Đồ án động cơ đốt trong d4 inline n = 33kw, n = 1950 vp

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
M
3
5b
15a
17a
18
20
11b
I
II
III
22
2b
4b
23
Hình 2.2. Sơ đồ điểu khiển động cơ thủy lực nâng hạ hàng.
+ Động cơ thủy lực kéo tời nâng hàng 18 được điều khiển nhờ van phân phối 20, cùng
với sự tác động của người lái vào bàn đạp 15a để điều khiển cơ cấu phanh 17a cho động cơ
thủy lực kéo tời nâng hàng hoạt động.
+ Hạ hàng: được thực hiện khi con trượt của cơ cấu phân phối 20 ở vị trí I và mở cơ
cấu phanh 17a nhờ tác động của người lái. Dầu được đẩy từ bơm 5b đến vị trí I của cơ cấu
phân phối qua van tác dụng khóa lẫn 11b, qua động cơ thủy lực kéo tời 18, rồi từ động cơ
thủy lực kéo tời về van tác dụng khóa lẫn, qua cơ cấu phân phối, qua bộ ổn định vận tốc 22,
qua bộ làm mát dầu 3 rồi trở về thùng chứa dầu 1.
+ Nâng hàng: Khi con trượt của cơ cấu phân phối ở vị trí III, hành trình ngược lại so
với vị trí I.
+ Khi con trượt của cơ cấu phân phối ở vị trí II động cơ thủy lực kéo tời không làm
việc, dầu từ bơm 5b sẽ qua van tràn 23 và trở về thùng chứa dầu.
+ Van tác dụng khóa lẫn 11b được bố trí để khắc phục sự tụt hàng van phân phối ở vị
trí III.
Điều khiển piston 14 nâng hạ cần lồng như sau:
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 5
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
M
4a
2a
5a
3
9
10
11a
I II III
13a
13b
14
12a
12b
6
Hình 2.3. Sơ đồ điểu khiển nâng hạ cần lồng.
+ Thực hiện hạ cần lồng: đẩy con trượt của van phân phối 10 sang vị trí I: dầu từ bơm
5a theo đường ống đến vị trí I của van phân phối, qua van tác dụng khóa lẫn 11a, qua van
chia dạng con trượt 13a đến khoang dưới của xilanh 14. Dầu từ khoang trên của xilanh 14
được đẩy qua van một chiều 12b, qua van tác dụng khóa lẫn 11a đến van phân phối 10 qua
bộ ổn định vận tốc 6, qua bộ làm mát dầu 3 rồi trở về thùng chứa dầu.
+ Đẩy con trượt sang vị trí III: Thực hiện hành trình ngược lại so với vị trí I. Lúc này
cặp piston xilanh thực hiện nâng cần lồng.
+ Đẩy con trượt ở vị trí II: Piston xilanh nâng hạ cần lồng không làm việc. Dầu từ bơm
5a qua van tràn 9 trở về thùng chứa.
+ Bộ chia lưu lượng kiểu van con trượt 13 được bố trí trên các đường ống của các
xilanh nâng hạ cần có tác dụng chia lượng dầu đến hai xilanh song hành, để hai xilanh cùng
làm việc đồng thời, tránh hai xilanh làm việc không đều khi tải trọng đặt lên hai xilanh khác
nhau.
+ Van tác dụng khóa lẫn 11a được bố trí để khắc phục sự tụt hàng van phân phối ở vị
trí III.
Điều khiển động cơ thủy lực cơ cấu quay toa 19 như sau:
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 6
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
M
3
5b
15b
17b
19
21
11c
I
II
III
22
2b
4b
23
Hình 2.4. Sơ đồ điểu khiển động cơ thủy lực cơ cấu quay toa.
+ Động cơ thủy lực điều khiển cơ cấu quay toa 19 được điều khiển nhờ van phân phối
