Đồ án Chế tạo máy - Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực tải trọng 70 tấn phục vụ cho nhà máy cơ khí Z751

của thùng chứa được chọn theo kinh nghiệm. 3.4.7.3 Vị trí: Thùng chứa đặt lên phía trên bơm chiếm tỉ lệ khá cao trong các hệ thống thủy lực. Với cách lắp đặt này thì cửa nạp của bơm luôn đầy dầu làm khả năng có khoảng trống trong bơm. Khi có khoảng trống trong bơm thì khả năng ăn mòn kim loại sẽ xảy ra. Dầu trong ống nạp cũng có thể gây ra sự xoáy lốc dầu ở cửa nạp. 3.4.7.4 Tấm ngăn: Trong thùng chứa có bố trí một số tấm ngăn. Chiều cao tấm ngăn khoảng bằng 2/3 mực dầu. Các tấm ngăn có 2 tác dụng: ♦ Ngăn không cho dầu trên đường ống không trở về đi ngay vào bơm. Có tấm ngăn thì dầu trở về sẽ tản ra phía vách thùng chứa, nhiệt độ sẽ giảm thấp trước khi hòa vào lượng dầu có sẵn trong thùng. ♦ Tránh sự tung tóe dầu bên trong thùng chứa khi hệ thống đang hoạt động 3.4.7.5 Nắp thùng dầu: Nắp thùng chứa thường có lỗ thông hơi, trên nắp có bộ lọc để ngăn không cho bụi lọt vào cùng không khí. Một số thùng chứa không dùng lỗ thông hơi mà thay thế là van điều khiển. Van sẽ tự động đưa không khí lọc vào thùng chứa nhưng không cho không khí đi ra ngoài cho đến khi áp suất trong thùng đạt đến giá trị xác định trước. SVTH: Lê Thanh Tùng - 47 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Hình 3.16 – Kết cấu của thùng dầu 3.4.8 Thiết kế thân máy: Trên hình (3.17) trình bày sơ đồ phân loại thân máy ép thủy lực. Tiêu chuẩn đầu tiên được dùng để phân loại là hướng chuyển động của dụng cụ công tác: kiểu nằm ngang, kiểu thẳng đứng hoặc kiểu hỗn hợp (dụng cụ công tác dịch chuyển theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng, theo phương thẳng đứng và phương nghiêng). Các máy ép kiểu đứng còn phân loại tiếp, theo hướng tác động của lực công tác (hướng lên trên hoặc xuống dưới), loại máy ép có dẫn động trên hoặc dẫn động dưới. Hình 3.17 – Sơ đồ phân loại thân máy ép thủy lực. Người ta cũng phân biệt các loại khung: một trụ, hai trụ, kiểu cột (hai cột, ba cột, bốn cột và nhiều cột), kiểu kết cấu đặc biệt. Mỗi thân máy ép có thể lại là kiểu hàn liền hoặc kiểu lắp ghép, kiểu được đúc (thép 35П) hoặc được hàn (thép CT3). Các thân máy ép cỡ lớn có khi làm bằng bê tông cốt thép. SVTH: Lê Thanh Tùng - 48 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Để gia công các chi tiết có kích thước lớn, người ta sử dụng các thân máy kiểu tổ hợp từ nhiều các thân máy một trụ, hai trụ, hoặc từ nhiều thân ghép nối với nhau. Phụ thuộc vào chức năng công nghệ của máy ép và số lượng các chi tiết phải gia công mà kết cấu thân máy có thể thay đổi. Việc tính toán các thân kiểu cột có đặc điểm riêng. Tính toán các thân kiểu đứng của máy ép cũng như việc tính toán của thân kiểu hai trụ (chiều cao của thân được lấy bằng độ dài của cột giữa các mặt phẳng trong của xà ngang). Đối với máy ép kiểu đứng, nếu ta tính thân theo tải nằm ngang sẽ không hợp lý vì các cột có độ cứng vững nhỏ so với độ cững vững của xà ngang. Thường thì các cột chịu tác động của tải nằm ngang, được xem như là dầm, mà các đầu mút được cố định chặt ở các xà ngang cố định. Đồng thời giả sử có tải đều tác dụng lên các cột (có thể có sự không đều của tải ở thời điểm ban đầu, nhưng sau đó sẽ được san bằng đều, vì có sự phân bố lại tải). Ứng suất ở các cột là: [ ]σσ <+= u x W M F N max Trong đó: σ max - ứng suất lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm; [σ] - ứng suất cho phép của tiết diện; N - lực nén thanh chịu tác dụng; F - diện tích tiết diện nguy hiểm; Mu - mômem uốn theo phương x của thanh; Wu - môduyn chống uốn của tiết diện. Như vậy ở đây ta cần phải đi giải bài toán sức bền để kiểm tra độ bền của thân máy ép. Ta xem thân máy ép như một thanh thẳng chịu uốn và nén đồng thời. SVTH: Lê Thanh Tùng - 49 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Dưới đây là các biểu đồ xây dựng từ giả thiết: Đơn giản hóa kết cấu thân máy, ta được biểu đồ sau: (hình 2.18) Hình 2.18 – Sơ đồ đơn giản hóa kết cấu thân máy ép * Biểu đồ nội lực trên thân máy: a) b) Hình 2.19 – Biểu đồ nội lực của thân máy ép. a) Biểu đồ lực dọc Nz (N). b) Biểu đồ lực cắt Q (N). SVTH: Lê Thanh Tùng - 50 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật a) b) Hình 2.20 – Biểu đồ nội lực của thân máy ép. a) Biểu đồ mômen uốn Mu (Nm). b) Biểu đồ ứng suất σ (N/m2). Ta đã xác định được ứng suất lớn nhất của thanh là tại ngàm. Đem so sánh với ứng suất cho phép của vật liệu là thép CT3: σmax = 120,172500 < [σ] =160 (MN/m2). Như vậy kết cấu của khung đủ bền. Chương 4: QUI TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT 4.1 Đặc điểm và điều kiện làm việc: Trục piston là một chi tiết quan trọng trong hệ thống máy ép thủy lực. Trục piston một đầu gắn với đĩa piston, đầu còn lại được gắn với đầu ép (xà ngang di động) để thực hiện nhiệm vụ ép. Khi trục piston làm việc chuyển động lên xuống SVTH: Lê Thanh Tùng - 51 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật dưới tác động của áp lực dầu. Trục piston chuyển động trong cylinder và để tránh sự rò rỉ dầu người ta ép những đệm kín lên thân trục piston. Về kết cấu thì trục piston có 2 đầu ren để lắp bulông vào và một đầu được gắn với đầu ép, ngoài ra còn có một lỗ vuông để giúp cho việc giữ đầu ép được chắc chắn hơn. Trong quá trình làm việc thì trục piston chịu tác dụng của lực kéo nén đúng tâm. 4.2 Yêu cầu kỹ thuật: Yêu cầu kỹ thuật khi gia công trục piston phụ thuộc vào công dụng, điều kiện làm việc và ngay cả dạng phôi liệu. Khi chế tạo trục piston thường phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật sau đây: ♦ Độ đảo hướng kính của đường kính ngoài lớn nhất của trục piston trong khoảng (0,025 ÷ 0,1)mm. ♦ Bề mặt trục piston phải bằng phẳng, không gồ ghề. ♦ Đảm bảo độ đồng tâm của đường kính ngoài thân trục piston và hai đầu ren. ♦ Dung sai độ tròn của mặt A không lớn hơn 0,006mm. ♦ Dung sai độ trụ của mặt A không lớn hơn 0,006mm. 4.3 Vật liệu chế tạo: Các piston thường được chế tạo từ thép hợp kim như 20X, 40X, crôm–niken hoặc crôm-môlipden. Những vật liệu này có tính chống mòn và giảm rung tốt. 4.4 Phương pháp tạo phôi: Phôi trục piston có thể chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau như đúc, hàn, rèn hoặc từ thép cán. Với loại trục piston dùng cho máy ép thủy lực ta chọn vật liệu là thép 40X và được chế tạo từ phương pháp rèn tự do trong khuôn trên máy búa. Dưới đây là bản vẽ phôi của trục piston máy ép thủy lực. Hình 4.1 Bản vẽ phôi trục piston. SVTH: Lê Thanh Tùng - 52 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 4.5 Bản vẽ chế tạo trục piston: 4.6 Thiết kế các nguyên công công nghệ: Việc thiết kế nguyên công là làm sáng tỏ các vấn đề kỹ thuật đặt ra cho từng nguyên công như: Các bước công nghệ mà nguyên công đó tiến hành định vị và kẹp chặt như thế nào? Đồ gá ra sao? Máy công nghệ, dụng cụ kiểm tra, dụng cụ cắt gọt và dung dịch trơn nguội? Chọn tiến trình gia công: SVTH: Lê Thanh Tùng - 53 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật ™ Nguyên công 1: Làm sạch phôi. Phôi thường có bề mặt sần sùi, có các ria mép, chất bẩn, những lớp rỉ sét, cạnh sắc nên cần phải làm sạch với mục đích: ♦ Tạo bề mặt sạch để dễ gia công. ♦ Tạo bề mặt không gia công được tốt để dễ gá đặt. ♦ Dùng đá mài tay làm sạch các bề mặt, các cạnh sắc. ™ Nguyên công 2: ¾ Nội dung nguyên công: + Tiện mặt đầu, khoan tâm và tiện lớp mỏng bề mặt phôi đầu trái. + Trở đầu sau đó tiện mặt đầu và khoan tâm đầu còn lại và tiện lớp mỏng bề mặt phôi đầu phải. ¾ Sơ đồ gá đặt: ¾ Máy công nghệ: Ta chọn máy tiện cỡ lớn của Liên Xô là 1M63, với các thông số sau: ♦ Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công được (mm): 630 ♦ Khoảng cách hai đầu tâm (mm): 3000 ♦ Số cấp vòng quay của trục chính: Z = 22 ♦ Số vòng quay của trục chính: n = 10 ÷1250 v/ph ♦ Lượng chạy dao dọc: 0,064 ÷ 1,025 mm ♦ Lượng chạy dao ngang: 0,026 ÷ 0,378 mm ♦ Công suất động cơ: 13 kW ♦ Kích thước của máy (dài x rộng x cao): 4950x1690x1420 ¾ Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt: Chi tiết được gá trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm và luynét động,định vị nhờ mặt trụ ngoài và mặt đầu (khống chế 5 BTD). ¾ Chọn đồ gá: SVTH: Lê Thanh Tùng - 54 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Hình 4.1 - Luynét và mâm cặp 3 chấu tự định tâm. ¾ Dụng cụ cắt: Chọn dao tiện đầu cong có gắn mảnh thép gió. Theo tài liệu [8, trang 306, Bảng 4.21], dụng cụ cắt có các thông số sau: B H L m r 10 10 60 5 0,5 ♦ Mũi khoan tâm liên hợp: SVTH: Lê Thanh Tùng - 55 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Thông số mũi khoan tâm liên hợp: Tên mũi khoan Đường kính d Chiều dài L Chiều dài làm việc Mũi khoan tâm 3 60 4,5 ¾ Dụng cụ kiểm tra: ♦ Dùng thước dây để kiểm tra chiều dài của trục, thước có chiều dài 5000mm, với cấp chính xác 0,1mm. ♦ Dùng đồng hồ so đo độ đồng tâm của 2 lỗ tâm. ¾ Dung dịch trơn nguội: Khi tiện mặt đầu và khoan tâm ta dùng dung dịch trơn nguội là nước emunsi. ™ Nguyên công 3: ¾ Nội dung nguyên công: + Tiện tinh bề mặt trụ ngoài 1 đạt kích thước Þ125, chiều dài L=1112. + Trở đầu chi tiết, tiện trụ bề mặt còn lại. ¾ Sơ đồ gá đặt: ¾ Máy công nghệ: Ta chọn máy tiện cỡ lớn của Liên Xô là 1M63: ¾ Chuẩn công nghệ: Chi tiết được gá trên 2 mũi tâm và sử dụng tốc kẹp, luynet. ¾ Dụng cụ cắt: + Dao tiện ngoài có gắn mảnh hợp kim cứng. SVTH: Lê Thanh Tùng - 56 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Theo tài liệu [8, trang 297, Bảng 4.6], dụng cụ cắt có các thông số sau H B L l n r 16 10 100 10 4 0,5 ¾ Dụng cụ kiểm tra: Dùng thước kẹp với cấp chính xác 0,01 mm để kiểm tra. ¾ Dung dịch trơn nguội: Có thể dùng hoặc không dùng dung dịch trơn nguội. Nếu dùng dung dịch trơn nguội là nước Emunsi. ™ Nguyên công 4: ¾ Nội dung nguyên công: + Tiện bề mặt trụ ngoài đạt kích thước Þ100, L = 180(mm). + Tiện bề mặt trụ ngoài đạt kích thước Þ60, L = 120(mm). + Trở đầu lại, tiện bề mặt trụ ngoài đạt kích thước Þ100, L = 180(mm). + Tiện bề mặt trụ ngoài đạt kích thước Þ60, L = 110(mm). ¾ Sơ đồ gá đặt: SVTH: Lê Thanh Tùng - 57 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật ¾ Máy công nghệ: Ta chọn máy tiện cỡ lớn của Liên Xô là 1M63: ¾ Chuẩn công nghệ: Chi tiết được gá trên 2 mũi tâm và sử dụng tốc kẹp, luynet. ¾ Dụng cụ cắt: + Dao tiện rãnh có gắn mảnh hợp kim cứng. Theo tài liệu [8, trang 307, Bảng 4-21]. H B L a r 12 12 65 3 1.2 ¾ Dụng cụ kiểm tra: Dùng thước kẹp với cấp chính xác 0,01 mm để kiểm tra. ¾ Dụng dịch trơn nguội: Ta dùng dung dịch trơn nguội là nước Emunsi. ™ Nguyên công 5: ¾ Nội dung nguyên công: + Dùng dao tiện ren vát mép đạt kích thước 3x45°. + Tiện ren M60x5.5, L = 60 (mm). + Trở đầu chi tiết lại, vát mép đạt kích thước 3x45°. + Tiện ren M60x5.5, L = 80 (mm). ¾ Sơ đồ gá đặt: SVTH: Lê Thanh Tùng - 58 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật ¾ Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt: Chi tiết được gá trên 2 mũi tâm và sử dụng tốc kẹp, luynet. ¾ Máy công nghệ: Ta chọn máy tiện cỡ lớn của Liên Xô là 1M63: ¾ Dụng cụ cắt. Chọn dao tiện ren có gắn mảnh hợp kim cứng. Theo tài liệu [8, trang 301, Bảng 4.12], dụng cụ cắt có các thông số sau: b H L l n p 12 20 120 6 3 0,8-3 ¾ Dụng cụ kiểm tra: Dùng thước kẹp với cấp chính xác 0,01 mm để kiểm tra. SVTH: Lê Thanh Tùng - 59 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật ¾ Dụng dịch trơn nguội: Ta dùng dung dịch trơn nguội là nước Emunsi. ™ Nguyên công 6: Tổng kiểm tra các mặt gia công. Gia công các ba via. 4.7 Xácđịnh chế độ cắt: 4.7.1 Xác định chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ125: ¾ Chọn chiều sâu cắt: t (mm). ♦ Khi tiện thô: t = 3(mm), số lần cắt i = 2. + Kích thước trục Dthô1 = 140(mm). + Kích thước trục sau tiện thô: Dthô2 = 128(mm). ♦ Khi tiện bán tinh: t = 1.25(mm), số lần cắt i = 1. + Kích thước trục: Dbán tinh 1 = 128 (mm). + Kích thước trục sau tiện bán tinh: Dbán tinh 2 = 125.5(mm). ♦ Khi tiện tinh: t = 0.25, số lần cắt i = 1. + Kích thước trục: Dtinh 1 = 125.5(mm). + Kích thước trục sau tiện bán tinh: Dtinh 2 = 125(mm). ¾ Chọn lượng chạy dao: S (mm/vg). + Sthô = 0,6 mm/vòng ( theo [8, trang 11, bảng 5 – 11]). + Stinh = 0,1mm/vòng ( theo [8, trang 13, bảng 5 – 14]). ¾ Xác định tốc độ cắt: V (m/ph). phmK StT C V Vy z xm V vv /, . = Trong đó: Cv – Hệ số điều chỉnh tra [8, trang 14, bảng 5–17] ta có: Cv = 350 khi vật liệu lưỡi cắt là T15K6. xv, yv, m – Các số mũ được tra [8. trang 14, bảng 5 – 17] ta có: xv = 0,15; yv = 0,35, m = 0,2 V – Vận tốc cắt. S – Lượng chạy dao vòng, Sthô = 0,6 mm/vòng, Stinh = 0,1 mm/vòng. T – Tuổi bền của dao khi sử dụng 1 dao, T = 60 phút. t – Chiều sâu cắt, tthô = 3(mm), ttinh = 0.25(mm). SVTH: Lê Thanh Tùng - 60 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Kv – Hệ số điều chỉnh vận tốc, ta có: Kv = Kmv.Knv.Kuv Với Kmv – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính chất cơ lý của thép; Theo [8, trang 7, bảng 5–3], khi σb = 750 Mpa có Kmv = 0,48 Kuv – Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, sử dụng vật liệu T15K6 khi thép bền nhiệt và chống ăn mòn. Theo [8, trang 8, bảng 5–6] ta có Kuv = 1,9. Knv – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi Theo [8, trang 8, bảng 5–5], ta có Knv = 0,9. 