Thiết kế kết cấu máy láng xi măng ống nước, trên cơ sở đó thiết kế quy trình công nghệ gia công một

Lêi nãi ®Çu

ChÕ t¹o m¸y lµ ngµnh c«ng nghiÖp then chèt, ®ãng vai trß quyÕt ®Þnh trong

c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ vµ hiÖn ®¹i ho¸, tõng bíc ®a nÒn kinh tÕ ®Êt níc hoµ

nhËp vµo nÒn kinh tÕ khu vùc vµ thÕ giíi. Ngµnh chÕ t¹o m¸y chÕ t¹o ra c¸c trang

thiÕt bÞ cÇn thiÕt cho nÒn kinh tÕ quèc d©n. ChÝnh v× vËy §¶ng vµ nhµ níc ta ®· vµ

®ang cã nh÷ng quan t©m ®Æc biÖt ®Ó ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp mòi nhän nµy.

HiÖn nay, trªn ®Êt níc ta nhu cÇu vÒ s¶n xuÊt c«ng nghiÖp ngµy cµng t¨ng.

V× vËy, thùc tiÔn s¶n xuÊt ®Æt ra yªu cÇu ph¶i thiÕt kÕ, chÕ t¹o ra c¸c lo¹i m¸y

phôc vô s¶n xuÊt cã n¨ng suÊt cao, b¶o ®¶m ®é chÝnh x¸c, ®é æn ®Þnh vµ ®é tin

cËy cao. MÆt kh¸c nguyªn lý lµm viÖc ph¶i hiÖn ®¹i, kÕt cÊu cña m¸y ®¬n gi¶n tíi

møc cã thÓ, cã tÝnh kinh tÕ cao, phï hîp víi ®iÒu kiÖn cña c¬ së s¶n xuÊt.

XuÊt ph¸t tõ nhu cÇu thùc tiÔn trong s¶n xuÊt vµ ®êi sèng, chóng em ®·

m¹nh d¹n nhËn ®Ò tµi “ThiÕt kÕ kÕt cÊu m¸y l¸ng xi m¨ng èng níc, trªn c¬ së

®ã thiÕt kÕ quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng mét sè chi tiÕt trong m¸y” . §Ò tµi nµy

dùa trªn kÕt qu¶ nghiªn cøu l©u n¨m cña c¸c thÇy c« gi¸o, c¸c c¸n bé lµm viÖc t¹i

trung t©m thùc hµnh c¬ khÝ cña truêng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi.

Qua mét thêi gian dµi ®îc sù híng dÉn tËn t×nh cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ ®Æc

biÖt lµ thÇy NguyÔn ViÕt TiÕp b¶n ®å ¸n cña chóng em ®· ®îc hoµn thµnh trong

thêi gian qui ®Þnh. Tuy nhiªn b¶n ®å ¸n kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. V×

vËy em rÊt mong sù ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c thÇy c« gi¸o ®Ó b¶n ®å ¸n cña em ®-

îc hoµn thiÖn h¬n.

1

PhÇn i C¸c gi¶i ph¸p thiÕt kÕ.

NÒn s¶n xuÊt èng dÉn chÊt láng ®· b¾t ®Çu tõ thêi Trung Cæ, ®Çu tiªn lµ

nh÷ng khóc gç rçng bªn trong ®îc sö dông ®Ó dÉn níc sinh ho¹t c¸c trong thµnh

phè lóc bÊy giê. §Õn thÕ kû 19, ë Anh vµ Ph¸p ®· l¾p ®Æt hoµn chØnh hÖ thèng

èng dÉn gang. Ngµy nay, vÊn ®Ò vËn chuyÓn chÊt láng nãi chung., vµ níc th¶i nãi

riªng ngµy cµng trë nªn quan träng kh«ng chØ trong c«ng nghiÖp mµ c¶ trong ®êi

sèng hµng nµy. Ph¬ng thøc vËn chuyÓn chÊt láng tèi u nhÊt lµ vËn chuyÓn b»ng

èng dÉn. èng dÉn ®îc lµm tõ nhiÒu vËt liÖu kh¸c nhau nh c¸c lo¹i nhùa c«ng

nghiÖp, ®Êt nung, bª t«ng cèt s¾t... Nhng trong nhiÒu trêng hîp èng dÉn lµm tõ

c¸c vËt liÖu nµy kh«ng thÓ thay thÕ ®îc èng dÉn lµm b»ng kim lo¹i do c¸c u ®iÓm

cña èng kim lo¹i nh ®é bÒn, chÞu t¶i träng lín, chèng vµ mµi mßn...

