Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Kobelco SK-200

phép dòng dầu cao áp qua van tới xy lanh tay cần (8) làm cho pit tông trong xy lanh chuyển động tịnh tiến theo chiều tương ứng, dầu ở khoang đối diện trong sẽ được dẫn về thùng dầu qua van phân phối (41). - Mạch điều khiển xy lanh gàu (BUCKET): Khi ta đưa vào tín hiệu điều khiển PA2 hoặc PB2 thì tín hiệu sẽ điều khiển van phân phối (36) trượt về một phía và cho phép dòng dầu cao áp qua van tới xy lanh (9) làm cho pit tông trong xy lanh chuyển động tịnh tiến theo chiều tương ứng, dầu ở khoang đối diện trong xy lanh sẽ được dẫn về thùng dầu qua van phân phối (9). Hình 5-5: Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển các xy lanh thủy lực của máy đào KobelcoSK-200 Các cấu thành của HTTĐTL trên máy đào Kobelco SK-200 Van điều khiển + Nhiệm vụ: Van điều khiển có nhiệm vụ đóng, ngắt các dòng thủy lực điều khiển để điều khiển các van phân phối trong mạch thủy lực + Kết cấu: Kết cấu van điều khiển như hình 5-6, bao gồm: 1- Thân vỏ; 2- Đĩa đậy; 3- Gioăng bịt kín; 4- Vòng đệm; 5- Bu lông; 6- Bạc; 7,21- Đĩa; 8- Van trượt; 9- Đầu nối; 10- Thanh đẩy; 11- Đệm kín dầu; 12- Vòng đệm; 13- Vòng đệm 1; 14,16- Đế lò xo; 15- Vòng đệm 2; 17,18,19- Lò xo; 20- Khớp nối; 22- Đai ốc điều chỉnh; 23- Đai ốc khóa; 24- Cần điều khiển; 29- Vỏ bọc Hình 5-6: Mặt cắt ngang và ký hiệu của van điều khiển + Nguyên lý làm việc: Cần điều khiển (24) có 4 vị trí điều khiển để cho phép dòng dầu điều khiển đi ra 1 trong 4 cửa 1,2,3,4 để tới cơ cấu mà chúng ta cần điều khiển. Khi ta gạt cần điều khiển tới 1 vị trí thì đĩa (21) sẽ tỳ lên thanh đẩy (10) tương ứng, khi đó lực nén của lò xo (18) sẽ đẩy van trượt (8) tương ứng dịch chuyển xuống, cho phép dòng dầu điều khiển thông qua cửa tương ứng tới cơ cấu điều khiển. Van phân phối quay toa + Nhiệm vụ: Van phân phối quay toa có nhiệm vụ đóng ngắt, chuyển hướng các dòng thủy lực cao áp tới mô tơ quay toa để làm quay, dừng quay và đổi hướng quay của mô tơ quay toa. Van an toàn Hình 5-7:Mặt cắt ngang và ký hiệu của van an toàn + Nhiệm vụ: Van an toàn có nhiệm vụ cài đặt áp suất lớn nhất cho mạch và bảo vệ mạch không bị quá tải. + Kết cấu: Kết cấu van an toàn như hình 5-7; bao gồm: Giá đỡ (2) được lắp vào thân van (1) qua đế tựa (5), ụ van (3) được lắp vào giá đỡ (2), giá đỡ (2) được cố định vào thân bởi bu lông điều chỉnh (8) và vòng đệm (6), ụ van (3) được giữ bởi lò xo (7) và bu lông chặn (9), khi giữ cố định bu lông (8) và vặn bu lông (9) ta sẽ điều chỉnh được lực ép của lò xo lên ụ van (3) và điều chỉnh được áp suất cho phép của van an toàn, bu lông chặn (9) được khóa trên bu lông (8) bằng đai ốc (10) và các vòng đệm (11), nắp chụp (12) được vặn lên bu lông (9), các vòng đệm (11) và vòng đệm (6) có nhiệm vụ làm kín cho van, không cho không khí lọt vào hệ thống. + Nguyên lý hoạt động: Khe hở được tạo tại bề mặt trượt giữa ụ van (3) và giá đỡ (2) cho phép dầu tự do chảy qua. Dầu được cấp từ cổng P được dẫn tới khoang C qua lỗ S của giá đỡ (2) và khe hở tại mặt trượt giữa ụ van và giá đỡ. Lực lò xo đủ lớn để ụ van không làm việc tới khi áp suất trong khoang C đạt tới áp suất điều chỉnh của van an toàn. Khi mà áp suất trong khoang C vượt quá áp suất cho phép, thủy lực trở nên lớn hơn lực lò xo và ụ van (3) sẽ tách khỏi đế của giá đỡ (2). Dầu được cấp từ cổng P sau đó theo khe hở giữa ụ van và đế tựa tới cổng bể chứa T qua lỗ S. Chuyển vị của ụ van (3) được giới hạn bởi lưu lượng và áp suất. Nếu lưu lượng thể tích tương ứng với áp suất, áp suất dư không đổi; thành ra áp suất hệ thống không vượt quá áp suất điều chỉnh. Bơm bánh răng + Nhiệm vụ: Bơm bánh răng có nhiệm vụ cung cấp dòng thủy lực điều khiển cho mạch thủy lực để điều khiển các van phân phối, bơm bánh răng trong hệ thống truyền động thủy lực của máy đào Kobelco SK-200 có thể bơm với lưu lượng cực đại là 19,4 [l/ph] và áp suất làm việc là 50 [KG/cm2] tương ứng với 49 [bar]. Hình 5-8: Bơm bánh răng + Kết cấu: Kết cấu của bơm bánh răng như hình 5-8, bao gồm: 1- Thân bơm; 2- Nắp bơm; 3- Mặt bích; 4- Bánh răng chủ động; 5- Bánh răng bị động; 6- Tấm bên A; 7- Tấm bên B; 8- Vòng đệm; 9- Chốt định vị; 10- Đệm kín dầu; 11- Bu lông; 12- Long đền; 13- Vòng chặn + Nguyên lý làm việc: Bơm bánh răng được gắn cùng với bơm chính, trục của bánh răng chủ động được gắn đồng trục với trục của bơm chính, vì thế nên bơm bánh răng cũng nhận được mô men từ động cơ dẫn động qua trục bơm chính tới trục của bánh răng chủ động làm quay bánh răng chủ động. Bánh răng bị động được ăn khớp với bánh răng chủ động nên cũng quay theo, sự ăn khớp của cặp bánh răng sẽ tạo nên sự thay đổi thể tích của 2 khoang vào khớp và ra khớp bánh răng của bơm. Khoang ra khớp bánh răng của bơm còn gọi là bọng hút, khi các răng của cặp bánh răng ra khớp thì thể tích của bọng hút tăng, áp suất giảm và hút dầu từ thùng chứa. Dầu sau khi được hút sẽ được chuyển qua bọng đẩy vòng theo vỏ bơm theo chiều quay của bánh răng. Khi các răng của cặp bánh răng vào khớp thì thể tích của bọng đẩy bị giảm nên chất lỏng bị chèn ép và dồn vào ống đẩy với áp suất cao. Khớp quay + Nhiệm vụ: Hình 5-9: Khớp quay Khớp quay trong hệ thống truyền động thủy lực của máy đào có nhiệm vụ nối các đường ống thủy lực từ phần trên cabin với các đường ống ở phần dưới cabin nhằm giúp cho máy đào khi quay toa không làm ảnh hưởng đến các đường ống thủy lực và sự làm việc của máy đào. + Kết cấu: Kết cấu của khớp quay như hình 5-9, bao gồm: Trụ xoay (2) được lắp vào thân (1), trên thân (1) có gia công các đầu nối và xẻ rãnh ứng với các vị trí của đường ống được gia công trong trụ xoay (2), trong thân (1) có lắp các vòng đệm trượt (5) và các vòng đệm kín (6) để đảm bảo ngăn cách giữa các dòng thủy lực với nhau và để ngăn không cho dầu thủy lực tràn ra ngoài, đĩa chặn (3) được bắt vào trụ xoay (2) bởi bu lông (8), nắp đậy (4) được bắt vào thân (1) bởi bu lông (9) và có vòng đệm kín (7) để ngăn không cho dầu thủy lực tràn ra ngoài. + Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý làm việc của khớp quay khá đơn giản, thân (1) được cố định vị trí ở phần khung dưới