Giáo trình Cơ khí, máy ép thủy lực

Giỏo trỡnh cơ khớ 
Mỏy ộp thủy 
lực 
 7
Ch−ơng 1 
Các khái niệm cơ bản 
1.1. Nguyên lý hoạt động và phân loại 
Máy ép thuỷ lực là một máy công cụ sử dụng nguồn lực là hệ thống thuỷ 
lực, dựa trên nguyên lý định luật Pascal. Nếu ta có 2 xilanh-pittông đ−ợc nối với 
nhau bằng ống dẫn, nh− hình 1-1a, bên trong chứa đầy chất lỏng. D−ới tác dụng 
của ngoại lực lên pittong 1, P1 , sẽ tạo ra một áp suất trong chất lỏng p, gọi là áp 
suất thuỷ tĩnh. Theo định luật Pascal, áp lực p đ−ợc truyền cho toàn bộ khối chất 
lỏng nằm trong 2 xilanh và luôn có h−ớng vuông góc với mọi thành ống. áp suất 
chất lỏng đ−ợc tạo ra có giá trị 
1
1
f
P
p = . Nh− vậy, do áp suất chất lỏng luôn có 
chiều vuông góc với pittông lớn 2, nên chúng tạo ra áp lực tác dụng lên pittông 2 
có giá trị P2 = p.f2. Chính lực này sẽ tạo ra công năng để biến dạng vật liệu 3. 
Từ đó, ta có: 
 1
2
12 f
fPP =
 (1.1) 
Có nghĩa là, lực P2 luôn bằng tích của lực P1 với tỷ số giữa diện tích f2 của 
pittông 2 trên diện tích f1 của pittông 1. Nh− vậy, tỷ số f2/f1 càng lớn, áp lực dùng 
để gia công vật liệu càng lớn. 
Hình 1-1. Máy ép thuỷ lực 
a. nguyên lý hoạt động; b. sơ đồ kết cấu; c. sơ đồ máy ép có dầm di động 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 8
Theo hình 1.1.b, kết cấu máy ép thuỷ lực gồm các cụm chính sau: 
Thân khung máy; 
Hệ thống thuỷ lực; 
Hệ thống điều khiển. 
Nguyên lý hoạt động của máy ép: Xi lanh công tác 4 đ−ợc cố định trên dầm 
ngang trên 6 và liên kết với dầm ngang cố định d−ới 9 qua các trụ dẫn h−ớng 7, 
tạo thành thân khung máy. Pittông 5 chuyển động trong xi lanh 4, đ−ợc gắn với 
dầm di động 8, đ−ợc tr−ợt theo trụ dẫn h−ớng. Trên dầm di động có bàn máy trên 
với các rãnh lắp bulông để lắp khuôn trên. DầM di động đ−ợc chuyển động đi 
xuống nhờ pittông công tác và chuyển động đi lên nhờ pittông trở về 11. Trên 
dầm cố định d−ới có lắp bàn máy (d−ới) dùng để lắp khuôn d−ới. Do sử dụng 
nguồn chất lỏng áp suất cao, nên giữa xi lanh và pittông th−ờng dùng các loại 
đệm kín (gioăng) để tránh rò rỉ làm giảm áp lực chất lỏng. 
Các thông số cơ bản của máy ép thuỷ lực: 
Lực ép định mức d−ới tác động của áp suất tối đa của chất lỏng gọi là lực ép 
danh nghĩa PH, đ−ợc xác định bằng tích số giữa áp suất danh nghĩa của khối chất 
lỏng p với diện tích tiết diện ngang của pittông công tác f. 
Chiều cao kín của máy H - khoảng cách giữa hai bàn máy. 
Khoảng làm việc S – quãng đ−ờng dầm di động có khả năng tr−ợt tự do. 
Tốc độ dầm di động đi xuống là tốc độ không tải, th−ờng sử dụng tốc độ 
nhanh. 
Tốc độ ép là tốc độ khi ép tạo hình biến dạng kim loại, th−ờng chậm. 
Tốc độ trở về của bàn máy là tốc độ không tải, phụ thuộc xilanh-pittông đi 
lên. 
Kích th−ớc bàn của dầm ngang dùng lắp bàn máy. 
Kích th−ớc bàn máy d−ới, dùng để lắp khuôn. 
Máy ép thuỷ lực rất đa dạng. Với một cụm tạo lực bơm - pittông- xi lanh có 
thể lắp thành nhiều dạng máy khác nhau, phục vụ các dạng công nghệ khác nhau. 
