Luận văn Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên cần trục ô tô kato nk250e-V

Trong quá trình làm việc ta có thông số kỹ thuật của các thiết bị trong hệ thống truyền động thủy lực như sau: 1. Bơm. Gồm 4 bơm bánh răng thẳng hàng * Bơm 1: Thực hiện việc quay tời, bơm 2 thực hiện việc nâng, thu và đẩy cần. Cả hai bơm đều có thông số kỹ thuật như nhau. Lưư lượng : 1,095 cm3/s. Áp suất định mức : 250 kG/cm2. Áp suất làm việc lớn nhất : 280 kG/cm2. Áp suất làm việc : 250 kG/cm2. * Bơm 3: Thực hiện việc cung cấp dầu có áp suất cao để quay cần trục, thu cần và trụ chống. Lưư lượng : 0,503 cm3/s. Áp suất định mức : 210 kG/cm2. Áp suất làm việc lớn nhất : 250 kG/cm2. Áp suất làm việc : 180 kG/cm2. * Bơm 4: Thực hiện việc nạp cho bình tích áp. Lưư lượng : 0,27 cm3/s. Áp suất định mức : 250 kG/cm2. Áp suất làm việc lớn nhất : 280 kG/cm2. Áp suất làm việc : 120 kG/cm2. Số vòng quay của bơm : n= (500÷1950) v/ph. 2. Thiết bị chân chống. * Van điều khiển. Áp suất điều chỉnh an toàn để nâng chân chống: 180 kG/cm2. Áp suất điều chỉnh an toàn để thu chân chống : 45 kG/cm2. * Van an toàn. Áp suất làm việc : 8 kG/cm2. * Trụ ngang. Đường kính trong : 40 mm. Đường kính ngoài : 55 mm. Hành trình pittông : 1970 mm. * Trụ đứng phía trước . Đường kính trong : 80 mm. Đường kính ngoài : 100 mm. Hành trình pittông : 450 mm. * Trụ đứng phía sau. Đường kính trong : 80 mm. Đường kính ngoài : 100 mm. Hành trình pittông : 450 mm. * Trụ trước. Đường kính trong : 60 mm. Đường kính ngoài : 80 mm. Hành trình pittông : 500 mm. 3. Thiết bị nâng, hạ cần trục. * Van điều khiển. Áp suất điều chỉnh an toàn để nâng cần : 250 kG/cm2. Áp suất điều chỉnh an toàn để hạ cần : 85 kG/cm2. * Van cân bằng. Áp suất làm việc : 0,4 kG/cm2. * Trụ nâng, hạ cần. Đường kính trong : 180 mm. Đường kính ngoài : 260 mm. Hành trình pittông : 1485 mm. 4. Thiết bị thay đổi chiều dài cần. * Van điều khiển. Áp suất điều chỉnh an toàn khi duỗi cần : 210 kG/cm2. Áp suất điều chỉnh an toàn khi thu cần : 210 kG/cm2. * Xi lanh thay đổi chiều dài cần. Đường kính trong : 115 mm. Đường kính ngoài : 130 mm. Hành trình pittông : 7000 mm. 5. Thiết bị quay cần. * Van xoay. Áp suất định mức : 210 kG/cm2. Lực mở van : (148÷196) N. * Van dừng. Áp suất lớn nhất : 180 kG/cm2. Áp suất nhỏ nhất : 40 kG/cm2. * Động cơ thuỷ lực. Lưu lượng : 0,393 cm3/s. Mô men quay định mức : 5,2 KN.m Áp suất dừng : 13 kG/cm2.. * Hộp số. Số vòng quay lớn nhất : 23,8 v/ph. Tỉ số truyền hộp số : 87,4. 6. Thiết bị tời. * Van điều khiển. Áp suất điều chỉnh an toàn : 250 kG/cm2. * Mô tơ tời. Lưu lượng : 1,663 cm3/s. * Van cân bằng. Áp suất làm việc : 20 kG/cm2. * Hộp số. Mô men quay : 7,1 KN.m. Số vòng quay lớn nhất : 104 v/ph. * Van đóng mở ly hợp. Áp suất định mức : 210 kG/cm2. Lực mở van : (59÷79) N. 7. Thiết bị tích nạp. * Van tích nạp. Áp suất lớn nhất : 210 kG/cm2. Áp suất nhỏ nhất : 82 kG/cm2. * Bình tích nạp. Áp suất nạp vào : (60±5) kG/cm2. Áp suất làm việc nhỏ nhất : 120 kG/cm2. Áp suất làm việc lớn nhất : 150 kG/cm2. 