Giáo trình Máy ép thủy lực - Chương 2: Máy ép thủy lực dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp

Nội dung text: Giáo trình Máy ép thủy lực - Chương 2: Máy ép thủy lực dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp

1. Ch−ơng 2 máy ép thủy lực dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp 2.1. Chức năng và hoạt động của các cụm chi tiết Hình 2-1 biểu diễn sơ đồ máy ép dẫn động bằng nhũ t−ơng n−ớc kiểu bơm không có bình tích áp. Nguyên lý hoạt động nh− sau: Dầm 1 gắn với pittông dùng để tạo lực ép khi gia công kim loại. Van 2 mở để cấp chất lỏng công tác áp suất thấp, l−u l−ợng lớn, cho máy ép khi hành trình không tải, bảo đảm tốc độ chuyển dịch của dầm ngang nhanh. Khi hành trình công tác, van 2 ngăn cách bình chứa với đ−ờng chất lỏng áp suất cao. Động cơ thủy lực chấp hành 3 tự động nâng van cấp 2 và đảm bảo cho chất lỏng từ xilanh công tác trở về thùng chứa, khi dầm ngang ở hành trình đẩy về. Thùng chứa 4 cung cấp chất lỏng cho máy ép, khi ở hành trình không tải, áp suất không khí trong bình th−ờng bằng 0,4 ữ 0,8 MPa (4 - 8 kG/cm2). Bộ van tự động 5, bộ triệt tải, sẽ chuyển Hình 2-1. Sơ đồ máy ép dẫn động bằng bơm n−ớc không có bình tích áp bơm sang làm việc ở chế độ không tải sau khi đạt áp suất đã định. Van tuần hoàn 6, van 1 chiều 7, bơm pittông 8 dùng để cấp chất lỏng công tác áp suất cao trong hành trình công tác. Bộ phân phối 9 có chức năng điều khiển máy ép. Van một chiều 10 của các xilanh đẩy về dùng để cấp và xả chất lỏng công tác ra khỏi xilanh. Van 11 là van cấp, còn van 12 là van xả của xilanh công tác. 17
2. ở phía d−ới bên trái hình 2-1, trình bầy biểu đồ pha đóng mở các van của bộ phân phối. Trên trục đứng biểu thị hành trình của van trên đế van, trên trục ngang biểu thị góc quay của cần điều khiển của bộ phân phối. Dòng chất lỏng công tác t−ơng ứng với các vị trí các van trong bộ điều khiển: - ở vị trí III ("Dừng") các van 11 và 12 đ−ợc mở, còn van 10 đóng. Chất lỏng từ bơm qua bộ van tự động triệt tải 5 đến bộ phân phối, qua van 11 và van 12 đến đ−ờng dẫn (đ−ờng hút) để về bơm. Nh− vậy, dầm của máy ép, không chịu áp lực của chất lỏng nên giữ nguyên vị trí do van 10 đóng. - ở vị trí II (hành trình không tải) các van 10 và 12 mở. Chất lỏng từ thùng chứa qua van cấp 2 tự động nâng lên, chảy tới xilanh công tác, dầm ngang đi xuống. D−ới tác dụng của trọng l−ợng các phần chuyển động và áp suất chất lỏng từ thùng chứa lên pittông công tác, chất lỏng từ xilanh đẩy về đ−ợc nén và chảy qua van 10 về thùng chứa và xilanh công tác. - ở vị trí I (hành trình công tác) các van 10 và 11 mở. Chất lỏng từ bơm qua van 11 và phần trên của vỏ van 2 để tới xilanh công tác. Từ xilanh đẩy về, chất lỏng đ−ợc nén qua các van 10 và 11 đang mở để tới xilanh công tác của máy ép. Van điền đầy đ−ợc đóng bằng áp suất chất lỏng cấp từ bơm tới và lực của bổ trợ dầu 3 không đủ để mở van. Khi áp suất trên đ−ờng công tác đạt trị số đã đặt tr−ớc ở bộ tự động triệt tải thì van tuần hoàn sẽ nâng lên và bơm sẽ bắt đầu làm việc không tải. Máy ép thực hiện việc ép phôi rèn. - ở vị trí IV (hành trình đẩy về) van 12 mở, chất lỏng d−ới áp suất từ bơm sẽ mở van 10 và điền đầy xilanh đẩy về, còn từ xilanh công tác chất lỏng đ−ợc đẩy qua van 12 có tiết diện nhỏ để tới thùng chứa. áp suất trong xilanh công tác giảm xuống, bộ trở dẫn 3 nâng van cấp lên và chất lỏng từ xilanh công tác qua van cấp sẽ đ−ợc nén tự do để trở về thùng chứa, dầm ngang động đ−ợc nâng lên. Khi thiết kế bộ phân phối của máy ép có dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp, cần chú ý ở bất kỳ vị trí nào của cần điều khiển thì tất cả các van không đ−ợc đóng đồng thời. Nếu đóng đồng thời, có thể dẫn tới va đập thủy lực ở trên đ−ờng ống và làm cho bộ tự động chịu tải làm việc đột ngột và gây hỏng hóc. 2.2. Các loại bơm Trong hệ thống truyền động của máy ép thủy lực, bơm tác dụng tĩnh đ−ợc sử dụng rộng rãi nhất. Các bơm này, theo loại chất lỏng sử dụng, đ−ợc chia ra loại bơm nhũ t−ơng và bơm n−ớc. 18
3. Trong các loại bơm n−ớc (bơm nhũ t−ơng n−ớc) để dẫn động máy ép thủy lực, ng−ời ta th−ờng sử dụng bơm kiểu pittông có trục khuỷu, bố trí nằm ngang, có công suất tới 1500kW. áp suất chất lỏng công tác th−ờng dùng là 20 hoặc 32MPa (200 hoặc 320 kG/cm2). Các bơm có tác động đơn và tác dộng kép. Sơ đồ của bơm 1 pittông tác dụng đơn đ−ợc trình bầy trên hình 2-2. Ký hiệu f là diện Hình 2-2. Sơ đồ bơm một pittông tác dụng đơn tích của pittông, v là vận giản tốc, q là l−ợng cấp của một 1. trục khuỷu; 2. tay biên; 3. con tr−ợt; pittông, r là bán kính 4. pittông; 5. đệm kín; 6. van đẩy; 7. thùng chứa; 8. đ−ờng ống áp suất cao; 9. van hút; 10. vỏ bơm khuỷu, α là góc quay của trục khuỷu và ω là vận tốc góc quay của trục khuỷu. Để đơn giản hóa cho các tính toán, ta coi chiều dài thanh truyền bằng vô cùng. Khi đó: q = f .v và v = rω sinα , vậy ta có q = frω sinα Hình 2-3. Biểu đồ l−u l−ợng của bơm a. Một pittông; b. Hai pittông; c. Ba pittông 19
