Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Mục Lục
Mục Lục 1
LỜI NÓI ĐẦU 4
1. Mục đích, ý nghĩa đề tài 5
2. Cơ sở lý thuyết hệ thống thuỷ lực 6
2.1. Sơ lược về hệ thống thuỷ lực 6
2.1.1 Truyền động thuỷ tĩnh 6
2.1.2. Truyền động thuỷ động 6
2.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống thuỷ lực 6
2.2.1. Ưu điểm 6
2.2.2. Nhược điểm 7
2.3. Phạm vi sử dụng 7
3. Cấu tạo chung và các thông số kỹ thuật của máy đào Komat’su PC-400 8
3.1. Cấu tạo chung 8
3.2. Các thông số kỹ thuật của xe 10
3.2.1. Các thông số kỹ thuật 10
3.2.2. Các thông số về kích thước 10
3.2.3. Các thông số động cơ 11
3.2.4. Các thông số hệ thống thuỷ lực 11
4. Khảo sát một số cơ cấu trong hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su 12
PC-400 12
4.1. Giới thiệu chung về hệ thống thuỷ lực trên máy đào 12
4.2. Bơm thủy lực 13
4.2.1. Tổng quan về bơm và động cơ thuỷ lực dùng trong máy thuỷ lực thể tích
13
4.2.1.1. Nguyên lý chuyển đổi năng lượng 13
4.2.1.2. Các loại bơm 14
4.2.2. Bơm thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400 19
4.2.2.1. Nguyên lý hoạt động 20
4.2.2.2. Điều khiển thay đổi lưu lượng bơm 21

4.5.3. Van LS- EPC 54
4.5.3.1. Chức năng 54
4.5.4. Van điều khiển quay PPC 57
4.5.4.1. Ở vị trí trung gian 57
4.5.4.2 Quá trình điều khiển nhỏ ( từ vị trí trung gian đến điều khiển nhỏ) 57
4.5.4.3. Quá trình điều khiển nhẹ khi cần điều khiển quay trở lại 58
4.5.4.4. Khi cần điều khiển kéo hết cở 59
4.5.5. Van không tải 60
4.5.5.1. Chức năng: 60
4.5.5.2. Hoạt động 60
4.5.6. Van hợp và chia lưu lượng 61
4.5.6.1. Chức năng: 61
4.5.6.2. Hoạt động: - Khi hợp lưu lượng ( khi áp suất điều khiển PS bị ngắt)
61
4.5.7. Van giảm áp 63
4.5.7.1. Chức năng: Van này giảm áp suất dầu của bơm chính, cung cấp chúng
đến van điện từ và van PPC với chức năng là áp suất điều khiển 63
4.5.7.2. Hoạt động 64
2
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
4.6 Các mạch thuỷ lực 66
4.6.1 Mạch thuỷ lực tổng thể 66
4.6.2 Mạch thuỷ lực chuyển động tiến 66
4.6.3 Mạch thủy lực duỗi tay cần 67
4.6.4 Mạch thuỷ lực cuộn gầu 67
4.6.5 Mạch thuỷ lực co tay cần và nâng cần đồng thời 67
4.6.6 Mạch thuỷ lực quay toa trái và nâng cần đồng thời 67
5. Tính thiết kế một số chi tiết trên máy đào 68
5.1. Tính van an toàn tác dụng gián tiếp 68
5.1.1. Hoạt động: 68

nhà trường đã truyền đạt kiến thức cho em trong thời gian qua. Em xin chân thành
cảm ơn thầy giáo Huỳnh Văn Hoàng đã tận tình hướng dẫn cho em thực hiện đề tài
này và tất cả các bạn đã góp ý cho em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Mai Huy Tân