2.3. Bộ phận quay và cơ cấu di chuyển. 2.3.1. Bộ phận quay. Việc quay cần trục đến vị trí làm việc, và quay ngược lại vị trí ban đầu được thực hiện bằng tháp quay. Tháp quay được chia ra làm 2 loại, dựa vào chu vi vòng quay: loại toàn vòng và loại không toàn vòng. Đối với cần trục ôtô KATO NK250E-V, ta đang khảo sát sử dụng loại quay toàn vòng, với quay cả 2 phía là 3600. Dẫn động cơ cấu được thực hiện thông qua động cơ thủy lực, truyền cơ năng cho kết cấu thừa hành là bộ truyền bánh răng. Bộ phận quay của bàn quay được lắp trên khung của cơ cấu di chuyển. Dầu cao áp từ bơm số 3, thông qua thiết bị điều khiển đến dẫn động động cơ thuỷ lực quay để truyền cơ năng cho thiết bị công tác. Động cơ này cần đảm bảo trị số mômen xoắn ở trên trục đi ra của nó đủ lớn, để trực tiếp dẫn động bánh răng di chuyển thường xuyên ăn khớp với vành răng của vòng răng. Nó có một cặp bánh răng (bánh răng di động - vành răng). Để thực hiện việc quay đài có các thiết bị dẫn động như hình 2.2. * Động cơ thuỷ lực. Loại động cơ kiểu pittông hướng trục, có tác dụng chuyển đổi áp suất thuỷ lực thành chuyển động quay truyền qua bộ giảm tốc. * Bộ giảm tốc. Được lắp liền với động cơ thuỷ lực, kết cấu của nó gồm hai tầng bánh răng giảm tốc kiểu hành tinh. Tốc độ quay của trục truyền động nối với bộ giảm tốc (trục quay của động cơ thuỷ lực), sẽ được giảm xuống sau khi truyền qua bộ bánh răng. * Hệ thống phanh. Thực hiện việc ngừng quay quay tháp khi có tín hiệu, lúc đó người điều khiển tác dụng vào bàn đạp thực hiện quá trình phanh. Với thiết bị dẫn động và cơ cấu điều khiển, trong quá trình vận hành đài quay cần đẩy tay gạt điều khiển quay cần nhẹ nhàng và thận trọng. Nếu dịch chuyển tay gạt này đột ngột, có thể làm cho tải trọng bị giật, lắc, văng và dao động rất nguy hiểm. Khi quay cần, thiết bị giới hạn quá tải sẽ không tự động dừng hoạt động của cần trục, ngay cả khi rơi vào tình trạng quá tải. Tải trọng cho phép ở từng khu vực, tuỳ thuộc vào khẩu độ của các chân chống thuỷ lực và chân chống phụ. Khi quay cần, đưa cần chính từ vùng có tải trọng cho phép lớn sang vùng có tải trọng cho phép nhỏ hơn. Cần phải nghiên cứu và hiểu rõ giá trị được ghi trên bảng đặc tính tải, và hết sức tập trung theo dõi để tránh bị quá tải. Nếu trong lúc quay cần, còi báo nguy hiểm và màn hình hiển thị nguy hiểm, thì phải ngừng việc quay lại ngay lập tức, sau đó hạ tải xuống đất hoặc phải quay theo chiều ngược lại để thoát khỏi tình trạng quá tải, và tránh khả năng có thể gây tai nạn. Không được phép kéo rê tải trọng lại gần hoặc kéo tải trọng bên sườn bằng cách quay cần. Thao tác như vậy, có thể làm hư hỏng cần trục và dẫn đến tai nạn. Trước khi quay cần phải xác định khoảng không trong phạm vi làm việc, và đảm bảo tải trọng cũng như cần chính, cần phụ không thể bị va đập vào các chướng ngại vật. Để quay cần ta kéo hoặc