82,09.10948.0.. =××==⇒ uvnvmvv KKKK Thay các giá trị thông số trên vào công thức tính tốc độ cắt ta được: ( )phmVthô /33.12882.06.0360 350 35,015,02,0 =××= ( )phmVtinh /26.24082.01.0360 350 35,015,02,0 =××= 29.319 12814.3 33.12810001000 =× ×=× ×= D Vn thôthô π (vòng/phút) 127.612 12514.3 26.24010001000 =× ×=× ×= D Vn tinhtinh π (vòng/phút) Theo thuyết minh máy ta chọn nthô = 580(vg/ph), ntinh = 850 (vg/ph). Lúc này tốc độ cắt thực tế: 96.305 1000 58012814.3 1000 =××== DnVthô π (m/ph). 625.333 1000 85012514.3 1000 =××== DnVtinh π (m/ph). ¾ Tính lực cắt Pz. Theo [8, trang16] ta có công thức: P nyx Pz KVStCP .....10= Cp, x, y, n – Là hệ số và số mũ được tra theo [8, trang 18, bảng 5 – 23] ta có: Cp = 300; x = 1; y = 0,75, n = - 0,15. Kp – Hệ số điều chỉnh, Kp = Kmp.Kϕp..Kγp.Kλp.Krp Theo [8, trang 9, bảng 5 – 9] ta có: Kmp = 0,75/0,75 = 1 Theo [8, trang 17, bảng 5 – 22] ta có: Kϕp = 1,08 khi góc nghiêng chính 30o Theo [8, trang 17, bảng 5 – 22] ta có: Kγp = 1,25 khi góc trước – 15o SVTH: Lê Thanh Tùng - 61 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Theo [8, trang 17, bảng 5 – 22] ta có: Kλp = 1 khi góc cắt chính 5o Theo [8, trang 17, bảng 5 – 22] ta có:Krp = 0,87 khi bán kính đỉnh dao r =0,5mm 175.187.0125.108.11 =××××=⇒ pK Thay các số trên vào công thức ta được: 23.3055175.196.3056.0330010 15,075,01 =×××××= −zP (N). ¾ Công suất cắt N. kW VPN z 27.15 102060 96.30523.3055 102060 =× ×=× ×= 4.7.2 Xác định chế độ cắt khi tiện mặt đầu: ¾ t, S, V tra theo [8, trang 56, bảng 5 – 64] khi dùng dao tiện T15K6. Khỏa mặt đầu trên máy tiện 1M63, σb = 750 Mpa. ¾ N, tra theo [8, trang 60, bảng 5 – 68]. t (mm) S (mm/vg) V(m/ph) n (v/ph) T (phút) N (kW) 2.5 0.75 227 850 0.12 4.9 Bảng 4.6.2 Tốc độ cắt khi tiện mặt đầu. 85037.516 14014.3 22710001000 =⇒=× ×=× ×= n D Vn π (vg/ph). ¾ Thời gian gia công cơ bản. nS LLLT . 21 ++= .i (phút). Trong đó: L = D/2 = 70 mm L1= 2.3260 5.2)25,0( 0 =+=÷+ tgtg t ϕ mm L2= )55,0( ÷ mm, chọn L2=5 mm Thay vào ta được: 56,04 85075.0 58.270 =×× ++=T phút 4.7.3 Chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ60 : ♦ Chế độ cắt khi tiện thô: t (mm) S (mm/vg) V(m/ph) n (v/ph) T (phút) N (kW) 4 0.5 260 890 1.54 5.8 SVTH: Lê Thanh Tùng - 62 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Bảng 4.6.3 Tốc độ cắt khi tiện thô mặt Þ60. )/(89004.1380 6014.3 26010001000 phvgn D Vn =⇒=× ×=× ×= π Thời gian gia công cơ bản: nS LLLT . 21 ++= .i (phút) Trong đó: L = 130 mm ( chiều dài bề mặt gia công ) L1= 48.4260 4)25,0( 0 =+=÷+ tgtg t ϕ mm L2= )31( ÷ mm, chọn L2=3 mm Thay vào ta được: 54.15 8905.0 348.4130 =×× ++=T (phút). ♦ Chế độ cắt khi tiện tinh: + Lượng chạy dao S tra theo [8, trang 13, bảng 5–14] khi Ra 0.63: t (mm) S (mm/vg) V(m/ph) n (v/ph) T (phút) N (kW) 0.25 0.12 130 630 1.24 5,8 Bảng 4.6.3 Tốc độ cắt khi tiện tinh mặt Þ60. )/(63002.690 6014.3 13010001000 phvgn D Vn =⇒=× ×=× ×= π Thời gian gia công cơ bản: nS LLLT . 21 ++= .i (phút) Trong đó: L = 130 mm ( chiều dài bề mặt gia công ) L1= 68.2260 25.0)25,0( 0 =+=÷+ tgtg t ϕ (mm). L2= )31( ÷ mm, chọn L2=3 (mm). Thay vào ta được: 24.11 89012.0 325.0130 =×× ++=T (phút). 4.7.4 Chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ100 : ♦ Chế độ cắt khi tiện thô: t (mm) S (mm/vg) V(m/ph) n (v/ph) T (phút) N (kW) 4 0.4 260 890 1.57 5.8 SVTH: Lê Thanh Tùng - 63 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Bảng 4.6.3 Tốc độ cắt khi tiện thô mặt Þ100. )/(890025.828 10014.3 26010001000 phvgn D Vn =⇒=× ×=× ×= π Thời gian gia công cơ bản: nS LLLT . 21 ++= .i (phút) Trong đó: L = 180 mm ( chiều dài bề mặt gia công ) L1= 30.4260 4)25,0( 0 =+=÷+ tgtg t ϕ mm L2= )31( ÷ mm, chọn L2=3 mm Thay vào ta được: 57.13 8904.0 330.4180 =×× ++=T (phút). ♦ Chế độ cắt khi tiện tinh: + Lượng chạy dao S tra theo [8, trang 13, bảng 5–14] khi Ra 0.63: t (mm) S (mm/vg) V(m/ph) n (v/ph) T (phút) N (kW) 0.5 0.12 130 580 2.66 5,8 Bảng 4.6.3 Tốc độ cắt khi tiện tinh mặt Þ45. )/(58001.414 10014.3 13010001000 phvgn D Vn =⇒=× ×=× ×= π Thời gian gia công cơ bản: nS LLLT . 21 ++= .i (phút) Trong đó: L = 180 mm ( chiều dài bề mặt gia công ) L1= 28.2260 5.0)25,0( 0 =+=÷+ tgtg t ϕ (mm). L2= )31( ÷ mm, chọn L2=3 (mm). Thay vào ta được: 66.21 58012.0 328.2180 =×× ++=T (phút). 4.7.4 Chế độ cắt khi tiện ren M60x5.5: ♦ Chiều sâu cắt: t (mm). Chọn chiều sâu cắt t = 2(mm). ♦ Lượng chạy dao: S (mm/vg). + Lượng chạy dao dọc: Sd bằng bước ren p. Sd = 5.5 (mm/vg). SVTH: Lê Thanh Tùng - 64 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật + Lượng chạy dao ngang: Sp bằng chiều sâu cắt t. Sp = 2 (mm/vg). ♦ Tốc độ cắt: V(m/ph). vx z ym v K SST C V ×××= Trong đó : Cv và các số mũ m, x, y, và chu kỳ bền trung bình T Theo [ Bảng 5-49, trang 38- TL 8 ], ta có các giá trị của các hệ số trên: Cv – Hệ số điều chỉnh, tra bảng Cv = 14.8 ; Vật liệu lưỡi cắt P6M5. x = 0.70; y = 0.30; m = 0.11T = 80(ph). Kv – hệ số điều chỉnh tổng quát, phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể: Kv = Kmv x Kuv x Kev Trong đó: Kmv – hệ số phụ thuộc vào tính chất của vật liệu gia công, Kmv = 1.0 Kuv – hệ số phụ thuộc vào tính chất của vật liệu phần lưỡi cắt, Kuv = 1.0 Kev – hệ số phụ thuộc vào phương pháp cắt ren, Kev = 1.0 Thay vào công thức trên, ta được: 1 4.0280 8.14 70.030.011.0 ×××=V = 14.09 (m/ph). ♦ Các quan hệ lực: + Lực cắt thành phần tiếp tuyến, Pz(N): pu y p z Ki pC P ×××= 10 Trong đó: p – bước ren, p = 2 mm; i – số bước cắt, i = 3 (bảng 5-45, trang 38 – TL 8). Cp, y – hệ số và số mũ, tra theo (bảng 5-51, trang 43 – TL 8) ta có: Cp = 148; y = 1.7; u = 0.71. Kp – hệ số điều chỉnh, Kp = Kmp = 0.75 (bảng 5-10, trang 9 – TL 8). Như vậy ta có: 75.0 3 214810 71.0 7.1 ×××=zP = 1653.17 (N). ♦ Công suất cắt ren N, kW: SVTH: Lê Thanh Tùng - 65 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 601020× ×= VPN z = 601020 141653 × × = 0.37 (kW). Chương 5: NHỮNG VẤN ĐỀ QUAN TRỌNG ĐỐI VỚI MÁY ÉP 5.1 Dầu thủy lực và bảo quản. 5.1.1 Dầu thủy lực: Dầu trong hệ thống thủy lực là môi trường truyền công suất. Dầu thủy lực cũng là một chất bôi trơn và làm nguội cho hệ thống. Việc chọn loại dầu thích hợp là yêu cầu quan trọng đối với sự làm việc thỏa đáng và tuổi thọ của hệ thống thủy lực. Hai yếu tố quan trọng để chọn dầu thủy lực: SVTH: Lê Thanh Tùng - 66 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật ● Chất phụ gia chống mài mòn : loại dầu thủy lực được chọn phải chứa các chất phụ gia cần thiết để bảo đảm đặc tính chống mài mòn cao. ● Độ nhớt : loại dầu được chọn phải có độ nhớt thích hợp để duy trì màng bôi trơn đầy đủ ở khoảng nhiệt độ làm việc của hệ thống. Những loại dầu thủy lực phù hợp ● Dầu hộp trục khuỷu : phân loại theo tính năng, kí hiệu bằng các chữ cái SC, SD hoặc SE của SAE J180. ● Dầu thủy lực chống mài mòn : không có kí hiệu phổ biến chung cho loại dầu thủy lực này. Tuy nhiên các nhà cung cấp dầu thủy lực chính đều sản xuất và cung cấp loại dầu có chất lượng chống mài mòn này. ● Những loại dầu qui định khác của sản phẩm dầu mỏ, thích hợp đối với các hệ thống thủy lực, nếu chúng đáp ứng được những tính chất sau: a) Có đúng chủng loại và hàm lượng các chất phụ gia chống mài mòn dựa trên những loại dầu hộp trục khuỷu đã kí hiệu ở trên, hoặc đã qua một thử nghiệm trên bơm thủy lực tương tự loại dầu chống ăn mòn. b) Đáp ứng với các đề nghị về độ nhớt trình bày trong bảng dưới đây. c) Có tính ổn định hóa học đầy đủ, đối với quá trình hoạt động của hệ thống thủy lực. Bảng dươi đây trình bày độ nhớt yêu cầu để sử dụng đối với các thiết bị của Vickers trong những hệ thống thủy lực cơ giới và công nghiệp. Phạm vi nhiệt độ hoạt động ở hệ thống (t0 min - t0 max) Kí hiệu độ nhớt theo SAE *** -100 F đến 1300 F (-230C đến 540C) -00 F đến 1800F (-180C đến 830C) -00 F đến 2100F (-180C đến 990C) -500 F đến 2100F (100C đến 990C) 5W 5W – 20 5W-30 10W 10W – 30** 20 - 20W SVTH: Lê Thanh Tùng - 67 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật *Nhiệt độ vận hành Nhiệt độ thể hiện ở bảng trên là nhiệt độ nguội lúc bắt đầu làm việc đến nhiệt độ tối đa khi vận hành. Những qui định khởi động thích hợp được tuân thủ để bảo đảm sự bôi trơn đầy đủ trong suốt quá trình ‘’hâm nóng’’ hệ thống trước khi chính thức hoạt động. 5.1.2 Bảo quản dầu thủy lực: Chúng ta phải luôn luôn tuân thủ các yêu cầu bảo đảm cho hệ thống sạch sẽ: + Phải làm vệ sinh lau rửa toàn bộ hệ thống để loại bỏ các chất sơn, những mảnh kim loại, các xỉ hàn. + Súc rửa, thay bộ lọc mỗi khi thay dầu để ngăn cản sự thâm nhập của chất nhiễm bẩn vào trong hệ thống. + Phải tiến hành cung cấp sự lọc sạch dầu liên tục để loại bỏ cặn bẩn và các tạp chất do sự mài mòn và ăn mòn tạo ra trong quá trình làm việc của hệ thống. + Tạo ra sự bảo vệ liên tục cho hệ thống tránh sự ô nhiễm của không khí vào hệ thống, bằng cách làm kín hệ thống và lọc sạch không khí. + Trong quá trình sử dụng chú ý đổ đúng mức dầu và bảo dưỡng các lọc dầu, lỗ thông hơi, bình chứa + Sự thông khí phải thực hiện hết sức cẩn thận bằng việc thiết kế bình chứa và hệ thống một cách hợp lý đúng đắn, để bảo đảm sự thông khí của dầu thủy lực được giữ ở mức tối thiểu. 5.2 Sự rò rỉ và làm kín. 5.2.1 Sự rò rỉ: SVTH: Lê Thanh Tùng - 68 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Chúng ta đã biết khi bơm truyền động cho một động cơ thủy lực có dung tích bằng nhau, động cơ thủy lực đó sẽ quay với tốc độ như tốc độ của bơm. Đương nhiên ở đây chúng ta giả thiết toàn bộ lượng dầu thủy lực đi vào bơm sẽ được phân phối đến động cơ thủy lực và tác động làm cho động cơ quay. Nhưng chúng ta biết rằng, không thể đạt được 100% hiệu quả thể tích làm việc trong hệ thống, bởi vì một lượng dầu thủy lực bị rò rỉ trong hệ thống. Một số lượng dầu được định kế hoạch hoặc thiết kế để bù cho rò rỉ, một số rò rỉ khác có thể ngoài dự định. Bất kì sự rò rỉ nào được dự tính trước hoặc là không dự tính đều làm giảm hiệu quả làm việc, gây ra tổn thất công suất. Sự rò rỉ là vấn đề chúng ta phải chấp nhận trong những hệ thống thủy lực. Đây là cái chúng ta phải trả cho những lợi ích khi có những phương pháp truyền động công suất khác nhau. * Sự rò rỉ bên trong Sự rò rỉ bên trong phải được thiết kế ở các thiết bị thủy lực để cung cấp sự bôi trơn cho các lõi van, các trục, piston, ổ bi, các cơ cấu của bơm và những bộ phận di chuyển khác của thống thủy lực. Ngoài ra, ở một số thiết bị điều khiển bù của động cơ thủy lực và bơm, một số van thủy lực, các đường ống dẫn rò rỉ được thiết kế để cung cấp sự điều khiển chính xác, tránh các piston và lõi van làm việc bị ‘’giật cục’’ hoặc dao động. Dầu thủy lực không bị mất đi ở những đường rò rỉ bên trong, luôn luôn có đường về thùng chứa thông qua ống dẫn trở về hoặc đi qua những rãnh xả đặt biệt được thiết kế trong hệ thống. Tuy nhiên, sự rò rỉ bên trong quá nhiều chắc chắn sẽ làm cho cơ cấu dẫn động làm việc chậm lại. Sự tổn thất công suất đi kèm theo nhiệt sinh ra tại các đường rò rỉ. Trong một số trường hợp, sự rò rỉ qua mức ở van có thể làm cho cylinder bị trôi dạt hoặc thậm chí gây ra sự lọt dầu thủy lực vào khi van đang ở vị trí trung hòa. Trong trường hợp van kiểm soát lưu lượng hoặc kiểm soát áp suất, sự rò rỉ thường làm giảm tác động điều khiển, hoặc có thể bị mất điều khiển. Sự mài mòn thông thường sẽ làm tăng dòng rò rỉ bên trong do tạo ra đường dẫn dòng chảy lớn hơn. Dầu thủy lực có độ nhớt thấp sẽ rò rỉ nhiều hơn loại dầu nặng có độ nhớt cao. Do đó độ nhớt và chỉ số độ nhớt là sự cân nhắc quan trọng trong việc tạo ra hoặc ngăn cản sự rò rỉ bên trong. SVTH: Lê Thanh Tùng - 69 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Sự rò rỉ bên trong cũng sẽ tăng lên