Giáo trình Hệ thống truyền động thủy khí - Chương 5: Ứng dụng và thiết kế hệ thống truyền động thủy lực
Ch−¬ng 5: øng dông vµ thiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn
®éng thñy lùc
5.1. øng dông truyÒn ®éng thñy lùc
5.1.1. Môc ®Ých
Trong hÖ thèng truyÒn ®éng b»ng thñy lùc, phÇn lín do c¸c nhµ chÕ t¹o, s¶n xuÊt ra
vµ cã nh÷ng yªu cÇu vÒ c¸c th«ng sè kü thuËt ®−îc x¸c ®Þnh vµ tiªu chuÈn hãa.
Môc ®Ých cña ch−¬ng nµy lµ giíi thiÖu cho sinh viªn c¸c s¬ ®å l¾p cña hÖ thèng thñy
lùc trong c¸c m¸y.
5.1.2. C¸c s¬ ®å thñy lùc
5.1.2.1. M¸y dËp thñy lùc ®iÒu khiÓn b»ng tay
m
1.0
a
A
1.2
P T
0.3
1.1
0.2
T
P
b
0.1
H×nh 5.1. M¸y dËp ®iÒu khiÓn b»ng tay
0.1 B¬m; 0.2 Van trµn; 0.3 ¸p kÕ;
1.1 Van mét chiÒu;
1.2 Van ®¶o chiÒu 3/2, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t;
1.0 Xilanh.
Khi cã tÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng tay, xilanh A mang ®Çu dËp ®i xuèng. Khi th¶ tay ra,
xilanh lïi vÒ.
76
5.1.2.2. C¬ cÊu rãt tù ®éng cho quy tr×nh c«ng nghÖ ®óc
1.0
1.0
P
1.3
1.2
A
1.1
A
P
B
T
1.1
A
P
B
T
0.2
T
0.3
P
0.2
T
0.3
P
0.1
0.1
H×nh 5.2. S¬ ®å m¹ch thñy lùc c¬ cÊu rãt ph«i tù ®éng
0.1 B¬m; 0.2 Van trµn; 0.3 ¸p kÕ;
1.3 Van mét chiÒu;
1.1 Van ®¶o chiÒu 4/2, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t;
1.0 Xilanh; 1.2 Van c¶n.
§Ó chuyÓn ®éng cña xilanh, gµu xóc ®i xuèng ®−îc ªm, ta l¾p thªm mét van c¶n
1.2 vµo ®−êng x¶ dÇu vÒ.
5.1.2.3. C¬ cÊu n©ng h¹ chi tiÕt s¬n trong lß sÊy
H×nh 5.3. C¬ cÊu n©ng h¹ chi tiÕt s¬n trong lß sÊy
77
1.0
m
1.0
B
m
1.2
X
A
A
1.1
A
P
B
T
B
T
1.1
P
0.2
T
0.3
0.2
T
0.3
P
P
0.1
0.1
H×nh 5.4. S¬ ®å m¹ch thñy lùc n©ng h¹ chi tiÕt ®−îc s¬n trong lß sÊy
0.1 B¬m; 0.2 Van trµn; 0.3 ¸p kÕ;
1.1 Van ®¶o chiÒu 4/3, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t;
1.2 Van mét chiÒu ®iÒu khiÓn ®−îc h−íng chÆn;
1.0 Xilanh.
§Ó cho chuyÓn ®éng cña xilanh ®i xuèng ®−îc ªm vµ cã thÓ dõng l¹i vÞ trÝ bÊt kú,
ta l¾p thªm van mét chiÒu ®iÒu khiÓn ®−îc h−íng chÆn 1.2 vµo ®−êng nÐn cña xilanh.
