phân tích và lựa chọn phương án kết cấu....................................................25
2.2.3. Các phương pháp điều khiển thuỷ lực.........................................................28
2.3. Lựa chọn các phần tử thủy lực. ..........................................................................29
DUT.LRCC

viii
2.3.1. Bơm dầu. .....................................................................................................29
2.3.2. Xilanh thủy lực............................................................................................30
2.3.3. Van tràn và van an toàn...............................................................................30
2.3.4 Van phân phối (van đảo chiều).....................................................................30
2.3.5. Thiết bị làm nguội dầu.................................................................................31
2.3.6. Bộ lọc dầu....................................................................................................31
2.3.7. Ống dẫn dầu.................................................................................................32
2.3.8. Đồng hồ đo áp suất......................................................................................32
2.4 Các tính toán cần thiết cho hệ thống thủy lực .....................................................32
2.4.1 Tính đường kính Piston, xylanh, cần đẩy mang khuôn................................32
2.4.2. Lực ma sát giữa Piston và xylanh................................................................33
2.4.3. Lực quán tính giữa piston và xylanh ...........................................................35
2.4.4. Tính áp suất (P) và lưu lượng (Q) ...............................................................36
2.4.5. Tính sức bền của xylanh..............................................................................40
2.4.6. Tính tổn thất áp suất ....................................................................................41
2.4.7. Tính và chọn các thông số của bơm ............................................................42
2.4.8. Tính toán công suất của động cơ điện.........................................................44
2.4.9. Tính toán ống dẫn dầu.................................................................................44
2.4.10. Tính chọn van tràn và van an toàn ............................................................47
2.4.11. Lựa chọn van phân phối ............................................................................53
2.4.12. Chọn lọc dầu trong hệ thống .....................................................................55
2.4.13. Tính toán thiết kế bể chứa dầu ..................................................................55
2.5.14. Thiết bị làm nguội dầu...............................................................................58
CHƯƠNG 3:..................................................................................................................60
TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY........................................60
3.1. Kiểm tra bền đối với trụ piston...........................................................................60
3.2. Kiểm tra tính ổn định đối với trụ piston.............................................................62
3.3. Tính toán mối ghép vít cấy để cố định nắp xylanh vào thân xylanh..................63
3.4. Tính toán thiết kế và kiểm tra sức bền thân máy................................................66
3.4.1. Tính toán kết cấu cho thân máy...................................................................66
3.4.2. Tính toán ổn định cho thân máy..................................................................68
DUT.LRCC

ix
3.4.3. Tính toán bu lông ghép thân máy................................................................72
3.5. Hệ thống dẫn hướng và định vị. .........................................................................73
3.5.1 Cơ cấu chống xoay. ......................................................................................73
3.5.2 Cơ cấu dẫn hướng.........................................................................................74
Chương 4 .......................................................................................................................77
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY VÀ SỬ DỤNG VẬN HÀNH, BẢO
QUẢN MÁY. ................................................................................................................77
4.1. Sơ đồ nguyên lý và chu trình của máy ...............................................................77
4.1.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống............................................................................77
4.1.2. Chu trình hoạt động của hệ thống ...............................................................78
4.2. Thiết lập sơ đồ động lực tổng quát.....................................................................78
4.3. Thiết lập sơ đồ điện điều khiển của máy........................................................79
4.4. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ điều khiển. .......................................................80
4.4.1. Khởi động động cơ dẫn động bơm dầu .......................................................80
4.4.2. Quá trình ép chi tiết.....................................................................................81
4.4.3. Quá trình piston đi lên .................................................................................81
4.4.4. Hoạt động của hệ thống làm mát.................................................................81
4.5. Sử dụng và vận hành máy. .................................................................................81
4.5.1. Kiểm tra máy móc và chuẩn bị phôi liệu.....................................................81
4.5.2. Bảo dưỡng máy ...........................................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................86
DUT.LRCC

SVTH: Trần Quốc Vũ GVHD: Trần Ngọc Hải 1
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
1.1. Tổng quan về sản phẩm.
1.1.1. Nhu cầu về sản phẩm của quá trình đột lỗ.
Ngày nay khi khoa học và công nghệ phát triển, ngày càng ứng dụng thành tựu
khoa học vào sản xuất và đời sống. Kèm theo đó thì nhu cầu cơ giới hóa và cơ khí hóa
ngày càng cao đỏi hỏi các máy nóc thiết bị càng phải đảm nhiệm nhiều chức năng,
công dụng khác nhau. Vậy nên những lại máy móc cũng như các linh kiện phụ trợ có
mặt ngày càng nhiều. Không những trong chế tạo máy mà còn trong cả xây dựng cầu
cống, hầm mỏ, nhà tiền chế,..
Sản phẩm lỗ là một trong những sản phẩm thông dụng nhất, được sữ dụng nhiều
nhất và có dộ chính xác cao. Ví dụ như trong máy móc thiết bị, muốn lắp ráp trục quây
vào thân máy ta tạo một lỗ tròn rồi lắp ổ bi, trục vào thân máy. Trong xây dựng, nhà
tiền chế,.. để lắp gắp các thanh thép với nhau ta có lỗ tròn và ghép bằng đinh tán,…Đó
là hai ví dụ để cho thấy sản phẩm lỗ hiện hữu rất nhiều trong đời sông hàng ngày.
Cùng với sự bùng nổ của công nghệ kéo theo đó là hàng loạt các máy móc thiết bị mới
ra đời. Vì vậy những chi tiết máy, linh kện cũng ngày càng đa dạng và phức tạp hơn.
Mà sản phẩm lỗ là một trong những sản phẩm hiện hữu nhiều trong các chi tiết máy,
Làm cho lỗ đã phổ biến nay còn phổ biến hơn nữa.
Hình dưới đây là một trong số những sản phẩm lỗ thông dụng được sử dụng
trong đời sống cũng như trong công nghiệp.
Hình 1.1. Ảnh các sản phẩm của quá trình đột lỗtrong các chi tiết máy.
1.1.2. Phân loại sản phẩm đột
Có nhiều cách phân loại sản :
 Theo công dụng: lắp ráp, longden lót …
DUT.LRCC

 Theo lĩnh vực: sinh hoạt, linh kiện chế tạo, công nghệ thực phẩm…
 Theo vật liệu: thép các bon, thép không gỉ, …
 Theo hình dạng lỗ: lỗ elíp, lỗ tròn, lỗ định hình…
1.2. Cơ sở lý thuyết về đột lỗ kim loại.
1.2.1. Định nghĩa và đặc điểm của quá trình đột lỗ.
a) Định nghĩa
Đột lỗ là nguyên công cắt phôi theo một đường cong kín và là quá trình tạo nên
lỗ rỗng trên phôi, phần bên trong đường cắt là phế phẩm, phần còn lại là phôi.
b) Phân biệt cắt dập và đột lỗ.
Đột lỗ cũng như dập cắt là một nguyên công cắt phôi thành những đường cong
kín, về nguyê lý dập cắt và đột lỗ giống nhau chỉ khác về công dụng. Đột lỗ phần bên
trong đường cắt là phế liệu, phần còn lại là phôi. Dập cắt thì ngược lại, là nguyên công
cắt tạo phôi từ tấm, phần bên trong đường cắt là phôi, phần ngoài là phế phẩm.
c) Đặc điểm qua trình đột.
Quá trình đột, gồm 3 giai đoạn:
 Giai đoạn biến dạng đàn hồi :
lúc này chày mới chạm đến vật liệu, uống cong và bắt đầu nén vào lỗ cối. Ở giai
đoạn này ứng suất trong vật liệu ở dưới giới hạn đàn hồi.
 Giai đoạn biến dạng dẻo:
Chày tiếp tục nén xuống, vật liệu vượt quá giới hạn đàn hồi chuyển sang biến dạng
dẻo. Lúc này phần vật liệu ở mép chày và cối bị lún sâu vào và có sự dịch chuyển
tương đối với nhau.
 Giai đoạn cắt đứt :
Chày tiếp tục ép vật liệu vào trong lỗ cối, ở các mép cắt của chày và cối xuất
hiện các vết nứt. Các vết nứt này phát triển nhanh và cắt đứt vật liệu theo vòng làm
việc của chày và cối.
Trị số lún của chày vào trong vật liệu cho đến khi cắt đứt, phụ thuộc vào tính
chất vật liệu và dao động từ (0,25-0,6)S.
Khi chày tiếp tục đi xuống sẽ đẩy vật cắt qua lòng cối và rơi xuống dưới.
Như vậy trong quá trình cắt đứt vật liệu xuất hiện các vết nứt ở mép chày và
cối. Trạng thái và hình dáng các vết nứt quyết định chất lượng mặt cắt và phụ thuộc
vào mép sắc của chày, cối, khe hở giữa chày và cối.
Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, khi đột lỗ cần chú ý:
- Đường kính lỗ không quá bé , đối với thép D>S.
- Khoảng cách giữa hai lỗ gần nhau phải đủ lớn.
DUT.LRCC

- Đường cắt cần tránh các góc nhọn.
Dụng cụ cơ bản của đột lỗ là chày và cối. Để đảm bảo mép cắt chày đẹp, chày
và cối phải có cạnh sắc để tạo thành lưỡi cắt, khe hở giữa chày và cối Z= (5%-10%)S.
Trong đột lỗ thì kích thước của chày chọn bằng kích thước của lỗ, còn kích
thước của cối lớn hơn 2Z, chày vát lõm phía trong để tạo thành rãnh cắt.
1.2.2. Tính lực đột.
Lực đột của chày chịu ảnh hưởng các yếu tố sau :
- Tính chất cơ hoc của vật liệu.
- Chiều dày và tính chất vật liệu đột.
- Diện tích của chày vuông góc với trục đột, diện tích của chày càng lớn
thì lực ép càng lớn.
- Trạng thái bề mặt của phôi và trạng thái bề mặt của khuôn. Độ nhẵn
càng cao thì lực càng lớn. Thông thường các phần của thành của khuôn được chế tạo
với độ nhẵn Rz 40 ÷ 80.
- Có các chất bôi trơn hoặc không có chất bôi trơn thì quá trình bôi trơn
không đảm bảo yêu cầu dẫn đến quá trình đột sẽ bị ba via nhiều , lỗ đột không đẹp,
tróc xước nhiều.
Lực đột lỗ xác định theo công thức sau:
P = k.L.S. c
 (1-1)
Trong đó:
- k= 1.1-1.3 là hệ số tính đến sự không đồng đều về tính chất và chiều
dày vật liệu, mép cắt bị mòn, lắp ráp chày và cối không chính xác.
- S – chiều dày phôi (mm);
- L – chu vi đường cắt (mm);
- c
 : Giới hạn bền cho phép của vật liệu tra bảng công nghệ dập
nguội – Tôn Yến
Hiện nay có rất nhiều các sản phẩm đột lỗ khác nhau từ hình dạng đến kích thước
cho đến vật liệu, công năng,…Và một trong những sản phẩm điển hình nhất, thông
dựng nhất của đột lỗ là lỗ tròn. Để tính được lực đột thì ta dựa trên một sản phẩm mẫu
hoặc ước lượng trực tiếp lực đột của máy theo kinh nghiệm rồi thiết kế. Để khách quan
hơn nên chọn một sản phẩm làm sản phẩm để ước tính lực đột.
Với sản phẩm đột là tấm thép có các thông số như sau:
- Vật liệu là SS400 có giới hạn bền là c
 = 51 (kG/mm2
)
- Chọn hệ số không đồng đều về tính chất và chiều dày vật liệu K =1,2
- Đường kính lỗ đột của sản phẩm D=40mm
DUT.LRCC