Tuỳ theo chức năng công nghệ, máy ép thuỷ lực đ−ợc phân thành máy ép 
gia công vật liệu kim loại (hình 1-2.a), máy ép gia công vật liệu phi kim loại 
(hình 1-.2.b) và các máy công dụng khác. Trong tài liệu này chủ yếu giới thiệu 
máy ép kim loại. Máy ép kim loại đ−ợc chia thành 5 nhóm: máy ép rèn tự do – 
dập thể tích, máy ép chảy kim loại, máy ép dập tấm, máy ép dùng trong lắp ráp 
và máy ép ép kim loại phế thải. Cùng với sự phát triển của công nghệ gia công áp 
lực, các dạng máy mới dần xuất hiện nhằm đáp ứng yêu cầu của từng công nghệ 
riêng biệt. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 9
Hình 1-2. Phân loại máy ép theo chức năng công nghệ 
a. máy gia công kim loại; b. máy gia công phi kim loại 
Máy ép thuỷ lực gia công kim loại 
R
èn
M
áy
 c
ắt
 p
hô
i 
B
ẻ 
ng
uộ
i 
D
ập
C
ắt
 b
av
ia
D
ập
 n
ổi
 -
 D
ập
 ti
nh
Đ
ột
C
hu
ốt
T
ha
nh
 -
 ố
ng
T
ha
nh
 đ
ịn
h 
hì
nh
ép
 c
hả
y 
ng
uộ
i 
Máy rèn và dập thể tích Máy ép chảy 
Máy ép thuỷ lực dùng để gia công vật liệu phi kim loại 
Máy gia 
công các 
bột phi 
kim loại 
Máy gia 
công chất 
dẻo 
Máy ép 
các tấm 
phi kim 
loại 
Máy tự 
động gia 
công nóng 
chất dẻo 
Máy gia 
công bằng 
pp dùng điện 
cực 
Máy đóng 
viên và 
đóng bánh
Máy dập tấm Máy nắn sửa và lắp 
ráp 
Máy xử lý phế 
liệu kim loại 
M
áy
 c
ắt
 v
ật
 li
ệu
 tấ
m
D
ập
 tấ
m
 tá
c 
dụ
ng
 đ
ơn
, k
ép
D
ập
 b
ằn
g 
ca
o 
su
U
ốn
 v
à 
gấ
p 
m
ép
K
éo
 v
à 
dậ
p 
dã
n 
D
ập
 tấ
m
 d
ày
U
ốn
 v
à 
gấ
p 
m
ép
 tấ
m
 d
ày
N
ắn
 s
ửa
, t
in
h 
ch
ỉn
h 
ép
 lắ
p 
rá
p 
C
hồ
n 
Đ
ón
g 
bá
nh
Đ
ón
g 
gó
i 
ép
 b
ột
 k
im
 lo
ại
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 10
• Máy ép nhóm thứ nhất là máy ép dùng để rèn tự do và dập thể tích. Máy 
dùng để rèn tự do và rèn trong khuôn đơn giản có lực ép danh nghĩa PH = 5 ữ 120 
MN (500 ữ 12000 T). Máy ép dập thể tích dùng để dập nóng các chi tiết làm từ 
thép hoặc hợp kim nhôm và hợp kim magiê, PH = 10 ữ 700 MN (1000 ữ 70000 T). 
Máy ép đột lỗ, dùng để đột lỗ sâu phôi thép ở trạng thái nóng trong khuôn kín, PH 
= 1,5 ữ 30 MN (150 ữ 3000 T). Máy ép để chuốt kéo các phôi rèn bằng thép, PH 
= 0,75 ữ 15 MN (75 ữ 1500 T). 
• Nhóm thứ hai gồm các máy ép dùng để ép chảy hay ép đùn các sản phẩm 
dạng ống - thanh định hình từ hợp kim màu và thép, có áp lực PH = 0,4 ữ 120 MN. 
• Nhóm thứ 3 bao gồm: máy ép dập tấm tác động đơn, chỉ có xilanh công 
tác ép với PH = 0,5 ữ 10 MN (50 - 1000 T). Máy ép vuốt sâu các chi tiết hình trụ, 
với tác động kép có xilanh công tác tạo lực ép và xilanh tạo lực ép biên, 
PH = 0,3 ữ 40 MN (30 - 4000 T). Máy ép cao su PH = 10 ữ 200 MN (1000 - 20000 
T). Máy ép gấp mép, tạo mặt bích, uốn và dập các vật liệu dạng tấm dày, PH = 3 
ữ 45 MN (300 - 4500 T). Máy ép lốc, để uốn lốc các các vật liệu dạng tấm dày ở 
trạng thái nóng, PH = 3 ữ 200 MN (300 - 20000 T). 
• Nhóm thứ 5 thuộc các loại máy ép đóng gói và đóng bánh, dùng để ép phế 
liệu dạng nh− phoi kim loại và các phế liệu kim loại, PH = 1 ữ 6 MN (100 - 600 
T). Máy ép vật liệu phi kim loại bao gồm: máy ép vật liệu bột, máy ép chất dẻo 
và máy ép để ép các dạng tấm, phiến. 
Ngày nay nhiều dạng máy mới xuất hiện: máy ép vật liệu bán lỏng kiểu 
đứng, có hệ thống kẹp chặt khuôn bằng cơ khí, nh−ng xilanh ép vật liệu bán lỏng 
đ−ợc thiết kế ép 2 đến 3 cấp áp lực. Các máy ép chảy chi tiết dạng cốc dài có bàn 
máy di động, máy ép uốn các profin dùng uốn vỏ tàu thuỷ... 
Tính công nghệ của máy ép thủy lực phụ thuộc kết cấu của thân máy (kiểu 
cột, kiểu hai trụ, kiểu một trụ và kiểu chuyên dùng) và kiểu dạng và số l−ợng xi 
lanh (pittông, pittông nhiều bậc...). Máy bốn trụ cố định đ−ợc sử dụng rộng rãi, 
các dầm động di chuyển theo ph−ơng thẳng đứng (hình 1-b). Đôi khi khung máy 
đ−ợc làm theo kiểu chuyển động (hình 1-c). Các máy ép đùn các chi tiết dạng 
thanh th−ờng có kết cấu dạng nằm ngang để giảm chiều cao nhà x−ởng. 
Trên hình 1-3 trình bày các dạng xi lanh của máy ép, xi lanh kiểu trụ, kiểu 
pittông trụ nhiều bậc là loại xi lanh tác dụng đơn. Xi lanh công tác kiểu pittông 
nhiều bậc đ−ợc sử dụng trong tr−ờng hợp khi phần d−ới pittông đi qua xi lanh 
công tác (ví dụ: máy ép thanh - ống). 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 11
Các xi lanh kiểu pittông đ−ợc sử 
dụng rộng rãi khi dùng dầu nhờn làm 
chất lỏng công tác. Trong tr−ờng hợp 
này, chi tiết bịt kín cho pittông th−ờng 
dùng dạng vòng găng (xécmăng). 
