Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
LỜI NÓI ĐẦU
Qua một thời gian, sau khi hoàn thành các chương trình về đại cương và
chuyên ngành. Đến nay mỗi sinh viên chúng em được nhận đồ án tốt nghiệp. Đây là
một dung quan trọng nhất mà mỗi sinh viên cần phải hoàn thành để được công nhận
tốt nghiệp. Sau năm năm học chúng em có thể coi là một đợt tổng duyệt để tạo điều
kiện mỗi người tự tổng hợp, vận dụng các vấn đề về lý thuyết cũng như thực tế để làm
quen với công việc mà sau này bước vào đời sau khi rời ghế nhà trường.
Với đồ án này, đề tài có tên: “Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để
mô phỏng thiết kế quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 –
III”. Đây là đề tài được kết hợp giữa việc khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy công
trình và giới thiệu phần mềm Automation Studio 5.0 vào trong quá trình thiết kế hệ
thống và mô phỏng cả quá trình điều khiển của máy trong hệ thống truyền động thuỷ
lực.
Máy khoan ECM660 – III là một trong những thiết bị không thể thiếu trong các
công trình xây dựng và khai thác. So với các loại máy khác thì máy khoan ECM660 –
III có hệ thống truyền động thuỷ lực nên có rất nhiều ưu điểm về kết cấu và thao tác,
nó có khả năng tự động hoá quá trình điều khiển. Từ đó nó có thể nâng cao năng suất
làm việc đem lại hiệu quả kinh tế khi sử dụng.
Khi thực hiện đồ án này, bản thân em cũng đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các
tài liệu một cách nghiêm túc và mong muốn là đồ án đạt kết quả tốt nhất. Tuy nhiên vì
bản thân còn ít kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót. Một lần nữa Em
xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tụy truyền đạt các kiến thức quý
báu cho Em. Đặc biệt, em xin gởi lời biết ơn đến thầy Nguyễn Văn Đông, đã quan tâm
giúp đỡ trong suốt quá trình làm việc và em xin cảm ơn tất cả các thầy trong bộ môn
ôtô và máy công trình, thuỷ khí và máy thuỷ khí đã đóng góp ý kiến để tạo điều kiện
thuận lợi cho bản thân em hoàn thành.
Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2008
Sinh viên thực hiện

các vấn đề liên quan về chuyên ngành là một điều cấp thiết, và vì thế em đã mạnh
dạng tìm hiểu phần mềm Automation Studio 5.0, dùng tính toán, thiết kế mô phỏng
quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực cho máy công trình nói chung và máy khoan
ECM660 – III nói riêng.Từ đó khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của những thông số
điều khiển, những điều kiện liên quan, khả năng vận hành đến chất lượng làm việc của
hệ thống này. Đối tượng được chọn khảo sát là hệ thống truyền động thuỷ lực trên
máy khoan ECM660 – III.
Vì thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn cho nên đề tài chỉ mới dừng lại ở việc
thiết kế sơ đồ hệ thống thuỷ lực liên quan và mô phỏng các quá trình điều khiển ở các
2
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
chế độ làm việc khác nhau. Ngoài ra thông qua các đồ thị đặc tính và hình mô phỏng
ta đánh giá được quá trình làm việc của máy một cách nhanh chóng, sát với thực tế và
trực quan nhất. Với đề tài này emcó thể tiếp tục phát triển để áp dụng cho tất cả các
máy công nghiệp hiện nay để đem lại công việc hiệu quả nhất.
1.2. Hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy công trình.
1.2.1. Các hệ thống truyền động trên máy công trình.
Hệ thống truyền động bao gồm nhiều bộ phận kết hợp lại để có thể truyền công
suất, chuyển động từ động cơ hay các nguồn năng lượng khác đến các bộ phận công
tác. Trong ngành động lực nói chung, trên ôtô và máy công trình nói riêng các hệ
thống truyền động có thể sử dụng như: Truyền động cơ khí, truyền động điện - điện
tử, truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén hoặc truyền động kết hợp,…Tuy nhiên
với đề tài này chúng ta có thể tìm hiểu kỹ hơn về hai truyền động cơ khí, thuỷ lực.
1.2.1.1. Truyền động cơ khí.
Truyền động cơ khí là phương pháp truyền động quen thuộc và đã có một thời
gian dài được coi là hình thức truyền động quan trọng nhất. Hình thức truyền động
này được sử dụng để mang, tạo và truyền năng lượng chủ yếu dựa vào trục, bánh răng,
xích hay dây đai. Nhờ đó người ta có thể phân loại truyền động cơ khí bao gồm các
loại như: Truyền động bánh răng, truyền động xích, truyền động bánh vít