đẩy tay gạt điều khiển, việc điều khiển tốc độ quay bằng cách đẩy hoặc kéo tay gạt này nhiều hay ít, đồng thời với việc nhấn chân ga mạnh hay nhẹ. Khi công tắc lựa chọn quay cần ở vị trí quay tự do, cần phải tính đến lực quán tính đồng thời với việc khử lắc. Phải kéo tay phanh để dừng đài quay sau khi ngừng quay. Khi rời khỏi cabin cần trục luôn luôn phải kéo tay phanh quay cần lên. Việc điều khiển công tắc lựa chọn quay cần sang vị trí quay tự do hoặc quay có dẫn động tuỳ thuộc vào yêu cầu công việc. * Quay tự do Đài quay sẽ tiếp tục quay do tác động của lực quán tính ngay cả khi tay gạt điều khiển đã đưa về vị trí trung gian. Nhưng cần phải lưu ý đến tác động này khi đưa tay gạt điều khiển quay cần cẩu về vị trí trung gian. Tác dụng của việc quay tự do là rất hữu ích khi phải nâng tải bằng tay cần chính ngắn và tải trọng lớn, nhưng trọng tâm không nằm thẳng hàng dưới cần chính. Khi bắt đầu thao tác nâng tải lên và công tắc lựa chọn ở vị trí quay tự do, thì đài quay sẽ tự động quay đưa cần chính về phía tải trọng làm cho tải trọng được nâng theo phương thẳng đứng. * Quay dẫn động. Đài quay sẽ dừng quay ngay lập tức khi tay gạt điều khiển đã được đưa về vị trí trung gian. Nhưng cần chú ý đưa tay gạt điều khiển quay cần về vị trí trung gian một cách nhẹ nhàng. Kết cấu và nguyên tắc hoạt động của hệ thống được thể hiện trên hình 2.2. Hình 2.2. Sơ đồ dẫn động quay tháp trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. 1. Van điều khiển; 2. Mạch dầu phanh tháp quay; 3. Van điện từ; 4. Đường dầu thấp áp; 5. Đường dầu cao áp; 6. Van điều khiển quay tháp; 7. Van điều khiển phanh tháp quay; 8. Hộp giảm tốc;9. Bánh răng dẫn động tháp quay; 10. Từ van nạp; 11. Động cơ thủy lực; T. Thùng chứa dầu; III. Bơm số 3. 2.3.2. Cơ cấu di chuyển. Cần trục ôtô KATO NK250E-V, có thiết bị di chuyển loại bánh lốp. Việc truyền động thông qua ôtô tải được động cơ DIESEL, 6 xi lanh thẳng hàng. Động cơ được làm mát bằng nước, 4 kỳ. Nên loại xe này có tính linh động rất cao, có thể di chuyển trên mọi địa hình. Trong quá trình di động, xe có khả năng đạt tốc độ tối đa 65 km/h. Xe có công thức bánh xe 6x4, làm cho tính lưu động của xe rất cao, có thể đạt được công suất tối đa 165Kw. Xe được di chuyển bằng bánh lốp, với kích cữ lốp giống nhau có ký hiệu: 1100 – 20 – 16 PR. 2.4. Hệ thống điều khiển. Để cần trục vận hành được theo ý muốn, người lái phải tiến hành điều khiển các van trượt di chuyển. Quá trình đó có thể được thực hiện bằng: tay, nam châm điện, thuỷ lực.v.v… * Điều khiển bằng tay (khớp- đòn bẩy). Ưu điểm: Sự điều khiển bằng tay cho phép không cần phải sử dụng các cơ cấu phụ để điều khiển các van trượt của bộ phân phối thuỷ lực. Do đó, giảm được một phần tiêu hao công suất để dẫn động cơ cấu phụ như: bơm điều khiển, động cơ điện.v.v… Nhược điểm: Hệ thống điều khiển kiểu này phức tạp, cồng kềnh, khó bố trí. Trong những trường hợp phụ tải lớn việc điều khiển rất khó