Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển chung của đất nước, cơ sở hạ tầng cho ngành giao thông
vận tải nói riêng và trên tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội nói chung đang phát triển
rộng khắp. Để phục vụ cho lĩnh vực này, máy công trình là một trong những công
cụ chủ lực, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng các công trình.
Ngày nay khoa học công nghệ của thế giới nói chung và nước ta nói riêng đã và
đang phát triển mạnh; đặc biệt là điều khiển tự động bằng thủy lực, khí nén, điện
cũng như điện tử. Trên các máy công trình ngày nay cũng được hiện đại hóa không
chỉ với hệ điều khiển mà cả hệ truyền lực, hầu như tất cả chức năng điều khiển và
truyền động đều bằng thủy lực. Đề tài đồ án tốt nghiệp em chọn cũng theo xu hướng
này, tên đề tài là “Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào
Hyundai R80-7”. Đề tài tốt nghiệp sẽ giúp em củng cố thêm những kiến thức đã
học, nâng cao và hiểu sâu hơn về khả năng ứng dụng của truyền động thủy lực trên
tất cả các lĩnh vực. Đặc biệt trong lĩnh vực máy công trình, truyền động thủy lực đã
thay thế các truyền động cơ khí cổ điển.
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy Phan Thành Long quý thầy cô cùng các bạn;
với sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, sau hơn ba tháng em đã hoàn thành đề tài tốt
nghiệp của mình. Vì thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, nên không
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được quý thầy cô đóng góp thêm ý kiến để
đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Phan Thành Long quý thầy cô
trong khoa Cơ khí giao thông và trong trường Đại học Bách khoa đã tận tình hướng
dẫn, giáo dục đào tạo em trong suốt 5 năm ở dưới mái trường Đại học.
Đà Nẵng, ngày 01, tháng 06, năm 2015
Trương Quốc Nghĩa
1
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỂ MÁY ĐÀO HYUNDAI R80-7

2
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm
sử dụng và bảo dưỡng hệ thống thủy lực và các phần tử thủy lực trên máy đào một
cách tốt nhất để đảm bảo năng suất và chất lượng lao động.
1.2. Giới thiệu về các phương pháp truyền động trên máy đào.
1.2.1. Truyền động cơ khí.
Đây là phương pháp truyền động quen thuộc và có một thời gian dài từng được
coi là hình thức truyền động quan trọng nhất. Những kiểu truyền động này bao
gồm: truyền động bánh răng, truyền động xích, truyền động bánh vít.
+ Truyền động bánh răng: loại truyền động này thường được sử dụng rộng rãi
nhất . Người ta thường dùng nó để truyền chuyển động quay cho trục ra. Tùy theo
cách bố trí trục ra song song hoặc lệch góc mà người ta sử dụng bánh răng trụ hoặc
bánh răng côn. Loại truyền động này vẫn còn được sử dụng trong các bộ giảm tốc.
+ Truyền động xích: là cơ cấu truyền chuyển động giữa các trục song song nhờ
dây xích ăn khớp vào các răng của hai đĩa xích. Căn cứ vào số dãy răng trên đĩa
xích chủ động và bị động mà ta có truyền động xích một dãy hoặc nhiều dãy.
+ Truyền động bánh vít: Với phương pháp truyền động này ta có thể truyền
chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau là trục vít và bánh vít đối tiếp với nó. Bộ
truyền động bánh vít có đặc điểm kích thước nhỏ gọn, tỷ số truyền lớn, làm việc êm
và không ồn, có khả năng tự hãm; nhưng hiệu suất thấp, nhiệt sinh nhiều phải dùng
các biện pháp làm nguội, vật liệu làm bánh vít tương đối đắt tiền để giảm ma sát.
Nhìn chung bộ truyền động cơ khí có những ưu, nhược điểm sau:
 Ưu điểm:
- Cấu tạo tương đối đơn giản
- Chế tạo dễ dàng
- Làm việc chắc chắn, có khả năng chịu tải lớn
- Giá thành chế tạo rẻ
 Nhược điểm:

Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
- Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi tải
trọng ngoài
- Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suất
của truyền động nhỏ
- Do chất lỏng làm việc trong truyền động thủy lực là dầu khoáng nên có điều
kiện bôi trơn tốt các chi tiết
- Truyền chuyển động êm hầu như không có tiếng ồn
- Độ tin cậy và độ bền cao
- Điều khiển nhẹ nhàng
 Nhược điểm:
- Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng làm việc dễ bị rò rỉ hoặc không
khí dễ bị 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 thủy 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
- Áp lực dầu công tác khá cao đòi hỏi công nghệ chế tạo đạt độ chính xác cao,
do đó giá thành của bộ truyền động thủy lực đắt hơn các bộ truyền động khác.
1.3. Cấu tạo chung máy đào Hyundai R80-7.
1.3.1. Sơ đồ tổng thể máy đào Hyundai R80-7.
Hyundai R80-7 là máy đào gầu nghịch, một gầu, dẫn động thủy lực. Nó được sử
dụng để cơ giới hóa công tác đào, xúc, lấp đất khai thác mỏ hoặc thay cho máy
nâng. Ngoài ra, nó còn có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau như: cần trục,
búa đóng cọc, nhổ gốc cây,
5
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
Hình 1.1. Hình chiếu bằng máy đào Hyundai R80-7

- Quay gầu đến nơi đổ đất.
- Đổ đất.
- Quay gầu không về vị trí đào để bắt đầu chu kỳ tiếp theo.
1.3.2. Nguồn động lực.
Động cơ: Yanmar 4TNV98.
Công suất lớn nhất N
emax
: 44 Kw
Số vòng quay ứng với N
emax
: 2100 rpm
Momen lớn nhất M
emax
: 25.2 Kgf.m
Số vòng quay ứng với M
emax
: 1000 rpm.
Số xylanh: 4 thẳng hàng.
Đường kính x Hành trình: 98 x 110 mm
7
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
Hình 1.3. Động cơ Yanmar 4TNV98.
* Đặc điểm cấu tạo:
Thân động cơ 4TNV98 được đúc liền thành khối bằng thép rất chắc chắn, trên
thân máy có khoét các lỗ để lắp khối xylanh, lắp các đường ống khí xả, nạp và
khoan các lỗ có ren bên trên để lắp nắp xylanh của động cơ bằng bulong. Ngoài ra
trên thân máy còn khoan các lỗ tròn để dẫn nước làm mát và đúc các áo nước môi
chất làm mát khối xylanh, hai bên thân máy có khoan các lỗ có ren để bắt các chi
tiết của máy bằng bulong như: bệ đỡ máy, ống dẫn dầu, lọc dầu… phía dưới thân

Theo cấu tạo hệ thống di chuyển được chia thành các loại: hệ thống di chuyển
bằng bánh lốp, hệ thống di chuyển bằng bánh xích, hệ thống di chuyển trên đường
ray, hệ thống di chuyển trên nước, hệ thống di chuyển bằng cơ cấu tự bước.
Trên máy đào Hyundai R80-7 sử dụng hệ thống di chuyển bằng xích.
9
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
Hình 1.4. Kết cấu bộ phận di chuyển bằng xích
1. con lăn đỡ xích; 2. Bánh xích chủ động; 3. Dãy xích;
4. bánh đè xích; 5. Bánh xích bị động.
* Ưu điểm:
- Áp suất lên nền nhỏ (0.04÷0.1Mpa) và phân bố tương đối đều nên máy có thể
di chuyển trên những địa hình phức tạp như nền đất mềm, nền không bằng phẳng.
- Độ bám lớn, khả năng vượt dốc cao.
* Nhược điểm:
- Cồng kềnh, lực cản di chuyển lớn, vận tốc di chuyển thấp, tuổi thọ thấp.
- Khi máy đi xa phải dùng phương tiện vận chuyển.
1.3.5. Phạm vi làm việc.
Hình 1.5. Sơ đồ phạm vi làm việc máy đào Hyundai R80-7
10
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
Tên thông số Kí hiệu Giá trị
Tầm gầu tối đa A 6330mm
Tầm đào đất tối đa A’ 6190mm
Tầm gầu sâu tối đa B 4150mm
Tầm đào sâu tối đa B’ 3810mm
Tầm đào đứng tối đa C 3200mm
Chiều cao tối đa D 7260mm
Chiều cao đào tối đa E 5170mm

Trọng lượng toàn bộ 3750 kg
Trọng lượng gầu 230 kg
Tốc độ di chuyển 3.3/4.6 Km/h
Tốc độ quay 12 rpm
Khả năng leo dốc 30 Độ
Áp lực trên đất 0.37 Kgf/cm
2
1.4.3. Thông số động cơ.
Động cơ 4 kỳ, làm mát bằng nước, phun dầu trực tiếp.
Tên thông số Giá trị
Số máy Yanmar 4TNV98
Số xy lanh 4 xylanh thẳng hàng
Thứ tự nổ 1-3-4-2
Đường kính x hành trình (SxD) 98x110mm
Dung tích xylanh 3318cc
Tỷ số nén 18.5:1
Công suất 44/2100 kw/rpm
Tốc độ không tải lớn nhất 2290+50rpm
Tốc độ không tải nhỏ nhất 1050+50rpm
Suất tiêu hao nhiên liệu 172.3g/Hp
Motor khởi động Hitachi 24V-3.5kw
Máy phát Hitachi 24V-40A
Ắc quy 2x12x68Ah
1.4.4. Thông số hệ thống thủy lực.
Tên thông số Giá trị Đơn vị
Bơm chính
Kiểu bơm Bơm piston
Dung lượng 2x36 Cc/rev
12
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai

Hệ thống phanh Tự động, dùng lò xo điều khiển thủy lực
Áp suất nhả phanh >9 Kgf.cm
2
Momen hãm 8.4 Kgf.m
2
Van điều khiển từ xa
Kiểu van Giảm áp lực
Áp suất làm việc cực đại 20 Kgf/cm
2
Áp suất làm việc nhỏ nhất 5 Kgf/cm
2
13
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
Chương 2. KHẢO SÁT HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO
HYUNDAI R80-7
2.1. Giới thiệu các phần tử thủy lực trên máy đào Hyundai R80-7.
2.1.1. 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.
Hình 2.1 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
14

15
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
b. Các loại bơm.
* Bơm bánh răng:
Hình 2.2 Nguyên lý
làm việc của bơm bánh
răng
1 Bánh răng chủ
động; 2. Bánh
răng bị động; 3.
Vỏ bơm; A. Buồng
hút
B. Buồng đẩy.
Nguyên lý làm việc của bơm là sự thay đổi thể tích: Khi thể tích của buồng hút A
tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút. Khi thể tích giảm, bơm thực hiện chu kỳ
nén, bơm đẩy dầu ra ở buồng B.
Loại bơm này được dùng rộng rãi vì nó có kết cấu đơn giản dễ chế tạo. Phạm vi
sử dụng của bơm bánh răng chủ yếu là ở những hệ thống có áp suất nhỏ trên các
máy khoan, doa…Áp suất của bơm bánh răng từ 10÷200 bar.
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.
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.
16
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
Hình 2.3 Bơm bánh răng
a Bơm bánh răng ăn khớp ngoài; b. Bơm bánh răng ăn khớp trong;

* Bơm piston:
Bơm piston là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu piston
xy lanh. Vì bề mặt làm việc của cơ cấu này là mặt trụ, do đó dễ dàng đạt được độ
chính xác gia công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, có khả năng thực hiện được
với áp suất làm việc lớn (áp suất lớn nhất có thể đạt được là p= 700 bar).
Bơm piston thường được dùng ở những hệ thống thuỷ lực cần áp suất cao và lưu
lượng lớn như máy đào, máy nâng…
Dựa vào cách bố trí piston, bơm có thể chia làm các loại sau:
+ Bơm piston đơn
+ Bơm piston dãy phẳng
+ Bơm piston – roto hướng tâm
+ Bơm piston – roto hướng trục (đồng trục và trục cong).
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 2.7. Bơm piston.
1. Vành trụ; 2. Các piston; 3. Ống lót; 4. Vách ngăn; 5. Roto
19
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
2.1.2.2. Bơm thủy lực trên máy đào Hyundai R80-7.
Hình 2.8. Bơm thủy lực trên máy đào Hyundai R80-7.
1.Trục máy bơm; 2. Đĩa cam lắc; 3. Nhóm piston; 4. Nắp sau máy bơm; 5. Lò xo;
6. Piston trợ động; 7. Bơm bánh răng; 8. Nắp trước máy bơm; 9. Van an toàn.
Bơm chính trên máy đào Hyundai R80-7 là máy một máy bơm gồm 2 khối piston
chuyển vị tương đương từ một khối hình trụ, một cổng hút. Dầu được chia thành hai
dòng đều cho các đĩa điều khiển trong máy bơm và ra các cổng xả để cung cấp cho
các bộ phận công tác.
Các phần tử điều khiển lưu lượng được tích ngay trong bơm làm tăng khả năng
điều khiển

Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
động tịnh tiến theo xu hướng đẩy các đế piston trượt xuống đĩa đế. Các đế piston
được giữ khoảng cách với nhau và được tỳ lên đĩa đế bởi đĩa giữ và lực nén của lò
xo xy lanh thông qua đệm, cần đẩy, đệm và bạc cầu. Khi các piston tương ứng với
khoang cấp chuyển động tịnh tiến như vậy thì sẽ làm quay khối xy lanh làm cho các
piston tương ứng ở khoang đẩy sẽ chuyển động theo hướng giảm thể tích giữa
piston và xy lanh, đẩy dòng dầu sau khi cấp áp năng cho mô tơ về thùng dầu thủy
lực. Đồng thời xy lanh quay làm cho trục truyền động được nối khớp then hoa với
khối xy lanh sẽ quay theo. Mô men và tốc độ của mô tơ sẽ được truyền tới bộ giảm
tốc quay toa và dẫn động qua các cặp bánh răng làm quay ca bin phía trên mâm
quay toa.
Khi đóng van phân phối ngừng cung cấp dòng dầu cao áp tới mô tơ và
ngừng cho phép dầu từ mô tơ về thùng dầu thì dầu thủy lực sẽ được giữ lại trong
mô tơ. Tác dụng ngược của dầu thủy lực không được dẫn về thùng chứa có xu
hướng hãm mô tơ lại. Đồng thời khi đóng van phân phối thì dầu trong mô tơ sẽ rò rỉ
vào khoang chứa piston hãm với áp suất lớn sẽ tác động ép piston xuống tỳ các đĩa
ma sát và đĩa tách với nhau tạo nên mô men ma sát hãm mô tơ lại.
2.1.4. Motor di chuyển.
8
1
5
6
7
9
10
111213
2
3
4

giá trị lớn nhất. Hệ thống được xác lập ở chế độ tốc độ thấp.
23
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
- Hoạt động ở tốc độ cao (Gióc nghiêng của đĩa có giá trị nhỏ nhất).
Khi van điện từ (3) được kích hoạt, dòng dầu điều khiển từ bơm chính chảy đến
cửa p và đẩy van điều chỉnh (2) đi xuống. Khi điều này xảy ra, đường dầu đến
buồng b bị ngắt và dầu từ buồng b chảy ra đường dầu hồi. Vì lý do này, lực đẩy của
dầu ( áp suất cao ) ở buồng a đẩy piston điều chỉnh (8) theo hướng đi lên.
Kết quả, đĩa van (9) và khối xy lanh (10) di chuyển đến vị trí góc nghiêng của
đĩa có giá trị nhỏ nhất. Lưu lượng của mô tơ đạt giá trị nhỏ nhất. Hệ thống được xác
lập ở chế độ chuyển động tốc độ cao.
2.1.5. Van điều khiển.
Van điều khiển máy đào Hyundai R80-7 có nhiệm vụ như tổng hợp của
nhiều van phân phối, đó là đóng ngắt, đảo chiều của các dòng dầu thủy lực cao áp
tới các bộ phận chấp hành như các xy lanh thủy lực, các mô tơ di chuyển và mô tơ
quay toa, đồng thời chứa các đường dẫn của các dòng dầu điều khiển, các van an
toàn, van tràn, các van tiết lưu .v.v… Đây là cơ cấu trung gian nhận dòng dầu cao
áp từ bơm chính và dòng dầu điều khiển từ bơm bánh răng đi phân phối tới các cơ
cấu chấp hành hoặc dẫn dầu về thùng chứa.
Hình 2.12. Van điều khiển.
24
Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai
R80-7.
2.1.6. Van an toàn.
Van an toàn có nhiệm vụ cài đặt áp suất lớn nhất cho mạch và bảo vệ mạch
không bị quá tải.
Hình 2.13. Van an toàn.
1. Thân van; 2. Giá đỡ; 3. ụ van; 4. Lỗ dầu; 5. Đế tựa; 6,11. Vòng đệm; 7. Lò xo;
8,9. Bulong;10. Đai ốc; 12. Nắp chụp.