sau:
Hình 1-1 Sơ đồ cơ bản của hệ thống truyền động thuỷ tĩnh.
* Máy lai:
Cung cấp cơ năng để bơm thuỷ lực làm việc, được trích công suất từ động
diezen.
* Bơm thuỷ lực:
Tạo ra dòng dầu thuỷ lực có áp suất và lưu lượng theo yêu cầu. Điều khiển
bơm có thể bằng tay (theo ý của người lái và không phụ thuộc vào tải trọng ngoài)
hoặc có thể điều khiển tự động. Trong các máy khoan hiện đại thường sử dụng bơm
kép hoặc bơm ba. Lưu lượng chất lỏng công tác truyền từ bơm thuỷ lực đến động cơ
hoặc xi lanh thuỷ lực được điều chỉnh tự động, sự điều chỉnh tự động này đảm bảo
công suất luôn ổn định không phụ thuộc vào tải trọng bên ngoài.
* Van phân phối:
Có chức năng phân chia dầu cao áp từ bơm đến các bộ máy khác nhau và đưa
dầu thấp áp về thùng chứa. Van phân phối được chia thành ba nhóm chính: nhóm van
trượt, nhóm van thường và nhóm van nâng. Trong các loại van trượt người ta điều
khiển dòng dầu bằng cách trực tiếp làm cho van chuyển động tịnh tiến. Trong van
4
Động cơ hoặc xi lanh TL.
Hệ thống van thuỷ lực
Thùng dầu thuỷ lực
Máy lai Bơm
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
thường, việc điều khiển dòng chất lỏng được thực hiện bằng cách mở và đóng các vạn
chuyên dùng. Trong van nâng, dòng chất lỏng được điều khiển bằng cách quay bộ
phận phân phối của thiết bị van. Trong máy khoan đá ECM660 - III người ta thường
sử dụng van phân phối thuỷ lực kiểu van trượt, loại van này gồm có loại nhiều buồng
và loại liền khối. Van phân phối thuỷ lực nhiều buồng là loại được cấu tạo từ một số
buồng và kết cấu các buồng có thể khác nhau. Việc sử dụng các van phân phối nhiều

5
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
+ Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suất
của truyền động nhỏ.
+ Tự bôi trơn tốt.
+ Truyền động êm, không có tiếng ồn.
+ Độ nhạy, chính xác cao khi điều chỉnh, tính ổn định cao trong chuyển động
của bộ công tác, điều khiển nhẹ nhàng và làm việc an toàn.
+ Dễ tiêu chuẩn hoá, thống nhất hoá các phần tử cấu thành của hệ truyền động,
do đó có thể tổ chức sản suất hàng loạt.
1.2.2.2. Nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực.
+ Yêu cầu cao về độ chính xác khi chế tạo, lắp ghép các chi tiết nên giá thành
đắt.
+ Nhiệt độ môi trường bên ngoài ảnh hưởng đến các thông số của hệ thống
truyền động thuỷ lực rất cao.
+ Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng làm việc dễ bị rò rỉ hoặc không
khí dễ lọt vào, làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của truyền
động.
+ Vận tốc truyền động bị hạn chế vì phải đề phòng hiện tượng va đập thuỷ lực,
tổn thất cột áp, tổn thất công suất lớn và xâm thực.
+ Yêu cầu chất lỏng làm việc tương đối phức tạp, độ nhớt phải thích hợp ít thay
đổi khi nhiệt độ và áp suất thay đổi.
Truyền động thuỷ lực có nhiều ưu điểm nên ngày càng được sử dụng rộng rãi
trên các máy công trình hiện nay. Để khắc phục một số nhược điểm của truyền động
thuỷ lực nêu trên cách dùng hệ thống truyền động thuỷ lực thường bố trí loại kết hợp
như truyền động thuỷ - cơ, điện- thuỷ- cơ, thuỷ- khí- cơ…. Từ đó hiệu quả kinh tế cao
hơn nhiều.
* Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc vào
nhau.

