Báo cáo Tổng kết Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép chấn tôn thủy lực 1200T dùng trong đóng tàu thủy cỡ lớn

m tra Kiểm tra Kiểm tra Gia công cơ khí Kiểm tra Nhiệt luyện Mài Lắp ráp từng cụm Kiểm tra Kiểm tra Kiểm tra Đ−a về bệ gá đặt Gá lắp tôn bàn ép Kiểm tra Gá lắp thân máy Kiểm tra Hàn bàn ép Kiểm tra Hàn thân máy Kiểm tra Gia công tinh Kiểm tra Lắp ráp tổng thể Tổng kiểm tra Nguyên vật liệu đ−ợc lựa chọn Gia công tinh Kiểm tra 51 Ch−ơng III: Nghiên cứu thiết kế máy ép chấn tôn 1200T -Vận hành thử - Điều chỉnh -Vận hành - ép thử - Điều chỉnh Kiểm tra thông số Kiểm tra kết quả 52 3.1 Chọn công thức và ph−ơng pháp tính toán thiết kế máy Từ nhu cầu sử dụng của Công ty CNTT Nam Triệu để đóng mới các loại tàu lớn phải có máy ép chấn tôn thuỷ lực với lực ép lớn 1200 tấn đủ đáp ứng ép những loại tôn dày và cong theo nhiều chiều. Trên cơ sở kết cấu, tính năng máy ép thuỷ lực của hãng SICMI (ITALIA), bằng các tài liệu kĩ thuật và máy ép thực tế đang sử dụng với công suất nhỏ (400 tấn) để tính toán thiết kế chế tạo máy ép chấn tôn thuỷ lực 1200 tấn phù hợp với điều kiện Việt Nam. Dựa trên nguyên lý tính toán thiết kế hệ số t−ơng đ−ơng của các tác giả Nga, tham khảo các tài liệu về thiết kế chi tiết máy, sức bền vật liệu, sách tính toán máy trục, sách máy búa và máy ép thuỷ lực (Nhà xuất bản Giáo Dục 2004) đồng thời dựa trên cơ sở dựa trên cơ sở nguyên lý tính toán thiết kế hệ số t−ơng đ−ơng của giáo s− tiến sĩ “ Phạm Văn Lang” ph−ơng pháp thiết kế nh− sau: 1. Tính toán thiết kế khung dầm ép, kiểm nghiệm theo điều kiện bền và lực ép 1200 tấn 2. Tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực để chọn xi lanh, bơm thuỷ lực và các van điều khiển theo lực ép và tốc độ ép ban đầu. - Lực ép 1200 tấn - Tốc độ ép 4 mm/s - áp suất hệ thống thuỷ lực ≈ 300 bar 3. Tính toán thiết kế hệ thống truyền động chạy dọc bàn máy và hành trình chạy ngang của xi lanh ép theo thiết kế Cơ khí- Điện. 4. Tính toán thiết kế truyền động Điện. 5. Thiết kế chế tạo hệ thống khuôn ép Từ quan điểm tính toán hệ số t−ơng đ−ơng của máy mẫu để đ−a ra kết cấu máy phù hợp, nên ở đây việc chọn các công thức tính toán nhằm kiểm nghiệm lại sức bền theo thông số giả định chọn tr−ớc và các công thức tính 53 toán để chọn các chi tiết t−ơng đ−ơng đảm bảo sẵn có trên thị tr−ờng trong n−ớc và n−ớc ngoài. Toàn bộ các công thức tính toán và ph−ơng pháp tính toán đ−ợc thể hiện ở phần tính toán thiết kế các thông số của máy ép chấn tôn thuỷ lực 1200 tấn dùng trong đóng tàu thuỷ cỡ lớn. 3.2. Nghiên cứu sơ đồ tổng thể của máy Máy ép chấn tôn thuỷ lực 1200 tấn có những bộ phận chủ yếu sau: 1- Kết cấu thép bàn ép 2- Xi lanh thuỷ lực. 3- Kết cấu khung bàn ép 4- Động cơ di chuyển xi lanh. 5- Động cơ di chuyển bàn ép. 6- Ray di chuyển bàn ép. 7- Ray di chuyển xi lanh. 8- Dây cáp điện. 54 9- Hệ thống đ−ờng ống thuỷ lực. 10- Môtơ bơm chính. 11- Tủ điều khiển. 12- ống dầu thuỷ lực cao su * Bàn máy: Chế tạo từ tôn tấm tổ hợp có chiều dày δ40, δ50, δ80 liên kết bằng ph−ơng pháp hàn bán tự động. 1- Thành đứng bàn ép. 2- X−ơng ngang. 