KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300 LỜI NÓI ĐẦU
Sau thời gian 5 năm học tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, được sự dạy dỗ
và chỉ bảo tận tình của quý thầy, cô giáo, em đã tiếp thu được những kiến thức cơ bản
mà mỗi kỹ sư cần phải có. Mỗi sinh viên khi ra trường cần phải qua một đợt tìm hiểu
thực tế và kiểm tra khả năng nắm bắt, sáng tạo của sinh viên. Do đó quá trình thực tập
tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là công việc rất cần thiết nhằm giúp cho sinh viên
tổng hợp lại những kiến thức mà mình đã được học, đồng thời nó là tiếng nói của sinh
viên trước khi ra trường.
Sau khi hoàn tất các môn học trong chương trình đào tạo, nay em được giao nhiệm
vụ là: KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300. Ở nước ta
hiện nay, quá trình xây dựng các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, các công trình giao
thông, khai thác các loại khoáng sản… đòi hỏi cần phải giải quyết những công việc
đào và vận chuyển đất đá với khối lượng lớn mà lao động phổ thông không đáp ứng
được. Máy đào “Komat’su PC-300” là một trong những loại máy được sử dụng để làm
công việc này. Komat’su PC-300 là loại máy đào gầu nghịch, một gầu, truyền động
thuỷ lực, có rất nhiều ưu điểm về kết cấu và điều khiển nên năng suất làm việc cũng
như tính năng kinh tế của máy cao.
Trong quá trình làm đồ án do trình độ còn hạn chế, tài liệu chưa đầy đủ nên chắc chắn
không tránh khỏi sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô. Cuối cùng cho
em được gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trong nhà trường đã truyền
đạt kiến thức cho em trong thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phan
Thành Long đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đề tài này.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015
Sinh viên thực hiện
Võ Văn Linh
Máy đào KOMAT’SU PC-300 có kết cấu gồm 2 phần chính: phần máy cơ sở (máy
kéo xích) và phần thiết bị công tác (thiết bị làm việc).
Phần máy cơ sở: Cơ cấu di chuyển chủ yếu dùng để di chuyển máy trong công
trường, nếu cần di chuyển máy với cự ly lớn phải có thiết bị vận chuyển chuyên dùng.
Cơ cấu quay dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá trình đào
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300 và đổ đất. Trên bàn quay (9) người ta bố trí động cơ, các bộ truyền động, cơ cấu điều
khiển… Cabin (6) là nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của
máy. Đối trọng (8) là bộ phận cân bằng bàn quay và ổn định của máy.
Phần thiết bị công tác: Cần (5) một đầu được lắp khớp trụ với bàn quay còn đầu kia
được lắp với tay cần. Cần được nâng lên hạ xuống nhờ xy lanh cần (12). Tay cần (2)
một đầu lắp khớp trụ với cần còn đầu kia với gàu và co, duỗi nhờ xy lanh 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.
Hình 2.1 KOMAT’SU PC-300
1. Gàu; 2. Tay cần; 3. Xy lanh quay gầu; 4. Xy lanh tay cần; 5. Cần; 6. Cabin điều
khiển; 7. Cabin máy; 8. Đối trọng; 9. Bàn quay; 10. Ổ quay; 11. Xích; 12. Xy lanh cần
Trên máy đào KOMAT’SU PC-300 lắp 2 mô tơ thủy lực và có hộp giảm tốc hành
tinh để đảm bảo sự dẫn động độc lập của 2 dải xích (11). Mô tơ thủy lực dùng để quay
bàn quay (9) và mô tơ thủy lực còn lại dùng để di chuyển, ngoài ra còn bố trí hệ thống
phanh để phanh hãm việc di chuyển và bàn quay. Ngoài ra, để đảm bào các bộ phận
của máy không bị quá tải, đồng thời đảm bảo an toàn cho hệ thống truyền động thủy
lực, người ta lắp van an toàn, van giảm áp, van tháo tải, van 1 chiều.
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
mm
Bán kính lớn nhất tại vị
trí mặt bằng đất
10920
mm
Chiều cao đào lớn nhất
10100
mm
Chiều cao chất tải lớn
nhất
7050
mm
Lực đào lớn nhất
221,8(21600)
kN(kg)
Tốc độ quay
9,5
v/ph
Tốc độ di chuyển
Thấp: 3.2
Trung bình: 4.5
Cao: 5.5
Km/h
Khả năng leo dốc
35
độ
Áp lực trên mặt đất
62,9(0,64)
kPa(kg/cm
2
mm
Chiều cao thiết bị làm việc tại bán kính quay
nhỏ nhất
8520
mm
Chiều rộng bánh xích
3700
mm
Khổ ray
2590
mm
Chiều cao cabin máy
3100
mm
Bảng 1.3 Các thông số động cơ
Tên thông số
Giá trị
Đơn vị
Số máy
SAA6D114E
Số xylanh-hành trình x đường kính
6-114 x 135
Dung tích xy lanh
8,27(8270)
l(cc)
Thông
số kỹ
Bảng 1.4 Các thông số hệ thống thủy lực
Tên thông số
Giá trị
Đơn vị
Bơm thuỷ lực
Kiểu bơm
HPV125+125, thay đổi lưu lượng, bơm kép
Lưu lượng
267,5×2
l/ph
Áp suất đặt
37,8
MPa
Van điều khiển
Kiểu van
6-spool+1-spool type+ 1 van phụ trợ
Kiểu điều khiển
Thuỷ lực
Mô tơ thuỷ lực
Mô tơ di chuyển
HMV160ADT-2, Kiểu piston×2 (piston
hướng trục)
Mô tơ quay toa
KMF230ABE-5, kiểu piston (piston hướng
trục)
Khoảng cách nhỏ
nhất giữa hai chốt
2045
2430
1870
mm
Thùng dầu thuỷ lực
Kiểu hộp
Làm lạnh dầu
Làm lạnh bằng không khí: CF40-1
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300 1.4 Phạm vi sử dụng
Máy đào KOMAT’SU PC – 300 là một loại máy đào nghịch 1 gàu được sử dụng
trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Máy đào này đào đất nơi nền đất thấp hơn
mặt bằng đứng máy, dùng để đào móng, đào rãnh thoát nước, lắp đặt đường cấp thoát
nước, đường ngầm, cáp điện thoại…
1.5 Giới thiệu sơ bộ về các hệ thống trên máy đào KOMAT’SU PC-300
1.5.1 Hệ thống động lực
Hệ thống động lực là hệ thống đóng vai trò hết sức quan trọng trên máy công trình,
có nhiệm vụ truyền tải công suất từ trục khuỷu động cơ thành mômen và tốc độ cho
máy, tạo ra lực kéo cần thiết để máy thực hiện các chuyển động. Nguồn động lực của
máy đào KOMAT’SU PC-300 là động cơ đốt trong có mã hiệu là SA6D114E (nguồn
động lực chính) và máy phát (nguồn động lực phụ).
* Nguồn động lực chính:
Động cơ đốt trong là nguồn động lực chính, là bộ phận truyền lực chính cho bơm
thủy lực để dẫn động thiết bị công tác. Động cơ của máy đào KOMAT’SU PC-300 là
Hình 1.1 Hình vẽ động cơ SAA6D114E của máy đào Komat’su PC300-8
1. Đĩa truyền động; 2. Lò xo giảm chấn; 3. Chốt định vị; 4. Đĩa ma sát
giảm
chấn
; 5. Bộ phận ráp van điều tiết gió; 6. Bộ phận giảm thanh; 7. Giá đỡ
phía sau
;
8. Giá đỡ phía
trước
* Nguồn động lực phụ: đó là động cơ điện 1 chiều với máy phát có hiệu điện thế
24V, cường độ dòng điện 60A. Mô tơ khởi động có hiệu điện thế 24V và có công suất
7,5 kW
* Động cơ của máy đào PC-300 khởi động bằng ắc quy, ắc quy sẽ cung cấp năng
lượng cho động cơ điện một chiều làm quay động cơ đốt trong khi khởi động. Nguồn
ắc quy gồm có hai bình, mỗi bình có hiệu điện thế 12V, cường độ dòng điện 126Ah.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300 1.5.2 Hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động của máy đào KOMAT’SU PC-300 là hệ thống truyền động
thủy lực. Truyền động thuỷ lực là tổ hợp các cơ cấu thuỷ lực và máy thuỷ lực, dùng
môi trường chất lỏng làm không gian để truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ
phận công tác, trong đó có thể biến đổi vận tốc, lực, mô men, và biến đổi dạng theo
quy luật của chuyển động. Đây chính là hệ thống chính điều khiển hoạt động của máy,
từ dẫn động các cơ cấu điều khiển, dẫn động các xylanh thủy lực, mô tơ di chuyển và
mô tơ quay toa. Cụ thể hơn, máy đào KOMAT’SU PC-300 sử dụng hệ thống truyền
lực thủy lực thể tích, đây là truyền động mà năng lượng truyền động là dầu thủy lực có
- Phần tử trung gian (phần tử thuỷ lực): điều khiển hệ thống (đường ống, van một
chiều, van an toàn, cơ cấu phân phối…).
Dựa vào chuyển động của động cơ thủy lực, có thể phân truyền động thủy lực thể
tích thành hai loại:
+ Động cơ thủy lực có chuyển động tịnh tiến: được sử dụng rộng rãi trên các máy
làm đất khác nhau như máy đào một gầu để thay đổi vị trí gầu, cần, tay đẩy,
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300 + Động cơ thủy lực có chuyển động quay: sử dụng trên máy làm đất dùng để dẫn
động di chuyển, cơ cấu quay máy xúc một gầu
2.1.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống truyền động thủy lực
* Ưu điểm:
- Điều chỉnh vô cấp vận tốc trong phạm vi rộng và tự động điều chỉnh vận tốc
chuyển động các bộ phận công tác ngay cả khi máy làm việc.
- Truyền động công suất lớn, êm, không gây tiếng ồn.
- Dễ đảo chiều chuyển động của cơ cấu chấp hành dễ dàng: biến chuyển động quay
thành chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại.
- Kết cấu gọn, nhẹ, có lực quán tính nhỏ.
- 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.
- Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi tải
trọng bên ngoài.
- Hoạt động với độ nhạy, độ chính xác, tính ổn định cao nhưng đòi hỏi ít về chăm
sóc bảo dưỡng, điều khiển nhẹ nhàng và làm việc an toàn.
* 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
KOMAT’SU PC-300
2.3.1 Bơm thủy lực:
Bơm là bộ phận của truyền động thủy lực. Nó biến đổi cơ năng chính (động cơ đốt
trong) thành năng lượng của dòng chảy của dòng chất lỏng công tác. Thông số cơ bản
của bơm là lưu lượng và áp suất. Hiện nay, trong hệ thống truyền động thủy lực của
các loại máy xây dựng thường sử dụng loại bơm thể tích và đối với máy đào
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300 KOMAT’SU PC-300 cũng sử dụng loại bơm này. Bơm thể tích là loại bơm thủy lực
mà nó biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc, khi thể tích
của buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút và khi thể tích của buồng
giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén.
Cụ thể loại bơm thể tích đang dùng trong hệ thống truyền động thủy lực trên máy
đào KOMAT’SU PC-300 là loại bơm piston roto hướng trục tác dụng kép, dùng để
cung cấp dầu cao áp cho bộ phận công tác.
Hình 2.2 Bơm thuỷ lực piston hướng trục tác dụng kép
1. Trục bơm trước; 2. Bệ đỡ; 3. Vỏ bơm trước; 4. Đĩa cam lắc; 5. Đế piston
6. Piston ; 7. khối xylanh; 8. Đĩa phân phối; 9. Mặt bích nối bơm trước và bơm
sau; 10. Chốt định vị; 11.Trục bơm sau; 13. Vỏ bơm sau;
Nguyên lý làm việc:
- Giai đoạn 1:
+ Khối xylanh (7) cùng quay với trục (1), và đế (5) trượt trên mặt phẳng (A).
+ Khi đó, cam lắc (4) di chuyển dọc theo mặt trụ (B), từ đó tạo thành góc (
) giữa
đường tâm (X) của cam lắc (4) và đường tâm trục của khối xylanh (7).
+ Góc (
) = 0), thì sự chênh lệch thể tích (E) và (F) trong khối xylanh là 0.
+ Quá trình hút và đẩy dầu không thực hiện trong giai đoạn này. Như vậy bơm
không làm việc. (Thực tế góc nghiêng không bao giờ đặt bằng 0).
Hình 2.5 Giai đoạn 3
* Van LS trong cụm bơm thủy lực:
Chức năng của van LS
Van LS phát hiện tải và điều khiển giá trị lưu lượng. Van LS điều khiển lưu lượng
bơm chính (Q) theo sự chênh áp (∆PLS) [=PP-PLS], đ
ược
gọi là chênh áp LS (trong
đó PP là áp suất bơm chính và PLS là áp suất ở cửa ra của van điều khiển). Áp suất PP
đến từ cửa ra của van điều khiển còn áp suất (PSIG) (gọi là áp suất lựa chọn LS) đến
từ van điện từ tỷ lệ nhập vào van LS.
Mối quan hệ giữa sự chênh áp LS (∆PLS) [=PP-PLS] và sự thay đổi
lưu lượng
của
bơm
được
biểu diễn trong đồ thị theo chế độ chọn dòng chảy LS (ISIG) của van LS-
EPC.
Hình 2.6 Van LS
1. Bạc lót ; 2. Piston ; 3. Van trượt ; 4. Lò xo ; 5. Bệ gắn lò xo ; 6. Bạc lót ;
7. Nút bít; 8. Đai ốc
khóa
PA: Cổng bơm; PDP: Cổng xả; PLP: Cổng điều khiển áp suất ra của van LS PLS:
ổng áp suất vào của van LS; PP: Cổng bơm; PPL: Cổng điều khiển áp suất vào;
PSIG: cổng chọn chế độ điều khiển LS
6
7
8
9
11
10
12
13
1
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300
Nguyên lý hoạt động:
Hình 2.9 Nguyên lý hoạt động của mô tơ thuỷ lực
1. Áp suất cao; 2. Áp suất thấp; 3. Lực vòng; 4. Lực dọc trục; 5. Lực tác dụng lên
đuôi piston.
Dầu thuỷ lực từ bơm chính đi vào mô tơ theo đường (1). Đầu áp suất cao nén
piston chuyển động cùng chiều với chiều chuyển động của chất lỏng. Lúc này, đuôi
piston tác dụng lên đĩa trục lực (5). Lực này được chia thành hai thành phần: Lực dọc
trục (4) và lực vòng (3). Trong đó, lực vòng (3) gây ra mô men quay làm cho trục của
mô tơ quay. Dầu thuỷ lực sau đó lại quay về thùng theo đường thấp áp (2).
2.3.2.2 Hoạt động của phanh motor quay toa
a) Khi van điện từ không
được
cấp điện
Khi van điện từ không
được
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300
2.3.3 Mô tơ di chuyển
2.3.3.1 Cấu tạo
8
1
5
6
7
9
10
111213
2
3
4
15 17
16
18
14
Hình 2.12 Cấu tạo mô tơ di chuyển
1. Trục ra; 2. Vỏ; 3. Đĩa phanh; 4. Đĩa ma sát; 5. Piston; 6. Xy lanh; 7. Nắp sau;
8. Đĩa van; 9. Van hồi lưu chậm; 10. Bu lông; 11. Piston điều chỉnh; 12. Trục
giữa; 13. Lò xo; 14. Nắp chặn dầu; 15. Ổ đũa côn; 16. Piston phanh; 17. Lò xo
phanh; 18. Van đối trọng
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
động lên buồng b. Khi điều này xảy ra, do đường kính buồng b lớn hơn buồng a nên
piston điều chỉnh sẽ bị đẩy đi xuống. Kết quả, đĩa van (8) và khối xy lanh (6) di
chuyển đến vị trí góc nghiêng của đĩa có giá trị lớn nhất. Lưu lượng của mô tơ đạt giá
trị lớn nhất. Hệ thống được xác lập ở chế độ tốc độ thấp.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300 b) Hoạt động ở tốc độ cao (góc nghiêng của đĩa có giá trị nhỏ nhất)
M
6 8
20
19
b
c
a
7
9
21
22
23
p
10
Hình 2.14 Hoạt động của mô tơ di chuyển ở chế độ tốc độ cao
6. Khối xy lanh; 7. Nắp sau; 8. Đĩa van; 9. Van hồi lưu chậm; 10. Piston điều
chỉnh; 19. Van điều chỉnh; 20. Lò xo; 21. Van điện từ; 22. Van điều khiển chuyển
động; 23. Van giảm áp
Nguyên lý hoạt động:
Khi van điện từ (21) được kích hoạt, dòng dầu điều khiển từ bơm chính chảy đến
4
17
16
e
18
22
24
8
M
Hình 2.16 Hoạt động của phanh khi ngừng chuyển động
Khi cần điều khiển chuyển động ở vị trí trung gian, van đối trọng (18) trở về vị trí
trung gian và mạch đến phanh hãm bị đóng. Dầu có áp suất cao trong buồng e của
piston phanh (16) chảy qua lỗ tiết lưu trong van hồi lưu chậm (8) và xả về thùng qua lỗ
(24). Piston phanh bị đẩy hoàn toàn sang trái bởi lò xo (19). Kết quả, đĩa phanh (9) và
đĩa ma sát (10) bị đẩy vào nhau, sự phanh được thiết lập.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300 2.3.4 Xylanh thủy lực
* Nhiệm vụ:
Xylanh thủy lực bao gồm xylanh cần, xylanh tay cần, xylanh gầu. Các xylanh đều
có nguyên lý tương tự nhau và có nhiệm vụ biến đổi áp năng của dòng dầu cao áp
thành cơ năng để tạo chuyển động tịnh tiến tương đối giữa cặp xylanh – piston. Sự
phối hợp làm việc của các xylanh trên tạo nên quỹ đạo chuyển động của gàu xúc và
giúp chúng ta thực hiện công việc mông muốn như đào đất, xúc trộn, gạt chướng ngại
vật, phá tường…
* Kết cấu:
quá công suất động cơ. Nói cách khác áp suất ra bơm và tải trọng vận hành tăng
cao, thì van PC sẽ làm giảm lưu lượng
của bơm, nếu áp suất bơm đi xuống mức thấp
thì nó sẽ tăng lưu lượng bơm.
Hình 2.20 Van PC
1. Nút bít ; 2. Bộ piston phụ ; 3. Chốt ; 4. Con trượt ; 5. Thiết bị giữ lò xo ;
6.
Đế lò xo; 7. Vỏ bọc; 8. Vòng dây
PA: Cổng bơm; PA2: Cổng điều khiển áp suất bơm; PDP: Cổng dẫn; PM: Cổng
điều khiển chọn chế độ áp suất; PPL: Cổng điều khiển áp suất ra (đến van LS)
Copyright: Tài liệu đại học ©