5.1.2.4. C¬ cÊu kÑp chÆt chi tiÕt gia c«ng
2
1
3
H×nh 5.5. C¬ cÊu kÑp chÆt chi tiÕt gia c«ng
1. Xilanh; 2. Chi tiÕt; 3. Hµm kÑp.
Khi t¸c ®éng b»ng tay, pitt«ng mang hµm kÑp di ®éng ®i ra, kÑp chÆt chi tiÕt. Khi
gia c«ng xong, g¹t b»ng tay cÇn ®iÒu khiÓn van ®¶o chiÒu, pitt«ng lïi vÒ, hµm kÑp më
ra.
§Ó cho xilanh chuyÓn ®éng ®i tíi kÑp chi tiÕt víi vËn tèc chËm, kh«ng va ®Ëp víi
chi tiÕt, ta sö dông van tiÕt l−u mét chiÒu.
Trªn s¬ ®å, van tiÕt l−u mét chiÒu ®Æt ë trªn ®−êng ra vµ van tiÕt l−u ®Æt ë ®−êng
vµo (h·y so s¸nh hai c¸ch nµy).
78
1.0
1.0
A
B
A
1.2
1.2
A
B
1.1
1.1
A
P
B
T
B
T
P
0.2
T
0.3
0.2
T
0.3
P
P
0.1
0.1
H×nh 5.6. S¬ ®å m¹ch thñy lùc c¬ cÊu kÑp chÆt chi tiÕt gia c«ng
0.1 B¬m; 0.2 Van trµn; 0.3 ¸p kÕ;
1.1. Van ®¶o chiÒu 4/2, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t;
1.2 Van tiÕt l−u mét chiÒu; 1.0 Xilanh.
5.1.2.5. M¸y khoan bµn
A
B
H×nh 5.7. M¸y khoan bµn
79
HÖ thèng thñy lùc ®iÒu khiÓn hai xilanh. Xilanh A mang ®Çu khoan ®i xuèng víi
vËn tèc ®Òu ®−îc ®iÒu chØnh trong qu¸ tr×nh khoan, xilanh B lµm nhiÖm vô kÑp chÆt chi
tiÕt trong qu¸ tr×nh khoan.
Khi khoan xong, xilanh A mang ®Çu khoan lïi vÒ, sau ®ã xilanh B lïi vÒ më hµm
1.0 (B)
kÑp, chi tiÕt ®−îc th¸o ra.
2.0 (A)
A
P
B
T
P
2.4
1.3
1.2
B
2.3
2.2
2.5
T
B
1.1
A
P
A
P
T
2.1
2.6
0.2
T
B
A
P
0.1
H×nh 5.8. S¬ ®å m¹ch thñy lùc c¬ cÊu kÑp chÆt chi tiÕt gia c«ng
0.1 B¬m; 0.2 Van trµn;
1.1. Van ®¶o chiÒu 4/2, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t;
1.2. Van gi¶m ¸p; 1.0 Xilanh A;
1.3. Van mét chiÒu;
2.1. Van ®¶o chiÒu 4/3, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t;
2.2. Bé æn tèc; 2.3. Van mét chiÒu;
2.4. Van c¶n; 2.5. Van mét chiÒu;
2.6. Van tiÕt l−u; 2.0. Xilanh B.
§Ó cho vËn tèc trong qu¸ tr×nh kh«ng ®æi, mÆc dï träng thay cã thÓ t¶i ®æi, ta dïng
bé æn tèc 2.2.
¸p suÊt cÇn ®Ó kÑp chi tiÕt nhá, ta sö dông van gi¶m ¸p 1.2.
80
5.2. ThiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng thñy lùc
5.2.1. Môc ®Ých
TÊt c¶ c¸c bé phËn trong hÖ thèng thñy lùc ®Òu cã nh÷ng yªu cÇu kü thuËt nhÊt
®Þnh. Nh÷ng yªu cÇu ®ã chØ cã thÓ ®−îc tháa m·n, nÕu nh− c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña
c¸c bé phËn Êy ®−îc lùa chän thÝch hîp.
C¸c c¬ cÊu chÊp hµnh, c¬ cÊu biÕn ®æi n¨ng l−îng, c¬ cÊu ®iÒu khiÓn vµ ®iÒu
chØnh, còng nh− c¸c phÇn lín c¸c thiÕt bÞ phô kh¸c trong hÖ thèng thñy lùc ®Òu ®−îc
tiªu chuÈn hãa.