khăn. * Điều khiển bằng nam châm điện. Việc điều khiển được thực hiện bằng các công tắc từ. Khi đóng hoặc ngắt mạch điện thì van trượt sẽ dịch chuyển tương ứng. *Điều khiển thuỷ lực (điều khiển tuỳ động). Đây là hình thức điều khiển được sử dụng rất phổ biến trên các máy công trình dẫn động thuỷ lực hiện nay. Bằng cách này ta có thể điều khiển nhẹ nhàng những phụ tải lớn. Thật vậy, để di chuyển van trượt chính ta điều khiển bằng cơ cấu phân phối phụ, chứ không phải điều khiển trực tiếp động cơ thuỷ lực có phụ tải lớn. Đối với hệ thống truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V, do việc sử dụng bộ phân phối thuỷ lực kiểu nhiều buồng nên các van trượt của bộ phân phối thuỷ lực này được điều khiển bằng cơ khí (khớp – đòn bẩy) là hợp lý hơn. Bởi vì, như chúng ta đã biết kết cấu của bộ phân phối thuỷ lực này bao gồm nhiều buồng riêng lẻ ghép lại, do đó điều khiển bằng cơ khí sẽ thuận lợi hơn trong việc sửa chữa và thay thế. 2.5. Hệ thống tời. Hệ thống tời thực hiện việc nâng, hạ vật từ vị trí đặt đến chổ làm việc. Trong đó, nó thực hiện quá trình cuốn và nhả cáp tuỳ theo trạng thái làm việc yêu cầu. Để phân biệt loại tời, ta dựa vào tải trọng nâng mà chia ra: Tời chính và tời phụ, việc dẫn động của hệ thống tời được thực hiện thông qua động cơ pittông hướng trục và được lắp với bánh răng hộp giảm tốc. Các tời được điều khiển độc lập bởi các cần điều khiển riêng. Hệ thống này được lắp phanh tự động. Trên tang tời được lắp ly hợp tời – là loại thường đóng, dẫn động thuỷ lực. Trong quá trình nâng, hạ vật tời có khả năng hoạt động ở 2 chế độ tốc độ: tốc độ nhanh và tốc độ chậm, tuỳ thuộc vào tải trọng nâng và trạng thái làm việc. Việc điều khiển tời 2 tốc độ được điều khiển bằng công tắc lựa chọn tốc độ trên bàn điều khiển, thông qua quá trình làm việc của bơm số 1 và bơm số 2. Để thực hiện việc hạ móc tời có 2 phương án: Hạ móc bằng rơi tự do và hạ móc có dẫn động. Rơi tự do chỉ được thực hiện khi trên móc tải không có trọng vật. Khi móc tải mang trọng vật việc nâng, hạ được các thiết bị điều khiển việc dẫn động hệ thống tời. Quá trình này làm tăng tính an toàn khi cần trục làm việc. Trên cần trục KATO NK250E-V, hệ thống tời được thực hiện như sau: Khi nâng vật, thực hiện việc mở ly hợp. Sau đó thông qua cụm van thuỷ lực điều khiển bằng tay gạt 6, đưa cần điều khiển về vị trí nâng, mở đường dầu cao áp từ bơm 1 đến dẫn động động cơ thuỷ lực, làm quay tang tời 4 và 14 thực hiện việc nâng vật. Để bảo đảm áp suất dầu cao áp đến động cơ thuỷ lực thoả mãn yêu cầu kỹ thuật, đường dầu cao áp được dẫn qua van cân bằng. Khi điều chỉnh tốc độ nâng theo trạng thái tải trọng, dựa vào van điều tiết, thực hiện quá trình làm việc của bơm 1, hay cả bơm 1 và bơm 2. Quá trình hạ cũng được thực hiện tương tự, nhưng cần điều khiển phải đưa về vị trí hạ vật. Để vật đứng yên ta đưa cần điều khiển về vị trí trung gian, lúc đó dầu từ bơm sẽ được dẫn về bình chứa. Quá trình làm việc của hệ thống tời được thể hiện trên hình 2.3. Hình 2.3. Sơ đồ dẫn động hệ thống tời trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. 