3- X−ơng dọc bàn ép. 4- Ray di chuyển bà ép. 5- Tấm thành đứng cữ hành trình. 6- Tấm bịt đầu cữ hành trình. * Thân dầm: Đ−ợc chế tạo từ tôn tấm tổ hợp δ20, δ30, δ50 liên kết bằng hàn, Xà ngang là từ tôn tấm tổ hợp δ80, δ60, δ40 liên kết bằng hàn, lắp ghép với thân máy bằng lắp ghép bu lông định vị. 55 1- Tấm ốp ngoài 2- Tấm thành đứng 3- Tấm ốp phía trong 4- Thành đỡ xi lanh * Hệ thống di chuyển xi lanh, di chuyển thân dầm gồm. - Khung: chế tạo bằng thép tấm tổ hợp - Cụm di chuyển bàn ép: Gồm động cơ và các bánh răng ăn khớp - Các bánh răng: Chế tạo từ thép 40X 56 - Trục truyền động: Chế tạo bằng thép 20X, C70. - Các bánh xe di chuyển xi lanh va di chuyển bàn ép: đ−ợc chế tạo từ thép C45 và C70. * Hệ thống thuỷ lực: Xi lanh Piston thuỷ lực, các Van thuỷ lực, Bơm thuỷ lực đ−ợc nhập từ Nhật bản 57 Sơ đồ thuỷ lực của máy ép chấn tôn 1200 tấn nh− sau: 2 3 Ls-3 12 4 0-250bar 16 24 23 25 27 7 5 350l/p sv-10t-b4cv- 10t 8 10 911 17 20 14 a b scv-10 250l/p fa700/630-900st bg-06-h-32 Hình 3 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực hy-09 set 156 210kg/ cv-06t 100l/p A 1 A 2 M2 dshg-06-0c3e500l/p 18KW 1450v/p P2 MF-12 265LP P3 150t -161 165l/p Tank 1000l MF-10 6 P1 30KW 1450v/p M1 pv-63 50l/p-350bar 210L/P 58 01- Thùng dầu 02- Bộ lọc đ−ờng hút của bơm. 03- Khoá thuỷ lực. 04- Động cơ điều khiển. 05- Khớp nối. 06- Bơm thuỷ lực 07- Van một chiều 08- Bộ lọc đ−ờng xả của bơm 09- Van tiết lơu. 10- Đồng hồ áp suất 11- Van an toàn 12- Van 13- Động cơ điều khiển 14- Bơm thuỷ lực. Các thông số kỹ thuật Lực ép lớn nhất: 1200 tấn áp suất Max của hệ thống: 300Kg/cm2 Tốc độ xuống nhanh: 18 mm/s Tốc độ ép: 2 m/s Tốc độ lên nhanh: 30 mm/s L−u l−ợng bơm: 46 l/ph áp suất Max của bơm: 300 kg/cm2 Công suất động cơ: 48 KW * Hệ thống điện điều khiển: Sơ đồ điều khiển: 59 Hệ thống điều khiển PLC đ−ợc nhập từ Nhật. Sơ đồ điều khiển PLC nh− sau: 60 Bảng các thiết bị điều khiển của máy ép chấn tôn 1200 tấn. STT Tên thiết bị Xuất xứ Đơn vị SL 01 Vỏ tủ điều khiển Đức Chiếc 02 02 Vỏ tủ điện tổng Đức Chiếc 01 03 á tổng 150A 3 pha Nhật Chiếc 01 04 á tổng 100A 3 pha Nhật Chiếc 01 05 Khởi động từ 100A Nhật Chiếc 01 06 Bộ điều khiển PLC Nhật Chiếc 01 07 Màn hình điều khiển Nhật Chiếc 01 08 Biến tần 3,7Kw/380V Nhật Chiếc 01 09 Biến tần 2,2 kw/380V Nhật Chiếc 01 10 Biến áp 380V/220V/2KVA Việt Nam Chiếc 01 11 Rơ le nhiệt 100 – 180A Nhật Chiếc 01 12 Bộ th−ớc đo Nhật Chiếc 02 13 Công tắc hành trình Nhật Chiếc 07 14 Rơ le trung gian Đức Chiếc 08 15 Đồng hồ đo dòng Đài loan Chiếc 01 16 Đồng hồ đo điện áp Đài loan Chiếc 01 17 Biến dòng 100/5 Đài loan Chiếc 01 18 Bảo vệ mất pha, đảo pha Đài loan Chiếc 01 19 Đèn báo Hàn Quốc Chiếc 08 20 Công tắc chuyển mạch Hàn Quốc Chiếc 02 21 Nút ấn điều khiển Hàn Quốc Chiếc 06 22 Tay điều khiển Hàn Quốc Chiếc 01 23 Dây điện điều khiển Hàn Quốc mét 20 24 Dây điện cấp nguồn Hàn Quốc mét 50 25 Ray điện cấp nguồn Đài Loan mét 13 61 26 Bộ lấy điện 120A Đài Loan Bộ 01 27 Bộ kéo căng Đài Loan Bộ 01 * Hệ thống khuôn: Đ−ợc chế tạo từ thép CT# và tôn tấm tổ hợp gồm 04 bộ - Khuôn ép 900. + Chày ép 900 + Cối ép 900 - Kh uôn ép 600: + Chày ép 600 + Cối ép 600 - 62 Khuôn ép cầu: + Chày ép cầu + Cối ép cầu 63 - Khuôn ép tròn + Chày ép tròn + Cối ép tròn 3.3 Xác định điều kiện làm việc của máy Máy ép chấn tôn thuỷ lực 1200 tấn làm việc với các thông số kỹ thuật nh− sau: 64 3.3.1. Thông số hình học: - Chiều dài 13 m - Chiều rộng 3,8 m - Chiều cao 4,6 m - Khoảng cách từ bàn máy đến xi lanh thuỷ lực 1000 mm - Khoảng cách giữa 2 thân dầm 2,8 m - Khoảng dịch chuyển theo chiều dọc 12,8m - Khoảng dịch chuyển theo chiều ngang của đầu ép - Chiều cao của bàn ép 0,8m - Tổng trọng l−ợng máy: 175 tấn. 3.3.2. Thông số kỹ thuật. - Lực ép: 1200 tấn - Tốc độ ép: 2 mm/s - Hành trình ép: 900 mm - Tốc độ di chuyển theo chiều dọc: 10 m/phút. - Tốc độ di chuyển ngang của đầu ép: 3 m/phút. - Công suất môtơ bơm: 48 Kw. - L−u l−ợng bơm thuỷ lực: 100 l/phút. - áp suất tối đa của hệ thống thuỷ lực: 300 bar. - Thùng dầu: 1000 lít. - Chiều dày tối đa của chi tiết: 80mm. 3.4 Đánh giá hiệu quả của máy ép chấn tôn 1200T với công nghệ đóng, sửa chữa tầu và gia công cơ khí Ngày nay công nền công nghiệp n−ớc ta đang trong gia đoạn phát triển và hiện đại hoá, với 5 mũi nhọn phát triển là công nghiệp nhẹ, nông nghiệp, điện t−, công nghệ sinh học và công nghiệp nặng. Cùng với sự hỗ trợ của chính phủ, nền công nghiệp nặng n−ớc ta bắt đầu khởi sắc trong đó phải nói đến công nghiệp luyên kim, chế tạo máy, đóng tàu, trong đó hàng loạt các 65 nhà máy đóng tàu ra đời. Cùng với các nhà máy có truyền thống lâu đời nh− Bạch Đằng, Hạ Long, Sông Cấm, Công ty Công Nghiệp Tầu Thuỷ Nam Triệu cũng đầu t− và mở rộng sản xuất đóng mới các con tàu có trọng tải lớn, để làm đ−ợc điều này. Nhà máy phải trang bị thêm một loạt các máy công cụ cỡ lớn nh− máy lốc ba trục, máy uốn thép mỏ, máy ép chấn tôn, Trong khi nền kinh tế còn hạn hẹp. Loại máy ép chấn tôn mua từ n−ớc ngoài rất tốn kèm , trong khi điều điện trong n−ớc có thể chế tạo đ−ợc. Do đó công ty công nghiệp đã chế tạo loại máy ép chấn tôn 1200T. Loại máy này sử dụng để chấn tôn để làm mũi quả lê của con tầu, các mà mã trong các hầm hàng các vách sóng với chiều dài từ 800 đến 30000mm, các trụ của các con cẩu trên các con tầu chấn làm các mang sông ống nối của các đ−ờng ống dẫn dầu và dẫn n−ớc balat. Ngoài ra máy còn làm thêm công việc uốn tôn và duỗi tôn theo các biện dạng định hình ở các đoạn mũi và đua của một con tầu, làm các khuôn của hầm hàng, các cánh của thông hơi, hay thông giữa các khoang với nhau. Ngoài ra máy còn ép các chỏm cầu để làm các bình áp lực cho hệ thống nén khí của công ty, Làm các đỉnh chóp của các máy bắn hạt kim loại. Máy ép chấn tôn 1200T dùng trong ngành đóng tầu là không thể thiếu đ−ợc, vì khối l−ợng công việc mà máy ép chấn tôn tham gia vào đóng một con tàu khoảng 35%. 