4
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
1. Mục đích, ý nghĩa đề tài
Ngày nay cách mạng khoa học kỹ thuật công nghệ đã tác động đến mọi mặt đời
sống kinh tế - xã hội của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Tự động hoá, cơ khí hoá
đã tham gia ngày càng nhiều trong quá trình sản xuất tạo nên hiệu quả rất cao.
không thể thiếu trong các công trình xây dựng, cầu đường , thuỷ lợi thuỷ điện và
khai thác các loại khoáng ( than , đá quặng ) . Trong các công việc làm đất chiếm
một khối lượng rất lớn , trong đó khoảng 45% là do máy đào đảm nhiệm.
Máy đào được sử dụng rộng rãi vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công việc
nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế, các loại truyền động và những bộ phận di
chuyển khác nhau.
Máy đào KOMAT’SU PC-400 là máy đào một gàu có hệ thống truyền động thuỷ
lực , có nhiều ưu điểm về thao tác kinh tế hơn so với máy đào truyền động cơ khí,
nó không những đạt năng suất gấp 1,25 ÷1,5 lần so với các loại máy tương tự có
cùng kích thước mà còn làm tăng mức độ cơ giới hoá một cách đáng kể khi sử dụng
vào những công việc làm đất khác nhau.
Máy đào KOMAT’SU PC-400 đã được tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá các
cụm thiết bị dẫn động thuỷ lực, danh mục các chi tiết dự trữ của máy được giảm bớt
đi nhiều và tạo ra khả năng vận dụng sửa chữa liên hợp để sửa chữa máy, nhờ vậy
giảm bớt được việc sửa chữa nhỏ trong công tác sửa chữa và tăng thêm được thời
gian sử dụng hữu ích.
Cải thiện điều kiện lao động nhờ điều khiển tự động hóa, tạo ra khả năng nâng

chiều, van an toàn, cơ cấu phân phối…).
2.1.2. Truyền động thuỷ động
Quá trình truyền cơ năng giữa các bộ phận máy được thực hiện bằng động năng
của dòng chất lỏng. Là tổ hợp các máy cánh dẫn ( bơm, tuabin).
Truyền động thuỷ động có hai loại: Khớp nối thuỷ lực và biến tốc thuỷ lực
thường được dùng trong các nghành động lực, giao thông vận tải.
2.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống thuỷ lực
2.2.1. Ưu điểm
- Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản.
- Hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc bảo dưỡng.
- Dễ thực hiện việc điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển bộ
phận làm việc, thực hiện ngay khi máy đang làm việc.
- Dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc hoặc chương trình đã có sẵn.
- Cho phép đảo chiều chuyển động của cơ cấu chấp hành dễ dàng.
- Có khả năng giảm giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thuỷ lực
cao.Vị trí của các phần tử dẫn động không phụ thuộc lẫn nhau.
6
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thuỷ lực, nhờ tính chịu nén của dần nên
có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh.
- Do chất lỏng làm việc trong hệ truyền động thuỷ lực chủ yếu là dầu nên có điều
kiện bôi trơn rất tốt các chi tiết.
- Truyền động êm, hầu như không ồn.
- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.
2.2.2. Nhược điểm
- Vận tốc chuyển động bị hạn chế vì phải đề phòng sự va đập thuỷ lực, tổn thất
cột áp, tổn thất công suất và xâm thực.
- Khó khăn trong việc làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng dễ bị rò rỉ, hay bị
không khí bên ngoài lọt vào làm giảm hiệu suất và tính ổn định của truyền động.
- Yêu cầu chất lỏng làm việc rất phức tạp.

tay cần (4). Quá trình đào và đổ đất của gầu được thực hiện nhờ xy lanh gầu (3).
Gầu (1) thường được lắp thêm các răng để làm việc ở nền đất cứng
Nguyên lý làm việc:
Máy thường làm việc ở nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy (cũng có
những trường hợp máy làm việc ở nơi cao hơn, nhưng nền đất mềm). Đất được đổ
qua miệng gầu. Máy làm việc theo chu kỳ và trên từng chỗ đứng. Một chu kỳ làm
việc của máy bao gồm bốn giai đoạn sau:
• Xúc và tích đất vào gầu
• Quay gầu đến nơi dỡ tải ( nơi đổ đất)
• Dỡ tải (đổ đất)
• Quay gầu không tải trở lại vị trí đào để bắt đầu chu kỳ tiếp
K
O
M
A
T
'
S
U
PC
400
1
2
3 4 5
6
78910
Hình 3- 2 Sơ đồ tổng thể của máy đào Komat’su PC-400
9
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
3.2. Các thông số kỹ thuật của xe

