CHƯƠNG IV: TÍNH SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN
IV.4 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BƠM THUỶ LỰC
Chọn bơm thuỷ lực cho hệ thống điều khiển bộ phận công tác của máy là bơm bánh răng. Bơm nầy có những ưu nhược điểm sau:
+) đây là loại bơm thuỷ lực đơn giản nhất, có kết cấu nhỏ gọn, cho áp suất dòng thủy lực lớn, làm việc chắc chắn đảm bảo, và đây là loại bơm thuỷ lực rẻ tiền nhất so với các loại bơm thuỷ lực khác nếu cùng lưu lượng.
Khi tính bơm động cơ thuỷ lực thì phải xác định được lưu lượng yêu cầu của hệ thống truyền động thuỷ lực và công suất cần thiết. Lưu lượng nầy phụ thuộc vào vận tốc chuyển động tịnh tiến của pitông của pittong trong xi lanh trong pitông, tức là vận tốc nâng hạ thiết bị làm việc của từng loại máy làm đất và diện tích làm việc của pitông trong xilanh. Dựa vào hai thông số nầy lưu lượng của các loại bơm – động cơ thuỷ lực nói chung sẽ được xác định theo công thức tổng quát sau:
Sau khi đã xác định được xi lanh thuỷ lực của từng cơ cấu, ta sẽ xác định được đường kính của pittông và diện tích bề mặt làm việc của pittông trong xilanh F.
trong đó xilanh nâng cần thường có đường kính và diện tích làm việc của pitông là lớn nhất. Dựa vào vận tốc, ta có thể xác định được lưu lượng của bơm thuỷ lực theo công thức:
Q = F.v (cm3/phuùt) Trong đó:
Ta chọn theo đương kính của xilanh nâng cần ta có:
F: Diện tích làm việc của pitông trong xilanh:
F =
4 3 , 22 . 14 , 3 4
.D2 = 2
π = 390cm2
V : vận tốc tịnh tiến của pittong trong xilanh, v = 200 cm/ phút Vậy lưu lượng của bơm là: Q = 390 . 200 = 78000 cm3/phút
= 78 (lít/phuùt)
Vì là bơm bánh răng nên có thể tính lưu lương như sau:
Q = 2.π.z.m2.b.n (cm3/phuùt) Trong đó:
z: số răng của bánh răng chủ động, chọn z = 20 răng m: môđun ăn khớp,
k m b
.
= 2 (cm)
Ở đây: k hệ số phụ thuộc trị số áp suất của hệ thống thuỷ lưc (tra bảng 4.IV.2 trang 355 sách giáo khoa) ta được k = 150
ta được m=2.1504 =0,013 (cm) b : chiều rộng răng, b = 4 cm
n : tốc độ quay của bánh răng chủ động, n = 600÷1500 v/phút ta chọn
n = 1000 v/phuùt
⇒ Q = 2.3,14.20.0,0132 . 4.1000 = 84,9 (cm3/phuùt) vậy thực tế bơm có lưu lượng là: Q = 84,9 (cm3/phút)
+) Vận tốc nâng cần là:
ta có công thức: Q = F.v
⇒ 1,08
5 , 78
9 , 84 =
=
= F
v Q (cm/phuùt)
2. Xác định công suất và mômen xoắn.
+) Công suất do bơm cung cấp cho động cơ thuỷ lực được xác định theo công thức:
Nb =612Q.p.η (KW) Trong đó:
Q: lưu lượng của bơm, Q = 30,78 lít/phút
P : áp suất do bơm tạo ra, p = 250 N/cm2 (xem trang 359) η : hệ số có ích của bơm, η = 0,8 ÷ 0,85
⇒ Nb = 30612,78.0.250,85 =14,79 (KW)
+) Công suất do áp suất của chất lỏng trong hệ thống thuỷ lực cung cấp cho động cơ thuỷ lực:
( )
612 . p1 p2
Nc =Q − (KW) Trong đó:
Q: lưu lượng của bơm, Q = 30,78 lít/phút
P1: áp suất của chất lỏng ở đường đầu vào p1 = 100 KG/cm2 P2 : áp suất của chất lỏng ở đường đầu ra p2 = 250KG/cm2 ⇒ ( ) 10
612 50 250 . 78 ,
30 − =
c =
N (KW)
+) Công suất trên trục động cơ thuỷ lực
Nủ = Nc . η = 10 . 0,85 = 8,55 (KW) +) Mômen xoắn trên trục động cơ
Mx = 9,55.Nn 955.24008,55 3,4(KGm)
d
d = =
Đường ống là một bộ phận quang trọng, nối liền các cơ cấu khác nhau trong hệ thống thuỷ kực. Chất lượng của đường ống ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm việc của hệ thống thuỷ lực. Tuỳ theo đặc điểm của hệ thống công tác mà đường ống có kết cấu cứng hoặc mềm.
a. Đường ống cứng.
Đường ống cứng trong hệ thống thuỷ lực thường được chế tạo từ thép các bon hình trụ không hàn có nhãn hiệu C10 hoặc C20. đối với các hệ thống thuỷ lực có hệ áp suất cao thì đường ống được chế tạo từ thép hợp kim, có gia công cơ khí bề mặt trong của ống.
+) Tính đường ống theo sức bền tĩnh.
Đường ống cứng thường được kiểm tra sự đứt dọc của đường ống theo sức bền tĩnh bằng công thức sau:
d [ ]d
b d
p σ
σ = ≤ . 2
. trong đó:
p: áp suất lớn nhất của chất lỏng, N/cm2. Ta có công thức:
( )
[ ] [ ] 0,861( / )
3 , 0 6 , 9
9 , 7 . 9 , 0 . 6 , 0 . 2 .
. . 2
. . 2
.
cm2
m N d
n p b
n m d b p
d d
+ = + =
=
⇒
= +
σ σ
d : đường kính ngoài của ống, cm
ta có công thức: 16. 16.0,6 9,6
16⇒ ≤ = =
≥ d d b
b (cm)
b: chiều dày thành ống,cm
b = 0,6 mm (chọn theo trang 360 sách giáo khoa)
[σ ]đ : ứng suất đứt cho phép, thường bằng (30÷35)% giới hạn của vật liệu chế tạo ống. [σ ]đ = 30%.26 = 7,8 (KN/cm2)
m: sự lệch theo đường kính ống do chế tạo lệch, m = 0,3 mm
n: hệ số kể đến sự sai lệch theo chiều dày thành ống do chế tạo, n = 0,9 vậy ta có: σd =0,8612.0,.69,6 =6,88(KN/cm2)≤[ ]σ d =7,8(KN/cm2).
Vậy đường ống làm việc đảm bảo.
Đường kính trong của ống được xác định theo công thức:
d=t9=,6d−−2.20.,b6=8,4(cm) b. Chọn đường ống mèm.