Đồ án Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực tải trọng 70 tấn phục vụ cho nhà máy Z751

SVTH: Lê Thanh Tùng - 1 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Chế tạo máy đã tận tình dạy dỗ tôi trong suốt thời gian qua. Đồng thời tôi cũng gửi lời cảm ơn đến thầy Th.S Nguyễn Hữu Thật, các nhân viên trong phòng kỹ thuật của nhà máy cơ khí Z751 đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Do kiến thức có hạn nên trong luận văn này có nhiều thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để nội dung luận văn được hoàn thiện hơn. Nha Trang, tháng 12 năm 2007 Lê Thanh Tùng. SVTH: Lê Thanh Tùng - 2 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ, tên SV : Lê Thanh Tùng Lớp : 45CT Ngành : Chế tạo máy Mã ngành : 18-04-21 Tên đề tài : Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực tải trọng 70 tấn phục vụ cho nhà máy cơ khí Z751. Số trang : 84 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 12 Hiện vật : không NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. Kết luận: .............................................................................................................................. Nha Trang, ngày….., tháng …., năm 2007. Cán bộ hướng dẫn: Th.S Nguyễn Hữu Thật. PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ SVTH: Lê Thanh Tùng - 3 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Họ, tên SV : Lê Thanh Tùng Lớp : 45CT Ngành : Chế tạo máy Mã ngành : 18-04-21 Tên đề tài : Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực tải trọng 70 tấn phục vụ cho nhà máy cơ khí Z751. Số trang : 84 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 12 Hiện vật : không NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. Điểm phản biện .................................................................................................................. Nha Trang, ngày….., tháng …., năm 2007. Cán bộ phản biện: Nha Trang, ngày….., tháng …., năm 2007. CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI NÓI ĐẦU ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ SVTH: Lê Thanh Tùng - 4 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Ngày nay, ngành chế tạo máy là ngành không thể thiếu trong sự phát triển của nền kinh tế Việt Nam. Đặc biệt với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp Việt Nam, nó càng trở nên quan trọng và ngày càng đáp ứng nhiều yêu cầu cho sự phát triển của nền công nghiệp cũng như nền kinh tế Việt Nam. Trong thời gian thực tập tổng hợp tại nhà máy cơ khí Z751, tôi đã tham gia nghiên cứu, thiết kế và sản xuất máy ép thủy lực phục vụ cho nhà máy. Từ thực tế, tôi đã chọn đề tài “ Thiết kế kỹ thuật máy ép thủy lực tải trọng 70 tấn phục vụ cho nhà máy Z751’’. Sau quá trình thực hiện với sự nỗ lực của bản thân, sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Nguyễn Hữu Thật, nhân viên phòng kỹ thuật nhà máy Z751, tôi đã hoàn thành đề tài với nội dung sau: Chương 1: Tổng quan về máy ép thủy lực trên thế giới và Việt Nam. Chương 2: Phân tích và chọn phương án tối ưu. Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy ép. Chương 4: Qui trình gia công chi tiết điển hình. Chương 5: Những vấn đề quan trọng đối với máy ép. Chương 6: Vận hành và bảo dưỡng hệ thống. Kết luận và đề xuất ý kiến. Mặc dù hết sức cố gắng nhưng đây là lần đầu tiên làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, thời gian và kiến thức còn rất hạn chế nên sai sót là điều không thể tránh khỏi, kính mong sự góp ý chân thành của thầy cô và bạn bè để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Nha Trang, tháng 12 năm 2007. Sinh viên thực hiện: Lê Thanh Tùng. MỤC LỤC SVTH: Lê Thanh Tùng - 5 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Lời nói đầu .................................................................................................................4 Mục lục .......................................................................................................................5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP THỦY LỰC .........................................................9 1.1 Thực trạng và xu hướng sử dụng máy ép thủy lực tại Việt Nam..............9 1.2 Tính cấp thiết của đề tài tốt nghiệp............................................................10 1.3 Mục đích và nội dung của đề tài .................................................................11 1.3.1 Mục