20
21
22
26
25
1890
2520
3330
7660
2630
28
27
29
30
01
03
02
Hình 2-1 Sơ đồ kết cấu tổng thể của máy khoan ECM660 – III.
1-Bộ truyền xích dẫn động búa khoan; 2-Giá cố định ống dẫn thuỷ lực; 3-Bánh
xích di chuyển; 4-Cơ cấu cân bằng máy; 5-Chụp hút bụi; 6-Bộ phận định vị cần
khoan; 7-Cánh tay robot lấy cần khoan; 8-Bộ phận thay đổi cần khoan tự động; 9-Cơ
cấu thay đổi vị trí cần khoan; 10- Môtơ dẫn động búa khoan; 11-Bộ phận định vị dầm
khoan; 12-Bộ phận tạo áp suất đập của búa khoan; 13-Búa khoan; 14-Bộ lọc bụi; 15-
Đầu gắn với cần khoan; 16-Thanh dẫn hướng trên dầm khoan; 17-Môtơ làm thay đổi
7
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
vị trí cần khoan; 18- Cần nâng; 19-Xilanh cần nâng; 20-Cửa ra vào cabin; 21-Buồng
điều khiển; 22-Bộ phận bảo vệ thiết bị; 23-Bộ giảm âm; 24-Bộ phận giữ dầm khoan;
25-Thang quan sát; 26-Đối trọng; 27-Bộ xử lý bụi; 28-Thùng nhiên liệu; 29-Bộ phận

+ Loại động cơ : CUMMINS
+ Model : 6CTAA8.3
+ Công suất cực đại : 194 [kW]
+ Số vòng quay ứng với công suất cực đại : 2200 [vòng/ phút].
4. Tốc độ duy chuyển lớn nhất : 3,4 [Km/h]
5. Khả năng leo dốc : 30
o
8
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
6. Áp suất khí lớn nhất : 0,95 [Mpa]
7. Các điểm đặc trưng của búa khoan

+ Loại búa khoan : MONTABERT
+ Model : HC160
+ Năng lượng va đập lớn nhất : 600 [J]
+ Mô men quay lớn nhất : 1225 [N.m]
+ Tốc độ quay lớn nhất : 130 [v/ph]
+ Áp lực lên đá : 155,93 [N/m
2
]
8. Đặc điểm bộ phận dẫn hướng của dầm khoan.

+ Chiều dài toàn bộ dầm khoan : 7660 [mm]
+ Chiều dài bộ phận cung cấp cần khoan : 4250 [mm]
+ Góc quay lớn nhất của dầm khoan phải/trái : 20
o
/40
o
+ Lực dẫn tiến cho cần khoan : 19,6 [kN]

làm việc, kết cấu gọn nhẹ, cải thiện sức lao động cho người dùng từ đó nâng cao được
năng suất và tiến độ làm việc của máy, tiết kiệm nhiên liệu đem lại hiệu suất cao, giảm
thời gian chăm sóc bảo dưỡng, cho phép nâng cao hệ số sử dụng của máy.
Máy khoan được điều khiển bằng hệ thống truyền động thuỷ lực. Nhờ thế khả
năng làm việc của máy được ứng dụng trên các công trình khai thác đất đá, hầm mỏ,
9
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
khai thác khoáng sản…Ở đây ta khảo sát quá trình điều khiển bằng hệ thống truyền
động thuỷ lực của nó để thấy được công dụng đối với các ngành công nghiệp nói
chung và ngành khai thác nói riêng trong máy công trình hiện nay.
Hệ thống điều khiển thiết bị dẫn động thuỷ lực của máy khoan dùng để thay đổi
hướng chuyển động và điều chỉnh tốc độ của khâu đi ra (các dầm khoan, cần khoan)
trong các động cơ thuỷ lực, cũng như để đảm bảo cho kết cấu của máy khoan không bị
quá tải. Thực hiện việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi lượng tiêu thụ chất lỏng
đưa vào động cơ thuỷ lực. Các thành phần chính của hệ thống điều khiển là cơ cấu
điều chỉnh (van các kiểu, bộ phân phối thuỷ lực, van tiết lưu .v.v ) cũng như các cơ
cấu khớp, đòn và hệ thống khác mà nhờ chúng người điều khiển có thể điều khiển quá
làm việc một cách tự động từ các cơ cấu điều chỉnh.
Để điều chỉnh công việc của thiết bị dẫn động thuỷ lực trong máy khoan, người
ta sử dụng trực tiếp các cơ cấu điều khiển: Áp lực trong ống dẫn và hệ thống thiết bị
dẫn động thuỷ lực; hướng chuyển động của dòng chất lỏng công tác, trong đó bao
gồm cả việc phân phối dòng này vào các động cơ thuỷ lực; lượng cung cấp (lưu
lượng) chất lỏng công tác tới các động cơ thuỷ lực.
2.1.4. Các bộ phận công tác của máy khoan ECM660 – III.
Thiết bị công tác của máy khoan ECM660 – III, là những bộ phận làm việc cần
thiết của máy khoan nó bao gồm: Cần nâng, dầm khoan, búa khoan, phần dẫn hướng,
các môtơ, bộ phận thay đổi cần khoan tự động, …Ngoài các cơ cấu như di chuyển, lái,
phanh dẫn động thuỷ lực được bố trí bên trong, còn có bộ phận của thiết bị công tác
đặt sau cabin như; bộ xử lý bụi, bộ giảm âm,…