Do ®ã, viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lùc th«ng th−êng lµ viÖc tÝnh to¸n lùa chän thÝch
hîp c¸c c¬ cÊu trªn.
5.2.2. ThiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng thñy lùc
Tr×nh tù: cã nh÷ng sè liÖu ban ®Çu vµ c¸c yªu cÇu sau
+/ ChuyÓn ®éng th¼ng: t¶i träng F, vËn tèc (v, v’), hµnh tr×nh x,...;
+/ ChuyÓn ®éng quay: momen xo¾n MX, vËn tèc (n, Ω);
+/ ThiÕt kÕ s¬ ®å thiÕt bÞ;
+/ TÝnh to¸n p, Q cña c¬ cÊu chÊp hµnh dùa vµo t¶i träng vµ vËn tèc;
+/ TÝnh to¸n l−u l−îng vµ ¸p suÊt cña b¬m;
+/ Chän c¸c phÇn tö thñy lùc (pb, Qb);
+/ X¸c ®Þnh c«ng suÊt ®éng c¬ ®iÖn.
5.2.2.1. TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thñy lùc chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn
Fs
A1
A2
x
d
m
D
Ft
Q2
Q1
p1
p2
Fms
pT
p0
Qb
H×nh 5.9. S¬ ®å m¹ch thñy lùc chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn
Tõ s¬ ®å thñy lùc ta cã:
+/ Lùc qu¸n tÝnh: Fa = m.a
(5.1)
W
(Fa = L .a theo hÖ Anh)
g
81
+/ Lùc ma s¸t: Fms = m.g.f
(5.2)
(Fms = WL.f theo hÖ Anh)
+/ Lùc ma s¸t trong xilanh Fs th−êng b»ng 10% lùc tæng céng, tøc lµ:
Fms = 0,10.F
(5.3)
(5.4)
+/ Lùc tæng céng t¸c dông lªn pitt«ng sÏ lµ:
m.a
F =
+ Fms + Fs + Ft [daN]
1000
WL .a
Theo hÖ Anh: F =
+ Fms + Fs + Ft [lbf]
32,2.12
Trong ®ã:
Ft - lùc do t¶i träng ngoµi g©y ra (ngo¹i lùc), daN (lbf);
m - khèi l−îng chuyÓn ®éng, kg.s2/cm;
WL - träng lùc, (lbf) ;
a - gia tèc chuyÓn ®éng, cm/s2;
Fms - lùc ma s¸t cña bé phËn chuyÓn ®éng, daN (lbf);
Fs - lùc ma s¸t trong pitt«ng - xilanh, daN (lbf).
Ta cã ph−¬ng tr×nh c©n b»ng tÜnh cña lùc t¸c dung lªn pitt«ng
p1.A1 = p2.A2 + F
(5.5)
(5.6)
§èi víi xilanh kh«ng ®èi xøng th× l−u l−îng vµo ≠ l−u l−îng ra
A1
Q1 = Q2.R víi R =
(hÖ sè diÖn tÝch)
A2
Tõ ®ã ta x¸c ®Þnh ®−îc ®−êng kÝnh cña xilanh (D), ®−êng kÝnh cña cÇn pitt«ng (d)
Cô thÓ:
A1
• §−êng kÝnh cña xilanh: D =2.
(5.7)
π
A1 − A2
• §−êng kÝnh cña cÇn pitt«ng: d =2.
(5.8)
(5.9)
π
§é sôt ¸p qua van sÏ tû lÖ víi b×nh ph−¬ng hÖ sè diÖn tÝch R, tøc lµ:
p0 - p1 = (p2 - pT).R2
Trong ®ã:
p0 - ¸p suÊt dÇu cung cÊp cho van;
p1, p2 - ¸p suÊt ë c¸c buång cña xilanh;
pT - ¸p suÊt dÇu ra khái van;
A1, A2 - diÖn tÝch hai phÝa cña pitt«ng.