đích...................................................................................................11 1.3.2 Nội dung...................................................................................................12 1.4 Nguyên lý hoạt động và phân loại ..............................................................12 1.4.1 Nguyên lý hoạt động ................................................................................12 1.4.2 Phân loại ...................................................................................................13 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ..........................................16 2.1 Đánh giá khả năng ứng dụng máy ép thủy lực tại công ty Z751.............16 2.2 Đưa ra các phương án .................................................................................16 2.2.1 Phương án thiết kế 1.................................................................................16 2.2.2 Phương án thiết kế 2.................................................................................18 2.3 Chọn phương án tối ưu................................................................................19 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY ÉP ...................................................................20 3.1 Yêu cầu kỹ thuật ..........................................................................................20 3.2 Thiết kế sơ đồ mạch thủy lực ......................................................................20 3.3 Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực................................................................20 3.4 Tính toán các thông số kỹ thuật của từng chi tiết.....................................22 3.4.1 Bộ phận tác động......................................................................................22 3.4.1.1 Nhiệm vụ của cylinder – piston ............................................................22 SVTH: Lê Thanh Tùng - 6 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 3.4.1.2 Các thành phần cơ bản của cylinder – piston........................................22 3.4.1.3 Phân loại cylinder – piston....................................................................23 3.4.1.4 Tính chọn cylinder – piston...................................................................25 3.4.2 Hệ thống van ............................................................................................31 3.4.2.1 Nhiệm vụ của van thủy lực ...................................................................31 3.4.2.2 Phân loại van thủy lực...........................................................................32 3.4.2.2 Chọn van thủy lực .................................................................................33 3.4.2.2.a Van 1 chiều.........................................................................................33 3.4.2.2.b Van tràn ..............................................................................................33 3.4.2.2.c Van Solenoid ......................................................................................34 3.4.3 Bơm thủy lực............................................................................................35 3.4.3.1 Nhiệm vụ của bơm thủy lực..................................................................35 3.4.3.2 Sử dụng công suất bơm và động cơ máy ép thủy lực ...........................36 3.4.3.3 Tính chọn bơm thủy lực ........................................................................40 3.4.4 Hệ thống đường ống.................................................................................41 3.4.5 Hệ thống làm mát .....................................................................................42 3.4.6 Hệ thống lọc dầu ......................................................................................43 3.4.6.1 Nhiệm vụ của hệ thống lọc dầu.............................................................43 3.4.6.2 Cấu trúc của hệ thống lọc dầu ...............................................................44 3.4.6.2.a Vật liệu lọc .........................................................................................44 3.4.6.2.b Các loại phần tử lọc............................................................................44 3.4.6.2.c Vị trí của hệ thống lọc ........................................................................44 3.4.7 Thùng chứa