cho các thiết bị công tác trong dầm khoan hoạt động. Dầm khoan truyền động thuỷ lực
có những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao, bảo đảm an toàn trong quá trình làm việc, sử
dụng đơn giản. Đồng thời tăng năng suất lao động, cải thiện điều kiện lao động của
người sử dụng (nhờ khả năng tự hành của máy). Sau đây là một số bộ phận chính liên
kết với dầm khoan.
2.1.4.3. Búa khoan.
11
1
`
2 3
4
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
Hình 2-4 Sơ đồ cấu tạo chung của búa khoan.
1-Đầu liên kết với cần khoan để truyền lực; 2-Bộ phận gây áp lực đập; 3-Bộ
phận tạo mômen quay; 4- Các khối van điều khiển búa khoan.
Trong quá trình làm việc nó vừa tạo mômen để quay cần khoan, vừa tạo lực
đập để cần khoan tạo lỗ khi bắt đầu tiếp xúc với đá. Mô tơ gắn trên búa khoan được
dẫn động bằng thuỷ lực tạo ra lực đập và mô men xoắn cho búa khoan sau đó truyền
đến cần khoan.
2.1.4.4. Phần dẫn hướng mũi khoan.
Hình 2-5 Sơ đồ cấu tạo của bộ phận dẫn hướng trên dầm khoan
1-Phần cố định cần khoan phía dưới; 2-Cần khoan; 3-Bộ phận cố định ống dẫn;
4-Lỗ bôi trơn cần khoan; 5-Phần cố định cần khoan phía trên.
Phần dẫn hướng này có dạng đường thẳng, nó được kết cấu bởi một dầm có hai
rây, đầu phần dẫn hướng có bạc lót và bộ phận làm sạch mũi khoan trước khi chạm
đá
2.1.4.5. Cơ cấu thay đổi mũi khoan tự động.
12
1 2

dẫn động thuỷ lực cho phép sử dụng dẫn động riêng biệt từng bánh xích từ một động
cơ thuỷ lực độc lập và kết cấu của khung di chuyển giữa rất đơn giản so với máy
khoan có dẫn động cơ khí. Sự đơn giản hoá kết cấu được xác định bằng việc không sử
dụng xích động của truyền động bánh răng và truyền động xích mà sử dụng các ly hợp
vấu, ly hợp ma sát điều khiển được và các cơ cấu khác để truyền năng lượng từ động
cơ đặt trên bàn quay đến các bánh xích.
Trên mỗi bánh xích chỉ cần một thiết bị căng xích. Sự dẫn động riêng biệt của
bánh xích cho phép máy khoan có thể quay được (quay xung quanh trục của thiết bị
dẫn động) nhờ sự chuyển động của giải xích theo các hướng khác nhau. Ngoài ra, khi
sử dụng bơm điều chỉnh tự động thì tốc độ di chuyển trên đường tốt sẽ tăng lên bởi vì
13
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
khi giảm trợ lực di chuyển thì lưu lượng chất lỏng được cung cấp từ thiết bị bơm vào
động cơ thuỷ lực của hành trình tự động tăng lên. Các bánh xích chủ động nhận
chuyển động quay từ động cơ thuỷ lực qua các hộp giảm tốc (các hộp giảm tốc được
chế tạo theo kiểu các cơ cấu riêng biệt hoặc kiểu lắp vào khung của bánh xích). Phanh
làm nhiệm vụ giữ máy khoan khi làm việc, tháo tải cho động cơ thuỷ lực, đảm bảo an
toàn khi xuống dốc và dừng trên dốc. Phanh thường dùng là phanh đĩa kiểu thường
đóng được điều khiển nhờ bộ ngắt thuỷ lực.
2.1.5.1. Ưu điểm của của bộ phận di chuyển bằng bánh xích.
+ Bánh xích cho phép giảm áp suất đè của máy xuống nền, nói chung nó có trị
số từ 0,4 ÷ 1 Kg/cm
2
. Với bánh xích đặc biệt cho các máy chạy trên đồng lầy,
áp suất đè xuống nền đất của nó rất nhỏ, nhưng máy vẫn chạy được.
+ Có khả năng vượt dốc lớn, đối với các máy cỡ lớn có thể lên dốc 10÷30%,
máy cỡ vừa lên dốc 30÷35%, máy cỡ nhỏ có thể vượt dốc 35÷40%.
+ Sức bám của máy lớn cho phép tận dụng sức kéo của động cơ.
2.1.5.2. Nhược điểm của bộ phận di chuyển bằng bánh xích.