- Chiều dày vật liệu S = 25 mm
Hình 1.2 Sản phẩm longden để tính lực đột.
Từ các số liệu trên ta có thể tính sơ lược lực đột cho sản phẩm với vật liệu SS400
có giới hạn bền = 51 (kG/mm2
) như sau:
P = k.L.S.
= 1,2.3,14.40.25.51= 192168 (kG)
Ta chọn Pt =200 (Tấn).
Với Pt =200 (Tấn) ta có thể đột được các thước lỗ sau đây (lỗ tròn).
DUT.LRCC

Bảng 1.3: Đương kính lỗ D tương ứng với chiều dày S đối với một số loại vật liệu.
Với kết quả như trên ta có thể thấy đường kính lỗ đột lớn nhất lên đến 373 mm
với vật liệu CT31 và chiều dày 5mm.
DUT.LRCC

Bảng 1.4: Chiều dày S tương ướng với đường kính lỗ D đối với một số loại vật lệu.
Với bảng trên ta có thể dễ dàng thấy được chiều dày S lớn nhất có thể đến 44mm
đối với vật liệu CT31.
1.2.3. Tính lực tháo chi tiết ra khỏi chày.
Sau khi đột lỗ, do tính đàn hồi của vật liệu mà vật cắt hay phế liệu bị dính trên
chày. Muốn gỡ vật lieuj ra khỏi chày cần phải tốn một lực nhất định. Lực đó phụ thuộc
chủ yếu vào chiều dày và tính chất vật liệu, bôi trơn hay không và kích thước của vật
dập.
Lực tháo ra khỏi chày được tính theo công thức:
Qt = Kt. P (1-2)
Trong đó:
𝑄𝑡 : là lực tháo chi tiết.
p: lực đột lỗ.
𝐾𝑡 : hệ số để tháo vật liệu ra khỏi chày. (Tra ở bảng 1.5)
DUT.LRCC

đến 0.5 0.5 - 1 1 - 1.5 1.5 - 2 cao hơn 2
Thép 0.04 0.045 0.05 0.06 0.07
Đồng thau, đồng đỏ, kẽm 0.03 0.035 0.04 0.05 0.06
Nhôm, đuyra 0.045 0.05 0.06 0.07 0.08
Đột lỗ trong sản phẩm
Ghi chú: đối với vật liệu dày hơn 8mm, khi làm việc không bôi trơn thì hệ số kt
cần lấy tăng lên 20-25%.
Tháo sản phẩm
Tỉ lệ c/b
vật liệu
Bảng 1.5: Hệ số 𝐾𝑡 để tính lực tháo vật liệu ra khỏi chày của một số vật liệu.
Tỉ số
𝑐
𝑏
xấp xỉ 0.5 nên ta dựa vào bảng 1.5 chọn hệ số 𝐾𝑡 = 0.04
Tính lực tháo chi tiết ra khỏi chày:
𝑄𝑡 = 𝐾𝑡. 𝑃 = 200x0.04 = 8 tấn.
1.2.4. Lực đẩy vật cắt ra khỏi cối.
Lực để đẩy vật cắt từ trong lòng cối hình trụ ra ngoài được tính theo công thức.
Qd = Kd. n. P (1-3)
Trong đó :
𝑄𝑑 : là lực đẩy phế liệu
P : lực đột lỗ
n : số vật cắt trong lòng cối hình trụ.
𝐾𝑑 :hệ số ghi trong bảng 22 trang 60 sách công nghệ dập nguội – Tôn Yến
Kđ
0.07
0.08
0.09
Tên vật liệu
Thép
nhôm, duyra
Đồng đỏ, đồng thau, kẽm
Ghi chú: Đối với vật liệu dày hơn 8mm, khe hở nhỏ hoặc không bôi trơn hệ
số Kđ cần lấy tăng lên 25-30%
Bảng 1.6: hệ số 𝐾𝑑 để đẩy sản phẩm ra khỏi cối của một số vật liệu.
Lực đẩy phế liệu :
𝑄𝑑 = 𝐾𝑑. 𝑛. 𝑃 = 200.1.0,07 = 14 tấn
DUT.LRCC

Để giảm lực đẩy phế liệu ra khỏi lòng cối khi đột lỗ đường kính gần bằng chiều
dày vật liệu, lòng cối nên làm côn.
1.2.5. Yêu cầu công nghệ đối với sản phẩm lỗ đột.
Hình dáng của sản phẩm lỗ đột có thể rất phức, ta cần phải loại trừ những dạng
phức tạp không cần thiết mà yêu cầu sữ dụng có thể cho phép được.
Khi đột hình dáng của vòng cắt sẽ chép nguyên hình phần làm việc của chày và
cối. vì vậy lỗ đột càng phức tạp thì chày và cối cũng khó chế tạo làm cho giá thành đắt
đỏ và giảm độ bền của khuôn.
Các yêu cầu công nghệ về kết cấu hình dáng hình học của lỗ đột nhằm đảm bảo
độ bền của sản phẩm khi sữ dụng, độ bền của chày và cối, tính thuận tiện khi gia công.
a) Dung sai kích thước giữa các tâm lỗ.
đến 120 từ 120 đến 220 từ 220 đến 360
đến 2 ± 0.15 ± 0.20 ± 0.25
từ 2 đến 4 ± 0.20 ± 0.25 ± 0.30
cao hơn 4 ± 0.25 ± 0.30 ± 0.40
chiều dày vật liệu, mm
khoảng cách tâm lỗ C ,C1, C2, mm
Ghi chú: dung sai đã cho dối với kích thước giữa tâm hai lỗ bất kỳ
Bảng 1.7: Dung sai kích thước giữa các tâm lỗ
Ta thấy dung sai kích thước giữa hai tâm lỗ nhỏ nhất là ±0,15 đối với vật liệu
có chiều dày nhỏ hơn 2mm và khoảng cách 2 lỗ chưa đến 120mm. Dung sai kích
thước hai tâm lỗ lớn nhất là ± 0,4 đối với vật liệu có chiều dày lớn hơn 4mm và
khoảng 2 tâm từ 220-3600mm.
DUT.LRCC

b) Dung sai kích thước từ mặt cơ sở đến tâm lỗ.
đến 50
từ 50 đến
120
từ 120 đến
220
từ 220 đến
360
đến 2 ± 0.5 ± 0.6 ± 0.7 ± 0.8
từ 2 đến 4 ± 0.6 ± 0.7 ± 0.8 ± 1.0
cao hơn 4 ± 0.7 ± 0.8 ± 1.0 ± 1.2
chiều dày vật
liệu, mm
kích thước C3 và C4, mm
Bảng 1.8: Dung sai kích thước từ mặt cơ sở đến tâm lỗ
Dung sai kích thước từ mặt cơ sở đến tâm lỗ khá là lớn. Dung sai nhỏ nhất
±0,5 đối với vật liệu có chiều dày chưa đến 2mm và khoảng cách từ tâm lỗ đến mặt cơ
sở chưa đến 50mm. Dung sai lớn nhất có thể lên đến ±1,2mm đối với vật liệu có chiều
dày lớn hơn 4mm và khoản cách từ tâm lỗ đến mặt cơ sở từ 220-360mm.
c) Kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu.
 Đối với vật liệ là kim loại
Tròn Vuông Chữ nhật Ôvan
Thép cứng 1.3 S ≤ b 1.2 S ≤ b 1.0 S ≤ b 0.9 S ≤ b
Thép mềm và đồng thau 1.0 S ≤ b 0.9 S ≤ b 0.8 S ≤ b 0.7 S ≤ b
Nhôm 0.8 S ≤ b 0.7 S ≤ b 0.6 S ≤ b 0.5 S ≤ b
Vật liệu
Hình dáng lỗ
Bảng 1.9: kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu
Về mặt hình học, trong các hình cơ bản thì hình lỗ ovan cho kích thước lỗ nhỏ
nhất so với các hình còn lại b = 0.9S.
Khi sữ dụng các phương pháp và khuôn đặc biệt đường kính lỗ có thể nhỏ hơn.
DUT.LRCC

 Kích thước nhỏ nhất của lỗ đột đối với vật liệu phi kim loại.
Gêlinac
tectolit,
thủy tinh-
tectolit
thủy tinh
hữu cơ,
xenluylo
chất dẻo
vinin,
tấm nhựa
vlnl-pro
các tông,
phíp,
Eebonic,
Atbet
Mica và
vật liệu
có mica
làm cơ
bản
0.6S ≤d 0.4S ≤d 1.5S ≤d 1.2S ≤d 0.8S ≤d 2.0S ≤d
0.7S ≤a 0.5S ≤a 0.8S ≤a 1.0S ≤a 0.6S ≤a 1.5S ≤a
0.5S ≤b 0.3S ≤b 1.0S ≤b 1.0S ≤b 0.6S ≤b 1.2S ≤b
Hình dáng lỗ
kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu
vật liệu
Bảng 1.10 : kích thước nhỏ nhất của lỗ đột trong vật liệu phi kim loại
Đối với các vật liệu phi kim loại ta có thể gia công được các lỗ có đường kính
nhỏ hơn chiều dày vật liệu rất nhiều.
Dựa vào bảng trên ta có các số liệu như sau:
Vật liêu phi kim tectolit b = 0.3S.
DUT.LRCC

d) Khoảng cách nhỏ nhất giữa các lỗ đột và từ mép sản phẩm đến lỗ đột.
Bảng 1.11: kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu
Khi đột lỗ cần lưu ý khoảng cách giữa các lỗ và từ lỗ đến mép sản phẩm không
được nhỏ hơn giá trị ở trên. Nếu yêu cầu kỹ thuật của chi tiết đòi hỏi khoảng cách giữa
các lỗ và từ mép sản phẩm đến lỗ nhỏ hơn giá trị trên bảng thì ta nên sữ dụng các
phương pháp khác để gia công.
DUT.LRCC

1.3. Giới thệu các loại khuôn và các yêu cầu kỹ thuật.
1.3.1. Giới thiệu chung.
Khuôn ép là một bộ phận quan trọng trong các máy đột nói chung cũng như
máy ép thủy lực nói riêng, đây là bộ phận trực tiếp tạo nên hình dáng của sản phẩm và
độ chính xác của sản phẩm.
Khuôn trong máy đột bao gồm chày và cối. Để đột được phôi thì chày và cối
chịu áp lực rất lớn, ngoài ra còn chịu ứng suất uống lớn và ma sát. Cho nên độ bền và
độ dai của chày và cối phải chịu được tải trọng lớn.
Hình 1.12. Bộ cối chày
1.3.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn.
- Tính công nghệ của kết cấu khuôn (khả năng công nghệ).
- Độ chính xác và độ bền vững.
- Tính an toàn của các bộ phận khuôn.
- Khả năng thay thế dễ dàng của các chi tiết mòn hỏng.
- Khả năng lắp khuôn trên máy được thuận lợi.
- Chế tạo đảm bảo tính kinh tế.
- Thao tác thuận lợi và an toàn cho công nhân
DUT.LRCC