của ca bin (khung lắp bộ phận di chuyển) còn trụ quay (2) được cố định với phần khung trên ca bin (khung lắp máy và cabin có chuyển động quay tương đối với khung dưới), các đầu nối cùng tên được thông với nhau qua các đường ống trong trụ xoay (2) và các rãnh trong thân (1), các dòng dầu thủy lực được ngăn cách bởi các vòng đệm trượt (5), khi trụ xoay (2) và thân (1) quay tương đối với nhau dầu trong các đường ống trong trụ xoay (2) vẫn được thông với các rãnh tương ứng trong thân (1) đảm bảo cho dầu đến nơi cần cung cấp mà không ảnh hưởng đến các đường ống khi quay toa. Bơm chính + Nhiệm vụ: Bơm chính trong hệ thống truyền động thủy lực của máy đào Kobelco SK-200 là loại bơm kép kiểu pit tông rô to hướng trục thay đổi lưu lượng, nó có nhiệm vụ quan trọng là hút dầu từ thùng chứa và bơm đi tới các cơ cấu trung gian và bộ phận chấp hành với một áp suất làm việc và lưu lượng nhất định để dẫn động các cơ cấu chấp hành như mô tơ quay toa, mô tơ di chuyển và xy lanh thủy lực. Ở trong mạch thủy lực của máy đào Kobelco SK-200, áp suất đầu ra của bơm được giới hạn là 290 [KG/cm2] ở điều kiện làm việc bình thường và 350 [KG/cm2] khi tăng áp cho mô tơ di chuyển tương ứng với 284,49 [bar] và 343,35 [bar]; lưu lượng cực đại mà bơm có thể cung cấp là 208 x 2 [l/ph]. + Kết cấu: Hình 5-10: Mặt cắt ngang của bơm chính Kết cấu bơm chính như hình 5-10, bao gồm: 1- Trục trước; 2- Trục sau; 3- Khớp nối; 4- Ổ bạc; 5- Ổ bi kim; 6- Vòng đệm ổ bạc; 7- Khối xy lanh; 8- Pit tông; 9- Đế pit tông; 10- Vòng giữ đế; 11- Bạc cầu; 12- Lò xo xy lanh; 13- Đĩa đế; 14- Đĩa nghiêng; 15- Bạc nghiêng; 16- Bệ đỡ; 17- Nắp kín; 18- Vỏ bơm; 19- Khối van; 20- Đĩa phân phối trước; 21- Đĩa phân phối sau; 22,23- Bu lông lỗ vặn; 24- Đầu nối VP; 25- Chốt nghiêng; 26- Van trợ lực; 27- Nút hãm lớn; 28- Nút hãm nhỏ; 29- Chốt lùi; 30,31,32,33- Vòng đệm; 34- Đệm kín dầu; 35,36- Vòng dự trữ; 37,38- Đai ốc; 39- Vòng chặn; 40- Chốt đĩa phân phối; 41- Chốt định vị; 42- Bu lông vòng; 43,44- Bu lông điều chỉnh. + Nguyên lý làm việc: Trục (1) được ăn khớp với trục khuỷu động cơ và trực tiếp nhận công suất từ động cơ qua khớp nối (3) dẫn động trục (2) cùng quay. Hai trục (1) và (2) quay sẽ làm cho các khối xy lanh (7), bạc cầu (11) được nối khớp then với trục quay theo. Khối xy lanh quay sẽ làm cho các pit tông (8) trong khối xy lanh cũng quay theo. Các pit tông (8) được nối khớp cầu với các đế pit tông (9), các đế pit tông này lại được giữ bởi vòng giữ đế (10), vòng giữ đế (10) tựa lên bạc cầu (11) và bạc cầu này lại được nén bởi lò xo xy lanh (12) nên có xu hướng tỳ các đế pit tông (9) lên các đĩa đế (13) được gắn lên đĩa nghiêng (14). Vì vậy vị trí của các pit tông trong khối xy lanh sẽ thay đổi theo đĩa nghiêng. Khi khối pit tông quay thì vị trí của các pit tông sẽ lần lượt thay thế lẫn nhau. Đế pit tông nào có xu hướng trượt xuống đĩa nghiêng thì làm cho thể tích của khoang trong xy lanh tăng và áp suất giảm nên các khoang này được nối với đường ống hút thông qua đĩa phân phối (20) hoặc (21) và hút dầu vào các khoang xy lanh của bơm. Đế pit tông nào có xu hướng trượt lên đĩa nghiêng thì làm cho thể tích của các khoang trong xy lanh giảm và áp suất tăng nên các khoang này được nối với đường ống đẩy thông qua đĩa phân phối (20) hoặc (21) đưa dầu cao áp tới các bộ phận trung gian và cơ cấu chấp hành. Lưu lượng của bơm có thể thay đổi bằng cách thay đổi góc nghiêng của đĩa nghiêng (14) thông qua bộ điều chỉnh lưu lượng. Sự làm việc của bộ điều chỉnh lưu lượng sẽ được trình bày ở phần tiếp theo. Bộ điều chỉnh lưu lượng + Nhiệm vụ: Bộ điều chỉnh lưu lượng trong hệ thống truyền động thủy lực của máy đào Kobelco SK-200 có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng của bơm chính để phù hợp với phụ tải làm việc bằng cách thay đổi góc nghiêng của đĩa nghiêng trong bơm chính, từ đó có thể giảm được lượng tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi máy làm việc non tải hoặc không tải. Hình 5-11: Sơ đồ mạch thủy lực của bộ điều chỉnh lưu lượng + Kết cấu: Hình 5-12: Kết cấu bộ điều chỉnh lưu lượng Kết cấu bộ điều chỉnh lưu lượng như hình 5-12, bao gồm: 1,2,3,4- Bu lông; 5- Nút bít trong; 6- Thân vỏ; 7- Cần gạt lùi; 8- Cần gạt (1); 9- Cần gạt (2); 10- Chốt tựa; 11- Chốt lắp ráp; 12- Pit tông cân bằng; 13- Vỏ pit tông; 14- Cần đẩy cân bằng; 15,26,33- Đế lò xo; 16- Lò xo ngoài; 17- Lò xo trong; 18,27- Vòng cách điều chỉnh; 19,24,61- Bu lông điều chỉnh; 20- Nắp đậy; 21- Đai ốc khóa; 22,31- Bạc lót; 23- Nắp bảo vệ điều khiển; 25- Pit tông điều khiển; 28- Lò xo điều khiển; 29- Cái hãm; 30- Pit tông; 32- Van trượt; 34- Lò xo hồi vị; 35- Lò xo điều chỉnh; 36- Nắp bít kín; 37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50- Vòng đệm; 51- Đai ốc sáu cạnh; 52- Vòng chặn; 53- Vòng hãm; 54- Vòng khóa; 55,56,57,58,59- Chốt; 60- Vít có lỗ chìa vặn; + Nguyên lý làm việc: - Compensating lever: Cần gạt cân bằng - Negative control lever: Cần gạt điều khiển ngược - Horse power control part: bộ phận điều khiển công suất - Oil flow control part: bộ phận điều chỉnh lưu lượng dầu - Feed back lever: Cần gạt lùi - Servo piston: Pit tông trợ lực - Negative control spool: Van trượt điều khiển ngược - Compensating piston: Pit tông cân bằng - Compensating rod: Cần đẩy cân bằng Cần gạt lùi được liên kết với 3 cái chốt, van trượt được gắn với chốt A, chốt nghiêng D được gắn với pit tông trợ lực, và chốt B gắn vào lỗ lớn của cần gạt điều khiển ngược và cần gạt cân bằng. Cần gạt điều khiển ngược được liên kết với 2 chốt, một chốt E cố định trên vỏ, và một chốt C được nối với phần rãnh của cần đẩy cân bằng. Hình 5-13.a: Hoạt động của bộ điều chỉnh lưu lượng Hình 5-13.b: Sơ đồ nguyên lý làm việc với bơm Đây là bộ phận dùng để thay đổi giá trị độ nghiêng bằng cách dịch chuyển pit tông trợ lực sang phải hoặc trái. Chuyển động qua phải của pit tông làm cho đĩa nghiêng thẳng đứng dần làm giảm lưu lượng của bơm, và chuyển động sang trái làm cho độ nghiêng của đĩa nghiêng tăng lên và làm tăng lưu lượng của bơm. Hình 5-13.c: Hoạt động của bộ điều chỉnh lưu lượng Đường kính của pit tông trợ lực ở bên