Đồ án truyền động thủy khí động lực MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN KHÁI QUÁT TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐƯỢC GIAO .4 I Chọn loại xe II Các nội dung .4 Giới thiệu tồng quan xe công dụng Cấu tạo chung Nguyên lý làm việc xe Thông số kỹ thuật PHẦN THIẾT KẾ MẠCH THỦY LỰC CỦA XE I Nguyên lý hoạt động xe II Thiết kế mạch thủy lực Thiết kế mạch thủy lực Nguyên lý hoạt động hệ thống 2.1.Điều khiển pistong nâng hạ cần 10 2.2.Cơ cấu quay toa 11 2.3.Cơ cấu chân chống 12 2.4.Cơ cấu kéo tời .13 III Các phần tử mạch .14 Thùng chứa dầu: 14 Bộ lọc dầu 15 Van an toàn 15 Van chiều 16 Bộ ổn định tốc độ .16 PHẦN TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 17 I Xy lanh chân chống (gồm xy lanh thủy lực) 17 II Xy lanh chân chống (gồm xy lanh thủy lực) 18 III Xy lanh nâng hạ cần 19 Đồ án truyền động thủy khí động lực IV Động kéo tời 22 V Xy lanh ống lồng cần trục 25 VI Tính chọn động xoay toa .28 PHẦN TÍNH CHỌN BƠM TRÊN MẠCH THỦY .32 I Tính chọn bơm mạch chân chống .33 Trên đường ống hút 34 Trên đường ống đẩy 34 Trên đường ống hồi 35 Tổn thất cục 35 II Tính chọn bơm mạch nâng hạ cần ống lồng 36 Trên đường hút 36 Trên đường ống đẩy 37 Trên đường ống hồi 37 Tổn thất cục 37 III Tính chọn bơm mạch quay toa kéo tời 39 Trên đường ống hút 39 Trên đường ống đẩy 39 Trên đường ống hồi 40 Tổn thất cục 40 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO .43 Đồ án truyền động thủy khí động lực LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, hầu hết máy cơng trình hay thiết bị nâng chuyển kể loại ơtơ khơng thể thiếu hệ thống thủy khí Thủy khí đóng vai trị quan trọng phát triển công nghiệp ôtô Là người kỹ sư, người thợ khí động lực không nghiên cứu lĩnh vực Kiến thức mà học phần truyền động thủy khí động lực mang lại giúp xây dựng hệ thống thủy lực từ vận dụng kiến thức học phần thủy khí máy thủy khí để tính tốn thiết kế chọn phần tử thủy lực thích hợp Trong học học phần: thủy khí máy thủy khí; em làm đồ án truyền động thủy khí động lực với đề tài “Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động thủy lực cần trục thủy lực ống lồng di chuyển bánh lốp với thông số: áp suất làm việc dầu p=16 Mpa, tải trọng nâng hàng G=25 tấn” Và giúp đỡ tận tình thầy giáo Phan Thành Long quý thầy cô bạn, em hồn thành đồ án mơn học Do lần đầu làm quen với việc tính toán thiết kế hệ thống thủy lực lắp máy nên làm khơng tránh khỏi sai sót, mong q thầy thơng cảm góp ý cho em để hoàn thành đồ án tốt Đà nẵng, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực Đoàn Đức Điềm Đồ án truyền động thủy khí động lực PHẦN KHÁI QUÁT TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐƯỢC GIAO Đề bài: Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động thủy lực cần trục thủy lực ống lồng di chuyển bánh lốp với thông số: áp suất làm việc dầu p=16 Mpa, tải trọng nâng hàng G=25 I Chọn loại xe Chọn xe Kato 25 II.Các nội dung Giới thiệu tồng quan xe công dụng Xe cẩu KATO loại cẩu sử dụng thường xun cơng trình nâng hạ với loại máy móc hay hàng