3.5 Tính toán thông số kỹ thuật của máy 3.5.1 Kết cấu khung di chuyển Khung di chuyển bàn ép có kích th−ớc bao ngoài đ−ợc chọn sơ bộ nh− hình vẽ: 66 50 16 5230 Máy ép chấn tôn 1200 tấn lực tác dụng lớn nhất tập trung tại thanh dầm và khung. Tại vị trí này mặt cắt nguy hiểm nhất, chỉ đi tính toán sức bền cho khung dầm. Do khung có tính chất đối xứng nên ta có thể tính kiểm tra cho một phía với 60% tổng tải trọng. Tải trọng tác dụng lên khung bao gồm: . Tải trọng tập trung P có giá trị lớn nhất khi máy làm việc với lực ép lớn nhất: P = 1200 000x60%KG = 720 000KG . Tải trọng phân bố do trọng l−ợng bản thân của bàn ép về một phía: - Tải trọng phân bố do trọng l−ợng bản thân thanh ngang gây ra: q1= 1,32 KG/mm - Tải trọng phân bố do trọng l−ợng bản thân của cột đỡ: q2 = 1,38 Kg/mm. Lúc này thanh ngang của khung chịu một phản lực đúng bằng lực ép xuống. 67 Sơ đồ tính của khung nh− sau: 46 80 3820 q2 =1 ,3 82 K G /m m q2 =1 ,3 82 K G /m m p=720 000KG Biểu đồ mô men của khung có hình dạng sau: mmax = 685132,2kgm Chọn thép làm khung là thép CT3 có giới hạn chảy: σc= 2400 ữ 2800 KG/cm 2 Hệ số an toàn đối với loại vật liệu này: n = 1,5 ữ 3 . Lấy n = 3 Vậy: [σ] = σc/n = 800 ữ 933,3 KG/cm 2 68 Ta kiểm tra tiết diện ngang của khung theo tiết diện nh− hình vẽ 40 0 50 300300 14 0 11 00 14 0 60 60 1400 80 801120 Mặt cắt ngang của tiết diện có kết cấu thép tổ hợp, gồm nhiều thanh có tiết diện khác nhau ghép với nhau tạo nên. Do đó, ta kiểm tra bền theo công thức: σ = x x J M .y Trong đó: - Mx = Mmax = 685 132,2 KGm - y: Khoảng cách từ điểm đầu đến trọng tâm mặt cắt: y = 0,75m. - Jx: Mômen quán tính tổng diện tích với trục quán tính chính trung tâm Jx= 0,12 m 4 Thay số vào công thức ta có: σ = 685132,2x0,75/0,12 = 4282076,25 KG/m2 ⇒ σ = 428,2 KG/cm2 < [σ] Vậy tiết diện đã chon thoả mãn điều kiện bền. Tải trọng tác dụng lên cột đỡ thành xilanh: Tải trọng lớn nhất tác dụng lên thành đứng là khi xilanh ép di chuyển về hết hành trình theo ph−ơng Oy(Sơ đồ nh− hình vẽ). 69 3824 3824 5229 Theo sơ đồ này thì: * Tải trọng P1 – do lực ép P gây ra. P1 = 5229 3824 .120000000 = 87750000 N * Tải trọng phân bố do trọng l−ợng bản thân của khung di chuyển xilanh ép: - Tải trọng phân bố do trọng l−ợng bản thân của thanh ngang gây ra: P2 = 62400 N - Tải trọng phân bố do trọng l−ợng bản thân cuar cột đỡ: q2 = 1,38 kg/mm. Nh− vậy tải trọng tác dụng lên cột đỡ là: Pc = P1 + P2 = 87812400 N. Chọn thép làm cột đỡ là thép CT3 có giới hạn chảy: σc = 2400 ữ2800kg/cm 2 Hệ số an toàn với loại vật liệu này: n = 1,5 ữ3. Lấy n = 3. Vậy [σ] = σc/n = 800 ữ933,3 kg/cm 2. Kiểm tra độ bền của cột đỡ theo công thức: δ = F N = 152000 87812400 = 577 N/mm2 Trong đó: N = Pc = 87812400 N – Lực tác dụng lên cột đỡ. F = 152000 mm2 – Tiết diện cột đỡ. 70 Nh− vậy kết cấu cột đỡ ta chọn thoả mãn yêu cầu Tải trọng tác dụng lên ngàm khung đỡ xilanh ép: Pc PN Ta có lực tác dụng lên ngàm là: PN = PC = 87812400 N. Lực này sẽ gây ra một mômen uốn Mx đối với góc ngàm, nếu kết cấu không tốt sẽ gây ra sự phá huỷ tại góc này. Ta kiểm tra độ bền của tiết diện: Mặt cắt ngang của ngàm có tiết