1.3.3. Vật liệu chế tạo khuôn.
Những chi tiết làm việc của khuôn (chày và cối) thông thường làm việc trong
điều kiện chịu va đập, chịu áp lực cao, chịu ăn mòn, và có khi làm việc trong trạng thái
đốt nóng. Hình dáng của chúng thường phức tạp và phải giữ hình dáng sau gia công
nhiệt luyện.
Xuất phát từ đó mà vật liệu chế tạo khuôn ép cần phải có độ cứng cao, độ bền
cao, và tính chịu mài mòn tốt.
Trong quá trình chế tạo những chi tiết của khuôn ép cần đặc biệt chú ý đến công
nghệ nhiệt luyện, để đảm bảo độ cứng và tổ chức của kim loại.
 Khi chọn vật liệu làm khuôn cần chú ý đến:
- Đặc điểm của các nguyên công dập.
- Vật liệu được gia công.
- Quy mô sản xuất.
 Các loại vật liệu dùng để chế tạo khuôn bao gồm:
- Thép cacbon có tính tôi thấp, ứng suất dư bên trong nhiều, do quá trình làm nguội khi
tôi xảy ra nhanh chóng. Độ “nhạy” với nhiệt cao làm giảm độ bền của thép.
 Thép để gia công sau khi ủ và sau khi tôi có độ cứng bề mặt cao, tính chịu mài
mòn tốt.
 Thép CD70, CD70A , CD80 dùng để chế tạo những chi tiết mỏng chịu va đập.
Những chi tiết này không yêu cầu có độ cứng cao: như tấm trượt, chêm, chèn, chốt
định vị, vòng ép. Chày cối hình đơn giản, làm việc nhẹ.
- Thép dụng cụ hợp kim thấp, có tính thấm tôi tốt, độ bền cao hơn so với thép cacbon.
Độ nhạy và độ lớn lên của hạt khi đốt nóng thấp, ít bị biến dạng khi làm nguội.
 7CrV, 9CrV, 11Cr, 17Cr: dùng để chế tạo phần làm việc của khuôn cắt, đột tạo
hình với kích thước hay đường kính đến 35 mm.
- Thép hợp kim thấp tôi cao:
 Thép hợp kim nhóm này có tính thấm tôi cao. Điều đó cho phép chế tạo những
chi tiết làm việc của khuôn dập có tiết diện lớn.
Nói chung thép Cr, 9CrSi, CrWMn, CrWSiMn dùng để chế tạo khuôn dập cắt tinh, sữa
tinh, vòng cắt phức tạp và đòi hỏi chính xác.
- Thép hợp kim thấm tôi rất cao:
 Thép hợp kim nhóm này được chia ra: thép crôm, thép có 5÷6 % Cr, và thép
hợp kim phức tạp.
 Thép Cr12 không nên dùng với khuôn dập có hình dáng phức tạp hay làm việc
có đốt nóng.
DUT.LRCC

 Thép Cr12m có tính chất cơ hoc tốt hơn thép Cr12.
Đối với những khuôn dập làm việc với tải trong lớn (lực dập lớn, chấn động mạnh)
thì tốt hơn cả là dùng thép Cr12V1. Thép Cr12V1 có tính “linh hoạt” trong gia công
nhiệt luyện.
Thép nhóm này dùng để chế tạo chày cối của khuôn dập vuốt, uốn thành hình, ép
chảy có hình dáng phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao.
 Thép 7CrMn, 2WMo, dùng để chế tạo khuôn cắt, đột, tải trọng lớn, hình dáng
phức tạp.
- Thép gió (75W18V, 90W9V2, P18M, P9M)
Dùng để chế tạo chày cối khuôn ép chảy thép.
- Hợp kim cứng.
Hợp kim cứng có độ cứng và mài mòn rất cao. Làm việc chịu uốn và đặc biệt chịu
kéo kém. Nền tảng của hợp kim này là cacbit vônfram và liên kết cacbon (nhóm BK).
Hợp kim cứng dùng để chế tạo chày cối khi làm việc có những vòng ôm chặt bên
ngoài.
 BK25, BK30 chế tạo khuôn dập tách (khuôn xấu) đòi hỏi độ bền cao. Khuôn có
tiết diện nguy hiểm, kém bền do hình dáng đặc biệt của chi tiết dập, khuôn thành hình,
khuôn chồn, và ép chảy.
 Tóm lại: Đối với máy này thì vật liệu làm khuôn được làm từ vật liệu thép
Y8A, nhiệt luyện đến độ cứng HRC = 58÷ 62 (Theo tiêu chuẩn Nga).
(Theo tiêu chuẩn của Nga Y8A có nghĩa là:
Y: Thép dụng cụ
8: Thành phần cácbon trong thép là 0,8%
A: Ký hiệu thép chất lượng cao.
Ta có thể sử dụng máy phay CNC để gia công các loại khuôn ép, ta chế tạo các loại
đồ gá chuyên dùng để gá các loại khuôn ép trên bàn máy.
Đây là phương pháp gia công đạt độ chính xác cao.
DUT.LRCC

Chương 2
PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY VÀ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC
2.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy.
2.1.1. Mục đích và nội dung của công việc thiết kế sơ đồ nguyên lý.
Thiết kế nguyên lý máy là nghiên cứu vấn đề chuyển động và điều khiển chuyển
động của cơ cấu máy và máy. Ba vấn đề chung của các loại cơ cấu máy và máy mà
nguyên lý máy nghiên cứu là vấn đề về cấu trúc, động học và động lực học.
Ba vấn đề nêu trên được nghiên cứu dưới dạng hai bài toán: bài toán phân tích và
bài toán tổng hợp.
Bài toán phân tích cấu trúc: Nhằm nghiên cứu các nguyên tắc cấu trúc của cơ
cấu và khả năng chuyển động của cơ cấu tuỳ theo cấu trúc của nó.
Bài toán phân tích động học nhằm xác định chuyển động của các khâu trong cơ
cấu, khi không xét đến ảnh hưởng của các lực mà chỉ căn cứ vào quan hệ hình học của
các khâu.
Bài toán phân tích động lực học nhằm xác định lực tác dụng lên các khâu của cơ
cấu và quan hệ giữa các lực này với chuyển động của cơ cấu.
Việc hình thành được sơ đồ nguyên lý sẽ giúp ta có cái nhìn tổng quan về các
chuyển động chính của các khâu trong cơ cấu máy và máy.
2.1.2. Các yêu cầu khi lựa chọn máy.
Các thông số kỹ thuật cơ bản dùng để chọn máy là: lực, công suất, trị số bước,
chiều cao kín và kích thước của bàn máy.
Khi chọn máy cần chú ý những yêu cầu sau:
 Lực của máy cần phải lớn hơn lực đột ,dập yêu cầu:
Pm ≥ (1,25÷1,3) P (2-1)
Trong đó:
Pm - Lực danh nghĩa của máy (kG)
P - Lực cần thiết cho nguyên công (kG)
 Kiểu máy: Hành trình và tốc độ của máy cần phải phù hợp với yêu cầu công nghệ
thực hiện
DUT.LRCC

Đối với những nguyên công làm việc với hành trình lớn thì lực ở điểm bắt đầu sẽ
nhỏ hơn nhiều so với lực danh nghĩa nên phải chọn lực danh nghĩa lớn, có trường hợp
phải lớn gấp 2 lần lực tính toán.
Chọn máy theo độ lớn của hành trình có ý nghĩa rất quan trọng trong việc cân đối
hơn hành trình lớn.
 Chiều cao kín của máy:
Chiều cao kín của máy là yếu tố rất quan trọng khi thiết kế máy và khuôn. Chiều
cao kín của máy (khoảng cách từ mặt bàn máy đến mặt dưới của đầu trượt) và khuôn
phải phù hợp với bất đẳng thức:
H – 5mm ≥ Hk ≥ H2 + 10mm (2-2)
Hoặc có thể theo điều kiện:
H -
3
2
M ≤ H – (0,1÷ 0,3) M (2-3)
Trong đó:
H - Chiều cao lớn nhất của máy (mm)
H2 - Chiều cao kín nhỏ nhất của máy (mm)
M - Khoảng cách điều chỉnh của đầu trượt (mm)
2.1.3. Phân tích và lựa chọn phương án động học.
Để tạo ra sản phẩm từ máy thì ta có nhiều phương án. Nhưng với phương án nào
phù hợp với yêu cầu làm việc của máy có hiệu quả và năng suất cao mới tối ưu. Để tìm
ra một phương án tối ưu, thì yêu cầu phải phân tích các phương án và tìm ra đặc điểm
của chúng.
a) Máy ép trục khuỷu.
Máy nhấn có sử dụng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Máy nhấn trục khuỷu có
lực ép từ 200 tấn đến 10000 tấn.
DUT.LRCC

 Sơ đồ nguyên lý.
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục khủy
Trong đó:
1. Động cơ điện 9. Trục khủy
2. Bánh đai nhỏ 10. Cơ cấu phanh hãm
3. Bộ truyền đai 11. Rãnh trượt
4. Bánh đai lớn 12. Đầu trượt
5. Trục dẫn 13. Chày
6. Bánh răng nhỏ 14. Cối
7. Bánh răng lớn
8. Cơ cấu ly hợp
 Nguyên lý hoạt động.
Động cơ (1) qua bánh đai nhỏ (2) và bộ truyền đai (3) truyền chuyển động cho
bánh đai lớn (4) dẫn động trục dẫn (5), bánh răng nhỏ (6) ăn khớp với bánh răng lớn
(7) trên trục khuỷu (9). Khi đóng ly hợp (8) chuyển động được truyền đến trục khuỷu
(9) đồng thời cơ cấu phanh hãm (10) được nhả ra. Trục khuỷu (9) quay làm cho chày
(13) chuyển động tịnh tiến lên xuống, tạo lực ép nhả thực hiện chu trình nhấn.
DUT.LRCC

 Ưu và nhược điểm.
- Ưu điểm:
+ Bền, chắc chắn, dễ chế tạo, giá thành rẽ.
+ Truyền động của trục khuỷu là truyền động cứng, khoảng hành trình
của máy được khống chế chính xác nên sản phẩm dập có chất lượng cao và đồng đều.
- Nhược điểm:
+ Chưa có tính tự động hóa cao.
+ Tốc độ không đều, lực quán tính sinh ra trong quá trình chuyển động
của đầu trượt lớn.
+ Năng suất thấp.
+ Phạm vi điều chỉnh hành trình bé đòi hỏi phải tính toán phôi chính xác.
b) Máy ép trục lệch tâm.
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý máy ép trục lệch tâm
Trong đó:
1. Động cơ điện 8. Trục truyền
2. Bộ truyền đai 9. Thanh truyền
3. Bộ ly hợp 10. Then chặn
4. Gối đỡ 11. Cá
5. Bàn đạp 12. Cối
6. Cơ cấu phanh hãm 13. Chày
7. Bạc lệch tâm
DUT.LRCC