Tõ c«ng thøc (5.5), (5.9) ta t×m ®−îc p1 vµ p2
p0.A2 + R2.
(
F + pT .A2
)
p1 =
(5.10)
A2.
(
1+ R3
)
82
p0 − p1
p2 = pT +
(5.11)
R2
T−¬ng tù, khi pitt«ng lµm viÖc theo chiÒu ng−îc l¹i th×:
p1 = pT + (p0 - p2).R2
(5.12)
(5.13)
p0.A2.R3 + F + pT .A2.R
p2 =
A2.
(
1+ R3
)
L−u l−îng dÇu vµo xilanh ®Ó pitt«ng chuyÓn ®éng víi vËn tèc cùc ®¹i lµ:
Q
1max = vmax.A1 [cm3/s]
v
(5.14)
(5.15)
Q1max
=
max .A1 [l/ph]
16.7
L−u l−îng dÇu ra khái hÖ thèng khi lµm viÖc víi vmax lµ:
Q2max = vmax.A2 [cm3/s]
vmax
(5.16)
(5.17)
Q2max
=
.A2 [l/ph]
16.7
L−u l−îng qua van tiÕt l−u vµ van ®¶o chiÒu ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Torricelli:
2.g
Q = µ.Ax .
. ∆p [cm3/s]
(5.18)
ρ
Trong ®ã:
µ - hÖ sè l−u l−îng;
Ax - diÕt diÖn mÆt c¾t cña khe hë [cm2];
∆p = (p1 - p2) - ¸p suÊt tr−íc vµ sau khe hë [N/cm2];
ρ - khèi l−îng riªng cña dÇu [kg/cm3].
L−u l−îng cña b¬m: chän b¬m dùa vµo p vµ Q ⇒ N®c¬ ®iÖn
Qb = n. V. ηv.10-3 [l/ph]
(5.19)
Trong ®ã:
n - sè vßng quay [vg/ph];
V - thÓ tÝch dÇu/vßng [cm3/vg];
ηv - hiÖu suÊt thÓ tÝch [%].
¸p suÊt cña b¬m:
M.ηhm
pb =
.10 [bar]
(5.20)
(5.21)
V
C«ng suÊt ®Ó truyÒn ®éng b¬m:
pb.Q
N =
b .10−2 [kW]
6.ηt
Trong ®ã:
M - M«men trªn trôc ®éng c¬ nèi víi b¬m [Nm];
ηhm - hiÖu suÊt c¬ vµ thñy lùc [%];
ηt - hiÖu suÊt toµn phÇn [%].
83
C«ng suÊt cÇn thiÕt cña ®éng c¬ ®iÖn lµ:
N
N® =
[kW]
(5.22)
ηt
TÝnh vµ chän èng dÉn (èng hót, èng nÐn, èng x¶)
+/ Chän vËn tèc ch¶y qua èng:
• ë èng hót: v = 0,5 ÷ 1,5 m/s
• ë èng nÐn: p < 50bar th× v = 4 ÷ 5 m/s
p = 50 ÷ 100bar th× v = 5 ÷ 6 m/s
p > 100bar th× v = 6 ÷ 7 m/s
• ë èng x¶: v = 0,5 ÷ 1,5 m/s
+/ Chän kÝch th−íc ®−êng kÝnh èng:
Ta cã ph−¬ng tr×nh l−u l−îng ch¶y qua èng dÉn:
Q = A.v
(5.23)
Trong ®ã:
π.d2
4
TiÕt diÖn: A =
(5.24)
(5.25)
π.d2
⇔ Q =
.v
4
Trong ®ã: d [mm];
Q [lÝt/phót];
v [m/s].
Q
⇒ v =
.102
(5.26)
(5.27)
π
4
6.d2 .
2.Q
⇒ KÝch th−íc ®−êng kÝnh èng dÉn lµ: d =10.