èng gang cã kh¶ n¨ng chÞu nÐn, chÞu mµi mßn tèt, tuæi thä cao, thêng ®îc

dïng ®Ó vËn chuyÓn níc th¶i. Tuy nhiªn èng gang cã nhîc ®iÓm lµ dÔ bÞ ¨n mßn

khi ch«n xuèng n¬i ®Êt cã ®é kiÒm cao. èng dÉn gang ®îc ®óc b»ng ph¬ng ph¸p

®óc ly t©m cã trôc quay th¼ng ®øng vµ ®óc ly t©m cã trôc quay n»m ngang. Sau

khi ®óc èng ®îc l¸ng mét líp xi m¨ng cã ®é dµy kho¶ng 3mm bªn trong lßng

èng. Môc ®Ých cña líp l¸ng xi m¨ng nµy nh»m tr¸nh hiÖn tîng x©m thùc cña níc

vµo thµnh èng g©y nªn sÇn, líp tr¸ng xi m¨ng lµm gi¶m rç, sÇn, t¹o ®é mÞn bªn

trong lßng èng, ®Ó èng vËn chuyÓn chÊt láng ®îc tèt h¬n.

§Ó tr¸ng líp xi m¨ng trong thµnh èng, ta sö dông m¸y l¸ng xi m¨ng quay

èng víi tèc ®é x¸c ®Þnh.

Díi ®©y chóng em xin tr×nh bÇy c¸c gi¶i ph¸p thiÕt kÕ m¸y l¸ng xi m¨ng.

I. Yªu cÇu s¶n phÈm.

ChÕ t¹o èng dÉn níc b»ng gang cã mÆt trong l¸ng xi m¨ng víi c¸c

lo¹i ®êng kÝnh ∅100, ∅150, ∅200, ∅300, ∅400 ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau:

- §é cong lín nhÊt cña èng ∆max = 5 mm/chiÒu dµi èng.

- §é kh«ng ®ång ®Òu cña bÒ dµy líp l¸ng δmax = 1 mm.

- ¸p suÊt bÒ mÆt lín nhÊt Pmax= 10 bar.

- §é cøng cña bÒ mÆt líp l¸ng P = 400 kG.

- §é thÈm thÊu cña líp l¸ng ®îc x¸c ®Þnh b»ng ph¬ng ph¸p thö nh sau:

Víi chiÒu dÇy líp l¸ng 5 mm, chiÒu cao níc 1 m th× líp l¸ng chÞu ®-

îc trong thêi gian 3 ngµy, kh«ng cã vÕt nøt.

2

Chi tiÕt gia c«ng

II. C¸c nguyªn lý l¸ng èng.

1. Ph¬ng ph¸p l¸ng v« t©m dÉn ®éng èng b»ng biªn d¹ng ngoµi.

S¬ ®å nguyªn lý

quay èng.

Nguyªn lý: §Æc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p l¸ng v« t©m lµ chuÈn ®Þnh vÞ cña chi tiÕt

gia c«ng chÝnh lµ bÒ mÆt ngoµi cña èng, lîi dông tÝnh ch¶y nhít cña chÊt láng vµ

øng dông nguyªn lý ly t©m ®Ó dµn ®Òu vµ lµm kh« líp bª t«ng trong lßng èng.

èng ®îc dÉn ®éng b»ng ph¬ng ph¸p tiÕp xóc gi÷a biªn d¹ng cña èng vµ c¸c trôc

dÉn ®éng, trôc dÉn ®éng ®îc truyÒn m« men quay tõ ®éng c¬, ph«i ®îc gi÷ ë vÞ

trÝ gia c«ng b»ng mét c¬ cÊu kÑp tõ trªn xuèng (s¬ ®å nguyªn lý nh h×nh vÏ).

¦u ®iÓm: Kh«ng cÇn x¸c ®Þnh chÝnh x¸c t©m h×nh häc cña èng.

Nhîc ®iÓm:

• KÕt cÊu cång kÒnh, phøc t¹p.

• Do èng lu«n tån t¹i ®é mÐo nªn lùc ly t©m ph©n bè trªn chu vi cña

èng kh«ng ®Òu, dÉn tíi bÒ dÇy líp l¸ng trong lßng èng kh«ng ®Òu.

3

• Do ph«i ®îc chÕ t¹o b»ng ph¬ng ph¸p ®óc nªn chÊt lîng bÒ mÆt ph«i

kh«ng cao, ph«i t¬ng ®èi dµi nªn cã ®é cong lín dÉn ®Õn trong qu¸

tr×nh gia c«ng x¶y ra hiÖn tîng nh¶y ph«i do bÒ mÆt tiÕp xóc kh«ng

®Òu lµm cho bÒ mÆt líp l¸ng cã hiÖn tîng nøt d¨m (r¹n nøt) ¶nh h￾ëng nghiªm träng ®Õn chÊt lîng s¶n phÈm.

2. Ph¬ng ph¸p l¸ng ly t©m, chèng t©m.

S¬ ®å nguyªn lý

l¸ng ly t©m, chèng t©m

Nguyªn lý: Lîi dông tÝnh ch¶y nhít cña chÊt láng vµ øng dông nguyªn lý

ly t©m ®Ó dµn ®Òu vµ lµm kh« líp bª t«ng trong lßng èng, mét ®Çu èng ®îc chèng

t©m vµ ®Çu kia ®îc truyÒn m« men th«ng qua mét c¬ cÊu kÑp.

u ®iÓm:

• C¬ cÊu kÑp chèng t©m t¬ng ®èi ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh chÕ t¹o rÎ, dÔ

thùc hiÖn.