Khi mở máy, động cơ điện (1) và bánh đai (2) cùng quay truyền chuyển động
quay cho bánh đai chạy lồng không qua bộ truyền đai (3). Lúc này bánh đà và ly hợp
quay tự do trên trục lệch tâm, khi đó ta nhấn bàn đạp (11), ly hợp (4) đóng, trục lệch
tâm (5) quay, thông qua bạc lệch tâm (6) và thanh truyền (8) làm cho đầu trượt chuyển
động lên, xuống tạo ra lực ép nhả thực hiện mỗi chu trình làm việc.
- Ưu điểm:
+ Bền, chắc chắn, tạo lực ép riêng lớn
+ Dễ thiết kế, chế tạo, giá thành rẻ
+ Bàn máy có thể điều chỉnh
+ Dễ sử dụng.
- Nhược điểm:
+ Lực ép nhỏ, từ 20 đến 2500 KN
+ Khi ép gây ra rung động lớn, kém chính xác
c) Máy ép ma sát trục vít.
Tạo hình bằng máy ép ma sát trục vít. Các máy ép trục vít có lực ép từ 40 đến
630 tấn.
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý máy ép ma sát trục vít
DUT.LRCC

Trong đó:
1. Động cơ điện 9. Gối đỡ
2. Bộ truyền đai 10. Bàn đạp
3. Bánh ma sát chủ động 11. Trục vít me
4. Trục di động 12. Đầu trượt
5. Bánh ma sát bị động 13. Rãnh trượt
6. Cử chặn 14. Chày
7. Vấu tỳ 15. Cối
8. Cần điều khiển
Động cơ (1) truyền chuyển động qua bộ truyền đai (2) làm quay trục di động
(4) trên đó có lắp các bánh ma sát chủ động (3). Khi nhấn bàn đạp (10), cần điều khiển
(8) đi lên đẩy trục (4) dịch bên sang bên phải và bánh ma sát bị động (5) tiếp xúc
với đĩa ma sát bên trái làm trục vít me (11) quay theo chiều thuận đưa đầu búa đi
xuống. Khi đến vị trí cuối của hành trình ép vấu tỳ (7) vào cữ chặn (6) làm cho cần
điều khiển (8) đi xuống đẩy trục (4) qua trái và đĩa ma sát (5) tỳ vào bánh ma sát bên
phải làm cho trục vít quay theo chiều ngược lại đưa đầu trượt đi lên đến cữ hành trình
trên, cần (8) lại được nhất lên, trục (4) được đẩy sang phải lặp lại quá trình trên.
- Ưu điểm:
+ Máy ép ma sát có chuyển động đầu trượt êm, tốc độ ép không lớn nên
kim loại biến dạng từ từ và triệt để hơn, hành trình làm việc điều chỉnh trong phạm vi
khá rộng.
+ Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẽ.
- Nhược điểm:
+ Năng suất không cao
+ Lực ép tạo được không lớn
DUT.LRCC

d) Máy ép thủy lực.
Hình 2.4. Nguyên lý làm việc của máy ép thủy lực
Trong đó
1. Cối 9. Bể nước
2. Chày 10. Động cơ điện
3. Piston 11. Nối trục
4. Xylanh 12. Bộ lọc tinh
5. Van phân phối 13. Bể dầu
6. Van cản 14. Van tràn,van an toàn
7. Thiết bị làm mát 15.Bơm piston hướng trục
8. Bơm nước 16.Đồng hồ đo áp suất
17.Van tiết lưu
b) Nguyên lý hoạt động.
Chất lỏng (khoáng dầu) từ bồn chứa (13), được truyền đến piston xylanh (3-4)
nhờ bơm cao áp (15), tùy theo vật liệu và cường độ của thép mà bơm cao áp có áp suất
tương ứng. Khi tác động vào tay gạt (van phân phối 5) sẽ làm dịch chuyển piston.
Piston được nâng hạ nhờ áp lực dầu tạo ra ở khoang trên và khoang dưới của xylanh,
sinh ra lực ép tại đỉnh piston, trên đỉnh piston có lắp một cơ cấu ép gọi là chày. chày có
DUT.LRCC

R và biên dạng tương đương với R và biween dạng mà sản phẩm cần thiết phải chế
tạo, chày này được thay đổi cho phù hợp với sản phẩm. Khi hệ thống thủy lực áp suất
chất lỏng trong hệ vượt quá mức điều chỉnh trị số quy định thì van tràn,van an toàn
(14) tự mở ra để dầu về bể. Khi dầu về bể có van cản (6) tạo nên sức cản trong hệ
thống thủy lực, tạo nên một áp suất nhất định ở đường ra làm cho dòng chất lỏng trong
hệ thống không bị gián đoạn, do đó xilanh và động cơ thủy lực làm việc êm, không bị
va đập khi hệ thống khởi động. Dầu hệ thống được làm mát bởi bộ làm mát bằng nước
(7).
c) Ưu và nhược điểm.
- Ưu điểm:
+ Hành trình ép và lực ép được kiểm tra chặt chẽ trong từng chu kỳ
+ Có khả năng tạo ra lực làm việc lớn, có định ở bất kỳ vị trí nào của
hành trình làm việc
+ Khó xảy ra quá tải
+ Lực tác dụng làm vật liệu biến dạng êm và từ từ
+ Tốc độ chuyển động của chày mang khuôn ép cố định và có thể điều
chỉnh được, có thể thay đổi được chiều dài hành trình
+ Làm việc ít có tiếng ồn
+ Khả năng tự động hóa cao
+ Dễ bố trí cơ cấu ép theo các phương án khác nhau
+ Năng suất hiệu quả cao.
- Nhược điểm:
+ Kết cấu cồng kềnh hơn do phải trang bị thêm hệ thống thủy lực
+ Vốn đầu tư lớn
+ Hệ điều khiễn tương đối phức tạp.
Kết luận:
Với nhưng yêu cầu như trên, ta thấy chọn phương pháp gia công bằng máy thủy
lực có thể tạo được lực rất lớn trong quá trình gia công. Máy có cấu tạo đơn giản, dễ
vận hành, hoạt động êm, nhược điểm là máy có kích thước lớn, cồng kềnh tuy nhiên dễ
chế tạo ở trong nước. Phù hợp với các cơ sở, phân xưởng cơ khí trung bình.
Hiện nay, máy thủy lực được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Với hiệu quả kinh tế cao và đảm bảo được yêu cầu về chất lượng sản phẩm. Do đó, ta
chọn máy thủy lực là phương án tốt nhất.
DUT.LRCC

2.1.4. Đặc tính động học của máy
Nguyên lý hoạt động
Máy ép thủy lực hoạt động theo tác dụng tỉnh, được truyền động bởi dầu thủy lực
có áp suất cao, theo nguyên lý định luật pascal.
Nếu đặt một lực P1 vào đáy piston thì nó tạo ra một áp suất p =
1
1
f
P
. Áp suất được
truyền tới tất cả các điểm của thể tích chất lỏng, có tác dụng vuông góc vào đáy của
piston, nó được tạo ra áp lực P2= p.f2 và lực này gây ra áp suất tác dụng lên phôi liệu,
trên cơ sở đó ta có:
P2 = P1
1
2
f
f
(2-4)
Diện tích f2>f1 bao nhiêu lần thì lực P2 lớn hơn P1 bấy nhiêu lần.
- Nguyên lý hoạt động của máy ép:
Chất lỏng (dầu) từ bồn chứa được truyền đến piston-xylanh nhờ bơm cao áp, tùy
theo vật liệu và cường độ của thép mà bơm cao áp có áp suất tương thích. Khi tác dụng
vào tay gạt (van phân phối) sẽ làm dịch chuyển piston. Piston được nâng hạ nhờ áp lực
dầu áp lực khoang trên và khoang dưới xilanh sinh ra lực ép tại đỉnh piston. Trên đỉnh
piston có gắn một cơ cấu chày đột , bán kính R và biên dạng tương đương với biên
dạng sản phẩm.
Sơ đồ nguyên lý:
Hình2.5:. Nguyên lý làm việc của máy ép thủy lực
DUT.LRCC

Chú thích:
1. Cối 9. Bể nước
2. Chày 10. Động cơ điện
3. Piston 11. Nối trục
4. Xylanh 12. Bộ lọc tinh
5. Van phân phối 13. Bể dầu
6. Van cản 14. Van tràn,van an toàn
7. Thiết bị làm mát 15.Bơm piston hướng trục
8. Bơm nước 16.Đồng hồ đo áp suất
17.Van tiết lưu
2.2. Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực của máy.
2.2.1. Khả năng và hiệu quả của hệ thống thuỷ lực trong điều khiển máy.
Để thực hiện công nghiệp hoá và hiện đại hoá nền kinh tế Việt Nam trong tương
lai tới thì trình độ công nghệ của sản xuất phải được đánh giá bằng chỉ tiêu công nghệ
tiên tiến và tự động hoá. Điều đó được thể hiện qua trang thiết bị, máy móc, công cụ
và kỹ thuật điều khiển nó để tự động hoá quá trình sản xuất.
Với mức độ tự động hoá của thiết bị, chất lượng chế tạo cao, mà cụ thể là do độ
chính xác cao, độ tin cậy lớn… thì các máy và cụm kết cấu được dùng là: Truyền động
cơ khí - thuỷ lực - khí nén - điện. Các thông tin truyền dưới dạng năng lượng đó phải
là tín hiệu tương tự, nhị phân và tín hiệu số, được xử lí với vận tốc nhanh.
Điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực hoàn toàn đáp ứng được những yêu cầu đã
nêu trên mặc dù nó còn những hạn chế nhất định.
Ưu điểm:
- Truyền động được công suất cao và lực lớn, (nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt
động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng).
- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, (dễ thực hiện tự động hoá theo điều
kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn).
- Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau.
- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.
- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có
thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh (như trong cơ khí và điện).
- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu
chấp hành.
- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.
- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch.
DUT.LRCC

- Tự động hoá đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần tử tiêu
chuẩn hoá.
Nhược điểm:
- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và
hạn chế phạm vi sử dụng.
- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng
và tính đàn hồi của đường ống dẫn.
- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do
độ nhớt của chất lỏng thay đổi.
2.2.2. Phân tích và lựa chọn phương án kết cấu.
a) Phương án thân máy.
* Thân kín.
Hình 2.6: phương án bố trí thân kín
 Ưu điểm.
-Đảm bảo độ cững vững của thân máy
-Thuận lợi cho việc thao tác khi sử dụng máy
-Chịu được tải trọng lớn, độ ổn định của máy cao.
 Nhược điểm.
Kết cấu của máy lớn
DUT.LRCC

* Thân hở.
Hình 2.7: phương án bố trí thân hở
 Ưu điểm.
- kết cấu thân máy đơn giản, nhỏ gọn
- Khó khăn cho việc thao tác máy
- không gian làm việc của máy hẹp
Kết luận: để đảm bảo độ cứng vững của máy khi làm việc cũng như thuận tiện trong
quá máy hoạt động ta chọn phương án thân khín.
b) Phương án xylanh.
* Sử dụng một xylanh.
Hình 2.8: phương án bố trí một xylanh
DUT.LRCC

 Ưu điểm.
- Kết cấu đơn giản, vận hành máy dễ
- Giảm được chi phí
- Kết cấu của xylanh lớn, nên kết cấu máy cũng lớn theo
* Sử dụng hai xylanh.
Hình 2.9: phương án bố trí hai xylanh
 Ưu điểm.
Kết cấu tương đối nhỏ gọn
Khó đảm bảo được độ đồng bộ của xylanh
* Sử dụng bốn xilanh
Hình 2.10: phương án bố trí bốn xylanh.
DUT.LRCC