diện là kết cấu thép tổ hợp gồm nhiều thanh ghép lại tạo nên. Do đó ta kiểm tra bền theo công thức: σ = y J M X X . Trong đó: - Mx = 120xPN = 10537488000 N/mm 2. y: Khoảng cách từ điểm đầu đến trọng tâm mặt cắt y = 0,55m. JX: Mômen quán tính tổng diện tích với trục quán tính chính trung tâm JX = 0,11m 4. Thay số vào ta có: σ = y J M X X . = 55 11000000 01053748800 x = 768,7 N/mm. Nh− vậy kết cấu cột đỡ ta chọn thoả mãn yêu cầu. 71 3.5.2 Kết cấu bàn ép. Kết cấu bàn ép đ−ợc thiết kế nh− hình vẽ trong đó: các x−ơng trong dày 40mm là thép CT3 và cứ cách 400mm thì có một x−ơng theo cả chiều dọc và chiều ngang, x−ơng mép ngoài dày 80mm là thép CT3 chúng đ−ợc liên kết với nhau bằng mối ghép hàn, que hàn sử dụng là loại Kobeco của Nhật. Bàn ép của máy ép chấn tôn khi làm việc sẽ chịu một lực ép là 1200 tấn. Tuy nhiên lực ép này không tập trung tại một điểm mà sẽ giàn đều trên mặt tấm tôn bị ép theo diện tích của mặt làm việc của Piston. Diện tích bề mặt làm việc của Piston là D = 600 mm. Do đó khi làm việc tại bất kỳ vị trí nào trên bề mặt của bàn ép đều có 04 thanh đỡ chịu ép và mỗi thanh ép sẽ chịu một lực ép là P4 = 300 Tấn. Tính độ bền của x−ơng ngang bàn ép. Theo sơ đồ nh− hình vẽ thì tải trọng tác dụng lên x−ơng bàn ép bao gồm. * Tải trọng tập trung P4 có giá trị lớn nhất khi máy làm việc với lực ép lớn nhất: P4 = 3000000 N * Tải trọng phân bố do trọng l−ợng bản thân của x−ơng bàn ép: q = 3,1 N/mm. 72 10 0075 0 3800 P4 Chọn thép làm khung là thép CT3 có giới hạn chảy: σc = 2400ữ2800 KG/cm 2 Hệ số an toàn đối với loại vật liệu này: n = 1,5ữ3. Lấy n = 3. Vậy [σ] = σc/n = 800 ữ933,3 kg/cm 2. Ta kiểm tra tiết diện ngang của khung theo tiết diện nh− hình vẽ: Mặt cắt ngang của tiết diện có kết cấu thép tổ hợp, gồm nhiều thanh có tiết diện khác nhau ghép với nhau tạo nên. Do đó ta kiểm tra theo công thức: σ = y J M X X . Trong đó: - Mx = 84 . 2qllP + = 2855959500 N/mm2. - y: Khoảng cách từ điểm đầu đến trọng tâm mặt cắt y = 0,35m. - JX: Mômen quán tính tổng diện tích với trục quán tính chính trung tâm JX = 0,14m 4. Thay số vào công thức trên ta có: σ = 713,8 N/m2 < [σ] Vậy tiết diện đã chọn thoả mãn điều kiện bền. 3.6 Nghiện cứu, tính toán lựa chọn xylanh thuỷ lực, bơm thuỷ lực, động cơ điện phù hợp với máy ép 1200T Máy ép chấn tôn 1200 tấn đ−ợc thiết kế và chế tạo để phục vụ chủ yếu cho các nhà máy đóng tàu. Máy đ−ợc cấu tạo bệ cố định, khung ép và xi lanh 73 ép đ−ợc lắp di động. Tải trọng và tự trọng máy ép lớn nên hệ thống thuỷ lực đ−ợc chọn cho máy ép là hệ thống mở, luôn luôn không có áp suất ở nguồn, do vậy tránh đ−ợc quá tải cho động cơ điện và tránh cho hệ thống không bị rung giật, phần đóng mở van dầu đ−ợc làm việc gián tiếp. Bơm van và động cơ điện dùng trong hệ thống là của các hãng nổi tiếng của Nhật Bản. Dầu thuỷ lực dùng loại thông th−ờng ở thị tr−ờng Việt Nam, tuy vậy độ nhớt nhiệt độ cao nhất của hệ thống không đ−ợc thấp hơn 10cSt (≈ 1,90E). Độ nhớt của dầu thuỷ lực ở nhiệt độ môi tr−ờng thấp nhất cũng không đ−ợc