HỘI SỬ DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM/CAE-CNC 4CHAUI
--------------------

CUỘC THI THIẾT KẾ MÁY
ĐỀ TÀI: Máy ép rơm rạ khơ thành khối có ứng đụng

Đứng giảng hướng dẫn : Lê Văn Hiếu
Nguyễn Tuấn Hùng
Thành viên dự thi :
Nguyễn Trọng Duy
Hoàng Khải Hưng
Nguyễn Mạnh Hùng Bùi Khánh Loan
Nguyễn Gia Nam
Nguyễn Văn Toản
Phạm Quốc Toàn
Vũ Thanh Tùng
Lớp phần mềm

: Inventor

HÀ NỘI - 2019


MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................... I
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................... III
DANH MỤC BẢNG .................................................................................. III
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................... IV
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................ 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................... 1
1.2 Các vấn đề đặt ra ........................................................................................ 3

1.2.1

Về cơ khí .......................................................................................... 3

1.3 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 3
1.3.1

Phương pháp thu thập:...................................................................... 3

1.3.2

Phương pháp nghiên cứu tài liệu:..................................................... 3

1.3.3

Phương pháp phân tích, đánh giá tổng hợp: ..................................... 3

1.3.4

Phương pháp sàng lọc: ..................................................................... 3

1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu ................................................................ 4
1.5 Dự kiến kết quả đạt được ........................................................................... 4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG .......................................... 5
2.1 Lịch sử phát triển ....................................................................................... 5
2.2 Hệ thống cơ khí chấp hành ........................................................................ 6
2.3 Hệ thống điện điều khiển ........................................................................... 7
2.3.1

Ưu điểm ............................................................................................ 9


2.3.2

Nhược điểm ...................................................................................... 9

2.4 Hệ thống cảm biến ................................................................................... 10
2.4.1

Cảm biến tải:................................................................................... 10

2.4.2

Cảm biến rung 3D: ......................................................................... 10

2.4.3

Cảm biến tốc độ:............................................................................. 11
I


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG .................................................... 12
3.1 Thiết kế động học .................................................................................... 12
3.1.1

Sơ đồ động học: .............................................................................. 12

3.1.2

Thiết kế hệ thống và nguyên lí ....................................................... 12


3.2 Thiết kế hệ thống . ................................................................................... 12
3.2.1

Tính tốn xy lanh Thủy Lực ........................................................... 12

3.2.2

Tính tốn đường ống hút. Đường kình đường ống hút: ................. 16

3.2.3

Tính tốn xác định kích thước bể dầu ............................................ 18

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ .............................................. 20
4.1 Kết quả đạt được ...................................................................................... 20
4.2 Đánh giá ................................................................................................... 21
4.3 Phương hướng phát triển ......................................................................... 21
Tài liệu tham khảo ...................................................................................... 24
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................ 25

II


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Đốt rơm rạ trên đường ............................................................................... 2
Hình 2: Máy ép rơm ............................................................................................... 2
Hình 3: Nguồn thủy lực .......................................................................................... 8
Hình 4: Chi tiết cảm biến tải................................................................................. 10
Hình 5: Hình ảnh chi tiết cảm biến rung .............................................................. 11
Hình 6: Cảm biến tốc độ....................................................................................... 11

Hình 7: Hình ảnh các loại piston phổ biến bán trên thị trường ............................ 14
Hình 8: Thơng số cơ bản của dầu HLP25 HLP36 Error! Bookmark not defined.
Hình 9: Sơ đồ động học ........................................ Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các loại piston phổ biến bán trên thị trường .......................................... 14
Bảng 2: Thông số cơ bản của dầu HLP25 HLP36 ............................................... 18

III


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Đảng và Nhà nước đã đề
ra mục tiêu “cơng nghiệp hố - hiện đại hố” đất nước. Muốn thực hiện được mục
tiêu đó chúng ta phải thúc đẩy mọi ngành công nghiệp như: công nghệ thông tin,
công nghệ chế tạo máy, công nghệ sinh học, điện điện tử. Trong đa ngành, chế tạo
máy đóng vai trị rất quan trọng trong việc sản xuất ra các công cụ cho nền kinh tế
quốc dân tạo tiền đề cho các ngành phát triển tốt hơn. Vì vậy việc phát triển khoa
học kỹ thuật trong ngành chế tạo máy là mục tiêu hàng đầu nhằm thiết kế hoàn
thiện và vận dụng phương pháp chế tạo, tổ chức và điều khiển quá trình sản xuất.
Trong suốt quá trình học tập được nhà trường trang bị cho những kiến thức
của các môn cơ sở cũng như các môn chuyên ngành kết hợp với thực hành và thực
tế. Tiếp đó khi tham gia 4CHaUI chúng em được học thêm những kiến thức về
phần mềm. Và đã có một cuộc thi Thiết Kế Máy để hướng tới sinh nhật Hội lần
thứ 10, chúng em đã được giao đề tài cho cuộc thi lần này là thiết kế: Máy ép rơm
rạ khơ thành khối có ứng dụng.
Báo cáo đề tài của chúng em được chia làm 4 chương
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP RƠM RẠ TỰ ĐỘNG
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG
Trong suốt quá trình nghiên cứu và thiết kế được sự góp ý tận tình của 2 anh
hướng dẫn là anh Lê Văn Hiếu, anh Nguyễn Tuấn Hùng và đặc biệt là anh Phan
Đình Đức cũng như các anh khóa trên trong Hội để cùng với sự nỗ lực tuyệt vời
của cả nhóm, sự góp ý của bạn bè đến nay nhóm em đã hồn thành bài thi thiết kế
máy với đề tài nghiên cứu, thiết kế “ máy ép rơm rạ khơ thành khối có ứng
dụng”.
Do khả năng và tầm nhận thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều,
với khối lượng cơng việc địi hỏi có sự tổng hợp cao nên đề tài của chúng em
không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em mong các anh chị tiếp tục chỉ bảo và
giúp đỡ để em hoàn thành tốt hơn nữa để tối ưa hóa mơ hình thiết kế và vận dụng
tối đa vào công việc thực tế.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 25 tháng 05 năm 2019
IV