dầu........................................................................................45 3.4.7.1 Hình dạng ..............................................................................................45 3.4.7.2 Kích thước.............................................................................................46 SVTH: Lê Thanh Tùng - 7 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 3.4.7.3 Vị trí ......................................................................................................46 3.4.7.4 Tấm ngăn...............................................................................................46 3.4.7.5 Nắp thùng dầu .......................................................................................46 3.4.8 Thiết kế thân máy.....................................................................................47 CHƯƠNG 4: QUI TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT ...............................................................51 4.1 Đặc điểm và điều kiện làm việc...................................................................51 4.2 Yêu cầu kỹ thuật ..........................................................................................51 4.3 Vật liệu chế tạo .............................................................................................51 4.4 Phương pháp tạo phôi .................................................................................51 4.5 Bản vẽ chế tạo trục piston ...........................................................................52 4.6 Thiết kế các nguyên công công nghệ ..........................................................53 4.7 Xác định chế độ cắt ......................................................................................59 4.6.1 Xác định chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ125................................59 4.6.2 Xác định chế độ cắt khi tiện mặt đầu .......................................................61 4.6.3 Chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ60.................................................62 4.6.4 Chế độ cắt khi tiện bề mặt trụ ngoài Þ45 ................................................63 4.6.5 Chế độ cắt khi tiện ren M60x5.5..............................................................64 CHƯƠNG 5: NHỮNG VẤN ĐỀ QUAN TRỌNG ĐỐI VỚI MÁY ÉP................................66 5.1 Dầu thủy lực và bảo quản ...........................................................................66 5.1.1 Dầu thủy lực .............................................................................................66 5.1.2 Bảo quản dầu thủy lực..............................................................................67 5.2 Sự rò rỉ và làm kín .......................................................................................68 5.2.1 Sự rò rỉ......................................................................................................68 5.2.2 Sự làm kín ................................................................................................69 5.2.3 Ngăn ngừa rò rỉ ........................................................................................71 SVTH: Lê Thanh Tùng - 8 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 5.3 Khớp nối thủy lực ........................................................................................72 5.4 Biến dạng đàn hồi trong hệ thống máy ép thủy lực..................................73 CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ................................................76 6.1 Vận hành hệ thống .......................................................................................76 6.1.1 Yêu cầu về lắp ráp....................................................................................76 6.1.2 Qui trình khởi động ban đầu ....................................................................77 6.1.3 Các điểm lưu ý khi vận hành bơm ...........................................................78 6.2 Bảo dưỡng hệ thống .....................................................................................79 6.2.1 Hệ thống lọc và độ sạch ...........................................................................79 6.2.2 Giám sát chế độ ........................................................................................79 6.2.2.1 Thiết bị ..................................................................................................79 6.2.2.2 Chất lỏng ...............................................................................................80 6.2.2.3 Mài mòn thiết bị ....................................................................................80 6.2.3 Kế hoạch bảo dưỡng.................................................................................80 6.2.4 Một số qui tắc chung trong kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống thủy lực .........81 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN................................................................82 A. Kết luận..........................................................................................................82 B. Đề xuất ý kiến ................................................................................................82 Chương 1: TỔNG QUAN SVTH: Lê Thanh Tùng - 9 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 1.1 Thực trạng và xu hướng sử dụng máy ép thủy lực hiện nay: Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành công nghiệp nặng và nhẹ như các loại máy ép dùng trong sản xuất giày, máy ép dùng để nong lỗ trong sản xuất chi tiết máy, máy ép dùng để đột, máy ép dùng để ép gạch, dùng để ép ván dăm…. Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết kế sản phẩm này chưa có, vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều. Nên đa số các công ty chuyên sản xuất máy ép luôn sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác. Điều này đã dẫn đến thực trạng nước ta chưa có công ty nào thiết kế và chế tạo ra máy ép hoàn chỉnh. Do kinh nghiệm cũng như công nghệ là chưa đủ, mà các công ty chủ yếu là phân phối lại sản phẩm của các công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt hàng tại Việt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo. Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép chủ yếu tập trung ở những nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như tại Mĩ có công ty DENISON được thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, công ty YOKEN của Đài Loan chuyên cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, tại Đức có tập đoàn REXROTH chuyên về sản xuất chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng các loại máy ép thủy lực cũng như cung cấp thiết bị phụ tùng cho các hệ thống thủy lực khí nén. Tại Việt Nam có công ty Cổ phần Công nghệ Quỳnh, công ty T.A.T tại Tp HCM, công ty Long Quân tại Hà Nội là các công ty chuyên về phân phối, lấp đặt, thiết kế, tư vấn hệ thống thủy lực khí nén hàng đầu tại Việt Nam. Dưới đây là một số loại máy ép thủy lực đang có trên thị trường Việt Nam +Máy ép thủy lực tại công ty Long Quân: hình 1.1 SVTH: Lê Thanh Tùng - 10 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật a) b) c) d) f) e) Hình 1.1 – Một số máy ép tại công ty Long Quân. a) Máy ép thử mẫu bê tông. b) Máy ép gia nhiệt sửa lốp xe máy theo công nghệ Nhật. c) Máy ép để đóng gói bao bì nhựa. d) Máy ép khung chữ H. e) Máy ép ván dăm. f) Máy ép thủy lực 1200 tấn. 1.2 Tính cấp thiết của đề tài tốt nghiệp: Cùng với tiến trình toàn cầu hóa, xu hướng các quốc gia xích lại với nhau về kinh tế nói chung cũng như việc chuyển giao công nghệ, máy móc nói riêng đó chính là hình thức các công ty đa quốc gia: công ty mẹ (nhà sản xuất) – công ty con (nhà phân phối). Hiện nay, tại Việt Nam chưa có công ty nào sản xuất và chế SVTH: Lê Thanh Tùng - 11 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật tạo máy ép thủy lực mà chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài về của các hãng sản xuất nổi tiếng như đã giới thiệu ở phần 1.1. Trong hoàn cảnh nước ta đang trên đường phát triển nền kinh tế công nghiệp, nhu cầu sử dụng máy móc là rất lớn và đa dạng. Tuy nhiên, lâu nay thị trường này vốn thuộc về các nhà sản xuất máy móc thiết bị nước ngoài với rất nhiều ưu thế về công nghệ và kinh nghiệm, đã tạo ra sự chi phối về giá cả cũng như mẫu mã kích thước của sản phẩm. Chính điều này đã tạo ra sự lãng phí trong việc sử dụng máy móc hoặc là sự không dung hòa về kích thước của chi tiết gia công và kích thước của máy. Công ty Cơ khí Z751 là công ty chuyên về sản xuất các loại chi tiết máy phục vụ cho quân đội cũng như nhận các đơn đặt hàng thường xuyên của các doanh nghiệp phục vụ cho sản xuất kinh tế như nhà máy thép POMINA ở Bình Dương, một số công ty tại Tp HCM. Điều này đã tạo ra sự chuyên môn hóa trong sản xuất từng loại chi tiết máy. Như vậy, yêu cầu cần có máy móc hiện đại phục vụ cho việc