1, 2. Xi lanh điều khiển phanh tời; 3. Phanh tời; 4. Tang tời; 5. Van tràn; 6. Van điều khiển; 7. Van chặn; 8. Van phân phối; 9. Van điều khiển; 10. Van chặn; 11. Van cân bằng; 12. Thùng chứa dầu; 13. Bình tích áp; 14. Tang tời; 15, 16. Van điều chỉnh; A. Từ bơm số 2; B. Từ bơm số 1; C. Từ bơm số 4. 2.6. Hệ thống chân chống. Trong quá trình làm việc của cần trục để bảo đảm tính ổn định và an toàn, đồng thời tăng khả năng nâng tải, trên cần trục ôtô đã sử dụng hệ thống chân chống. Cần trục KATO NK250E-V, có hệ thống trụ chống gồm: Chân chống chính và chân chống phụ. Ở chân chống chính được bố trí hai bên thân cần trục, có tất cả bốn trụ chống- hai trụ trước và hai trụ sau. Chân chống phụ được đặt phía đầu xe. Hệ thống chân chống được dẫn động bởi bơm số 3, dầu có áp suất cao được dẫn đến các chân chống nhằm phục vụ mục đích đưa vào, đẩy ra và nâng hạ trụ chống. Quá trình được thực hiện thông qua cụm van điều khiển, trên nó có lắp các van an toàn, nhằm bảo đảm áp suất làm việc ổn định của trụ chống. Ngoài ra, trước khi đi vào trụ chống dầu áp suất cao còn đi qua van dẫn hướng 6, nhằm dẫn dầu theo hướng xác định trong quá trình làm việc, đồng thời còn đảm bảo trong quá trình ngừng cung cấp dầu cao áp, trụ không thay đổi trạng thái kế cả lúc đường ống bị nứt vỡ hoặc rò rỉ. Việc thu vào, đẩy ra hay nâng, hạ trụ chống tùy thuộc vào vị trí của van điều khiển. Trạng thái làm việc của chân chống phụ thuộc vào tải trọng nâng như trong bảng đặc tính tải trọng nâng ta đã xét. Vị trí làm việc của trụ chống chính có hai vị trí cơ bản: Trụ chống đưa ra một nữa và trụ chống đưa ra hoàn toàn. Quá trình làm việc của hệ thống chân chống được thể hiện ở hình 2.4. Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống chân chống cần trục ôtô KATO NK250E-V. 1.Trụ ngang; 2. Trụ đứng chân chống chính; 3. Trụ đứng chân chống phụ; 4. Van chặn ; 5. Van chặn; 6. Van an toàn; 7. Van điều khiển; 8. Cụm van điều khiển chân chống; 9. Van tràn; I, II. Tới thùng chứa dầu; III. Từ bơm số 3; IV. Tới van xoay; V, VI. Tới thùng chứa dầu 3. Khảo sát hệ thống truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. 3.1. Sơ đồ tổng thể mạch thủy lực trên cần trục ôtô KATO NK 250E-V. Hình 3.1. Sơ đồ mạch thủy lực 1. Bơm dầu; 2. Van điều khiển chân chống; 3. Xi lanh tăng tốc; 4. Bàn quay; 5. Van điều khiển cần trục và kéo tời; 6. Xi lanh điều khiển cho bộ tăng tốc; 7, 9. Lọc dầu; 8. Bình chứa; 10. Van lựa chọn; 11. Van cân bằng; 12. Cảm biến AV; 13. Xi lanh nâng, hạ cần; 14. Tang cuộn dây; 15. Xi lanh thay đổi chiều dài cần; 16. Van cân bằng; 17. Động cơ quay tời; 18. Xi lanh lực; 19. Khớp quay; 20. Xi lanh ly hợp; 21. Xi lanh lực; 22. Cụm van điều khiển ly hợp; 23. Xi lanh trợ lực; 24. Van vòng; 25. Bộ tản nhiệt; 26. Động cơ làm mát dầu; 