 Ưu điểm.
-Kích thước xylanh nhỏ gọn.
-Tải trọng của máy lớn.
-Khó đảm bảo được độ đồng của các xylanh.
-Tốn kém chi phí.
-Hệ thống điều khiển máy phức tạp.
Kết luận: để đảm bảo được kết cấu máy đơn giản và vận hành máy dễ dàng cũng như
giảm được chi phí tối đa ta chọn phương án sữ dụng một xilanh.
2.2.3. Các phương pháp điều khiển thuỷ lực
Trong hệ thống điều khiển thuỷ lực người ta thường sử dụng 3 phương pháp sau:
a. Điều khiển vị trí (tịnh tiến hoặc quay)
b. Điều khiển vận tốc (tịnh tiến hoặc quay)
c. Điều khiển tải trọng (lực, mômen xoắn hay áp suất)
Tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng của thiết bị mà có thể thực hiện một, hai hoặc cả
ba chức năng trên.
a) Điều khiển vị trí.
Điều khiển vị trí là di chuyển cơ cấu chấp hành đến một vị trí nào đó theo yêu
cầu. Nếu là xi lanh thuỷ lực thì vị trí là hành trình dịch chuyển của pittông, nếu là động
cơ dầu thì vị trí là góc quay của động cơ dầu. Tuy nhiên tuỳ theo yêu cầu mà pittông -
xilanh hoặc động cơ dầu có thể truyền đến hệ truyền động cơ khí nào đó. Ví dụ như vít
me, bánh răng - thanh răng, bộ truyền bánh răng…và cũng có thể chuyển động tịnh
tiến thành chuyển động quay hoặc ngược lại.
Khi điều khiển vị trí người ta thường sử dụng loại van trượt.
Van trượt điều khiển thường sử dụng loại ba vị trí: trái, phải và trung gian. Ứng
với ba vị trí điều khiển của van thì xi lanh (hoặc động cơ dầu) chuyển động theo chiều
thuận, đảo chiều hoặc dừng.
Các loại van thường sử dụng để điều khiển vị trí: van solenoid, van tỉ lệ, van
servo…
b) Điều khiển vận tốc.
Để điều khiển tốc độ chuyển động tịnh tiến của pittông – xilanh thuỷ lực hoặc
chuyển động quay của động cơ dầu ta thay đổi lưu lượng dầu cung cấp. Hiện nay có
các phương pháp thay đổi lưu lượng như sau:
- Thay đổi lưu lượng cung cấp của bơm dầu, tức là sử dụng các loại bơm điều
chỉnh.
DUT.LRCC

v
v
- Thay đổi lưu lượng bằng tiết lưu (lỗ tiết lưu hoặc van điều khiển).
Tuy nhiên thay đổi lưu lượng bằng tiết lưu có năng lượng tiêu tốn thấp, kết cấu
gọn, giá thành hợp lí… nên phù hợp với các mạch điều khiển tốc độ.
Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lí về điều khiển tốc độ bằng các lỗ tiết lưu
c) Điều khiển tải trọng
Để điều khiển lực đối với chuyển động tịnh tiến hoặc điều khiển mômen xoắn đối
với chuyển động quay người ta thay đổi áp suất làm việc của hệ thống. Trong mạch
điều khiển kín, cảm biến sử dụng là cảm biến lực hoặc cảm biến mômen. Tuy nhiên
trong đa số thiết bị hiện nay người ta sử dụng cảm biến áp suất mà vẫn đảm bảo được
độ chính xác cần thiết.
Hình thức điều khiển áp suất bằng van tràn, van giảm áp là theo hệ hở, độ chính
xác thấp có ảnh hưởng bởi các yếu tố liên quan đến điều kiện làm việc như: độ nhớt,
lưu lượng hay tải trọng thay đổi. Nên nếu đòi hỏi độ chính xác cao hơn người ta sử
dụng mạch điều khiển kín. Tín hiệu phản hồi của cảm biến áp suất đưa về bộ khuếch
đại của van nhằm so sánh và xử lý nhằm ổn định áp suất theo yêu cầu của tải trọng.
Hiện nay van tỷ lệ hiệu suất cao phù hợp với mạch điều khiển áp suất nên nó được sử
dụng rộng rãi.
2.3. Lựa chọn các phần tử thủy lực.
2.3.1. Bơm dầu.
Bơm dầu là cơ cấu biến đổi năng lượng dùng để biến cơ năng thành động năng
và thế năng (dưới dạng áp suất) của dầu. Trong hệ thống dầu ép chỉ dùng loại bơm thể
tích tức là loại bơm chỉ thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích
các buồng làm việc. Khi thể tích của buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu
kỳ hút và khi thể tích giảm, bơm đẩy dầu ra, thực hiện chu kỳ nén. Nếu trên đường dầu
bị đẩy ra ta đặt một vật cản, dầu bị chặn sẽ tạo nên một áp suất nhất định phụ thuộc
vào độ lớn của sức cản và kết cấu của bơm.
Với yêu cầu của máy thiết kế, dựa vào áp suất làm việc lớn nhất ta chọn bơm
bánh răng.
Q
Q
DUT.LRCC

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài là loại bơm được sữ dụng rộng rãi nhất vì nó có
kết cấu đơn giản, dễ chế tạo. Bơm thường được dùng ở những hệ thống có áp suất ở
mức trung bình. Áp suất của bơm bánh răng hiện nay từ 10-200 bar (phụ thuộc vào độ
chính xác chế tạo).
Bơm bánh răng gồm có: loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài và loại bơm bánh
răng ăn khớp trong.
Loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài được sữ dụng rộng rãi hơn vì chế tạo dễ dàng
hơn, giá thành rẽ hơn,nhưng lại gây tiếng ồn, kết cấu cồng kềnh,... Loại bơm bánh răng
ăn khớp trong thì có kết cấu nhỏ gọn, làm việc êm, ít gây iếng ông nhưng giá thành lại
cao hơn loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài.
Với áp suất sơ bộ 180 bar đã chọn để tính xilanh, và những tính năng cũng như
hạn chế của hai loại bơm trên. Ta nên chọn bơm bánh răng ăn khớp ngoài cho hệ thống
thủy lực này.
2.3.2. Xilanh thủy lực
Xylanh thủy lực là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi thế năng của dầu thành cơ
năng, thực hiện chuyển động thẳng.
Xylanh thủy lực được chia làm hai loại: xylanh lực và xylanh quay (xilanh
mômen).
Trong xylanh lực, chuyển động tương đối giữa piston với xylanh là chuyển động
tịnh tiến. Trong xylanh quay, chuyển động tương đối giữa piston với xylanh là chuyển
động quay. (với góc quay thường nhỏ hơn 3600
).
2.3.3. Van tràn và van an toàn
Nhiệm vụ: Van tràn và van an toàn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng
trong hệ thống thủy lực vượt quá trị số quy định. Van tràn làm việc thường xuyên, còn
van an toàn làm việc khi quá tải.
Hình 2-12: Ký hiệu van tràn và van an toàn:
2.3.4 Van phân phối (van đảo chiều).
Nhiêm vụ :
Van đảo chiều dùng để đóng, mở các ống dẫn để khởi động các cơ cấu biến đổi
năng lượng, dùng để đảo chiều các chuyển động của cơ cấu chấp hành (xilanh thủy lực
hay động cơ thủy lực).
Các khái niệm:
DUT.LRCC

 Số cửa: là lỗ để dẫn dầu vào hay ra. Số cửa của van đảo chiều thường là 2, 3 và 4, 5.
Trong những trường hợp đặc biệt số cửa có thể nhiều hơn.
 Số vị trí: là số định vị con trượt của van. Thông thường có 2 hoặc 3 vị trí. Trong
những trường hợp đặc biệt số vị trí có thể nhiều hơn.
2.3.5. Thiết bị làm nguội dầu
Trong những hệ thống thủy lực có chế độ làm việc cao, sinh nhiệt nhiều, cũng
như ở những hệ thống có yêu cầu đặc biệt phải ổn định nhiệt độ của dầu thì cần thiết
phải dùng thiết bị làm nguội. Nếu có thiết bị làm nguội, lượng dầu cần thiết củng như
kích thước bể dầu có thể giảm một mức đáng kể. Điều náy có ý nghĩa lớn đối với việc
thiết kế đường dây tự động có nhiều thiết bị thủy lực. Thiết bị làm nguội có thể đặt
trong bể dầu hoặc bên cạnh bể dầu để lấy nhiệt từ dầu đưa ra ngoài làm nguội bằng
nước hoặc bằng không khí. Do đó trong hệ thống thủy lực thường dùng hai loại thiết bị
làm nguội đó là: thiết bị làm nguội bằng nước và thiết bị làm nguội bằng không khí.
Nó gồm có thân (1) và bên trong nó được đặt bộ trao đổi nhiệt kiểu xoắn ruột gà
bằng đồng (2). Dầu từ van tràn của bơm cao áp được đưa vào cửa (a) của bộ trao đổi
nhiệt, đi qua toàn bộ óng xoắn, về cửa (b) rồi ra bể dầu. Nước làm nguội từ ngoài được
dẫn qua cửa (c), qua ống (3) và qua cửa (d) đi ra ngoài.
Hình 2-13. Kết cấu của thiết bị làm nguội bằng nước
1. Thân. 2. Ruột gà.
3. Ống nước ra.
2.3.6. Bộ lọc dầu
Với hệ thống máy thiết kế đòi hỏi độ sạch của dầu phải cao để tăng tuổi thọ các
phần tử thủy lực và giảm đi chi phí trong quá trình sử dụng máy. Vì vậy ta chọn hai
loại lọc dầu:
 Lọc thô đặt ở đường ống hút của bơm dầu.
 Lọc tinh đặt ở đường ống đẩy của bơm dầu.
a
b
c
d
3 1
2
Nước
Dầu
DUT.LRCC

2.3.7. Ống dẫn dầu
Để nối liền các cơ cấu điều khiển với các cơ cấu chấp hành cũng như với hệ
thống biến đổi năng lượng người ta dùng các ống dẫn, ống nối.
Ống dẫn dùng trong hệ thống dầu ép phổ biến nhất là ống đồng và ống thép. Ống
đồng có ưu điểm là dễ làm biến đổi hình dáng, nhưng đắt. Vì thế đối với những ống
dẫn có tiết diện lớn, và không cần uốn cong nhiều người ta thường dùng ống thép, thí
dụ như ở ống dẫn chính, ống hút và ống nén của bơm dầu.
Ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền và tổn thất áp suất nhỏ nhất. Để giảm tổn thất
áp suất thì các ống dẫn phải có yêu cầu sau:
 Chiều dài ống càng ngắn càng tốt.
 Tránh sự biến dạng tiết diện ống dẫn trong suốt quá trình làm việc.
 Ống dẫn có hình dáng sao cho hướng chuyển động của dòng dầu ít thay đổi.
 Nếu cần thiết đổi hướng thì phải thay đổi từ từ.
2.3.8. Đồng hồ đo áp suất
Sử dụng áp kế lò xo
Hình 2-14: đồng hồ đo áp suất.
2.4 Các tính toán cần thiết cho hệ thống thủy lực
Các số liệu ban đầu:
Lực ép tối đa: Ft = 200 (tấn)
Vận tốc chạy không: vck = 10 (mm/s)
Vận tốc công tác tối đa: vct = 5 (mm/s)
Hành trình s = 500 (mm)
2.4.1 Tính đường kính Piston, xylanh, cần đẩy mang khuôn
Lực ép lớn nhất để đột lỗ thép tấm thành sản phẩm: P = 200000 (kG)
Theo công thức trong truyền động thủy lực: [Truyền động dầu ép trong máy cắt
kim loại_Nguyển Ngọc Cẩn_Trang 78].
Pmax = p
D
.
4
. 2

