ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
BỘ MÔN CƠ KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG
LỰC
ĐỀ TÀI : TÍNH TỐN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY
LỰC CỦA CẦN TRỤC ỐNG LỒNG DI CHUYỂN BÁNH LỐP
Áp suất làm việc của dầu: p = 32 Mpa.
Tải trọng hàng nâng G = 48 Tấn.

SVTH

:

MSSV

:

LỚP

:

NHÓM

:

GVHD

:

Đà nẵng 2021


MỤC LỤC
I, Giới thiệu chung về xe cần trục bánh lốp :...................................................3
1.Định nghĩa :...................................................................................................3
2. Cấu tạo :.......................................................................................................3
3. Ưu điểm:.......................................................................................................3
4, Nhược điểm:.................................................................................................3
5, Phạm vi sử dụng :........................................................................................4
6, Nguyên lý hoạt động :..................................................................................4
II, Chọn máy mẫu : KATO NK500E-v.............................................................4
1 , Các thông số kỹ thuật:...............................................................................4
2. Xây dựng sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực :.....................................5
2.1. Sơ đồ mạch thủy lực thiết kế ( bản vẽ A3 )..........................................5
2.2. Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực :..............................................6
III , Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động thủy lực....................................8
1. Các thông số cơ bản:...................................................................................8
2. Tính tốn xilanh thủy lực:........................................................................10
2.1. Tính các lực tác dụng:.........................................................................10
2.2. Tính chọn xilanh:.................................................................................11
3. Tính tốn động cơ thủy lực quay toa:......................................................13
4. Tính bơm thủy lực:....................................................................................16
4.1. Tính lưu lượng, cơng suất:..................................................................16
4.2. Tính tốn đường ống:..........................................................................18
IV. Tính tốn van an tồn :..............................................................................24
1. Tính van:....................................................................................................24
2. Nguyên lý hoạt động :................................................................................25

3.Ưu nhược điểm của van an tồn nút cơn tác động trực tiếp :................25
V. ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ - KĨ THUẬT CỦA THIẾT KẾ..................26
VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................26

2


I, Giới thiệu chung về xe cần trục bánh lốp :
1.Định nghĩa :
Xe cẩu bánh lốp là loại xe cẩu có một bộ phận di chuyển là
một bánh xe làm bằng lốp cao su được thiết kế phục vụ các
hoạt động nâng và di chuyển. Bên cạnh đó, cẩu bán lốp cịn có
thêm chân chống để giúp giữ thăng bằng và đảm bảo sự ổn
định cho cần cẩu khi nâng, dỡ hàng hóa..
2. Cấu tạo :
Xe cẩu bánh lốp gồm có các bộ phận chính như sau:
 Móc câu sử dụng để móc, giữ vật
 Dây cáp có tác dụng nâng hạ vật
 Cần cấu tạo là dàn không gian với các đoạn cần trung gian
để thay đổi chiều dài
 Hệ thống nâng cần
 Chân tựa
 Thiết bị tựa quay
 Buồng lái.
Các cơ cấu chính của xe:
 Cơ cấu nâng hạ: để di chuyển hàng hóa theo phương thẳng đứng
 Cơ cấu thay đổi tầm với: để lấy hàng ở vị trí khác nhau, tăng hoặc giảm
tầm với để nâng hàng
 Cơ cấu quay: để di chuyển hàng hóa đến nơi khác nhau
 Cơ cấu di chuyển: với hệ thống bánh lốp giúp xe hoạt động linh hoạt trên

địa hình bằng phẳng và có thể di chuyển dễ dàng từ nơi này sang nơi khác
với vận tốc cao.
3. Ưu điểm:
 Xe cẩu bánh lốp có thể nâng vật có tải trọng lớn
 Không gian làm việc rộng lớn
 Chiều cao nâng có thể lên tới 55m và tầm với đạt 38m
 Xe cẩu bánh lốp có thể di chuyển dễ dàng trên địa bàn thi công, tốc độ di
chuyển nhanh và cơ động trong việc di chuyển.
3