hóa có trọng lượng lên đến vài trăm làm việc vận chuyển hàng hóa hay máy móc từ mặt đất lên cao Đối với tùy trọng tải mà xe cẩu KATO chia làm nhiều loại với tính khác nhằm đáp ứng nhu cầu khách hàng Có loại xe cẩu KATO: xe cẩu Kato 25 xe cẩu Kato 50 Trong đề em tập trung phân tích xe cẩu Kato 25 Là loại xe cẩu KATO sử dụng phổ biến có tải trọng từ 25 thường sử dụng việc bốc dỡ, cẩu di chuyển thiết bị máy móc nặng, hàng hóa, vật liệu xây dựng… xe cẩu KATo 25 thiết kế đảm bảo an toàn tuyệt đối, từ phần cẩu xe đến phần thân xe Phần cẩu xe có hệ thống tự động dừng cẩu, tự động dừng toa quay, tự cập nhật tình hình chân chống, thiết bị van an toàn thủy lực, thiết bị bảo việc nâng, hạ cần, thiết bị cảnh báo nhiệt độ dầu thủy lực, cảnh báo lọc dầu thủy lực hồi… phần thân xe thiết kế thiết bị lái khẩn cấp, cảnh báo tỏa nhiệt, hệ thống khóa lái tự động bánh sau, chống trượt, cảnh báo rò rỉ dầu, còi cảnh báo tốc độ động cơ… Xe thực tế: https://youtu.be/QOhpcW6pNu4 Đồ án truyền động thủy khí động lực Cấu tạo chung Xe cẩu bánh lốp gồm có phận sau: - Móc câu sử dụng để móc, giữ vật - Dây cáp có tác dụng nâng hạ vật - Hệ thống nâng hạ cần - Chân tựa - Thiết bị tựa quay - Buồng lái Nguyên lý làm việc xe - Khi nâng vật có tải trọng lớn, chân tựa máy đặt tựa đất máy móc cẩu vào vật - Thiết bị động lực nằm phần quay bánh lốp có nhiệm vụ dẫn động chuyển động khác như: nâng, hạ vật, nâng hạ cần, cần trục quay để đưa vật cần di chuyển đến vị trí cần thiết - Khi đưa vật lên cao cần thay đổi chiều dài cần để cấu tạo đoạn trung gian Đồ án truyền động thủy khí động lực Ưu điểm: Xe cẩu bánh lốp dễ dàng nâng vật có tải trọng lớn, khơng gian làm việc rộng lớn với chiều cao nâng đạt tới 55m, tầm với đạt đến 38m Đặc biệt: Cẩu bánh lốp di chuyển dễ dàng địa bàn thi công động việc di chuyển Bên cạnh đó: Xe cẩu bánh lốp có nhược điểm cấu tạo bánh lốp có chuyển so với xe cẩu bánh xích khu vực có địa hình đồi dốc Thơng số kỹ thuật Tổng chiều dài cẩu Kato 25 tấn: 11.565m Tổng chiều rộng: 2620mm Tổng chiều cao: 3.475mm Tổng trọng lượng: 26.495kg - Đối với phần cẩu: + Tải trọng nâng tối đa đạt 25 tấn, tầm với 3,5m + Thiết kế gồm cần: cần cần phụ Trong cần có chiều dài 9.35m – 30.5m, bao gồm giai đoạn cần điều khiển sử dụng hệ thống thủy lực cần phụ có chiều dài 8,7m -13,1m, thiết kế gồm đoạn cần có góc nghiêng o, 25o 45 o, 60 o + Có chiều cao nâng tối đa lên tới 31,2m trường hợp vươn hết cần chính, 44,8m vươn hết cần phụ + Vận tốc nâng cảu móc cẩu: tời đạt 17,8m/ph (tầng 4, đường cáp 7), tời phụ đạt 125m/ph (tầng 4, đường cáp 1) + Góc nâng cần từ o – 80 o với thời gian nâng hết góc phần 40s, thời gian hết cần 93s + Tốc độ quay toa: 2,9v/ph, với bán kính quay toa 3.100m - Đối với phần thân xe: Đồ án truyền động thủy khí động lực + Dòng xe sử dụng động diezel kỳ với xy lanh, sử dụng hệ thống làm mát nước, hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp với turbo tăng áp + Hệ thống lái: 4x2 4x4 + Tốc độ di chuyển đạt tối đa 49km/h + Khả leo dốc với độ nghiêng 60 o + Bán kính quay tối thiểu xe: -4,9m dẫn động bánh -8,2m với dẫn động bánh + Động diezel dung tích buồng đốt đạt 7,545l, công suất 200kw (2600 v/ph), momen tối đa 785 N.m (1400 v/ph) + Dung tích bình nhiên liệu 300l + Acquy: (12V – 120AH) x - Hệ thống an toàn phần thân xe bao gồm: + Các thiết bị lái khẩn cấp, cảnh báo tản nhiệt, cảnh báo lọc gió bẩn + Các hệ thống khóa lái tự động bánh sau, chống trượt, cảnh báo rị rỉ dầu phanh, khóa phanh làm việc, khóa treo, cịi cảnh báo tốc độ cảu động PHẦN THIẾT KẾ MẠCH THỦY LỰC CỦA XE I Nguyên lý hoạt động xe Gồm cấu Hình 1: Sơ đồ xe cẩu bánh lốp Đồ án truyền động thủy khí động lực - Cơ cấu nâng hạ cần: + Có xylanh thủy lực gá cố định thân xe cần, có nhiệm vụ giữ cho cần cố định tránh lắc lư + Hệ thống tời cáp dây kéo động thủy lực Dây cáp mắc vào đỉnh đầu cần có nhiệm vụ thay đổi góc nghiêng cần - Cơ cấu nâng hạ hàng: + Sử dụng hệ thống tời dây cáp kéo động thủy lực thông qua buli đầu cần móc - Cơ cấu xoay toa: + Sử dụng động thủy lực để xoay toa hệ thống phanh đĩa thủy lực để hãm toa Cơ cấu giống hầu hết loại máy cơng trình giúp cho xe linh hoạt - Cơ cấu chân chống + Dùng xy lanh thủy lực gá thân xe trượt di chuyển vào để giữ cho xe đứng vững không bị lật nâng hạ Hầu hết momen động sinh để kéo máy bơm dầu phục vụ cho hệ thống điều khiển hệ thống làm việc xe Đồ án truyền động thủy khí động lực II Thiết kế mạch thủy lực Thiết kế mạch thủy lực Hình 2: Mạch thủy lực xe cẩu bánh lốp Nguyên lý hoạt động hệ thống Động sử dụng lượng diezen dẫn động bơm quay theo, đưa dầu có áp suất cao từ thùng chứa vào hệ thống thủy lực Van an toàn giữ cho hệ thống hoạt động với áp suất nhỏ áp suất cho phép áp suất lớn van an toàn mở đường dầu cho dầu trở thùng làm giảm áp suất dầu Bộ điều tốc 12 đặt cửa nhằm đảm bảo vận tốc piston nâng hạ cần Đồ án truyền động thủy khí động lực lồng, động thủy lực quay toa, kéo tời tốc độ di chuyển bánh xích hoạt động vận tốc ổn định 2.1 Điều khiển pistong nâng hạ cần Hình 3: Mạch thủy lực nâng hạ cần Đẩy trượt van phân phối qua vị trí I: Thực nâng cần lồng Dầu bơm theo đường ống qua van phân phối sau qua van khóa lẫn đến khoang xy lanh Dầu khoang xy lanh di chuyển qua van phân phối đến van tiết lưu trở thùng dầu sau làm mát 10 Đồ án truyền động thủy khí động lực Khoảng cách từ tầm khối hàng đến tâm quay là: 11.92m (giả sử nâng hàng với độ cao H=20 làm việc với góc 500) Khoảng cách từ tâm cần trục đến tâm quay 9.32 m n số vòng quay bàn quay phút (n=2.3 vịng/phút) Momen lực qn tính: ε n M ¿= *∑ Gi∗r 2i Nm g i=1 ε n 0.2 M ¿= *∑ Gi∗r 2i = *(1960*22.212+3920*2.222+784*2.232+2490*22.212) g i=1 9.8 = 45272 daNm Trong đó: ε gia tốc gốc khởi động(hãm), t- thời gian sinh gia tốc quay, t = s g gia tốc trọng trường (9.8 m/ s2) Gi trọng lượng phần tử quay thứ I, N Trọng lượng cần 2000*9.8 = 19600 N=1960daN Trọng lượng đối trọng G= 4000*9.8=39200 3920daN Trọng lượng Cab điều khiển G = 800*9.8 =7840 N=784daN Trọng lượng hàng nâng, G = 3000*9.8=29400 N=2940daN r i bán kính phần tử quay tương ứng, Bán kính cần trục: sin 50˚*29= 22.21 m Bán kính Cab điều