Nhận xét của người hướng dẫn
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
.................................................................................................................................

V


Nhận xét của hội đồng phản biện

..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

.................................................................................................................................

VI


CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Trước nay đa số mọi người vẫn có suy nghĩ sản phẩm từ phần thân của cây
lúa là rơm rạ có giá trị thấp và thường bỏ đi hoặc là đốt, hành động này chỉnh là
một trong số tác nhân ảnh hưởng xấu đến đời sống con người.
Nhưng ngược lại với suy nghĩ ấy, rơm gắn liền với đời sống con người Việt Nam
từ hàng nghìn đời nay. Rơm cũng tạo nên nét đẹp rất riêng của làng quê Việt Nam
qua hình tượng cây rơm, mái rạ. Hình tượng đó đã đi sâu vào tâm thức mỗi con
người Việt Nam. Từ xưa đến nay, rơm rạ ln là sản phẩm hữu ích, nó là nguồn
nguyên liệu cho rất nhiều lĩnh vực sản xuất và là vật phẩm phục vụ muôn mặt đời
sống sinh hoạt của người dân.
Rơm rạ chiếm khoảng một nửa lượng sản phẩm của cây ngũ cốc như lúa
mạch, lúa mì và lúa gạo. Trong trường hợp ở nước ta thì rơm rạ chủ yếu phát sinh
từ ây lúa nước. Đã có lúc rơm rạ được coi là một loại sản phẩm hữu ích, nhưng do
nhu cầu về lương thực mà sản lượng lúa gạo ngày càng gia tăng, cùng với đó là
nguồn rơm rạ không thể tận dụng hết, nên rơm rạ đã trở thành một nguồn phế thải
khó xử lí trong nông nghiệp.
Ngành nông nghiệp cũng gây ra nhiều tác động đến mơi trường trong q
trình sản xuất và chế biến, trong đó có rơm rạ là một trong những yếu tố đó. Việc
thống thủy lợi, ơ nhiễm mơi trường, mất an tồn giao thơng v.v… Do người dân
chất rơm thành đống, phơi rơm tràn lan khắp đường, đốt rơm tạo ra làn khói nghi
ngút đốt rơm rạ chẳng những lãng phí nguồn ngun liệu mà cịn gây tắc nghẽn hệ

che mất tầm nhìn của người đi đường gây ra nhiều vụ tai nạn giao thông.
Vào vụ mùa thu hoạch có rất nhiều người dân tuốt lúa ngay trên mặt đường, sau
đó lại chất những đống rơm to, chờ một vài ngày cho khô rồi đốt ngay tại chỗ.
Cuộc sống bây giờ khá giả hơn trước, nhà nào cũng đầy đủ bếp ga, bếp điện chẳng
còn như hồi xưa thu gom rơm về để đun nấu nữa. Đó là chưa kể việc vận chuyển
về nhà, phơi hong khô nhưng không có diện tích mà cịn tốn nhiều cơng sức. Hiện
tượng đốt rơm rạ tràn lan càng gây ra những ảnh hưởng khơng tốt. Theo các nhà y
học, khói bụi khi đốt rơm rạ làm ơ nhiễm khơng khí, gây tác hại lớn đối với sức
khỏe con người đặc biệt là trẻ em, người già và người có bệnh hơ hấp, bệnh mãn
tính sẽ dễ bị ảnh hưởng nhất. Sử dụng rơm rạ đúng cách để tạo ra các thành phẩm
1


giảm thiểu được khối lượng lớn rác thải sau mỗi mùa vụ, cũng như giảm thiểu tác
hại của nó đến cuộc sống tự nhiên.

Hình 1: Đốt rơm rạ trên đường
Hầu hết các nước đã và đang tìm kiếm các phương pháp tận dụng rơm rạ và
xử lý theo cách an tồn, thân thiện với mơi trường. Một trong những phương pháp
tận dụng rơm rạ là trồng nấm rơm, sản xuất phần bón hữu cơ, sử dụng nó cho sản
xuất năng lượng gồm nhiên liệu sinh khối rắn, sản xuất vật liệu xây dựng. Để thực
hiện các phương pháp trên đặt ra bài toán cần cất trữ và vận chuyển rơm. Xuất
phát từ thực tiễn đó nhóm chúng em chọn đề tại “máy ép rơm rạ khơ thành khối
có ứng dụng”.