(2-5)
DUT.LRCC

Trong đó:
Pmax - Lực ép lớn nhất (kG)
D - Đường kính piston (cm)
p - Áp suất lớn nhất (kG/cm2
)
ta chọn p =180 (kG/cm2
)
Từ công thức trên ta có:
D =
p
P
.
.
2 max

=
180
.
14
,
3
200000
.
2 = 37,6 cm =376 mm
Chọn D= 400 mm
Theo công thức k=
D
d
[Truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại_Nguyển Ngọc
Cẩn_Trang 78].
Nếu P = (510) .104
(N) thì ta chọn: k = 0,6
Ta có: d = D.k =370 0,6 = 222 (mm)
Chọn d=250 mm
Theo tiêu chuẩn 0CT 6540 ta chọn đường kính cần piston d = 250 (mm).
2.4.2. Lực ma sát giữa Piston và xylanh
Để đảm bảo tính công nghệ người ta sử dụng xylanh có nhiều xecmăng lắp trên
các rãnh ở đầu piston. Ngoài ra còn dùng vòng chắn dầu ở cần piston để đảm bảo độ
kín khít. Ma sát giữa piston và xylanh xảy ra ở hai khu vực:
 Khu vực giữa các vòng xecmăng trên đầu piston với thành trong của xylanh (Fmsp).
 Khu vực giữa các vòng chắn dầu với cần đẩy của piston (Fmsc).
DUT.LRCC

Hình 2-15: Kết cấu cụm xylanh
1. Nắp dưới Piston
2. Vòng chắn
3. Cần piston
4. Thân xylanh
5. Nắp trên piston
Hình 2-16 Lực ma sát
1
2
3
4
5
d
D
v
Fmsc
Fmsp
Bp
DUT.LRCC

Về mặt động lực học thì ma sát giữa piston và xilanh có hai loại đó là: ma sát
tĩnh
(Fmst) và ma sát động (Fmsđ).
Công thức tính:
Fmst = .ft.G (2-6)
Fmsđ = .fđ.G (2-7)
Trong đó:
 - Hệ số tỷ lệ tính đến áp lực chắn khít giữa đầu piston và secmăng,
 = (0,12  0,15).
Chọn  = 0,15.
ft - Hệ số ma sát tĩnh giữa secmăng với thành xylanh, với cặp vật liệu xylanh
là thép, secmăng là gang thì ft = (0,20,3).
Chọn ft= 0,25.
fđ - Hệ số ma sát động giữa xéc măng và thành xylanh, với cặp vật liệu như
trên thì:
fđ = (0,05 0,08) với v > 0,2 (m/s).
fđ = (0,1 0,2) với v < 0,2 (m/s).
vì vck = 0,015 (m/s) < 0,2 (m/s)
 Chọn fđ = 0,15
G - Tải trọng qui đổi của bộ phận dịch chuyển.
chọn G = 400 (kG)
Thay các số liệu ở trên ta có:
Fmst = 0,15.0,25.400 = 15,1875 (kG)
Chọn Fmst = 15 (kG)
Fmsđ = 0,15.0,15.400 = 9,1125 (kG)
Chọn Fmsđ = 9 (kG)
2.4.3. Lực quán tính giữa piston và xylanh
Lực quán tính là lực sinh ra trong quá trình chuyển động của piston mang chày,
vận tốc và tải trọng càng lớn thì lực quán tính càng lớn. Lực quán tính xảy ra khi thay
đổi chiều chuyển động hoặc thay đổi tốc độ.
Phương trình xác định lực quán tính như sau:
  



 v
l
F
v
m
t
Fqt .
.
.
.
.  (2-8)
Trong đó:
DUT.LRCC

Fqt - Lực quán tính giữa piston và xylanh. (kG)
t
 - Thời gian thay đổi tốc độ dịch chuyển. (s)
v
 - Độ thay đổi tốc độ.
m - Khối lượng quy đổi. (kG)
 - Khối lương riêng của chất lỏng truyền lực. (kG/cm3
)
F - Tiết diện tác dụng của động cơ thủy lực. (cm2
)
l - Chiều dài đoạn đường xảy ra sự thay đổi tốc độ. (cm)
Việc tính toán và thiết kế ở giai đoạn đầu tiên không thể hình dung toàn bộ kết
cấu máy và khối lượng các bộ phận chấp hành, khi đó có thể tính lực quán tính theo
công thức gần đúng:
0
.
.
t
g
V
G
Fqt  (kG) (2-9)
Trong đó:
G - Khối lượng ước tính của bộ phận chuyển động. (kG)
V- Vận tốc lớn nhất của cơ cấu chấp hành. (m/s)
g - Gia tốc trọng trường (g = 9,81) (m/s2
)
t0- Thời gian quá độ của piston đến tốc độ xác lập. (s)
thường lấy  
5
,
0
01
,
0
0 

t (s)
Giá trị lớn dùng cho máy cỡ nặng , máy có công suất lớn, và tốc độ lớn
Ta chọn: t0 = 0,1 (s)
ta chọn: G = 400 (kG)
vmax =1 (m/ph)=0,0167 (m/s)
Vậy: Fqt =
1
,
0
.
81
,
9
0167
,
0
.
400
=6,89 (kG)
Chọn Fqt =7 (kG)
2.4.4. Tính áp suất (P) và lưu lượng (Q)
a) Hành trình xuống nhanh
Chọn tốc độ chuyển động của piston ở hành trình xuống nhanh:
v = 10 (mm/s) = 1 (cm/s) = 60 (cm/ph).
DUT.LRCC

Hình 2-17: Phân tích lực ở hành trình xuống nhanh
 Phương trình cân bằng lực của cụm piston:
A1.p1 + G = Fmst + p2.A2 +Fqt (2-10)

1
2
2
1
)
.
(
A
G
A
p
F
F
p
qt
mst 



Trong đó:
p1 - Áp suất ở buồng công tác (kG/cm2
)
p2 - Áp suất ở buồng chạy không (kG/cm2
)
Chọn p2 = 4,5 (kG/cm2
)
Fmst - Lực ma sát tĩnh giữa piston và xilanh (kG)
Fmst = 15 (kG)
Fqt - Lực quán tính ở giai đoạn bắt đầu chuyển động (kG)
Fqt = 7 (kG)
A1, A2 - Lần lượt là diện tích piston ở buồng công tác và buồng chạy không
1256
4
40
.
4
.
2
2
1 

 

D
A
(cm2
)
4
,
765
4
25
40
.
4
.
2
2
2
2
2 



 

d
D
A
(cm2
)
Thay các giá trị trên ta có:
Fmst
G
D
d
p1
p2
Fqt
A1
A2
v
Q1
Q2
DUT.LRCC

44
,
2
1256
)
405
4
,
765
.
5
,
4
7
15
(
1 




p (kG/cm2
)
 Phương trình lưu lượng:
Q1 = A1.v = 1256.60
= 75360 (cm3
/ph)  75,36 (l/ph)
Q2 = A2.v = 765,4.60
= 45924 (cm3
/ph)  45,924 (l/ph)
b) Hành trình ép phôi
Chọn tốc độ nén của piston theo máy:
vn =5(mm/s) = 30 (cm/ph).
Hình 2-18: Phân tích lực ở hành trình ép phôi
 Phương trình cân bằng lực của cụm piston:
A1.p1 + G = Fmsđ + p2.A2 +Ft (2-11)

1
2
2
1
)
.
(
A
G
A
p
F
F
p t
msđ 



Trong đó:
p2 - Áp suất ở buồng chạy không, chọn p2 = 4,5 (kG/cm2
)
Fmsđ- Lực ma sát động giữa piston và xylanh, Fmsđ = 9 (kG)
Ft - Tải trọng tác dụng vào cần piston. (kG)
Ft = Pmax =200000 (kG)
Thay các giá trị vào ta có:
66
,
161
1256
)
405
4
,
765
.
5
,
4
200000
9
(
1 




p (kG/cm2
)
Phương trình lưu lượng:
Q1 = A1.vn = 1256.30
= 37680 (cm3
/ph) 37,7 (l/ph)
Fmsd
G
D
d
p1
p2
A1
A2
vn
Q1
Q2
Ft
DUT.LRCC

Q2 = A2.vn = 765,4.30
= 22962 (cm3
/ph)  23 (l/ph)
c) Hành trình lùi về nhanh
Chọn tốc độ lùi về của piston:
v = 10 (mm/s) = 1(cm/s) = 60 (cm/ph).
Hình 2-19: Phân tích lực ở hành trình lùi về nhanh
 Phương trình cân bằng lực:
A2.p1 = A1. p2 +Fmst + Fqt+ G (2-12)

2
2
1
1
)
.
(
A
G
F
F
p
A
p
qt
mst 



Trong đó:
p2 - Áp suất ở buồng chạy không (kG/cm2
)
Chọn p2 =4,5 (kG/cm2
)
Fms t - Lực ma sát tĩnh giữa piston và xilanh (kG)
Fmst = 15 (kG)
Fqt - Lực quán tính ở giai đoạn bắt đầu lùi về (kG)
Fqt= 7 (kG)
Thay các số liệu ở trên vào ta có:
9
,
7
4
,
765
)
405
7
15
5
,
4
.
1256
(
1 




p (kG/cm2
)
Phương trình lưu lượng:
Q1 = A2.v = 765,4.60
= 45924 (cm3
/ph)  45,924 (l/ph)
Q2 = A1.v =1256.60
= 75360 (cm3
/ph)  75,36 (l/ph)
DUT.LRCC

2.4.5. Tính sức bền của xylanh
Trong quá trình làm việc, các xylanh thủy lực chịu tác động của áp suất bên trong
được tạo thành do chất lỏng làm việc và tải trọng bên ngoài. Vì vậy phải tính toán sức
bền của xilanh để đảm bảo các điều kiện làm việc đặt ra.
 Tính chiều dày thành xylanh (t):
Hình 2-20:. Chiều dày thành xylanh
Theo [Giáo trình: Hệ thống truyền động thủy lực và khí nén _Trần Ngọc Hải_Trần
Xuân Tùy_Trang 43]
với xilanh thành mỏng ( )
2
,
1