[mm]
3.π.v
5.2.2.2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thñy lùc chuyÓn ®éng quay
HÖ thñy lùc thùc hiÖn chuyÓn ®éng quay còng ®−îc ph©n tÝch nh− hÖ thñy lùc
chuyÓn ®éng th¼ng.
M«men xo¾n t¸c ®éng lªn trôc ®éng c¬ dÇu bao gåm:
+/ M«men do qu¸n tÝnh
Ma = J.θ [Nm]
(5.28)
J - m«men qu¸n tÝnh khèi l−îng trªn trôc ®éng c¬ dÇu [Nms2];
θ - gia tèc gãc cña trôc ®éng c¬ dÇu [rad/s2].
+/ M«men do ma s¸t nhít trªn trôc ®éng c¬ dÇu MD [Nm].
+/ M«men do t¶i träng ngoµi ML [Nm].
+/ M«men xo¾n tæng céng Mx sÏ lµ:
Mx = J. θ + MD + ML [Nm]
(5.29)
84
ML, MD
Q2
Q1
n®, Dm
p1
p2
pT
p0
Qb
H×nh 5.10. S¬ ®å m¹ch thñy lùc chuyÓn ®éng quay
Theo ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n nh− hÖ chuyÓn ®éng th¼ng, ¸p suÊt p1 vµ p2 trong hÖ
chuyÓn ®éng quay ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc
⎛
⎞
p + p
10.π.M
⎛
⎜
⎞
⎟
0
T
⎜
⎜
⎟
⎟
p =
+
[bar]
(5.30)
(5.31)
1
2
Dm
⎝
⎠
⎝
⎠
p2 = p0 - p1 + pT [bar]
L−u l−îng ®Ó lµm quay trôc ®éng c¬ dÇu víi nmax
nmax .Dm
Q1 = Q2 =
[l/ph]
(5.32)
1000
Trong ®ã:
max - sè vßng quay lín nhÊt cña trôc ®éng c¬ dÇu [vg/ph];
n
Dm - thÓ tÝch riªng cña ®éng c¬ dÇu [cm3/vg].
C«ng suÊt truyÒn ®éng ®éng c¬ dÇu
p1.Q1.ηt
N =
[kW]
(5.33)
6.102
(PhÇn tÝnh to¸n b¬m vµ ®−êng èng t−¬ng tù hÖ chuyÓn ®éng th¼ng)
Trong hai bµi to¸n trªn, qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ch−a tÝnh (quan t©m) ®Õn tæn thÊt ¸p
suÊt vµ l−u l−îng trong c¸c phÇn tö vµ trong toµn hÖ thèng.
5.2.2.3. C¸c vÝ dô
VÝ dô 1: thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lùc víi c¸c sè liÖu cho tr−íc:
+/ T¶i träng: 100 tÊn
+/ Träng l−îng G = 3000 KG
85
+/ VËn tèc c«ng t¸c: vmax = 320 (mm/phót)
+/ VËn tèc ch¹y kh«ng: vmax = 427 (mm/phót)
+/ Pitt«ng ®Æt th¼ng ®øng, h−íng c«ng t¸c tõ d−íi lªn
+/ §iÒu khiÓn khiÓn tèc ®é b»ng van servo.
Fs
A1
A2
v
d
m
D
Ft
Q2
Q1
p1
p2
Fms
pT
p0
Qb
H×nh 5.11. S¬ ®å m¹ch thñy lùc
Bµi gi¶i:
c Chän c¸c phÇn tö thñy lùc:
+/ Xilanh t¶i träng
+/ Van servo
+/ ¾c quy thñy lùc
+/ Läc cao ¸p (läc tinh)
+/ §ång hå ®o ¸p suÊt
+/ Van trµn
+/ B¬m dÇu (b¬m b¸nh r¨ng)
+/ Van c¶n.
d Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng lùc cña côm xilanh t¹o t¶i träng
Fmsp A2
A1
vck
Fmst
vct
d
D
Ft
Fmsc Fqt
Q2
p1
p2
Q1
Ta viÕt ph−¬ng tr×nh c©n b»ng lùc cña côm pitt«ng xÐt ë hµnh tr×nh c«ng t¸c (hµnh
tr×nh ®i tõ d−íi lªn trªn cña pitt«ng)
p1.A1 - p2.A2 - Ft - Fmsc - Fmsp - G - Fqt = 0
Trong ®ã:
(5.34)
86
p1: ¸p suÊt dÇu ë buång c«ng t¸c
p2: ¸p suÊt ë buång ch¹y kh«ng
π.D2
4
A1: diÖn tÝch pitt«ng ë buång c«ng t¸c A1 =
π.