Xilanh kiểu pittông là xilanh tác dụng 
hai chiều, có thể tạo lực nén gia công 
khi áp suất chất lỏng tác dụng ở mặt 
trên, và có thể trở về khi áp suất chất 
lỏng tác đụng phía d−ới pittông. Trong 
máy ép có xilanh công tác đặt phía 
d−ới khung máy, có thể không có 
xilanh đẩy về, trong tr−ờng hợp này, 
xilanh chuyển động trở về nhờ trọng 
l−ợng của phần chuyển động của máy 
ép. Xilanh công tác đ−ợc nối với thùng 
chứa chất lỏng qua các ống dẫn. 
1.2. truyền dẫn thuỷ lực và thiết bị thuỷ lực của máy ép 
Các thành phần của hệ thống máy ép thuỷ lực bao gồm: máy ép, bộ phận 
truyền dẫn, phần thu hồi chất lỏng, các thùng chứa, các bộ phận điều khiển - bộ 
phân phối, các van, các đ−ờng ống nối, cút nối để liên kết tất cả các phần tử kể 
trên thành một hệ thống thống nhất, hệ thống điện và bộ điều khiển. 
Nguồn cung cấp chất lỏng áp suất cao cho máy ép quyết định dạng dẫn 
động của máy ép. Hệ thống cung cấp chất lỏng quyết định sơ đồ thuỷ lực và tác 
động của máy ép (hình 1-4). 
Có 2 dạng chất lỏng sử dụng trong máy ép thuỷ lực là dầu khoáng và nhũ 
t−ơng. 
Các dạng dẫn động gồm dẫn động kiểu dùng bơm và dẫn động kiểu dùng bộ 
tăng áp. Trong dạng dẫn động dùng bơm đ−ợc phân làm 2 loại, có dùng bình tích 
áp và không dùng bình tích áp. Khi dùng loại dẫn động không có bình tích áp, 
nguồn cấp chất lỏng áp suất cao cho máy ép chỉ thực hiện từ các bơm. 
Hệ thống dẫn động có bình tích áp là hệ thống chất lỏng công tác đ−ợc cấp 
đồng thời từ bình tích áp và từ bơm ở hành trình công tác. 
Hình 1-3. Các dạng xilanh của máy ép 
thuỷ lực 
a. kiểu Pludơ; b. kiểu nhiều bậc 
c. kiểu pittông 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 12
Đối với các hệ thống dẫn động kiểu tăng áp, chất lỏng đ−ợc cấp cho máy ép 
trong hành trình công tác nhờ bộ tăng áp, chất lỏng công tác đ−ợc cấp theo từng 
l−ợng nhất định. Bộ tăng áp là bơm xilanh áp suất cao. 
Hình 1-4. Phân loại trạm ép thuỷ lực 
Chất lỏng công tác cũng là một đặc tr−ng của máy ép thuỷ lực, chúng quyết 
định đặc điểm kết cấu của máy ép. Dầu khoáng là dạng chất lỏng công tác dùng 
trong máy ép thuỷ lực có áp lực không lớn. Chúng có nhiều −u điểm nh− độ nhớt 
cao, hệ số biến dạng thể tích nhỏ, không gây ăn mòn chi tiết. Nh−ng dầu khoáng 
đắt. Ng−ợc lại, dùng nhũ t−ơng làm chất lỏng công tác có giá thành hạ th−ờng 
dùng cho các máy ép thuỷ lực có lực danh nghĩa lớn, l−ợng chất lỏng lớn, tính 
kinh tế tốt. 
Khi sử dụng kiểu dẫn động kiểu bơm có bình tích áp, bình tích áp có nhiệm 
vụ tích trữ năng l−ợng trong toàn bộ chu trình công tác của máy ép để thực hiện 
hành trình công tác. Nhờ đó, làm đều tải cho bơm và động cơ điện. Nh−ợc điểm 
của dẫn động kiểu bơm có bình tích áp là năng l−ợng tiêu hao phụ thuộc vào trở 
lực biến dạng của phôi và dung l−ợng của bình tích áp. 
Đối với loại dẫn động kiểu bơm không có bình tích áp, thì công suất định 
mức của động cơ và bơm đ−ợc xác định thông qua công suất lớn nhất do máy ép 
tạo ra. Bộ dẫn động sẽ tiêu thụ năng l−ợng tạo ra công có ích của máy ép. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 13
Sự dẫn động từ bộ tăng áp dùng cho hơi hoặc khí nén, năng l−ợng tiêu thụ 
cũng không phụ thuộc vào trở lực biến dạng của phôi. Nó có thể đảm bảo thực 
hiện đ−ợc một số lớn các hành trình ngắn và lặp lại. Dẫn động từ bộ tăng áp cơ 
khí sẽ đảm bảo tiêu thụ năng l−ợng không phụ thuộc vào công thực hiện, nó cũng 
đảm bảo số l−ợng lớn các hành trình lặp lại và l−ợng biến dạng đồng đều của đầu 
búa vào phôi kim loại. 
1.3. Chất lỏng công tác và áp suất sử dụng 
Trong các máy ép thuỷ lực, chất lỏng công tác th−ờng dùng là nhũ t−ơng 
hoặc dầu khoáng. Để tránh gỉ cho các chi tiết nh− xilanh, pittông, các chi tiết điều 
khiển và đ−ờng ống, n−ớc đ−ợc cho thêm 2 ữ 3 % chất nhũ t−ơng. Thành phần 
của chất nhũ t−ơng bao gồm: 83 ữ 87% dầu khoáng, 12 ữ 14% axit oleic và 2,5% 
xút nồng độ 40%. Dầu khoáng th−ờng đ−ợc dùng là dầu máy, dầu công nghiệp, 
dầu tuabin... 