27. Van giảm áp; 28. Van kiểm tra; 29. Van điều khiển việc tích nạp; 30. Bộ nối; 31. Van điều khiển; 32. Van cấp; 33. Cụm van điều khiển; 34. Động cơ thủy lực; 35. Van an toàn; 36. Trụ đứng trước; 37. Trụ đứng bên phải trước; 38. Trụ đứng bên phải sau; 39. Trụ đứng bên trái trước; 40. Trụ đứng bên trái sau; 41. Trụ ngang bên phải trước; 42. Trụ ngang bên phải sau; 43. Trụ ngang bên trái trước; 44. Trụ ngang bên trái sau; 45. Bộ nối; 46. Bộ lọc; 47. Van giảm áp; 48. Van ly hợp; 49. Van điều khiển tốc độ nhanh của tời; 50. Van dỡ tải; P1. Bơm số 1; P2. Bơm số 2; P3. Bơm số 3; P4. Bơm số 4. 3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực. Chất lỏng từ thùng chứa dầu được chuyển đến các cụm van điều khiển thông qua dãy bơm bánh răng 1. Cụm van điều khiển, bao gồm các van trượt có số lượng cửa thông tùy thuộc vào mục đích sử dụng của mỗi cơ cấu. Khi một trong các van trượt này ở vị trí làm việc, thì lúc đó các cơ cấu chấp hành của cần trục mới làm việc. Cụm bơm bánh răng được động cơ xe dẫn động thông qua khớp nối và hộp giảm tốc. Lúc này dầu cao áp được bơm tạo ra, đưa tới các cụm van điều khiển nhờ bàn quay 4. Để dẫn động các cơ cấu chấp hành, mỗi mạch có lắp thêm các cụm van hỗ trợ riêng. Từ bơm P1 chất lỏng công tác đi đến van phân phối thủy lực sáu cửa năm trạng thái. Nhờ van này mà ta có thể điều khiển sự làm việc của động cơ thủy lực 17 để thực hiện việc quay tời. Ở van trượt dùng cho hệ thống tời, nó có khả năng điều chỉnh vô cấp vận tốc của cơ cấu chấp, thay đổi gia tốc trong quá trình khởi động và dừng. Lúc đó dầu cao áp đến dẫn động làm quay động cơ thủy lực. Chiều quay của động cơ tời tùy thuộc vào người vận hành điều khiển van ở vị trí nâng, hạ vật. Để bảo đảm áp suất làm việc và tính an toàn, trên mạch tời có lắp van cân bằng, vị trí của nó được đặt sát động cơ thủy lực. Động cơ dẫn động hệ thống tời có khả năng đảo chiều quay của cần trục, phạm vi làm việc của hệ thống quay theo 2 chiều là 3600. Để thực hiện quá trình nâng, hạ vật thông qua cụm van điều khiển 5 dẫn động động cơ tời và người vận hành đưa cần điều khiển ly hợp tời ở vị trí làm việc của nó. Quá trình nâng, hạ vật ở cần trục có hai trạng thái tốc độ: Vận hành ở tốc độ bình thường, lúc đó dầu cao áp cung cấp cho hệ thống chỉ thông qua bơm số 1, còn trường hợp vận hành tời ở tốc độ cao dầu có áp suất cao cung cấp cho hệ thống bởi cả hai bơm 1 và 2. Khi hạ móc tải không mang tải ta có thể cho nó rơi tự do, nhưng tránh trường hợp mang tải, lúc đó cần thực hiện việc hạ tải theo dẫn động. Cần trục được nâng, hạ thông qua trụ nâng 13, dầu cao áp được bơm số 2 cung cấp đi tới cụm van điều khiển để đưa tới trụ nâng. Để đảm bảo áp suất làm việc ổn định và tránh trường hợp các đường ống bị nứt vỡ, trên hệ thống lắp van cân bằng 11. Trong quá trình làm việc để thay đổi chiều dài cần trục được thực hiện bởi các xi lanh 15. Cần trục gồm 4 đoạn được lòng vào nhau, việc thu vào và đưa ra