D2 − d2
A2: diÖn tÝch pitt«ng ë buång ch¹y kh«ng A2 =
4
Ft: t¶i träng c«ng t¸c Ft = 1000 (kN)
G: träng l−îng cña khèi l−îng m, G = 300 (KG)
Fmsp: lùc ma s¸t cña pitt«ng vµ xilanh
Fmsc: lùc ma s¸t gi÷a cÇn pitt«ng vµ vßng ch¾n khÝt
Fmst: lùc ma s¸t gi÷a khèi l−îng m vµ b¹c tr−ît
Fqt: lùc qu¸n tÝnh sinh ra ë giai ®o¹n pitt«ng b¾t ®Çu chuyÓn ®éng.
+/ Ta cã lùc ma s¸t cña pitt«ng vµ xilanh:
Fmsp = µ.N
(5.35)
Trong ®ã:
µ: hÖ sè ma s¸t. §èi víi cÆp vËt liÖu xilanh lµ thÐp vµ vßng g¨ng b»ng gang th×
µ = (0,09 ÷ 0,15), chän µ = 0,1.
N: lùc cña c¸c vßng g¨ng t¸c ®éng lªn xilanh vµ ®−îc tÝnh:
N = π.D.b.(p2 + pk) + π.D.b.(z - 1).pk
(5.36)
D: ®−êng kÝnh pitt«ng (cm), theo d·y gi¸ trÞ ®−êng kÝnh tiªu chuÈn ta chän
D = 27 (cm)
b: bÒ réng cña mèi vßng g¨ng, chän b = 1 (cm)
p2: ¸p suÊt cña buång mang cÇn pitt«ng, chän p2 = 5 (KG/cm2)
z: sè vßng g¨ng, chän z = 3
pk: ¸p suÊt tiÕp xóc ban ®Çu gi÷a vßng g¨ng vµ xilanh, pk = (0,7 ÷ 0,14)
(KG/cm2), chän pk = 1 (KG/cm2)
π.D.b.(p2 + pk): lùc cña vßng g¨ng ®Çu tiªn
π.D.b.(z - 1).pk: lùc tiÕp xóc cña vßng g¨ng tiÕp theo
⇒ Fmsp = 0,5.D
+/ Lùc ma s¸t gi÷a cÇn pitt«ng vµ vßng ch¾n khÝt
(5.37)
(5.38)
Fmsc = 0,15.f.π.d.b.p
f: hÖ sè ma s¸t gi÷a cÇn vµ vßng ch¾n, ®èi víi vËt liÖu lµm b»ng cao su th×
f = 0,5.D
d: ®−êng kÝnh cÇn pitt«ng, chän d = 0,5.D
b: chiÒu dµi tiÕp xóc cña vßng ch¾n víi cÇn, chän d = b
p: ¸p suÊt t¸c dông vµo vßng ch¾n, chÝnh lµ ¸p suÊt p2 = 5 (KG/cm2)
0,15: hÖ sè kÓ ®Õn sù gi¶m ¸p suÊt theo chiÒu dµi cña vßng ch¾n.
⇒ Fmsc = 0,029.D2
(5.39)
+/ Lùc ma s¸t gi÷a khèi l−îng m vµ b¹c tr−ît
87
Fmst = 2.π.d.l.k
d: ®−êng kÝnh trô tr−ît
l: chiÒu dµi cña b¹c tr−ît
(5.40)
(5.41)
k: hÖ sè phô thuéc vµo cÆp vËt liÖu cña trô vµ b¹c tr−ît
Lùc nµy cã thÓ bá qua, v× ®Ó b¶o ®¶m chÕ ®é l¾p ghÐp vµ lµm viÖc.