Chiều dài toàn bộ của máy 11835 mm
Chiều rộng máy 3340 mm
Chiều cao máy (khi chuyển động) 3635 mm
Chiều cao đến đỉnh cabin 3265 mm
Chiều cao từ mặt đất đến phần đối trọng 1320 mm
Khoảng sáng gầm máy 554 mm
Bán kính quay nhỏ nhất thiết bị làm việc 4770 mm
Chiều cao thiết bị làm việc tại bán kính quay
nhỏ nhất
9200 mm
Chiều rộng bánh xích 4020 mm
Khổ ray 2740 mm
Chiều cao cabin máy 2715 mm
10
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
3.2.3. Các thông số động cơ
Động cơ 4 kỳ, làm lạnh bằng nước, phun dầu trực tiếp, tăng áp có làm lạnh.
Tên thông số Giá trị Đơn vị
Số máy SA6D 125-2
Số xylanh-hành trình- đường kính 6-125-150
Dung tích xy lanh 11040(11040) ml(cc)
Thôn
g số
kỹ
thuật
Công suất bánh đà 228/2050 kW/(v/ph)
Mô men lớn nhất 1213/1400 Nm/(v/ph)
Tốc độ lớn nhất khi không tải 2250 v/ph
Tốc độ nhỏ nhất khi không tải 10920 v/ph
Suất tiêu hao nhiên liệu 280 g/kW.h

2260 2755 1995 mm
Thùng dầu thuỷ lực Kiểu hộp
Làm lạnh dầu Làm lạnh bằng không khí
4. Khảo sát một số cơ cấu trong hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su
PC-400
4.1. Giới thiệu chung về hệ thống thuỷ lực trên máy đào
Hệ thống thuỷ lực của máy đào gồm một số chi tiết, cụm chi tiết sau: Thùng
dầu, bơm thuỷ lực, cụm van phân phối, trục chia dầu, mô tơ chuyển động, mô tơ
quay toa, xy lanh thuỷ lực, hệ thống đường ống, lọc dầu, két làm mát dầu thuỷ lực.
12
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Hình 4-1 Hệ thống thuỷ lực trên máy đào
Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ làm việc, công suất được truyền qua bánh đà đến bơm thuỷ lực.
Bơm thuỷ lực làm việc, hút dầu từ thùng dầu thuỷ lực và đẩy đến cụm van phân
phối chính. Từ ca bin người điều khiển sẽ tác động đến các cần điều khiển thiết bị
công tác, quay toa, di chuyển. Khi có sự tác động của người điều khiển, một dòng
dầu điều khiển sẽ được mở đi đến cụm van phân phối chính. Dòng dầu điều khiển
này có tác dụng đóng /mở cụm van phân phối ( van điều khiển) tương ứng cho thiết
bị công tác, quay toa, di chuyển. Dầu từ đường dầu chính đi đến cơ cấu công tác,
mô tơ quay toa, mô tơ di chuyển tuỳ theo sự điều khiển của người điều khiển.
Đường dầu trước khi về thùng chứa được làm mát ở két làm mát, và được lọc bẩn ở
lọc dầu thuỷ lực. Áp lực của hệ thống thuỷ lực được giới hạn bởi van an toàn
thường được lắp ở cụm van phân phối chính. Khi áp lực của hệ thống đạt đến giới
hạn của van thì van sẽ mở ra và cho dầu chảy về thùng.
4.2. Bơm thủy lực
4.2.1. Tổng quan về bơm và động cơ thuỷ lực dùng trong máy thuỷ lực thể tích
4.2.1.1. Nguyên lý chuyển đổi năng lượng
Bơm và động cơ thuỷ lực là hai thiết bị có chức năng khác nhau. Bơm là thiết bị
tạo ra năng lượng, còn động cơ thuỷ lực là thiết bị tiêu thụ năng lượng này. Tuy

Bơm bánh răng gồm có các loại: Bánh răng ăn khớp ngoài, ăn khớp trong . Loại hai
răng hoặc ba răng. Loại bánh răng thẳng hoặc bánh răng nghiêng.
14
3
1
2
A
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Trên máy đào bơm bánh răng được sử dụng để cung cấp dầu cho hệ thống điều
khiển.
Bơm bánh răng không điều chỉnh được lưu lượng.