T
T
P2
P1
AB
ABA
BABABAB
T
P2
P1
1 2 3 4 5 6
23
27
28 292625
24 30
31 32
0910
11
01
02
030406
07
08
05
12
13 14 15
56
55
54
57

T
T
P1P2 T
A
B
P2 P1
A
B
B
A
B
A
A
D
B
T
T
P1
P2
T
P1P2 T
B
A
P T
A
B
T
B
A
P

đóng mở nối tiếp và van tràn; 6-Cụm van an toàn của cơ cấu truyền động xích búa
khoan; 7-Van điều khiển cơ cấu hãm truyền động xích búa khoan; 8-Van đảo chiều
điều khiển bằng tay của cơ cấu xích búa khoan; 9-Cụm van điều khiển định vị bộ phận
công tác bên ngoài cabin. 10-Cụm van tràn và van điều khiển cân bằng máy khoan;
15
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
11-Thùng dầu hồi; 12-Xilanh kéo dài cần nâng; 13-Xilanh gập duỗi dầm khoan theo
góc công tác; 14-Cụm xilanh cơ cấu cân bằng máy khoan; 15-Động cơ truyền động
xích cho búa khoan; 16-Cụm van điều khiển định vị bộ phận công tác bên trong cabin;
17-Xilanh nâng hạ chân chống; 18-Xilanh dẫn tiến dầm khoan; 19-Xilanh nâng cần
nâng; 20-Van khoá lẫn; 21-Cụm van điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện định vị
cần khoan trên dầm khoan; 22- Van an toàn điều khiển chụp hút bụi; 23-Van điều
khiển cơ cấu giữ cần khoan; 24-Xilanh cơ cấu giữ cần khoan; 25-Van khóa lẫn của cơ
cấu giữ cần; 26-Xilanh của hai cánh tay robot lấy cần khoan; 27-Xilanh quay tay robot
lấy cần khoan; 28-Xilanh đưa cần khoan vào dầm khoan; 29-Xilanh định vị cần khoan
phía trên dầm khoan; 30-Xilanh định vị cần khoan phía dưới dầm khoan; 31-Xilanh
dẫn tiến chụp hút bụi; 32-Quạt hút bụi; 33-Van đóng mở nối tiếp; 34-Cụm động cơ di
chuyển bánh xích trái; 35-Cụm van cản của động cơ di chuyển bên trái; 36-Van an
toàn cho cơ cấu phanh xích bên trái; 37-Động cơ di chuyển bánh xích bên phải; 38-
Van 1 chiều; 39-Van an toàn cho cơ cấu phanh bên phải; 40-Van điều khiển cho cơ
cấu phanh; 41-Van logic OR; 42-Cụm van đảo chiều điều khiển bên ngoài cabin của
hệ thống di chuyển; 43-Cụm van đảo chiều điều khiển bên trong cabin của hệ thống di
chuyển; 44-Cụm van lựa chọn và van tràn; 45-Van đảo chiều điều khiển quay động cơ
của búa khoan; 46-Van an toàn; 47-Van tiết lưu ổn định tốc độ quay của động cơ búa
khoan; 48-Cụm bơm tăng cường P2, P3; 49-Bộ lọc; 50-Cụm van điều khiển áp suất và
van tràn; 51-Rơ le điều khiển áp suất; 52-Búa đập của búa khoan ;53-Bộ phân dòng
bằng máy thuận nghịch; 54-Xilanh dẫn tiến búa khoan; 55-Van cản của cơ cấu điều
khiển áp suất búa khoan; 56-Van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực cho áp suất búa
khoan; 57-Cụm van điều khiển bằng nam châm điện cho áp suất búa khoan; 58-Van 1