chuyên môn hóa sản xuất. Hiện tại công ty đang sử dụng một số loại máy ép của Mĩ phục vụ cho công việc sản xuất, điều đó đã nảy sinh tình trạng không phù hợp về hình dáng bộ khung cuả máy ép, cũng như năng suất không đủ đáp ứng cho công việc sản xuất những chi tiết có độ phức tạp cao. Trước tình hình đó, cần có những kỹ sư đứng ra tìm hiểu và chế tạo thành công máy ép để phục vụ cho công việc sản xuất của các công ty nước nhà ngày càng phát triển và đa dạng trong lãnh vực sản xuất. 1.3 Mục đích và nội dung của đề tài: 1.3.1 Mục đích: Với đề tài nghiêng cứu và thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 70 tấn để phục vụ cho nhà máy Cơ khí Z751. Hiện nay, nhà máy đang sử dụng máy ép đã lâu đời nên các loại máy ép đều xuống cấp, vì vậy hoạt động sản xuất rất nguy hiểm đến tính mạng của công nhân. Bên cạnh vấn đề tài chính, không gian sản xuất đã không đem lại cho công ty một sự chọn lựa tùy ý trong việc mua các loại máy ép thủy lực đang chào bán trên thị trường. Vì vậy mục đích của đề tài này là thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 70 tấn phù hợp với tình hình hiện nay của công ty Z751. 1.3.2 Nội dung: SVTH: Lê Thanh Tùng - 12 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng 70 tấn bao gồm các phần sau: + Thiết kế sơ đồ mạch thủy lực. + Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực. + Tính toán các thông số kỹ thuật của từng bộ phận. - Bộ phận tác động: Cylinder – Piston. - Hệ thống Van. - Bơm. - Đường ống. - Hệ thống làm mát dầu. - Hệ thống lọc dầu. - Thùng chứa dầu. - Thân máy ép. + Bản vẽ lắp máy ép thủy lực. 1.4 Nguyên lý hoạt động và phân loại: 1.4.1 Nguyên lý hoạt động. Máy ép thủy lực là máy hoạt động hầu như theo tác dụng tĩnh. Nguyên lý làm việc của máy ép thủy lực dựa trên cơ sở của định luật Pascal. Ở dạng chung nhất thì máy ép có 2 khoang: cylinder có piston và các đường ống nối (hình 1.3 ). Nếu như đặt một lực P1 vào piston 1, thì nó sẽ tạo ra áp suất 1 1 f Pp = . Theo định luật Pascal thì áp suất p được truyền tới tất cả các điểm của thể tích chất lỏng và do có hướng tác dụng vuông góc với mặt đáy của piston 2, nó sẽ tạo ra lực P2 = p x f2 , và lực này gây áp suất tác dụng lên phôi 3. Trên cơ sở định luật Pascal ta có: SVTH: Lê Thanh Tùng - 13 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật 1 2 12 f fPP = Hình 1.2 – Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của máy ép thủy lực Diện tích f2 lớn hơn diện tích f1 bao nhiêu lần thì lực P2 sẽ lớn hơn lực P1 bấy nhiêu lần. 1.4.2 Phân loại. (hình 1.3) SVTH: Lê Thanh Tùng - 14 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật Hình1.3 – Phân loại các máy ép thủy lực theo chức năng công nghệ. a- Để gia công kim loại; b- Để gia công vật liệu phi kim loại Thông số chính của máy ép thủy lực là ép định mức PH – đó là tích của áp suất chất lỏng trong cylinder với diện tích có ích của các piston công tác của máy ép. Phụ thuộc vào các chức năng công nghệ mà các máy ép khác nhau kết cấu của các chi tiết chính, về cách phân bố và số lượng của chúng, cũng như về trị số của các thông cơ bản PH, Z, H, AxB (Z - là chiều cao hở của không gian dập; H – hành trình toàn bộ của đầu ép; AxB – kích thước của bàn máy). Theo chức năng công nghệ các máy ép được chia ra làm máy ép để cho kim loại (hình 1.3a) và cho vật liệu phi kim loại (hình 1.3b). Máy ép để cho kim loại được chia làm 5 nhóm: Để rèn và dập, để ép chảy, để dập tấm, để thực hiện các công việc lắp ráp và để xử lí các phế liệu kim loại. Do các máy ép có nhiều loại SVTH: Lê Thanh Tùng - 15 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật khác nhau nên người ta thường dùng lực ép định mức PH là thông số phổ bién nhất. Trong số các máy ép thuộc nhóm 1 có thể kể tên: Máy ép để rèn – rèn tự do có dập trong khuôn, PH= 5÷20MN; Máy ép để dập – dập nóng các chi tiết bằng magiê và hợp kim nhôm, PH= 10÷700MN; Máy ép đột – để đột nóng các phôi bằng thép trong cối kín, PH= 1.5÷30MN; Máy ép để chuốt kéo – chuốt kéo các phôi rèn qua các vòng, PH= 0.75÷15MN. Trong số các máy ép của nhóm 2 có thể kể: Máy ép thanh - ống và máy ép thanh - ống, dùng để ép kim loại màu và thép, PH= 0.4÷120MN. Trong nhóm 3 có thể kể tên các loại: Máy ép để dập tấm kiểu tác dụng đơn giản, PH= 0.5÷10MN; Máy ép vuốt để vuốt sâu các chi tiết hình trụ, PH= 0.3÷4MN; Máy ép để gấp mép, tạo mặt bích, để uốn và dập các vật liệu dạng tấm dày, PH= 3÷45MN; Máy ép để lốc, để uốn lốc vật liệu dạng tấm dày và n