phải và bên trái khác nhau, và chúng được gọi là mặt đường kính nhỏ và mặt đường kính lớn. Ở trên mặt đường kính nhỏ luôn có áp suất bản thân bơm được truyền tới. Giờ ta truyền áp suất bản thân bơm tới mặt đường kính lớn giống như đối với mặt đường kính nhỏ thì pit tông trợ lực dịch chuyển sang phải làm thay đổi vị trí giảm lưu lượng. Bằng cách nối mặt đường kính lớn với thùng chứa thì pit tông trợ lực sẽ dịch chuyển sang trái làm tăng lưu lượng của bơm lên. Và bơm mà có các chuyển động này gọi là bơm thay đổi lưu lượng. Hình 5-13.d: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh lưu lượng Bộ điều chỉnh lưu lượng có thể được điều khiển bằng cách điều hòa áp lực thủy lực và lực nén của lò xo. Mỗi bộ điều chỉnh lưu lượng được nối với những cái chốt của nó. Cần gạt điều khiển ngược (2) được nối khớp bởi chốt (e) kẹp chặt trong thân vỏ và chốt (c) được gắn với một cái rãnh của van trượt điều khiển ngược (1). Cần gạt lùi (3) được nối khớp bởi chốt (a) gắn với van trượt (5), chốt nghiêng (d) gắn trên pit tông trợ lực (6) và chốt (b) xuyên qua phần lỗ lớn trên cần gạt điều khiển ngược. Khi cần gạt hoạt động được điều chỉnh ở vị trí trung gian, áp suất điều khiển ngược (A) tăng lên ép lò xo (B), và dịch chuyển van điều khiển ngược sang phải. Cần gạt điều khiển ngược (2) dịch chuyển sang phải làm cho chốt (e) kẹp chặt trên thân vỏ trở thành điểm tựa quay. Sau đó cần gạt lùi (3) dịch chuyển sang phải làm cho chốt nghiêng (d) trở thành điểm tựa. Thành ra van trượt (5) dịch chuyển sang phải. Sự dịch chuyển của van trượt (5) kích hoạt áp suất bản thân của bơm tới mặt đường kính lớn của van trợ lực (6) và dịch chuyển van trợ lực (6) qua phải làm thay đổi vị trí. Góc nghiêng của đĩa nghiêng có xu hướng về thẳng đứng để giảm lưu lượng của bơm. Bên cạnh đó chuyển động của pit tông trợ lực (6) về bên phải, cần gạt lùi (3) dịch chuyển làm cho chốt (b) thành điểm tựa làm dịch chuyển chốt (a) qua bên trái. Thành ra chuyển động của nó dừng tại góc đồng vị với áp suất điều khiển ngược. Hình 5-14.a: Điều khiển cân bằng (1) Áp suất phân phối (P1) và áp suất của bơm (P2) kích hoạt pit tông cân bằng làm việc, và cố dịch chuyển pit tông sang phải để gạt cần gạt cân bằng. Tuy nhiên, lực của lò xo cân bằng (1) lớn hơn lực đẩy trên của pit tông nên lưu lượng cực đại được phân phối. Hình 5-14.b: Điều khiển cân bằng (2) Ở khoang đường kính nhỏ luôn được kích hoạt bởi áp suất bản thân bơm (P1). Khi mà áp suất phân phối (P1) và áp suất của bơm (P2) lớn hơn lực lò xo tự lựa (1), cần đẩy cân bằng sẽ dịch chuyển sang phải và chốt (F) ở phần rãnh của cần đẩy cân bằng cũng dịch chuyển sang phải. Sau đó, cần gạt cân bằng sẽ được dịch chuyển qua phải tựa lên chốt (G) cố định trên vỏ và chốt (B) cũng dịch chuyển sang phải (do cần gạt lùi được dịch chuyển). Chốt (A) được nối với cần gạt lùi, vì thế mà van trượt cũng được dịch chuyển sang phải làm cho áp suất ở cửa P1 sẽ qua cửa CL tới khoang đường kính lớn. Áp suất phân phối P1 kích hoạt cả hai mặt làm việc, vì thế nên pit tông trợ lực dịch chuyển sang phải làm thay đổi vùng làm việc. Pit tông trợ lực được nối trực tiếp với đĩa nghiêng, và đĩa nghiêng sẽ khép dần thẳng góc với pit tông làm cho lưu lượng phân phối bị giảm. Hình 5-14.c: Điều khiển cân bằng (3) (ở trạng thái ổn định) Ngay khi pit tông dịch chuyển sang phải, cần gạt lùi được nối với chốt (D) cũng dịch chuyển sang phải. Chốt (A) dịch chuyển qua trái tựa lên chốt (B) (van trượt dịch chuyển qua trái) làm cho hai cửa P1 và CL đóng lại. Vì thế mà đĩa nghiêng sẽ ổn định tại góc nghiêng tương ứng với tổng áp suất của áp suất phân phối (P1) và áp suất phối hợp của bơm (P2). Hình 5-14.d: Điều khiển cân bằng (4) (lưu lượng dầu tăng) Khi tổng áp suất phân phối P1 và áp suất phối hợp của bơm P2 giảm xuống thấp thì lực của lò xo tự lựa (1) và (2) lớn hơn tổng áp suất trên và cần đẩy cân bằng sẽ được dịch chuyển sang trái. Tiếp đến cần gạt tự lựa sẽ dịch chuyển sang trái tựa lên chốt (G) cố định trên vỏ, và van trượt sẽ được dịch chuyển sang trái bởi lò xo hồi vị. Khoang đường kính lớn được thông với cửa CL qua cửa T tới thùng dầu thủy lực. Pit tông trợ lực dịch chuyển sang trái, góc của đĩa nghiêng sẽ lớn lên và lưu lượng phân phối sẽ được gia tăng. Hình 5-14.e: Điều khiển lưu lượng ngược Pi: Áp suất điều khiển ngược; xy lanh nhỏ: đặt áp suất bơm P1 có giá trị không đổi Khi áp suất điều khiển ngược tăng, van trượt điều khiển ngược sẽ dịch chuyển sang phải. Chốt (C) ở phần rãnh của van trượt điều khiển ngược dịch chuyển sang phải. Tiếp theo, cần gạt điều khiển ngược dịch chuyển sang phải làm kẹp chặt chốt (E) vào vỏ như một điểm tựa. Chốt (B) sẽ dịch chuyển sang phải. Vì chốt (A) được nối với cần gạt lùi nên van trượt cũng dịch chuyển sang phải. Áp suất P1 sẽ qua cửa CL tới xy lanh lớn. Một áp suất bơm P1 tác dụng lên hai mặt của pit tông trợ lực, làm cho pit tông dịch chuyển sang phải. Vì pit tông trợ lực được nối trực tiếp với đĩa nghiêng nên đĩa nghiêng sẽ tiến dần tới vị trí thẳng đứng. Lưu lượng do bơm cung cấp sẽ giảm. Hơn nữa, cần gạt lùi được nối với chốt (D) dịch chuyển sang phải tức thì với dịch chuyển của pit tông trợ lực, và van trượt dịch chuyển sang trái làm cho chốt (B) như một điểm tựa để đóng cửa P1 và CL lại. Thành ra nó giữ cho góc của đĩa nghiêng tương ứng với áp suất điều khiển ngược. Tổng van phân phối + Nhiệm vụ: Tổng van phân phối trong hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào 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. Van hãm di chuyển + Nhiệm vụ: Van hãm di chuyển trong hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào bánh xích đúng như tên gọi của nó, nó có nhiệm vụ hãm lại mô tơ di chuyển bằng cách sử dụng van một chiều trong van hãm di chuyển để ngăn không cho đường dầu hồi của dầu cao áp về bình chứa mà ở lại trong mô tơ và hãm mô tơ lại. Chiều hãm của van phụ thuộc chiều của dòng dầu cao áp tới mô tơ di chuyển. + Kết cấu: Hình 5-15: Kết cấu và ký hiệu van hãm di chuyển Kết cấu van hãm di chuyển như hình 5-15, bao gồm: 1- Thân vỏ; 2- Van trượt; 3- Đế lò xo; 4,9- Lò xo; 5,6,11,13,14- Vòng