D
Dn
ta có:
tmin ≥ m.D + c (2-13)
Trong đó:
D
Dn
t
d
DUT.LRCC

c - Đại lượng bổ sung cho chiều dày tối thiểu của thành xilanh có tính đến
dung sai gia công, (mm) khi đường kính trong được gia công theo H8, đường kính
ngoài theo h10. Theo [Giáo trình] ta chọn c = 1 (mm).
m - Hệ số được xác định theo bảng 2.2 [Trang 44- Hệ thống truyền động
thủy lực và khí nén_ Trần Ngọc Hải_Trần Xuân Tùy]
với b
 = 70 (Kg/mm2
), p = 152,7 (kG/cm2
)
ta có: m =0,035.
Thay vào ta có:
tmin ≥ 0,035.400 + 1 = 15 (mm)
Vậy chiều dày tối thiểu của thành xilanh phải đảm bảo: tmin ≥ 15(mm).
Chọn t = 40 (mm)
 Dn = D + 2.t = 400 +2.40 = 480 (mm)
2.4.6. Tính tổn thất áp suất
Để đảm bảo lực ép trong quá trình gia công phôi thép tấm thì khi tính áp suất ta
cần
tính đến tổn thất áp suất.
Tổn thất áp suất trên đường vào xilanh tính từ sau cửa ra của bơm:
 P =  P1 +  P2 +  P3 +  P4 (2-14)
Trong đó:
 P1 - Tổn thất áp suất trên van điều áp (kG/cm2
)
 P2 - Tổn thất áp suất trên van phân phối (kG/cm2
)
 P3 - Tổn thất áp suất trên đường ống (kG/cm2
)
 P4 - Tổn thất áp suất trên các ống nối (kG/cm2
)
Tổn thất áp suất của các thiết bị trong hệ thống có thể lấy theo các giá trị tổn thất
trong các thiết bị tiêu chuẩn:
 P1 = 1 (kG/cm2
)
 P2 = 2,5 (kG/cm2
)
 P3 = 2 (kG/cm2
)
 P4 = 1,5 (kG/cm2
)
Vậy ta có tổn thất áp suất :
 P =  P1 +  P2 +  P3 +  P4 = 7 (kG/cm2
)
DUT.LRCC

2.4.7. Tính và chọn các thông số của bơm
Hình 2-21: Kết cấu bơm bánh răng ăn khớp ngoài.
a) Nguyên tắc chọn bơm.
Để chọn được bơm nguồn căn cứ vào các thông số làm việc của nó. Việc này dựa
trên những nguyên tắc sau:
 Theo áp suất yêu cầu lớn nhất
pB =p + pycmax
trong đó:
- pB: là áp suất bơm.
- p : là tổn thất áp suất trong hệ thống.
- Pycmax: áp suất yêu cầu lớn nhất.
Nếu trong hệ thống có nhiều cơ cấu chấp hành thì pycmax là áp suất của cơ cấu
chấp hành chịu tải lớn nhất.
 Theo lưu lượng yêu cầu lớn nhất : Qb = Qyc + Q
Trong đó:
- Qb : lưu lượng bơm.
- Qyc : lưu lượng yêu cầu.
- Q : Tổn thất lưu lượng trong hệ thống do các hiện tượng như rò rỉ, bay
hơi và một số hao tổn khác.
Ngoài ra khi chọn bơm cần phải luuw ý một số điểm như sau:
- Có dải tốc độ quây phù hợp với tốc độ của động cơ kéo.
DUT.LRCC

- Phù hợp với độ nhớt của dầu .
- Có tính lắp lẫn cao để thuận tiện trong trường hợp thay thế.
- Dễ dàng bảo dưỡng.
- Giá thành hợp lý.
Trên đây là những nguyên tắc cơ bản để lự chọn bơm nguồn, nhưng trong thực
tế ta chỉ cần căn cứ vào mục đích sữ dụng để lựa chọn bơm nguồn đáp ứng các thông
số lưu lượng, áp suất của hệ thống, đồng thời có giá thành phù hợp.
Máy bơm bánh răng có ứng dụng điển hình là bơm nhớt, bơm dầu, bơm các loại
chất lỏng siêu đặc tuy nhiên phải là bơm bánh răng tốc độ thấp, còn các loại bơm bánh
răng tốc độ cao không có ứng dụng này. Lý do vì sao vậy? Thông thường các loại
bánh răng tốc độ thấp được lựa chọn bơm các loại chất đặc, siêu đặc mà không phải
các loại bơm bánh răng tốc độ cao. Lý do là các máy bơm bánh răng tốc độ cao không
thể hút chất lỏng vào bánh răng do tốc độ quay nhanh quá, chất bơm chưa kịp chảy
vào đã bị áp suất đẩy ra. Vì vậy bơm bánh răng bơm chất lỏng đặc, siêu đặc thường là
bơm bánh răng tốc độ thấp
b) Áp lực của bơm cung cấp cho các hành trình.
Do các hành trình đều có tổn thất áp suất nên áp lực bơm cung cấp cho các hành
trình được xác dịnh như sau:
Hành trình xuống nhanh:
P0 = P0
’
+  P = 9,44 (kG/cm2
)
Hành trình ép phôi :
P1 = P1
’
+ P = 168,16 (kG/cm2
)
Hành trình lùi về:
P2 = P2
’
+  P = 14,9 (kG/cm2
)
c) Tính toán công suất của bơm
Từ công thức:
Nb=
612
. b
b Q
P
(KW) (2-15)
Trong đó:
Pb - Áp suất của bơm (kG/cm2
)
Qb - Lưu lượng của bơm (l/ph)
Qua việc tính toán ở trên ta thấy tính công suất cho bơm dầu chính là tính công
suất của hành trình ép, vì hành trình ép của bơm thực hiện áp suất là lớn nhất. Vì vậy
ta có:
Pb = P1= 168,16 (kG/cm2
)
DUT.LRCC

Vậy lưu lượng cần tính là:

1
v
b
Q
Q  (2-16)
- Hiệu suất của bơm dầu
=0,96 (Truyền động đầu ép của máy cắt kim loại).
Qb= 5
,
78
96
,
0
36
,
75
 (l/ph)
Nb =
612
16
,
168
.
5
,
78
=21,56 (KW)
 Chọn công suất của bơm dầu là Nb = 22(KW).
Lưu lượng riêng cua bơm:
7
.
53
1460
10
.
5
,
78 3



n
Q
q 3
cm /vòng
Ta có thể cọn bơm nguồn là bơm bánh răng có lưu lượng riêng q=54 (cc)
2.4.8. Tính toán công suất của động cơ điện
Công suất động cơ điện được tính theo công thức:
đc
b
đc
N
N

 (2-17)
Trong đó:
Nđc - Công suất động cơ. (kw)
Nb - Công suất bơm dầu. (kw)
đc - Hiệu suất tổn thất từ động cơ qua bơm , chọn đc = 0,9
9
,
23
9
,
0
56
,
21


 đc
N (kw)
Do vậy ta chọn công suất của động cơ điện là:
25

đc
N (KW)
[Có ký hiệu A02-61-4, có số vòng quay trục động cơ n = 1460(v/ph)]
2.4.9. Tính toán ống dẫn dầu
a) Yêu cầu đối với ống dẫn
Để nối liền các cơ cấu điều khiển với các cơ cấu chấp hành cũng như với hệ
thống biến đổi năng lượng người ta dùng các ống dẫn, ống nối.
Ống dẫn dùng trong hệ thống dầu ép phổ biến nhất là ống đồng và ống thép. Ống
đồng có ưu điểm là dễ làm biến đổi hình dáng, nhưng đắt. Vì thế đối với những ống
dẫn có tiết diện lớn, và không cần uốn cong nhiều người ta thường dùng ống thép, thí
dụ như ở ống dẫn chính, ống hút và ống nén của bơm dầu.
DUT.LRCC

Ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền và tổn thất áp suất nhỏ nhất. Để giảm tổn thất
áp suất thì các ống dẫn phải có yêu cầu sau:
 Chiều dài ống càng ngắn càng tốt.
 Tránh sự biến dạng tiết diện ống dẫn trong suốt quá trình làm việc.
 Ống dẫn có hình dáng sao cho hướng chuyển động của dòng dầu ít thay đổi.
 Nếu cần thiết đổi hướng thì phải thay đổi từ từ.
b) Xác định đường kính ống dẫn
Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng công tác được vận chuyển từ bể dầu qua bơm
nguồn đén các van, cơ cấu chấp hành rồi về bể nhờ hệ thống các đường ống. Đường
ống được dùng phổ biến trong hệ thống thủy lực nói chung hiện nay là các loại ống
cứng và ống mềm chịu áp. Để hệ thống làm việc ổn định và hiệu suất cao thì tổn thất
năng lượng trong hệ đường ống phải nhỏ. Do vậy, phải giảm thiểu được độ dài của hệ
thống đường ống, đòng thời giảm thiểu các khúc quanh co để giảm năng lượng tổn thất
tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ.
Hệ thống đường ống trong các hệ thống thủy lực được chia làm 3 phần :
- Đường ống hút: là đoạn đường từ bể dầu lên bơm thường khá ngắn
- Đường ống đẩy: là đoạn đường ống từ bơm đến các van, các cơ cấu chấp
hành
- Đường ống hồi : là đoạn đường từ cơ cấu chấp hành, van tràn về bể dầu
thương gọi đường hồi hay đường xả.
Để tính tiết diện của đường ống phải căn cứ vào vận tốc của đường dầu. Thông
thường, khi chọn đường ống phải đảm bảo tổn thất trong đường ống là nhỏ nhất và vừa
phải kinh tế. Nếu nhỏ quá thì tổn thất lớn và nếu lớn thì tổn thất nhỏ nhưng kém hiệu
quả về kinh tế, do đó ta phải cân nhắc trước khi chọn đường ống trong hệ thống.
Đường kính trong của ống dẫn xác định theo công thức sau:
[Giáo trình Hệ thống truyền động thủy khí _ PGS.TS Trần Xuân Tùy]
v
Q
d 6
,
4
 (2-18)
Trong đó:
d - Đường kính trong của ống dẫn (mm)
Q - Lưu lượng chảy qua ống, (l/ph)
Q = 75,36 (l/ph)
v - Vận tốc dòng chảy trong ống (m/s)
Đối với ống hút thì: v = (0,5 ÷ 1,5) (m/s)
chọn: v = 1,5 (m/s)
DUT.LRCC

 6
,
32
5
,
1
36
,
75
6
,
4 

h
d (mm)
chọn: dh = 35 (mm).
Đối với ống nén thì v = (6÷ 7) (m/s)
Chọn v = 6 (m/s)
 3
,
16
6
36
,
75
6
,
4 

n
d (mm)
Chọn: dn = 20 (mm).
Đối với ống xả thì v = (0,5÷ 1,5) (m/s)
Chọn v = 1,5 (m/s)
 6
,
32
5
,
1
36
,
75
6
,
4 

x
d (mm)
Chọn dx = 35 (mm).
Xác định chiều dầy của ống dẫn:
Để kiểm nghiệm sức bền của ống ta dùng công thức sau:
 
s
d
p
.
2
.
.
105

 (N/m2
) (4-19)
Trong đó:
[σ]- Ứng suất cho phép của vật liệu ống dẫn
Ta có thể lấy:
 Đối với ống thép: [σ] = (400 ÷ 600).105
(N/m2
)
 Đối với ống gang: [σ] = (150 ÷ 250).105
(N/m2
)
 Đối với ống đồng: [σ] = 250.105
(N/m2
)
p- Áp suất của dầu ở trong ống (kG/cm2
)
p = 152,7 kG/cm2
)
s- Bề dày của thành ống (cm)
Đối với ống hút: d = 35 (mm).
 6
,
4
500
.
2
35
.
7
,
152


s (mm)
Chọn: sh = 5 (mm).
Đối với ống nén: d = 20 (mm).
 05
,
3
500
.
2
20
.
7
,
152


s (mm)
Chọn sn = 4 (mm).
DUT.LRCC

Với đường ống xả, do áp suất làm việc rất nhỏ p0 (kG/cm2
) nên ta có thể lấy
kích thước chiều dày ông theo ông hút: sx = 4 (mm).
2.4.10. Tính chọn van tràn và van an toàn
a) Chọn loại van
Van an toàn được dùng để đảm bảo cho hệ thống được an toàn khi có quá tải. Nó
được đặt trên ống chính có áp suất cao. Nếu van an toàn chỉ làm việc gián đoạn thì đó
gọi là van chống đỡ. Còn khi nó làm việc liên tục (luôn có chất lỏng thoát qua van) thì
nó gọi là van tràn. Cùng một van nhưng tuỳ theo sự phối hợp của nó trong hệ thống mà
nó có thể làm việc như một van tràn hay van chống đỡ.
Có hai loại van an toàn:
 Van an toàn tác dụng trực tiếp.
 Van an toàn có tác dụng tùy động.
Đối với hệ thống thủy lực của máy thiết kế, ta chọn loại van an toàn có tác dụng
tùy động. Loại này có ưu điểm hơn hẳn loại van an toàn tác dụng trực tiếp ở chỗ:
 Làm việc với áp suất cao.
 Không những bảo vệ hệ thống khi quá tải mà còn ổn định áp suất làm việc của
hệ thống.
 Không gây va đập trong van.
Kết cấu van an toàn tác động tùy động như hình sau:
DUT.LRCC