4, Nhược điểm:
Do cấu tạo bánh lốp nên so với cẩu bánh xích thì thiết bị này khó di chuyển
trên các địa hình đồi dốc và bùn lầy.
5, Phạm vi sử dụng :
Do dễ dàng di chuyển và hoạt động linh hoạt nên thường
được sử dụng trong các công trường, cơng trình xây dựng cơng
nghiệp.
6, Ngun lý hoạt động :
Khi nâng những vật có tải trọng lớn, phần chân tựa của máy
được đặt chắc chắn trên mặt đất. Sau đó máy móc cần cẩu vào
vật và cần trục hoạt động tương tự cẩu bánh xích.
Thiết bị động lực của xe cẩu bánh lốp nằm trên phần quay
bánh lốp nên đảm nhiệm chức năng dẫn động các chuyển động
khác như nâng hạ cần, nâng hạ vật, khiến cần trục quay để đưa
vật đến vị trí cần thiết.
Khi vật đã được đưa lên cao nên cần thay đổi chiều dài của
cần để tạo nên các đoạn trung gian nâng đỡ vật tốt hơn.
II, Chọn máy mẫu : KATO NK500E-v
1 , Các thông số kỹ thuật:

220 KW
Tổng công suất của cẩu
Trọng lượng của xe
39.400 Kg
Khả năng chứa nhiên liệu
300 lít
Cấu trúc của hệ thống thủy lực cơng
650 lít
suất chất lỏng
Mức điện áp hoạt động của cẩu
24V
43m
Chiều cao nâng tối đa
Chiều cao nâng tối thiểu
15m
Góc nâng tối đa
80
Tải trọng nâng tối đa
50,5 tấn
Bán kính làm việc tối đa
31m
Bán kính làm việc tối thiểu
3m
Tốc độ xoay
2,4 rpm

4


2. Xây dựng sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực :

2.1. Sơ đồ mạch thủy lực thiết kế ( bản vẽ A3 )

Hình 2 : Sơ đồ hệ thống thủy lực
1, thùng dầu – 2, lọc dầu – 3, bơm thủy lực – 4, van an toàn –
5, hệ thống làm mát dầu – 6, van phân phối kiểu 4/3 – 7, van
tác dụng khóa lẫn – 8, van điều tốc – 9, xilanh nâng hạ cần –
10, xi lanh ống lồng – 11, động cơ thủy lực quay toa – 12, động
cơ thủy lực kéo tời – 13, xi lanh chân chống – 14, van một
chiều.
* Mô tả các thành phần thủy lực trong hệ thống:
+ 1- Thùng dầu : Để đựng lượng dầu cần thiết cho hoạt động
của hệ thống.

5


+ 2- Lọc dầu: Lọc dầu được lắp ở đường xả của hệ thống, có
tác dụng lọc sạch cặn bẩn do dầu và các thiết bị bên trong hệ
thống hệ thống sinh ra.
+ 3- Bơm nguồn: Cung cấp áp suất và lưu lượng cho toàn bộ
hệ thống thủy lực
+ 4- Van an toàn: Để đảm bảo áp suất của hệ thống không
vượt quá giá trị cho phép, nhằm bảo vệ an tồn cho các thiết bị
của hệ thống khơng bị phá hỏng và hệ thống làm việc đúng yêu
cầu thiết kế.
+ 5- Cụm các thiết bị làm mát: Gồm có thiết bị làm mát mắc
song song với một khóa. Thiết bị làm mát dùng để làm mát dầu
của hệ thống, tránh trường hợp dầu q nóng dẫn đến thay đổi
tính chất của dầu hoặc dầu bị sôi => làm suất hiện bọt khí
trong dầu => hệ thống làm việc khơng ổn định (có thể gây