theo áp suất, cũng như áp suất cao sẽ tạo dòng chảy lớn hơn qua ống định cỡ. Vận hành ở áp suất cao hơn áp suất qui định sẽ làm tăng thêm sự nguy hiểm do sự tạo ra nhiệt và rò rỉ qua mức ở bên trong, điều này sẽ gây ra tác động có hại cho hệ thống. Đệm kín bên trong bị vỡ rách có thể mở ra một đường dẫn dòng rò rỉ lớn làm đổi hướng toàn bộ sự phân phối của bơm. Khi điều này xãy ra, mọi thiết bị đều ngừng hoạt động ngoại trừ dòng thủy lực rò rỉ và nhiệt tạo ra ở đường ống dẫn đó. *Sự rò rỉ bên ngoài Đến thời điểm này chưa có ai tìm thấy bất kì sự hữu dụng nào đối với sự rò rỉ bên ngoài. Sự rò rỉ bên ngoài kết hợp với những tác hại của rò rỉ ben trong tạo ra các điều kiện làm việc không phù hợp. Nó tạo ra sự cố về việc giữ vệ sinh của phân xưỡng, nhà máy, sự rò rỉ bên ngoài có thể gây ra nguy hiểm, gây tốn kém. Nói ngắn gọn đây là điều không ai muốn xảy ra. Sự thiết đặt không chính xác và kỹ thuật bảo dưỡng kém là những nguyên nhân đầu tiên gây ra rỏ rỉ bên ngoài. Các mối nối có thể rò rỉ vì chúng không gá lắp chính xác với nhau, hoặc do va đập và rung động ở đường ống làm chúng rung lắc và bị lỏng cac mối nối. Để ngăn chặn điều này, chúng ta có thể sử dụng những giá đỡ đường ống thích hợp. Bản thân các thiết bị thủy lực ít khi bị rò rỉ nếu chúng được lắp ráp và thiết đặt một cách chính xác. Tuy nhiên, nếu có sự hư hỏng ở đường ống xả, áp suất tăng qua mức, hoặc có sự nhiễm bẩn có thể làm cho các đệm kín bị rách vỡ, bị thổi lủng và gây ra sự rò rỉ bên ngoài của thiết bị thủy lực. 5.2.2 Sự làm kín: Sự làm kín, theo quan niệm rộng nhất là tất cả những công việc chúng ta thực hiện để giữ dầu thủy lực nguyên trong các đượng ống dẫn của nó, duy trì áp suất dòng chảy và giữ các vật liệu lạ hoặc bụi bẩn không cho xâm nhập vào hệ thống thủy lực. SVTH: Lê Thanh Tùng - 70 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Khi chúng ta muốn ngăn cản hoàn toàn sự rò rỉ, cần sử dụng phương pháp làm kín tuyệt đối. Còn phương pháp làm kín không tuyệt đối là kiểu làm kín cho phép một ít sự rò rỉ để bôi trơn. Trong hầu hết các thiết bị thủy lực của chúng ta, sự làm kín không tuyệt đối thường được thực hiện bằng cách lắp ráp các chi tiết gần sát với nhau. Lực của màng dầu mỏng mà chi tiết trượt lên sẽ làm tạo ra sự đệm kín hiệu quả đối với loại đệm kín tuyệt đối, chúng ta phải cung cấp loại vật liệu hoặc bộ phận làm kín thật sự. Những thiết bị, vật liệu ứng dụng làm kín thường được phân thành 2 loại, đệm kín tĩnh và đệm kín động, tùy theo các thiết bị được làm kín di chuyển tương đối với chi tiết khác. *Các loại đệm kín tĩnh Đệm kín tĩnh thường được đặt giữa các bộ phận không di chuyển tương đối với nhau. Những loại đệm kín và găng làm kín là những loại đệm kín tĩnh, chúng thường được sử dụng để làm kín các mối liên kết giữa các chi tiết. Các loại đệm kín ở ren ống pipe, các vòng đệm kín sử dụng với khớp nối ống tube, các đệm kín ở đầu nắp chụp van và nhiều loại đệm kín khác gắn trên các bộ phận không chuyển động được phân loại là những đệm kín tĩnh. *Các loại đệm kín động Loại đệm kín động được ứng dụng ở những nơi có sự chuyển động tịnh tiến, hoặc chuyển động quay giữa 2 chi tiết được làm kín với nhau. Ví dụ, đệm kín giữa piston và ống lót trong cylinder thủy lực và đệm kín trên trục truyền động ở bơm hay động cơ thủy lực. Các loại đệm kín động rất nhiều loại và rất khác nhau, yêu cầu phải có một kiến thức chuyên sâu về những loại đệm này. *Những loại vật liệu làm kín Những loại vật liệu làm kín đầu tiên đối với các thiết bị thủy lực chủ yếu là da thuộc, lie và các loại sợi tẩm. Điều này có thể làm ngạc nhiên chúng ta, vì hiện nay chỉ trông thấy những thiết bị đệm kín được trưng bày là những loại vòng đệm chữ O, vòng đệm chữ T và các loại đệm kín gờ. Những loại đệm kín này chỉ được chế tạo nhờ sự phát triển của cao su nhân tạo hay cao su tổng hợp trong thời gian SVTH: Lê Thanh Tùng - 71 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Chiến tranh Thế giới II. Loại cao su thiên nhiên không thích hợp với các sản phẩm dầu mỏ, do bị dãn nở và phồng rộp trong môi trường dầu mỏ. Cao su tổng hợp hoặc elastomer là loại vật liệu có nhiều chức năng hợp thành chúng thích hợp với điều kiện, trạng thái cần làm kín. Hầu hết những loại vật liệu làm kín chúng ta đang xem xét trong hệ thống thủy lực hiện nay đều được chế tạo bằng một trong những loại vật liệu tổng hợp này: Nitril (buna N), Silicon, Neoprene, Teflon, Butyl. 5.2.3 Ngăn ngừa rò rỉ: Có 3 yếu tố chung tham dự vào quá trình ngăn ngừa sự rò rỉ. Kết cấu làm giảm đến mức tối thiểu sự rò rỉ, kiểm soát các điều kiện vận hành và lắp đặt chính xác. *Dạng cấu tạo chống rò rỉ Việc sử dụng ren thẳng, mặt bích và gắn tấm đệm kín góp phần làm giảm rất nhiều sự rò rỉ bên ngoài đặt biệt là với các đệm chế tạo sau này. Hiện nay, hầu hết các mối nối liên kết sử dụng vòng đệm kín chữ O, loại này ít có xu hướng rò rỉ hơn là loại tấm đệm hoặc là các ren ống được làm côn. Những loại van được gắn ở phía lưng cũng được làm kín bằng vòng đệm chữ O hơn là các tấm đệm. Các ống pipe nối vào các tấm phẳng mặt bích là cố định, việc sử dụng băng teflon sẽ làm giúp cho mối liên kết chắc chắn hơn, tránh được sự rò rỉ. Khi lắp ráp thêm bộ phân phối chúng ta sẽ giảm được nhiều hơn khả năng rò rỉ. Bộ phân phối là một khối phẳng được gắn trong thiết bị thủy lực, khối này có các đường dẫn nối liền với nhau giữa các van, do đó sẽ loại bỏ được nhiều đường ống dẫn. Nếu có chỗ để gắn một bộ phân phối van trên thiết bị máy, những mạch thủy lực phức tạp được đơn giản hóa, với ít đường nối ở bên ngoài hơn, chỉ cần đường ống áp suất trở về và các đường ống đến cơ cấu tác động. *Các điều kiện vận hành Kiểm soát được các điều kiện vận hành là điều rất quan trọng đối với tuổi thọ của đệm kín. Một đệm kín ở trục hoặc đệm kín của thanh đẩy piston tiếp xúc với môi trường không khí sẽ làm cho tuổi thọ bị rút ngắn một cách đáng kể nếu môi trường hơi ẩm, muối, bụi bẩn hoặc các chất ô nhiễm làm mài mòn đệm kín. Nếu không thể bảo vệ được đệm kín khỏi môi trường làm việc không thỏa đáng, thì đó là điều đáng ngại cho các thiết bị. SVTH: Lê Thanh Tùng - 72 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 5.3 Khớp nối thủy