• Ph«i ®îc quay ªm, kh«ng cã hiÖn tîng nh¶y ph«i khi gia c«ng nªn

kh«ng cã hiÖn tîng nøt r¨m.

• Do viÖc sö dông ph¬ng ph¸p chèng t©m ®Ó quay nªn lùc ly t©m ph©n

bè ®Òu h¬n, nªn líp l¸ng ®îc dµn ®Òu trªn bÒ mÆt èng h¬n ph¬ng

ph¸p dÉn ®éng th«ng qua biªn d¹ng.

Nhîc ®iÓm.

Tuy sö dông ph¬ng ph¸p chèng t©m ®Ó quay nhng vÉn kh«ng thÓ x¸c ®Þnh

®îc chÝnh x¸c t©m quay h×nh häc cña èng do dung sai ®êng kÝnh èng, ®é mÐo cña

èng, ®é cong trªn toµn chiÒu dµi èng. Tuy nhiªn cã thÓ h¹n chÕ nh÷ng sai sè nµy

b»ng c¸ch tiÖn v¸t mÐp hai ®Çu ph«i tríc khi chèng t©m.

Tõ ®ã ta chän ph¬ng ph¸p l¸ng ly t©m chèng t©m, dÔ dµng thùc hiÖn mµ vÉn ®¹t

®îc chÊt lîng s¶n phÈm theo yªu cÇu.

III. Giíi thiÖu ph¬ng ¸n thiÕt kÕ ®ang sö dông.

4

n

S¬ ®å nguyªn lý m¸y l¸ng xi m¨ng cò

1: §éng c¬

2 :ô tÜnh

3 :Ph«i

4 :ô ®éng

1. C¸c bíc thùc hiÖn l¸ng cña m¸y cò.

B1: ChuÈn bÞ.

• ChuÈn bÞ vËt liÖu: Hçn hîp vËt liÖu ®îc dïng ®Ó l¸ng èng dÉn níc bao gåm

xi m¨ng, c¸t, níc vµ mét sè chÊt phô gia ®îc trén theo tØ lÖ x¸c ®Þnh do nhµ

m¸y quy ®Þnh.

• èng tríc khi ®a lªn m¸y l¸ng ®îc tiÖn th« ë hai ®Çu èng trªn m¸y tiÖn

nh»m ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh g¸ ®Æt cã thÓ x¸c ®Þnh chÝnh x¸c t©m h×nh häc

cña èng.

• Sau khi èng ®îc tiÖn hai ®Çu th× ®îc lµm s¹ch b»ng c¸ch phun níc vµo ®Ó

®¶m b¶o cho sù g¾n kÕt gi÷a xi m¨ng vµ lßng èng.

B2: Qu¸ tr×nh g¸ ®Æt èng.

• èng ®îc ®a vµo vÞ trÝ gia c«ng mét c¬ cÊu n©ng vµ ®îc gi÷ ë vÞ trÝ gia

c«ng b»ng mét ô ®éng vµ mét m©m kÑp c«n trong bèn chÊu.

• Tríc khi èng ®îc kÑp chÆt th× hçn hîp ®îc ®æ vµo trong lßng èng theo ph-

¬ng ph¸p thñ c«ng.

B3: Thùc hiÖn l¸ng èng.

• èng ®îc quay ë hai chÕ ®é kh¸c nhau, lóc ®Çu èng ®îc quay víi vËn tèc

thÊp ®Ó dµn ®Òu hçn hîp trong èng. Sau ®ã èng ®îc quay ë tèc ®é cao ®Ó

lµm kh« líp hçn hîp l¸ng trong èng.

5

• VËn tèc vµ thêi gian cho tõng chÕ ®é quay phô thuéc vµo ®êng kÝnh cña

lo¹i èng ®îc l¸ng.

B4: Th¸o èng ra khái m¸y vµ lµm s¹ch èng. S¬n mét líp s¬n b¶o vÖ bÒ mÆt .

ngoµi cña èng.

B5: Lµm kh« èng b»ng c¸ch ®Ó nguéi tù nhiªn hoÆc qu¹t giã.

2. Ph©n tÝch c«ng nghÖ cña m¸y cò.

Ph¬ng ph¸p kÑp chÆt b»ng hai m©m kÑp c«n trong

§Ó ®Þnh vÞ vµ kÑp chÆt ph«i khi gia c«ng, m¸y cò sö dông hai m©m kÑp

c«n trong tù ®Þnh t©m t¸c dông vµo hai ®Çu èng, lÊy bÒ mÆt ngoµi èng ®Ó ®Þnh vÞ

vµ chÞu lùc kÑp. ô ®éng tiÕn vµo kÑp chÆt ph«i nhê dÉn ®éng cña mét ®éng c¬

thuû lùc. M©m kÑp ô tÜnh truyÒn m« men cho ph«i thùc hiÖn chuyÓn ®éng quay

nh»m t¹o ra lùc ly t©m ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh l¸ng xi m¨ng. Qu¸ tr×nh ®a ph«i vµo

vµ lÊy s¶n phÈm ra ®îc thùc hiÖn bëi c¬ cÊu n©ng.

