Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
MỞ ĐẦU
Khoa học kỉ thuật trong những thập kỉ gần đây phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt
là trong lĩnh vực điện tử và công nghệ tin học. Nó tạo ra một tạo ra một tác động
rất mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống, và đặc biệt mạnh mẽ trong các
ngành công nghiệp chế tạo máy đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô và máy
công trình.
Trong những năm trở lại đây trên các
phương
tiện xe máy (ô tô và máy công
trình) đều
được
trang bị các hệ thống điện tử nhằm nâng cao tính tự động hóa của máy
móc thiết bị, tối
ưu
hoá quá trình điều khiển và vận hành nhằm nâng cao hiệu suất làm
việc và tính năng kinh tế của ô tô và máy công trình.
Máy ủi là loại máy chuyên dùng để ủi, san lấp, vận chuyển đất đá, là thiết bị rất
quan trọng và không thể thiếu trong các công trình xây dựng, cầu
đường,
thuỷ lợi,
thuỷ điện và khai thác các loại khoáng (than đá, quặng…).
Máy ủi
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 ủi Komat’su D65EX - 12 là loại máy ủi với lưỡi ủi đa năng, có thể nâng,
hạ, nghiêng lưỡi ủi dễ dàng nhờ hệ thống làm việc bằng thủy lực giúp cho máy ủi có
nhiều nổi trội hơn. Nó giúp cho quá trình điều khiển các thao tác

1.2. Ý NGHĨA
Giúp sinh viên tổng hợp kiến thức đã được học và ứng dụng kiến thức đó vào
trong thực tế sản xuất. Để sinh viên tiếp cận gần hơn về các máy công trình, biết cách
mô phỏng các đường đi của mạch thủy lực. Nhằm giúp sinh viên tự tin hơn khi ra
trường khi chưa có nhiều kinh nghiệm.
Cải thiện điều kiện lao động nhờ điều khiển tự động hóa, tạo ra khả năng nâng
cao năng suất hiệu quả làm việc, tiết kiệm được nguồn năng lượng, nhân công….
Xuất phát từ những khả năng sử dụng máy trong các lĩnh vực xây dựng đã đem
lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình sử dụng nó vào các công trình xây dựng cơ
bản, mà em đã chọn đề tài này, nhằm tìm hiểu kỹ càng và nắm nguyên lý làm việc,
cách sử dụng và phương pháp vận hành, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa, để nâng cao
trình độ chuyên môn phục vụ cho quá trình công tác sau khi tốt nghiệp.
1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY ỦI
1.3.1. Công dụng máy ủi
Máy ủi là loại điển hình của máy đào chuyển đất, đang được sử dụng rộng rãi
trên thế giới. Ví dụ: Ở Mỹ máy ủi được sử dụng nhiều gấp 2 lần so với máy san và 5
lần so với máy cạp; Ở Nhật, máy ủi được sử dụng nhiều gấp 2 lần so với máy cạp và
máy san; Còn ở Liên Bang Nga và Ucraina, máy ủi nhiều hơn 3,6 lần so với máy cạp
và 8 lần so với máy san. Các hãng máy ủi nổi tiếng trên thế giới hiện nay như: hãng
2
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
ChTZ của Liên Bang Nga, Tập đoàn Doosan, hãng máy xây dựng Hitachi, Tập đoàn
công nghiệp nặng Huyndai, hãng máy xây dựng Mỹ- Kobelco….
Máy ủi dùng để đào vận chuyển đất ở cự ly thích hợp nhỏ hơn 100m. Đồng thời
nó cũng được dùng để san sơ bộ mặt bằng.
Trong thực tế, máy ủi thường được sử dụng làm các công việc sau:
- Đào hồ ao, kênh mương nông và rộng;
- Đào các móng nhà lớn;
- Đào đắp đường có độ cao không quá 2m;