rung, giật…). Khóa có tác dụng cho dầu đi qua khi không cần
làm mát, tránh tổn thất trên thiết bị làm mát.
+ 6- Van phân phối 4/3 (có các cửa A, B, T thơng nhau): Có tác
dụng điều khiển hoạt động của xi lanh từ đó cho phép ta nâng
hạ tải một cách dễ .
+ 7- Van tác dụng khóa lẫn dùng để điều chỉnh dịng chảy đi
theo 1 hướng .
+ 8- Cụm van điều tốc: điều chỉnh tốc độ của dòng chảy sao
cho phù hợp với lưu lượng cần thiết của dầu lên bơm .
2.2. Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực :
Động cơ quay sẽ dẫn động bơm quay theo. Bơm 3 cung cấp
dịng dầu làm việc có áp suất cao đi qua các van cơ cấu phân
phối đến động cơ thủy lực kéo tời 12, xilanh nâng hạ cần 9,
động cơ quay toa 11, xilanh ống lồng 10. Van an toàn kiểu tràn
4 ln ln có chất lỏng qua van để duy trì áp suất trong hệ
6


thống luôn ở giá trị không đổi. Các bộ ổn định vận tốc nhằm
bảo đảm động cơ thủy lực luôn được ổn định. Sau khi hoạt động
đầu đi lại về qua lưới lọc dầu, sau đó về lại thùng. Van tác dụng
khóa lẫn ở các hệ thống kéo tời, quay toa, xilanh nâng hạ cần
và xilanh ống lồng nhằm chống trượt cho hệ thống.
2.2.1 Hệ thống kéo tời nâng hạ hàng:
+ Nâng hàng
Động cơ điều kiển kéo tời 12 được điều kiển qua van phân
phối 6 ở vị trí I. Dầu được đẩy từ bơm 3 qua van phân phối, qua
van tác dụng khóa lẫn đến động cơ thủy lực kéo tời nâng hàng
12 . Sau đó từ động cơ thủy lực kéo tời về van điều tốc qua van
tác dụng khóa lẫn 7 về lại van phân phối 6 , về hệ thống làm

mát 5 về lại thùng dầu.

+ Hạ hàng
Khi van phân phối ở vị trí III. Hành trình ngược lại so với vị
trí I
Khi van phân phối ở vị trí II động cơ thủy lực kéo tời không
làm việc, dầu dầu từ bơm 3 qua van an toàn 4 qua hệ thống
làm lạnh 5 về lại thùng.
2.2.2. Hệ thống động cơ thủy lực quay toa:
+Quay toa theo chiều kim đồng hồ
Được thực hiện khi van phân phối ở vị trí I. Dầu được đẩy từ
bơm 3 đến vị trí I của van phân phối 6 đến động cơ quay toa 12
rồi từ động cơ quay toa về van điều tốc về lại van phân phối về
hệ thống làm mát về lại thùng.
+ Quay toa ngược chiều kim đồng hồ.
Khi van phân phối ở vị trí III. Hành trính ngược lại so với vị trí I
7


+ Khi van phân phối ở vị trí II. Động cơ thủy lực quay toa không
làm việc.
+Cụm van điều tốc được bố trí kiểm sốt tốc độ quay toa.
2.2.3. Hệ thống xilanh ống lồng:
+ Khi tăng chiều dài cần:
Điều khiển van phân phối 6 ở vị trí I. Dầu từ bơm 3 theo
đường ống đến vị trí I ở van phân phối qua van tác dụng khóa
lẫn 7 sau đó đến khoang dưới của xilanh 10. Dầu từ khoang
xilanh về van điều tốc 8 qua van tác dụng khóa lẫn về van
phân phối qua hệ thống làm mát 6 về thùng.
Cụm van điều tốc được đặt ở đó giúp kiểm sốt được tốc độ

kéo dài cần cẩu.
Van tác dụng khóa lẫn được bố trí để khắc phục tụt hàng khi
van phân phối
ở vị trí III
+ Khi thu gọn cần cẩu:
Điều khiển van phân phối ở vị trí III. Thực hiện hành trình
ngược lại sao với vị trí I. Lúc này xilanh thực hiện thu cần lại.
+Van tác dụng khóa lẫn 7 được bố trí để khắc phục sự tụt hàng
van phân phối ở vị trí III.
+ Dẩy con trỏ ở vị trí II piston xinh lanh ống lồng khơng làm
việc, chiều dài cần cẩu được giữ nguyên. Dầu ở bơm 3 qua van
phân phối về lại thùng qua van an toàn, hệ thống làm mát.
2.2.4 Hệ thống xi lanh nâng hạ cần:
+ Thực hiện nâng cần
Điều khiển van phân phối 6 ở vị trí I. Dầu từ bơm 3 theo
đường ống đến vị trí I ở van phân phối qua van tác dụng khóa
lẫn 9c sau đó đến xilanh 9. Dầu từ khoang xilanh về van điều