Hình 2-22: Kết cấu và ký hiệu của van an toàn
1. Lỗ thông. 6. Bi.
2. Thân van (xilanh). 7. Nắp van.
3. Piston chính. 8. Lò xo phụ.
4. Lò xo chính. 9. Vít điều chỉnh.
5. Lỗ tiết lưu van bi.
Nguyên lý hoạt động
Chất lỏng làm việc từ bơm được dẫn vào buồng a và bị đẩy về phía thùng chứa
qua buồng b. Dưới tác dụng của lò xo chính (22), piston (23) bị ép xuống dưới. Trong
lỗ tiết lưu (22) ở giữa piston (23) có lỗ thông (24) (có đường kính nhỏ), nhờ đó buồng
a cũng luôn thông với buồng b, lò xo lực trên (20) có tác dụng ép viên bi vào đế van,
ứng lực của nó có thể điều chỉnh được nhờ vít chặn (10).
Khi áp lực dầu chưa vượt qua trị số ứng lực cho phép của lò xo trên (20) thì bi
(21) chưa mở, lúc này buồng a thông với buồng b. Chất lỏng trong các buồng đều ở
trạng thái tĩnh vì vậy áp suất trong các buồng a, c, d, e coi như bằng nhau.
DUT.LRCC

Khi đó piston (23) ở vị trí thấp nhất dưới tác dụng của lực lò xo dưới(20) (vì áp
suất dầu tác dụng lên piston (23) về phía buồng c cân bằng với áp lực về phía buồng d
và e. Khi hệ thống quá tải áp suất trong các buồng a, c, d, e đồng thời tăng lên đột
ngột. Lúc này áp lực của dầu lên viên bi (21) vượt quá lực lò xo dưới (20), viên bi (21)
bị đẩy trên và một ít chất lỏng từ buồng c được đẩy ra ngoài về thùng chứa. Khi đó
nhờ lỗ thông (24) gây tổn thất áp suất dầu, điều này tạo ra sự chênh áp giữa buồng d, e
và c. Như vậy trạng thái cân bằng lực tác dụng lên piston (23) mất đi. Dưới tác dụng
của áp suất cao trong buồng c và e piston được nâng cao lên cho đến khi lập lại sự cân
bằng của áp lực chất lỏng và lực lò xo dưới (20), lúc này piston (23) ngừng đi lên. Kết
quả là buồng a thông với buồng b và qua đó dầu trong hệ thống được đẩy bớt về thùng
chứa, giảm tải cho hệ thống. Nếu áp suất trong hệ thống ở buồng a càng tăng mạnh thì
dòng dầu chảy từ buồng d, c, lên c qua van bi về thùng càng mạnh, tổn thất áp suất tại
lỗ (24) càng lớn độ chênh áp trên piston càng tăng. Kết quả là piston (23) tiếp tục được
nâng lên, cửa lưu thông giữa buồng a và b càng rộng, dầu càng thoát nhiều về thùng.
Trong thực tế người ta cho van làm việc như một van an toàn bằng cách điều
chỉnh ứng lực lò xo trên(20) sao cho van bi luôn mở, nghĩa là luôn có chất lỏng thoát
từ hệ thống về thùng và van bi và qua cửa lưu thông giữa buồng a và b. Nhờ hoạt động
của van, áp suất trong hệ thống buồng không thay đổi.
b) Tính toán van an tràn và an toàn
 Xác định lực lò xo (8):
Phương trình cân bằng lực của piston (3) (bỏ qua ma sát giữa pistton (3) và
xilanh).
0
4
4
2
.
. 


lx
F
D
p
 (2-20)
[Hệ thống truyền động thủy khí_PGS.TS Trần Xuân Tùy]
Trong đó:
D - Đường kính lớn nhất của piston (3). (mm)
p - Hiệu áp giữa buồng (a) và buồng (c). (kG/cm2
)
p = p3 – p1 (kG/cm2
)
Flx4 - Lực lò xo (4). (kG)
Từ công thức trên ta thấy để giữ áp suất p1 ổn định thì lực lò xo (4) phải luôn
thay đổi ứng với từng giá trị lưu lượng qua tiết lưu (1). Giá trị lưu lượng qua lỗ tiết lưu
luôn thay đổi phụ thuộc vào vận tốc của cơ cấu chấp hành và được tính theo công
thức:
Qtl = Qb + Qct (l/ph) (2-21)
DUT.LRCC

Trong đó:
Qb - Giá trị lưu lượng bơm (l/ph)
Qct - Giá trị lưu lượng cần cho hệ thống (l/ph)
Qct = (Qctmax ÷ Qctmin). (l/ph)
Theo như yêu cầu đặt ra ban đầu là để van an toàn luôn làm việc như một van an tràn
thì nó phải hoạt động ngay khi giá trị Qtl là nhỏ nhất.
Qtlmin = Qb - Qctmax
Theo kết quả tính được ở trên ta có:
Qb = 78,5 (l/ph)
Qctmax= 75,36 (l/ph)
 Qtlmin = 78,5 – 75,36
= 3,14 (l/ph) = 52,3 (cm3
/s)
Từ công thức tính lưu lượng qua lỗ tiết lưu:
p
g
A
Q tl
tl 
 .
2
.
.

 . (2-22)

g
A
Q
p
tl
tl
.
2
.
.
2

 









Trong đó:
 - Hệ số lưu lượng:  = (0,6 ÷ 0,8)
Chọn  = 0,65
Atl - Diện tích tiết diện chảy lỗ tiết lưu (cm3
)
Atl=
4
. 2
tl
d

(cm3
)
dtl - Đường kính lỗ tiết lưu (cm)
chọn dtl = 3 (mm) = 0,3 (cm)
 Atl = 0,071 (cm3
)
 - Khối lượng riêng của dầu  = 9.10 4

(kG/cm
3
)

81
,
9
.
2
10
.
9
.
071
,
0
.
65
,
0
3
,
52 4
2 







p = 58,9 (kG/cm2
)
Mặt khác ta có:
p = p1-p3
 p3 = p1- p
Trong đó:
p1- Áp suất ở hành trình công tác (kG/cm2
)
DUT.LRCC

p1= 7
,
145 (kG/cm2
)
p3- Áp suất ở buồng (c) (kG/cm2
)
 p3 = 145,7- 58,9 = 86,8 (kG/cm2
)
Xét phương trình cân bằng lực ở van bi ta có:
4
2
1
.
.
3
8
d
p
lx
F

 (2-23)
Trong đó:
d1 - Đường kính tiết diện chảy tại van bi (6) (cm)
Thường d1 = 1,3dtl
Flx8 - Lực lò xo 8 (kG/cm2
)
 36
,
10
4
2
)
3
,
0
.
3
,
1
.(
.
8
,
86
8



lx
F (kG/cm2
)
 Xác định lực lò xo (4):
Lực lò xo phải được xác định sao cho khi áp suất p1 >152,7 (kG/cm2) thì lò xo
(4) phải ép lại và van piston (3) dịch chuyển đi lên để xả dầu về bể.
Phương trình cân bằng lực:
4
.
.
.
2
4
D
p
x
C
F o
lx



 (2-24)
Trong đó:
C - Độ cứng của lò xo (4) (kG/cm)
xo - Độ biến dạng ban đầu của lò xo (4) (cm)
D - Đường kính lớn nhất của piston (3) (cm)
Chọn D = 3 (cm).
Phương trình trên cho thấy: Diện tích tác dụng của piston (3) bởi ∆p không xét đến
ảnh hưởng đường kính lỗ tiết lưu (1). Vì đường kính lỗ tiết lưu bé nên ta có thể bỏ qua.
 1
,
416
4
3
.
.
9
,
58 2
4 


lx
F (kG)
Vậy lực lò xo (4): Flx4 = 416,1 (kG)
 Tính áp suất cần thiết để mở được van
Độ mở của piston (3) phải đảm bảo cho lưu lượng dầu cung cấp cho hệ thống đều
phải về bể dầu khi quá tải.
Áp dụng công thức tính lưu lượng của Torricelin ta có:
[Giáo trình: Hệ thống truyền động thủy khí]
 
2
1
max
max
.
2
.
.. p
p
g
h
d
Q 


 (2-25)
DUT.LRCC

Trong đó:
Qmax - Lưu lượng lớn nhất cần cho hệ thống (cm3
/s)
Qmax = 75,36 (l/ph) = 1256 (cm3
/s)
D - Đường kính cần piston (3) (cm)
Chọn d = 1,5 (cm)
hmax - Độ mở lớn nhất của piston (3) (mm)
p1 - Áp suất ở cửa vào (a) (kG/cm2
)
p1 = pb = 152,7 (kG/cm2
)
γ - Khối lượng riêng của dầu (kG/cm3
)
γ = 9.10-4
(kG/cm3
)
p2 - Áp suất ở cửa ra (kG/cm2
)
p2 = 0 (kG/cm2
)
Từ công thức trên ta suy ra độ mở lớn nhất của van (hmax) ứng với lưu lượng lớn nhất
Qmax:
7
,
152
.
10
.
9
81
,
9
.
2
.
5
,
1
.
.
65
,
0
1256
.
.
2
.
.
. 4
1
max
max






 p
g
d
Q
h
2
,
2
)
(
22
,
0 
 cm (mm)
Phương trình cân bằng khi piston (3) đạt độ mở hmax:
  max
2
max .
4
.
. p
D
C
h
x
xo 





(2-26)
Trong đó:
xo - Độ biến dạng của lò xo ở vị trí ban đầu (cm)
Cho xo= 0,2 (cm)
x - Độ đóng của piston (3) ở vị trí chưa làm việc (cm)
Cho x = 0,2 (cm)
pmax = p1max – p3
= 145,7 – 86,8 = 58,9 (kG/cm2
)

   
22
,
0
2
,
0
2
,
0
.
4
9
,
58
.
3
.
.
4
.
. 2
max
max
2










h
x
x
p
D
C
o
671
 (kG/cm)
Như vậy áp suất cần thiết để mở được van:
p1min =(x0+ ho).C (2-27)
  3
2
3
min
min
1
.
4
.
. p
D
C
x
h
p
p
p o 







DUT.LRCC

Thiết kế máy đột thủy lực.pdf

Thiết kế máy đột thủy lực.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thiết kế máy đột thủy lực.pdf

Similar to Thiết kế máy đột thủy lực.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế máy đột thủy lực.pdf