4. Có nghĩa là, l−u l−ợng chất lỏng công tác là một hàm Sin của góc quay của trục khuỷu. Nh− vậy, trong tr−ờng hợp bơm 1 xilanh, l−u l−ợng chất lỏng không đồng đều theo thời gian. Điều đó ảnh h−ởng đến quá trình nén ép kim loại biến dạng. Trên hình 2-3 trình bày biểu đồ l−u l−ợng của bơm phụ thuộc vào số pittông, l−u l−ợng cực đại đ−ợc coi bằng một đơn vị. Bơm ba pittông tác dụng đơn, trên trục có ba khuỷu đ−ợc bố trí lệch nhau 1200, cho l−u l−ợng và áp suất chất lỏng t−ơng đối đều theo thời gian. Bơm 5 pittông không đ−ợc sử dụng, vì khi đó kết cấu bơm phức tạp, chiều rộng bơm tăng, sự đồng đều của l−u l−ợng ít đ−ợc cải thiện. Các van tự động dùng để phân phối chất lỏng trong hệ thống thuỷ lực. Khi trục khuỷu đạt một giá trị vòng quay nhất định, đ−ợc gọi là số vòng quay tới hạn, van làm việc kèm theo tiếng gõ khi van đóng mở, l−u l−ợng chất lỏng trở nên không đều do sự đóng và mở của van không t−ơng ứng với hành trình pittông. Tốc độ trung bình vc của pittông, theo các số liệu vận hành của bơm, th−ờng lấy bằng 0,5 ữ 1,5 m/s, nh−ng không quá 3m/s, vì, nếu không sẽ xảy ra sự mài mòn nhanh các đệm kín của pittông và xuất hiện tiếng gõ của van. S.n v = (2.1) C 30 trong đó: S - hành trình của pittông (m); n - số vòng quay của trục khuỷu trong một phút, giới hạn do tiếng gõ của van, th−ờng lấy n = 125 ữ 180 v/ph. L−u l−ợng thực tế, hoặc có ích của bơm, m3/s 1 Q = fsznη (2.2) e 6 0 trong đó: f - diện tích đỉnh pittông, m2, z - số pittông, n – số vòng quay của trục khuỷu, v/ph; η0 - hệ số tổn hao thể tích của bơm. Công suất trên trục khuỷu của bơm đ−ợc xác định theo công thức: 1000 pQ N = e (2.3) η0η M trong đó: ηM - hệ số tổn hao cơ khí của bơm, khoảng 0,80 ữ 0,85, 20
5. p - áp suất của chất lỏng do bơm tạo ra, MPa. Tốc độ trung bình của chất lỏng trên đ−ờng ống hút không đ−ợc quá 0,3m/s. Mức n−ớc cao nhất của n−ớc trong thùng chứa phải cao hơn trục của pittông khoảng 4 - 5m. Tốc độ trung bình của n−ớc tại các van hút th−ờng không quá 3m/s và ở các van đẩy không quá 6m/s. Các chi tiết chính của bơm (hình 2-4) là thân vỏ có ổ đỡ trục khuỷu và bệ dẫn h−ớng, trục khuỷu, thanh truyền, con tr−ợt, pittông, thân van và các van. Thân vỏ bơm 1 đ−ợc đúc bằng gang, có khối l−ợng lớn để giảm rung cho bơm do tác động của các khối l−ợng chuyển động tịnh tiến. Thân vỏ đ−ợc tính toán khả năng chịu kéo và chịu uốn d−ới tác dụng của hợp lực của tất cả các pittông. Đối với bơm ba pittông, hợp lực của các pittông th−ờng lấy là bằng 2.f.p (f- diện tích đỉnh pittông, p - áp suất định mức của bơm). ứng suất tổng hợp cho phép do uốn và kéo khi tính toán th−ờng lấy bằng [σ] = 7 ữ 8 MPa. Hình 2-4. Bơm kiểu ngang ba pittông Trục khuỷu 2 đ−ợc chế tạo bằng thép 45 và qua công nghệ rèn. ổ đỡ của trục khuỷu th−ờng làm theo kiểu ổ tr−ợt hoặc ổ lăn. Trục khuỷu th−ờng bố trí hai hoặc bốn ổ đỡ. Độ bền của trục khuỷu và áp suất ở ổ đỡ đ−ợc tính toán theo hai ph−ơng pháp trình bầy trong phần máy ép trục khuỷu. Thanh truyền 3 và con tr−ợt 4 đ−ợc chế tạo bằng công nghệ rèn hoặc đúc. Chiều dài thanh truyền th−ờng lấy L ≥ 5r (r bán kính khuỷu). Bệ đỡ h−ớng con tr−ợt có dạng hình trụ hoặc phẳng. ở các bệ đỡ dẫn h−ớng hình trụ, nếu bị mòn có thể thay các ống lót bằng gang. Đối với các bệ dẫn h−ớng kiểu phẳng thì vị trí của con tr−ợt đ−ợc điều chỉnh bằng các đệm. áp lực đơn vị cho phép trên bệ dẫn 21
6. h−ớng th−ờng lấy là 0,2 ữ 0,3 MPa. Đối với chốt của con tr−ợt, áp lực đơn vị cho phép 9MPa, còn đối với má khuỷu cho phép áp lực đơn vị 6 ữ7 MPa. Pittông 5 của bơm đ−ợc chế tạo bằng thép có độ bền cao và tính chống gỉ tốt 20X13 và 3X13. Bề mặt pittông đ−ợc tôi và gia công mài bóng. Liên kết của pitông với con tr−ợt th−ờng là theo kiểu tự do. Để bịt kín pittông ng−ời ta dùng vòng đệm trên nền vải cao su. Để đảm bảo thấm −ớt bằng n−ớc hoặc nhũ t−ơng cho đệm, chiều cao của đệm phải nhỏ hơn hành trình của pittông. Thân van 6 đ−ợc rèn từ thép 25 hoặc 35. Các van hút và van đẩy đ−ợc bố trí cạnh nhau hoặc xếp thành dãy theo chiều đứng. Các van, đế van, lò xo và chi tiết liên kết đ−ợc chế tạo từ thép không gỉ hoặc brônz (đồng thanh) chất l−ợng cao. Van 7 th−ờng đ−ợc chế tạo có đế 8 dạng côn h−ớng theo phần hình trụ của tiết diện l−u thông. Hình 2-5. Bơm pittông kiểu h−ớng kính Khi xác định tiết diện l−u thông của các van, th−ờng xuất phát từ trị số độ nâng của van (4 - 5mm). Các bơm n−ớc có thể sử dụng để bơm dầu, nh−ng không hợp lý vì tính chất của dầu cho phép thực hiện kết cấu của bơm dầu đơn giản hơn và gọn hơn. Các bơm pittông làm việc với dầu khoáng, đ−ợc phân làm 2 loại: bơm pittông kiểu h−ớng kính và kiểu chiều trục. Sơ đồ bơm có các pittông bố trí kiểu h−ớng kính đ−ợc trình bầy ở hình 2- 5.a, kết cấu của bơm đ−ợc trình bày ở hình 2-5.b. Rôto 1 của bơm quay quanh trục phân phối cố định 3. Các pittông 2 đ−ợc bố trí kiểu h−ớng kính và chuyển 22