lực. Khớp nối được chế tạo từ gang dẻo hoặc thép rèn, không được phép dùng gang xám. Chúng có thể được làm ren hoặc là gắn mặt bích để sử dụng với đường ống dẫn, chúng cũng có thể gắn bích hoặc dùng mối ghép loại ép căng để sử dụng với loại ống tube. Những loai khớp nối sử dụng sức ép có thể được làm loe miệng hoặc là loại cặp chặn vào. Do các mối nối của ống dẫn làm bằng ren, nên chúng dễ bị rò rỉ, vì thế nên tránh dùng các khớp nối, nếu có thể trên hầu hết các thiết bị hiện đại. Tuy nhiên, nếu phải sử dụng khớp nối ren với đường ống, các đường ren phải được cắt ren với ống, các đường ren phải được lắp ráp với hỗn hợp bảo vệ để làm kín mối nối và bảo vệ các đường ren không bị gỉ sét. Các khớp nối mặt bích có thể được làm ren hoặc là hàn với các đầu ống. Các mặt bích lắp ráp thường sử dụng loại đệm kín bằng loại vật liệu mềm hơn để đảm bảo mối liên kết kín khít, không bị rò rỉ. Dưới đây là hình ảnh của một số khớp nối sử dụng trong máy ép thủy lực được thiết kế. a) b) c) Hình 5.1 – Một số loại khớp nối 5.4 Biến dạng đàn hồi trong hệ thống của các máy ép thủy lực: SVTH: Lê Thanh Tùng - 73 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Khi máy ép thực hiện các nguyên công công nghệ thì trong máy có tích tụ một lượng năng lượng biến dạng đàn hồi trong các chi tiết kim loại và chất lỏng. Trong một số trường hợp, năng lượng tích tụ trong hệ thống của máy ép thủy lực (năng lượng này sẽ mất đi sau khi máy thực hiện hành trình công tác) sẽ gần bằng hoặc là lớn hơn so với công có ích mà máy ép thực hiện. Ta cần xác định thể tích chất lỏng, trị số của hành trình của piston và lượng năng lượng tích tụ (làm biến dạng các chi tiết kim loại và chất lỏng). Trên hình trình bày sơ đồ tính toán của máy ép. Độ cứng của xà ngang trên và dưới được lấy bằng lớn vô cùng. Bỏ qua gia tốc tương đối trong các hướng vuông góc với hướng tác động của các lực mà các lực này không có ý nghĩa thực tế, ta nhận được: - Lượng thay đổi thực tế cylinder do có sự tăng đường kính trong của nó dưới tác dụng của áp suất chất lỏng: LD E V c t 2 1 2 πσ=Δ vì D D E t t Δ== σε ; D E D t σ=Δ ; nên LDDV 21 Δ=Δ π Hình 5.2 – Sơ đồ tính toán máy ép - Sự tăng thể tích cylinder do bị kéo dài theo chiều trục của nó: cF L E pFV . 2 2=Δ vì cEF pF L L E =Δ== σε Suy ra L EF pFL c .=Δ - Thể tích phụ thêm của chất lỏng trong cylinder bù cho lượng ép của cán hoặc piston: SVTH: Lê Thanh Tùng - 74 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật π π cF L E pFV . 2 3 =Δ Trong đó: ΔD – lượng thay đổi (gia số) đường kính cylinder; ΔL – gia số chiều dài cylinder; ctσ – ứng suất tiếp tuyến trên thành bên trong của cylinder; E – môđun đàn hồi của thép; D – đường kính trong của cylinder; L – chiều dài cylinder công tác; p – áp suất cao của chất lỏng công tác; F – diện tích bên trong của cylinder công tác; Lπ – chiều dài của cán piston hoặc piston; Fcπ – diện tích tiết diện của cán hoặc piston - Lượng biến đổi tổng cộng của thể tích các đường ống và cylinder, do có sự tăng đường kính trong của chúng, được xác định theo biểu thức: ( )TTtcct VVEV σσ +=Δ 24 trong đó: Ttσ - là ứng suất tiếp tuyến trong đường ống dẫn; Vc và VT là thể tích bên trong của các cylinder và đường ống (với chiều dài Lm). - Thể tích phụ thêm của chất lỏng trong cylinder bù do lượng dãn dài của các cột: k k F L E pFV . 2 5 =Δ trong đó: Lk và Fk - là chiều dài và diện tích các cột. -Thể tích bù cho sự nén của chất lỏng trong đường ống và trong cylinder: ( )pxT l VVVV E pV +++=Δ 06 trong đó: El – môđun đàn hồi của chất lỏng (trong các điều kiện thực tế thì trong cylinder không phải là chất lỏng nguyên chất, mà là hỗn hợp của chất lỏng và hơi khí, môđun đàn hồi của hỗn hợp này nhỏ hơn nhiều so với El); SVTH: Lê Thanh Tùng - 75 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật V0 – thể tích có hại của cylinder có nghĩa là thể tích chất lỏng công tác trong cylinder khi xà ngang di động ở vị trí tận cùng; Vx và Vp – là thể tích gây ra bởi hành trình không tải và hành trình công tác của piston. Thể tích của chất lỏng công tác cần thiết để bù cho lượng biến dạng của các phần kim loại và chất lỏng: ( ) ( )pxT lck k c n c tT T tb VVVVE p F L F L F L E pFVV E V ++++++++= 0 . 2 )(2 π πσσ Chiều dài hành trình của piston cần thiết để bù cho sự thay đổi thể tích gây ra bởi sự biến dạng của các phần kim loại và chất lỏng: F V L bb = Thế năng tích tụ trong hệ thống thủy lực: 2 bH Lpu = ; pH – lực ép định mức của máy ép Chương 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG SVTH: Lê Thanh Tùng - 76 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 6.1 Vận hành hệ thống: 6.1.1 Yêu cầu về lắp ráp: 1. Điều quan trọng nhất phải tuân thủ khi lắp ráp các hệ thống thủy lực là công tác vệ sinh sạch sẽ. Những hư hỏng nghiêm trọng có thể xãy ra rất nhanh chóng trong hệ thống, nếu có những vật liệu bên ngoài xâm nhập vào hệ thống. 2. Luôn luôn làm kín tất cả những khe hở của bình chứa sau khi vệ sinh bình chứa. Chu kỳ vệ sinh thay dầu mới phải là một phần trong thời khóa biểu bảo dưỡng hệ thống. 3. Khi hệ thống thủy lực được mở ra, phải đậy hoặc bịt kín tất cả các cổng nối để không cho chất bẩn và không khí ẩm lọt vào hệ thống. Phải luôn luôn giữ chúng bịt kín ngoại trừ khi sửa chữa hoặc lắp ráp. 4. Phải giữ các loại xăng trắng, chất tẩy rửa trong những thùng chứa an toàn. 5. Sử dụng các vòi không khí nén để làm sạch các khớp nối. 6. Kiểm tra các khớp nối của ống pipe, ống tube, ống mềm, để chắc chắn rằng không có sự hiện diện của cáu bẩn, ba vớ, vảy cặn và không bị co thắt, có khía, có ngấn. Các loại ống mềm và ống tube phải được chụp kín bằng nắp ở các đầu khi lưu trữ. 7. Doa lại các đầu ống pipe và ống tube để tránh các vật liệu bị chồn quá nhiều sẽ làm hạn chế dòng chảy hoặc gây ra trường hợp chảy rối. 8. Không sử dụng những khớp nối áp suất cao ở các đường ống nạp bởi vì chúng có đường kính trong nhỏ hơn và có thể làm hạn chế dòng chảy. 9. Không nên sử dụng hàn điện hoặc cắt gọt ống ở nơi hệ thống thủy lực đang tháo ráp để sửa chữa. 10. Không sử dụng băng teflon hoặc những hỗn hợp làm kín ống ở các loại ren trụ. 11. Khi sử dụng các khớp nối mềm trên các trục bơm và động cơ thủy lực chúng ta phải thực hiện như sau: a) Điều chỉnh các nửa khớp nối sát với nhau, luôn luôn phải ở trong khoảng 0.20 inch (5.08mm). SVTH: Lê Thanh Tùng - 77 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật b) Cho phép có khe hở khoảng 1/32 đến 1/16 inch (0.79 đến 1.59mm) giữa các nửa khớp nối, hoặc thực hiện theo sự cho phép của nhà chế tạo đối với các khe hở. c) Không được đóng các khớp nối vào trục. Các khớp nối phải luôn luôn được lắp trượt hoặc được lắp ép nóng bằng cách sử dụng dầu nóng để lắp ráp. 12. Bôi mỡ đầy đủ vào các rãnh then, then trượt lúc lắp ráp để tăng tuổi thọ cho chi tiết. 13. Khi sử dụng các khớp nối vạn năng kếp để liên kết, chỉ nên tạo ra góc quay theo một hướng. 