¦u ®iÓm.

• øng dông nguyªn lý l¸ng ly t©m , t¹o ra líp l¸ng t¬ng ®èi b»ng ph¼ng.

• Ph¬ng ¸n nµy cã thÓ tù ®Þnh t©m t¬ng ®èi chÝnh x¸c, kÕt cÊu nhá gän, gi¸

thµnh h¹ nªn dÔ dµng chÕ t¹o vµ ¸p dông vµo trong s¶n xuÊt.

Nhîc ®iÓm.

• Qu¸ tr×nh vËn hµnh cña m¸y vÉn sö dông nhiÒu thao t¸c thñ c«ng sö dông

cña ngêi c«ng nh©n, do ®ã ®é chÝnh x¸c kÐm ®i. H¬n n÷a thêi gian gia

c«ng mét s¶n phÈm l©u ®Én ®Õn n¨ng suÊt thÊp, hiÖu qu¶ kinh tÕ kh«ng

cao.

• Hµnh tr×nh ô ®éng qu¸ dµi nªn kÕt cÊu ô ®éng lín, cång kÒnh, ®é chÝnh

x¸c sÏ kh«ng cao, hµnh tr×nh pitston dµi, tèn nhiÒu dÇu.

• Kh«ng ®ñ cøng v÷ng khi gia c«ng chi tiÕt lín.

• VÊu kÑp cña m©m kÑp c«n trong rÊt chãng mßn , qu¸ tr×nh söa ch÷a vµ

thay thÕ ¶nh hëng tíi tiÕn ®é c«ng viÖc.

IV. M¸y míi.

6

n

M¸y míi ®îc thiÕt kÕ ®¶m b¶o cho c¸c qu¸ tr×nh vËn hµnh ®îc tù ®éng ho¸

®Õn møc tèi ®a trong hÇu hÕt c¸c c«ng ®o¹n thùc hiÖn hoµn thµnh s¶n phÈm, c¸c

c¬ cÊu vÒ ph¬ng ph¸p vËn hµnh ®îc lùa chän trªn c¬ së xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu vÒ

chÊt lîng s¶n phÈm .

1. §iÒu khiÓn v« cÊp sè vßng quay cña ph«i.

Do yªu cÇu m«men më m¸y lín vµ ®iÒu chØnh tèc ®é trong ph¹m vi réng

nªn ta sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ®Ó cung cÊp sè vßng quay cho ph«i. Khi

khëi ®éng m¸y ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p ë m¹ch phÇn øng cña ®éng c¬ sÏ lµ :

U= E + R I

Do søc ph¶n ®iÖn E = nkEφ nªn ta cã ph¬ng tr×nh tèc ®é lµ:

n= (U- R.I)/ kE.φ

Nh×n vµ ph¬ng tr×nh trªn ta nhËn thÊy ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®éng c¬ ta cã

nh÷ng ph¬ng ph¸p sau:

• M¾c ®iÖn trë ®iÒu chØnh vµo m¹ch phÇn øng: Khi thªm ®iÖn trë vµo m¹ch

phÇn øng , tèc ®é gi¶m. V× dßng ®iÖn phÇn øng lín, nªn tæn hao c«ng suÊt

trªn ®iÖn trë ®iÒu chØnh lín. Ph¬ng ph¸p nµy chØ dïng ë ®éng c¬ c«ng suÊt

nhá.

• Thay ®æi ®iÖn ¸p U: Dïng nguån ®iÖn mét chiÒu ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p cung

cÊp ®iÖn cho ®éng c¬

• Thay ®æi tõ th«ng: Thay ®æi tõ th«ng b»ng c¸ch thay ®æi dßng ®iÖn kÝch tõ

C¨n cø vµo ®iÒu kiÖn cô thÓ hiÖn t¹i ta lùa chän ph¬ng ¸n thø ba, ta dïng bé

chØnh lu 6RA70 SIMOREG DC MASTER cña Siemens chuyÓn ®æi dßng ®iÖn

ba pha cung cÊp dßng ®iÖn kÝch tõ cho ®éng c¬ DC trong kho¶ng tõ 15A￾2200A

2. Gi¶i ph¸p ®Þnh vÞ vµ kÑp chÆt chi tiÕt.

7

S¬ ®å nguyªn lý m¸y l¸ng míi

1: Gi¸ ®ì con l¨n.

2 :ô ®éng chÝnh.

3: Chi tiÕt.