7. động tịnh tiến. Các pittông đ−ợc tỳ trên con lăn 5 và lăn theo vòng nằm trong bloc di động 6. Trục phân phối có các van 4 để hút và đẩy dầu. ở vị trí đ−ợc trình bầy trên hình 2.5.a, hút dầu đ−ợc thực hiện qua nửa phía trên của trục phân phối, còn việc đẩy dầu - qua nửa phía d−ới. Khi dịch chuyển bloc di động, có thể thay đổi l−u l−ợng và h−ớng của dầu. Các khe hở giữa pittông và các lỗ t−ơng ứng không đ−ợc quá 40àm (đối với pittông đ−ờng kính tới 40mm). áp suất của các bơm pittông kiểu h−ớng kính đ−ợc chế tạo đạt tới 20MPa. Sự rò rỉ giữa trục phân phối và rôto, sự uốn trục do tải trọng tác động làm hạn chế việc tăng áp suất. Đồng thời cơ cấu phân phối còn hạn chế số vòng quay của rôto bơm pittông kiểu h−ớng kính, không đ−ợc v−ợt quá 1000v/ph. Thông th−ờng để tăng l−u l−ợng, ng−ời ta sử dụng bơm nhiều xilanh. Thể tích dầu do pittông đẩy ra sau 1 vòng quay của rôto là (m3/ph): πd2 q = hz 4 trong đó: d - đ−ờng kính pittông, (m), h - hành trình pittông, (m), z - số pittông, th−ờng là số lẻ. Từ hình 2-5.a ta thấy, hành trình của pittông bằng 2e, vậy l−u l−ợng lý thuyết của bơm trong 1 phút là (m3/s): π Q = q.n = d 2 ezn (2.4) 120 trong đó: e - độ lệch tâm của trục khuỷu (m). L−u l−ợng thực tế hay có ích là: Qe = η0Q trong đó : η0 - hệ số tổn hao thể tích của bơm, lấy bằng 0,8 ữ 0,95. Công suất trên trục rôto của bơm (kW): 1000pQ N = e M (2.5) η0η trong đó: p - áp suất, (MPa), ηM - hệ số tổn hao cơ khí của bơm, th−ờng lấy bằng 0,94 ữ 0,96. Các bơm th−ờng đ−ợc chế tạo theo tiêu chuẩn l−u l−ợng nhỏ hơn 1000 lít/ph. Kết cấu của bơm pittông kiểu h−ớng kính có pittông dịch chuyển tự do đ−ợc trình bầy ở hình 2-5.b. 23
8. Có thể thay đổi l−u l−ợng của bơm pittông kiểu h−ớng kính bằng cách thay đổi vị trí của bloc bơm so với roto nhờ cơ cấu trục vít. Các bơm có điều chỉnh tự động l−u l−ợng theo đ−ờng cong áp suất công tác cũng đ−ợc sử dụng rộng rãi (hình 2-6). D−ới tác dụng của lò xo 2, bloc di động của bơm 1 sẽ dịch chuyển trong rãnh dẫn h−ớng 4 tới vít chặn 5, vít dùng điều chỉnh l−u l−ợng cực đại của bơm. Khi áp suất trong đ−ờng ra 7 tăng, một phần chất lỏng đi về tác động lên pittông 6, làm dịch chuyển bloc bơm sang phải. L−u l−ợng của bơm sẽ giữ không đổi, khi áp suất nhỏ hơn pH, t−ơng ứng với lực giữ của lò xo do vít 3 điều chỉnh. Khi áp suất nhỏ hơn PH, công suất của bơm sẽ tăng tỷ lệ thuận với áp suất trong đ−ờng công tác. Khi áp suất lớn hơn pH, l−u l−ợng của bơm bắt đầu giảm theo qui luật tuyến tính, do độ cứng của lò xo quyết định. Việc sử dụng nhiều lò xo lắp nối tiếp sẽ cho phép nhận đ−ợc các quy luật phụ thuộc khác nhau giữa l−u l−ợng và áp suất chất lỏng. Cơ cấu đ−ợc trình bầy trên hình 2-6 đảm bảo giữ áp suất đã định tr−ớc ở chế độ l−u l−ợng nhỏ nhất và hệ thống làm việc không có va đập khi có thay đổi tải đột ngột ở cuối hành trình công tác. Hình 2-6. Bơm có điều chỉnh tự động l−u l−ợng theo áp suất Để giữ cho công suất của bơm luôn ổn định, cần phải thay đổi l−u l−ợng phù hợp với áp suất p theo quy luật: N 1 Q = . (2.6) K p trong đó: N - công suất của bơm, K - hằng số phụ thuộc vào thứ nguyên của p và Q. Quan hệ giữa l−u l−ợng và áp suất của bơm có thể xác định nhờ điều khiển lực lò xo kết hợp với cơ cấu cam. Các thông số của bơm đảm bảo theo điều kiện của biểu thức (2.6) đ−ợc gọi là bơm công suất ổn định. 24
9. Bơm công suất ổn định sẽ giữ nguyên trị số công suất tiêu thụ, bắt đầu từ áp suất đã định, cho tới áp suất giới hạn lớn nhất. Bơm pittông kiểu chiều trục gồm có đĩa phân phối di động 1 (hình 2-7.a), bloc xilanh quay 2, các pittông 3, cán pittông 4, đĩa nghiêng 6 liên kết với các cán 4 theo kiểu bản lề. ở đĩa phân phối 1 có các cửa hình vòng cung 7, dầu đ−ợc pittông hút và đẩy đi qua các cửa này. Bloc xilanh 2 và đĩa nghiêng 6 quay đ−ợc là nhờ trục 5. L−ợng dầu đ−ợc một pittông cấp sau 1 vòng quay của đĩa nghiêng là: π d 2 V = h 4 trong đó: d - đ−ờng kính đỉnh pittông, h - hành trình pittông. Nếu số l−ợng pittông là z, sau một vòng quay của bloc xilianh, thể tích dầu đ−ợc cấp là: π d 2 V = hz 4 L−u l−ợng lý thuyết trung bình π d 2 Q = hzn (2.7) 4 trong đó: n- số vòng quay trong một phút, h = Dsinγ. Khi đó πd 2 Q = znD sin γ (2.8) 4 Các bơm kiểu chiều trục có 2 loại: dạng l−u l−ợng cố định và và dạng l−u l−ợng thay đổi, hệ số hữu ích của chúng cao hơn so với bơm pittông kiểu h−ớng kính. Do rò rỉ ít hơn ở các cơ cấu phân phối, vì khi chất lỏng phân bố ở phía đầu mút thì khe hở giữa đĩa phân phối và bloc xilanh sẽ th−ờng xuyên đ−ợc tự động loại bỏ. Các bơm kiểu chiều trục đ−ợc chế tạo với áp suất công tác là 20 - 35MPa. Các bơm pittông kiểu van để bơm dầu, đ−ợc chế tạo pittông bố trí theo kiểu h−ớng kính và kiểu một hàng. Nhờ có độ kín khít cao của bộ phận phối kiểu van, các bơm kiểu này đ−ợc dùng trong tr−ờng hợp cần dầu áp suất cao trên 30MPa, 40MPa và cao hơn. Các bơm này đ−ợc chế tạo dạng có công suất không đổi, 25