Bảng 1-1 
Quan hệ đặc tính các bộ phận của máy ép thuỷ lực và chất lỏng 
Đặc tính của các bộ phận phụ thuộc vào chất lỏng 
công tác Bộ phận máy ép thuỷ 
lực 
N−ớc - Nhũ t−ơng Dầu khoáng 
Đệm kín các pittông 
đ−ờng kính từ 60-70 
mm khi áp suất cao 
Vòng bít kín hoặc xéc 
măng 
Khe hở đ−ờng kính giữa 
pittông và xilanh là nhỏ 
Bộ phân phối chất 
lỏng áp suất cao 
Kiểu van Kiểu van tr−ợt, có thể sử dụng các van loại khác 
Bơm 
Tốc độ chậm có kích 
th−ớc t−ơng đối lớn 
Tốc độ nhanh và kích th−ớc 
nhỏ 
Đệm kín của thiết bị 
thuỷ lực 
Kiểu mềm Rà kín bề mặt hoặc dùng 
vòng xécmăng 
Xi lanh Kiểu pittông Kiểu pittông với xi lanh đ−ờng kính lớn 
Bình tích áp 
Không có các phần tử 
ngăn cách và có các 
phần tử này 
Chỉ có các phần tử phân 
cách giữa dầu và hơi 
Các tính chất cơ bản của chất lỏng công tác là tính chịu nén và độ nhớt. Hệ 
số nén thể tích đối với n−ớc (nhũ t−ơng) ≈ 5.10-6 cm2/N, với dầu khoáng 
là 6.10-6cm2/N, t−ơng ứng với vùng áp suất làm việc của các máy ép. áp suất chất 
lỏng càng lớn, thì hệ số nén thể tích càng giảm. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 14
Độ nhớt của dầu khoáng dùng trong các máy ép thuỷ lực vào 
khoảng 1,5 – 60E (BY), ở nhiệt độ khoảng 500C và áp suất khí quyển. Trong khi 
độ nhớt của nhũ t−ơng không chịu ảnh h−ởng của áp suất, thì độ nhớt của dầu 
thay đổi đột ngột khi áp suất dầu tăng. Khi áp suất của dầu tăng đến gần 30MPa, 
độ nhớt của dầu tăng lên gấp đôi. Nh− vậy, cần phải tính đến quan hệ giữa áp suất 
chất lỏng và độ nhớt trong các kết cấu có thể tích chất lỏng lớn và chuyển động 
với áp suất cao, nh− trong máy ép rèn. Nhiệt độ bốc cháy của hơi dầu dao động 
trong khoảng từ 160 ữ 2100 C, vì vậy, cần phải chú ý khi rèn ép các phôi nóng. 
Các loại dầu có độ nhớt nhỏ, thì nhiệt độ tự bốc cháy cũng thấp. 
Nh− vậy, chất lỏng công tác sử dụng trong hệ thống thuỷ lực đóng vai trò 
quan trọng có tính quyết định đối với các đặc điểm kết cấu của cơ cấu dẫn động, 
hệ thống điều khiển và của cả máy ép (bảng 1-1). 
áp suất danh nghĩa của chất lỏng công tác trong máy thuỷ lực đ−ợc tiêu 
chuẩn hoá theo ΓOCT 356 - 80. Các áp suất thông th−ờng là 20, 30 và 40 MPa. 
 1.4. Chu trình công tác 
Chu trình công tác là thời gian các b−ớc trong quá trình gia công biến dạng. 
Thời gian của chu trình của máy ép ở dạng tổng quát có thể biểu diễn nh− sau: 
 chkhgacgctTaKtTcht ttttttttT +++++++= (1.2) 
trong đó: 
tT - thời gian dầm ngang treo, là thời gian tiến hành cấp phôi hoặc lắp dụng 
cụ, 
tKt - thời gian chạy không tải, là thời gian dầm động dịch chuyển xuống đến 
lúc dụng cụ tiếp xúc với phôi, 
tTa - thời gian tăng áp suất ở các xi lanh công tác, 
tgct - thời gian hành trình công tác, là thời gian tiến hành gia công theo công 
nghệ cần thiết, 
tc - thời gian nén ép chi tiết d−ới áp lực, 
tga - thời gian giảm áp suất ở các xi lanh công tác, 
tkh - thời gian hành trình trở về của dầm ngang, 
tch - thời gian chuyển vị trí của cơ cấu điều khiển. 
Các máy ép có các công dụng khác nhau, thời gian chu trình có thể khác 
nhau, do đó số l−ợng thành phần và giá trị của các thành phần đó cũng khác nhau. 
Thí dụ, nh− khi là phôi trên máy ép rèn, không có các thành phần tT 
và tgtc. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 15
Giá trị của từng chu kỳ riêng biệt do dạng dẫn động quyết định. Thí dụ, nếu 
Tcht v−ợt quá tc rất nhiều, nên sử dụng kiểu dẫn động bằng bơm có bình tích áp, 
cho nên ta có: 
Kt
Kt
Kt v
S
t = ; 
ct
ct
ct v
S
t = ; 
Kh
Kh
Kh v
S
t = 
trong đó: 
SKt, Sct, SKh - hành trình không tải, hành trình công tác, và hành trình trở về, 
vKt, vct, vKh - tốc độ trung bình của hành trình không tải, của hành trình công 
tác và của hành tình trở về. 