4: ô ®éng phô

5: Khung mãng

Khi vËn hµnh, chi tiÕt chØ cã mét chuyÓn ®éng lµ quay quanh trôc t©m cña

chÝnh nã, ®Ó ®¶m b¶o chi tiÕt ®îc gia c«ng tèt ta cÇn ph¶i h¹n chÕ n¨m bËc tù do

cßn l¹i cña chi tiÕt.

M©m kÑp c«n ng¾n ë ô ®éng cã ®éng c¬ h¹n chÕ hai bËc tù do, m©m kÑp

ph¼ng ë ô ®éng kh«ng ®éng c¬ h¹n chÕ mét bËc tù do, ô ®ì trô cã t¸c dông nh

mét khèi ch÷ V ng¾n h¹n chÕ hai bËc tù do cña chi tiÕt. Chi tiÕt chØ cßn bËc tù do

quay quanh trôc cña b¶n th©n nã.

Khi m¸y ho¹t ®éng, m©m kÑp c«n ng¾n ®Çu bªn kia tiÕn l¹i kÑp chÆt chi

tiÕt vµ truyÒn m«men xo¾n th«ng qua lùc ma s¸t lµm chi tiÕt quay.

§èi víi èng nhá (∅100) do èng kÐm cøng v÷ng khi gia c«ng ta cã sö dông thªm

mét khèi ®ì con l¨n ë ®Çu bªn kia. Do tÝnh chÊt kÐm cøng vøng cña èng nªn khèi

®ì con l¨n nµy hoµn toµn kh«ng g©y nªn siªu ®Þnh vÞ ®èi víi chi tiÕt.

¦u ®iÓm cña kÕt cÊu m¸y l¸ng m¸y l¸ng míi so víi m¸y l¸ng cò ®ã chÝnh

lµ gi¶m lùc däc trôc ®èi víi chi tiÕt gia c«ng, nªn h¹n chÕ ®îc hiÖn tîng biÕn

d¹ng, lµm cong vªnh èng. M¸y linh ho¹t h¬n víi c¸c chi tiÕt cã ®é dµi ng¾n kh¸c

nhau. Hµnh tr×nh cña ô ®éng chÝnh ng¾n h¬n, nªn tæn hao dÇu trong hÖ thèng

thuû lùc Ýt h¬n.

8

1

4 3

2

5

3. C¬ cÊu an toµn.

Nªm dÇu ®îc l¾p ë hai bªn thµnh cña khung dÉn ®éng ô ®éng chÝnh ®îc cã

t¸c dông kh«ng ®Ó ô ®éng chÝnh quay ngîc l¹i khi ®ang thùc hiÖn l¸ng èng. ®iÒu

nµy ®¶m b¶o an toµn trong khi s¶n xuÊt, kh¾c phôc ®îc nhîc ®iÓm cña m¸y cò

mµ nhµ m¸y ®· sö dông. Nªm dÇu ®îc ®iÒu khiÓn tõ hÖ thèng ®iÒu khiÓn chung

cña hÖ thèng thuû lùc, cÇn lu«n lu«n thùc hiÖn kho¸ nªm tríc khi gia c«ng s¶n

phÈm.

4. Yªu cÇu n©ng h¹ ph«i.

sö dông hai xi lanh vµ hÖ thèng gÝa ®ì ®Ó n©ng h¹ ph«i (®a ph«i vµo vÞ trÝ

gia c«ng vµ ®a s¶n phÈm ra ngoµi vÞ trÝ gia c«ng).

6. Yªu cÇu tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh cÊp ph«i vµo vµ lÊy s¶n phÈm ra.

Ph¬ng ¸n thùc hiÖn: sö dông con l¨n g¾n trªn gi¸ ®Ó dÉn ®éng ph«i vµo vµ

lÊy s¶n phÈm ra.

7. §Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh l¸ng ®îc æn ®Þnh vµ liªn tôc cÇn cã nh÷ng hÖ thèng

sau:

- HÖ thèng b¬m níc nh»m quÐt s¹ch hçn hîp l¸ng cña lÇn l¸ng tríc ra khái

èng tr¸nh ®Ó b¸m dÝnh vµo thµnh èng vµ thµnh èng dÉn hçn hîp l¸ng g©y khã

kh¨n cho lÇn l¸ng sau.

- HÖ thèng b«i tr¬n cho c¸c æ ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh lµm viÖc cña hÖ thèng

®îc liªn tôc, æn ®Þnh vµ an toµn.

M¸y l¸ng xi m¨ng èng níc do trung t©m thùc hµnh c¬ khÝ B¸ch Khoa l¾p ®Æt t¹i c«ng ty c¬ khÝ Mai §éng Hµ Néi

9

PhÇn II TÝnh to¸n thuû lùc

I. §Æc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp.

Sù kh¸c nhau c¬ b¶n cña hÖ thèng truyÒn ®éng b»ng dÇu Ðp so víi

truyÒn ®éng b»ng c¬ khÝ lµ viÖc dïng chÊt láng – chñ yÕu lµ dÇu kho¸ng chÊt ®Ó

lµm ph¬ng tiÖn ®Ó thùc hiÖn truyÒn ®éng vµ biÕn ®æi n¨ng lîng.