v−ợt quá 300cSt (≈ 400E). Đối với các hệ thống thuỷ lực có áp suất maximum > 250 Kg/cm2 nên dùng dầu trong giới hạn 30-110 cSt (≈5-150E) là tốt nhất. ống thuỷ lực dùng các loại ống có bề mặt nhẵn, uốn ống nóng, bán kính uốn ống không nên nhỏ để tránh tổn thất công suất của hệ thống. Tốt nhất bán kính uốn ống R>4d (d- là đ−ờng kính ngoài của ống dẫn). Lắp ráp bơm vào động cơ cần tránh độ lệch tâm và độ gãy góc đ−ờng tâm của các thiết bị. Để giải quuyết vấn đề này, có thể làm nhiều kết cấu, song trên thực tế chỉ nên dùng hai kiểu kết cấu là: khớp mềm và trục các đăng tự lựa dẫn h−ớng. 3.6.1. Tính chọn xilanh thuỷ lực. Từ lực ép theo yêu cầu 1200T, ta đi tính toán để lựa chọn xilanh phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. áp dụng công thức: p = F Ρ Trong đó: p - áp suất lớn nhất của bơm kg/cm2. P - áp lực yêu cầu 1200T = 1200.000 kg. F – Diện tích bề mặt tác dụng của áp suất dầu thuỷ lực (Diện tích đ−ờng kính trong xilanh). 74 Để đảm bảo áp suất tác dụng hiệu quả, các chi tiết khác nh− ống, van và một số phụ kiện thuỷ lực thông dụng, dễ mua có săn trên thị tr−ờng. Chúng ta chọn áp suất từ 300 ữ 320 bar. Sơ bộ chọn áp suất p = 300 bar = 300 x 1,0130 kg/cm2. Thay số vào công thức ta tính đ−ợc. F = p P = 9,303 000.1200 = 3950 cm2. Tính đ−ờng kính làm viiệc của piston ( đ−ờng kính trong). D p XilanhPiston áp dụng công thức: F = 4 2Dπ ⇒ D = 2 π F D = 2 14,3 3950 = 2 x 35,46 = 70,9 cm. ⇒ D = 709 mm. Từ kết quả tính toán nh− trên ta chọn đ−ợc loại piston xilanh phù hợp với yêu cầu đó là. Xilanh thuỷ lực của Nhật có các tiêu chuẩn sau. - Đ−ờng kính trong xilanh: D = 700mm. - Chiều dài tổng thể: 1500 mm. 75 - áp suất lực > 350 bar. - Độ ôvan ≤ 0,005 - Độ côn ≤ 0,005 - Độ bóng ≥ ∇8 3.6.2. Tính chọn bơm và công suất động cơ điện. Để đảm bảo cho máy làm việc êm với một lực ép rất lớn (1200 tấn) ta chọn ph−ơng án dùng bơm thuỷ lực. Bơm thuỷ lực đ−ợc chia làm hai loại: Bơm bánh răng và bơm piston. Bơm bánh răng có đặc điểm là nhỏ gọn, làm việc tin cậy, có thể làm việc với số vòng quay lớn t−ơng ứng với số vòng quay của động cơ điện. Vì vậy chỉ tiêu kinh tế của loại động cơ này cao. Tuy nhiên, so với loại bơm piston thì khả năng tạo áp suất của loại máy này thấp hơn. Khoảng làm việc thông dụng nhất của loại bơm này là 20-210 at. L−u l−ợng của loại máy này có thể đạt đến 600 l/ph. Bơm piston làm việc theo nguyên lý là sự thay đổi thể tích làm việc đ−ợc tạo nên bởi chuyển động tịnh tiến của piston trong xi lanh. Nguyên lý hút, đẩy của bơm piston đơn giản. Bơm piston có khả năng tạo đ−ợc áp suất rất cao, công nghệ cơ khí thuỷ lực ngày nay đã cho phép chế tạo những bơm làm việc với áp suất 1000 at và cao hơn nữa. Từ những đặc điểm của từng loại bơm đã nêu trên, để phù hợp với điều kiện làm việc của máy ép chấn tôn cần thiết kế ta chọ loại bơm piston để đảm bảo đạt đ−ợc lực ép nh− yêu cầu. Để tăng năng suất làm việc của máy chấn tôn thì ta dùng hai hệ thống bơm thuỷ lực: - Một hệ thống bơm áp lực lớn để tạo áp lực cho xi lanh