bằng nam châm điện hoặc gián tiếp bằng thủy lực hoặc kết hợp với lò xo, nó có khả
năng điều chỉnh phù hợp với từng vận tốc, gia tốc trong quá trình khởi động trước khi
làm việc và dừng sau khi khoan xong.
Đối với bơm P
2
dầu cao áp đến bộ ổn định tốc độ của búa khoan (47), sau đó
tiếp tục đến các cụm van điều khiển (45) làm quay động cơ tạo quay mô men cho búa
khoan. Khi các van ở vị trí mở thì đường dầu sẽ dẫn động đến động cơ thuỷ lực làm
quay động cơ theo hai chiều khác nhau, một phần được điều khiển gián tiếp vào các
van bằng thuỷ lực làm dẫn tiến búa khoan. Tuỳ theo người vận hành điều khiển van ở
các vị trí để cơ cấu chấp hành tiến hay lùi, tháo hay lắp mà động cơ sẽ quay theo
chiều làm việc. Để bảo đảm áp suất làm việc và tính an toàn, trên mạch này có lắp một
số van được điều khiển bằng các nam châm từ và các van an toàn, vị trí của nó được
đặt sát động cơ thủy lực.
Ở vị trí bơm P
3
dầu cao áp sau khi đi từ thùng chứa (1) nó trực tiếp đến các
cụm van lựa chọn (44). Sau đó tuỳ theo các chế độ, nó sẽ được điều khiển cụ thể hơn.
Đầu tiên dầu thuỷ lực đi đến cụm van chính điều khiển tại cabin (4) để định vị các vị
trí của cần nâng, dầm khoan, chân chống, bộ phận cân bằng máy, bộ phận thay đổi cần
khoan, hay bộ phận xử lý bụi. Tiếp theo nếu van lựa chọn (44) mở thông với cụm van
điều khiển tự động bên ngoài cabin (9), thì nó cũng dẫn động đến và điều khiển định
vị các ví trí của các thiết bị công tác như; cần nâng, bộ phận cân bằng máy và truyền
động xích cho búa khoan bằng thao tác tương tự. Hơn nữa trong sơ đồ dẫn động chính
này từ bình chứa dầu được dẫn động để làm việc sau khi qua các bộ lọc quay về nó
được làm mát thông qua các bộ phận làm mát để trở về trạng thái ban đầu chuẩn bị
cho việc làm tiếp theo. Từ đó bảo đảm độ nhớt cho dầu và giữ cho dầu tồn tại được
tính chất của nó. Đồng thời làm tăng thời gian sử dụng các thiết bị thủy lực.
Để hiểu rõ hơn ta đi khảo sát nguyên lý làm việc của máy thông qua từng sơ đồ
của từng mạch cụ thể trong hệ thống truyền động thủy lực của máy khoan ECM660 – III.