8


tốc qua van tác dụng khóa lẫn về van phân phối qua hệ
thống làm mát 6 về thùng dầu.
Cụm van điều tốc được đặt ở đó giúp kiểm sốt được tốc độ
nâng hạ cần.
Van tác dụng khóa lẫn 7 được bố trí để khắc phục tụt hàng
khi van phân phối
ở vị trí III
+ Thực hiện hạ cần
Điều khiển van phân phối ở vị trí III. Thực hiện hành trình

ngược lại sao với vị trí I. Lúc này cặp piston xilanh thực hiện hạ
cần.
+Van tác dụng khóa lẫn 7 được bố trí để khắc phục sự tụt hàng
van phân phối ở vị trí III.
+ Dẩy con trỏ ở vị trí II piston xinh lanh nâng hạ cần không làm
việc, chiều cao nâng cần được giữ nguyên. Dầu ở bơm 3 qua
van phân phối về lại thùng qua van an toàn, hệ thống làm mát.

III , Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động thủy lực
1. Các thông số cơ bản:
Tải trọng nâng đề tài cho:
48 tấn
Áp suất dầu làm việc:

32 Mpa

Hành trình piston cần chính:

11m

Vận tốc trung bình của piston duỗi cần:

v =0.1 m/s

Hành trình piston nâng/ hạ cần:

4.5m

Vận tốc trung bình piston nâng hạ cần:


v = 0.065 m/s

Đối trọng cố định:

4.6 tấn

Trọng lượng móc cẩu chính:

610 kg
9


Trọng lượng móc cẩu phụ:

90 kg

Trọng lượng tổng cụm xi lanh ống lồng:

3 tấn

Bán kính làm việc theo tải trọng của cẩu KATO NK 500 Ev
Độ cao cho phép của cần: H= 11,2 m
Góc quay của cần = Cos-1() = 65
Góc nâng của cần khi làm việc với tải trọng 50 tấn: 81≤≤65
Hiệu suất lưu lượng của động cơ:

0.97

Hiệu suất lưu lượng của bơm:


0.87
10


Hiệu suất lưu lượng của đường ống:

0.92

Hiệu suất cơ khí của động cơ là:

ηck = 0.95

2. Tính tốn xilanh thủy lực:
2.1. Tính các lực tác dụng:
Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên cần như sau:

Các lực tác dụng lên xy lanh thủy lực
Trong đó
P là tải trọng hàng nâng tối đa 50 tấn
Pc trọng lượng của cần
N2 lực nâng của xi lanh nâng hạ
F1 lực tác dụng lên xi lanh cần chính
F2 lực tác dụng lên xi lanh nâng hạ
a. Tính lực tác dụng lên xilanh cần chính:
Trọng lượng cụm xi lanh ống lồng là: 3 tấn
11


Lực tác dụng lên cần chính đạt cực đại khi góc nâng hàng đạt cực đại tại = 80
Tính lực tác dụng:

F1= (P + Pc) *g*cos(10)
 F1 = ( 48000 + 3000)*9.81* cos(10) = 492710 (N)
b. Tính các lực tác dụng lên xi lanh nâng hạ:
Ta có lực tác dụng lên xilanh lớn nhất khi góc nâng ở vị trí 65 độ

Mo = M

N2

– MP – MPc = 0

 N2*2,4 - Pc*g*2,2 – P*g*4,73 = 0
 N2 = (3000*9,81*2,2 + 48000*9,81*4,73)/2,4 = 955004 (N)
2.2. Tính chọn xilanh:
a) Tính chọn xilanh cần chính:

Tính lực tác dụng lên cụm xilanh
Ta có phương trình cân bằng lực :
P1.A1 – P2.A2 – Fmsp – Fmsc – Ft – Fqt = 0
Trong đó:
P1,A1: áp suất,diện tích buồng làm việc phía dưới của xilanh
12


P2,A2: áp suất,diện tích buồng làm việc phía trên của xilanh
Fmsp: lực ma sát của dầu giữa piston và thành xilanh
Fqt: lực quán tính
Fmsc : lực ma sát giữa cần piston và cổ xilanh
Ft: lực tác dụng lên xilanh cần chính
Bỏ qua Fmsc, Fqt, Fmsp ta có

P1.A1- P2.A2 – Ft = 0
Với Ft = F1/ ηck
 P1.. – P2..() =
Chọn áp suất P2 = 1at
 32.106 . . – 1.104..() = 492710/0,95
Chọn tỉ số d/D = 0,7 theo bảng
 32.106 . . - 1.104..() = 492709
 D = 0,143m = 143mm
Theo TCVN 1977 chọn xilanh có D = 160mm , d = 125mm (xilanh
SC160x125)
p <= 15 at

15 at <= p
>= 50 at

50 at <= p
>= 100 at

0,3 - 0,35

0,5

0,7

b. Tính chọn xi lanh nâng hạ:

13


Tương tự như tính chọn xilanh cần chính

Ta có
P1.A1- P2.A2 – Ft = 0
 P1.. – P2..() =
32.106 . . - 1.104..() = 955004/0.95
 D = 0,2m = 200mm
Chọn xilanh có kích thước D = 200mm , d = 130mm
(xilanh AMP5-RB-200/130-100)
3. Tính tốn động cơ thủy lực quay toa:
Số vịng quay của toa: 0-2 vịng/p
Chọn V = 2 v/p
Tính momen cản của động cơ quay toa
Momen cản bao gồm các lực ma sát sinh ra trong con lăn đỡ bàn quay, của
khơng khí, do trục quay khơng thẳng đứng
Tính momen ma sát
Mms =
Trong đó: Q là tải trọng của hàng nâng và trọng lượng của cụm xilanh… tác
dụng lên toa
(giả sử tải trọng tác dụng lên toa là 55 tấn )
Q = 55000*9,8 = 539000 N
R là bán kính trung bình của vịng tựa quay
14


R = 0,8 m
D là đường kính của lăn tì
Chọn D = 0,7 m
f là hệ số lăn tì ( f = 0,05-0,1 cm)
Chọn f = 0,07 cm
 Mms = = 0,02. 539000. 0,8. 0,07/0,7 = 862,4 Nm
Tính momen cản của khơng khí

= 0.0014* Nm
Trong đó:
là tổng diện tích bề mặt chịu gió khi quay
(Diện tích gồm có: đối trọng, cần, cad điều khiển, hàng nâng)
Xét trường hợp xe chỉ chịu gió trên cần trục và khối hàng nâng
Cần trục: có chiều dài: 43 m và chiều rộng: 0.6m=> S= 43*0.6 = 25,8
Khối hàng hình vng: có chiều rộng: 7m và chiều dài 7m=>S= 7*7=49
khoảng cách từ trọng tâm của bề mặt chịu gió đến tâm quay của máy.
Khoảng cách từ trọng tâm của khối hàng đến mâm quay : 2m
Khoảng cách của tâm cần trục đến tâm quay : 0,5 m
n : số vòng quay 2v/p
 = 0.0014* = 0,0014*(49*23*22 + 25,8*0,53*22 )
 = 2,213 Nm
Tính momen do lực qn tính
=*

Nm

Trong đó
là gia tốc gốc khi khởi động(hãm), = = = 0.2 rad/
t- thời gian sinh ra gia tốc khi quay, t = 2 s
g là gia tốc trọng trường (9.8 m/)
là trọng lượng phần tử quay thứ I, N
Trọng lượng của cần 5000*9.8 = 49000 N
15