Hình 2: Máy ép rơm
2


1.2 Các vấn đề đặt ra

1.2.1 Về cơ khí
Về mặt thiết kế, máy ép rơm phải có thiết kế đơn giản, nhỏ gọn phù hợp với cơ sở
sản xuất tập trung, đồng thời bảm bảo được hệ thống hoạt động trơn tru, liên tục.
Tất cả hệ thống máy phải được bao bọc cẩn thận, kỹ càng, đặc biệt là khu vực
piston thủy lực đảm bảo an toàn đối với người vận hành, nhưng vẫn tiện lợi cho
việc cung cấp rơm khi bắt đầu chu trình làm việc.
Các chi tiết, cơ cấu có khả năng làm việc được trong mơi trường bụi bặm,
áp lực lớn mà vẫn đảm bảo được độ bền, không xảy ra kẹt. Các chi tiết thiết kế
đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ, ưu tiên các chi tiết, cơ cấu có khả năng dễ thay
thế và có sẵn trên thị trường.
Lựa chọn các chi tiết, cơ cấu hoạt động trong điều kiện chịu ứng suất lớn
1.3 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu về việc sử dụng rơm rạ tạo ra các sản phẩm
thân thiện với mô trường.
Đề tài được nghiên cứu trên cơ sở các phương pháp:
1.3.1 Phương pháp thu thập:
Tổng hợp các thơng tin cần thiết có thể liên quan đến chuẩn lý môi trường
tại khu công nghiệp, nhà máy. Các thơng tin có thể được thu thập từ các cơ quan
chức năng (số liệu thống kê, văn bản pháp quy, …) kết hợp với việc nghiên cứu
các tài liệu đã được tiếp xúc trong quá trình ngồi trên ghế nhà trường. Ngồi ra,
thơng tin cịn có thể thu thập được qua sách báo, qua nguồn tra cứu trên mạng.
1.3.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu:
Tìm hiều nghiên cứu các văn bản, các tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu.
1.3.3 Phương pháp phân tích, đánh giá tổng hợp:
Trên cơ sở các kết quả có được do khảo sát, thu thập tài liệu lien quan từ các
nguồn khác nhau, phân tích đánh giá tổng hợp các thơng tin thu thập được để đưa
ra các lý luận, giải thích các nguyên nhân và rút ra kết luận.
1.3.4 Phương pháp sàng lọc:
Dựa trên những kiến thức được học, những thơng tin có sẵn và những kết
luận được rút ra để đưa ra những đề xuất thích hợp.

3


1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Một chiếc máy ép rơm rạ tự động sẽ có nhiều tiêu chuẩn cần được đảm
bảo. Tuy nhiên, trong phạm vi một đề tài, với những giới hạn về thời gian, kiến
thức của sinh viên, cùng với việc chưa được tham khảo thực tế, nhóm Fighter sẽ
chế tạo một chiếc máy ép rơm tự động nằm trong phạm vi sau:
➢ Máy ép rơm rạ tự động, dễ thiết kế, tính tốn, chế tạo khơng phức tạp q .
Có thể sử dụng chi tiết, module, thiết bị, mạch điều khiển đã có bán sẵn
trên thị trường để giảm thiểu chi phí.
➢ Máy ép rơm rạ tự động phải đảm bảo lực ép để rơm có thể liên kết lại
đươc thành khối với kích thước yêu cầu là 600x 400x 350mm. Sau đó sẽ
được buộc chặt lại không cho rơm bị bung ra và dễ dàng trong quá trình
vận chuyển về kho hoặc nơi lưu trữ.
1.5 Dự kiến kết quả đạt được
Máy ép rơm rạ thành khối có ứng dụng: Cuộn rơm, rơm khơ lồng bồng
chiếm nhiều diện tích. Máy ép rơm nén chặt gọn thành khối kiện giảm chi phí
vận chuyển lưu trữ. Dự kiến thiết kế máy ép rơm với lực ép 40 tấn, kích thước
kiện ép 600x 400x 350 mm.