BA
P2
P1
P
A B
T
T
T
P2
P1
B
X
LS
10
09
P1
18
19
20
17
16
15
05
06
07
08
04
03
02
01

Một phần trước khi qua van điều khiển chính, có một đường dầu qua van lựa
chọn (18) để người điều khiển lựa chọn quá trình điều khiển tại cụm cabin hay điều
khiển tự động bên ngoài cabin. Do đó ta có hai cách điều khiển để máy di chuyển
trong quá trình làm việc:
a) Khi điều khiển tại cụm van đảo chiều trong cabin.
Lúc chưa gạt cần điều khiển tác động lên các van đảo chiều (5) tại cabin, dòng
dầu điều khiển đến tại cửa van điều khiển 3 cửa 2 vị trí (3/2) và chờ người điều khiển
tác động vào cần, các cửa còn lại được thông với bình chứa. Cùng lúc này đường dầu
chính sau khi qua bộ phân dòng (4) lên hai cụm van đảo chiều 6 cửa 3 ngăn điều khiển
bằng thuỷ lực (6) và (15) cũng quay về bình chứa.
Khi người lái tác động vào cần, cần này tác động lên các van điều khiển bên
trong cabin (5) làm cho lò xo tác động vào van nối cửa của đường dầu chính với
đường dầu điều khiển và đường công tác đến điều khiển gián tiếp vào van 6 cửa 3 vị
trí (6) và (15) đồng thời cắt đường dầu khỏi bình chứa. Khi đó dầu đến cụm van cản
van (7) và (13) ở hai bên của bánh xích dẫn động cơ làm việc theo hai chiều nhờ vào
van logic OR. Từ đó làm cho hai dãy xích di chuyển.
Bộ chia (4) đóng vai trò vừa là bơm vừa là động cơ thuỷ lực. Từ bộ chia này
phân ra làm hai dòng dẫn động đến hai van sáu cửa ba vị trí (6/3) điều khiển bằng
thuỷ lực để điều khiển cho hai bánh có thể chuyển động được tốc độ khác nhau khi
quay vòng hoặc leo dốc. Sau khi máy di chuyển để đảm bảo cân bằng khi lên, xuống
dốc thì có các xilanh cân bằng máy được đặt chính giữa và muốn dừng lại thì người ta
hãm phanh bằng cách tác động vào van điều khiển (10) ở hai bên để dừng lại hoặc
một bên để quay vòng theo ý muốn của người lái.
19
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
b) Khi điều khiển tại cụm van đảo chiều bên ngoài cabin.
Tương tự như điều khiển trong cabin, điều khiển tự động bên ngoài cabin cũng
được người lái làm theo các thao tác tương tự nhưng sẽ ở vị trí xa nơi làm việc hơn.
Tuy nhiên trong quá trình điều khiển bên ngoài này, cụm van (17) được mắc song

P1
P2
T
B A B A B
A B
A
B A B A
P T
A
B
P
T
P2 P3
02
04
05
12
13
01
03
Hình 2-9 Sơ đồ mạch thủy lực định vị các bộ phận công tác bằng van đảo chiều điều
khiển bằng tay bên trong cabin.
1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Bơm P2; 3. Bơm P3; 4-Cụm van lựa chọn;
5-van tràn; 6-Xilanh dẫn tiến dầm khoan; 7-Xilanh nâng cần nâng; 8-Xilanh kéo dài
cần nâng; 9-Xilanh gập duỗi dầm khoan theo góc công tác; 10-Xilanh cơ cấu cân bằng
máy khoan; 11-Van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí điều khiển bằng tay của cơ cấu cân bằng
máy; 12-Xilanh nâng hạ chân chống; 13-Cụm van đảo chiều 6 cửa 3 vị trí điều khiển
bằng tay đặt trong cabin.
Trong sơ đồ này bao gồm nhiều bộ phận công tác khác nhau, mỗi bộ phận đảm
nhận một chức năng làm việc riêng của nó. Để hiểu kỹ hơn ta tìm hiểu nguyên lý làm