Tốc độ chuyển động của dầm ngang của các máy ép ... Jy4 = Jy
(4) + a4
2.F4 = 165 259,73 cm
4 
 Jy5 = Jy
(5) + a5
2.F5 = 165 259,73 cm
4 
 Jy6 = Jy
(6) + a6
2.F6 = 627 050,66 cm
4 
 JyI = Jy1 + Jy2 + Jy3 + Jy4 + Jy5 + Jy6 = 2 027 578,6 cm
4 
 Jx1y1 = a1.b1.F1 = -195821 cm
4 
 Jx2y2 = a2.b2.F2 = 195821 cm
4 
 Jx3y3 = a3.b3.F3 = -37340,2 cm
4 
 Jx4y4 = a4.b4.F4 = -158967 cm
4 
 Jx5y5= a5.b5.F5 = -158967 cm
4 
 Jx6y6 = a6.b6.F6 = 37340,2 cm
4 
 Jxy
 = Jx1y1 + Jx2y2 + Jx3y3 + Jx4y4 + Jx5y5 + Jx6y6 = 0 
 JmaxI = 3507967,05 cm
4 
 JminI = 2413586,75 cm
4 
Hình 6-18. Tiết diện ngang thân trụ đứng (mặt cắt B-B) 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 136
Toạ độ trọng tâm của các tiết diện thành phần mặt cắt B-B: 
xc1 = 1,25 xc2 = 26,25 xc3 = 26,25 
yc1 = 60 yc2 = 118 yc3 = 2 
Tính t−ơng tự nh− trên ta có: 
xcII = 15,54 cm 
ycII = 36,86 cm 
Từ đó ta có: 
a1 = -14,29 a2 = 10,71 a3 = 10,71 
b1 = 23,14 b2 = 79,14 b3 = 34,86 
Jx1 = 520637,88 cm
4 
Jx2 = 1252894,59 cm
4 
Jx3 = 243310,59 cm
4 
JxII = 2016843,05 cm
4 
Jy1 = 61417 cm
4 
Jy2 = 64607 cm
4 
Jy3 = 64607 cm
4 
JyII = 190632 cm
4 
Jx1y1 = a1.b1.F1 = -99201 cm
4 
Jx2y2 = a2.b2.F2 = 169518 cm
4 
Jx3y3 = a3.b3.F3 = 74670 cm
4 
JxyII = 144987 cm
4 
JmaxII
 = 2028282,22 cm4 
JminII = 179193,29 cm
4 
Toạ độ trọng tâm của các tiết diện thành phần mặt cắt C-C: 
xc1 = 4,5 xc5 = 123 yc3 = 68,75 
xc2 = 7 xc6 = 125,5 yc4 = 68,75 
xc3 = 26 yc1 = 2 yc5 = 28,25 
xc4 = 104 yc2 = 28,25 yc6 = 2 
Thay số vào ta có: 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 137
xcIII = 65 cm 
ycIII = 63,41 cm 
Hình 6-19. Tiết diện ngang bàn máy (mặt cắt C-C) 
Từ toạ độ trục quán tính trung tâm mặt cắt ta suy ra khoảng cách từ toạ độ 
trục quán tính tới các toạ độ trọng tâm các mặt cắt thành phần: 
a1 = -62,5 a2 = -62 a3 = -39 A4 = 39 a5 = 62 a6 = 62,5 
b1= -62,2 b2 =-39,95 b3 = 4,55 B4 = 4,55 b5 =-39,95 b6= -62,2 
Jx1 = Jx
(1)
 + b1
2.F1 = 135810,77 cm
4 
Jx2 = Jx
(2)
 + b2
2.F2 = 277855,81 cm
4 
Jx3 = Jx
(3)
 + b3
2.F3 = 196946,57 cm
4 
Jx4 = Jx
(4)
 + b4
2.F4 = 196946,57 cm
4 
Jx5 = Jx
(5)
 + b5
2.F5 = 277855,81 cm
4 
Jx6 = Jx
(6)
 + b6
2.F6 = 135810,77 cm
4 
JxIII = Jx1 + Jx2 + Jx3 + Jx4 + Jx5 + Jx6 = 1221226,3 cm
4 
Jy1 = Jy
(1) + a1
2.F1 = 132201 cm
4 
Jy2 = Jy
(2) + a2
2.F2 = 652874,67 cm
4 
Jy3 = Jy
(3) + a3
2.F3 = 2951303,33 cm
4 
Jy4 = Jy
(4) + a4
2.F4 = 2951303,33 cm
4 
Jy5 = Jy
(5) + a5
2.F5 = 652874,67 cm
4 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 138
Jy6 = Jy
(6) + a6
2.F6 = 132201 cm
4 
JyIII = Jy1 + Jy2 + Jy3 + Jy4 + Jy5 + Jy6 = 7472380 cm
4 
Jx1y1 = a1.b1.F1 = 133750,98 cm
4 
Jx2y2 = a2.b2.F2 = 395620,32 cm
4 
Jx3y3 = a3.b3.F3 = -351959 cm
4 
Jx4y4 = a4.b4.F4 = 351959 cm
4 
Jx5y5= a5.b5.F5 = -395620,32 cm
4 
Jx6y6 = a6.b6.F6 = -133750,98 cm
4 
JxyIII
 = Jx1y1 + Jx2y2 + Jx3y3 + Jx4y4 + Jx5y5 + Jx6y6 = 0 
JmaxIII = 74 723 880 cm
4 
JminIII = 1 221 226,304 cm
4 
Sau khi tính bền, nhận thấy các ứng suất tính toán nhỏ hơn giá trị cho phép. 
Thân máy đủ bền và bảo đảm biến dạng đàn hồi nhỏ. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 139
Ch−ơng 7 
 Kết cấu của một số dạng máy ép thuỷ lực 
7.1. Máy ép rèn 
Trên các máy ép rèn ng−ời ta th−ờng sử dụng để thực hiện các nguyên công 
rèn tự do ( vuốt, chồn, ép nhẵn, đột, chặt ..) và dập thể tích trong khuôn. 