trong quá trìng chấn. Một là hệ thống bơm l−u l−ợng lớn để di chuyển hành trình xi lanh không tải, tiết kiệm thời gian, tăng năng suất. 76 1200T Q1 V1 Piston Xilanh Vật ép Q1 + Q2 Q1 + Q2 Q1 + Q2 Q2 V2 * Bơm áp lực cao (Bơm này cung cấp áp lực tăng đến áp lực max để ép với lực 1200 tấn) Từ sơ đồ cung cấp áp lực cho xi lanh ta tính đ−ợc bơm áp lực cao nh− sau: Khi piston lắp chày ép đã tiếp xúc với chi tiết cần ép, lực tác dụng bắt đầu tăng và áp suất sẽ tăng do bơm cấp ta chọn. Tốc độ ép là 120mm/ph nh− vậy l−u l−ợng Q1 của bơm đ−ợc tính Q1 = F.V1 F – Diện tích đỉnh piston. Đ−ờng kính D = 700 mm = 7dm. Diện tích chịu áp lực F = 4 . 2Dπ = 0,785 x 49 = 38,465 dm2 Giả sử tổn thất cột áp không có L−u l−ợng dò rỉ bằng không ta có. L−u l−ợng : Q1 = F.V1 = 38,465 x 1,2 = 46,152 l/phút. áp suất bơm cần phải tạo ra để cung cấp áp lực cho xilanh thuỷ lực la p1 77 p1 = F P = 5,3846 000.1200 = 312 kg/cm2. Công suất của bơm: NB1 = p1xQ1 Thay số vào ta có NB1 = 312 x 46,152 = 14,399. Công suất động cơ điện lai bơm Nđc1 = E BN η.612 1 Trong đó: ηE = 0,85 ữ 1 hệ số của động cơ điện 612 hệ số tính toán chuyển đổi Nđc1 = 61285,0 399.14 x = 27,68 kw T−ơng ứng tra bảng chọn ta chọn đ−ợc bơm và động cơ điện lai bơm của Nhật có các thông số sau: - Công suất động cơ điện 30 Kw – 380V – 50 Hz, n= 1450 v/ph. Bơm thuỷ lực áp lực cao. Có Pmax = 320 kg/cm 2 Q = 46 l/ph. * Bơm cấp nhanh: (l−u l−ợng cao, áp suất thấp) Để cung cấp cho xilanh khi hành trình xuống ch−a có tải, nhằm giảm thời gian tăng năng suất trong khoảng di chuyển xuống h. Lúc này hai bơm đều cung cấp dầu thuỷ lực cho xilanh để đảm bảo tốc độ di chuyển xuống không tải của xilanh là 500mm/ph. Nh− vậy l−u l−ợng bơm cần cung cấp là: Q = F x V Q = 38,465 x 5 = 192,325 l/ph Để đảm bảo cho xilanh di chuyển với tốc độ không tải V= 500mm/ph thì l−u l−ợng bơm cấp nhanh Q2 phải cấp Q2 = Q – Q1 = 192,325 – 46,152 = 146,173 l /ph. 78 h 1200T Q1 V1 Piston Xilanh Vật ép Q1 + Q2 Q1 + Q2 Q2 V2 Q1 + Q2 Tính công suất môtơ điện: Nđc2 = E Qp η.612 . 22 Trong đó p2 = 2 4000.250 xD x π = 64,994 kg/cm2 ⇒ Nđc2 = 9,0612 173,146994,64 x x = 17,248 kw Chọn đông cơ Nhật có công suất 18kw có các thông số sau: N = 18 kw – 380V-50Hz, n= 1450 v/ph 3.6.3. Tính ống dẫn dầu. Theo tính chất của ống tròn, mặt trong nhẵn, dòng chảy đều, có giới hạn tốc độ 3 ữ6m/s thì dòng chảy trong ống sẽ không bị chảy rối. Đối với máy ép 1200 tấn ta chọn v= 4m/s. . Đ−ờng kính trong ống dẫn đ−ợc tính nh− sau: d = k. v Q 79 Trong đó: Q- L−u l−ợng tổng các bơm (l/phút). v – Tốc độ dòng chảy trong ống dẫn (m/s). k – Hệ số tính toán tra bảng theo các thông số của Q,v. Trong tr−ờng hợp này k = 4,6077 Do đó: d = 4,6077 v Q = 31,95 mm Ta chọn ống dẫn là loại ống tròn, mặt trong nhẵn, có đ−ờng kính d = 32mm. 3.6.4. Một số yêu cầu kỹ thuật khác. Các yêu cầu đối với mặt làm việc của xi lanh nh− sau: - Độ ô van ≤ 0,005 - Độ côn ≤ 0,005 - Độ bóng ∇8ữ∇12 3.7 Thiết kế và vẽ các bản vẽ chế tạo bàn máy ép. 3.8 Thiết kế và vẽ các bản vẽ chế tạo kết cấu x−ơng dầm máy ép. 3.9 Thiết kế cụm truyền động cơ khí . Cụm di chuyển ngang. Cụm di chuyển dọc . 