Kiến Thức Thủy Lực
Tính toán xi lanh thủy lực [Lực đẩy – Kéo] toàn bộ các sản phẩm
Tính toán xi lanh thủy lực là công việc cần thiết để chúng ta tính toán lựa chọn một xi lanh hay một cụm xi lanh sao cho phù hợp giúp tiết kiệm chi phí và hoạt động của hệ thống sẽ đạt hiệu suất cao nhất. Vậy trong bài viết ngày hôm nay cùng Thủy lực khí nén D&S tìm hiểu chi tiết nhé!
Giới thiệu xi lanh thủy lực
Trong hệ thống thủy lực gồm có rất nhiều thiết bị như: lọc dầu, thùng chứa, van các loại, ống dẫn, motor, bơm thủy lực,…Trong đó xi lanh thủy lực là bộ phận chính của cơ cấu truyền động và tự động thủy lực nắm giữ vai trò rất quan trọng.
Xi lanh thủy lực được dùng để chuyển đổi nguồn năng lượng của dầu, các chất lỏng thủy lực thành động năng nhằm tạo ra lực ở đầu cần. Sau đó nó sẽ thực hiện các chức năng như: nén, ép, đẩy, kéo, nghiền,…
Bên cạnh tên gọi xy lanh thủy lực thì sản phẩm còn có tên gọi khác như ben dầu, ben thủy lực,…Thiết bị được sử dụng trong rất nhiều ngành nghề, công việc như hỗ trợ nâng hạ cửa đập thủy điện, tạo lực ép cho máy ép,…
Nguyên lý hoạt động của xi lanh thủy lực
Xy lanh thủy lực hoạt động dựa trên nguyên lý vô cùng đơn giản, lực được áp dụng tại một thời điểm nào đó sẽ được chuyển đến một địa điểm khác bằng cách sử dụng chất lỏng không nén được. Có nghĩa, tất cả lực do xi lanh tạo ra đều nhờ vào chất lỏng thủy lực và chất lỏng này thường là dầu, nhớt.
Xy lanh thủy lực có các đường ống kết nối hai xi lanh tùy theo ứng dụng và có thể thay đổi chiều dài, hình dạng. Bên cạnh đó, đường ống có thể rẽ ba để một tổng thể tích xi lanh có thể là nhiều hơn một xi lanh phụ nếu thiết kế cần đến.
Sản phẩm rất dễ dàng để bổ sung bộ phận vào hệ thống, bạn chỉ cần thay đổi kích thước của một động cơ piston và xi lanh sao cho phù hợp.
Tính toán xi lanh thủy lực
Để tính toán lực đẩy – kéo xi lanh thủy lực cần chú ý tới các đại lượng sau:
- p: áp suất làm việc của xilanh (bar)
- D: đường kính ống xilanh (mm)
- d: đường kính cần xylanh( mình hay gọi là ty xilanh) (mm)
Từ hai đại lượng đường kính trên ta sẽ tính được diện tích của hai khoang của xilanh, gọi là khoang có cần diện tích và diện tích khoang không cần diện tích.
Để hiểu rõ hơn về cách tính xi lanh thủy lực ( lực đẩy – kéo ) chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết dưới những ví dụ dưới đây:
Ví dụ 1: Cho một xilanh với đường kính ống là 90mm), và đường kính cần(ty) là 45mm), xylanh sẽ làm việc ở áp suất 170(bar). Tính lực đẩy và kéo của xilanh trên?
Trước tiên ta sẽ đổi đơn vị :
- Đường kính ống D=90mm= 9cm
- Đường kính cần(ty) d=45mm=4,5cm
- Áp suất p=170(bar)= 173,4()
Áp dụng công thức (1.2*) và (1.3*) dễ dàng tính được diện tích của hai khoang:
Ví dụ 2: Một máy ép khuôn áp lực cần một lực ép( chiều xilanh đi ra) là 320 tấn để ép ra được sản phẩm đạt yêu cầu của nhà sản xuất. Biết rằng hệ thống bơm của trạm nguồn thủy lực đang hoạt động ở mức 250bar.
Dạng yêu cầu đề bài này chúng ta cần phải thử đường kính ống:
Ta thử với :
- Đường kính ống là 350mm = 35cm
- Đường kính cần là 210mm = 21cm
Áp suất làm việc p=250 bar =255 ( kg/cm2)
Tính toán tương tự như áp dụng công thức (1.4*) và (1.5*):
Từ kết quả trên có thể thấy rằng yêu cầu đề bài là 320 tấn, mà sau khi tính toán ra lực F2 = 245,324 tấn, chưa đạt yêu cầu đề bài. Nên ta cần phải tiếp tục chọn lại một đường kính ống có kích thước lớn hơn kích thước chọn lần một là 350mm. Lần thử thứ hai này ta thử chọn D = 400mm.