Trọng lượng của đối trọng G= 4600*9.8=45080 N
Trọng lượng của Cab điều khiển G = 80*9.8 =784 N
Trọng lượng của hàng nâng, G = 48000*9.8=470400 N

là bán kính phần tử quay tương ứng,
Bán kính cần trục: sin 50˚*43 = 32,93 m
Bán kính Cab điều khiển 2.3 m
Bán kính của đối trọng 2.5m
Bán kính nâng hàng 32,93 m
=
 = 11500314,6 Nm
Tổng momen cản tác dụng lên động cơ quay toa là
Mct = Mms + Mg + Mqt = 862,4 + 2,213 + 11500314,6 = 11501179,2 Nm
Chọn tỷ số truyền động cơ i = 30, hiệu suất:
= 0.98
= 0.95
=1
Số vòng quay của trục động cơ quay toa là
n= i.2 = 30.2 = 60 v/p
Momen lý thuyết động cơ thủy lực
Mlt = = = 195598,29 Nm
Lưu lượng riêng của động cơ
qlt = = = 0,04 m3/vòng = 0,04.60/60 = 0,04 m3/s
Lưu lượng thực của động cơ
Q = qlt.ndc = 0,04.0,98= 0,0392 v/s =2,35 v/p
Công suất thủy lực
N = P.Q = 32.106.0,0392 = 1254400 W
Công suất trên động cơ thủy lực
N=* = 1254400.0,98.0,95.1 = 1167846,4 W
16


Chọn Mơ tơ thủy lực piston hướng trục A6VM-60
Có các thông số

Áp suất lam việc tối đa 50 Mpa
Tốc độ làm việc tối đa 8.400 v/p
Lưu lượng riêng 0 – 62 cc/v
4. Tính bơm thủy lực:
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. Thơng
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 = 0.5  1.5 m/s
- Đường ống đẩy: v2 = 6  7 m/s

(Chọn v2=7 m/s)

- Đường ống hồi: v3 = 0.5  1.5 m/s
4.1. Tính lưu lượng, cơng suất:
Bỏ qua tổn thất rị rỉ trong xilanh.
Ta có: vận tốc trung bình của xilanh cần chính: 0,1 m/s
Vận tốc trung bình của xilanh nâng hạ: 0,065 m/s
Lưu lượng vào xi lanh cần chính
Cơng suất của xilanh cần chính
Lưu lượng vào xilanh nâng hạ cần

Công suất của xilanh nâng hạ cần
Lưu lượng lí thuyết của bơm tối thiểu để cung cấp cho hệ thống :

17



Cơng suất lí thuyết của bơm tối thiểu để cung cấp cho hệ thống :
Trong thực tế lưu lượng thực của bơm thường có tổn thất của dầu thơng qua
hiệu suất thể tích, tổn thất cơng suất thơng qua hiệu suất cơ khí
Lưu lượng cần thiết của bơm cấp cho hệ thống là

QBct 

QBlt
QBlt

Q QD .QB .Qd

Với :
:là hiệu suất lưu lượng (thể tích) của hệ thống
:là hiệu suất lưu lượng (thể tích) của động cơ thuỷ lực
:là hiệu suất lưu lượng (thể tích) của bơm
:là hiệu suất lưu lượng (thể tích) của hệ thống đường ống.

Cơng suất cần thiết của bơm cung cấp cho hệ thống là

4.2. Tính tốn đường ống:
Áp suất làm việc của hệ thống thủy lực: 32 Mpa = 32.10,2 = 326,4 Kg/cm2
Vì trong hệ thống thủy lực thì đường ống có ( l/d> 100 )
 P = 326,4.40% = 130,56 Kg/cm2
Chọn dầu thủy lực cho hệ thống
Chọn dầu cơng nghiệp 50 có
Độ nhớt động học ở 50

 = 58.10-6 m2/s


Khối lượng riêng

 = 980 kg/m3

Nhiệt độ bắt lửa

T = 200 C

Nhiệt độ đông đặc

T = -20 C
18


( trang 21- Truyền dẫn thủy lực trong chế tạo máy – Trần Dỗn Đỉnh )
Ta có cơng thức tính toán lưu lượng Q là
( trang 31 - Truyền dẫn thủy lực trong chế tạo máy – Trần Doãn Đỉnh )
Trong đó d là đường kính ống dẫn
v là vận tốc dòng chảy trong đường ống:
- Đường ống hút: v1 = 0.5  1.5 m/s
- Đường ống đẩy: v2 = 6  7 m/s