3.10 Phân tích lựa chọn hệ thống điều khiển. 3.10.1 Máy ép chấn tôn 1200T đ−ợc tính toán thiết kế theo công nghệ chấn tôn phục vụ trong công tác đóng tầu. Quá trình điều khiển máy ép đ−ợc tự động hoá theo công nghệ CNC cho phép công nhân vận hành xác định chính xác toạ độ điểm cần gia công trên hai trục toạ độ ( X,Y). Máy ép đ−ợc thiết kế hoạt động ở hai chế độ điều khiển bằng tay và điều khiển tự động : Chế độ điều khiển bằng tay giúp cho ng−ời vận hành căn chỉnh chi tiết gia công, đánh giá tình trạng hoạt động của thiết bị tr−ớc khi tiến hành gia công hàng loạt. Chế độ điều khiển tự động máy ép làm việc theo ch−ơng trình đã đ−ợc lập trình theo công nghệ PLC. 80 Các động cơ di chuyển dọc bàn ép, động cơ di chuyển ngang xy lanh đ−ợc điều khiển theo nguyên lý thay đổi tần số ( INVERTER ) điều này giúp cho máy hoạt động nhẹ nhàng , việc kết nối với hệ thống máy tính hết sức thuận lợi. Thông qua màn hình giao diện với chức năng đồ hoạ phong phú ng−ời vận hành dễ dàng giám sát việc gia công , cũng nh− thiết lập một quá trình làm việc mới. Máy đ−ợc thiết kế cho phép thực hiện nhiều điểm cần gia công theo thứ tự lập trình cho tr−ớc với độ chính xác < 5mm . Tủ điện điều khiển đ−ợc thiết kế, lắp đặt theo đúng quy trình, quy phạm của ngành điện, ng−ời vận hành dẽ dàng theo tác. trong tủ điện điều khiển chia thành các modul cung cấp, động lực, điều khiển, cho phép hệ thống làm việc ổn định và lâu dài. Các động cơ đ−ợc bảo vệ chống ngắn mạch, quá tải . nguồn điều khiển ở chế độ điện áp thấp 24V. Hệ thống điều khiển Gồm có các thiết bị điều khiển hoạt động của máy đ−ợc lắp đặt trong tủ điều khiển và các thiết bị trên máy, nguồn cung cấp cho các thiết bị này đ−ợc lấy từ mạch động lực qua biến áp cách ly ( 380/220). Màn hình điều khiển hiển thị các toạ độ di chuyển của pitông và đặt toạ độ cho pitông di chuyển . Các rơle trung gian trong tủ, điều khiển cho các thiết bị mạch động lực bên ngoài VD : Bơm thuỷ lực, các van thuủy lực . Điều khiển cho hai cơ cấu di chuyển của pitông là hai bộ biến tần điều khiển cho bốn động cơ không đồng bộ rô to lồng xóc, có −u điểm là khởi động êm, hãm dừng chính xác, thay đổi tốc độ dẽ dàng ( vô cấp ), tiết kiệm điện năng. Bảo vệ quá dòng, quá tải, ngắn mạch cho động cơ. Công tắc chuyển mạch, nút ấn : Chuyển chế độ làm việc của máy. Bên ngoài tủ điều khiển còn đ−ợc lắp đặt các thiết bị nh− hai bộ phát xung encoder thiết bị này đ−ợc lắp đặt vào hệ cơ cấu di chuyển và tỳ vào thành 81 máy, khi cơ cấu di chuyển hoạt động encoder sẽ quay và đ−a tín hiệu về PLC điều khiển, hiển thị toạ độ ra ngoài màn hình. Trên thân máy còn có các hành vị hành trình ( các senxo vị trí, khống chế các hành trình chuyển động , cơ cấu di chuyển và chuyển động của piston) hệ thống val bảo vệ quá áp xuất. Bộ tay bấm đ−ợc điều khiển đ−ợc điều khiển từ xa ở mọi vị trí tạo điều kkiện thuận lợi cho ng−ời vận hành. 3.10.2. Mạch động lực Nguồn