Hình 7-1. Các ph−ơng án bố trí máy rèn ép 
Kết cấu máy ép có bốn cột, khung cố định và các xi lanh công tác bố trí 
phía trên (hình 7-1.a). Kết cấu nh− vậy đảm bảo thao tác dễ dàng khi rèn tự do 
các dạng phôi trong thời gian gia công và bảo đảm tính ổn định cao của máy khi 
chịu các lực lệch tâm. 
Khi sử dụng kết cấu máy ép có khung di động (hình 7-1.b), có thể bố trí 
dầm trên hẹp. Ưu điểm của việc bố trí là chiều cao của máy ép không lớn so với 
mặt bằng sàn thao tác và khả năng đ−a phôi vào ra tốt hơn. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 140
Máy ép một trụ (hình 7-1.c), có khả năng vận hành tốt, đ−ợc chế tạo có lực 
ép d−ới 12 MN (1200 T). 
Các thông số chính và các kích th−ớc của máy ép rèn kiểu bốn cột, công 
dụng chung, đ−ợc ghi trong tiêu chuẩn ΓOCT-284-80, trong đó có trình bày cả 
loại máy ép với lực ép danh định 5 ữ 50MN và hành trình của dầm di động là 
800 ữ 2500mm. 
Hình 7-2. Sơ đồ thuỷ lực của máy ép rèn kiểu ba xi lanh 
Trên hình 7-2 gồm các chi tiết và cụm chi tiết nh− sau:1. hộp các van nạp - 
xả; 2. van nạp - xả của xi lanh giữa; 3. các xi lanh đẩy về; 4. các xi lanh bên cạnh; 
5. xi lanh giữa; 6. thùng; 7. liên hệ ng−ợc; 8. xi lanh khí để làm căng dây; 9. cơ 
cấu visai; 10. cần điều khiển; 11. bộ chuyển đổi chế độ làm việc của máy ép; 12. 
van tr−ợt; 13. pittông hạn chế vị trí của van tr−ợt 12; 14. trục chính của bộ phân 
phối; 15. bình tích áp của điều khiển thuỷ lực; 16. bơm điều khiển thuỷ lực bộ 
phân phối; 17. thùng nạp; 18- van chặn; 19. bộ phân phối; 20. van điều khiển 
đóng các xi lanh công tác và nạp chất lỏng áp suất cao vào xi lanh công tác; 22. 
van tiết l−u; 23. van nạp chất lỏng áp suất cao vào bộ phân phối; 24. xi lanh thuỷ 
lực của van 23; 25. bộ khuếch đại; 26. xialnh tự động đóng hành trình công tác; 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 141
A. đ−ờng dẫn chất từ trạm bơm - bình tích áp; A'. đ−ờng dẫn khí nén từ hệ thống 
khí nén của x−ởng; I ữ III. đặt các chế độ rèn. 
Hiện nay, kiểu đẫn động đ−ợc sử dụng rộng rãi nhất cho máy ép rèn là loại 
dẫn động kiểu bơm n−ớc - bình tích áp. Kiểu dẫn động hơi-thuỷ lực không đ−ợc 
sử dụng ở các máy ép mới sản xuất vì không kinh tế. 
Đối với các máy ép có lực nhỏ hơn 30 MN, sử dụng rộng rãi loại dẫn động 
bơm dầu - không có bình tích áp. áp suất dầu đ−ợc sử dụng là 30 - 35MPa. Khi 
dùng dầu làm chất lỏng công tác, th−ờng ng−ời ta sử dụng ph−ơng án bố trí máy 
ép có khung di động và xi lanh công tác đặt d−ới. 
Trên hình 7-2 trình bày sơ đồ thuỷ lực nguyên lý để điều khiển máy ép rèn 
kiểu ba xi lanh có lực 20 MN. Trong sơ đồ này, dầm ngang của máy sẽ lặp lại 
chuyển động của cần điều khiển không chỉ theo h−ớng và chiều dài hành trình, 
mà còn cả theo tốc độ. 
Trên sơ đồ hình 7-2, các vị trí điều khiển nh− sau: I - rèn bình th−ờng (hành 
trình tiếp cận phôi- cấp chất lỏng từ thùng nạp, hành trình công tác - cấp chất 
lỏng từ trạm bơm - bình tích áp; p = 32MPa); II - ép phẳng (cấp chất lỏng cho xi 
lanh máy ép chỉ từ trạm bơm - bình tích áp, các xi lanh đẩy về ở d−ới áp suất 
không đổi); III - máy làm việc d−ới tác dụng của chất lỏng công tác từ thùng nạp 
và khối l−ợng của các phần chuuyển động. 
Chế độ rèn th−ờng do ng−ời vận hành đặt ra, bằng cách đ−a bộ chuyển chế 
độ về vị trí đã định, cả hai khoang xi lanh pittông - bộ hạn chế vị trí đ−ợc nối với 
đ−ờng xả. Khi đó, nếu đầu búa chạm vào phôi, áp suất trên đ−ờng xi lanh trả về 
sẽ giảm đến giá trị áp suất trong thùng nạp 17 và pittông của xi lanh 16 d−ới tác 
dụng của lò xo sẽ hạ xuống cùng với van tr−ợt 12. Pittông của xi lanh thuỷ lực 24 
sẽ mở đ−ờng chất lỏng áp suất cao vào xi lanh của máy ép. Hành trình công tác 
đ−ợc thực hiện. Khi đạt đ−ợc lực ép đã định, van 20 sẽ tự động cho chất lỏng áp 
suất cao đi vào các xi lanh bên 4. Máy ép khi đó có thể tạo đ−ợc lực toàn bộ. 