14. Khi lắp ráp các chi tiết trong hệ thống, phải phủ một lớp dầu thủy lực vào chi tiết để tăng sự bôi trơn ban đầu, cho đến khi hệ thống được chuẩn bị tốt để làm việc. Nhớt hoặc mỡ bôi trơn là những chất dễ tan và có thể được sử dụng để dễ dàng gắn các chi tiết với nhau nếu cần thiết. 6.1.2 Qui trình khởi động ban đầu: Những loại bơm và động cơ thủy lực được cấu tạo để khởi động ở tình trạng không tải. Điều quan trọng là chúng được khởi động với các cửa thoát được thông với áp suất khí trời để loại bỏ không khí ở hệ thống thủy lực. Mặt khác bơm không thể mồi và có thể bị hư hỏng do thiếu chất bôi trơn. Không bao giờ khởi động các bơm cánh van khi: ♦ Van bị đóng kín. ♦ Bộ tích trữ đang được nạp. ♦ Vòng làm việc kín với động cơ thủy lực. Các van điều khiển hướng thông thường là loai có mạch nhánh, vì vậy bơm có thể được khởi động một cách dơn giản bằng cách định tâm các lõi van. Nhưng nếu dầu thủy lực không thể tuần hoàn được ở áp suất, nên có một van nhỏ trong đường ống áp suất hoặc một khớp nối trong đường ống và sẽ mở ra để khởi động. Phải để cổng thoát được thông với không khí cho đến khi dòng thủy lực chảy ra ngoài. Sự xả khí tự động có thể được thực hiện bằng cách lắp một van xả khí, van SVTH: Lê Thanh Tùng - 78 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật này sẽ mở ra để xả không khí nhưng sẽ đóng lại khi dòng thủy lực bắt đầu chảy ra. 6.1.3 Các điểm lưu ý khi vận hành bơm : Tránh vận hành quá tốc độ Vận hành bơm ở tốc độ quá cao thì ma sát giữa các bộ phận trong bơm sẽ tăng cao do khả năng bôi trơn giảm. Điều này sẽ làm cho máy bơm bị hư hỏng sớm. Vận hành bơm quá tốc độ cũng gây ra nguy cơ hỏng vì ‘’ thiếu hụt dầu’’ trong bơm. Tránh hiện tượng thiếu hụt dầu Thiếu hụt dầu là tình trạng dầu không đủ để nạp đầy vào mọi nổitng ngõ nạp của bơm. Khi tình trạng này xảy ra, dầu thoát ra khỏi bơm sẽ có bọt khí. Dầu áp lực có chứa bọt khí sẽ dẫn đến những sai lệch trong truyền động. Nguyên nhân của tình trạng này ngoài việc vận hành bơm quá ở tốc độ còn có thể do một số nguyên nhân khác như: đường ống dầu bị nghẹt ở một số vị trí, mức dầu trong bình chứa thấp hơn cửa nạp hoặc độ nhớt của dầu quá cao. Có chân không ở ngõ nạp của bơm Đối với đa số các máy bơm thủy lực, chân không tối đa cho phép ở ngõ nạp là 5 in.Hg. Lý tưởng là không có chân không ở ngõ nạp. Nếu có chân không ở ngõ nạp sẽ xảy ra tình trạng ‘’ thiếu hụt dầu’’. Tình trạng này sẽ gây ra sự ăn mòn kim loại bên trong bơm và tăng khả năng biến chất của dầu thủy lực. Ngoài ra tình trạng ‘’ thiếu hụt dầu’’ còn gây ra tiếng ồn. Điều nguy hiểm là tiếng ồn chỉ được phát hiện khi chân không ở ngõ nạp là 10 in.Hg, nhưng lúc này thì tác hại đã xảy ra. Để hạn chế tình trạng ‘’ thiếu hụt dầu’’ cần dùng các ống dẫn dầu lớn, chiều dài ngắn nhất (có thể được), hạn chế những chỗ gấp khúc, nên vạn hành bơm ở tốc độ danh định. Có thể là tạo ra áp suất ở ngõ nạp của bơm bằng cách đặt bình chứa phía trên bơm hoặc dùng bơm phụ để cấp dầu cho bơm. Có thể đặt đồng hồ đo chân không để kiểm tra chân không ở ngõ nạp của bơm. SVTH: Lê Thanh Tùng - 79 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 6.2 Bảo dưỡng hệ thống: Nhiều hệ thống thủy lực được thiết kế không xem xét đến vấn đề bảo dưỡng một lần trong quá trình sử dụng. Thông thường yêu cầu ban đầu là giá thành sản phẩm nhỏ nhất, ảnh hưởng đến việc đầu tư bảo dưỡng cho hệ thống. Hậu quả của công việc trên là: ● Các bộ lọc trong hệ thống sẽ không thích hợp. ● Sẽ không đủ phương tiện kiểm tra giám sát mức độ mài mòn. ● Van và các thiết bị khác sẽ không đặt đúng vị trí thích hợp. ● Công việc bảo dưỡng cần thiết để làm sạch thùng dầu trước khi chắc chắn rằng các thiết bị có thể được kiểm nghiệm và thay thế. 6.2.1 Hệ thống lọc và độ sạch: Thống kê cho thấy rằng 80% các hư hại trong hệ thống thủy lực trực tiếp hay không trực tiếp đều bắt nguồn từ việc ô nhiễm dầu thủy lực. Bằng cách sử dụng bộ lọc phù hợp có thể làm giảm được phần lớn mức độ ô nhiễm dầu. ● Chắc chắn rằng các bộ phận lọc được gắn vào hệ thống một cách tương đối và kích thước của nó đủ để chuyển toàn bộ lưu lượng chất lỏng mà bơm cung cấp trong điều kiện khởi động lạnh. ● Kiểm tra thùng chứa dầu thật sự kín chưa và tất cả những đệm kín làm việc trong điều kiện tốt. Kiểm tra xem nắp thông hơi của thùng dầu có sạch không, và kích thước phù hợp với mức độ xử lý lưu lượng khí cần trao đổi hay không. ● Khi nạp dầu cho thùng dầu hoặc đậy nắp thì dùng một bộ lọc để chuyển dầu vào, không nên dùng bình đổ dầu trực tiếp vào như bình tưới nước. ● Thùng dầu phải được gắn với khóa xả dầu để có thể chảy hết một cách tuần hoàn và làm sạch cùng với bộ hút. 6.2.2 Giám sát chế độ: 6.2.2.1 Thiết bị: Chế độ hoạt động của bơm, mô tơ thủy lực và các van điều khiển với các lỗ ngoài có thể dự đoán bằng cách đo lường dòng rò rỉ trên các đường ống dẫn. Các khóa đường ống dẫn nên lắp đặt để có thể dễ dàng ngắt dòng rò rỉ khi có sự cố, các dòng rò rỉ được thu gom về một bình đo lường và tốc độ dòng rò rỉ của các thiết bị phải được giám sát. SVTH: Lê Thanh Tùng - 80 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 6.2.2.2 Chất lỏng: Giám sát ô nhiễm chất lỏng thủy lực có thể có ích rất lớn. Những kiểm tra thông thường đặt ra là cần phải xác định cấp độ sạch để bảo dưỡng và cung cấp hướng dẫn đúng cho việc hoạt động của máy. Thùng chứa, ống dẫn và những dụng cụ sử dụng làm mẫu nên cẩn thận lau sạch. 6.2.2.3 Mài mòn thiết bị: Mài mòn trong hệ thống thủy lực là nguyên nhân chính của sự ô nhiễm dầu. Nó làm cho