+/ Lùc qu¸n tÝnh
G.v
Fqt =
g.t0
g: gia tèc träng tr−êng, g = 9,81 (m/s2)
G: khèi l−îng cña bé phËn chuyÓn ®éng, G = 300 (KG)
v: vËn tèc lín nhÊt cña c¬ cÊu chÊp hµnh, vmax = 320 (mm/ph) ≈ 5,3 (mm/s)
t0: thêi gian qu¸ ®é cña pitt«ng ®Õn chÕ ®é x¸c lËp, t0 =(0,01 ÷ 0,5)(s),
chän t0 = 0,1(s)
⇒ Fqt = 1,62 (KG)
Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh vµo (5.34) ta cã:
p1 = 179,56 (KG/cm2), chän p1 = 180 (KG/cm2).
e Ph−¬ng tr×nh l−u l−îng
+/ XÐt ë hµnh tr×nh c«ng t¸c
Q1 = vct.Act
(5.42)
π
4
⇔ Q1 = vct.D2.
Q1: l−u l−¬ng cÇn cung cÊp trong hµnh tr×nh c«ng t¸c
vct: vËn tèc chuyÓn ®éng trong hµnh tr×nh c«ng t¸c
(ë ®©y ta lÊy gi¸ trÞ vmax = 320mm/ph)
D: diÖn tÝch bÒ mÆt lµm viÖc cña pitt«ng (D= 270 mm)
⇒ Q1 ≈ 18312480 (mm3/ph) ≈ 18,3 (l/ph).
+/ XÐt ë hµnh tr×nh lïi vÒ (t−¬ng tù)
f TÝnh vµ chän c¸c thèng sè cña b¬m
+/ L−u l−îng cña b¬m: Qb
Ta cã: Qb = Q 1 (bá qua tæn thÊt)
⇔ Qb = Qct = Q1 =18,3 (l/ph)
+/ ¸p suÊt b¬m: pb
pb = p0 =p1 = 180 (KG/cm2)
pb .Qb
+/ C«ng suÊt b¬m: Nb =
(KW)
(5.43)
612
180.18,3
⇒ Nb =
≈ 5,38(KW)
612
+/ C«ng suÊt ®éng c¬ ®iÖn dÉn ®éng b¬m
88
Nb
Ta cã: N®c =
(5.44)
ηd.ηb
N®c: c«ng suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn
ηb: hiÖu suÊt cña b¬m, ηb = (0,6 ÷ 0,9), chän ηb = 0,87
ηd: hiÖu suÊt truyÒn ®éng tõ ®éng c¬ qua b¬m, chän ηd = 0,985 (theo gi¸o
tr×nh “chi tiÕt m¸y” tËp 2 cña NguyÔn Träng HiÖp)
5.38
⇒ N®c =
≈ 6,24(KW)
0,985.0,87
g TÝnh to¸n èng dÉn
Ta cã l−u l−îng ch¶y qua èng:
π.d2 .v
Q =
(5.45)
(5.46)
4
Q: l−u l−îng ch¶y qua èng (l/ph)
d: ®−êng kÝnh trong cña èng (mm)
v: vËn tèc ch¶y qua èng (m/s)
2
π.
(
10−3.d
)
Q
103.60
Q
v
C.thøc (5.45) ⇔
=
⇒ d = 4,6.
4
§èi víi èng nÐn th× v = (6 ÷ 7 m/s), chän v = 6 m/s
18,3
⇒ dn = 4,6.
= 8,03(mm)
6
§èi víi èng hót th× v = (0,5 ÷ 1,5 m/s), chän v = 1,5 m/s
18,3
⇒ dh = 4,6.
=16,06(mm)
1,5
§èi víi èng x¶ th× v = (0,5 ÷ 1,5 m/s), chän v = 1,5 m/s
18,3
⇒ dx = 4,6.