21, cùng với sự tác động của người lái vào bàn đạp 15b để điều khiển cơ cấu phanh 17b cho
động cơ thủy lực quay toa hoạt động.
+ Quay toa theo chiều cùng chiều kim đồng hồ: được thực hiện khi con trượt của cơ
cấu phân phối 21 ở vị trí I và mở cơ cấu phanh 17b nhờ tác động của người lái. Dầu được
đẩy từ bơm 5b đến vị trí I của cơ cấu phân phối qua van tác dụng khóa lẫn 11c, qua động cơ
thủy lực quay toa 19, rồi từ động cơ thủy lực quay toa về van tác dụng khóa lẫn 11c, qua cơ
cấu phân phối 21, qua bộ ổn định vận tốc 22, qua bộ làm mát dầu 3 rồi trở về thùng chứa
dầu 1.
+ Quay toa theo chiều ngược lại: Khi con trượt của cơ cấu phân phối 21 ở vị trí III,
hành trình ngược lại so với vị trí I.
+ Khi con trượt của cơ cấu phân phối 21 ở vị trí II động cơ thủy lực quay toa không
làm việc. Dầu từ bơm 5b qua van tràn 23 trở về thùng chứa.
3. KHẢO SÁT BỘ CHIA LƯU LƯỢNG KIỂU VAN CON TRƯỢT (CHI TIẾT THẦY
GIAO).
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 7
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
3.1. Sơ đồ kết cấu
Hình 3.1. Kết cấu bộ chia lưu lượng kiểu van con trượt.
1- Vỏ bộ chia lưu lượng. 2- Van chia lưu lượng. 3- Lò xo. 4- Lỗ thông với đường dầu tới
xylanh lực. 5- Lỗ tiết lưu cố định. 6- Lỗ thông với đường dầu từ bơm. 7- Vỏ van chia lưu
lượng.
3.2. Nguyên lý làm việc
Bộ chia lưu lượng kiểu van con trượt, phụ thuộc vào áp suất làm việc giữa hai cửa ra
của van chia (PL1 và PL2). Trên van chia lưu lượng (2) có khoan lỗ tiết lưu (5) để đưa dầu
ra hai phía đầu lỗ (4).
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 8
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Hình 3.2.
Khi lưu lượng chảy qua hai lỗ tiết lưu (5) là như nhau Q1 = Q2 thì áp suất ở hai đầu
ống trượt P1 = P2. Khi đó ống trượt (2) được định vị ở giữa vỏ van (7) (Hình 3.2.)
Hình 3.3.
Nếu áp suất một cửa ra của van thay đổi dưới tác dụng của tải trọng PL1 > PL2, thì lưu
lượng dầu sẽ dồn về phía áp suất thấp P2, gây ra sự chênh lệch áp suất tại lỗ tiết lưu (5) và
PL2. Áp suất P1 sẽ tác dụng vào van chia lưu lượng (2) đẩy dịch chuyển sang trái đóng bớt
lưu lượng Q2 cho đến vị trí mà lưu lượng ở hai cửa Q1 = Q2. (Hình 3.3. ).
Như vậy khi áp suất làm việc ở hai cửa ra thay đổi, van chia lưu lượng (2) cũng
chuyển động liên tục nhằm đảm bảo cho lưu lượng giữa hai cửa là như nhau.
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 9
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
4.1. Tính toán thiết kế xilanh nâng hạ cần trục
Theo máy mẫu thì bán kính làm việc của cần trục là (R =
00
8030
→
), ta xét chế độ làm
việc ổn định của cần trục khi cần trục làm việc ở bán kính là (R =
)5,5430
00
→
. Để tính các
thông số cần thiết cho piston, ta xét trường hợp hạ cần trục khi cần trục đang làm việc ở góc
α
= 54,4
0