đệm; 7- Nắp đậy; 8- Bộ phận giới hạn; 10,15- Đầu nối; 12,16- Bu lông lỗ vặn. + Nguyên lý làm việc: Giả sử cho dòng dầu cao áp đến cửa VA thì dòng dầu cao ap sẽ ra cửa MA tới mô tơ di chuyển, sau khi qua mô tơ di chuyển cung cấp áp năng cho mô tơ thì dòng dầu sẽ về cửa MB và qua van ra cửa VB và về thùng dầu thủy lực. Ngược lại nếu dòng dầu cao áp vào cửa VB thì sẽ ra ở cửa VA. Bình thường van hãm sẽ ở vị trí trung gian. Khi ta mở van phân phối di chuyển, có dòng dầu cao áp vào cửa VA thì nó sẽ trích một dòng qua khoang bên phải của van và đẩy van trượt qua bên trái để mở thông đường dầu về khi qua van hãm, phần lớn lưu lượng còn lại qua van một chiều bên phải vào mô tơ di chuyển để cung cấp áp năng làm việc cho mô tơ. Dòng dầu hồi sẽ được đi qua van hãm, qua van phân phối về thùng chứa. Khi đóng van phân phối thì dòng dầu thủy lực không được tiếp tục cung cấp cũng như tiếp tục hồi về thùng chứa, vì vậy áp suất thủy lực ở hai cưa VA và VB bằng nhau và làm cho van hãm di chuyển về vị trí trung gian. Khi đó thì van một chiều ở bên trái van hãm đóng không cho dòng dầu trong mô tơ về van phân phối, và dầu cao áp sẽ ở trong mô tơ di chuyển và hãm mô tơ di chuyển lại theo cách cân bằng tác dụng lực và ma sát. Mô tơ quay toa + Nhiệm vụ: Mô tơ quay toa có nhiệm vụ biến đổi áp năng của dòng dầu cao áp thành cơ năng để tạo mô men quay làm quay ca bin thông qua bộ giảm tốc quay toa và cặp bánh răng ở mâm quay toa. Ngoài ra nó còn có khả năng tự hãm lại khi ngừng cung cấp dòng dầu thủy lực. + Kết cấu: Kết cấu mô tơ quay toa như hình 5-16, bao gồm: 1- Trục truyền động; 2- Bạc đệm; 3- Khối xy lanh; 4- Bạc cầu; 5- Lò xo xy lanh; 6- Cần đẩy; 7- Đệm trước; 8- Đệm sau; 9- Pit tông; 10- Đế pit tông; 11- Đĩa giữ đế pit tông; 12- Đĩa đế; 13- Đĩa van; 14- Vỏ mô tơ; 15- Nắp van; 16- Nắp trước; 17- Bu lông siết; 18,19- Vòng chặn; 20,21- Vòng khóa; 22,23- Ổ lăn; 24- Chốt; 25,26,29,30- Vòng đệm; 27- Đệm kín dầu; 28- Pit tông Hình 5-16: Mặt cắt ngang của mô tơ quay toa hãm; 31- Lò xo hãm; 32- Đĩa ma sát; 33- Đĩa tách; 34- Đầu nối. + Nguyên lý làm việc: Đĩa van (13) phân thành hai khoang nối với hai đường ống đầu vào và đầu ra mô tơ. Dòng dầu cao áp cấp vào mô tơ sẽ làm các pit tông (9) có khoang tương ứng chuyển động tịnh tiến theo xu hướng đẩy các đế pit tông (10) trượt xuống đĩa đế (12). Các đế pit tông (10) được giữ khoảng cách với nhau và được tỳ lên đĩa đế (12) bởi đĩa giữ (11) và lực nén của lò xo xy lanh thông qua đệm (8), cần đẩy (6), đệm (7) và bạc cầu (4). Khi các pit tông tương ứng với khoang cấp chuyển động tịnh tiến như vậy thì sẽ làm quay khối xy lanh (3) làm cho các pit tông tương ứng ở khoang đẩy sẽ chuyển động theo hướng giảm thể tích giữa pit tông 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 (1) 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 pit tông hãm với áp suất lớn sẽ tác động ép pit tông xuống tỳ các đĩa ma sát (32) và đĩa tách (33) với nhau tạo nên mô men ma sát hãm mô tơ lại. Mô tơ di chuyển + Nhiệm vụ: Cũng tương tự như mô tơ quay toa, mô tơ di chuyển có nhiệm vụ biến đổi áp năng của dòng dầu cao áp thành cơ năng để tạo mô men làm quay bánh sao chủ động thông qua bộ giảm tốc di chuyển. Có hai mô tơ di chuyển trái và phải có thể quay cùng chiều để chuyển động tiến về phía trước hoặc ngược chiều để quay đầu xe. Xy lanh thủy lực + Nhiệm vụ: Xy lanh thủy lực bao gồm xy lanh cần, xy lanh tay cần và xy lanh gàu. Các xy lanh đều có nguyên lý hoạt động 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 xy lanh-pit tong. Sự phối hợp làm việc của các xy lanh trên tạo nên quỹ đạo chuyển động của gàu xúc và giúp chúng ta thực hiện công việc mong muốn như đào đất, xúc trộn, gạt chướng ngại vật, phá tường .v.v… + Kết cấu: Kết cấu các xy lanh thủy lực như hình 5-17, bao gồm: Ống xy lanh (1), bạc (2), chắn bụi (3), cần pit tông (4), pit tông (5), vòng đệm dự phòng (6), vòng đệm (7), vòng chịu mòn (8), đai ốc pit tông (9), trụ trượt (10), vòng chặn (11), vòng tựa (12), vành ống (13), vòng đệm (14), vòng đệm (15), vòng đệm dự phòng (16), bạc cần (17), xẹc líp (18), vòng đệm bậc (19), vòng đệm (20), đệm cần (21), chắn bụi (22), bu lông lỗ (23), van một chiều (24), đầu nối (25), khe hở (26), vòng đệm trượt (27), vòng chặn (28), bạc chốt (29), chắn bụi (30), lò xo (31), đế lò xo (32), vòng chịu mòn (33). Hình 5-17: Kết cấu các xy lanh thủy lực + Nguyên lý hoạt động: Các xy lanh thủy lực trong hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào đều có nguyên tắc hoạt động hai chiều, khi ta cấp dầu cao áp một đầu thì pit tông sẽ có chiều chuyển động về phía đầu bên kia, chẳng hạn như khi ta cấp dầu cao áp phía bên phải pit tông thì lực đẩy do áp năng của dầu tác dụng lên bề mặt tiếp xúc của pit tông với dầu cao áp sẽ đẩy pit tông chuyển động về phía bên trái, dầu trong khoang phía bên trái pit tông sẽ được dẫn về thùng chứa. Nếu mà ta đóng van phân phối thì hai bên pit tông đều có dầu cao áp và đều tác dụng lực lên pit tông, dầu cao áp không được cấp thêm và không được thoát đi nên pit tông sẽ đứng yên và không di chuyển. Bộ giảm tốc quay toa + Nhiệm vụ: Bộ giảm tốc quay toa có nhiệm vụ biến đổi mô men do mô tơ quay toa tạo ra thành mô men lớn hơn để làm quay ca bin. Hình 5-18: Kết cấu bộ giảm tốc quay toa + Kết cấu: Kết cấu bộ giảm tốc quay toa như hình 5-18, bao gồm: 1,2- Ổ lăn; 3- Trục bánh răng hành tinh; 4- Bánh răng ăn khớp trong (bánh răng bao); 5,10- Bánh răng mặt trời; 6,7- Bánh răng hành tinh; 8- Vít nắp đầu trục; 9,26,28,30- Vòng chêm; 11,14,19,24- Vòng chặn; 12,13- Con lăn kim; 15- Ống dẫn; 16- Khuỷu ống 900; 17- Đầu nối; 18- Bu lông; 20- Trục bánh răng; 21- Bạc lót; 22- Vòng đệm; 23- Đệm kín dầu; 25- Đĩa đệm; 27- Nắp chặn; 29- Thân vỏ; 31- Ống kẹp; 32- Chốt định vị; 33,35- Vòng nêm ép; 34- Trục chữ nhật; + Nguyên lý làm việc: Bộ giảm tốc có kết cấu hai lần ăn khớp kiểu vi sai hành tinh. Gọi w1, w2, wc lần lượt là tốc độ góc của bánh răng bao, bánh răng mặt trời và trục của các bánh răng hành tinh thì ta có tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh như sau: Mà hai lần tỷ số truyền đều được