Tính lại F2:
Kết quả cuối cùng chúng ta sẽ chọn đường kính ống là D = 400mm.
Cách tính toán các thông số xi lanh thủy lực
Để hiểu rõ được các thông số về tính toán xilanh thủy lực chúng ta cần biết các thuật ngữ và ký hiệu như:
- D : Đường kính trong ống xi lanh (mm)
- d : Đường kính cần (mm)
- s : Khoảng hành trình làm việc của xi lanh hay còn gọi là khoảng chạy của cán xi lanh (mm)
- A : Diện tích làm việc của xi lanh (cm2)
- F : Lực (N)
- m: Tải trọng ( kg)
- P : áp suất làm việc (bar)
- Q : lưu lượng cấp vào xilanh ( lít/ phút)
- X : Thể tích của buồng xy lanh
- T : Thời gian xilanh chạy hết hành trình
- v : Vận tốc chuyển động của piston (m/s)
- L : hành trình của xy lanh.
Cách để có thể tính toán các thông số xilanh thủy lực chúng ta cần nắm 2 kiến thức căn bản sau:
- Chất lỏng không bị nén và tác dụng lên mọi bề mặt chứa nó
- Áp suất (P) là lực tác dụng sinh ra trên 1 đơn vị diện tích. (Ví dụ: P = 150Kg/cm2 tức là lực tác dụng trên 1cm2 sẽ là 150 kg)
Cách tính
Xi lanh thủy lực = Diện tích bề mặt (A1, A2) x Áp suất
- Lực đẩy (lực ép) xi lanh = P x A1
- Lực thu về (lực kéo) xi lanh = P x A2
Bảng tra lực xi lanh phổ thông
(Sau đây là bảng tra lực xi lanh thủy lực tiêu chuẩn với mức áp suất 150 Kg/cm2 và 200 Kg/cm2)
Dựa theo công thức trên, ta có thể tính thể tích khoang đẩy hoặc khoang kéo (diện tích x hành trình) khi kết hợp với lưu lượng dầu cấp vào xi lanh ta có thể tính ra tốc độ (vận tốc)
Tuy nhiên, trong một số trường hợp vận tốc của cần xi lanh không nên vượt quá v = 0.5 m/s vì lý do làm kín của phần gioăng phớt và đảm bảo an toàn làm việc.)
Công thức tính áp suất
Áp suất được tính dựa trên công thức: P = F / S
Trong đó:
- P: Áp suất thể hiện sức đẩy của lực lên một đơn vị diện tích (đơn vị: N/m² – Pascal, atm, bar, mmHg…)
- F: Lực tác dụng là lực tác động vuông góc lên bề mặt (đơn vị: N)
- S: Diện tích bề mặt chịu tác dụng của lực là diện tích mà lực tác dụng lên (đơn vị: m²)
Tuy nhiên, công thức này chỉ áp dụng trong một số trường hợp như:
- Chỉ dùng cho các vật thể có mặt phẳng tiếp xúc.
- Đối với các vật thể có mặt cong, cần sử dụng các công thức tính toán phức tạp hơn.
- Khi sử dụng công thức này, cần chuyển đổi đơn vị đo áp suất phù hợp tùy theo yêu cầu và đơn vị sử dụng.
Tính toán đường kính xi lanh nâng hạ sàn trên
Khi nâng sàn 2 lên thì cần một mômen lớn nhất để có thể chịu được các lực sau: Trọng lượng của 2 xe con đang chở, trọng lượng sàn 2, lực quán tính, ma sát khớp quay.
Trong đó :
Như vậy ta cần tính lực tác dụng lên xilanh nâng, hạ sàn xe khi xe cần chở đã nằm hẳn trên sàn 2 của sơmi rơmooc và sàn 2 đã được nâng lên vị trí ổn định.
Coi G là trọng lượng của tất cả các vật tác dụng lên xilanh nâng, hạ. Lực cần thiết để có thể nâng được sàn 2 khi có chở xe con là P.
Lực nâng thực tế của xilanh phải lớn hơn lực tính trên để tránh trường hợp quá tải, đảm bảo an toàn và bù vào tổn thất ma sát giữa các cơ cấu, bù vào các trọng lượng nhỏ gắn trên sàn xe mà ta bỏ qua không tính đến.
Ta chọn hệ số an toàn cho hệ thống là: K = 1,3. Như vậy tải trọng thực tế xilanh có thể chịu được tối đa là:
Chọn áp suất dầu dẫn động trong hệ thống nâng:
Công thức tính lực:
Trong đó :
- Pmax: Lực lớn nhất tác dụng lên cơ cấu nâng hạ sàn 2, kN
- [ p] : Áp suất yêu cầu trong hệ thống thủy lực, kN/cm2
- D: Đường kính trong của xilanh thủy lực nâng hạ sàn trên, cm.
Trong quá trình thiết kế để đảm bảo phân bố lực được đồng đều trên suốt chiều dài dầm dọc nên ta bố trí cơ cấu nâng, hạ sàn trên gồm 4 xilanh nên đường kính 1 xilanh nâng, hạ sàn trên được tính như sau:
P: Lực lớn nhất tác dụng trên 1 xilanh nâng hạ sàn trên, kN.
Theo tiêu chuẩn chọn: D = 6 (cm).
Hành trình làm việc của pittông của xi lanh
Hành trình làm việc của piston xilanh phụ thuộc vào chiều cao nâng, hạ của sàn cũng như đường kính trong của xilanh thủy lực.
Công thức thường lựa chọn: L = (8 ÷16 ).D
Trong đó:
- L: Hành trình làm việc của pittông.
- D: Đường kính trong của xilanh thủy lực.
Ta chọn: L = 16.D
Vậy ta có: L = 16.6 = 96 (cm)
Diện tích làm việc của pittông trong xilanh
Ở khoang dưới pittông:
Ở khoang trên của pittông (khoang chứa cần pittông):
Trong đó:
- D: Đường kính trong của xilanh thủy lực
- d: Đường kính cần pittông
Thông thường: d = ( 0,4÷0,5).D
d = 0,5.D = 0,5.5 = 2,5 (cm). Chọn theo tiêu chuẩn: d = 4 (cm)
Thay số vào ta có:
– Thể tích làm việc trong khoang xilanh:
+ Khoang dưới pittông:
V1 = F1.L
Thay số vào ta có: V1 = F1.L = 28,27.96 = 2714 (cm3)
+ Khoang trên pittông:
V2 = F2.L
Thay số vào ta có: V2 = F2.L = 15,71.96 = 1508 (cm3)
Tính chọn bơm
Trên thực tế ta thấy lực xilanh nâng, hạ chịu lực là giống nhau, hành trình là giống nhau nên ta tính chọn bơm dựa vào các thông số của 1 xilanh nâng hạ sàn 2.
Thể tích chất lỏng chứa tối đa trong mỗi xilanh, khi nó đã hết hành trình là:
V1 = F1.L = 28,27.96 = 2714 (cm3)
Chọn thời gian mà xilanh nâng, hạ đi hết hành trình là: t = 60 (s)
Để đáp ứng được với khoảng thời gian này, thì thể tích chất lỏng tối đa phải cung cấp cho cả 4 xilanh trong trường hợp này là:
4.V = 4.2714 = 10856 (cm3)
Thì bơm ta chọn phải có lưu lượng:
Công suất do bơm cung cấp :
Trong đó :
- Q (B) : Lưu lượng của bơm, lít/ph.
- p : Áp suất do bơm tạo ra, kG/cm².
Ta có: p = 1,5(kN/cm2) = 1,5. 10 ^7(N/m²)
Vậy ta chọn bộ bơm điện phù hợp với điện áp đầu kéo và các yêu cầu ở trên (24VDC, 3KW: Pump 3,7 cc /rev, Flow 12,2 L / min, Max pressure 150 Bar, Tank 12 L)
Thủy lực khí nén D&S – địa chỉ cung cấp xi lanh thủy lực chất lượng uy tín
Thủy lực khí nén D&S là một trong những thương hiệu hàng đầu Việt Nam chuyên cung cấp các giải pháp và sản phẩm thủy lực như bơm, van thủy lực, xilanh, bộ nguồn thủy lực … cùng với các dịch vụ tư vấn, thiết kế, lắp đặt và bảo trì chuyên nghiệp.
Chúng tôi luôn đặt chất lượng sản phẩm và sự hài lòng của khách hàng lên hàng đầu. Cam kết cung cấp các giải pháp thủy lực, khí nén tối ưu, giúp khách hàng nâng cao hiệu suất sản xuất, giảm thiểu chi phí và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
Chính nhờ những điều đó thủy lực khí nén D&S ngày càng khẳng định được vị thế của mình trên thị trường, trở thành đối tác tin cậy của các doanh nghiệp sản xuất, chế tạo máy móc và các ngành công nghiệp khác.
Như vậy, trên đây là toàn bộ thông tin về cách tính toán xi lanh thủy lực mà chúng tôi muốn đề cập đến bạn. Hy vọng những kiến thức hữu ích trên sẽ hỗ trợ mọi người thật tốt khi làm việc
Thông tin liên hệ:
Công ty TNHH Kỹ thuật D&S Việt Nam
Địa chỉ: Số 4 ngõ 283 Phố Yên Duyên – Phường Yên Sở – Quận Hoàng Mai – TP Hà Nội
Trụ sở công ty: Thôn Lâm Hộ, Xã Thanh Lâm, Huyện Mê Linh, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Hotline: 0979 436 075
Email: thuykhidiends@gmail.com
Facebook: https://www.facebook.com/thuykhi331
Website: https://thuyluckhinends.com/