4


CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

2.1 Lịch sử phát triển
Trong nghành công nghiệp sản xuất, chế tạo, vận chuyển cần một lực lớn

để có thể nâng, hạ vật có trọng lượng lớn (khoảng từ vài kilogam đến hàng
tấn ) hay chế tạo thiết bị dùng trong việc sản xuất chế tạo máy móc, các chi tiết
máy... cấu trúc kim loại ban đầu có cơ tính khơng tốt phải qua rèn để làm tăng cơ
tính đảm bảo việc chế tạo các loại phụ tùng chịu tải, chịu lực lớn.
Phương pháp chế tạo máy móc sớm nhất là dùng búa người thợ rèn dùng
kìm kẹp chặt miếng kim loại đã được nung đỏ rồi sử dụng búa tác dụng lực trực
tiếp vào vật được rèn. Nhưng phương pháp này tốn sức và mất nhiều thời gian, mà
chỉ rèn được vài vật dụng nặng vài kilogam dẫn đến năng suất thấp.
Phát triển thêm một bậc con người đã chế tạo ra búa hơi nước và búa khí
nén có thể rèn được vật dụng nặng tới vài tấn. Tuy nhiên, những chi tiết máy lớn
hơn thì khơng thể rèn được. Do đó địi hỏi cần có một cụ mới đạt giới hạn cao hơn.
Vì thế năm 1794 Joseph Bramah kỹ sư người Anh đã phát minh Máy ép thủy lực
dựa theo Định Luật Truyền Áp Suất (Định luật Pascal) trong chất lỏng và được
cấp bằng sáng chế vào năm 1795.
Xét về mặt lý luận thì thấy có thể chế tạo được những máy ép thủy lực có
áp lực lớn vơ hạn, nhưng cấu tạo của chúng rất phức tạp, trên thế giới hiện nay
những máy rèn thủy lực lớn nhất chưa vượt qua 15000 tấn, máy rèn khuôn cũng
chưa vượt qua 100000 tấn. Hiện nay có mấy chục máy ép thủy lực trên 10000 tấn
nhưng chỉ có một vài nước có thể chế tạo ra chúng. Ứng dụng của các thiết bị
thủy lực, máy ép thủy lực có lẽ cịn rất nhiều điều mà chúng ta cần phải tìm hiểu
và nghiên cứu sâu hơn nữa để tạo ra những loại máy móc với những cơng dụng
hữu ích bất ngờ.
Hiện nay, Ngành Gia cơng áp lực đang rất phát triển ở nhiều quốc
gia trên thế giới bởi chính những sản phẩm của ngành cơng nghiệp đóng
vai trị chủ đạo trong sản xuất cơng nghiệp. Để sản xuất ra những sản
phẩm đó thiết bị khơng thể thiếu là: máy búa và máy ép thủy lực, máy
ép cơ khí…Máy ép thủy lực ngày càng được sử dụng rộng rãi với nhiều
chủng loại và tính đa dạng về sản phẩm cũng như công năng của chúng
như: dập thể tích, rèn tự do, ép chảy, ép đùn, uốn nắn kim loại, dập vuốt
5



(dập thủy tĩnh, thủy cơ),…Bên cạnh đó chúng ta cũng khơng thể khơng
kể đến những tính năng, ưu điểm cơ bản của máy ép thủy lực làm nó
càng trở nên thơng dụng, đó là:
· Làm việc êm, cho áp lưc ép cực đại theo lực ép danh nghĩa và có
thể duy trì áp lực đó trong suốt q trình cơng nghệ.
· Điều khiển lực ép mềm dẻo, dễ dàng theo yêu cầu công
nghệ và theo kết cấu khuôn
· Kết cấu máy đơn giản, các bộ phận được sử dụng đều được tiêu
chuẩn hố cao nên giá hành hạ.
· Có nhiều dạng điều khiển khác như: điều khiển thủ công, điều
khiển PLC, điều khiển CNC. Do vậy các thông số công nghệ được
điều chỉnh chính xác, đảm bảo hiệu suất làm việc và cơng suất máy
2.2 Hệ thống cơ khí chấp hành
Các thành phần của hệ thống máy ép thủy lực bao gồm: máy ép bộ phận
truyền dẫn, phần thu hồi chất lỏng, bộ phân phối, các van, các đường ống nối, cút
nối để liên kết tất cả các phần tử kể trên thành một hệ thống nhất.
Nguồn cung cấp chất lỏng áp suất cao cho máy ép quyết định dạng dẫn động của
máy ép. Hệ thồng cung cấp chất lỏng quyết định sơ đồ thủy lực và tác động
của máy ép.
Các loại dẫn động gồm dẫn động kiểu dùng bơm và dẫn động kiểu
dùng bộ tăng áp. Trong dạng dẫn động dùng bơm được phân làm 2 loại,
có dùng bình tích áp và khơng dùng bình tích áp. Khi dùng loại dẫn động
khơng có bình tích áp nguồn cung cấp chất lỏng áp suất cao cho máy ép
chỉ thực hiện ở các bơm.
Hệ thống dẫn động có bình tích áp là hệ thống chất lỏng công tác
được cấp đồng thời từ bình tích áp và bơm ở hành trình cơng tắc.
Đối với các hệ thống dẫn động kiểu tăng áp, chất lỏng được cấp cho máy
ép trong hành trình cơng tắc nhờ bộ tăng áp, chất lỏng công tác được cấp

theo từng lượng nhất định. Bộ tăng áp là bơm xilanh áp suất cao.
Chất lỏng cũng là một đặc trưng của máy ép thủy lực, chúng quyết
định đặc điểm kết cấu của máy ép. Dầu khoáng là dạng chất lỏng cơng
tác dụng trong máy ép thủy lực có áp lực khơng lớn. Chúng có nhiều ưu
6