Máy ủi điều khiển bằng cáp;
Trong đó máy ủi điều khiển bằng thủy lực đang được sử dụng rộng rãi vì điều
khiển nhẹ nhàng, êm và chắc chắn, kết cấu gọn, chăm sóc và bảo quản đơn giản dễ
dàng.
Lưỡi ủi ấn sâu vào trong khi đào, một phần nhờ trọng lượng thiết bị ủi, phần
còn lại chủ yếu nhờ áp lực của dầu. Do đó trọng lượng của thiết bị ủi giảm đi từ 5
÷
10% so với thiết bị ủi của máy điều khiển bằng cáp cùng công suất. Đồng thời máy ủi
điều khiển bằng thủy lực có thể đào được đất rắn hơn máy ủi điều khiển bằng cáp.
Ngoài ra còn có máy ủi điều khiển từ xa bằng điện từ, mới được người Nhật
Bản áp dụng thí điểm cho những máy ủi khai thác khoáng sản dưới đại dương. Tuy
nhiên loại máy ủi này có cấu tạo phức tạp, công nghệ chế tạo hiện đại, giá thành cao
nên chưa được sử dụng phổ biến.
4
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
c) Dựa vào công suất và lực kéo của máy, có thể phân loại theo bảng dưới đây:
Phân loại máy ủi theo công suất và lực kéo
Loại máy ủi Công suất động cơ (kW) Lực kéo (F)
Rất nhỏ Đến 15 Đến 2,5
Nhỏ
15
÷
60 2,5
÷
7,5
Trung bình
60
÷
110 7,5

Giá thành hợp lí, thõa mãn tính kinh tế, tính mỹ thuật công nghệ…
5
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
Chương 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY ỦI KOMATSU D65EX - 12
2.1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY ỦI
Truyền động dùng để truyền công suất, truyền động từ động cơ đến bộ công tác,
trên máy ủi có thể sử dụng truyền động cơ học, truyền động cơ điện, truyền động thủy
lực, truyền động khí nén hoặc sử dụng truyền động kết hợp.
2.1.1. Truyền động cơ học:
Truyền động cơ học bao gồm các bộ truyền động cơ khí cơ cấu đảo chiều,
truyền động bằng cáp….
Truyền động bằng cáp có cấu tạo đơn giản, nhưng chỉ truyền theo một chiều
nâng ủi còn muốn hạ xuống chỉ cần nhả phanh thì dưới tác dụng của trọng lượng thân
lưỡi ủi sẽ hạ xuống
Hình 2.1. Sơ đồ truyền động bằng cáp
1. Bộ công tác, 2. Cáp nâng, 3. Cụm dẫn động.
2.1.2. Truyền động thủy lực
Truyền động thủy lực là phương pháp truyền động được sử dụng phổ biến và
trở thành một trong những khuynh hướng phát triển của loại máy này. Truyền động
thủy lực được chia làm hai loại sau:
Truyền động thủy lực thủy động: Trong truyền động thủy lực thủy động, việc
truyền cơ năng giữa các bộ phận máy chủ yếu được thực hiện bằng động năng của
6
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
dòng chất lỏng. Truyền động thủy động có hai loại: khớp nối thủy lực và biến tốc thủy
lực, thường được dùng nhiều trong ngành cơ khí động lực và vận chuyển.
Truyền động thủy lực thể tích: Trong truyền động thủy lực thể tích, việc truyền
cơ năng giữa các bộ phận máy chủ yếu được thực hiện bằng áp năng của dòng chất

1 Loại máy D65EX – 12
2 Số seri 65000
3 Khối lượng hoạt động 14870 kg
4 Chiều dài với thiết bị làm việc 5470 mm
5 Chiều rộng thiết bị làm việc 3970 mm
6 Chiều cao đến đỉnh ống xả khí 2980 mm
7 Chiều cao đến xylanh nâng lên cao nhất 2935 mm
8 Chiều cao bàn ủi làm việc trên mặt đất lớn nhất 1180 mm
9 Chiều cao bàn ủi làm việc dưới mặt đất lớn nhất 460 mm
10 Số lượng tỷ số truyền của số tiến 3
11 Vận tốc di chuyển số 1 của số tiến 3,9 km/h
12 Vận tốc di chuyển số 2 của số tiến 6,8 km/h
13 Vận tốc di chuyển số 3 của số tiến 10,6 km/h
14 Số lượng tỷ số truyền của số lùi 3
15 Vận tốc di chuyển số 1 của số lùi 5,0 km/h
16 Vận tốc di chuyển số 2 của số lùi 8,6 km/h
17 Vận tốc di chuyển số 3 của số lùi 13,4 km/h
18 Cơ cấu di chuyển Xích
19 Kiểu điều khiển lưỡi ủi Thủy lực
20 Bơm chính Bơm piston
hướng trục
Áp suất lớn
nhất
Lưu lượng
Svq
47 MPa
183,2
(l/min)
1908 rpm
9