truyền từ w2 tới wc(w1 =0) nên có tỷ số truyền khá cao: Vì vậy mà qua hai bộ truyền bánh răng hành tinh và qua cặp bánh răng quay toa thì bộ giảm tốc quay toa có thể đạt tỷ số truyền khá cao là 13,287. Hoạt động của bộ giảm tốc quay toa như sau: Mô men và tốc độ của trục mô tơ quay toa được truyền tới dẫn động bánh răng mặt trời (5) quay (bánh răng 5 quay tương đối so với trục chữ nhật 34 qua vòng chêm 9) làm cho các bánh răng hành tinh (6) quay, bánh răng bao (4) được giữ cố định so với vỏ mô tơ nên không quay, giữa bánh răng hành tinh và trục quay có cách bởi các đũa kim và vòng chêm nên tạo nên ma sát lăn vả giảm hệ số ma sát. Các bánh răng hành tinh (6) quay tương đối so với bánh răng bao làm cho các trục của nó quay theo và làm cho trục chữ nhật (34) quay. Trục này lại dẫn động bánh răng mặt trời (10) quay làm quay các bánh răng hành tinh (7) cùng với trục chúng. Các trục (3) quay tương đối với bánh răng bao làm quay ống kẹp (31). Các ống kẹp này lại dẫn động trục bánh răng (20) quay, trục này sẽ dẫn động cặp bánh răng quay toa. Các trục của bánh răng hành tinh (6) thì được ghép chặt vào trục chữ nhật (34), còn các trục của bánh răng hành tinh (7) được cố định trên ống kẹp (31) bởi chốt định vị (32). Các ổ lăn (1) và (2) là loại ổ lăn bi đũa lòng cầu có tác dụng vừa chịu lực dọc trục vừa chịu lực hướng tâm rất tốt. Bộ giảm tốc di chuyển + Nhiệm vụ: Bộ giảm tốc di chuyển cũng có nhiệm vụ tương tự bộ giảm tốc quay toa, đó là biến đổi mô men do mô tơ di chuyển tạo ra thành mô men mới lớn hơn nhiều lần làm quay bánh sao chủ động để dẫn động bánh xích di chuyển. Tính kiểm nghiệm hệ thống truyền động thủy lực Tính kiểm nghiệm bơm bánh răng Công suất động cơ đốt trong ngoài dẫn động máy phát điện thì chủ yếu dùng để dẫn động bơm chính và bơm bánh răng, nên chúng ta lần lượt tính kiểm nghiệm công suất tiêu thụ cũng như các thông số khác của cả hai loại bơm này. Bơm bánh răng trên máy đào Kobelco SK-200 là loại bơm một cặp bánh răng ăn khớp ngoài. Bơm này làm việc với lưu lượng không đổi ứng với một tốc độ nhất định của động cơ dẫn động. Để tính toán kiểm nghiệm bơm bánh răng thì ta dựa vào các thông số ban đầu như sau: - Số vòng quay lớn nhất của trục bơm: n = 2150 [vg/ph] - Lưu lượng cực đại của bơm: Qmax = 19,4 [l/ph] = 3,23.10-4 [m3/s] - Áp suất làm việc: p = 50 [KG/cm2] = 49,05.105 [N/m2] - Số răng mỗi bánh răng: Z = 10 Hình 6-1: Các kích thước cơ bản của bơm bánh răng Các kích thước cơ bản của bơm bánh răng là: mô đun của bánh răng m, đường kính vòng lăn D, đường kính vòng tròn đỉnh D2, đường kính vòng tròn cơ bản D0, chiều cao của răng h, chiều rộng của bánh răng b, khoảng cách giữa hai tâm bánh răng L, đường kính ống hút và ống đẩy d. Xuất phát từ biểu thức tính gần đúng lưu lượng của bơm (công thức 12-5 giáo trình thủy lực và máy thủy lực tập 2) ta có: (6.1) Trong đó: D - đường kính của vòng lăn được xác định theo m và Z bằng: D = m.Z - chiều rộng tương đối của bánh răng, ; được chọn phụ thuộc vào áp suất p của chất lỏng làm việc. Theo T.262- bài tập thủy lực và máy thủy lực, ta có với áp suất làm việc 50 [KG/cm2] tương đương 50 [at] thì = 0,25 ¸ 0,7; ta chọn = 0,45 hQ – hiệu suất lưu lượng của bơm, hQ = 0,8 ¸ 0,9 (T.177- giáo trình thủy lực và máy thủy lực tập 2), ta chọn hQ = 0,9 Từ biểu thức tính lưu lượng ở trên ta tính được mô đun m với Q được tính bằng cm3/ph: [cm] = 3,17 [mm] Đường kính vòng lăn: [mm] Đường kính vòng tròn đỉnh: [mm] Đường kính vòng tròn cơ bản: a0 – là góc ăn khớp của thước ren, thông thường a0 = 200. [mm] Chiều cao của răng: [mm] Chiều rộng của bánh răng: [mm] Khoảng cách tâm giữa hai bánh răng: [mm] Đường kính ống hút và ống đẩy được xác định theo lưu lượng chất lỏng qua bơm và vận tốc cho phép của dòng chất lỏng trong đường ống: (6.2) Q được tính bằng l/ph Đối với ống hút [m/s], chọn vh = 2 [m/s] (T.262- bài tập thủy lực và máy thủy lực) Đối với ống đẩy [m/s], chọn vd = 4 [m/s] Đường kính ống hút: [mm] Ta lấy tròn dh = 14 mm Đường kính ống đẩy: [mm] Ta lấy tròn dđ = 10 mm Công suất của bơm với Q tính bằng m3/s và p tính bằng N/m2: N = p.Q = 49,05.105.3,23.10-4 = 1586 [W] = 1,586 [kW] Công suất của động cơ dẫn động bơm: (6.3) Trong đó hc là hiệu suất cơ khí của bơm, hc = 0,8 ¸ 0,95 (t.182- giáo trình thủy lực và máy thủy lực tập 2), ta chọn hc = 0,92 [kW] Tính kiểm nghiệm bơm chính Bơm chính là loại bơm kép kiểu pit tông rô to hướng trục thay đổi lưu lượng. Thông số của bơm: Số vòng quay: nmax = 2150 [vg/ph] Lưu lượng cực đại: Qmax = 208 [l/ph] = 3,467.10-3 [m3/s] Lưu lượng riêng: q = 97,2 [cc/vg] = 9,72.10-5 [m3/s] Áp suất làm việc: p = 290 [KG/cm2] = 284,5.105 [N/m2] Số pit tông: Z = 9 Góc nghiêng lớn nhất của đĩa: a = 180 Xác định kích thước cơ bản và công suất của bơm Các kích thước cơ bản của bơm pit tông rô to hướng trục là đường kính pit tông d, hành trình pit tông S, và đường kính vòng tròn chia D của rô to. Đường kính pit tông được xác định theo lưu lượng của bơm. Hình 6-2: Sơ đồ tính toán bơm và động cơ pit tông rô to hướng trục Ta có công thức tính lưu lượng riêng lý thuyết của mỗi bơm đơn: (6.4) Trong đó: S – Hành trình của pit tông, S = D.sina = Dx.tga (6.5) D – Đường kính làm việc của đĩa nghiêng Dx – Đường kính vòng chia của rô to d – Đường kính pit tông Đặt được xác định theo tỷ lệ, theo t.256- bài tập thủy lực và máy thủy lực, ta lấy k = 3,6 Thay vào công thức (6.4) ta có: (6.6) (6.7) Lưu lượng riêng lý thuyết của mỗi bơm đơn: [m3/vg] Đường kính pit tông: [m] = 18,05 [mm] Lấy d = 18 mm Đường kính vòng chia của rô to: Dx = k.d = 3,6.18 = 65 [mm] Đường kính làm việc của đĩa nghiêng: [mm] Hành trình của pit tông: S = D.sina = 68,3.sin180 = 21,1 [mm] Hình 6-3: Phân bố các xy lanh trong rô to của bơm chính Công suất của bơm kép: N2b = p.Q = 284,5.105.3,467.10-3 = 98623 [W] = 98,623 [kW] Công suất trên trục bơm: theo t.166- giáo trình thủy lực và máy thủy lực tập 2, hQ = 0,96 ¸ 0,98, chọn hQ = 0,98; chọn hc = 0,95, ta có: [kW] Công suất cực đại của động cơ dùng để dẫn động bơm là: Nemax = 135 [ps] = 99,3 [kW] Vậy động cơ đốt trong đã bố trí không thể kéo bơm làm việc ở chế độ lưu lượng cực đại với áp suất làm việc là 284,5.105 [N/m2]. Xây dựng đường đặc tính làm việc của bơm chính Áp suất và lưu lượng làm việc của bơm chính phụ thuộc vào công suất và tốc độ làm việc của động cơ kéo, vì vậy trước tiên phải xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ dẫn động bơm. Theo t.11- giáo trình lý thuyết ô tô máy kéo, công thức Lây Đécman có dạng sau: (6.8) Trong đó: Ne, ne – công suất hữu ích của động cơ và số vòng quay của trục khuỷu ứng với một điểm bất kỳ của đồ thị đặc tính ngoài Nemax, nN – công suất có ích cực đại và số vòng quay ứng với công suất nói trên a, b, c – các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ; động cơ được sử dụng là loại động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp nên có các hệ số thực nghiệm: a = 0,5; b = 1,5 ; c = 1 Thay các thông số vào phương trình (6.8) ta có phương trình Ne = f(ne) (6.8)’ Bảng 6-1: Bảng giá trị xây dựng đặc tính ngoài động cơ ne [vg/ph] 215 430 645 860 1075 Ne [kW] 6.355 15.094 25.619 37.337 49.650 ne [vg/ph] 1290 1505 1720 1935 2150 Ne [kW] 61.963 73.681 84.206 92.945 99.300 Từ bảng 6-1 ta xây dựng được đồ thị đặc tính ngoài của động cơ: Hình 6-4: Đường đặc tính ngoài động cơ đốt trong Ta có mối quan hệ giữa lưu lượng lý thuyết cực đại của bơm (ứng với góc nghiêng lớn nhất của đĩa nghiêng) và tốc độ của động cơ dẫn động: (6.9) Công suất động cơ đốt trong một phần dẫn động máy phát điện, một phần dẫn động bơm bánh răng, còn lại chủ yếu dẫn động bơm chính làm việc. Ta có công suất trục của bơm bánh răng là 1,915 [kW], công suất máy phát điện hiện nay thường trong khoảng 700 ¸ 1500 [W] (giáo trình Trang bị điện và điện tử trên động cơ hiện đại), ta chọn công suất định mức của máy phát điện là 800 [W]. Vậy công suất động cơ dùng để dẫn động bơm chính làm việc là: Nđc = Ne – 1915 – 800 = Ne – 2715 [W] (6.10) Mối quan hệ giữa công suất trục bơm, áp suất làm việc và lưu lượng của bơm: Nđc = p.Q.hQ.hc = p.q.ne.hQ.hc/60 (6.11) Phương trình (6.11) thể hiện mối quan hệ giữa áp suất làm việc của bơm với công suất và tốc độ của động cơ dẫn động. Từ bảng 6-1, ta thiết lập được bảng giá trị áp suất làm việc của bơm theo Ne và ne khi bơm làm việc với góc nghiêng đĩa lớn nhất: Bảng 6-2: Bảng giá trị pb = f(Ne, ne), đơn vị (N/m2) ne [vg/ph] Ne [W] pb [N/m2] ne [vg/ph] Ne [W] pb [N/m2] 215 6355 112.3 1290 61963 304.5 430 15094 190.9 1505 73681 312.6 645 25619 235.4 1720 84206 314.1 860 37337 266.9 1935 92945 309.2 1075 49650 289.5 2150 99300 297.8 Từ bảng 6-2, ta xây dựng được đường đặc tính áp suất của bơm pb = f ( ne) Hình 6-5: Đường đặc tính áp suất làm việc của bơm chính Tính kiểm nghiệm mô tơ quay toa Mô tơ quay toa là loại động cơ pit tông rô to hướng trục nên các công thức tính toán tương tự đối với bơm pit tông rô to hướng trục. Các thông số ban đầu của mô tơ quay toa: Lưu lượng riêng: q = 148,5 [cm3/vòng] = 14,85.10-5 [m3/vòng] Áp suất làm việc: p = 250 [KG/cm2] = 245,25.105 [N/m2] Tỷ số giảm tốc: i = 13,287 Tốc độ quay toa: nqt = 13 [vòng/ph] Số pit tông: Z = 9 Góc nghiêng của đĩa: a = 180 Xác định kích thước cơ bản của mô tơ quay toa Theo (6.6), lưu lượng riêng của mô tơ: Trong đó: được xác định theo tỷ lệ, như phần tính bơm, ta lấy k = 3,6 Suy ra đường kính pit tông: [m] Chọn d = 26 mm Đường kính chia xy lanh trên rô to: Dx = k.d = 3,6.26= 93,6 [mm] Đường kính làm việc của đĩa nghiêng, theo (6.5): [mm] Hành trình làm việc của pit tông: S = D.sina = 98,4.sin180 = 30,4 [mm] Hình 6-6: Phân bố các xy lanh trong rô to của mô tơ quay toa Xác định mô men quay, công suất, lưu lượng của mô tơ quay toa Theo biểu thức (11-47)-giáo trình thủy lực và máy thủy lực tập 2, ta có mô men quay lý thuyết trên trục của mô tơ quay toa: (6.12) Trong đó: P- áp lực tác dụng lên pit tông; (6.13) R- bán kính của đĩa quay, m+1 là số pit tông có ở buồng đẩy, với bơm có Z = 9 thì m = 4 a là góc giữa 2 trục của pit tông liền nhau, [rad] j - là hệ số dao động lưu lượng, theo (11-17)- giáo trình thủy lực và máy thủy lực tập 2 thì: [rad] Ta có: Từ (6.9) ta có: [N.m] Tốc độ của động cơ: [vg/ph] Lưu lượng cần thiết để cung cấp cho mô tơ quay toa: [m3/s] Theo sơ đồ mạch thủy lực quay toa thì cung cấp dòng dầu thủy lực cho mô tơ chỉ có một bơm, trong khi đó tổng lưu lượng cực đại bơm chính cung cấp là Q2b = 3,467.10-3 [m3/s], tức là lưu lượng cực đại của một bơm đơn cung cấp là Q1b = 17,335.10-4 [m3/s], do đó khi dẫn động mô tơ quay toa làm việc cần phải điều chỉnh chế độ làm việc của bơm chính cho phù hợp với yêu cầu làm việc của mô tơ quay toa. Công suất lý thuyết của dòng chất lỏng cung cấp cho mô tơ quay toa: [W] = 10,485[kW] Công suất trên trục mô tơ quay toa: chọn hQ = 0,98; hc = 0,95 [kW] Phương trình đặc tính và khu vực điều chỉnh Truyền động thủy lực trên máy đào Kobelco SK-200 được điều chỉnh bằng phương pháp thể tích (bơm thay đổi lưu lượng).Các thông số ban đầu: Bơm điều chỉnh có lưu lượng cực đại: Qb = 17,335.10-4 [m3/s] Số vòng quay cực đại của trục bơm: nb = 2150 [vg/ph] Áp suất làm việc của bơm: pb = 284,5.105 [N/m2] Áp suất của chất lỏng làm việc trong mô tơ quay toa: pđc = 245,25.105 [N/m2] Lưu lượng của mô tơ: Qđc = 4,275.10-4 [m3/s] Lưu lượng riêng của mô tơ quay toa: qđc = 14,85.10-5 [m3/vg] Mô men quay của mô tơ quay toa: Mđc = 578,68 [N.m] Số vòng quay làm việc của mô tơ quay toa: nđc = 173 [vg/ph] Hiệu suất thể tích của bơm và mô tơ quay toa: hQb = hQđc = 0,98 a/ Xác định phương trình đặc tính của truyền động: Phương trình đặc tính của truyền động biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc quay của mô tơ thủy lực vào tải trọng tác dụng (mô men quay). Theo t.279- bài tập thủy lực và máy thủy lực, số vòng quay của trục mô tơ phụ thuộc vào tải trọng Mđc được xác định bằng các biểu thức sau: (6-14) Trong đó: eb – thông số điều chỉnh của bơm Qblt – lưu lượng lý thuyết của bơm a – hệ số rò rỉ trong bơm và động cơ Kđc – hệ số mô men của động cơ Theo điều kiện bài toán ta có: Lưu lượng lý thuyết của bơm: [m3/s] Lưu lượng rò rỉ trong bơm: [m3/s] Lưu lượng rò rỉ trong động cơ: [m3/s] Hệ số rò rỉ lưu lượng của bơm và động cơ: [m5/N.s] [m5/N.s] a = ab + ađc = 1,24.10-12 + 0,35.10-12 = 1,59.10-12 [m5/N.s] - Hệ số mô men của mô tơ: [m3] Thay các đại lượng tìm được vào phương trình đặc tính (6.11) ta được: [vg/s] [vg/ph] (5.12) Thay tốc độ và mô men làm việc của mô tơ quay toa vào (6.12), ta xác định được thông số điều chỉnh của bơm tại vị trí làm việc của mô tơ quay toa: 173 = 714,7.eb – 0,02726.578,68 Từ phương trình (6.12), ta xác định được vận tốc quay của mô tơ quay toa theo tải trọng và thông số điều chỉnh: Bảng 6-3: Bảng giá trị tốc độ của mô tơ quay toa nđc [vg/ph] theo tải trọng Mđc [N.m] và thông số điều chỉnh eb: eb Mđc 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 142.9 285.9 428.8 571.8 714.7 60 141.3 284.2 427.2 570.1 713.1 120 139.7 282.6 425.5 568.5 711.4 180 138.0 281.0 423.9 566.9 709.8 240 136.4 279.3 422.3 565.2 708.2 300 134.8 277.7 420.6 563.6 706.5 360 133.1 276.1 419.0 561.9 704.9 420 131.5 274.4 417.4 560.3 703.2 480 129.9 272.8 415.7 558.7 701.6 540 128.2 271.2 414.1 557.0 700.0 578.68 127.2 270.1 413.0 556.0 698.9 Số vòng quay cực đại của mô tơ ứng với giá trị Mđc cho trước: [vg/ph] Giá trị cực đại của mô men khi động cơ ngừng quay xác định từ phương trình: nđc = 714,7.eb – 0,02726.Mđc = 0 [N.m] b/ Xác định khu vực điều chỉnh của truyền động: Thông số điều chỉnh cực tiểu của bơm: Bảng 5-4: Giá trị tốc độ mô tơ quay toa nđc [vg/ph] theo tải trọng Mđc [N.m] ứng với thông số điều chỉnh cực tiểu của bơm (eb = 0,022): Mđc 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 578.68 nđc 15.8 14.1 12.5 10.9 9.2 7.6 6.0 4.3 2.7 1.1 0 Bảng 5-5: Giá trị tốc độ mô tơ quay toa nđc [vg/ph] theo tải trọng Mđc [N.m] ứng với thông số điều chỉnh tại vị trí làm việc của bơm (eb = 0,264): Mđc 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 578.68 nđc 188.8 187.1 185.5 183.9 182.2 180.6 179.0 177.3 175.7 174.1 173.0 Khu vực điều chỉnh của truyền động: Vận tốc quay cực tiểu của mô tơ quay toa ứng với giá trị Mđc cho trước: [vg/ph] Từ bảng (5-3) và (5-4), ta xây dựng được đường đặc tính điều chỉnh tốc độ mô tơ quay toa theo tải trọng Mđc và thông số điều chỉnh eb: Hình 5.7: Đường đặc tính điều chỉnh tốc độ mô tơ quay toa eb = 1 Bảo dưỡng và sửa chữa máy đào Kobelco SK-200 Bảo dưỡng kỹ thuật Hình 7-1: Biểu đồ bôi trơn máy đào Kobelco SK-200 Bảo dưỡng kỹ thuật là công việc mang tính chất định kỳ nhằm tăng tuổi thọ và khả năng làm việc của máy đào. Công việc chủ yếu của bảo dưỡng kỹ thuật là bôi trơn các bề mặt ma sát của các cặp chi tiết có chuyển động tương đối với nhau và thay thế các môi chất làm việc, các bộ lọc sau một thời gian hoạt động nhất định của máy. Bảng 7-1: Danh sách các loại dầu, mỡ, bộ lọc và các chi tiết Thứ tự Vị trí bôi trơn Loại dầu, mỡ Thể tích Dầu, mỡ khuyến cáo sử dụng Chú thích 1 Thùng chứa thủy lực Dầu thủy lực 145 lít, (hệ thống 275 lít) Dầu thủy lực chống mòn, chống ô xy hóa, chống tạo bọt Vùng lạnh (-20~300C) ISOVG32 Vùng ấm (-5~400C) ISOVG46 Vùng nóng (5~550C) ISOVG68 2 Cacte dầu bôi trơn động cơ Dầu động cơ 18 lít, (hệ thống 4 lít) SAE10W-30 (-30~100C) SAE30 (-5~400C) SAE40 >400C 3 Con lăn trên 0,05 lít SAE30 4 Con lăn dưới 0,3 lít 5 Bánh dẫn hướng 0,2 lít 6 Bộ giảm tốc quay toa 12 lít Yêu cầu thay thế ban đầu 7 Bộ giảm tốc di chuyển 6 lít Yêu cầu thay thế ban đầu 8 Khớp cần điều khiển Mỡ Một ít gram Chống xước, mỡ đa năng, N.L.G.I số 2: Mỡ gốc liti loại EP Mã hộp: KSPG0420DI Mã bình: KSPG1601DI 9 Các chốt phụ tùng 15 vị trí 10 Bàn quay 2 vị trí 11 Bộ tăng xích 2 vị trí 12 Cơ cấu xoay 6,5 kg N.L.G.I số 1: gốc liti, loại mỡ Mos 2 13 Két nước Nước Tổng 27 lít Chống đông 30% (-14,50 C) 50% (-340 C) 14 Nhiên liệu Dầu nhẹ 300 lít -50C -5~-150C -15~-250C JIS số 2 JIS số 3 JIS3 đặc biệt Bảng 7-2: Danh sách các phần tử lọc Ký hiệu Vị trí Bộ phận được thay thế Số lượng Mã số Ghi chú A Lọc dầu hồi (Dầu thủy lực) Phần tử lọc 1 24046Z15 Yêu cầu thay thế ban đầu B Bộ lọc hút Bộ lọc 1 2446R307S1 C Lọc dầu xả Lõi lọc 1 2446U215S5 Thay thế ban đầu D Lọc dòng dầu điều khiển Phần tử lọc 1 R36P0019 E Lọc gió Phần tử lọc 1 2446U242S2 (lọc ngoài) 1 2446U248S2 (lọc trong) F Lọc dầu động cơ Bộ lọc 1 ME088519 Thay thế ban đầu G Lọc nhiên liệu Bộ lọc 1 ME035393 H Lọc khí xả động cơ Phần tử lọc 1 ME014838 Thay thế ban đầu I Lưới lọc bơm cấp nhiên liệu Lưới lọc 1 J Lọc thô nhiên liệu Bộ lọc 2 2446U278S5 Theo biểu đồ bôi trơn (hình 7-1), ta thấy rằng: Các chốt (9), bộ tăng xích (11) theo định kỳ 50 giờ làm việc nên bôi trơn một lần Khớp cần điều khiển (8) nên định kỳ 120 giờ làm việc bôi trơn một lần Bàn quay (10) định kỳ 250 giờ làm việc nên bôi trơn một lần; lọc thô nhiên liệu (J) định kỳ 250 giờ làm việc nên thay một lần Dầu bôi trơn động cơ (2), lọc dầu hồi (A), lọc dầu xả (C), lọc dầu động cơ (F), lọc nhiên liệu (G), lọc khí xả (H), lưới lọc bơm nhiên liệu (I) nên theo định kỳ 500 giờ làm việc thay một lần Nước làm mát (13), lọc gió (E) nên theo định kỳ 1000 giờ làm việc thay một lần Dầu thủy lực (1); dầu bôi trơn con lăn đỡ (3), con lăn tỳ (4), bánh dẫn hướng (5), bộ giảm tốc quay toa (6) và bộ giảm tốc di chuyển (7); mỡ bôi trơn cơ cấu xoay (12) nên định kỳ 2000 giờ làm việc thay một lần. Bộ lọc hút (B), lọc dòng dầu điều khiển (D) cũng nên định kỳ 2000 giờ làm việc thay một lần. Lượng và chất bôi trơn theo như bảng 7-1, số lượng và loại lọc thay thế như bảng 7-2 ở phía trên. Sửa chữa và thay thế thiết bị công tác Khi sửa chữa và thay thế các thiết bị công tác cần đảm bảo các kích thước làm việc và dung sai lắp ghép. Hình 7-2: Các vị trí lắp ghép thiết bị công tác Bảng 7-3: Dung sai giữa các chốt và bạc [mm] Thứ tự Phần tử Giá trị chuẩn Giá trị cho phép Sửa chữa Đường kính chốt Dung sai đường kính ngoài chốt Dung sai đường kính trong bạc Độ hở 1 Chân cần f90 + 0,294 + 0,195 0,174 0,314 3,0 Thay thế bạc hoặc chốt 2 Tâm tay cần f80 + 0,281 + 0,208 0,188 0,301 3 Bản lề gàu - 0,05 - 0,11 0,258 0,391 4 Đỉnh tay cần 5 Xy lanh cần (mặt đáy) + 0,230 + 0,150 0,130 0,250 6 Xy lanh cần (mặt cần đẩy) f85 7 Xy lanh tay cần (mặt đáy) f85 - 0,030 - 0,090 0,180 0,320 8 Xy lanh tay cần (mặt cần đẩy) 9 Xy lanh gàu (mặt đáy) f80 - 0,050 - 0,110 0,200 0,340 10 Xy lanh gàu (mặt cần đẩy) 11 Bản lề gàu (nối xy lanh) + 0,283 +0,211 0,261 0,393 12 Bản lề tay cần f70 - 0,153 - 0,213 0,283 0,213 0,366 0,496 Hình 7-3: Mặt cắt các vị trí lắp ghép của cần, tay cần và gàu Bu lông lỗ; 2- Vòng chêm; 3- Vòng đệm; 4- Long đền hãm; 5- Bạc lót Bảng 7-4: Dung sai lắp ghép của cần, tay cần và gàu [mm] Mục Dung sai Độ hở Giá trị chuẩn điều chỉnh vòng chêm Giá trị độ hở cho phép Mặt cắt chân cần Cần L1 A 2,0 4,2 (không cần thiết) 6,0 Bệ Mặt cắt tâm tay cần Tay cần L2 B 0,3 1,2 Không cần thiêt 5,0 Cần Mặt cắt đỉnh tay cần Tay cần L3 C 0,7 2,8 0,5~1,0 Gàu ĐIỀU CHỈNH ĐỘ HỞ GIỮA GÀU VÀ TAY CẦN Hình 7-4:Cách điều chỉnh độ hở C C Quy trình điều chỉnh: 1/ Dịch vòng đệm (3) vào ống lót trên mặt tay cần 2/ Đo độ hở A1 3/ Nới lỏng ba bu lông (1), lấy vòng chêm (2) ra, siết chặt ba bu lông (1) lại, và ấn bạc (5) và siết bu lông (1) tới độ hở B khoảng 0,5~1,0 mm 4/ Đo độ hở A2 5/ Bề dày một vòng chêm (2) là 1 mm 6/ Độ hở A2 nhỏ hơn độ hở A1 đo ban đầu thì độ dày của các vòng chêm (2) được chọn 7/ Cho phép khe hở C nhỏ hơn giá trị tiêu chuẩn 8/ Lắp vòng đệm (3) về vị trí ban đầu của nó. Chú ý: - Không làm hỏng vòng đệm (3) khi dịch chuyển nó với thanh dẹt. - Khi tháo vòng chêm (2) và ấn bạc (5) qua bên phải với ba bu lông (1), không siết chúng quá chặt và chú ý khe hở C không nhỏ hơn giá trị tiêu chuẩn - Kiểm tra các khe hở mỗi lần sau 120 giờ làm việc bình thường. Trong điều kiện làm việc đặc biệt thì việc kiểm tra dễ dàng hơn và điều chỉnh chúng là cần thiết. Kỹ thuật an toàn máy xúc Để đảm bảo an toàn cho người và máy xúc, người vận hành cần phải nghiêm chỉnh chấp hành những quy tắc về kỹ thuật an toàn khi vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa máy xúc: Trước khi tiến hành công việc làm đất cần biết nơi thi công có hệ thống ngầm hay không. Nếu có phải dùng ký hiệu đánh dấu các đường ngầm đó; Buổi tối cần có điện chiếu sáng chỗ khai thác, nơi đổ đất và tuyến đường đi lại trong vùng đào; Khi vùng đào nằm ở nơi đông dân cư thì khu vực làm việc của máy phải có rào chắn và bảng cảnh báo; Tất cả các bộ phận quay, chi tiết quay phải được đậy nắp bảo vệ chắc chắn; Trong thời gian làm việc cấm người lạ đứng trên máy xúc hoặc đứng trong vùng làm việc của nó; Không được tháo lắp các phần tử thủy lực hoặc các chi tiết chuyển động khi máy đang làm việc; Khi làm việc máy xúc phải đứng trên bề mặt đã được san phẳng trước khi làm việc; Khi đổ đất vào ô tô cấm đưa gàu xúc ngang qua đầu người hoặc trên buồng lái; Để tránh hỏng thiết bị công tác, chỉ quay bàn quay cùng với gàu đã xúc đầy sau khi ra khỏi vùng đào; Khi dừng máy, phải đặt cần dọc theo trục của máy xúc và đặt gàu trên mặt đất; Khi di chuyển máy xúc đặt cần dọc theo đường di chuyển và đặt gàu ở độ cao cách mặt đất không lớn hơn 1 m; Không được bảo dưỡng hệ thống khi động cơ đang chạy; Không được tháo xy lanh công tác cho đến khi các bộ phận công tác được đặt trên đất an toàn và động cơ đã tắt; Trước khi tháo hệ thống thủy lực phải đảm bảo áp suất trong bình tích năng được xả hết; Đảm bảo các đường ống dẫn được kết nối chắc chắn và không bị nguy hiểm bởi các phần tử khác vì rò rỉ dầu có thể gây cháy và làm bị thương công nhân; Một số cụm chi tiết rất nặng, trước khi di chuyển cần chằng buộc cẩn thận; Khi rửa hệ thống, nên sử dụng các chất dễ bay hơi để làm sạch; Đảm bảo hệ thống được điều chỉnh phù hợp với khả năng làm việc. KẾT LUẬN Sau ba tháng làm việc, trên cơ sở tài liệu kỹ thuật của máy đào Kobelco SK-200 cùng một số tài liệu tham khảo khác, trong đồ án tốt nghiệp này em đã trình bày một số nội dung chính sau: Sơ đồ và nguyên lý làm việc chung của các mạch thủy lực trên máy đào Kobelco SK-200; Kết cấu và nguyên lý làm việc của một số cấu thành trong hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Kobelco SK-200; Tính toán kiểm nghiệm các kích thước cơ bản, chế độ làm việc của các bơm thủy lực và mô tơ quay toa trên máy đào; Phạm vi làm việc của máy đào; chế độ bảo dưỡng, sửa chữa máy đào; chế độ làm việc an toàn. Từ các nội dung chính trong đồ án, chúng ta có thể ứng dụng để lựa chọn các loại máy, thiết bị công tác phù hợp với những yêu cầu làm việc khác nhau; kiểm tra khả năng làm việc của máy mới; bảo dưỡng, sửa chữa máy hiệu quả hơn đồng thời có thể tăng khả năng làm việc an toàn, nâng cao năng suất làm việc, tính kinh tế của máy. Máy đào Kobelco SK-200 là dòng máy khá cũ so với hiện nay, ngày nay, các máy đào hiện đại đều sử dụng bộ điều khiển điện tử tăng khả năng làm việc hiệu quả của máy, giảm tiêu hao nhiên liệu. Tuy nhiên các loại máy đào hiện đại đều phát triển dựa trên các dòng máy cũ, vì thế trên cơ sở khảo sát các dòng máy cũ này, chúng ta có thể tăng khả năng tìm hiểu về các dòng máy hiện đại bây giờ và sau này. Vì thời gian có hạn nên có một số cụm chi tiết trong hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Kobelco SK-200 chưa thể khảo sát được, và trong quá trình làm đồ án này, mặc dù có nhiều cố gắng song không tránh khỏi những thiếu sót, em mong các thầy cô đóng góp ý kiến bổ sung thêm để đề tài trên của em có thể hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Kobelco Serviceman Hanbook: Hydraulic Excavator”. Printed in Japan 10/ 1990. [2] Phạm Hữu Đỗng, Hoa Văn Ngũ, Lưu Bá Thuận. “Máy làm đất”. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội – 2004. [3] Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng. “Thủy lực và máy thủy lực, tập 2”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội – 1972. [4] Ngô Vĩ Châu, Nguyễn Phước Hoàng, Vũ Duy Quang, Nguyễn Huy Chi, Võ Sĩ Quỳnh, Lê Danh Liêm. “Bài tập Thủy lực và máy thủy lực”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội – 1979. [5] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng. “Lý thuyết Ô tô máy kéo”. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội – 1998. [6] Đỗ Văn Dũng. “Trang bị điện và điện tử trên ô tô hiện đại: Hệ thống điện động cơ”. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh 2004. [7] Nguyễn Trọng Hiệp. “Chi tiết máy, tập 1 và 2”. Nhà xuất bản giáo dục – 1999. MỤC LỤC