=16,06(mm)
1,5
VÝ dô 2: §Ó thùc hiÖn l−îng ch¹y dao cña m¸y tæ hîp, trong tr−êng hîp t¶i träng
kh«ng ®æi, ng−êi ta dïng hÖ thèng thñy lùc nh− sau
Sè liÖu cho tr−íc:
Lùc ch¹y dao lín nhÊt:
Fmax = 12000N.
L−îng ch¹y dao nhá nhÊt:
smin = vmin = 20 mm/ph.
L−îng ch¹y dao lín nhÊt:
smax = vmax = 500 mm/ph.
Träng l−îng bµn m¸y:
G = 4000 N.
89
§©y lµ hÖ thèng thñy lùc ®iÒu chØnh b»ng tiÕt l−u. L−îng dÇu ch¶y qua hÖ thèng
®−îc ®iÒu chØnh b»ng van tiÕt l−u ®Æt ë ®−êng ra, vµ l−îng dÇu tèi thiÓu ch¶y qua van
tiÕt l−u ta chän lµ Qmin = 0,1 l/ph.
TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ hÖ thèng trªn.
VÝ dô 3: Trong tr−êng hîp t¶i träng cña m¸y thay ®æi, hoÆc dao ®éng víi tÇn sè
thÊp; cÇn phai l¾p bé æn tèc. Ta xÐt tr−êng hîp l¾p bé æn tèc trªn ®−êng vµo cña hÖ
thèng thñy lùc
C¸c sè liÖu cho tr−íc:
T¶i träng lín nhÊt:
Fmax = 20000 N.
L−îng ch¹y dao nhá nhÊt:
smin = vmin = 20 mm/ph.
L−îng ch¹y dao lín nhÊt:
smax = vmax = 1000 mm/ph.
Träng l−îng bµn m¸y:
G = 5000 N.
HÖ sè ma s¸t:
f = 0,2
L−îng ch¹y dao cÇn thiÕt ®−îc ®iÒu chØnh b»ng van tiÕt l−u cña bé æn tèc vµ ta
còng chän l−îng dÇu nhá nhÊt ch¶y qua van tiÕt l−u lµ:
Qmin = 0,1 l/ph.
TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ hÖ thèng trªn.
VÝ dô 4: Trªn m¸y mµi, th−êng dïng hÖ thèng thñy lùc ®Ó thùc hiÖn chuyÓn ®éng
th¼ng ®i vÒ cña bµn m¸y b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tiÕt l−u.
C¸c sè liÖu cho tr−íc:
T¶i träng lín nhÊt:
Fmax = 800 N.
VËn tèc nhá nhÊt cña bµn m¸y:
vmin = 100 mm/ph.
VËn tèc lín nhÊt cña bµn m¸y:
vmax = 20000 mm/ph.
Träng l−îng bµn m¸y:
G = 3000 N.
HÖ sè ma s¸t:
f = 0,2
Ta chän l−îng dÇu tèi thiÓu qua van tiÕt l−u lµ:
Qmin = 0,2 l/ph.
TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ hÖ thèng trªn.
VÝ dô 5: ThiÕt kÕ hÖ thèng thñy lùc thùc hiÖn chuyÓn ®éng quay víi c¸c sè liÖu cho
tr−íc:
90
M«men lín nhÊt:
M = 20 Nm
Sè vßng quay lín nhÊt:
nmax = 500 v/ph
Sè vßng quay nhá nhÊt:
nmin = 5 v/ph
L−u l−îng riªng cña ®éng c¬ dÇu:
Q® = 0,03 l/ph
M«men riªng cña ®éng c¬ dÇu:
M® = 0,41 N/bar.
91
16 trang
13960
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Hệ thống truyền động thủy khí - Chương 5: Ứng dụng và thiết kế hệ thống truyền động thủy lực", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_he_thong_truyen_dong_thuy_khi_chuong_5_ung_dung_v.pdf