dầu qua các cửa đến van điều khiển (5) tại vị trí 2 để nâng cần và trả piston trong
xilanh thuỷ lực quay về vị trí trung gian hoặc ban đầu. các đường dầu quay về thùng
chứa để đảm bảo áp suất làm việc của máy. Còn đường dầu chính sẽ đi đến điều khiển
việc tháo lắp cần khoan.
b) Khi thay đổi chiều dài khi dẫn tiến dầm khoan.
Cả hai trường hợp kéo dài và thu dầm khoan chỉ thực hiện khi đang đứng tại vị
trí làm việc. Tương tự như khi nâng, hạ cần nâng sự điều khiển của người lái đến van
thứ 1 của cụm van (5) và thực hiện kéo dài ra và thu dầm khoan một cách hiệu quả
nhờ vào xilanh (6).
Khi kéo dài dầm khoan: Từ bơm P3, dầu cao áp tới cho xi lanh (6) đẩy dầm
thực hiện việc thay đổi chiều dài của dầm. Tùy thuộc vào yêu cầu của trạng thái làm
việc mà chiều dài của dầm khoan được kéo dài trong khoảng (1000÷1500) mm. Khi
kéo dài dầm khoan, người điều khiển tác dụng vào van đảo chiều (5) tại vị trí thứ 1.
Cung cấp dầu cao áp xuống phía đáy xi lanh (6), đẩy piston trong xilanh (6) dịch
chuyển lên để dầm khoan dài ra.
Khi làm việc nếu đường ống dẫn dầu bị nứt vỡ, lúc đó được các van tràn của cụm van
điều khiển bảo vệ không cho dầm khoan làm việc nữa. Để người điều khiển nhận biết
được chiều dài dầm khoan khi làm việc, trên dầm đều có lắp cảm biến hành trình. Khi
chiều dài dầm đã đến giá trị xác định, cảm biến sẽ truyền tín hiệu xuống bảng điều
khiển báo mức chiều dài dầm tạo điều kiện thuận lợi cho người lái điều khiển khi làm
việc.
Khi thu dầm khoan: Để thay đổi trạng thái làm việc hay di chuyển máy tới vị trí
làm việc mới, người lái điều khiển thực hiện việc thu dầm khoan đồng thời hạ cần
nâng. Quá trình được thực hiện ngược lại trường hợp kéo dài dầm khoan. Dầm khoan
sẽ không làm việc khi người điều khiển đưa cần điều khiển van đảo chiều thứ 1 của
cụm van (5) về vị trí trung gian, lúc đó dầu cao áp sẽ được hồi về thùng chứa mà
không dẫn động thiết bị chấp hành. Dầu vẫn được các van một chiều giữ lại để đảm
22
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III

bình chứa.
e) Khi điều khiển gập duỗi dầm khoan.
Dầm khoan sau khi được dẫn tiến theo chiều làm việc nó có thể gập duỗi theo
các góc công tác nhất định. Sau khi người lái tác động vào cần điều khiển của van thứ
5 của cụm van (5), dầu cao áp được điều khiển đến xilanh (9) để thực hiện quá trình
23
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
gập duỗi theo góc công tác của dầm khoan. Trong quá trình này thường được thực
hiện để làm điều chỉnh dầm khoan theo các góc làm việc và vị trí đứng của máy.
f) Khi điều khiển kéo dài cần nâng.
Cần nâng ngoài việc được nâng lên nhờ vào xilanh (7) nó còn được kéo dài ra
nhờ điều khiển xilanh (8). Khi dầu cao áp đi qua van đảo chiều thư 4 của cụm van (5)
sẽ đến xilanh (8). Tại cụm van này có cụm van cản chỉ cho dầu đến bằng một chiều
thông qua van 1 chiều. Quá trình làm việc được thực hiện một cách hiệu quả.
2.2.3.2. Điều khiển các bộ phận công tác bằng cụm van đảo chiều điều khiển bằng tay
đặt bên ngoài cabin.
Trong quá trình điều khiển cụm van này cũng được thực hiện một số động tác
tương tự. Tuy nhiên quá trình làm việc được thực hiện chỉ điều khiển mộ t số thiết bị
công tác như; kéo dài cần nâng, gập duỗi dầm khoan theo góc công tác, điều khiển cân
bằng máy. Tất cả các quá trình đó được thực hiện trên sơ đồ trên.
3'
6'
5'
P2
T
P1
ABABB A
P T
A

quá trình điều khiển thuỷ lực.
2.2.4. Sơ đồ thuỷ lực điều khiển thay đổi cần khoan tự động và quạt xử lý bụi.
Trong quá trình điều khiển thay đổi cần khoan tự động cũng như điều khiển xử
lý bụi khi khoan. Trong mạch thuỷ lực của máy được điều khiển sau khi qua cụm van
đảo chiều bên trong cabin.
2.2.4.1. Điều khiển thay đổi cần khoan tự động.
a) Sơ đồ mạch thuỷ lực.
Khi thay đổi cần khoan tự động, sau khi dầu được bơm P3 chuyển lên từ thùng
chứa dầu chính đến các van điều khiển trực tiếp bằng nam châm để điều khiển các quá
trình như; Điều khiển cơ cấu giữ cần khoan, điều khiển hai cánh tay robot lấy cần
khoan, định vị cần trên dầm khoan, … Tất cả các quá trình đó được thực hiện trên sơ
đồ sau.
06
05
04
01
02
03
AB
ABA
B
ABABAB
T
P2
P1
1
2
3
4
5 6