(Chọn v2=7 m/s)

- Đường ống hồi: v3 = 0.5  1.5 m/s
Từ cơng thức trên ta có cơng thức tính đường kính đường ống là
(m)
 Xác định đường ống hút
Chọn vận tốc của đường ống hút là 1 m/s
Ta có = 0,081 m = 81mm

Ta có số Reynolds là
Re = = = 1396,552
Trong đó vo là vận tốc của đường ống hút 1 m/s
 là độ nhớt động học  = 58.10-6 m2/s
Hệ số Re = 1396,552 < 2300 nên dòng chảy trong ống là dòng chảy tầng
Ta có hệ số cản ma sát  là
= = 0,0458
 Xác định đường ống đẩy trong hệ thống
Chọn vận tốc của đường ống đẩy là 7 m/s
Với Q =
Đường kính đường ống đẩy là
19


= 0,03 m = 30mm
Ta có số Reynolds là
Re = = = 3620,69
Trong đó vo là vận tốc của đường ống đẩy 7 m/s
 là độ nhớt động học  = 58.10-6 m2/s
Hệ số Re = 3620,69> 2300 nên dòng chảy trong ống là dịng chảy rối
Ta có hệ số cản ma sát  là
= 0,3416.Re-0,25 = 0,044
 Xác định đường ống đẩy của xilanh cần chính
Chọn vận tốc đường ống đẩy là 7 m/s
Với Q =
Đường kính đường ống đẩy là
= 0,019 m = 19mm
Ta có số Reynolds là
Re = = = 2293,103
 Xác định đường ống đẩy của xilanh nâng hạ cần

Chọn vận tốc đường ống đẩy là 7 m/s
Với Q =
Đường kính đường ống đẩy là
= 0,019 m = 19mm
Ta có số Reynolds là
Re = = = 2293,103
Trong đó vo là vận tốc của đường ống đẩy 7 m/s
 là độ nhớt động học  = 58.10-6 m2/s
20


Hệ số Re = 2293,103< 2300 nên dòng chảy trong ống là dịng chảy tầng
Ta có hệ số cản ma sát  là
= = 0,028
 Xác định đường ống hồi của hệ thống
Chọn vận tốc đường ống hồi là 1 m/s
Với Q =
Đường kính đường ống hồi là
= 0,081 m = 81 mm
Ta có số Reynolds là
Re = = = 1396,552
Trong đó vo là vận tốc của đường ống hút 1 m/s
 là độ nhớt động học  = 58.10-6 m2/s
Hệ số Re = 1396,552 < 2300 nên dòng chảy trong ống là dịng chảy tầng
Ta có hệ số cản ma sát  là
= = 0,0458
 Tính tốn tổn thất áp suất trong các đường ống
Tổn thất áp suất trong đường ống bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ
- Tổn thất dọc đường: là tổn thất xảy ra trên đường di chuyển của chất lỏng, chủ
yếu là do ma sát. Ta có cơng thức tính tổn thất áp suất dọc đường của dòng chất

lỏng:
( trang 25- Truyền dẫn thủy lực trong chế tạo máy – Trần Doãn Đỉnh)
Chọn = 0,5 là hệ số cản vào ống
- Tổn thất cục bộ: là tổn thất xảy ra khi dòng chất lỏng chảy qua các thiết bị
thủy lực, như là khóa van hoặc do biến dạng hay thay đổi hướng vận tốc của
dịng chảy tổn thất này được tính như sau:

21


 hệ số cản
Van tiết lưu :

=3

Van giảm áp :

=3

Van một chiều:

=3

Các ống nối thẳng:

 = 0,15

Đầu nối với góc ngoặc 900:

=2


Van phân phối:

=3

Chỗ ngoặc :

 = 1,2

Hệ số cản cửa vào:

 = 1,5

( trang 27, 28- Truyền dẫn thủy lực trong chế tạo máy – Trần Doãn Đỉnh)
Vậy tổn thất áp suất tồn bộ là:
p= +
Trong đó
ρ Khối lượng riêng của dầu cộng nghiệp 50, ρ = 930 kg/m3
v vận tốc trung bình

m/s

l chiều dài ống dẫn

m

d đường kính ống

m


 Tổn thất áp suất trong đường ống hút
Chọn đường ống hút có chiều dài l = 3m
Tổn thất dọc đường là
Tổn thất cục bộ là
 Tổn thất áp suất trong đường ống đẩy chung

Chọn đường ống đẩy có chiều dài l = 4m
Tổn thất dọc đường là
22


Tổn thất cục bộ là
 Tổn thất áp suất trên đường ống hồi
Chọn đường ống hồi có chiều dài l = 3m
Tổn thất dọc đường là
Tổn thất cục bộ là

 Tổng tổn thất áp suất trong đường ống
p = + = 1021,27 + 697,5 + 24759,7 +254052,8 + 1021,27 + 1359
 p = 282911,5 Pa
Ta có tổng áp suất mà bơm cần cung cấp cho hệ thống là
P = 32.106 + 282911,5 = 32282911,5 Pa
P = 322,82 bar
Lưu lượng cần thiết là
Q = 5,21.10-3 m3/s =312,6 lít/phút
Dựa vào số liệu đã tính tốn, ta chọn bơm piston hướng trục A4FO
Thơng số của bơm
Áp suất làm việc lớn nhất P = 400 bar
Tốc độ làm việc lớn nhất 1500 vòng/phút
Dải lưu lượng danh nghĩa


500 cm3

Công suất định mức 438 Kw
Lưu lượng 750 lít/phút

23


IV. Tính tốn van an tồn :
1. Tính van:

Hình 3 :Van an tồn nút cơn trực tiếp, có góc cơn α=90◦
1- Vít điều chỉnh; 2- thân van ; 3- lị xo ; 4- nút côn ; 5- lỗ dầu ra ; 6- lỗ dầu vào
* Chọn van an toàn nút cơn trực tiếp, có góc cơn α=90◦
g=9.81 m/s² ( gia tốc trọng trường )
 = 930*9.81 kg/ m3 = 9123 N/ m3 (trọng lượng riêng chất lỏng)
P1 = 32282911,5 Pa
f: Diện tích có ích của khe hở thơng van
24


f= π.d.h.sin ( 1- sin α )
Trong đó : d- là đường kính kênh dẫn chất lỏng của van
h- là chiều cao nâng của nút van dọc theo đường trục
α- là góc đỉnh mặt cơn của nút van
Vì h khá nhỏ so với d nên có thể bỏ qua thành phần sin α
 f= π.d.h.sin = π.d.0.2d.sin45◦= 0,44.d2
h= (0.1 ÷ 0.5)d
Khi α=60 ÷ 90 , chiều cao h= (0.2 ÷ 0. 3 )d

Chọn h=0,2.d
Ta chọn được hệ số lưu lượng µ=0.75
Lưu lượng của chất lỏng qua van an toàn là: Q= µ.f.
=> Q = 0.75.0.44.d². = 86d² (m3/s)
Để van xả kịp, chọn lưu lượng của van là lưu lượng của bơm
 Q = 5,21.10-3 ≤ 86 d²
 d ≥7,78*10-3 m , chọn d = 10 mm
 Độ nâng h = 0,2.10= 2 mm
 t = h. sin = 1,41mm

2. Nguyên lý hoạt động :
Dầu đi vào từ đường dầu vào . Nếu như lực do áp suất dầu tạo nên là F lớn
hơn lực điều chỉnh của lò xo Flx, thì nút cơn sẽ đi lên trên, dầu sẽ qua cửa ra về
bể.
Vì tiết diện A khơng thay đổi nên áp suất cần điều chỉnh chỉ phụ thuộc vào Flx
của lị xo.
3.Ưu nhược điểm của van an tồn nút cơn tác động trực tiếp :
Đảm bảo độ kín của van tốt hơn, phần mặt trụ và mặt côn của nút van cũng
như lỗ trên thân van phải đạt được độ đồng trục yêu cầu.
25