Trong hÖ thèng dÇu Ðp, dÇu ®îc coi nh chÊt láng kh«ng ®µn håi . §iÒu nµy

dÉn ®Õn viÖc tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ c¸c c¬ cÊu dÇu Ðp ®îc ®¬n gi¶n vµ dÔ dµng h¬n

mÆc dï dÇu vÉn cã tÝnh chÊt ®µn håi do c¸c chÊt khÝ hoµ tan trong dÇu. Ta ®i xÐt -

u ®iÓm vµ nhîc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp.

1. ¦u ®iÓm.

• TruyÒn ®îc c«ng suÊt cao vµ lùc lín nhê c¸c c¬ cÊu t¬ng ®èi ®¬n gi¶n,

ho¹t ®éng víi ®é tin cËy cao nhng Ýt ®ßi hái vÒ ch¨m sãc b¶o dìng.

• §iÒu chØnh ®îc vËn tèc lµm viÖc vµ v« cÊp, dÔ thùc hiÖn tù ®éng ho¸ theo

®iÒu kiÖn lµm viÖc hay theo ch¬ng tr×nh cho s½n.

• KÕt cÊu gän nhÑ, vÞ trÝ cña c¸c phÇn tö dÉn vµ bÞ dÉn kh«ng lÖ thuéc víi

nhau, c¸c bé phËn thêng lµ nh÷ng ®êng èng dÔ ®æi chç.

• Nhê qu¸n tÝnh nhá cña b¬m vµ ®éng c¬ thuû lùc nhê tÝnh chÞu nÐn cña dÇu

nªn cã thÓ sö dông ë vËn tèc cao mµ kh«ng sî bÞ va ®Ëp m¹nh nh trong tr￾êng hîp c¬ khÝ hay ®iÖn .

• DÔ biÕn ®æi chuyÓn ®éng quay cña ®éng c¬ thµnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn

cña c¬ cÊu chÊp hµnh.

• DÔ ®Ò phßng qu¸ t¶i nhê van an toµn.

• DÔ theo dâi vµ quan s¸t b»ng ¸p kÕ, kÓ c¶ hÖ phøc t¹p nhiÒu m¹ch.

• Tù ®éng ho¸ ®¬n gi¶n, kÓ c¶ thiÕt bÞ phøc t¹p, b»ng c¸ch dïng c¸c phÇn tö

tiªu chuÈn ho¸.

2. Nhîc ®iÓm.

• MÊt m¸t trong ®êng èng dÉn vµ rß rØ bªn trong c¸c phÇn tö, lµm gi¶m hiÖu

suÊt vµ h¹n chÕ ph¹m vi sö dông.

• Khã gi÷ ®îc vËn tèc kh«ng ®æi khi phô t¶i thay ®æi do tÝnh nÐn ®îc cña

chÊt láng vµ tÝnh ®µn h«× cña ®êng èng dÉn.

10

• Khi míi khëi ®éng, nhiÖt ®é cña hÖ thèng cha æn ®Þnh, vËn tèc lµm viÖc

thay ®æi do ®é nhít cña chÊt láng thay ®æi.

II. ThiÕt kÕ s¬ ®å thuû lùc.

1. C¬ së thiÕt kÕ.

S¬ ®å thuû lùc cña m¸y ®îc thiÕt kÕ dùa trªn c¬ së ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu

cÇn thiÕt ®Ó chÕ t¹o hoµn thiÖn s¶n phÈm ®ång thêi còng cÇn chó ý ®Õn c¸c

nguyªn t¾c an toµn trong hÖ thèng , c¸c hÖ thèng phô trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng

cña m¸y ®îc æn ®Þnh, l©u dµi vµ chi phÝ lµ nhá nhÊt. S¬ ®å thuû lùc còng cÇn ®îc

tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ sao cho ®¬n gi¶n , dÔ hiÓu mµ vÉn ®¶m b¶o ®îc c¸c yªu cÇu

®Ò ra ®èi víi s¶n phÈm chÕ t¹o.

2. C¸c ®êng dÇu trªn s¬ ®å thuû lùc.

• §êng dÇu cung cÊp dÇu cho c¬ cÊu chÊp hµnh (®Ó ®iÒu khiÓn c¸c ô ®éng,

hai gèi ®ì-kÑp).

• §êng dÇu cung cÊp dÇu cho c¬ cÊu b«i tr¬n.

• §êng dÇu cung cÊp dÇu cho c¬ cÊu nªm dÇu.

• §êng dÇu cung cÊp dÇu cho c¬ cÊu n©ng h¹ ph«i.