khiển 2.22 m 30 Đồ án truyền động thủy khí động lực Bán kính đối trọng 2.23m Bán kính hàng nâng 22.21m Lưu ý : Momen quán tính lớn khơng vượt q momen bám bánh lốp Momen cản tĩnh tổng hợp động xoay toa M ct = 45272 +8.96 +232.7 = 45513.66daNm=455136.6Nm Chọn hộp giảm tốc cầu trục ZQ 350 với tỷ số truyền động I = 48.47 [TL4], hiệu suất: ηdc = 0.98 ηck = 0.95 ηtldc = Số vòng quay trục động xoay toa n = v*i = 2.3* 48.47 = 111.481 vg/p = 1.86 vg/s Momen động thuỷ lực M đc=Mct/i = 455136.6/48.47= 9390 Nm Chọn áp suất làm việc động ΔP=0.9Pđm=14.4MPa Lưu lương riêng động cơ: Qr=Mđc/ΔP=6.5*10^-4m3=650cm3 Ta sử dụng động để xoay toa Dựa vào Momen, lưu lượng, áp suất tính động cơ, chọn Mơ tơ thủy lực Piston hướng kính AMT810 amech.vn Thơng số kỹ thuật: Lưu lượng riêng: 810 cm3/vg 31 Đồ án truyền động thủy khí động lực Tốc độ làm việc: 260 vg/p Áp suất làm việc lớn nhất: 200 bar Lưu lượng thực động Q= Qr∗ndc =810∗260∗106=0.0035 m3 / s Công suất thuỷ lực: N tl = ΔP*Q= (20-16)*106 *0.035=14000 W Công suất động thuỷ lực: N= N tl∗η dc*ηck ∗ηtlđc = 576000*0.95*0.98*1=536256 W PHẦN TÍNH CHỌN BƠM TRÊN MẠCH THỦY Để tính tiết diện đường ống phải vào vận tốc đường dầu Thông thường, chọn đường ống ta phải đảm bảo tổn thất đường ống nhỏ vừa phải kinh tế Nếu nhỏ tổn thất lớn lớn tổn thất khơng kinh tế, ta phải cân nhắc lựa chọn cho phù hợp Và áp suất làm việc 16Mpa nên ta chọn vận tốc đường ống sau: [trang 115-TL1] - Đường ống hút: v1 = 0.5  1.5 m/s - Đường ống đẩy: v2 =  m/s (Chọn v2=6 m/s) - Đường ống hồi: v3 = 0.5  1.5 m/s Đường kính đường ống tính theo cơng thức sau Trong đó: 32 Đồ án truyền động thủy khí động lực Q Σ: là tổng lưu lượng qua tiết diện ống (m3/s) v: vận tốc dầu qua tiết diện ống (m/s) d: đường kính ống (mm) - Kết cấu đường ống: + Đường ống hút: Do đường ống hút cấp dầu từ bể tới bơm nằm thùng dầu, chịu áp cao, ta chọn ống hút ống nhơm thép đúc + Đường ống hồi là: Đường ống hồi đế van bể Ta chọn ống hồi làm nhôm thép đúc + Đường ống đẩy: Đường ống đẩy thường chia làm phần: phần nằm từ bơm nguồn tới van phần nằm toàn bể dầu, để làm cho nguồn thêm mỹ quan ta làm ống đẩy phần ống cứng (thường thép đúc) Phần ống đẩy lại nối từ van đến cấu chấp hành ta chọn ống mềm Vậy ta chọn ống mềm ống cứng có đường kính d2(mm) với v2 = m/s - Chọn chiều dài đường ống: + Chiều dài đoạn đường ống hút chiều dài đoạn đường ống xả là: l1 = l3 = 3.5 m + Chiều dài đoạn ống đẩy là: l2 = m Với áp suất làm việc hệ thống thuỷ lực P=16MPa, - Chọn loại dầu thủy lực dùng hệ thống: VECTOR HYDRAULIC ISO AW 68 33 Đồ án truyền động thủy khí động lực + Khối lượng riêng (20oC):  = 870 Kg/m3 + Độ nhớt động học 100oC:  = 68.10-6 m2/s + Chỉ số độ nhớt: 100 + Độ chớp cháy cốc hở COC: 210 oC I Tính chọn bơm mạch chân chống Với lưu lượng làm việc Q=47.12 l/p= 7.85*10-4 m3/s áp suất làm việc 15.3 MPa Tính tốn đường ống thủy lực: Trên đường ống hút - Đường kính đường ống hút: d 1= - Tổn thất dọc đường ống hút: √ √ 4∗Q Σ 4∗7.85∗10−4 = =0.03 m π ¿ v1 3,14∗1 + Xác định trạng thái dòng chảy: R e1= v *d 1*0.03 = =441.2