10. nh−ng cũng có kết cấu bơm với công suất có thể điều chỉnh. Tốc độ quay trục lệch tâm th−ờng là 1500v/ph. Bơm có các kết cấu cơ bản khác nhau về độ lệch tâm của trục khuỷu - thanh truyền, có con tr−ợt ở dạng pittông và bộ dẫn h−ớng ở dạng xilanh. Hình 2-7. Sơ đồ bơm Trên hình 2-7.b trình bầy một ngăn của bơm kiểu van lệch tâm có pittông bố trí một hàng. Bánh lệch tâm 3 tác dụng lên pittông 2 qua ổ đỡ kiểu lăn và đẩy pittông lên, khi đó chất lỏng đ−ợc nén qua van đẩy 5 và đi ra. D−ới tác dụng của lò xo 6 Pittông hạ xuống, đồng thời việc hút chất lỏng qua van 1 vào buồng chứa. Trục lệch tâm và các pittông đ−ợc bố trí trong thân van 4. L−u l−ợng có ích của bơm là: (m3/ph) πd 2 Q = η ezn (2.8) e 0 2 trong đó: d - đ−ờng kính pittông (m), e - độ lệch tâm (m), n - số vòng quay của trục lệch tâm (v/ph), η0 - hệ số tổn hao thể tích, với áp suất 30MPa η0 = 0,9. Khe hở giữa xilanh và pittông có đ−ờng kính 20 - 30 mm th−ờng dùng là 15 ữ 30àm. 26
11. 2.3. Công suất của bơm và động cơ của máy ép thủy lực Công của máy ép đ−ợc xác định trong thời gian tc thực hiện hành trình công tác, khi biến dạng tạo hình kim loại. Giả thiết trong hệ thống dẫn động không có tổn hao năng l−ợng. Ta đ−a vào các kí hiệu sau: P - lực của máy ép tại điểm cho tr−ớc của hành trình pittông, p - áp suất chất lỏng trong xilanh máy ép, S - hành trình của pittông, Pdn - lực ép danh nghĩa của máy ép, Sc - hành trình công tác. Nếu bỏ qua các tổn hao trong hệ thống thủy lực, thì quan hệ giữa các công suất của bộ dẫn động bơm không có bình tích áp không có bánh đà trên trục dẫn động bơm, ở thời điểm bất kì của hành trình công tác tuân theo đẳng thức: Np = Nb = Ndc (2.9) trong đó: Np - công suất của máy ép ở hành trình công tác, Nb - công suất của bơm, Nđc - công suất của động cơ điện. Khi máy nén làm việc, có thời điểm Nb đạt giá trị cực đại. Từ biểu thức (2.9) suy ra, công suất của bơm cũng có giá trị cực đại. Nghĩa là bơm phải đ−ợc tính theo công suất cực đại của máy ép và đ−ợc xác định bằng lực lớn nhất và tốc độ cho tr−ớc của chuyển động con tr−ợt. Vì thời gian hành trình công tác là nhỏ nhất khi sử dụng toàn bộ công suất của bơm, nên để nhận đ−ợc tC nhỏ nhất, bơm phải làm việc với công suất định mức trong suốt toàn bộ hành trình công tác: KpQ = N b (2.10) trong đó: Q - l−u l−ợng của bơm, p - áp suất của bơm tạo ra, K - hệ số phụ thuộc vào thứ nguyên của Q, p và N. Gọi bơm là lý t−ởng, nếu đảm bảo đ−ợc điều kiện (2.10) trong suốt hành trình công tác và có hệ số có ích bằng 1. ở các điều kiện thực tế thì các bơm của máy ép thủy lực không làm việc với công suất không đổi, đặc biệt thời điểm bắt đầu hành trình công tác và đối với nhiều quá trình công nghệ không cần có áp suất cao mà chỉ cần năng suất cao. 27
12. Hình 2-8a biểu diễn đồ thị lực ép với sơ đồ đơn giản nhất của máy ép một xilanh dẫn động không có bình tích áp từ bơm có l−u l−ợng không đổi. Phần diện tích đ−ợc gạch Oab tỷ lệ với công không đ−ợc bơm sử dụng và đặc tr−ng cho việc sử dụng công suất của bơm. Hình 2-8. Đồ thị lực ép Trị số của tung độ p’ đối với điểm a sẽ t−ơng ứng với áp suất bơm không sử dụng tại thời điểm đó và tỷ lệ với phần công suất không sử dụng của bơm. N' = p'Q , Q= const. Tr−ờng hợp bơm có kết cấu đơn giản nhất, bộ dẫn động của bơm không có bình tích áp th−ờng chỉ sử dụng một phần nhỏ công suất định mức của máy. Đồ thị lực dẫn động từ bơm lý t−ởng đ−ợc trình bầy ở hình 2-8.b. ở đây công suất của bơm đ−ợc sử dụng hết. Mức độ hoàn thiện của các dẫn động thực tế cần đ−ợc đánh giá bằng cách so sánh với dẫn động từ bơm lý t−ởng, làm việc với công suất không đổi. Trên hình 2-8.c trình bầy đồ thị lực ép khi bơm kiểu pittông có trục khuỷu làm việc với ba mức áp suất và l−u l−ợng cấp cho máy ép một xilanh: paQa = pbQb = pcQc = Nb (2.11) Các điểm a, b, c của đồ thị lực là các điểm công suất không đổi. pc > pb > pa và Qc < Qb < Qa Phần công bơm không dùng đ−ợc giảm đi, nên thời gian hành trình công tác, công suất của bơm và động cơ cũng có thể giảm, trong tr−ờng hợp dẫn động từ bơm l−u l−ợng không đổi. 28
13. Trên hình 2-8d trình bầy đồ thị lực dẫn động máy ép một xilanh từ hai bơm có đặc tính khác nhau và một động cơ điện làm việc. Các bơm đ−ợc chọn từ điều kiện: P1(Q1 + Q2) = p2Q2 = Nb (2.12) Bắt đầu từ áp suất p1 bơm đ−ợc ngắt với các thông số p1và Q1. Sau đó máy ép nhận đ−ợc chất lỏng từ bơm với các thông số p2 và Q2 Các điểm a và d trên đ−ờng cong Oad (hình 2-8.d) t−ơng ứng công suất không đổi của bơm. Trên hình 2-8.e trình bầy đồ thị lực của máy ép một xilanh khi làm việc từ bơm công suất không đổi. Trong tr−ờng hợp này, mối quan hệ pQ = C đạt đ−ợc bằng cách sử dụng pittông đặc biệt để chuyển dịch bloc di động của bơm pittông h−ớng kính, pittông cân bằng nhờ lò xo và điều chỉnh l−ợng dịch chuyển của bloc di động nhờ cơ cấu cam. Đến điểm a’, bơm làm việc với công suất không đổi nh−ng không sử dụng toàn bộ công suất của chúng. Sau khi đi qua điểm a’, công suất đ−ợc giữ không đổi cho đến khi kết thúc hành trình công tác. Việc đ−a các thông số làm việc của bộ dẫn động gần hơn với các thông số làm việc của bơm lý t−ởng trong thời gian tc thực tế đ−ợc thực hiện bằng các ph−ơng pháp sau: sử dụng các bơm có điều chỉnh kiểu bậc thang l−u l−ợng theo