Để đặt chế độ ép phẳng phải đ−a bộ chuyển chế độ làm việc 11 về vị trí, khi 
đó dầu từ trạm bơm đ−ợc cấp đến khoang trên của xi lanh pittông - bộ hạn chế 13, 
còn khoang d−ới của nó đ−ợc nối thông với đ−ờng xả. Khi làm việc, d−ới tác 
dụng của chất lỏng từ thùng nạp 17 và của khối l−ợng các phần chuyển động, bộ 
chuyển chế độ làm việc sẽ đ−a dầu từ trạm bơm vào khoang d−ới của xi lanh 
pittông - bộ hạn chế 13 và nối khoang trên với đ−ờng xả. Van tr−ợt 12 không thể 
hạ xuống và đ−ợc giữ ở vị trí tận cùng trên. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 142
7.2. Máy ép dập nóng 
Máy ép thủy lực dập nóng dùng để dập thể tích các sản phẩm nh− bánh 
răng, trục khuỷu, các chi tiết dạng đĩa hoặc dạng thanh ngắn. 
Khi gia công các chi tiết chế tạo bằng hợp kim nhôm, đồng, magiê, cần dập 
trong khuôn kín với nhiệt độ gia công thấp (≈450 0C). 
Các máy ép dập khác máy ép rèn ở chỗ, nếu có cùng lực ép danh nghĩa nh− 
máy ép rèn thì sẽ có hành trình và chiều cao của không gian máy dập nhỏ hơn, do 
không cần không gian để thực hiện nguyên công chồn. 
Các máy ép có lực nhỏ hơn 50MN (hình 7-3) đ−ợc chế tạo với kết cấu trạm 
bơm - bình tích áp hoặc trạm bơm dầu, vì tốc độ trung bình của hành trình công 
tác nhỏ khoảng 1ữ5cm/s. 
Hình 7-3. Máy ép thuỷ lực với lực ép 50MN 
 Đối với các máy ép có lực lớn hơn 50MN, ng−ời ta sử dụng dẫn động bơm - 
bình tích áp. áp suất chất lỏng công tác tới 60 MPa đ−ợc tăng áp nhờ sử dụng bộ 
tăng áp trung gian. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 143
7.3. máy ép ống và máy ép thanh 
Các thanh, ống, dây và các profil làm từ kim loại màu và các hợp kim đ−ợc 
gia công bằng cách ép trên máy ép thuỷ lực nằm ngang. 
Gần đây, nhờ ứng dụng nhiều loại dầu bôi trơn mới, chịu đ−ợc áp suất và 
nhiệt độ cao, bằng ph−ơng pháp ép đùn, có thể nhận đ−ợc các chi tiết bằng thép, 
hợp kim chịu nhiệt và các loại vật liệu có tính dẻo thấp. 
Trên hình 7-4 trình bày máy ép ống - thanh kiểu nằm ngang, có lực ép danh 
nghĩa 120MN. 
Công dụng của máy là để ép nóng các thanh profil và ống bằng hợp kim 
nhôm. thân máy kiểu cột, bố trí nằm ngang có các dầm cố định 3 và 6 đ−ợc lắp 
trên thân hàn. 
Trên dầm cố định 6 có bố trí hai xi lanh công tác 7, các pittông của chúng 
đ−ợc liên kết với dầm di động 5. Các xi lanh đẩy về nằm bên trong các xi lanh 
công tác 7. 
Để đột lỗ khi ép ống, ng−ời ta sử dụng xi lanh đột 8 đ−ợc bố trí phía sau các 
xi lanh công tác và đ−ợc cố định trên một dầm riêng. Lực của xi lanh đột đ−ợc 
truyền qua thanh, thanh này đ−ợc dẫn h−ớng nhờ dầm cố định 6. Hành trình đẩy 
về của trục đột đ−ợc thực hiện từ xi lanh đẩy về nằm trong xi lanh đột. 
Dầm cố định tr−ớc 3 bao gồm có ba tấm thép đúc đ−ợc liên kết với nhau 
bằng các bulông. ở giữa dầm 3 bố trí đầu mỏ có một bộ các vòng và cối. Khi ép 
chảy thì đầu mỏ sẽ tỳ vào các tấm chắn có cơ cấu nâng thuỷ lực. Nằm giữa dầm 
cố định 3 và dầm di động 5 là buồng ép 4 và cơ cấu giữ buồng ép. 
Đặc điểm của kết cấu máy ép là có hệ thống đột độc lập, đảm bảo cho trạm 
máy ép khả năng công nghệ lớn hơn. Máy ép có thêm các thiết bị phụ và vận 
chuyển để đ−a các phôi đúc từ lò điện và buồng ép 4. 
Kéo cắt 2 dùng để cắt phần ép d− ra khỏi sản phẩm ép. Máy còn đ−ợc trang 
bị cơ cấu để đẩy các chi tiết đã đ−ợc gia công xong. Các profil hoặc các ống đã 
gia công xong đ−ợc chuyển tới bàn nhận 1 của máy ép. 
Việc điều khiển các thao tác chính và phụ đ−ợc thực hiện từ bàn điều khiển 
chính qua hệ thống theo dõi thừa hành điện cơ. 
Dẫn động của máy ép theo kiểu bơm-bình tích áp. Chất lỏng công tác là 
n−ớc pha thêm 2-4% dầu khoáng. 
Vì có 3 xi lanh công tác nên nó tạo cho máy ép có khả năng làm việc với ba 
mức lực: 50 MN, 70 MN, 120 MN và các tốc độ hành trình công tác tới 30 mm/s. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 144
H
ìn
h 
7-
4.
 M
áy
 é
p 
th
uỷ
 lự
c 
nằ
m
 n
ga
ng
 lự
c 
ép
 1
20
M
N
 d
ùn
g 
để
 é
p 
ốn
g 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 145
7.4. Máy ép thuỷ lực dập tấm 
Các thông số cơ bản của máy ép thuỷ lực dập tấm đ−ợc xác định theo ΓOCT 
7901 - 56 với máy có lực ép đến 2000 T và ΓOCT 9753 - 61 có lực ép đến 250 T. 