Hình 4-3 Bơm bánh răng
a. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài; b. Bơm bánh răng ăn khớp trong;
b. Ký hiệu bơm; A. Buồng hút; B. Buồng đẩy
* Bơm trục vít:
Hình 4-4 Bơm trục vít
A. Buồng hút; B. Buồng đẩy
Dầu được hút từ buồng A sang buồng đẩy B theo chiều trục và không có hiện
tượng chèn dầu ở chân ren.
Bơm trục vít thường được sản xuất làm ba loại:
Loại có áp suất thấp( p = 10÷15 bar), loại có áp suất trung bình ( p= 30÷60 bar),
loại có áp suất cao ( p= 60÷200 bar).
Nhược điểm của bơm trục vít là chế tạo trục vít khá phức tạp. Ưu điểm căn bản
là chạy êm, độ nhấp nhô lưu lượng nhỏ.
Bơm trục vít không thay đổi được lưu lượng
15
a b
c
A

Bơm piston đơn và piston dãy phẳng không điều chỉnh được lưu lượng. Bơm
piston – rôto có thể chế tạo không thay đổi lưu lượng hoặc có thể thay đổi lưu
lượng.
Hình 4-8 Bơm piston – rô to đồng trục
17
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Hình 4-9 Bơm piston- rô to trục cong
Hình 4-10 Bơm piston- rôto hướng tâm
18
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
4.2.2. Bơm thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
2
1
3 4 5
6 7
8
9
11
14
10 12 13
15
Hình 4-11 Bơm thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
1. Trục bơm trước; 2. Bệ đỡ; 3. Vỏ bơm trước; 4. Đĩa cam lắc; 5. Đế piston
6. Piston ; 7. Block xylanh; 8. Van đĩa phân phối; 9. Mặt bích nối bơm trước và
bơm sau; 10. Khớp nối; 11. Bu lông; 12. Trục bơm sau; 13. Vỏ bơm sau;
14. Piston trợ động; 15. Bánh răng dẫn động bơm phụ.
Trên máy đào Komat’su PC-400 có một bơm chính (bơm kép) và một bơm phụ.
Bơm chính dùng để cung cấp dầu cao áp cho bộ phận công tác.
19
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400

6 7
8
9
11
14
10 12 13
15
Khi góc nghiên α của đĩa cam lắc (4) thay đổi thì lưu lượng xả ra của bơm cũng
thay đổi theo. Góc nghiêng của đĩa cam lắc thay đổi nhờ piston trợ động (14).
Piston trợ động (14) chuyển động thẳng, qua lại theo lệnh điều khiển từ van điều
khiển. Piston trợ động (14) chuyển động làm đĩa cam lắc (4) chuyển động theo trên
mặt trụ của bệ đỡ (4), làm cho góc nghiêng α thay đổi. Do đó, lưu lượng xả ra của
bơm cũng thay đổi theo.
21
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
4.3. Mô tơ quay toa
4.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
2
3
4
5
6
7
8
9
11
10
12
13
1

4
5
Hình 4-16: Van hút- Van an toàn
1. Lò xo van hút; 2. Van hút; 3. Vỏ; 4. Van an toàn; 5. Lò xo van an toàn
- Hoạt động của van khi mô tơ ngừng quay:
Khi cần điều khiển trở về vị trí trung gian, không có thêm dầu áp cao cung cấp từ
bơm đến cửa MA.
Tại thời điểm này, dầu từ cửa ra của mô tơ quay về van phân phối (6) và về
thùng, mạch thuỷ lực quay toa bị đóng.
Áp suất tại cửa MB tăng lên, lực cản chuyển động đối với mô tơ phát sinh, vì
vậy van phanh bắt đầu tác động.
Nếu áp suất tại cửa MB tăng đến áp suất đặt của van an toàn (4), van an toàn (4)
sẽ mở để xả dầu áp suất cao tại cửa MB đến cửa S. Không có dầu cao áp cung cấp
cho cửa MA nhưng sự quay vẫn tiếp tục, một lực âm được phát sinh. Khi lực âm
24
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
này giảm đến áp suất đặt của van hút (2), van này sẽ mở và cung cấp dầu đến cửa S
để ngăn cản sự phá huỷ.
s
5
4
2
1
3
6
MA
MB
Hình 4-17 Hoạt động của van hút- van an toàn khi mô tơ ngừng quay
25