áp suất; sử dụng các bơm có đặc tính khác nhau; sử dụng một loạt các bơm giống nhau; sử dụng các bơm có thay đổi tự động công suất; sử dụng ở máy ép nhiều xilanh làm việc với các áp suất khác nhau và cả bằng cách sử dụng tổ hợp các ph−ơng pháp kể trên. Để cải thiện việc sử dụng công suất của các động cơ điện trong thời gian toàn bộ chu trình công tác Tcht của máy ép, có thể đ−a các thông số của bộ dẫn động gần các thông số của động cơ lý t−ởng (là động cơ có thể cấp trong suốt khoảng Acht thời gian Tcht một công suất không đổi) đ−ợc tính bằng tỷ số: (Acht - công Tcht có ích của máy ép). Khi không có bình tích áp, việc đ−a sự dẫn động tới gần với sự làm việc của động cơ lý t−ởng có thể đạt đ−ợc bằng các ph−ơng pháp kể trên để giảm công suất của bơm. Thông th−ờng, thời gian dành cho các công đoạn phụ lại nhiều hơn thời gian của hành trình công tác của máy ép. Nh− vậy, bộ dẫn động bắt buộc phải làm việc không tải trong thời gian dài. Công suất của động cơ điện khi bơm chạy không tải th−ờng vào khoảng 10 ữ 15% công suất cực đại. Vì vậy, tr−ơng tr−ờng hợp các yếu tố công nghệ cho phép, thì hợp lý nhất là giảm một phần tốc độ của hành trình công tác hoặc tăng 29
14. t tỷ số p . Trong tr−ờng hợp này, thời gian toàn bộ của chu trình có thể thay đổi Tcht không đáng kể do việc giảm thời gian cho hành trình tiếp cận, hành trình đẩy về và chuyển chế độ. Các quá trình công nghệ riêng, thí dụ khi đột lỗ, sẽ yêu cầu tốc độ của hành trình công tác lúc cao, lúc thấp khác nhau, do các tính chất công nghệ của vật liệu phôi quyết định. Trong tr−ờng hợp này, bằng cách ngắt một số bơm cùng động cơ, có thể đạt đ−ợc công suất của bơm và động cơ điện tối −u. Khi chọn công suất của động cơ điện cho máy ép thuỷ lực, ng−ời ta th−ờng phân biệt hai chế độ: Chế độ làm việc lâu dài và chế độ làm việc ngắn - lặp lại. Theo chế độ làm việc lâu dài ng−ời ta th−ờng chọn động cơ điện cho dẫn động kiểu bơm có bình tích áp, và ng−ời ta th−ờng chọn động cơ điện theo chế độ làm việc ngắn - lặp lại cho dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp. Th−ờng có thể chọn công suất định mức của động cơ điện bằng một nửa công suất của bơm. Có thể giảm tiếp theo công suất của động cơ điện ở dẫn động không có bình áp bằng cách đặt một bánh đà trên trục nối giữa bơm và động cơ điện. ở cơ cấu dẫn động có bánh đà, việc thay đổi số vòng quay và sự nhả năng l−ợng của bánh đà phụ thuộc vào đặc tính cơ học của động cơ điện. Trong tr−ờng hợp này biểu thức (2.9) sẽ có dạng: Np = Nb ≥ Nđc (2.13) Yếu tố giới hạn ở đây là công suất của bơm - công suất động cơ có thể giảm t 2 - 3 lần và phụ thuộc vào đặc tính tải P = f(S) và tỷ số p . Tcht Trong một số tr−ờng hợp, việc sử dụng triệt để công suất của động cơ điện và bơm có thể đạt đ−ợc bằng cách liên kết nhiều máy ép có cùng lực ép vào một máy ép lớn. Khi lực ép công tác của máy ép t−ơng ứng với áp suất giới hạn của chất lỏng trong bơm thì bơm đ−ợc ngắt ra khỏi máy ép và chuyển làm việc cho máy ép khác. Ph−ơng pháp trên sẽ giảm hoặc triệt tiêu toàn bộ sự làm việc không tải của bơm và vì vậy nó là ph−ơng pháp kinh tế. Lựa chọn dẫn động bơm không có bình tích áp, có thể đ−ợc xác định bằng chế độ lực tác dụng của máy ép. Các quá trình công nghệ trong gia công bằng áp suất, theo đặc tính của chế độ lực, có thể chia ra làm 6 nhóm chính (hình 2-9). 30
15. Hình 2-9. Đồ thị đặc tr−ng của các lực công nghệ Nhóm I (các quá trình ép chảy, vuốt ) - lực tạo ra trong thời gian hành trình dP của pittông máy ép đ−ợc giữ gần nh− không đổi, nghĩa là ≈ 0 . Mức độ điền dS đầy đồ thị lực là ϕ = 70 - 80% (có xét đến lực cực đại ở cuối hành trình). Nhóm II (các quá trình chồn, vuốt ) lực tăng đều theo hành trình của pittông máy ép, mối quan hệ P = f(S) gần nh− tuyến tính, nghĩa là dP ≅ const;ϕ = 60 − 70% . dS Nhóm III (uốn, dập khối nóng, đóng bánh, dập tấm, đóng gói ) đồ thị lực có thể chia làm hai đoạn: ở đoạn đầu lực tăng từ từ theo hành trình của pittông dP dP ( ≈ const), ở đoạn sau lực tăng mạnh, nghĩa là → ∞; ϕ = 10 ữ 25%. dS dS Nhóm IV (dập vuốt sâu vật liệu tấm, dập bằng cao su ) - Lực thay đổi đều dP theo hành trình của pittông: dS ≠ const; ϕ - 40 ữ 70%. Nhóm V (Quá trình chặt, đột ) - lực tăng đột đột với hành trình công tác dP t−ơng đối ngắn và sau đó giảm còn nhanh hơn, = 0; ϕ = 25 ữ 60%. dS 31