22
°

20
°
5
4
,
4
°
y y
x
o o
F
1
F
2
F
Trong đó: O - Tâm quay của cần trục
F - Tải trọng nâng cho trước F = 20 tấn
1
F

- Lực giữ cần trục
2
F

- Lực tác dụng vào piston xilanh nâng hạ cần
Theo sơ đồ trên thì tổng các lực tác dụng trên phương X là:
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 10
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

∑
=
0
X
F
↔

0))4,5490(22sin())4,5490(20sin(
000
2
000
1
=−++−+
FF
↔
0)6,57sin()6,55sin(
0
2
0
1
=+
FF
(1)

∑
=
0Fy

↔
0))4,5490(20cos())4,5490(20cos(
000
1
000
2
=+−++−+
FFF

↔
0)6,55cos()6,57cos(
0
1
0
2
=++
FFF
(2)
Từ phương trình (1) ta suy ra F
2
:
0
0
2
1
6,55sin
6,57sin.F
F
−
=
(3)
Thay phương trình (3) vào phương trình (2) ta được:
06,55cos.
6,55sin
6,57sin.
6,57cos.
0
0
0
2
0
2
=+−
F
F
F
N
F
F 4638671
6,55cos.
6,55sin
6,57sin
6,57cos
0
0
0
0
2
=
−
−
=
F
msp
F
F
F
t
qt
msc
d
p
2
A
2
p
1
A
1
D
Q
1
Q
2
G
Hình 4.1 Sơ đồ tính toán xilanh lực
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 11
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Phương trình cân bằng lực cụm xilanh - piston trong trường hợp đang xét:
p
1
.A
1
- p
2
.A
2
- F
t
- F
msp
- F
msc


- F
qt
+ G = 0
Trong đó :
p
1
- Áp suất dầu ở buồng công tác
p
2
- Áp suất dầu buồng mang cần piston
A
1
- Diện tích piston buồng công tác,
4
.
2
1
D
A
π
=
A
2
- Diện tích piston buồng mang cần ,
4
).(
22
2
dD
A
−
=
π
F
t
- Tải trọng công tác , F
t
= F
2
= 4638671 N
F
msp
- Lực ma sát giữa piston và xilanh
F
msc
- Lực ma sát giữa cần piston và vòng chắn khít
F
qt
- lực quán tính
G - Tải trọng của piston, chọn G = 10000 N
Lực ma sát giữa piston xilanh ( lực ma sát ở đây là ma sát ướt do có màng dầu làm
việc bôi trơn )
F
msp
= N.
μ
[1-
tr104]
Trong đó:
μ
- Hệ số ma sát ướt. Phụ thuộc cặp vật liệu xilanh là thép và vòng găng
bằng gang, ngoài ra còn phụ thuộc vào độ nhớt của dầu.
μ
= ( 0,09
÷
0,15 ) ,
chọn
μ
= 0,1
N - Lực của các vòng găng tác dụng lên xilanh và được tính:
N =
π
.D.b.(p
2
+ p
k
) +
π
.D.b.(z - 1).p
k
[1-
tr105]
b - Bề rộng vòng găng, chọn b = 20 mm
p
2
- Áp suất buồng mang cần piston, ở chế độ ổn định cho p
2
= 0
z - Số vòng găng, chọn z = 3
p
k
- Áp suất giữa vòng găng và xilanh, p
k
( 0,7
÷
1,4 ) kG/cm
2
Ban đầu chọn p
k
= 1 kG/cm
2
= 9,81.10
4
N/m
2
Lực ma sát giữa cần piston và vòng chắn khít:
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 12
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
F
msc
= 0,15.f.
π
.d.c.p [1- tr105]
Trong đó:
0,15: Hệ số kể đến sự giảm áp suất theo chiều dài của vòng chắn
f - Hệ số ma sát ướt giữa cần và vòng chắn, phụ thuộc cặp vật liệu cần piston là
thép và vòng chắn bằng gang, ngoài ra còn phụ thuộc vào độ nhớt của dầu chọn f = 0,1
d - Đường kính cần piston
c - Chiều dài tiếp xúc của vòng chắn với cần, chọn c = d
p - Áp suất tác dụng vào vòng chắn, p = p
2
= 0
Lực quán tính:
F
qt
= m.a
m - Khối lượng cụm chuyển động liên quan đến piston
a - Gia tốc chuyển động của cụm piston chuyển động tịnh tiến
Vì vận tốc khi nâng hạ cần là ổn định ( có thể thay đổi nhưng rất nhỏ ), vậy nên gia tốc
a sẽ có giá trị vô cùng nhỏ. Do đó F
qt
sẽ có giá trị rất nhỏ, để đơn giản trong quá trình tính
toán ta bỏ qua F
qt
.

Thay các giá trị vào phương trình:
p
1
.A
1
- p
2
.A
2
- F
msp
- F
msc
- F
qt
- F
t
- G = 0
↔
p
1
.
4
.
2
D
π
- p
2
.
4
).(
22
dD
−
π
- 0,1.[
π
.D.b.(p
2
+ p
k
) +
π
.D.b.(z - 1).p
k
]
- 0,15.f.
π
.d
2
.p - F
t
- G = 0
↔
p
1
.
4
.
2
D
π
- 0,4.
π
.D.b.p
k
- F
t
- G = 0
Do áp suất làm việc lớn 14 MPa, để đảm bảo điều kiện làm việc của cần, với áp suất
và tải trọng lớn chọn: d = 0,7D [ 4 - tr112]
Điều kiện để cần trục hạ được: Vì ta sử dụng hai xilanh nâng hạ cần lồng nên
2.p
1
.A
1

≥
2.p
2
.A
2
+ 2.F
msp
+ 2.F
msc
+ 2.F
qt
+ F
t
+ 2G
↔
2.p
1
.
4
.
2
D
π
≥
0,8.
π
.D.b.p
k
+ F
t
+ 2G
Với điều kiện để tính diện tích A
1
và A
2
ta cho vế trái bằng vế phải
p
1
.
2
.
2
D
π

¿
0,8
π
.D.b.p
k
+ F
t
+ 2G
↔
14.10
6
.
2
.14,3
2
D
= 0,8.3,14.D.0,02.9,81.10
4
+ 4638671 + 2.10000
↔
21980000.D
2
- 4928.D - 4658671 = 0
Suy ra: D = 0,46 m = 46 cm
Vì hai xilanh nâng hạ cần lồng đồng dạng với nhau nên đường kính piston của mỗi
xilanh sẽ là:
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 13
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
D
p
=
2
D
=
2
46
= 23 cm
Chọn D
p
= 23 cm
Đường kính cần piston của mỗi xilanh nâng hạ cần là:
d = 0,7 D
p
= 0,7.23 = 16,1 cm
chọn d = 17 cm
Diện tích piston công tác:
A
1
=
4
.
2
D
π
=
4
23.14,3
2
= 415,265 cm
2
Diện tích piston buồng mang cần:
A
2
=
4
)1723.(14,3
22
−
= 188,4 cm
2
Điều kiện để cần trục nâng được: Vì ta sử dụng hai xilanh nâng hạ cần lồng nên
2.p
2
.A
2

≥
2.p
1
.A
1
+ 2.F
msp
+ 2.F
msc
+ 2.F
qt
+ F
t
+ 2.G
↔
2.p
2
.
4
).(
22
dD
−
π
≥
0,8.
π
.D.b.p
k
+ 646539.D
2
+ F
t
+ 2.G
Với điều kiện để tính diện tích A
1
và A
2
ta cho vế trái bằng vế phải, d = 0,7D:
p
2
.
2
.3,0.
2
D
π

¿
0,8.
π
.D.b.p
k
+ 646539.D
2
+ F
t
+ 2.G
↔
14.10
6
.
2
.3,0.14,3
2
D
= 0,8.3,14.D.0,02.9,81.10
4
+ 646539.D
2
+ 4638671 + 20000
↔
5947461.D
2
- 4928,54.D - 4658671 = 0
Suy ra: D = 0,88 m = 88 cm
Vì hai xilanh nâng hạ cần lồng đồng dạng với nhau nên đường kính piston của mỗi
xilanh sẽ là:
D
p
=
2
D
SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 14

Xem chi tiết: Đồ án động cơ đốt trong d4 inline n = 33kw, n = 1950 vp