điểm như độ nhớt cao, hệ số biến dạng thể tích nhỏ, khơng gâ y ăn mịn
chi tiết. Nhưng dầu khống đắt, ngược lại dùng nhũ tương làm chất lỏng
cơng tác có giá thành hạ thường dùng cho các máy ép thủy lực có lực
danh nghĩa lớn, lượng chất lỏng lớn, tính kinh tế tốt.
Khi dử dụng kiểu dẫn động kiểu bơm có bình tích áp, b ình tích áp
có nhiệm vụ tích trữ năng lượng trong tồn bộ chu trình cơng tác của
máy ép để thực hiện hành trình cơng tắc. Nhờ đó làm đều tải cho bơm
và động cơ điện. Nhược điểm của dẫn động kiểu bơm có bình tích áp là
năng lượng tiêu hao phụ thuộc vào trở lực biến dạng của phơi và dung
lượng của bình tích áp.
Đối với loại dẫn động kiểu bơm khơng có bình tích áp thì cơng
suất định mức của động cơ và bơm được xác định thông qua công suất
lớn nhất do máy ép tạo ra. Bộ dẫn động sẽ tiêu thụ năng l ượng tạo ra
cơng có ích cho máy ép.
Sự dẫn động từ bộ tăng áp dùng cho hơi hoặc khí nén, năng lượng
tiêu thụ cũng khơng phụ thuộc vào trở lực biến dạng của phơi. N ó có thể
đảm bảo thực hiện được một số lớn các hành trình ngắn và lặp lại. Dẫn
động từ bộ tăng áp cơ khí sẽ đảm bảo tiêu thụ năng lượng khơng phụ
thuộc vào cơng thực hiện, nó cũng đảm bảo các hành trình lặp lại và
lượng biến dạng đồng đều của dầu đầu búa vào phôi kim loại.
Cơ cấu chấp hành: xylanh có tác dụng chuyển thủy năng thành cơ năng
tạo lực ép cho máy ép.
2.3 Hệ thống điện điều khiển

Trạm nguồn bao gồm:
-Bơm nguồn: Cung cấp áp suất và lưu lượng cho toàn bộ hệ thống thủy lực.
-Động cơ điện là thiết bị chuyển năng lượng điện thành cơ năng.
-Thùng dầu là thiết bị chứa lượng dầu cần thiết cho hệ thủy lực.
-Thước đo dầu là thiết bị để xác định mức dầu trong thùng dầu.
-Nắp thùng dầu để tránh bụi bẩn rơi vào thùng dầu.
-Đế van là thiết bị để tổ hợp các đường ống thủy lực tạo đế lắp các van
-Đồng hồ đo áp: Dùng để đo áp suất tại đầu ra của bơm, từ đó xác định được điều
kiện làm việc cụ thể của bơm trong từng trường hợp khác nhau.
-Khóa lắp trước đồng hồ áp suất để bảo vệ đồng hồ khi không dùng đến
7


-Van an toàn: Để đảm bảo áp suất của hệ hệt hóng khơng vượt q giá trị cho phép
nhằm bảo vệ an tồn cho các thiết bị hệ thống khơng bị phá hỏng và hệ thống làm
việc đúng yêu cầu của thiết kế
-Van phân phối 4/3: Van có 4 cửa nhưng hoạt động ở 3 vị trí, van này có đặc điểm
là ở chế độ chờ( không tải) tại vị trí van chưa hoạt động dầu sẽ qua van và hồi về
bể.
-Van 1 chiều có điều khiển: lấy tín hiệu từ áp suất dầu trong hệ thống để hoạt động
- Cụm làm mát: Thiết bị làm mát dùng để làm mát dầu trong hệ thống, tránh trường
hợp dầu quá nóng dẫn đến thay đổi tính chất của dầu dẫn đền dầu bị sơi → làm
xuất hiện bọt khí trong dầu → hệ thống làm việc khơng ổn định ( có thể gây rung,
giật…)
- Cụm lọc dầu: Cụm này gồm có bộ lọc đi kèm với van 1 chiều có đặt mức áp suất.
Dầu sẽ đi qua van 1 chiều khi bộ loại hoạt động quá mức cho phép.
- Van tiết lưu: Điều chỉnh lưu lượng vào xylanh
→ Trạm nguồn là trạm chuyển hóa năng lượng cơ thành thủy năng cung cấp cho
hệ thống.


Hình 3: Nguồn thủy lực
8


-Hệ thống khí nén thủy lực bao gồm các phần tử điện tử và cơ cấu chấp hành
được nối với nhau thành hệ thống hoàn chỉnh để hoàn thành hoàn chỉnh những
yêu cầu đặt ra.
- Tín hiệu đầu vào: Nhấn nút cơng tắc, cơng tắc hành trình ...
-Phần xử lí thơng tin: xử lý tín hiệu nhận vào theo quy tắc logic xác định làm thay
đổi phần tử điều khiển: Van, động cơ...
- Cơ cầu chấp hành: thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển là đại dương của
động cơ điều khiển: xy lanh, động cơ khí nén dầu.
- Phần công suất: Điện công suất nhỏ, dễ hoạt động, nhanh
+Khí: cơng suất vừa, qn tính tốc độ cao
+Thủy: cơng suất lớn -quán tính ít -ổn định tốc độ thấp
2.3.1 Ưu điểm
- Truyền được công suất cao và lực nhờ các cơ cấy đơn giản, hoạt động với độ tin
cậy cao địi hỏi ít chăm sóc và bảo dưỡng.
- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và không cấp nhờ các thiết bị điều khiển
kỹ thuật số hóa, dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện hay chu trình có sẳn.
- Kết cấu nhỏ gọn, kết nối giữa những chi tiết với nhau dể dàng bằng việc mối nối
ống.
- Dể biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu
chấp hành.
- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ áp suất thủy lực cao.
- Nhờ quán tính của bỏm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có
thể sử dụng vận tốc cao mà khơng sợ va đập mạnh như trường hợp cơ khí hay điện.
- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, ngay cả những hệ mạch phức tạp.
- Tự động hóa đơn giản nhờ những phần tử tiêu chuẩn hóa.
- Dể dàng phịng quá tải nhờ van an toàn.

2.3.2 Nhược điểm
- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ trong các phần tử, làm giảm hiêu suất và
phạm vi ứng dụng.
- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi tính nén được của dầu và
tính đàn hồi của đường ống.
- Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển.
9


- Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khăn khi thay đổi chương
trình làm việc.
- Khi mới khởi động, nhiệt ộ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi
do độ nhớt của chất lỏng thay đổi.
2.4Hệ thống cảm biến
2.4.1 Cảm biến tải:
Có thể nhận biết được khối lượng rạ, thời gian ép thạm chí giúp máy ép
hoạt động ở chế độ tiết kiệm thích hợp nhất. Ngồi ra cảm biến tải cịn có thể đo
được tốc độ ép của máy giúp máy vẫn hành hiệu quả hơn.

Hình 4: Chi tiết cảm biến tải
2.4.2 Cảm biến rung 3D:
Nhận biết hoạt động của máy theo các chiều chuyển động, chất
liệu rạ hôm đấy có tốt khơng kết hợp với cảm biến tốc độ giúp điều chỉnh
tốc độ của máy nhằm hạn chế tối đa sự rung lắc.

10


Hình 5: Hình ảnh chi tiết cảm biến rung
2.4.3 Cảm biến tốc độ:

Cập nhật thường xuyên tốc độ của máy trong suốt chu trình ép kết
hợp cảm biến rung 3D giúp máy ép giữ được tốc độ thích hợp.
→Tự động chọn chế độ và giảm thiểu rủi ro cũng như tiết kiệm điện và
tăng lợi ích tối đa khi sử dụng.

Hình 6: Cảm biến tốc độ

11


CHƯƠNG 3:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1Thiết kế động học .
3.1.1 Sơ đồ động học:

Hình 7: Sơ đồ động học
3.1.2 Thiết kế hệ thống và ngun lí
-Hành trình xuống bàn ép nhanh: Dầu sẽ qua van phân phối đến 2 xylanh nhỏ giúp
kéo bàn ép xuống với tốc độ nhanh. Tiết lưu sẽ giúp điều chỉnh lưu lượng vào 2
xylanh bằng nhau và điều chỉnh đúng tốc độ yêu cầu.
- Hành trình ép chính: Lúc này van phân phối sẽ trở về vì trí chính giữa, dầu sẽ
được cung cấp xilanh ép chính để thực hiện hành trình ép.
- Chế độ giữ tải: Là chế độ mà xilanh sau khi ép xong sẽ giữ nguyên nhằm làm
cho vật liệu ép gắn kết chặt hơn, tạo sản phẩm khối rơm đạt yêu cầu về hình học.
Lúc này van an tồn sẽ hoạt động để áp suất hệ thống không lên cao gây hỏng kết
cấu khối rơm.
- Hành trình lùi bàn ép: Dầu từ xilanh quay lại thùng dầu qua van tiết lưu.
3.2 Thiết kế hệ thống .

3.2.1 Tính tốn xy lanh Thủy Lực
-Thơng số thiết kế
12


Để kết cấu nhỏ gọn hơn ta chọn áp suất của hệ thống cao hơn một chút. Cụ
thể ta chọn áp suất làm việc vủa xylanh này cũng như của tồn bộ hệ thống là
p=200 bar. Một số thơng số kĩ thuật yêu cầu của xylanh này như sau:
Lực ép đến cần piston: F=40 tấn
Thời gian thực hiện hành trình tiến (ứng với quá trình ép): t1=30s
Thời gian thực hiện hành trình xylanh lùi về: t2= 20s
Thời gian giữ ép: t3= 10s
Hành trình: s= 1000(mm)
Chế độ làm việc: làm việc êm.
(*) Tính tốn các thơng số
1. Tính đường kính trong xylanh.
Theo cơng thức tính lực ở hành trình tiến của xylanh:
𝐹 = p.

π.𝐷2
4

Trong đó:
– F: là lực tạo ra ở đầu cần piston, (N);
– p: là áp suất làm việc của xy lanh, (bar);
– D: là đường kính trong của xy lanh, (m);
Suy ra đường kính trong của xy lanh là :
𝐷 = 2√

𝐹

𝜋.𝑝

=2√

0,4.106
3,14.200.105

=0.159m=159mm

Ta chọn đường kính trong xy lanh là: D = 160mm và đường kính ngồi của xy
lanh là Dng =180mm
-Tính đường kính cần piston.
Đường kính cần piston được tính theo cơng thức: Dc= (0,6÷0,8). D=96mm
Vậy chọn đường kính cần piston là: Dc=96mm
2. Lưu lượng cần cấp cho xy lanh.
Tính tốn lưu lượng cần cấp cho xy lanh là rất quan trọng trong tính tốn
thiết kế các hệ thống thủy lực vì căn cứ vào những kết quả này ta mới tính chọn
được bơm nguồn phù hợp.
Lưu lượng cần cấp cho xy lanh được tính theo cơng thức như sau :
Q=fv
Trong đó:
13


.Q là lưu lượng cần cấp cho xy lanh;
.f là diện tích tác dụng của xy lanh (đối với hành trình tiến hay lùi);
.v là vận tốc cần piston.
Tốc độ cần piston trong hành trình tiến là : v1 = s/t1
Do đó, lưu lượng cần cấp cho xylanh trongt quá trình ép là:
𝜋𝐷2 𝑠


Q1=f.v1=

4 𝑡1

=

3,14.1,62 .10
4.30

=0,67(dm3/s) =40,2(l/ph)

Tốc độ cần piston trong hành trình lùi về là: v2 = s/t2
Lưu lượng cần cấp cho xylanh trong hành trình lùi về là:
𝜋(𝐷2 −𝑑 2 ) 𝑠

Q2=f.v2=

4

𝑡2

=

3,14(1,62 .0.962 )
4.20

= 0.64(𝑑𝑚3 /𝑠)=38, 4 (l/ph)

Nhận thấy Q1>Q2, dó đó lưu lượng của bơm nguồn phải chọn theo Q1

3. Tính tốn và thiết kế xylanh thủy lực mở cửa.
Ta có hành trình mở cửa là: 700mm
Nên ta chọn piston theo hành trình với cái cửa như đã thiết kế.
Ta có bảng số liệu piston được bán trên thị trường:

Bảng 1: Các loại piston phổ biến bán trên thị trường

14


Ta chọn piston có thơng số như sau:
Dng=80mm
Dtr=40mm
Hành trình=700mm
-Tính tốn đường ống thủy lực.
Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng công tác được vận chuyển từ bể dầu
qua bơm nguồn đến các van, cơ cấu chấp hành rồi hồi về bể nhờ hệ thống các
đường ống. Đường ống được dùng phổ biến trong các hệ thống thủy lực nói
chung hiện này là các loại ống cứng (ống théo đúc) và ống mềm (ống cao su có
các lớp thép) chịu áp.
Để hệ thống làm việc ổn định và hiệu suất cao thì tổn thất năng lượng
trong hệ đường ống phải là nhỏ. Do vậy, phải giảm thiểu được độ dài của hệ
thống đường ống, đồng thời giảm thiểu các khúc quanh để giảm được năng
lượng tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ.
Nói chung, hệ thống đường ống trong các hệ thống thủy lực nói chung
được chia làm 3 phần: đường ống hút, đường ống đẩy và đường hồi. Đường hút
là đoạn đường ống từ bể dầu lên bơm, thường khá ngắn. Đường ống nối từ bơm
tới các van, cơ cấu chấp hành gọi là đường đẩy, còn đường về bể dầu được gọi là
đường hồi hay đường xả.
Để tính tiết diện của đường ống phải căn cứ vào vận tốc của đường dầu.

Thông thường, khi chọn đường ống ta phải đảm bảo tổn thất trong đường ống là
nhỏ nhất và vừa phải kinh tế. Nếu nhỏ quá thì tổn thất lớn và nếu lớn q thì tổn
thất ít đi nhưng khơng kinh tế, do đó ta phải cân nhắc lựa chọn cho phù hợp.
Thông thường, trong các hệ thống thủy lực nói chung thì vận tốc đường dầu trên
các đoạn đường đường ống trong hệ thống được chọn như sau :
– Đường ống hút

: v1 = 0,8÷1,2 (m/s) ;

– Đường ống đẩy

: v2 = 3÷5 (m/s) ;

– Đường ống xả

: v3 = 1,0÷1,6 (m/s) ;

Đường kính của đường ống được tính theo cơng thức sau:
d=√

4𝑄
𝜋𝑣

Trong đó:
– Q: là lưu lượng qua tiết diện ống, cũng chính là lưu lượng cần thiết cấp cho
15


xylanh, (l/ph) ;
v : là vận tốc dầu qua tiết diện ống, (m/s).

3.2.2 Tính tốn đường ống hút.
Đường kình đường ống hút:
d1= √

4𝑄
𝜋𝑣

=√

4.40,2.10−3
𝜋.60(0,8÷1,2)

=26÷32mm

Do đường ống hút cấp dầu từ bể tới bơm và nằm trong thùng dầu, không
phải chịu áp cao, ta chọn ống hút có thể là ống bằng nhơm hoặc bằng thép đúc có
đường kính trong khoảng (26-32) (mm)
-Tính tốn đường ống hồi.
Đường kính đường ống hồi là:
d3=√

4𝑄
𝜋𝑣

=23÷29mm

Đường ống hồi được bắt đầu từ đế van về bể. Cụ thể trong thiết kế máy ép
này thì do có bộ làm mát ở đường hồi do đó ống hồi được chia làm 2 phần, một
phần từ đế van đến bộ làm mát và một phần từ bộ làm mát vào bể dầu. Ta cũng
chọn ống hồi làm bằng nhôm hoặc bằng thép đúc có đường kính trong khoảng (2329) (mm).