16. Nhóm VI (các quá trình dập nổi, dập tinh ) - lực tăng đột ngột theo hành dP trình của pittông, nghĩa là → ∞ với hành trình công tác ngắn, th−ờng đ−ợc dS xác định theo độ biến dạng đàn hồi của máy ép: ϕ = 40 ữ 45%. Các đồ thị tính toán lực cần biểu thị không những công biến dạng dẻo cho phôi, mà còn cả công biến dạng đàn hồi của các bộ phận của máy ép. Đối với các tính toán có liên quan đến việc chọn lựa bộ dẫn động, các đồ thị thực tế, nên đ−ợc thay bằng các đồ thị đã đ−ợc đơn giản hoá gồm các đoạn thẳng nối nhau. Việc xét các đồ thị lực đặc tr−ng cho phép đ−a ra các kết luận về việc sử dụng loại dẫn động loại này hoặc loại khác. Thí dụ với các quá trình của nhóm III, máy ép có áp lực không lớn, nên không cần phải trang bị loại dẫn động kiểu bơm có bình tích áp. Hệ số thuỷ lực không đáng kể do mức độ điền đầy đồ thị lực nhỏ. ở đây, không nên sử dụng loại dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp kết cấu đơn giản nhất (bơm l−u l−ợng không đổi và máy ép một xilanh). Công suất của bộ dẫn động thuỷ lực không đ−ợc sử dụng ở mức cần thiết. Vì vậy, nên sử dụng bộ dẫn động từ các bơm có đặc tính công tác khác nhau. Hình 2-10. Đồ thị tính toán lực để dập nóng Xét tính toán các thông số hệ dẫn động thuỷ lực của máy ép một xi lanh dập nóng từ hai bơm có đặc tính khác nhau. Đồ thị tính toán máy ép dập nóng đ−ợc trình bày trên hình 2-10. Theo đồ thị, nhận thấy quá trình ép đ−ợc phân thành hai đoạn, vì vậym trong tr−ờng hợp này, chỉ cần sử dụng hai bơm có đặc tính khác nhau là hợp lí. Sự chuyển đổi từ phần nằm ngang của đồ thị đến phần dốc đ−ợc biểu thị tại điểm B (Sp - aSp; P1). Ký hiệu Q1 và Q2 là l−u l−ợng của các bơm áp suất thấp và áp suất cao; p1 và p2 là các áp suất của các bơm ở các điểm B và C t−ơng ứng. Ta xác định mối quan hệ giữa l−u l−ợng và áp suất của các bơm đã chọn: KQ1p1 + KQ2p1 = Nb (2.14) trong đó: K- hệ số; Nb- công suất của bơm lý t−ởng: N b = kQ 2pmax 32
17. Ký hiệu p1/pmax = b; ta có: b Q = Q = εQ 2 1− b 1 1 b với ε = . 1− b Có thể dùng các tốc độ trung bình của hành trình công tác để xác định Q2. Gọi F là diện tích pittông công tác của máy ép, xác định tốc độ trung bình theo công thức: Sp vtb = (2.15) tp Chú ý : tP = t1 + t2, từ hình 2.10 ta có: ()1− a SpFb t1 = (2.16) Q2 aSpF t 2 = (2.17) Q2 Thay thế các công thức (2.15) và (2.16) vào (2.14) ta nhận đ−ợc: Q v = 2 (2.18) tb F[]()1− a b + a Với a = 1/4 và b = 1/4 thì vtb ≈ 2,3 v2 (2.19) Để đảm bảo chỉ có một tốc độ trung bình thì l−u l−ợng của bơm áp suất cao có thể lấy một cách gần đúng bằng một nửa so với l−u l−ợng yêu cầu của một bơm. Công suất của các bơm cấp hai: N = P v (2.20) Q2 dn 2 Để dập nóng, nếu xét ph−ơng trình (2.18) ta có: P v N = dn tb (2.21) Q2 2,3 2.4. Các loại thiết bị thủy lực làm việc với dầu khoáng Để thay đổi h−ớng chuyển động của dòng dầu trong hệ thống thuỷ l−c của máy ép ng−ời ta sử dụng các bộ phân phối kiểu van tr−ợt (hình 2-11). Khe hở giữa pittông và xilanh của van tr−ợt th−ờng vào khoảng 5 ữ 30 àm. Vỏ của bộ phận phân phối có kích th−ớc t−ơng đối lớn, nên bạc và van tr−ợt đ−ợc ghép căng. 33
18. Để tránh hiện t−ợng van tr−ợt bị ép vào một phía, đ−ờng dẫn dầu vào van sử dụng kết cấu rãnh vòng. Trên bề mặt của xi lanh có làm các rãnh có bề rộng 0,5 ữ 0,75 mm và sâu 0,3 ữ 0,5 mm. Vì vậy, lực để làm dịch chuyển pittông sẽ không lớn và không v−ợt quá 10 ữ 20N. Hình 2-11. Bộ phân phối kiểu van tr−ợt Các lực không cân bằng theo chiều trục, gây ra do tác dụng phản lực của dòng dầu, th−ờng đ−ợc xét khi thiết kế các bộ phân phối kiểu van tr−ợt. Độ trùng δ (độ che) của vành giờ pittông đối với rãnh trên xilanh th−ờng lấy khoảng 2 ữ 3 mm. Kích th−ớc các đ−ờng dẫn ở trong bộ phân phối, phụ thuộc vào khả năng thông qua và đ−ợc tính toán với vận tốc cho phép của dòng dầu là v = 3 ữ 6 m/s. Diện tích tiết diện của đ−ờng dẫn (dm2): Q f = 600v với Q - tính bằng lít/ph; v - m/s. Độ kín tại các vị trí mối ghép giữa các chi tiết của bộ dẫn động thuỷ lực, nh− độ kín của các van kiểu van tr−ợt, phụ thuộc vào khe hở, vận tốc, áp suất và tính chất vật lý của chất lỏng công tác (phụ thuộc chủ yếu vào độ nhớt). Các bộ phân phối kiểu van tr−ợt đ−ợc chế tạo với áp suất làm việc tới 50 MPa (500 kG/cm2) và l−u l−ợng từ 8 ữ 3000 lít/ph. Các bộ phân phối này th−ờng không đảm bảo độ kín tuyệt đối, nh−ng l−ợng rò rỉ qua nó th−ờng không đáng kể và giảm nhiều khi giảm khe hở giữa pittông và xi lanh của van. 34
19. Pittông 1 đ−ợc đặt đúng vị trí giữa nhờ các lò xo 4 và ống lót 3, khi đó bơm đ−ợc nối với thùng chứa dầu qua các đ−ờng dẫn trong pittông, các đ−ờng thoát từ xi lanh đ−ợc đóng kín. Khi pittông dịch chuyển sang trái, bơm cấp dầu vào đ−ờng S2, đ−ờng S1 thông với đ−ờng xả. Còn khi pittông dịch chuyển sang phải, đ−ờng S1 đ−ợc nối thông với bơm, đ−ờng S2 thông với đ−ờng xả. Tuỳ theo số l−ợng các lỗ dẫn dầu tới và thoát dầu, các bộ phân phối kiểu van tr−ợt đ−ợc chia ra các loại: hai đ−ờng, ba đ−ờng, bốn đ−ờng dẫn v.v Còn theo số l−ợng các vị trí làm việc của pittông thì các bộ phân phối đ−ợc chia ra: loại hai vị trí, ba vị trí v.v Theo số các đ−ờng dẫn dầu từ bơm ở vị trí giữa của pittông thì các bộ phân phối đ−ợc chia ra làm bộ phận phân phối kiểu đóng ở giữa hoặc mở ở giữa. Hình 2-11 trình bày kết cấu bộ phân phối bốn đ−ờng dẫn, ba vị trí và mở ở giữa. Theo kiểu điều khiển sự dịch chuyển của van tr−ợt, các bộ phân phối có các loại: Điều khiển bằng tay, bằng cam, bằng thuỷ lực, bằng điện và bằng điện thủy lực. Trên hình 2-11 ở phía d−ới có trình bày sơ đồ bộ phân phối bốn đ−ờng dẫn, ba vị trí có điều khiển bằng điện từ, sự dịch chuyển của pittông và đẩy ng−ợc lại bằng các lò xo để về vị trí giữa. Pittông van tr−ợt đ−ợc chế tạo từ thép các bon cao (Y8A, Y10) hoặc thép thấm các bon (20X), đ−ợc tôi và ram thấp đạt độ cứng HRC 58 - 62. Bề mặt ngoài của pittông van tr−ợt đ−ợc mài bóng, áo van th−ờng đ−ợc làm từ hợp kim đồng bronz, từ thép chất l−ợng cao và có thể từ thép thấm các bon. Mặt trong của áo van đ−ợc rà bóng và đ−ợc cố định vào thân vỏ của bộ phận phân phối bằng cách ép căng. Thân vỏ bộ phận phân phối đ−ợc chế tạo bằng công nghệ rèn từ thép 45. Các van trong các hệ thống thuỷ lực của máy ép thực hiện các chức năng sau đây: bảo vệ khỏi bị quá tải, đảm bảo một áp suất nhất định không đổi ở các phần khác nhau của hệ thống, làm giảm áp suất của dòng chất lỏng, đảm bảo thứ tự thực hiện hoạt động của các xi lanh công tác và áp suất biến đổi. Van an toàn có kết cấu đơn giản nhất là kết cấu kiểu van bi, nh−ng kết cấu này không đảm bảo đ−ợc áp suất không đổi, đặc biệt là khi l−ợng chất lỏng tiêu thụ lớn và ở áp suất cao, vì không có định h−ớng và giảm chấn cho bi. 35
20. ở các hệ thống thủy lực của máy ép ng−ời ta sử dụng nhiều các van có sơ đồ nguyên lý đ−ợc trình bày ở hình 2-12. Điều chỉnh hoặc đạt áp suất cho van bằng cách thay đổi lực ép của lò xo 7 qua nút vặn 9. Cán nút vặn 9 đ−ợc bịt kín bằng đệm 8. Tiết diện l−u thông của van bi và lỗ 5 trong thân vỏ làm tăng tiết diện của lỗ 3 trong van 1. Lò xo 2 ép van 1 vào đế van. Khi đạt áp suất đặt tr−ớc, van 1 sẽ bị nâng lên trên và ép lò xo 2, do có độ chênh áp suất ở các khoang C và D (vì có dầu cấp qua lỗ 3). Lỗ A đ−ợc thông với bơm, lỗ B - thông với hệ thống và nhờ đó Hình 2-12. Van an toàn dầu đ−ợc đ−a về thùng chứa. Sau khi áp suất ở khoang C giảm xuống, lò xo 2 sẽ đẩy van 1 trở về để đóng lại và giảm l−ợng dầu về thùng chứa. Van sẽ đóng chậm do pittông có lỗ thông nhỏ. Nếu áp suất tăng lên thì quá trình lại đ−ợc lặp lại. ở đầu d−ới của van 1 có chi tiết 4 có chức năng làm triệt tiêu năng l−ợng của tia dầu phun qua khe dạng côn của van khi mở. Các van kể trên có các loại khác nhau: - Van an toàn hoặc van tràn. - Van giảm tải: có tác dùng làm giảm áp suất trong hệ thống hoặc trong một phần nào đó của hệ thống, bằng cách nối thông khoang D với đ−ờng xả, qua bộ phân phối dạng van tr−ợt đ−ợc điều khiển bằng cam hoặc nam châm điện. - Van thứ tự tác dụng: đảm bảo thứ tự hoạt động của hai xi lanh N01 và N02. Trong tr−ờng hợp này, khoang A đ−ợc thông với bơm, khoang B nối thông với xi lanh N01, còn khoang C thông với xi lanh N02. Dầu đi qua van bi đ−ợc dẫn trở về thùng chứa bằng đ−ờng riêng, còn lỗ 10 ở van khi đó không làm việc. Sau khi áp suất ở xi anh N01 đạt mức đã định, van 1 đ−ợc nâng lên và dầu đ−ợc đ−a tới xi lanh N02. 36
21. - Van có tác dụng thay đổi liên tục áp suất của hệ thống: sử dung trong máy ép nắn. Trong tr−ờng hợp này, ở khoang D có đ−ờng thoát dầu tới bộ phận tiết l−u để làm thay đổi l−ợng dầu qua lỗ tiết l−u 3. Khoang ở sau bộ phận tiết l−u đ−ợc nối thông với thùng chứa. Hình 2-13. Kết cấu và ký hiệu van Trên hình 2-13.a biểu diễn cấu tạo của van an toàn. Lò xo 3 đ−ợc tính với lực t−ơng ứng đ−ờng kính của pittông trợ dẫn 2. Nếu áp suất ở hệ thống cao hơn áp suất đã định, pittông 2 sẽ nâng lõi van tr−ợt 1 lên và chất lỏng từ hệ thống sẽ quay về thùng chứa. Khi lõi van tr−ợt hạ xuống, quá trình điều chỉnh đ−ợc lặp lại. áp suất thay đổi đều, vì lò xo 3 có lực ép không lớn. Đôi khi trên đ−ờng dẫn tới pittông trợ dẫn 2, ng−ời ta đặt bộ tiết l−u. Van có thể dùng với chức năng nh− van thứ tự tác dụng. Khi đó lỗ B đ−ợc nối với xi lanh N02. Sau khi đạt áp suất đã định ở hệ thống thì chất lỏng sẽ đi tới xi lanh N02. Để tự động cấp các xung vào mạch điều khiển điện - thuỷ lực của máy ép khi đạt đ−ợc áp suất định tr−ớc, ng−ời ta th−ờng dùng rơ le áp suất. Trong rơ le áp suất, chi tiết làm việc (pittông) sẽ ép lò xo và làm đóng mạch điện của công tác. 37
22. Bảng 2.1 Các kí hiệu trong hệ thống thuỷ lực Tên gọi Ký hiệu Tên gọi Ký hiệu Bơm l−u l−ợng không Đ−ờng áp suất cao đổi Bơm l−u l−ợng điều Đ−ờng điều khiển phụ chỉnh Đ−ờng xả Động cơ điện H−ớng dòng chảy Chỗ nối Trục quay Thùng chứa Lò xo Bình tích áp Bộ lọc Rơle áp suất Đồng hồ áp suất Chỗ các đ−ờng ống Xilanh kiểu pittông trụ cát nhau không có mối nối Bố trí thiết bị thủy lực Xi lanh kiểu pittông Ký hiệu của các thiết bị khác trên sơ đồ nguyên lí của hệ thống thuỷ lực, đ−ợc trình bày ở bảng 2-1. 2.5. Bố trí các thiết bị thuỷ lực của máy ép dẫn động bằng bơm dầu Các thiết bị thủy lực dùng dẫn động kiểu bơm dầu đ−ợc sản xuất theo đơn đặt hàng. Trong hệ thống thủy lực của máy ép, các thiết bị thủy lực phải đảm bảo những yêu cầu sau: thực hiện hành trình không tải với tốc độ cao và thực hiện hành trình công tác với tốc độ phù hợp với công suất nhỏ nhất của bơm và động cơ điện; trong tr−ờng hợp cần thiết phải giữ đ−ợc chi tiết d−ới áp lực nhất định; giảm áp suất đồng đều trong các xi lanh cho đến khi bắt đầu hành trình đẩy về; triệt tải cho bơm trong thời gian ngừng nghỉ; có khả năng điều chỉnh áp suất v.v 38