3. Lùa chän c¸c phÇn tö thuû lùc.

Tõ c¬ së thiÕt kÕ vµ yªu cÇu cña c¸c ®êng dÇu ta x¸c ®Þnh sè lîng vµ

chñng lo¹i c¸c phÇn tö thuû lùc. Chóng cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau:

• §é an toµn

• TÝnh æn ®Þnh

• DÔ vËn hµnh, sö dông vµ b¶o dìng

• §¶m b¶o tÝnh kinh tÕ

C¨n cø vµo c¬ së thiÕt kÕ, sè lîng c¸c phÇn tö thuû lùc tèi thiÓu cÇn thiÕt,

sè lîng c¸c ®êng èng vµ c¸c yªu cÇu kh¾t khe trong viÖc ®¶m b¶o an toµn trong

s¶n xuÊt vµ vËn hµnh m¸y mµ ta thiÕt kÕ ®îc s¬ ®å thuû lùc nh sau:

11

xy lanh ®ãng

më hai gèi ®ì

VXT VAT

s¬ ®å thuû lùc m¸y l¸ng xy m¨ng èng n­íc

AK

B¬m 1

tr¹m nguån

lx

VP1

S2

VP2

S4

S1

S3

G1 G2

Vp4

S6

VP3

S5

Xy lanh ô trôc chÝnh xy lanh ô ®éng

Nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng thuû lùc:

HÖ thèng thuû lùc bao gåm 4 xy lanh ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng toµn bé m¸y

trong ®ã 2 xy lanh ®iÒu khiÓn sù di chuyÓn cña ô chÝnh vµ ô ®éng, 2 xy lanh ®iÒu

khiÓn sù ®ãng më c¸c con l¨n cña hai gèi ®ì. Ngoµi ra cßn cã 2 xy lanh ®iÒu

khiÓn hÖ thèng cung cÊp ph«i. DÇu ®îc lu th«ng vµo trong c¸c xy lanh nhê sù

ho¹t ®éng cña c¸c van ®iÒu khiÓn cã c¸c cuén d©y S2,S3,S4,S5,S6 vµ mét van tæng

cã cuén d©y S1. Khi cuén d©y S1 cã ®iÖn, van x¶ t¶i (VXT) lµm viÖc, dÇu bÞ ng¾t

kh«ng cho vµo c¸c xy lanh ®iÒu khiÓn mµ quay trë vÒ thïng dÇu. Khi cuén d©y S1

kh«ng cã ®iÖn, van x¶ t¶i ®îc nèi th«ng, dÇu tõ b¬m ®îc ®Èy lªn qua van x¶ t¶i

tíi c¸c xy lanh ®iÒu khiÓn c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh. Cuén d©y S3 vµ cuén d©y S4

trong van ®iÒu khiÓn VP2 ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng tiÕn, lïi cña hai ô chÝnh vµ ®éng.

Cuén d©y S2, S5 cña c¸c van ®iÒu khiÓn VP1, VP3 ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng ®ãng, më

cña c¸c con l¨n kÑp trong hÖ thèng gèi ®ì èng. Cßn cuén d©y S6 cña van VP4

®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña xylanh n©ng h¹ ph«i. Khi ¸p lùc dÇu b¬m tõ b¬m 1 lªn

12

P0

Mx

Fms1

P1

F1

Fms2

F2

P2

qu¸ lín th¾ng ®îc lùc c¶n cña van an toµn (VAT) dÇu sÏ kh«ng lªn c¸c van ®iÒu

khiÓn mµ trë vÒ th¼ng bÓ dÇu, hÖ thèng kh«ng bÞ ph¸ háng. Trong qu¸ tr×nh ®ang

lµm viÖc, nÕu van tæng VXT lµm viÖc ho¹t ®éng, dÇu sÏ bÞ ng¾t kh«ng tiÕp tôc lªn

c¸c van ®iÒu khiÓn, nh vËy ¸p lùc dÇu t¹i chç lµm viÖc sÏ gi¶m. §iÒu nµy rÊt cã

lîi cho qu¸ tr×nh lµm viÖc l©u dµi cña m¸y:èng sÏ quay víi ¸p lùc hai ®Çu nhá

®ång thêi dÇu kh«ng ph¶i lµm viÖc liªn tôc cã thÓ nhanh bÞ nãng. Ngoµi ra hÖ

thèng cßn cã c¸c côm thiÕt bÞ ®iÒu chØnh nh c¸c van tiÕt lu, van mét chiÒu... dïng

®Ó khèng chÕ, duy tr× vµ ®iÒu chØnh hÖ thèng lµm viÖc an toµn, ®¶m b¶o yªu cÇu

s¶n xuÊt.

III. TÝnh to¸n hÖ thèng thñy lùc.

1. C¬ së tÝnh to¸n.

C¬ së tÝnh to¸n vµ chän ®éng c¬ vµ b¬m dÇu xuÊt ph¸t tõ c¬ cÊu chÊp

hµnh víi ®iÒu kiÖn gi¶ thiÕt c¬ cÊu chÊp hµnh ho¹t ®éng ë chÕ ®é t¶i lín nhÊt ®¶m

b¶o chÕ t¹o hoµn thiÖn s¶n phÈm. Díi ®©y lµ s¬ ®å tÝnh vµ kÝch thíc s¶n phÈm ®-

îc chÕ t¹o.