Sơ đồ này cho phép sử dụng hợp lý chế độ lực kéo, rút ngắn thời gian chu kỳ
làm việc cũng như rút ngắn chiều dài quãng đường cắt đất và tích đất nên cho năng
10
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
suất cao. Hầu hết máy ủi đều tiến hành cắt đất theo sơ đồ này và áp dụng cho mọi địa
hình thi công.
a)
b)
c)
L3
L2
L1
C1
C3
C2
Hmin
Hình 2.4: Các sơ đồ đào đất của máy ủi
Chiều sâu cắt và chiều dài quãng đường đào đất theo 3 sơ đồ trên có mối quan
hệ như sau: C1 < C2 < C3 và L1 > L2 > L3.
Sau khi kết thúc giai đoạn đào đất, trước bàn ủi đã tích tụ đầy đất, máy ủi
chuyển sang giai đoạn chuyển đất về phía trước đến nơi đổ đất.
Trong khi di chuyển đất, đất sẽ bị rơi vãi sang hai phía của bàn ủi. Để bù lại
lượng đất rơi vãi đó, người ta cho bàn ủi cắt đất với chiều sâu cắt Hmin. Chiều sâu này
không thay đổi trên suốt quãng đường chuyển đất.
Sau khi cắt đất, tiếp theo là giai đoạn đổ đất, máy ủi đổ đất theo hai phương
pháp:
Nếu nơi máy đang thi công cần lấy đất để san lấp thì máy ủi đổ đất theo cách
san rải đất thành lớp.
11

2.3. CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN MÁY ỦI KOMATSU D65EX- 12
2.3.1. Hệ thống động lực
Đây là hệ thống đóng vai trò hết sức quan trọng trên máy ủi, có nhiệm vụ
truyền tải công suất từ trục khuỷu động cơ thành mômen và tốc độ cho máy ủi, tạo ra
lực kéo cần thiết để máy ủi thực hiện các chuyển động.
Bảng 2-3: Các thông số kỹ thuật của động cơ
STT TÊN GỌI GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
1 Động cơ Komatsu S6D125E-2
2 Nhiên liệu dùng cho động cơ Diezen
3 Công suất thiết kế 142 HP
4 Số xylanh-đường kính D x
hành trình d
6-125x150 Mm
5 Môtơ khởi động 24 V; 7,5 A
6 Máy phát 24V; 35A
7 Acquy 12V; 140Ah x 2
8 Tốc độ động cơ 1950 Vg/ph
Trên máy ủi Komatsu D65EX – 12 động cơ diezen 4 kỳ, mã hiệu động cơ
S6D125E-2 bao gồm 6 xylanh, bộ phận làm mát bằng nước, hệ thống phun nhiên liệu
diezen trực tiếp, hành trình làm việc của xylanh chính là 150mm, đường kính xylanh
125mm, tốc độ động cơ là 1950 vg/ph.
13
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
Công suất phát ra từ bánh đà là 142 HP. Nguồn động lực phụ là động cơ điện
một chiều với máy phát có hiệu điện thế 24V, cường độ dòng điện 35A. Máy khởi
động có hiệu điện thế 24V, công suất 7,5 kW
Nguồn Acquy gồm có hai bình, mỗi bình có hiệu điện thế 12V, cường độ dòng
điện 140 Ah.
2.3.2. Hệ thống truyền lực

Động lực từ ly hợp chính lại được truyền đến ly hợp cuối cùng và được giảm
tốc thêm một lần nữa trước khi làm quay bánh sau chủ động (8). Sự quay vòng của
bánh sau chủ động dẫn động hệ thống xích (9) quay vòng và xe chuyển động dịch
chuyển theo ý muốn của người điều khiển.
Bánh sau chuyển động trên dải xích làm nó chuyển động đi xuống. Chuyển
động quay tròn của bánh sau do lực dẫn động từ động cơ. Tuy nhiên nếu bánh sau
nhận hết lực truyền động từ động cơ thì nó sẽ quay rất nhanh và làm giảm hiệu suất
sinh công, vì vậy giữa bánh sau và động cơ người ta lắp thêm cơ cấu giảm tốc.
Đầu tiên vận tốc được làm giảm ở hộp số, sau đó tại trục sau của bánh răng
giảm tốc và cuối cùng nó lại tiếp tục được giảm xuống ở cơ cấu giảm tốc cuối. Hơn
nữa, giảm tốc càng nhiều thì vận tốc máy càng thấp và tạo ra lực kéo càng lớn.
2.3.3. Hệ thống truyền động trên máy ủi Komatsu D65EX – 12
Hệ thống dùng để truyền công suất, truyền động từ động cơ đến bộ phận công
tác, hệ truyền động trên máy ủi Komatsu D65EX – 12 được sử dụng bằng hệ thống
truyền động thủy lực và chính xác thực tế là hệ truyền động thủy lực thể tích.
15
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống
1. Thùng dầu; 2. Bơm; 3. Van an toàn; 4. Van điều khiển; 5. Bình lọc dầu; 6.
Xylanh; 7. Van một chiều ( nạp co ); 8. Van một chiều ( nạp duỗi ); 9. Van một
chiều
Dầu từ bình dầu số 1 được truyền qua bơm bánh răng số 2 qua van điều khiển
4. Từ cụm van điều khiển dầu được phân phối đi tới xylanh nâng hạ bộ công tác. Mọi
hoạt động chuyển hướng của đường dầu đều do sự điều khiển của cụm van số 4, và hệ
truyền động được chỉnh vận tốc trong phạm vi rộng và tự động điều chỉnh vận tốc
truyền động với công suất lớn, để đảo chiều chuyển động của bộ công tác, dễ dàng
thay đổi quy luật chuyển động, chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại đảm bảo cho máy
làm việc ổn định không phụ thuộc tải trọng bên ngoài, kết cấu gọn nhẹ, lực quán tính
nhỏ, truyền động không có tiếng ồn, độ chính xác cao khi điều hành, tính ổn định cao

thời gian và chi phí trong chăm sóc và bảo dưỡng.
17
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
2.3.5. Giới thiệu về bộ công tác của máy ủi Komatsu D65EX – 12
Hình 2.10: Cấu tạo bộ công tác của máy ủi Komatsu D65EX – 12
1. Vị trí lắp xylanh nâng bộ công tác; 2. Xylanh quay lưỡi ủi; 3. Bàn ủi; 4. Khớp
cầu; 5. Xylanh nghiêng bàn ủi; 6. Khung ủi; 7. Vị trí lắp khớp bản lề liên kết
khung ủi với máy ủi.
Nguyên lí hoạt động:
Toàn bộ bộ công tác của máy ủi liên kết với máy qua khớp bản lề (7) và cặp
xylanh nâng hạ bộ công tác, như vậy bộ công tác sẽ quay quanh khớp bản lề. Khi ủi
đất cặp xylanh sẽ hạ bộ công tác xuống đồng thời nó còn tác dụng thêm lực để ấn sâu
bộ công tác vào nền đất để ủi. Khi muốn ủi đất sang một bên thì cặp xylanh (2) sẽ tác
động vào lưỡi ủi đẩy lưỡi ủi quay đi một góc
ϕ
so với trục dọc của máy, khi ấy đất
trên bàn ủi sẽ được chuyển sang một bên.
Xylanh (5) có tác dụng tạo góc nghiêng cho lưỡi ủi, khi cần nghiêng lưỡi ủi để
tạo độ chênh cao một phía của nền đất thì xylanh này sẽ đẩy làm cho lưỡi ủi quay
quanh khớp cầu (4)
18
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
Lưỡi ủi còn có tác dụng san đất nên nó không có tấm chắn ở hai bên, do đó khi
ủi đất làm lượng đất rơi vãi đi nhiều, thể tích khối lăn giảm sẽ làm giảm năng suất máy
ủi.
19
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12

Khâu ra của hệ thống dễ dàng biến đổi từ chuyển động quay – tịnh tiến, tịnh
tiến – quay.
Nhờ vào quán tính nhỏ của máy bơm và động cơ, khả năng chịu nén cao của
dầu mà hệ thống có thể làm việc với tốc độ cao mà không cần tính toán yếu tố va đập
như hệ thống điện và cơ khí.
3.1.4. Nhược điểm của truyền động thủy lực
Hiệu suất không cao do mất mát đường ống, rò rỉ các phần tử hay không khí
bên ngoài lọt vào. Để khắc phục được nhược điểm này cần chế tạo kết cấu phức tạp,
khó khăn
Khi mới khởi động, nhiệt độ hệ thống thay đổi dẫn tới thay đổi độ nhớt chất
lỏng và kéo theo thay đổi vận tốc làm việc.
Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén của chất lỏng
và tính đàn hồi của đường ống dẫn.
3.1.5. Phạm vi sử dụng
Hệ thống truyền động thủy lực được sử dụng nhiều trong lĩnh vực công
nghiệp như: máy ép áp lực, máy nâng chuyển, máy công cụ gia công cơ khí, máy dập,
máy đào, tời kéo, các hệ thống lái trên ôtô, thiết bị máy bay, tàu thủy….
3.2. CÔNG DỤNG CỦA MÁY ỦI KOMATSU D65EX – 12
Bộ công tác của máy ủi komatsu D65EX – 12 là bộ công tác vạn năng nên có
khác với máy ủi thường. Liên kết giữa bàn ủi với khung ủi nhờ khớp cầu. Do đó bàn ủi
có thể quay dễ dàng trên mặt phẳng ngang và mặt phẳng thẳng đứng nhờ các xylanh.
Nhờ khả năng quay lưỡi ủi theo phương ngang nên ngoài việc ủi đất theo
hướng dọc, theo phương chuyển động của máy, nó còn có thể ủi đất sang một bên, như
vậy tác dụng của nó giống như máy san khi san đất.
Ngoài khả năng quay được theo phương ngang, bàn ủi còn có thể quay được
theo phương thẳng đứng. Việc quay này rất dễ dàng nhờ một xylanh đặt nằm ngang.
Do đó máy còn có khả năng tạo độ chênh cao cho địa hình thi công. Như vậy với khả
năng ưu việt này của máy ủi sẽ góp phần làm tăng năng suất san của máy.
21
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên

4
7
Hình 3.1: Mạch thủy lực di chuyển và công tác
1. Van điều khiển nâng hạ lưỡi ủi; 2. Van điều khiển nghiêng lưỡi ủi; 3. Van điều
khiển hệ thống lái; 4. Xylanh nghiêng lưỡi ủi; 5. Xylanh phải nâng lưỡi ủi; 6.
Xylanh trái nâng lưỡi ủi; 7. Cụm lái; 8. Van an toàn; 9. Cụm bơm cung cấp dầu
cho mạch công tác; 10. Bơm bánh răng; 11. Môtơ; 12. Van phân phối điều
khiển nâng hạ lưỡi ủi; 13. Van phân phối điều khiển nghiêng lưỡi ủi; 14. Van
phân phối điều khiển di chuyển; 15. Van xả kiểm tra; 16. Thùng chứa dầu.
Nguyên lý chung :
23
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
Sơ đồ mạch thuỷ lực này bao gồm các hệ thống công tác như nâng, hạ lưỡi ủi,
nghiêng lưỡi ủi, nâng hạ lưỡi xới, nghiêng lưỡi xới và điều khiển quạt làm mát động
cơ. Cả mạch được cung cấp dầu bởi bơm HPV95 qua hệ thống 3 van trượt phân phối
được điều khiển bởi hai cần điều khiển để cung cấp dầu cho các bộ phận công tác.
Trong mạch này có bơm bánh răng SBR(1)-010, các van tiết lưu, van an toàn,
van một chiều Nhờ sự phối hợp hợp lý các loại van trong mạch truyền động thuỷ lực,
chúng ta có thể tạo nên được chế độ làm việc ổn định của truyền động theo ý muốn.
Dầu được bơm từ thùng dầu (16), bơm bánh răng (10) bơm dầu từ thùng đi qua
van an toàn (8) đưa dầu đến bôi trơn đồng thời đến van điều khiển các chế độ làm việc,
chế độ điều khiển di chuyển của xe, từ đó tác động đưa dòng dầu đến cụm van phân
phối để điều khiển van làm lưu thông dòng dầu cao áp từ bơm piston rôto hướng trục
đến các xylanh cơ cấu chấp hành thực hiện quá trình làm việc.
24
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên
máy ủi KOMATSU D65EX - 12
3.3.2. Mạch thủy lực nâng hạ lưỡi ủi
1