 Trên hình 7-5 là sơ đồ dạng máy ép 
thuỷ lực dập tấm, có tốc độ đầu tr−ợt khi 
hành trình làm việc đến 14,5 mm/s. 
 Máy ép thuỷ lực dùng dập tấm 
th−ờng có hành trình ngắn, bàn máy lớn và 
có cơ cấu chặn phôi. Loại máy này đ−ợc 
sản suất có 2 tác động hoặc 3 tác động. 
Ngoài tác động chính là ép tạo hình chi 
tiết, còn có động tác chặn phôi. Lực chặn 
phôi th−ờng bằng 40% lực ép chính. 
Máy ép dập tấm dùng vuốt sâu có 
thể có dạng nằm ngang và có hành trình 
lớn. Tuỳ theo công dụng có thể có kết cấu 
khác nhau. 
7.5. máy ép gia công chất dẻo 
Để gia công chất dẻo, ng−ời ta sử 
dụng rộng rãi các máy ép thuỷ lực chuyên 
dùng. Kết cấu máy sử dụng kiểu dẫn động 
bằng bơm dầu. 
Các quá trình công nghệ gia công các 
loại chất dẻo khác nhau có những điểm riêng, yêu cầu phải giảm đột ngột thời 
gian đóng các khuôn ép, điều này chỉ có thể thực hiện khi tăng tốc dộ công tác 
của bàn tr−ợt máy ép tới 160 ữ200mm/s. Do nguyên nhân này ng−ời ta đã chế 
tạo các máy ép có xi lanh kiểu pittông, có các van nạp và xi lanh đẩy về. Khi bàn 
tr−ợt chuyển động xuống, d−ới tác dụng của trọng lực, ở thời kỳ hành trình không 
tải, do có bình tích áp kiểu khí - thuỷ lực, kết cấu của máy cho phép tăng đột ngột 
tốc độ chuyển động của các bộ phận công tác của máy ép mà không cần tăng 
(thậm chí có tr−ờng hợp lại giảm) công suất dẫn động. 
Hình 7-5. Máy ép thủy lực dập 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 146
H
ìn
h 
7-
6.
 M
áy
 é
p 
th
uỷ
 lự
c 
để
 g
ia
 c
ôn
g 
ch
ất
 d
ẻo
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 147
Sơ đồ thuỷ lực dẫn động các máy ép bán tự động (hình 7-6) đảm bảo cho 
máy làm việc ở các chế độ ép và đúc. 
ở vị trí ban đầu, các nam châm điện của bộ phân phối không đ−ợc cấp điện, 
còn các van tr−ợt của bộ phân phối nằm ở vị trí trình bày trên hình 7-6. Bơm 1 
không làm việc. Con tr−ợt 6 đ−ợc giữ ở vị trí trên bằng các xi lanh đẩy về 7. Máy 
ép bắt đầu làm việc khi đóng mạch các nam châm điện 2E và 5E của các bộ phân 
phối 15 (1) và 11. Bộ phân phối 11 sẽ đ−a dầu từ hệ thống điều khiển tới van nạp 
9 và khoá thuỷ lực 12, bộ phân phối 15 (1) sẽ mở đ−ờng xả dầu từ các xi lanh đẩy 
về. 
Do có tác dụng của trọng l−ợng đầu tr−ợt, dầu đ−ợc đẩy ra khỏi các xi lanh 
đẩy về 7, qua khoá thuỷ lực 12 mở và van tiết l−u 13. Thể tích đ−ợc giải phóng 
của xi lanh chính 8 đ−ợc nạp chất lỏng từ bơm 1(2) qua van nạp 9. Tốc độ của 
hành trình không tải của đầu tr−ợt đ−ợc xác định bằng điều chỉnh van tiết l−u 13. 
7.6. Triển vọng phát triển của ngành chế tạo máy ép 
Các máy ép thuỷ lực cho phép tạo ra các lực lớn và hành trình dài của dầm 
một cách t−ơng đối dễ dàng, tạo lực ở bất cứ điểm nào của hành trình, loại trừ 
quá tải; thực hiện việc kiểm tra trị số của lực tạo ra; giữ chi tiết ở d−ới áp suất; 
điều chỉnh t−ơng đối đơn giản tốc độ của hành trình công tác. 
Nh−ng về tốc độ thì các máy ép thuỷ lực có kết cấu thông th−ờng sẽ thua xa 
so với các máy ép cơ khí vì có hành trình của dầm di động lớn hơn, có tổn hao về 
thời gian để nâng và hạ áp suất ở các xi lanh công tác, có tốc độ chậm trong việc 
chuyển các cơ cấu phân phối và không có tốc độ đủ cao của hành trình không tải. 
Để tăng hiệu quả hiệu quả sử dụng của các máy ép thủy lực ta có thể thực hiện 
bằng cách chọn lựa một cách tối −u các thông số và kết cấu t−ơng ứng. 
Lựa chọn tối −u các thông số chính bằng chính bằng cách sử dụng ph−ơng 
pháp tiếp cận hệ thống kết hợp với ph−ơng pháp lập trình động. Ph−ơng pháp này 
đ−ợc dùng để tạo ra thiết bị dập thuỷ lực có hiệu quả cao, có xét đến môi tr−ờng 
xung quanh của hệ thống, các yêu cầu của quá trình công nghệ và các chi tiết 
riêng của máy ép, ngoài ph−ơng pháp này còn cho phép đ−a ra các nhận định 
triển vọng phát triển của ngành chế tạo máy ép. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -