Khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy đa năng loại KGT-V

m van phân phối ở vị trí chung gian , vì vậy quá trình điều khiển được tạm dừng, khi hết hành của xy lanh công tác thì áp suất trong dòng dầu cao áp lớn nên mở được van an toàn ở cụm van phân phối đường dầu được đưa về đường hồi dầu về tới lọc 4, sau đó được đưa về thùng dầu . Hình 4-8 Mạch thủy lực điều khiển xy lanh công tác. 1-Cụm bơm chính ; 2-Van an toàn; 3- Van một chiều; 4-Lọc; 5-Bơm điều khiển thiết bị lái; 6- Van giảm áp; 7-Thiết bị lái bộ phận công tác; 8- Cụm van phân phối ; 9- Bộ chia; 10-Cụm van cân bằng ; 11 – Xy lanh công tác; 12-Đồng hồ đo thể tích ; 13- Đồng hồ đo áp suất ; 14-Thùng dầu . 4.6 . Mạch thủy lực hê thống phanh của xe đa năng loại KGT-V . Qua nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh, chúng ta xây dựng được sơ đồ thủy lực của hệ thống phanh như sau: Hình 4- 9 Mạch thuỷ lực hệ thống phanh của xe đa năng loại KGT-V-V 1- Xy lanh phanh trước (phanh chính); 2- xy lanh phanh sau; 3- Van phanh tay (van phanh đỗ); 4-Xy lanh phanh tay (phanh đỗ); 5- Cảm biến áp suất; 6- Thùng dầu thủy lực; 7- Bộ lọc dầu; 8-Bơm bánh răng; 9-Van phân phối chính (điều khiển điện từ); 10- Van an toàn; 11- Van một chiều điều chỉnh được; 12- Van một chiều không điều chỉnh được; 13- Bình tích năng (ác quy thủy lực); 14- Cụm van phanh chân (van phanh chính). Nguyên lý làm việc: Xy lanh phanh 1, 2 là bộ phận công tác chính, có tác dụng ép toàn bộ các đĩa ma sát vào đĩa phanh nhờ áp lực của dầu thủy lực, do đó quá trình phanh được xảy ra. Các xy lanh này được cung cấp dầu cao áp từ bơm bánh răng 8 qua van phân phối điều khiển điện từ 9 đến van phanh chân 14, van này dưới tác dụng bàn đạp phanh người điều khiển tác dụng lực làm đóng, ngắt dòng dầu áp suất cao đến toàn bộ 4 xy lanh phanh chính của máy. Xy lanh phanh đỗ (4) có tác dụng khóa dừng máy, chống trôi khi không có người điều khiển, xy lanh này điều khiển khóa cơ khí ở 2 cầu, xy lanh được điều khiển bằng van phanh tay dạng van phân phối có cần gạt cơ khí, xy lanh (4) cũng được cung cấp dầu cao áp từ bơm bánh răng 8. Các thiết bị an toàn cho hệ thống phanh gồm có 3 ác quy thủy lực có tác dụng cung cấp dầu cao áp làm việc khi hệ thống phanh có vấn đề, phanh không còn khả năng làm việc, các thiết bị cảm biến áp suất 5 có tác dụng báo lên màn hình điều khiển làm cho hệ thông phanh được kiển soát dễ dàng hơn, các thiết bị van an toàn, van một chiều, bầu lọc có tác dụng làm an toàn mạch, điều chỉnh lưu lượng, làm sạch dầu thủy lực vì thế hệ thống phanh luôn được đảm bảo. k4.7 . Mạch thủy lực nâng hạ kích và trợ lực lái trên xe đa năng loại KGT-Vvà t K hiN hiI4-10 Mạch thủy lực nâng hạ kích và trợ lực lái 1- Xy lanh lái ; 2- Xy lanh nâng hạ kích ; 3- Van giảm áp ; 4- Đồng hồ đo áp suất ; 5- Đồng hồ đo thể tích ; 6- bơm ; 7 Thùng dầu ; 8- lọc; 9- Van an toàn ; 10- Cơ cấu lái ; 11-Van đổi chiều ; 12- Van phân phối ; 13 –Van cân bằng . Nguyên lý làm việc : - mạch trợ lực lái : Bơm 6 hút dầu từ thùng dầu 7 đến van giảm áp 3 qua van một chiều rồi đến van 12 ở vị trí chung gian dầu , đưa đến van đối chiều tai đây van đổi chiều sẻ đươc điều khiển bằng vô lăng trên xe , thay đôi chiều của van một chiều xẻ thay đổi hướng trợ lực lái sang trái hoặc sang phải . - Mạch nâng hạ kích : Bơm 6 hút dầu từ thùng dầu 7 đến van giảm áp 3 qua van một chiều rồi đến van 12 ở vị trí bên phải của van thì dầu đến cụm van giảm áp nhàm giảm áp suất , tiếp theo đến van cân bằng , cuối cùng đế xy lanh kích . ( ở vi trí bên phải của van phân phối ti ứng với vị trí nâng kích ). Tương tự ở vị trí bên trái của van phân phối ứng với vị trí hạ kích. - Khi hệ thống hoạt động quá tải hoặc khi xy lanh hết hành trình thì các van an toàn mở có nhiệm bảo vệ bơm và van phân phối . 5. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN BƠM CHÍNH VÀ TÍNH CHỌN XY LANH . 5.1. Tính toán lựa chọn bơm chính . 5.1.1. Giới thiệu các công thức dùng trong tính toán bơm piston-roto hướng trục Bơm chính dùng trong máy KGT-V là bơm piston-roto hướng trục. Sau đây là các công thức tính toán chính dùng trong tính toán bơm piston-roto. Hình 5-1 Bơm piston-roto hướng trục . Đĩa phân phối Đĩa nghiêng Roto ( trên có phân bố các xylanh ) Hình 5-2 Sơ đồ nguyên lý chuyển động của bơm piston-roto hướng trục . 5.1.1.1 Vận tốc chuyển động của piston Nguyên lý chuyển động của piston trong xylanh của máy piston-roto hướng trục cũng theo nguyên lý chuyển động của thanh truyền tay quay. Để thực hiện sự chuyển động tương đối của piston trong xylanh chỉ cần một trong hai bộ phận roto hoặc đĩa nghiêng quay. Gọi x là quãng đường chuyển động của piston trong xylanh ứng với góc quay j của đĩa nghiêng ( khi quay từ A đến B ) ta có : x = AB/.Sing = (OA - OB/ ) Sing = ( OA - OB.Cosj). Sing = ( R – R.cosj ). Sing = R ( 1 - cosj ). Sing Trong đó: R bán kính của tay quay của đĩa nghiêng Vận tốc chuyển động tương đối của piston là : (5.1) 5.1.1.2 Lưu lượng Thể tích chất lỏng mà piston chuyển được trong một vòng quay của rôto là : (s là hành trình của piston ; d đường kính ) Nếu máy có Z piston thì lưu lượng của máy trong một vòng quay là Lưu lượng lý thuyết (chưa kể đến tổn thất ) trung bình của máy với n là số vòng quay trong một đơn vị thời gian là : ( 5.2 ) Mà S = D.sin = Dx. tg D : Đường kính làm việc của đĩa nghiêng. Dx : Đường kính rôto trên đó phân bố các xylanh . (5.3 ) hoặc ( 5.4 ) Lưu lượng tức thời do mỗi piston piston tạo nên thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào vận tốc v của piston xylanh . hay ( 5.5 ) Lưu lượng tức thời của máy được xác định bằng tổng lưu lượng tức thời do các piston có ở buồng đẩy tạo nên.Nếu toàn bộ số piston là Z và số lượng piston ở buồng đẩy là (m +1) thì lưu lượng tức thời của bơm là . ( 5.6 ) Trong đó: a : là góc giữa 2 piston đo ở tâm roto . ( rad ) Vận tốc góc: ( rad/s ) Bán kính làm việc của đĩa nghiêng R = D/ 2 ( cm ) rút gọn lại ( 5.7 ) Ta thấy lưu lượng tức thời của bơm thay đổi theo góc quay của roto Ta có thể tìm được trị số góc quay ứng với trị số cực đại của lưu lượng Qmax bằng cách lấy đạo hàm của ( 5.7 ) theo và cho nó bằng không : Cos + cos ( + a ) + ... + cos( + m.a) = 0 Hay Cos + Cos.cosa - sin. Sina + ... + Cos.cos(ma) - sin. Sin(ma) = 0 Rút ra: ( 5.8 ) Khi thì lưu lượng của bơm sẽ nhỏ nhất Q = Qmin khi Để đánh giá mức độ không đều về lưu lượng của máy piston-roto,người ta dùng hệ số không đều về lưu lượng : ( 5.9 ) Ngoài ra còn dùng hệ số dao động lưu lượng để đánh giá sự dao động lưu lượng của bơm : ( 5.10 ) Vậy : ( 5.11 ) Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi số piston (Z) của bơm lớn thì hệ số dao động lưu lượng nhỏ. Hệ số dao động lưu lượng của bơm có số piston lẻ bao giờ cũng nhỏ hơn so với bơm có số piston chẵn. 5.1.2 So sánh các bơm 5.1.2.1. Bơm 1 Các thông số cho trước của bơm 1: Q = 160 (l/ph ) p = 210 ( bar ) n = 2400 ( v/ph ) d = 2 ( cm ) = 200 Z = 7 Hiệu suất lưu lượng = 0,97 Ta có lưu lượng lý thuyết trung bình của máy là : Q1 = = = 165 ( l/ ph ) Từ công thức ( 5.4 ) ta có đường kính của roto trên đó phân bố các xylanh là : = 8,6 (cm ) Suy ra : D = Dx / cos = 9,2 ( cm ) Ta có : Góc giữa 2 piston đo ở tâm roto: 0,897 (rad ) = 51,40 Vận tốc góc: ( rad/ s ) Bán kính làm việc của đĩa nghiêng: R = D / 2 = 4,6 ( cm ) Lưu lượng tức thời của máy,ta có số piston của bơm là 7 và số lượng piston có ở trong buồng đẩy là 4 ( m= 3 ).Từ công thức ( 5.7 ) ta có : ( l/ph ) Thế các giá trị vào công thức ( 5.8 ) ta có : tg 0,22 Vậy góc dao động của bơm Khi thì lưu lượng tức thời của bơm nhỏ nhất : Khi thì Q=Qmax Thay số vào công thức ( 5.7 ) ta có : Qmin = 2,718 ( l/s ) Qmax = 2,789 ( l/s ) Ta có: Q1 = 165 ( l/ ph ) = 2,75 ( l/ s ) Thay các giá tri Qmin , Qmax , Q1 vào các công thức ( 5.9 ), ( 5.10 ) ta có: Hệ số không đều về lưu lượng: Hệ số dao động lưu lượng : 5.1.2.2. Bơm 2 Các thông số cho trước của bơm 2: Q = 160 (l/ph ) p = 210 ( bar ) n = 2400 ( v/ph ) d = 2 ( cm ) = 200 Z = 8 Hiệu suất lưu lượng = 0,97 Lặp lại các bước như tính bơm 1 ở trên ta có: Lưu lượng lý thuyết : Q1 = 165 ( l/ph ) Đường kính roto ( Dx ) trên đó phân bố các xy lanh ( với z= 8 ): Dx = 7,52 ( cm ) Chọn Dx = 7,6 ( cm ) Đường kính làm việc của đĩa nghiêng D = 8,1 (cm ) Góc giữa 2 piston đo ở tâm roto : a = 0,785 ( rad ) = 450 Vận tốc góc: Bán kính làm việc của đĩa nghiêng: R = 4,05 (cm ) Lưu lượng tức thời của máy được xác định bằng tổng lưu lượng tức thời do các piston có ở buồng đẩy tạo nên. Bơm có số piston là 8 nên số lượng piston có ở trong buồng đẩy là 4 (với m= 3 ). Thế m = 3, a = 450 vào công thức ( 5.8 ) ta có: tg 0,414 Vậy góc dao động của bơm ứng với Q = Q max là Khi thì lưu lượng tức thời của bơm nhỏ nhất : Thay các giá trị vào công thức ( 5.7 ) ta có : Qmin = 2,637 ( l/s ) Qmax = 2,855 ( l/s ) Ta có: Q1 = 165 ( l/ ph ) = 2,75 ( l/ s ) Thay các giá tri Qmin , Qmax , Q1 vào các công thức ( 5.9 ), ( 5.10 ) ta có: Hệ số không đều về lưu lượng: Hệ số dao động lưu lượng : 5.1.2.3 Bơm 3 Các thông số cho trước của bơm 3: Q = 160 (l/ph ) p = 210 ( bar ) n = 2400 ( v/ph ) d = 2 ( cm ) = 200 Z = 9 Hiệu suất lưu lượng = 0,97 Lặp lại các bước như tính bơm 1 ở trên ta có: Lưu lượng lý thuyết : Q1 = 165 ( l/ph ) Đường kính roto ( Dx ) trên đó phân bố các xy lanh ( với z= 9 ): Dx = 6,68 ( cm ) Chọn Dx = 6,7 ( cm ) Đường kính làm việc của đĩa nghiêng D = 7,1 (cm ) Góc giữa 2 piston đo ở tâm roto : a = 0,697 ( rad ) = 400 Vận tốc góc: Bán kính làm việc của đĩa nghiêng: R = 3,55(cm ) Lưu lượng tức thời của máy được xác định bằng tổng lưu lượng tức thời do các piston có ở buồng đẩy tạo nên. Bơm có số piston là 9 nên số lượng piston có ở trong buồng đẩy là 5 (với m= 4 ). Thế m = 4, a = 400 vào công thức ( 5.8 ) ta có: tg 0,177 Vậy góc dao động của bơm ứng với Q = Q max là Khi thì lưu lượng tức thời của bơm nhỏ nhất : Thay các giá trị vào công thức ( 5.7 ) ta có : Qmin = 2,716 ( l/s ) Qmax = 2,758 ( l/s ) Ta có: Q1 = 165 ( l/ ph ) = 2,75 ( l/ s ) Thay các giá tri Qmin , Qmax , Q1 vào các công thức ( 5.9 ), ( 5.10 ) ta có: Hệ số không đều về lưu lượng: Hệ số dao động lưu lượng : 5.1.2.4. Kết luận Bơm 1: Hệ số không đều về lưu lượng: Hệ số dao động lưu lượng : Bơm 2: Hệ số không đều về lưu lượng: Hệ số dao động lưu lượng : Bơm 3: Hệ số không đều về lưu lượng: Hệ số dao động lưu lượng : So sánh các bơm có cùng Q ,p, n, d, ta kết luận : Hệ số dao động lưu lượng của bơm có số piston ( z ) lẻ bao giờ cũng nhỏ hơn so với bơm có số piston chẵn. Bơm có càng nhiều piston thì hệ số dao động lưu lượng càng nhỏ ( so sánh các bơm cùng chẵn hoặc cùng lẻ ) Nên ta quyết định chọn bơm thứ 3 ( z=9 ) để sử dụng trên xe đa năng loại KGT-V. 5.2.Tính chọn xy lanh thủy lực 5.2.1Tính chọn xy lanh thủy lực Các thông số của xylanh thủy lực: Áp suất làm việc: p = 200 (bar ) Tải trọng cho phép : Ft = 500 ( kN ) Hành trình làm việc : 500 ( mm) * Tính toán đường kính trong piston và đường kính cần piston: Hình 5-3 Sơ đồ lực tác dụng trong xy lanh thủy lực . Phương trình cân bằng lực của một: p1.A1- p2.A2 – .Ft – Fmsc – Fmsp = 0 ( 5.12 ) Trong đó: p1 : áp suất dầu ở buồng công tác. p2 : áp suất dầu ở buồng chạy không A1: diện tích pit tông ở buồng công tác. A2: diện tích pít tông ở buồng chạy không. Ft: tải trọng tác dụng lên cần pit tông Fmsc: lực ma sát giữa cần pit tông và vòng chắn khít.mk Fmsp: lực ma sát giữa pit tông và xy lanh. Ta sẽ xác định sự ảnh hưởng của các lực này thông qua hiệu suất cơ khí của xylanh lực sau khi đã xác định được lực F1. Hiệu suất cơ khí trong xylanh lực hc = 0,85 ÷ 0,97 (tr 152-Máy thủy lực). Nghĩa là lực ma sát trong xylanh bằng 3 ÷ 15% lực tổng cộng tác dụng lên piston. Lực ma sát trong xylanh lực là: Fmsx = Fmsp + Fmsc = (0,03 ÷ 0,15).F1 ( 5.13 ) Chọn: Fmsx = 0,1.F1 Vậy: lực tổng cộng tác dụng lên piston là: F1 = F2 + Fmsx + Ft = F2 + 0,1. F1 + Ft => 0,9.F1 = F2 + Ft 0,9. p1.A1 = p2.A2 + 0,5.Ft  ( 5.14 ) Trong đó p2 nối với bộ ổn tốc trên đường dầu về bể, chọn áp suất lớn nhất trong khoang chứa cần pittong p2 = 5 bar = 500 kN/m2. Chọn đường kính cần pit tông d = 0,7.D ( Trang 150 tài liệu [ 1 ] ) Suy ra: ( 5.15 ) = 0,189 (m) = 189 (mm) Chọn đường kính trong của xy lanh: D = 200 ( mm ) Vậy đường kính cần piston là: d = 140 ( mm ) * Tính chiều dày thành xylanh: Theo công thức ( 4.IV.23b ) tài liệu [ 2 ] ta có: Chiều dày thành xylanh: ( mm ) ( 5.16 ) Trong đó: Dn : đường kính ngoài của xylanh P : áp suất của dầu trong hệ thống thủy lực m : hệ số kể đến đặc điểm công nghệ, m = 0,9 ÷ 1,0 : Giới hạn bền của vật liệu chế tạo xylanh ( ứng suất kéo cho phép ) n : hệ số an toàn. Đối với hệ thống thủy lực tĩnh n = 3 ÷ 3,5 Ta có : Dn = D + thế vào biểu thức trên ta rút ra được: ( mm ) ( 5.17 ) Ta có : D = 200 ( mm ) = 0,2 ( m ) p = 220 ( bar ) = 22000 ( kN / m2 ) Chọn vật liệu làm xylanh là thép CT10 có: = 7,6 KG/mm2 = 74,556 N/mm2 ( 1 KG/mm2 = 9,81 N/ mm2 ) Chọn: m = 0,9 ; n = 3 Thế vào biểu thức trên ta được chiều dày thành xy lanh: 9,8 ( mm ) Ta chọn chiều dày thành xy lanh là: 10 ( mm ) 5.2.2 Tính bền cho cần piston: Cần piston là một thanh chịu nén đúng tâm. Muốn bảo đảm sự làm việc an toàn khi thanh chịu nén thì ứng suất trên mặt cắt ngang của nó không được vượt quá ứng suất cho phép. [ ] ( N/ mm2 ) ( 5.18 ) ( CT 2.16 tài liệu [ 3 ] ) Trong đó : N: lực dọc F: tiết diện cần piston Ta có : N = Ft = 500 ( KN ) F= = = 15386 ( mm2 ) Vậy ứng suất trong cần piston là: = 32,49 ( N/mm2 ) Chọn vật liệu làm cần piston là thép CT10 có = 7,6 KG/mm2 = 74,556 N/mm2 Ta thấy ứng suất trong cần piston vẫn nhỏ hơn ứng suất cho phép nên cần piston vẫn đảm bảo đủ điều kiện bền. 6. MÔ PHỎNG MẠCH THỦY LỰC TRÊN PHẦN MỀN AUTOMATION SUDIO 5.0 . 6.1. Giới thiệu chung về phần mền automation sudio5.0. 6.1.1. Giới thiệu chung về công nghệ mô phỏng và thiết kế. Trong thời đại công nghiệp hiện nay, việc tự động hoá trong các quá trình sản xuất đều diễn ra khá mạnh mẽ. Những bước phát triển đó đã bỏ qua các quá trình thủ công để đem lại năng suất cao trong lao động và hiệu quả trong quá trình sản xuất chế tạo. Trong quá trình sản xuất trước kia, để đạt được kết quả cuối cùng, ta phải thí nghiệm nhiều lần. Mà trong mỗi lần thí nghiệm này là một lần phải điều chỉnh, thay đổi kết cấu và chế tạo lại. Đây chính là nhược điểm trong quá trình sản xuất truyền thống, nó làm tốn thời gian, công sức, tiêu tốn vật liệu,... Lập bảng vẽ thiết kế, phân tích hệ thống Yêu cầu về hệ thống Xây dựng mô hình mô phỏng - chạy mô phỏng Đánh giá kết quả Sản xuất Đạt Không đạt Với sự bùng nổ của công nghệ tin học, việc áp dụng vi tính mà cụ thể hơn là công nghệ mô phỏng và thiết kế trên vi tính vào quá trình sản xuất đã giải quyết được phần nào những nhược điểm trên. Khi đó, một quá trình sản xuất có thể được tóm tắt như sau: Hình 6-1 Sơ đồ tóm tắt một quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng Từ sơ đồ trên, ta thấy nhìn chung quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng thể hiện được ưu điểm của quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng từ đó ta có thể nhanh chóng thấy được các hiện tượng trong hệ thống cũng như các quá trình thiết kế và làm việc của nó. Cụ thể đối với quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng, để đạt được kết quả cuối theo yêu cầu, ta cũng tiến hành thí nghiệm nhiều lần. Tuy nhiên, quá trình này được tiến hành trên mô hình mô phỏng, điều này giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian, tiền của, đem lại năng suất lao động. Bên cạnh đó, công nghệ mô phỏng còn cho phép kiểm tra sự ảnh hưởng của các thông số kết cấu, thông số vận hành một cách nhanh chóng. Nhờ đó, nhà thiết kế, sản xuất có thể nhanh chóng tìm được kết quả tối ưu nhất. 6.1.2. Tổng quan về phần mềm Automation Studio 5.0. Phần mềm Automation Studio được thiết kế bởi tập đoàn công nghệ Famic của Canada, là một phần mềm tính toán thiết kế, mô phỏng động học các sơ đồ mạch của nhiều hệ thống khác nhau, như sơ đồ mạch thủy lực, mạch khí nén, mạch điện điều khiển, mạch điện kỹ thuật số, mạch PLC. Được tạo ra cho ngành tự động hóa công nghiệp, giáo dục và phục vụ nhu cầu nghiên cứu. Sự mô phỏng trong phần mềm Automation Studio 5.0 là một công cụ đạt hiệu quả cao, được lập trình tự động trong phần mềm. Nó được xây dựng kết hợp của nhiều hệ thống đa phần tử. Lĩnh vực ứng dụng chính của Automation Studio 5.0 là thiết kế mạch và mô phỏng quá trình điều khiển. Automation Studio 5.0 là một công cụ được kết hợp trong không gian với cách xử lý và đồ hoạ thân thiện của người thiết kế. Trình tự lập một dự án thiết kế mô phỏng trong phần mềm Automation Studio 5.0 được biểu hiện trong sơ đồ sau. Tạo một dự án mới Tạo sơ đồ của dự án Mô phỏng dự án (quan sát, đo lường, kiểm tra, phê chuẩn) Đưa ra báo cáo Lưu dự án Xuất, in dự án Hình 6-2 Sơ đồ trình tự lập dự án trong phần mềm Automation Studio 5.0 6.1.2.1. Đặc điểm và công dụng. Trong môi trường Automation Studio 5.0 tất cả các công cụ thiết kế sử dụng một cách dễ dàng. Nòng cốt của hệ thống được thể hiện trong các tiện ích sau: 1. Diagram Editor (Trình biên tập sơ đồ thiết kế). 2. Project Explorer (Trình duyệt dự án). 3. Library Explorer (Trình duyệt thư viện). + Trong Diagram Editor cho phép bạn thiết lập và mô phỏng những sơ đồ thiết kế và tạo ra các bản báo cáo. + Trong khi đó Project Explorer được sử dụng quản lý file (tập tin) và phân loại tất cả các tài liệu kết hợp với mô phỏng. + Library Explorer cung cấp những thư viện kí hiệu cần thiết để tạo ra những sơ đồ cấu thành lên những dự án của người thiết kế. Tất cả các tài liệu của Automation Studio 5.0 đều giúp cho người dùng làm việc một cách nhanh chóng trong quá trình thiết kế của mình dưới các lĩnh vực khác nhau; thuỷ lực, điện, thuỷ khí,.. Bạn có thể in và xuất những sơ đồ của bạn với nhiều cách khác nhau kết hợp với những danh sách và các bản báo cáo để sắp xếp hoàn chỉnh công việc trên tập tin của bạn. 6.1.2.2. Giao diện chính của Automation Studio 5.0 Sau khi đã cài đặt phần mềm, biểu tượng phần mềm xuất hiện ngoài màn hình. Kích đúp chuột vào biểu tượng phần mềm Automation Studio 5.0, giao diện chính của phần mềm xuất hiện. Hình 6-3 Giao diện chính của Automation Studio 5.0. A - Thanh tiêu đề (tĩnh), thể hiện tên bài dự án đang thiêt kế. B - Thanh thực đơn (tĩnh), cho phép ta vào các lệnh chính của phần mềm. C - Các thanh công cụ (tĩnh). D - Library Explorer ( Trình duyệt thư viện) (động) E - Project Explorer (Trình duyệt dự án) (động) F - Trình đơn (động). Automation studio 5.0 là bộ chương trình thiết kế trình diễn dưới dạng mô phỏng, nó có nhiều mô đun (modules) khác nhau được tạo ra trong thư viện như; mạch thuỷ lực, thuỷ khí, điện, PLC, vân.vân...Nó cũng tạo ra các mạch liên kết để điều khiển trong quá trình làm việc của các thiết bị mô phỏng như điều khiển điện trong thuỷ lực hay thuỷ khí... 6.1.2.3. Giao diện thư viện chính. Trình duyệt thư viện là một trong những tính năng quan trọng dùng để thiết kế trong phần mềm Automation Studio 5.0, có rất nhiều thư viện khác nhau: Thư viện cơ bản, thư viện nâng cao, và thư viện do người thiết kế tự tạo. Trong thư viện thiết kế cơ bản bao gồm hàng nghìn ký hiệu tiêu chuẩn khác nhau về thủy lực, khí nén, điện điều khiển, điện kỹ thuật số, PLC...Thư viện thiết kế nâng cao có nhiều tính năng nâng cao như thư viện máy ảo cho phép mô phỏng hoạt động của máy tương ứng với hoạt động của sơ đồ thiết kế và kết nối máy ảo với thiết bị điều khiển bên ngoài. Hình 6-4 Giao diện của thư viện chính. A–Của sổ thư viện; B–Mở thư viện; C–Các mục trong thư viện; D–Các ký hiệu của các phần tử thiết kế trong thư viện. 6.1.2.4. Giao diện tra cứu ý nghĩa các ký hiệu trong thư viện. Trong mục Help của phần mềm giúp người thiết kế tra cứu các ký hiệu các phần tử được sử dụng trong phần mềm này. Có hàng trăm các ký hiệu thủy lực khác nhau đã được tiêu chuẩn hóa, có thể giúp cho người mới thiết kế tiếp cận với phần mềm một cách dễ dàng. Hình 6-5 Giao diện tra cứu ý nghĩa ký hiệu bơm thủy lực . 6.1.2.5. Giao diện thiết kế chính của các phần tử. Trên nền thiết kế chính có chia lưới ô vuông, cho phép người dùng thiêt kế mạch bằng cách tìm trong thư viện các ký hiệu các phần tử kéo và thả ra nền thiết kế, lắp ráp các phần tử với nhau thành mạch tổng thành, và cho phép nối kết các thiết bị điều khiển với mạch đang thiết kế. Tại đây người thiết kế dễ dàng tự thiết kế ra các phần tử khác nhau và lập lên thư viện cho riêng mình, như thiết kế các loại van điều khiển, van phân phối, van giảm áp, xy lanh thủy lực, bộ nguồn, bộ điều khiển... Hình 6-6 Giao diện thiết kế van điều khiển Hình 6-7 Giao diện lựa chọn các đường dẫn dầu trong van điều khiển 6.1.2.6. Giao diện tính toán các phần tử. Các phần tử trên nền thiết kế chính được tính toán một cách rõ ràng, như tính toán các thông số đầu vào của xylanh, động cơ, tổn thất đường ống, … Hình 6-8 Giao diện tính toán của các xylanh có trong phần mềm. 6.1.2.7. Thanh công cụ mô phỏng chương trình. Sau khi tính toán thiết kế sơ đồ trên nền chính, tiến hành kiểm tra kết nối các phần tử (Chọn Tools -> Verify Connections.) trước khi cho mô phỏng sự hoạt động của sơ đồ vừa thiết kế. Hình 6-9 Thanh công cụ mô phỏng. A – Mô phỏng sơ đồ mạch với tốc độ bình thường B – Mô phỏng từng bước khi kích chuột vào phần tử mô phỏng. C - Mô phỏng sơ đồ mạch với tốc độ chậm D – Tạm dừng E – Dừng mô phỏng F – Chọn mô phỏng toàn bộ sơ đồ mạch trong dự án. G – Mô phỏng tài liệu hiện hành. H – Mô phỏng đối tượng được lựa chọn I – Lựa chọn đối tượng mô phỏng trong hộp thoại J - Đóng, mở cửa sổ đồ thị mô phỏng. 6.1.2.8. Các nhóm phần tử thiết kế và mô phỏng có trong Automation Studio 5.0. Mô hình hệ thống trong Automation có thể bao gồm nhiều phần tử thuỷ lực, phần tử cơ khí, phần tử điện- điện tử…Mỗi phần tử có mục đích và công dụng khác nhau. Những phần tử được gộp lại thành từng nhóm dựa trên loại và chức năng của nó. Bằng cách này, các nhóm phần tử mà tên của nó được liệt kê trong menu của cửa sổ thư viện làm việc. Bây giờ ta tìm hiểu một số nhóm đặc trưng cần thiết kế để mô phỏng trong phần mềm: 6.1.2.8.1. Nhóm hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực. Nhóm phần tử này trong Automation Studio 5.0 dùng để thực hiện các chức năng như: Tạo năng lượng (bơm dầu, bộ lọc..), nhận tín hiệu (các nút ấn..), xử lý (van áp suất, van điều khiển từ xa…), điều khiển (van đảo chiều..), chấp hành ( xylanh, động cơ dầu..)… Ở đây ta có thể chỉ ra một số nhóm sau. a) Nhóm van áp suất. Phần tử này dùng để điều chỉnh áp suất, tức là cố định hoặc tăng, giảm trị số áp suất trong hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực. Trong van áp suất bao gồm các loại sau: Van tràn, van giảm áp, van đóng mở nối tiếp, van cản,... Hình 6-10 Nhóm van áp suất được mô phỏng trong Automation Studio 5.0 b) Nhóm van đảo chiều. Phần tử này dùng để đóng mở các ống dẫn để khởi động các cơ cấu biến đổi năng lượng và đảo chiều của các cơ cấu chấp hành. Trong phần mềm mô hình của van này được xây dựng theo các cửa và vị trí tương ứng với từng mạch thuỷ lực cần thiết kế (2 cửa 1 vị trí(2/1), 4/3, 6/3,…). Nó được định nghĩa bởi các yếu tố sẵn có trong phần mềm. Hơn nữa loại van này có nhiều loại cơ cấu điều khiển với các tín hiệu khác nhau như; Điều khiển bằng tay, bằng lò xo, cử, tay gạt,…Tuy nhiên tuỳ theo từng điều kiện và từng hệ thống cần thiết kế ta có xây dựng các loại khác nhau. Hình 6-11 Nhóm van đảo chiều được mô phỏng trong Automation Studio 5.0 c) Nhóm van tiết lưu. Hiện nay phần tử này có nhiều loại trong phần mềm như; van tiết lưu một chiều, van tiết lưu hai chiều... Hình 6-12 Nhóm van tiết lưu được mô phỏng trong Automation Studio 5.0. Tuỳ theo mỗi loại nó sẽ thực hiện các nhiệm vụ riêng như điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc và thời gian chạy của cơ cấu chấp hành. d) Bộ ổn định tốc độ. Trong mô hình này có nhiều cơ cấu chấp hành làm việc cần chuyển động êm, chính xác, duy trì được trị số điều chỉnh, ổn định được tốc độ chuyển động của các cơ cấu một cách hoàn thiện hơn. e) Nhóm van chặn. Phần tử này được định nghĩa trong phần mềm là chặn dòng chảy đi theo một chiều hoặc khoá lẫn các hướng điều khiển hay hướng chảy của dòng chất lỏng. trong nhóm này có các loại sau; Van tác một chiều, van một chiều điều khiển được hướng chặn, van tác động khoá lẫn. Hình 6-13 Nhóm van chặn được mô phỏng trong Automation Studio 5.0. f) Nhóm xylanh truyền động. Phần tử này được định nghĩa của một cơ cấu chấp hành để thực hiện các chuyển động thẳng. Trong nhóm này có hai loại là xylanh lực và xylanh quay. Trong xylanh lực chuyển động tương đối của piston và xylanh là chuyển động tịnh tiến, trong xylanh quay chuyển động tương đối của nó là chuyển động quay theo các góc giới hạn hoặc 3600. Trong nhóm này có hai loại xylanh đó là; xylanh tác dụng đơn, xylanh tác dụng kép. Hình 6-14 Nhóm xylanh được mô phỏng trong Automation Studio 5.0. g) Nhóm ống dẫn, ống nối. Các phần tử điều khiển có trong phần mềm dùng cho hệ thống thuỷ lực ống dẫn ống nối được dung khá phổ biến và nó các kích thước khác nhau tuỳ theo các loại cơ cấu có trong hệ thống chấp hành. Ngoài ra trong nhóm này còn có vòng chắn đóng vai trò đảm bảo sự làm việc của các phần tử thuỷ lực. 6.1.2.8.2. Nhóm điều khiển điện, điện - thuỷ lực. Trong phần tử ứng dụng Automation Studio 5.0, ngoài các phần tử trong hệ thống thuỷ lực thì còn có một phần không nhỏ các phần tử điện để điều khiển thuỷ lực hay điều khiển kết hợp. Phần tử điện có trong phần mềm gồm nhiều bộ phận trong đó ta có thể tìm hiểu đến một số bộ phận như; Công tắc, nút ấn, rơle, công tắc hành trình nam châm hoặc cơ điện, các cảm biến… a) Rơle áp suất. Rơle được định nghĩa là một phần tử để xử lý các tín hiệu từ đó chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu điện. Trong mô hình của phần mềm thì rơle có nhiều loại và tuỳ theo từng loại mà ta thấy được nhiệm vụ của nó. Và trong hệ thống ta khảo sát có rơle công suất, rơle đóng mở, rơle điều khiển, rơle thời gian… b) Van áp suất điện từ. Trong hệ thống truyền động bằng thuỷ lực để tránh quá trình nhiệt sinh ra trong dầu. Đồng thời làm giảm kết cấu của các phần tử thuỷ lực cho gọn nhẹ, không cồng kềnh. Trong phần mềm này van áp suất điện từ cũng là phần tử được xây dựng trên các mô hình tuỳ theo công dụng của từng mạch. 6.1.2.8.3. Nhóm cung cấp và xử lý dầu. a) Bơm và động cơ. Hình 6-15 Nhóm bơm và động cơ được mô phỏng trong Automation Studio 5.0. Bơm và động cơ dầu là hai phần tử có trong Automation Studio 5.0 có các chức năng và các dạng khác nhau theo các mô hình cần xây dựng khác nhau. Nhiệm vụ chính của phần tử bơm là tạo ra năng lượng còn động cơ dầu là tiêu thụ năng lượng. Về bơm dầu trong hệ thống thuỷ lực cần mô phỏng thường là bơm thể tích có thể điều chỉnh hoặc cố định được lưu lượng. Ngược lại động cơ dầu thực hiện quá trình biến đổi năng lượng là dầu có áp suất được đưa vào buồng công tác của động cơ biến năng lượng của dòng chảy này thành động năng quay trục động cơ. Có nhiều loại bơm dầu khác nhau như; Bơm piston, bơm bánh răng, bơm cách gạt, bơm hướng trục… b) Bể dầu. Đây là phần tử cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín để cấp hay nhận dầu kín về và toả nhiệt trong quá trình làm việc mà trong mô hình có các loại bể dầu tuỳ theo kích thước và dung lượng cần thiết. Hình 6-16 Nhóm thùng chứa dầu được mô phỏng trong Automation Studio 5.0 c) Bộ lọc dầu. Hình 6-17 Nhóm lọc dầu được mô phỏng trong Automation Studio 5.0. Bộ lọc dầu là phần tử được định nghĩa cho công việc ngăn ngừa các chất bẩn thâm nhập vào, và tránh cho dầu khỏi bị ô nhiễm hoặc nhiễm bẩn trong quá trình làm việc của hệ thống. Trong mô hình bầu lọc thường đặt ở ống hút của bơm dầu để cho dầu sạch hơn khi làm việc hoặc tại các cửa ra của bơm. Tuỳ theo hệ thống mà ta có thể chọn được các bộ lọc theo tiêu chuẩn như; Lọc thô, lọc tinh, lọc trung bình… 6.1.3. Quá trình điều khiển ứng dụng trong phần mềm Automation Studio 5.0. Đối với phần mềm Automation Studio 5.0, các quá trình điều khiển gồm nhiều loại như; Điều khiển trực tiếp hay gián tiếp bằng điện, thuỷ lực, khí nén, Vi điều khiển, PLC, hay kết hợp. Tuy nhiên hệ thống điều khiển của nó gồm nhiều phần tử hợp thành và được xây dựng thông qua sơ đồ sau. Phần tử đưa tín hiệu Phần tử xử lý và điều khiển Cơ cấu chấp hành Năng lượng điều khiển Hình 6-18 Sơ đồ tóm tắt quá trình điều khiển trong Automation Studio 5.0. Phần tử đưa tín hiệu thường nhận những giá trị của các đại lượng vật lý, thường là đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển. Phần tử xử lý tín hiệu gồm nhiều phần tử nhận vào quy tắc logic và làm thay đổi trạng thái sau đó điều khiển các dòng năng lượng theo yêu cầu. Còn cơ cấu chấp hành thường thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển và nó là đại lượng ra của mạch điều khiển. Trong mô hình thiết kế mô phỏng của Automation Studio 5.0, ngoài các quá trình điều khiển như điện, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp còn có điều khiển bằng PLC, hoặc thiết kế các họ vi điều khiển. Ở đây ta giới thiệu sơ qua về các phần tử ứng dụng của PLC để điều khiển các quy trình làm việc của các loại máy. PLC ( Programmable Logic Controller) là phần tử điều khiển lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua nhóm ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự để tác động vào quá trình điều khiển thông qua các nút bậc tắt khác nhau. Hơn thế nữa nhờ vào các thiết bị có bên trong mà nó có một số chức năng riêng trong quá trình thiết kế các mạch điều khiển và chạy chương trình này. Việc mô phỏng và tính toán hệ thống thủy lực là một nhu cầu tất yếu, đặc biệt khi các hệ thống ngày càng trở nên phức tạp. Nhu cầu xuất phát từ nhiều yếu tố khác nhau, tuy nhiên có thể đưa ra mấy nguyên nhân chính như sau: Đầu tư cho các hệ thống thực (ngay cả hệ thống thí nghiệm bán công nghiệp) thường rất cao, đặc biệt là các thiết bị dùng trong công nghiệp. Chi phí này bao gồm tiền mua thiết bị, đầu tư cho phòng ốc, chi phí vận hành, sửa chữa. Mô tả các hệ thống thực cho phép thực hiện việc đánh giá, kiểm tra chất lượng hệ thống trước khi áp dụng trong thực tế, nhất là với các hệ thống lớn và phức tạp. Mô tả hệ thống thực cho phép quá trình thế kế, xây dựng và vận hành hệ thống được thực hiện linh hoạt, hiệu quả. Để đánh giá một phần mềm tính toán, mô phỏng người ta sử dụng các tiêu chí chính sau: + Tính chính xác: đối tượng cần được mô phỏng với độ chính xác mong muốn. Để đạt được điều này, cần sử dụng các thuật toán đặc biệt trong tính toán, giải phương trình vi phân… (tự động thay đổi bước tính, xác định điểm zero-crossing …). + Khả năng mô phỏng: mô phỏng được nhiều loại hệ thống khác nhau, thủy lực, khí nén, điện điện tử, điện kỹ thuật số, PLC… Do đó có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau với những đặc thù riêng. + Tính linh hoạt: dễ dàng thay đổi, thêm bớt các thành phần mà không làm ảnh hưởng đến các thành phần khác. +Khả năng sử dụng lại: Do các đối tượng trong công nghiệp rất phong phú và phức tạp nên khả năng sử dụng lại các mô hình đã xây dựng sẵn rất cần thiết. + Tính đơn giản, trực quan: việc xây dựng mô hình có thể được thực hiện hoàn toàn trên giao diện đồ họa, sử dụng chủ yếu các thao tác kéo – thả và đặt tham số. Đối với mô phỏng các quá trình công nghiệp, khả năng biểu diễn hoạt động của hệ thống dưới dạng hình ảnh đồ họa chuyển động là cần thiết. + Tính thời gian thực: khả năng thực hiện mô phỏng theo thời gian thực, có thể đòi hỏi phần cứng đặc biệt hay có thể thực hiện ngay trên máy tính thông thường. + Khả năng tích hợp: khả năng giao tiếp, kết hợp với các công cụ khác (công cụ thiết kế hệ thống, công cụ lập trình cho bộ điều khiển thực…) . 6.2. Mô hình hóa quá trình điều khiển hệ thống thủy lực của xe đa năng loại KGT-V trên phần mềm auto mation studio 5.0. 6.2.1. Xây dựng mô hình sơ đồ thuỷ lực hệ thống nâng hạ cần thứ nhất và đoạn kéo dài. Sau khi khảo sát cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong sơ đồ thuỷ lực của hệ di chuyển. Với xe đa năng loại KGT-V, khả năng làm việc với công suất lớn do đó hệ di chuyển gồm nhiều phần tử kết hợp trong mạch thuỷ lực và luôn đảm bảo là hệ mạch kín. Chúng ta xây dựng mô hình hệ thống thuỷ lực trên phần mềm Automation Studio 5.0 như sau: Hình 6-19. Mô hình sơ đồ thuỷ lực điều khiển nâng hạ cần thứ nhất và đoạn kéo dài trong phần mềm Automation Studio 5.0. 6.2.2. Xây dựng mô hình sơ đồ thuỷ lực hệ thống điều khiển cần thứ hai và động cơ quay toa . Hình 6-20 Mô hình sơ đồ thuỷ lực điều khiển cần thứ hai và động cơ quay toa . 6.2.3. Xây dựng mô hình sơ đồ thuỷ lực hệ thống điều khiển xy lanh công tác . Hình 6-21 Mô hình sơ đồ thuỷ lực điều khiển xy lanh công tác . 6.2.4. Xây dựng mô hình sơ đồ thuỷ lực hệ thống nâng hạ kích và trợ lực lái. Hình 6-22 . Mô hình sơ đồ thuỷ lực điều khiển điều khiển hệ thống nâng hạ kích và trợ lực lái.. 6.2.5. Mô phỏng quá trình làm việc nâng hạ cần thứ nhất và đoạn kéo dài. Hình 6-23 . Mô phỏng quá trình làm việc nâng hạ cần thứ nhất và đoạn kéo dài. 6.2.6. Mô phỏng quá trình làm việc cần thứ hai và động cơ quay toa . Hình 6-24 Mô phỏng quá trình làm việc nâng hạ cần thứ hai và động cơ quay toa. 6.2.7. Mô phỏng quá trình làm việc xy lanh công tác . Hình 6-25. Mô phỏng quá trình làm việc việc xy lanh công tác . 6.3. Phân tích kết quả . Sau khi mô phỏng quá trình làm việc của hệ thống thì từ phần mềm xuất ra được các đồ thị đặc tính và hình mô phỏng của nhiều phần tử. Sau đây là một vài phần tử minh hoạ thể hiện trong quá trình mô phỏng. Trên các các đồ thị đặc tính này tuỳ theo từng phần tử mà ta thể hiện mối quan hệ với thời gian thông qua các đường như: lưu lượng, áp suất, gia tốc,… 6.3.1. Xylanh nâng cần. Khi mô phỏng quá trình làm việc của xylanh, trên đồ thị đặc tính này thể hiện lưu lượng Q (GPM) và áp suất của chất lỏng ở phía dưới pittông P (psi) với thời gian t (s). Hình 6-26. Đồ thị đặc tính của xylanh nâng cần. 1– Đường đặc tính áp suất chất lỏng trong xylanh; 2 – Đường đặc tính lưu lượng chất lỏng đi vào xylanh. Trên đường đặc tính lưu lượng (1) ta thấy; - Trong khoảng thời gian từ 0 đến 5 (s) đầu là lúc hệ thống thuỷ lực đã làm việc nhưng cần điều khiển vẫn ở vị trí dừng (HOLD) thì áp suất và lưu lượng của xylanh vẫn bằng 0. Xylanh chưa làm việc. - Khi ta đóng cần điều khiển vào số 3 (vị trí nâng cần) lúc này áp suất và lưu lượng đều tăng nhanh và đạt giá trị ổn định trong khoảng thời gian khoảng 5 (s) tương ứng với thời gian pittông nâng cần đi hết hành trình làm việc. Khi pittông đi đến giới hạn trên thì áp suất tăng đột ngột và đạt giá trị lớn nhất tại giá trị là 1400 psi (96,5 bar) còn lưu lượng giảm xuống và bằng 0. - Tiếp tục đóng cần điều khiển để vào số 1 (vị trí hạ cần) lúc này lưu lượng có giá trị âm chứng tỏ chất lởng chảy theo hướng ngược lại còn áp suất giảm nhưng vẫn không đạt giá trị bằng 0 như lúc mạch mới làm việc do sức cản trên đường ống, các van, lọc dầu… 6.3.2. Mô tơ quay toa. Hình 6-27 Đồ thị đặc tính của mô tơ quay toa 1- Đặc tính áp suất cửa vào; 2 – Đặc tính lưu lượng vào mô tơ; 3 – Đặc tính tốc độ. Khi mô phỏng quá trình làm việc của mô tơ quay toa trên đồ thị đặc tính này thể hiện lưu lượng Q (GPM) và áp suất của chất lỏng ở phía dưới pittông P(psi), tốc độ của mô tơ (V/ph) với thời gian t (s). Trong khoảng thời gian từ 0 đến 5(s) đầu là lúc hệ thống thuỷ lực đã làm việc nhưng cần điều khiển vẫn ở vị trí dừng (HOLD) thì áp suất, lưu lượng và tốc độ của mô tơ vẫn bằng 0. Mô tơ chưa làm việc. Khi ta đóng cần điều khiển vào số 4 (vị trí quay cần sang trái) thì các thông số đều tăng nhanh và đạt đến giá trị ổn định. Mô tơ đạt được số vòng quay là 2000( V/ph),lưu lượng qua mô tơ đạt giá trị 80 GPM ( 300 l / ph) và áp suất tại cửa vào đạt giá trị khoảng 900 psi (62 bar) Khi đưa cần điều khiển trở lại vị trí dừng 9 các giá trị lưu lượng và tốc độ trở về 0 tuy nhiên giá trị áp suất vẫn có giá trị dư do có trở lực của hệ thống. Khi đưa cần điều khiển vào số 2 ( vị trí quay toa sang phải ) thì các thông số biến đổi theo chiều ngược lại tuy nhiên có xảy ra sự dao động các thong số do hiện tượng va đập thủy lực. 6.3.3. Van an toàn. Hình 6-28 Đồ thị đặc tính van an toàn. 1- Đặc tính áp suất tại cửa vào; 2 – Đặc tính lưu lượng qua van; 3 – Đặc tính áp suất tại cửa ra. Quá trình làm việc của van an toàn được mô phỏng bởi 3 đại lượng; lưu lượng qua van Q(GPM) và áp suất của chất lỏng ở cửa vào và cửa ra P(psi) với thời gian t(s). Dựa vào đồ thị ta thấy khi áp suất tại cửa vào tăng vượt qua giá trị làm việc của van là 360 bar thì lưu lượng tăng và đạt giá trị khoảng 200 (l/ph). Lúc này ứng với thời điểm chưa mở van khóa an toàn, hoặc cần điều khiển ở vị trí dừng hoặc pittông đã lên tới điểm trên cùng hoặc dưới cùng. Khi áp suất tại cửa vào giảm và nhỏ hơn giá trị làm việc của van là 360 bar thì lúc này lưu lượng bằng 0 van ngừng hoạt động 6.3.4. Bơm Khi mô phỏng quá trình làm việc của xylanh, trên đồ thị đặc tính này thể hiện lưu lượng Q(GPM) và áp suất của chất lỏng ở sau bơm P(psi) với thời gian t(s). Hình 6-29 Đồ thị đặc tính bơm. 1- Đặc tính lưu lượng ra của bơm; 2 – Đặc tính áp suất tại cửa ra; 3 – Đặc tính lưu lượng ra của bơm. Dựa vào đồ thị ta thấy trong quá trình làm việc bình thường lưu lượng ra của bơm là 56 GPM (254 l/ph). Áp suất làm việc lớn nhất là 5220 psi (360 bar) và nhỏ nhất là 768 psi (53 bar). 6.3.5. Kiểm tra các thông số của bơm trên Automation Studio 5.0. Sau khi ta tính toán bằng lý thuyết ta có thể kiểm nghiệm lại bằng phần mềm với các giao diện Hình 6-30 Thông số của bơm 6.3.6 Kiểm tra các thông số của xylanh trên Automation Studio 5.0. Hình 6-31 thông số của xy lanh . 7. CÁC THIẾT BỊ AN TOÀN 7.1. Thiết bị giới hạn tầm cao với và quay đế Xe phải có công tắc giới hạn độ cao điện thuỷ lực khi làm việc bên dưới các đường điện. Thiết bị trên giới hạn độ cao của tầm với để tránh rủi ro phiền phức với đường điện. Khi có đường ray kép, một thiết bị điện thuỷ lực khác cho phép giới hạn độ quay của đếquay để tránh phiền phức cho đường tray thứ hai. Hình 7-1 Thiết bị giới hạn độ cao . Hình 7-2 Thiết bị giới hạn đế quay 7.2. Bơm thủy lực khẩn cấp bằng tay Trong trường hợp động cơ hay bơm chính hỏng, vẫn có thể thực hiện tất cả các chuyển động chính nhờ sử dụng bơm tay khẩn cấp (H) (hình7-3) ,làm việc như sau: - Cắm cần kéo dài (2, hình 7-4) đặt trong buồng lái vào tay gạt (L, hình 7-3) - Giữ cần ở vị trí 1, hình 2 và lắc. Cùng lúc đó tác động các cần gạt hay bàn đạp của các chuyển động đã chọn. H L  Hình 7-3 Hình 7-4 Cái tay gạt, có thể thấy từ bên cạch buồng lái, điều khiển một van, nó chuyển hướng dầu: 1 – quay về phía bộ phân phối làm việc cho di chuyển cần, đoạn kéo dài, đế quay, các thiết bị. 2 - Quay về phía bộ phân phối dịch vụ cho di chuyển bánh sắt, móc ray hay chân bộ thăng bằng. Hình 7-5 7.3. Hệ thống giới hạn tải Thiết bị giới hạn tải lắp trên xe KGT/V gồm 4 công tắc áp suất điều khiển áp suất trên kích cần thứ nhất: Hai công tắc áp suất được điều chỉnh cho điều kiện đường bộ như sau: Công tắc áp suất 1 hiệu chỉnh làm sang đèn báo động sớm màu cam (hình 2, vị trí A) khi tải nặng đạt đến 90% tải lớn nhất có thể chấp nhận trên lốp khi cần ở vị trí ngang 900. Công tắc áp suất 2 hiệu chỉnh làm sang đèn báo màu đỏ và tác động thiết bị còi (hình 7-7, vị trí B và C) khi tải nặng đạt tới 100% tải lớn nhất được chấp nhận trên lốp khi các cần ở vị trí ngang 900. Hai công tắc áp suất khác được hiệu chỉnh cho điều kiện bánh sắt như sau: Công tắc áp suất 3 hiệu chỉnh làm sang đèn báo động sớm màu cam (hình 2, vị trí A) khi tải nặng đạt đến 90% tải lớn nhất có thể chấp nhận trên bánh s ắt khi cần ở vị trí ngang 900. Công tắc áp suất 4 hiệu chỉnh làm sang đèn báo màu đỏ và tác động thiết bị còi (hình 7-7, vị trí B và C) khi tải nặng đạt tới 100% tải lớn nhất được chấp nhận trên bánh sắt khi các cần ở vị trí ngang 900. Hình 7-6 Hình 7-7 1 Hai công tắc rất nhỏ, nhận ra bánh sắt đã bị hạ thấp xuống, nối bằng cách đặt rơle cấu hình bánh sắt và cắt cấu hình đường bộ của thiết bị giới hạn tải. Chỉ trong cấu hình bánh sắt của thiết bị giới hạn tải, nó có nhiệm vụ như một đầu dò độ phẳng; khi độ nghiêng đường ray đến 20, đầu dò này tác động thiết bị cảnh báo âm thanh và cảnh báo người vận hành rằng lúc này phải giảm tải thêm nữa so với ngưỡng của thiết bị giới hạn tải. (xem trong bảng nâng của KGT/V tải tối đa cho phép với góc nâng đặc biệt trên đường ray) Tình trạng báo động (tín hiệu còi + đèn báo đỏ) cảnh báo người vận hành rằng tải nâng là 100% tải tối đa cho phép nhưng không cấm các di chuyển của xe. Trên cả hai cấu hình xe (trên lốp và trên bánh sắt), thiết bị giới hạn được hiệu chỉnh tải là tải cho phép tối đa khi các cần ở 900 ngang; song nếu xe làm việc với các cần vị trí dọc, tải tối đa cho phép cũng là tải khi các cần ở vị trí ngang 900. - Đặt thiết bị giới hạn tải Công tắc áp suất tải số 1: đặt 90% tải tối đa trên lốp ở 900 ngang. Công tắc áp suất tải số 2: đặt 100% tải tối đa trên lốp ở 900 ngang. Công tắc áp suất tải số 3: đặt 90% tải tối đa trên bánh s ắt ở 900 ngang. Công tắc áp suất tải số 1: đặt 100% tải tối đa trên b ánh sắt ở 900 ngang. 8. BẢO DƯỠNG MÁY 8.1. Chạy rà máy Yêu cầu một giai đoạn chạy rà cho máy, trong khi đó tăng thêm các công việc bảo dưỡng tiêu chuẩn như mô tả trong sách hướng dẫn, các công việc tăng thêm là cần thiết. Được chỉ rõ sau đây và sau đó không yêu cầu hay chỉ là những lần sau. Nếu tải phù hợp được tuân theo trong quá trình chạy rà, và thực hiện việc bảo dưỡng cẩn thận thì các chi tiết linh kện máy sẽ có tuổi thọ dài, và chi phí bảo trì/ chạy máy giảm xuống. Như thường lệ chúng tôi đề nghị như sau: 1) Không chạy máy ở điểm hiệu suất cao nhất. 2) Không chạy máy ở vòng quay cao nhất trong thời gian dài, nhưng cũng không chạy ở tốc độ quá thấp (dưới một nửa vòng quay), ( có thể là nguyên nhân vượt mức tiêu thụ dầu và là nguyên nhânchảy dầu qua lỗ xả dầu). 3) Khi động cơ khởi động lạnh, để chạy không tải vài phút, sau đó cứ năm phút tăng thêm khoảng 600 vòng/phút cho đến khi đạt 1/3 vòng quay lớn nhất. 4) Phải chắc chắn không bị rò dầu, dầu diezen hay khí. Phải sử lý ngay nếu bị. 5) Kiểm tra và siết lại các bulông nếu bị nới lỏng. Xyn hãy tìm đọc sau đây một bảng và thời gian các công việc kiểm tra chính để thực hiện cho các chi tiết linh kiện. + Chú ý : cần bảo dưởng hàng ngày 1) Động cơ mới thường tiêu hao dầu cao; nên trong khi chạy rà kiểm tra mức dầu hai lần một ngày. Để kiểm tra, cả trước khi khởi động và ngay sau khi dừng, que thăm mức dầu có hai dấu: - Dấu chấm: để kiểm tra mức dầu trước khi khởi động sau thời gian ngừng dài. - Dấu gạch: để kiểm tra mức dầu sau khi tắt động cơ 2 phút. Mức dầu phải ở giữa dấu MIN và MAX. 2) Kiểm tra đèn chỉ thị bộ lọc (8-4, hình 1) trên bảng điều khiển làm khô khí cho động cơ diezen. Nếu sang, làm sạch ống lọc, lắp bên trong vỏ (A, hình 8-2) 3) Làm sạch bụi van hở (B, hình 8-2). Đốt cháy bụi trong không khí là nguyên nhân dễ mòn động cơ. Để chắc chắn kéo dài tuổi thọ động cơ cẩn thận thực hiện việc bảo dưỡng thường kỳ. Quá nhiều khói xả và giảm công suất là dấu hiệu ống lọc bị tắc. A B Hình 8-1 Hình 8-2 4) Kiểm tra đồng hồ áp suất (C, hình 8-3) của bộ lọc (D, hình 8-4) của mạch kéo. Nếu kim chỉ ơt vùng màu đỏ hoặc áp suất đọc quá 0,25 bar thì thay ống lộc bằng dụng cụ đặc biệt. Hình 8-3 Hình 8-4 Các chi tiết được tiến hành bảo dưỡng định kỳ theo lịch bảo dưỡng được quy định sau: 10 giờ, 30 giờ, 50 giờ, 100 giờ, 250 giờ, 100 giờ làm việc. 8.2 Bảo dưỡng đặc biệt Mục này bao gồm các công việc không theo kế hoạch và thực hiện khi cần thiết 8.2.1. Bảo dưỡng ống làm sạc khí động cơ diesel Để tránh bảo dưỡng làm sạch thường xuyên hay thay lọc khí động cơ chỉ khi đèn chỉ thị (hình 8-5 ) sáng. Rất quan trọng hằng ngày làm sạch rãnh van thổi bụi (B hình 8-2). Nếu động cơ mất công suất hay tăng lượng khói nguyên nhân thường là một ống lọc khí bị tắc. Hình 8-5 hình 8-6 8.2.2 Xả khí trong mạch nhiên liệu Không khí có thể đi vào mạch nhiên liệu sau thời gian dài không làm việc, khi thay lọc hoặc ống vad khi thùng chạy hết nhiên liệu. Không khí làm cho khởi động khó hơn và cần phải xả khí ra. Công việc này thực hiện khi thùng đầy theo hướng dẫn có trong Sách hướng dẫn sử dụng động cơ. 8.2.3 Đặt giá trị áp suất các van trong hệ thống thủy lực Sau 100/200 giờ làm việc quan sát thấy một lượng giảm áp suất so với đặt bình thường của tất cả các phần kín khít và cần phải đưa áp suất trở lại giá trị hiệu chỉnh chỉ trên bảng dưới đây. ĐẶT GIÁ TRỊ ÁP SUẤT Nâng và hạ cần1° và 2° 220Kg/cm2 Các cần và kéo dài 220 Kg/cm2 Thiết bị chuyển động đóng, mở và quay 190 Kg/cm2 Quay nâng (động cơ thuỷ lực quay) 150 Kg/cm2 Quay đế quay 190 Kg/cm2 Kéo 400 Kg/cm2 Dịch vụ phụ 190 Kg/cm2 Van an toàn ấp suất phân phối 250 bar Van điều tiết bơm 220 bar Đặt van phải do hai người thực hiện: một người kiểm tra áp suất trên đồng hồ và thực hiện các điều chỉnh cần thiết, người kia thao tác các tay gạt điều khiển các thành phần thuỷ lực khi áp suất đã kiểm tra. 8.2.4 Kiểm tra áp suất trong mạch thủy lực làm việc Kiểm tra bằng cách mở nắp (vị trí A, hình 7-7) trên bộ phân phối và thay bằng một đồng hồ kiểm tra áp suất; sâu đó giữ động cơ ở ¾ tốc độ vòng quay tối đa thao tác một tay gạt tương ứng với xylanh chuyển động, kiểm tra chỉ thị áp suất trên đồng hồ dưới các trường hợp này. A Hình 8-7 8.3 Xử lý sự cố các lỗi thủy lực Khi thấy hiệu suất tổng thể giảm trong hệ thống thuỷ lực, thực hiện các kiểm tra thử nghiệm sau: Kiểm tra tổng thể - Mức dầu thuỷ lực trong thùng - Nắp thùng mở - Không có hút khí vào - Giá trị áp suất thuỷ lực - Độ chặt của việc lắp các ống hút Công việc khiểm tra đặc biệt . a) Trong mạch thuỷ lực làm việc (điều khiển di chuyển cần, quay đế và các thiết bị làm việc): - Kiểm tra các ống lọc có bị tắc không - Đo giá trị áp suất; nếu không bình thường tác động các van phân phối theo cách đã giải thích ở trên; nếu áp suất không trở lại giá trị bình thường :lỗi hỏng là nguyên nhân do bơm làm việc . b) Trong mạch thuỷ lực kéo (điều khiển di chuyển xe): - Kiểm tra đồng hồ chân không (B hình 8-2) trên lọc hút: giá trị không quá 0,25 bar; nếu không phải thay ống lọc . - Kiểm tra bơm kéo và động cơ phải do người có khả năng thực hiện. c) Trong mạch thuỷ lực các thiết bị phụ và lái (điều khiển chuyển động bánh sắt, móc ray, cần kích và lái thuỷ lực): - Kiểm tra ống lọc có tắc không; - Đo áp suất, xem giá trị có giảm so với dải thông thường đặt các van trên bộ phân phối (hình 8-7) như đã mô tả ở trên; nếu áp suất không phục hồi lại như bình thường, tháo bơm (A) (hình 8-8 ) và thay vì không thể sửa chữa được. Hình 8-8 XỬ LÝ SỰ CỐ LỖI NGUYÊN NHÂN SỬA CHỮA Đèn đỏ báo áp suất dầu sang và động cơ đang chạy Tốc độ vòng/phút quá thấp Mức dầu thiếu Độ nhớt dầu sai Tăng tốc độ quay động cơ Đổ them dầu Thay dầu Đèn đỏ báo dòng máy phát sang và động cơ đang chạy Cầu chì cháy Kiểm tra/thay cầu chì bộ điều chỉnh điện áp Nhiệt độ dầu cao Tắc ống lọc Làm sạch/thay ống lọc dầu Đồng hồ nhiệt độ dầu hỏng Cháy cầu chì Hỏng cảm biến Kiểm tra/thay cầu chì/cảm biến Báo mức dầu hỏng Cháy cầu chì Đèn báo bị cháy Cảm biến điện hỏng Kiểm tra/thay cầu chì, đèn, cảm biến Không nhả được phanh dừng đỗ Áp suất khí thấp Khơie động động cơ và chờ đồng hồ áp suất chỉ 5 bar. Nếu áp suất không đạt 5 bar, tìm chỗ dò trên hệ thống khí nén và kiểm tra máy nén khí. Phanh làm việc bánh trước không làm việc Có khí trong hệ thống thuỷ lực Áp suất hệ thống khí nén thấp. Kiểm tra mức dầu trong thùng bơm phanh Phanh làm việc bánh sau không làm việc Áp suất thấp trong hệ thống khí nén Tìm chỗ dò trên hệ thống khí nén và kiểm tra máy nén khí Động cơ không đánh lửa Ắc qui hết điện Các tiếp điểm bẩn hoặc hỏng Nạp lại ắc qui Vặn chặt và làm sạch các tiếp điểm Van điện từ không làm việc Cháy cầu chì van điện từ Buồng trục van bẩn Kiểm tra/thay cầu chì Rút rục ra, bôi trơn và lắp lại Các cần kích không có hiệu suất cao Áp suất thấp trong hệ thống Đợi áp suất khí nên đến 7 bar Kiểm tra/thay các vòng đệm hỏng Hiệu suất các chuyển động thuỷ lực thấp Ống lọc bị tắc Một phần ống lọc hút bị hở Kiểm tra ống lọc dầu, dầu bẩn Hiệu suất các chuyển động phụ thấp Bơm làm việc Xem Sửa chữa bơm làm việcSee working pump cure Hiệu suất mạch kéo thấp Ống lọc hút bị tắc Kiểm tra van áp suất trên đồng hồ chân không. Nếu thấp hơn 0,25 bar thì thay ống. Kiểm tra ống bị mở hoàn toàn không Xylanh sai chức năng Hỏng các vòng đệm Thay các vòng đệm Dò dầu từ chỗ khớp nối thuỷ lực Nới lỏng chỗ lắp, hỏng gioăng Siết lại các chỗ lắp, kiểm tra gioăng. 9. KẾT LUẬN Sau khi hoàn thành đồ án này đã giúp em biết được các mạch thủy lực trên xe đa năng loại KGT-V và hiểu được nguyên lý làm việc của nó. Việc hoàn thành đồ án này đã giúp em tổng kết lại những kiến thức về thủy lực, sức bền vật liệu. Việc sử dụng những phần mềm,ứng dụng mới để hỗ trợ cho quá trình tính toán và mô phỏng trong khi tiến hành mo phỏng là rất cần thiết và giúp cho công việc được tiến hành nhanh hơn. Trong quá trình khảo sát do trình độ còn hạn chế, tài liệu chưa đầy đủ nên chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự đóng góp ý kiến của các bạn. Cuối cùng cho chúng em được gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trong nhà trường đã truyền đạt kiến thức cho chúng em trong thời gian qua. Chúng em xin chân thành cám ơn thầy giáo Phan Thành Long đã tận tình hướng dẫn giúp chúng em thực hiện đề tài này. Đà Nẵng, ngày 28 tháng 05 năm 2010. Sinh viên thực hiện : Lê Khắc Đại Hoàng Kiên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận (1972). Thủy lực và máy thủy lực. Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội. [2] Phạm Hữu Đỗng, Hoa Văn Ngũ, Lưu Bá Thuận (2004). Máy làm đất. Nhà Xuất Bản Xây dựng, Hà Nội. [3] Lê Viết Giảng, Phan Kỳ Phùng (1997). Sức bền vật liệu. Nhà xuất bản Giáo dục. [4] I.L. BERKMAN, A.V.RANNEV, A.K.REIS ( Người dịch Nguyễn Văn Trọng, Nguyễn Xuân Chính ) (1984). Máy xúc xây dựng một gàu vạn năng. Nhà xuất bản Công nhân kỹ thuật, Hà Nội. [5] www.hydraulics.vn. Thang 4- 2010.