§Æt èng lªn hÖ nh h×nh vÏ. Khi ®ã èng ®îc ®ì b»ng hÖ hai gèi ®ì víi 4 con

l¨n ( hîp víi nhau gãc 1200

)⇒thµnh phÇn 4 lùc thµnh phÇn N. cos 600

c©n b»ng

víi träng lùc P0 cña èng. Lùc ®Ó gi÷ vµ truyÒn m« men quay cho èng ®îc t¹o bëi

2 xy lanh l¾p ë 2 bªn trôc ô chÝnh vµ ô ®éng. Thµnh phÇn lùc tæng hîp ®ã ph¶i

th¾ng ®îc tæng lùc ma s¸t ë c¸c æ trît l¾p trong ô chÝnh vµ ô ®éng, ®ång thêi ph¶i

t¹o ra m« men th¾ng ®îc m« men qu¸n tÝnh × cña èng vµ m« men do lùc ma s¸t

gi÷a èng vµ c¸c con l¨n tiÕp xóc víi nhau.

Ta sÏ lÇn lît x¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn lùc nµy ®Ó tõ ®ã cã c¬ së cho viÖc

tÝnh to¸n vµ chän c¸c phÇn tö thuû lùc cho phï hîp víi m¹ch ®· thiÕt kÕ ë trªn.

13

2. X¸c ®Þnh lùc tæng hîp t¸c dông lªn buång tr¸i cña 2 xilanh 2 ô Fmax

Fmax = k( Fms + F ) (1)

Trong ®ã:

k : HÖ sè an toµn k = 1,2  1,5.

Fms : Lùc ma s¸t tæng hîp t¸c dông lªn ô chÝnh vµ ô ®éng

Trong ®ã : Fms = Fms1 + Fms2

Fms1: Lùc ma s¸t ë c¸c æ trît dÉn ®éng ô ®éng (N).

Fms2: Lùc ma s¸t ë c¸c æ trît dÉn ®éng ô chÝnh (N).

F = F1 + F2 : Lùc tæng hîp do 2 xy lanh t¸c dông lªn èng ®Ó lµm

quay èng

F1: Lùc do xy lanh ô ®éng t¸c dông lªn èng (N).

F2: Lùc do xy lanh ô chÝnh t¸c dông lªn èng (N).

a. TÝnh Fms:

Lùc ma s¸t gi÷a trôc ô ®éng víi æ trît:

C«ng thøc x¸c ®Þnh:

Fms1 = P1 . f1 = m1 . g . f1

Trong ®ã :

m1: Khèi lîng cña trôc ô ®éng, m = 50 kg.

g: Gia tèc träng trêng g = 9,8 m/s2

.

f1: HÖ sè ma s¸t cña æ trît vµ trôc ô ®éng f1 = 0,18

Thay sè ta ®îc:

Fms1 = 50 . 9,8 . 0,18 = 88,2 N.

Lùc ma s¸t gi÷a ô chÝnh víi trôc dÉn híng:

C«ng thøc x¸c ®Þnh:

Fms2 = P2 . f2 = m2 . g . f2

Trong ®ã :

m2: Khèi lîng cña trôc ô ®éng m2 = 250 kg.

14

Fms3

Fms3

N N

P0

g: Gia tèc träng trêng g = 9,8 m/s2

.

f2: HÖ sè ma s¸t cña æ trît vµ trôc ô ®éng f2 = 0,2

Thay sè ta ®îc: Fms2 = 250 . 9,8 . 0,2 = 490 N.

b. TÝnh c¸c thµnh phÇn m« men.

TÝnh m« men do lùc ma s¸t gi÷a èng vµ con l¨n g©y ra:

Tríc tiªn, ta x¸c ®Þnh lùc ma s¸t gi÷a èng vµ con l¨n:

C«ng thøc x¸c ®Þnh:

Fms3 = N . f3 N

Trong ®ã:

N: ph¶n lùc cña con l¨n t¸c dông lªn èng khi lµm viÖc

f3: hÖ sè ma s¸t gi÷a èng vµ con l¨n, f3=0,2

Ta ph¶i t×m ®îc gi¸ trÞ cña ph¶n lùc t¸c dông lªn èng:

Ta cã khi èng n»m c©n b»ng trªn hÖ, ph¬ng tr×nh c©n b»ng lùc ®îc viÕt nh sau:

4. N . cos 600

= P0 ; víi P0 lµ träng lîng cña èng

Tõ c¸c kÝch thíc cña èng ta tÝnh ®îc khèi lîng cña èng lín nhÊt (èng cã ®êng

kÝnh 400mm) lµ m=400 kg.

⇒P0 = m. g = 400 . 9,8 = 3920 N

VË y : N = 4.0,5

3920

4.cos 600

0

=

P

=1960 N

M« men c¶n do c¸c lùc ma s¸t g©y ra lµ:

15