-Tính tốn đường ống dây
Đường ống đẩy thường được chia làm 2 phần: phần một nằm từ bơm nguồn
tới van và phần này nằm toàn bộ trên bể dầu, do vậy để làm cho bộ nguồn thêm
mỹ quan ta làm ống đẩy ở phần này bằng ống cứng (thường là thép đúc). Phần ống
đẩy còn lại nối từ van đến cơ cấu chấp hành ta chọn ống mềm.
Đường kính đường ống đẩy là:
d2=√

4𝑄
𝜋𝑣

=13÷16mm

Vậy ta chọn ống mềm và ống cứng cố đường kính trong khoảng (13-16)
(mm) và chịu được áp suất khoảng 200bar để làm ống đẩy cho hệ thống.
-Tính tốn lực đẩy và lực kéo
Diện tích có ích của xylanh phía khơng có cần:
F1=A1.p; F3=A3.p
16


A1=

3,14.𝐷2
4

=

3,14.1602
4


= 20096(𝑚𝑚2 )

-Diện tích cần A2=3,14.𝑑 2 =28938,24 (𝑚𝑚2 )
-Đường kính vành khăn A5=A1-A2=8842,24 (𝑚𝑚2 )
→F1=4019200=10(bar)
→F3=5787648=58(bar)
Cơng thức tính cơng suất bơm thủy lực và cách chọn bơm thủy lực
N=

𝑃.𝑄
612

=

200.40,2
612

= 13,13(𝐾𝑊)

Chọn bơm thủy lực chúng ta cần cân nhắc. Không nên chọn áp suất bơm
thủy lực cao quá. Thường theo kinh nghiệm, bơm thủy lực trong các ứng dụng
nhỏ, không nên vượt quá 200 bar. Những bơm có áp suất cao bơm piston có chi
phí rất đắt, rất khó mua. Khơng những thế, nếu bạn dùng bơm áp suất cao, những
phần từ khác như van, ống thủy lực thậm chí là dầu thủy lực cũng phải chọn chất
lượng tốt, giá thành của bộ nguồn chúng ta cũng sẽ tăng lên rất nhiều. Đó là nhược
điểm lớn của việc chọn bơm áp cao
Đối với trạm nguồn nhỏ chúng ta nên chọn bơm bánh rang có áp suất trung
bình, trên dưới 150 bar, giá thành sẽ giảm đáng kể, do những phần tử khác trong
bộ nguồn sẽ hạ. Tuy vậy, khi đó đường kính xi lanh của bạn phải tăng lên. Đây là

bài toán cân bằng, các bạn hãy tham khảo và cân nhắc. Lời khuyên cho các bạn,
hãy chọn bơm thủy lực áp suất trung bình trước, Vì bơm thủy lực áp suất trung
bình như bánh răng rất dễ mua, song áp suất piston thì lại khó mua vơ cùng. Xy
lanh nâng hạ thì ln có sẵn
Chọn dầu thủy lực trong máy ép thủy lực
Khi chọn dầu thủy lực trong máy ép thủy lực cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Dầu phải được bảo quản sạch sẽ khi đưa vào sử dụng
- Dầu khơng được biến chất
- Các tính chất lý hóa phải phù hợp
- Phù hợp với nhiệt độ tại môi trường đang sử dụng
- Phải đảm bảo độ nhớt do yêu cầu
- Phải có giá thành phù hợp, khả năng có được sử dụng rộng rãi hay khơng
hay cịn gọi là tính thơng dụng

17


Để phù hợp với điều kiện khí hậu nước ta cũng như giá thành và khả năng
sử dụng rộng rãi ta chọn dầu thủy lực có độ nhớt ở 20o C là 25cst trong mùa đông
và ở 50oC là 36cst trong mùa hè (tương đương với dầu hlp 25 và hlp 36). Có các
thơng số cơ bản như sau:

Bảng 2: Thơng số cơ bản của dầu HLP25 HLP36
3.2.3 Tính tốn xác định kích thước bể dầu
Hiện nay người ta thường thiết kế bể dầu thủy lực hình chữ nhật để tăng bề
mặt tiếp xúc với khơng khí lên nhằm mục đích tản nhiệt làm mát cho dầu thủy lực.
Bể dầu phải đủ lớn sao cho mức dầu trong thùng max nhất đạt 2/3 chiều cao thành
bể. Ống hút dầu và ống xả dầu không được chạm đáy thùng mà phải cách ít nhất
là 300 mm. Vì sao như thế ?. Nhằm mục đích khơng làm dầu bị sủi bọt như vẩn
đục dầu. Dầu bị sủi bọt có tác hại rất lớn cho hệ thống, nó làm dầu thủy lực khơng

điền đầy ống, dẫn tới tổn hao công suất. Nếu ống hút và xả để sát đáy sẽ làm vẩn
đục chất bẩn. Điều này gây hại rất nhiều cho hệ thống vì vốn dĩ hệ thống thủy lực
rất kỵ bẩn, chúng làm xước bề mặt, phá hủy phần tử thủy lực ở áp suất cao. Một
lưu ý nữa là đáy thùng dầu thường được làm nghiêng đi một góc nhỏ để hạt bẩn
trong dầu có thể được thu gom về một phía. Trên thùng dầu thường được bố trí
thước đo dầu để kiểm tra mức dầu thùng, đảm bảo hệ thống ln đủ dầu
Kích thước dầu lớn giúp hệ thống tản nhiệt nhanh, trách làm vẩn đục, song
lại rất cồng kềnh .
18