hiệu suất lọc và bảo dưỡng giảm đi tới mức thấp. Mài mòn xảy ra hiện tại có thể xác định bằng cách giám sát sự thay đổi lưu lượng dòng rò rỉ và bằng cách phân tích thành phần vật liệu mài mòn trong dầu. Những nguyên nhân khác gây mài mòn thiết bị là do sự xê dịch của bơm và bộ phận tác động. Bằng cách siết chặt các bu lông lỏng, đường ống làm việc và các van trượt gây nên dao động trong hệ thống. Những hư hỏng vật lý có thể xảy ra là do kết quả của sự lạm dụng sai, vị trí lắp đặt sai và bảo vệ không tương xứng với từng thiết bị bộ phận. 6.2.3 Kế hoạch bảo dưỡng: Công việc vận hành: ● Kiểm tra trực quan những hư hỏng hoặc rò rỉ đường ống, khớp nối và thiết bị. ● Kiểm tra trực quan mức chất lỏng trong thùng dầu và đặc tính của chất lỏng. ● Kiểm tra áp suất hoạt động, bộ chỉ thị chế độ của bộ lọc. ● Kiểm tra sự an toàn tại nơi làm việc. ● Kiểm tra hoạt động của hệ thống và sản xuất. Bảo dưỡng theo chu kỳ: (hàng tuần, hàng tháng, phụ thuộc vào điều kiện hoạt động) ● Kiểm tra độ ổn định của tất cả các thành phần. ● Kiểm tra chỉ số áp suất tại lúc kiểm tra trong hệ thống. ● Kiểm tra mức độ tiếng ồn của bơm và nhiệt độ hoạt động. ● Kiểm tra toàn bộ bộ phận tác động (cylinder-piston) như hư hỏng, mức độ ồn, nhiệt độ hoạt động, vận tốc đầu ra và lực. Bảo dưỡng hằng năm: ● Làm sạch thùng dầu, kiểm tra đặc tính của dầu. ● Làm sạch thùng dầu bên trong và bên ngoài, kiểm tra sự rỉ sét. SVTH: Lê Thanh Tùng - 81 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật ● Làm sạch bộ lọc. ● Làm sạch đường ống dẫn khí của bộ phận làm mát. ● Kiểm tra tất cả ống mềm, ống pipe và khớp nối có hư hỏng, mài mòn hoặc rò rỉ hay không. Thay thế như yêu cầu. ● Kiểm tra mô tơ điện. ● Kiểm tra những mối liên kết mềm giữa bơm và mô tơ. ● Kiểm tra các phần tử lọc, thay thế các thiết bị đã sử dụng được 12 tháng. ● Làm sạch phễu lọc. ● Kiểm tra sự rò rỉ của bơm và mô tơ bằng cách vận hành dưới chế độ bình thường và so sánh với mức độ rò rỉ mà nhà chế tạo khuyến cáo cho phép. Nếu như sự rò rỉ quá mức thì cần phải đem đến nhà chế tạo để đại tu. ● Kiểm tra sự rò rỉ đệm kín giữa cylinder và piston. 6.2.3 Một số qui tắc chung trong kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống thủy lực: ● Trước khi vận hành máy cần phải kiểm tra ảnh hưởng của các phần ăn khớp hoặc cơ cấu máy. ● Cylinder phải được giữ chặt để không bị rơi dưới tác dụng của trọng lực. ● Ngắt dòng điện cung cấp và mở buồng điều khiển. ● Ngắt bơm và chắc rằng bơm không bất ngờ khởi động. ● Ghép tất cả phần cuối của ống pipe với cổng vào của các thiết bị để giữ không ô nhiễm ra ngoài. ● Các thiết bị được tháo ra cần phải được đánh dấu để giảm được công đoạn lắp ráp. ● Sử dụng cần siết lực để cố định các thiết bị, tránh không siết quá căng. ● Sử dụng tối đa công đoạn bảo dưỡng khi lần đầu đi đại tu. SVTH: Lê Thanh Tùng - 82 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN A. Kết luận: Các máy ép thủy lực cho phép tạo ra các lực lớn và hành trình dài của đầu ép một cách tương đối dễ dàng, tạo ra lực ở bất cứ điểm nào của hành trình, loại trừ quá tải; thực hiện việc kiểm tra trị số của lực tạo ra; giữ chi tiết ở dưới áp suất; điều chỉnh tương đối đơn giản tốc độ của hành trình công tác. Qua việc tính toán thiết kế và tham khảo một số tài liệu về máy ép thủy lực. Tôi đã rút ra một số kết luận sau: ¾ Một số thông số được lựa chọn theo kinh nghiệm, một số chi tiết đã được tiêu chuẩn hóa như cylinder, piston, các loại van, đường ống. ¾ Kết cấu máy đơn giản. ¾ Quá trình vận hành máy đơn giản. ¾ Máy phải được lau chùi sạch sẽ để đảm bảo vệ sinh. ¾ Nhược điểm: Khâu vệ sinh máy còn gặp khó khăn. B. Đề xuất ý kiến: Để tăng hiệu quả sử dụng của các máy ép thủy lực ta có thể thực hiện bằng cách chọn lựa một cách tối ưu các thông số và kết cấu tương ứng. Lựa chọn tối ưu các thông số chính bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận hệ thống kết hợp với phương pháp lập chương trình động. Phương pháp này dùng để tạo ra thiết bị dập thủy lực có hiệu quả cao, có xét đến môi trường xung quanh của hệ thống, các yêu cầu của quá trình công nghệ và các chi tiết riêng của trạm máy ép, ngoài ra phương pháp này còn cho phép đưa ra các nhận định về triển vọng phát triển của ngành chế tạo máy ép. Dưới đây trình bày đề xuất ý kiến của tôi sau khi hoàn thành đề tài: 1. Xây dựng hệ thống mạch thủy lực có thể điều khiển bằng chương trình số. 2. Thêm vào mạch thủy lực bộ tích trữ nhằm làm giảm những rung động trong hệ thống, làm cho hệ thống vận hành êm dịu hơn. Ngoài ra sử dụng van treo tải để đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng cũng như thuận lợi cho quá trình gia công chi tiết. SVTH: Lê Thanh Tùng - 83 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 3. Thiết kế mạch thủy lực sử dụng van có thể điều chỉnh được áp suất. Từ đó ta có thể điều chỉnh được lực tác động lên chi tiết và vận tốc của đầu ép. Theo công thức F = p.A Giả sử A = const, thì F có mối quan hệ bậc nhất với p SVTH: Lê Thanh Tùng - 84 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tài liệu nước ngoài. Power Hydraulics. 2. PTS.TS Phạm Hùng Thắng Giáo trình hướng dẫn thiết kế đồ án môn học chi tiết máy. NXBNN, Tp. HCM, 1995. 3. Nguyễn Thành Trí. Hệ thống thủy lực trên máy công nghiệp. NXB Đà Nẵng, 2006. 4. Nguyễn Trọng Hiệp Giáo trình môn học chi tiết máy. (Tập 1,2). NXBGD. 5. Đặng Văn Nghìn, Thái Thị Thu Hà. Công nghệ chế tạo chi tiết máy. Trường ĐHBK Tp. HCM, 1992. 6. PGS.TS Trần Văn Địch, Th.S Nguyễn Thanh Mai. Sổ tay gia công cơ. NXB KH & KT. 7. Lê Trung Thực, Đặng Văn Nghìn. Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học công nghệ chế tạo máy. Trường ĐHBK Tp. HCM, 1992. 8. Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn. Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 1,2). NXB KH & KT. 9. Nguyễn Ngọc Anh, Phan Đình Thuyên, Nguyễn Ngọc Thư, Hà Văn Vui. Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3. NXB KH & KT, Hà Nội, 1979. 10. Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Trần Thế Sơn. Chế độ cắt gia công cơ khí. NXB Đà Nẵng. 11. Lê Quang Minh – Nguyễn Văn Lượng. Sức bền vật liệu tập 1. NXB Giáo Dục. 12. GS-TS Trần Hữu Quế. Vẽ Kỹ Thuật 1,2. NXB Giáo Dục.