23. Tất cả những yêu cầu trên không phải bắt buộc đối với tất cả các máy ép thuỷ lực, mà nó phụ thuộc vào chức năng của máy. Hình 2-14.a biểu diễn sơ đồ dẫn động máy ép từ bơm l−u l−ợng không đổi, không có hành trình không tải tốc độ cao. Hệ thống dẫn động bao gồm: bầu lọc 1, bơm 2 (Q = const) và van an toàn 3. Bộ phân phối kiểu van tr−ợt 4 điều khiển bằng tay, cho phép đ−a l−ợng dầu đ−ợc bơm cấp tới các khoang S1 và S2 của xi lanh pittông 5. Hình 2-14. Sơ đồ dẫn động kiểu bơm của máy ép Tốc độ của hành trình không tải bằng tốc độ hành trình công tác. Tốc độ hành trình đẩy về của pittông lớn hơn nhiều so với tốc độ của hành trình công tác, vì S1> S2. L−ợng dầu đ−a tới khoang S1 trong thời gian hành trình đẩy về sẽ lớn hơn l−ợng dầu do bơm cấp. Cần xét đến yếu tố này khi xác định tiết diện l−u thông của các van của bộ phân phối và của các phần đ−ờng ống t−ơng ứng. Sơ đồ dẫn động không cho phép thực hiện hành trình không tải tốc độ cao, chúng đ−ợc dùng ở máy ép có lực ép tới 0,1 - 0,15 MN (10 - 15 tấn) hoặc ở máy ép có hành trình không tải nhỏ. 39
24. Tiết diện l−u thông của các ống trên ống tăng áp đ−ợc lấy theo tốc độ cho phép của dòng dầu là 3 ữ 6 m/s. Đối với đ−ờng ống hút và đ−ờng ống xả thì tốc độ cho phép của dòng dầu là 0,75 ữ 1,5 m/s. Sơ đồ dẫn động máy ép từ bơm có công suất không đổi, với hành trình không tải nhanh đ−ợc trình bày ở hình 2-14.b. ở đây xi lanh 5 có thêm pittông nhỏ 6 để dùng cho hành trình không tải. Diện tích khoang S3 nhỏ hơn một ít so với khoang S1. Trong thời gian hành trình không tải thì bơm đẩy dầu vào khoang S3, khoang S1 đ−ợc điền đầy chất lỏng công tác qua van một chiều có điều khiển 9 (van cấp) từ thùng chứa 8 bằng cách tự chảy. Khi áp suất ở khoang S3 tăng lên, van 7 làm việc: dầu từ bơm đi vào các khoang S1 và S3, hành trình công tác đ−ợc thực hiện. Trong thời gian hành trình đẩy về thì dầu từ khoang S3 trở về khoang chứa qua bộ phận phối 4. Dầu từ khoang S1 trở về thùng 8 qua van 9 hiện đang mở do có áp suất ở khoang S2. Bởi vì ở thùng 8 dầu đ−a đến nhiều hơn dầu đi lấy, nên phần dầu thừa sẽ đ−ợc chảy về khoang chứa của bơm. Th−ờng pittông 6 đ−ợc thay bằng hai xi lanh pittông. Bộ dẫn động kiểu này đ−ợc sử dụng cho các máy nén nằm ngang và máy nén có lực ép nhỏ. Khi khối l−ợng của các phần chuyển động t−ơng đối lớn và khung máy ép có kiểu đứng, thì ng−ời ta sử dụng xi lanh pittông bình th−ờng. Trong thời gian hành trình không tải, cần đảm bảo cấp dầu đủ cho xi lanh, ng−ời ta lắp van cấp ngay trực tiếp đến xi lanh của máy ép và bố trí ở bên trong thùng cấp dầu. Đôi khi dầu trong thùng ở trạng thái có áp suất d− của không khí hoặc nitơ (p = 0,4 MPa). Van cấp đ−ợc tính toán với tốc độ l−u thông của dòng dầu không quá 1,5 m/s. Tăng khối l−ợng của các phần chuyển động sẽ tăng tốc độ của hành trình không tải làm cản trở việc điền đầy chất lỏng công tác cho xi lanh. Vì vậy, ng−ời ta đ−a thêm van hãm 10 vào hệ thống (hình 2-14.b), tạo thành tổ hợp của van một chiều và van an toàn. Van an toàn ở đây đ−ợc điều chỉnh sao cho dầu không đi qua khi áp suất của dầu do khối l−ợng của các phần chuyển động và áp suất của dầu trong thùng 8 tạo ra. Nh− vậy, có thể giữ dầm ngang ở bất kỳ vị trí nào, nếu sử dụng bộ phân phối 4 có mở ở giữa. Để động năng tích trữ đ−ợc của các phần chuyển động, dịch chuyển với tốc độ hành trình không tải, không biến thành các dạng va đập truyền cho phôi khi các phần chuyển động tiếp xúc với phôi, cần phải giữ tốc độ công tác đến tr−ớc thời điểm ép kim loại. 40
25. Trong hệ thống (hình 2-14.c), van 7 dùng để điều chỉnh thứ tự chuyển động, đ−ợc điều khiển không phải bằng áp suất, mà bằng cơ cấu cam. Cam K đ−ợc gắn trên dầm ngang di động. Khoang S1 đ−ợc nối với nguồn từ bơm. Khi cam tiếp xúc với van 7 thì tốc độ của dầm di động giảm xuống. Tr−ớc thời điểm này thì khoang S1 đ−ợc cấp dầu qua van 9 từ thùng 8. Để sử dụng một cách tốt hơn công suất của động cơ điện, ng−ời ta dùng cách kết hợp hai bơm: một bơm có l−u l−ợng lớn và áp suất nhỏ đ−ợc dùng cho hành trình không tải và phần tải nhỏ của hành trình công tác, còn bơm thứ hai đ−ợc dùng cho phần tải lớn của hành trình công tác (hình 2-14.d). Khi sức cản chuyển động của xã ngang nhỏ, thì l−u l−ợng của các bơm H1 và H2 đ−ợc kết hợp với nhau. Khi tăng lực và áp suất tới trị số cao hơn áp suất đã đặt tr−ớc ở van 7, thì van này sẽ chuyển dầu từ bơm H2 về thùng. Van ng−ợc 11 đ−ợc đóng lại, còn do có áp suất công tác nhờ bơm H1 tạo ra, van 7 vẫn mở. Dầu do bơm H2 cấp sẽ quay lại thùng khi áp suất d− bằng 0. Nếu áp suất trong hệ thống giảm xuống d−ới giá trị đã đặt ở van, l−u l−ợng của bơm H2 đ−ợc kết hợp với l−u của bơm H1. Bộ phân phối 4 đ−ợc mở ở giữa. Bố trí van an toàn 3, để tránh quá tải cho hệ thống. Có thể dùng bơm áp suất cao l−u l−ợng không đổi và thay đổi. Trong tr−ờng hợp bơm có l−u l−ợng thay đổi, thì trong thời gian dài có thể tạo lực lớn giới hạn mà dầu không bị nóng. Đôi khi khả năng này đ−ợc thực hiện ở bơm có l−u l−ợng rất nhỏ không đổi. 41