thông qua 2 xi lanh. Trên mỗi xi lanh thay đổi chiều dài cần có các van cân bằng nhằm bảo đảm áp suất làm việc và tính an toàn cho hệ thống. Chiều dài cần trục được sử dụng tùy theo yêu cầu của mỗi trạng thái làm việc, lúc đó các xi lanh được cung cấp dầu cao áp từ bơm số 2 tới thông qua van điều khiển, đi qua van lựa chọn mà xi lanh nào có thể làm việc. Khi tải trọng vượt quá giá trị cho phép, lúc này van tràn mở ra nối thông dầu cao áp với bình chứa, cần trục ngưng hoạt động. Các trường hợp nâng, hạ và thay đổi chiều dài cần trục nó được hạn chế thông qua cảm biến hành trình lắp trên mỗi cơ cấu thừa hành, lúc đó cảm biến sẽ truyền tín hiệu để người điều khiển biết được trạng thái làm việc của nó. Khi thực hiện việc quay tháp quay, bơm 3 sẽ cung cấp dầu cao áp dẫn động động cơ thủy lực 34, thông qua hộp giảm tốc lắp theo cùng động cơ thủy lực mà tốc độ quay của tháp điều chỉnh được. Để thực hiện việc ngừng quay tháp khi đến vị trí làm việc yêu cầu, lúc đó tác dụng vào van điều khiển 31 cho ngừng quay động cơ thủy lực dầu cao áp sẽ nối thông bình chứa. Cần trục sẽ làm việc được ổn định và tăng khả năng nâng tải khi sử dụng thiết bị chân chống. Hệ thống này được thực hiện bởi cụm van điều khiển 2, thông qua dầu cao áp của bơm 3 cung cấp. Trạng thái làm việc của trụ chống do van điều khiển 6 cửa 3 vị trí, chân chống làm việc ở hai vị trí đưa ra hoàn toàn hoặc một nữa tùy thuộc vào tải trọng nâng. Trên các trụ nâng có lắp các van kiểm tra áp suất dầu lúc làm việc, đồng thời bảo đảm an toàn cho cần trục khi các đường ống thủy lực bị nứt vỡ. Các hệ thống làm việc hay ngừng phụ thuộc vào thiết bị phanh hoạt động ở trạng thái nào? Để cung cấp dầu cao áp cho nó nhờ hệ thống tích áp, được điều khiển bởi cụm van điều khiển tích áp 29, đưa dầu cao áp tới bình tích áp. Dầu cao áp phục vụ cho việc này nhờ bơm 4 cung cấp. Mọi hệ thống thủy lực sau khi làm việc, chất lỏng trước khi đưa vào thùng chứa dầu đều đuợc làm mát qua thiết bị làm mát dầu 27, nhằm bảo đảm độ nhớt cho dầu và giữ cho dầu được tính chất của nó. Ngoài ra, làm tăng thời gian sử dụng các thiết bị thủy lực. Hệ thống thủy lực ta đang khảo sát trên cần trục ôtô KATO NK250E-V, để đi sâu vào nguyên lý làm việc của từng hệ thống riêng ta sẽ xét ở các mục sau 3.3. Các hệ thống truyền động thủy lực chính trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. 3.3.1. Truyền động thủy lực khi ra, vào chân chống. Hình 3.2. Sơ đồ mạch truyền động thuỷ lực khi ra, vào chân chống. 1. Lọc dầu; 2. Cụm bơm; 3. Cụm van điều khiển; 4. Trụ đứng phụ; 5. Công tắc điều khiển trụ đứng phụ ; 6. Trụ đứng bên phải trước; 7. Trụ đứng bên phải sau; 8. Trụ đứng bên trái trước; 9. Trụ đứng bên trái sau; 10. Van an toàn; 11. Trụ ngang bên trái sau; 12. Trụ ngang bên trái trước; 13. Trụ ngang bên phải sau; 14. Trụ ngang bên phải trước; 15. Van giảm áp; 16. Van kiểm tra kép; 17. Van dẫn hướng; 18. Van tràn 19. Thùng chứa dầu; P1, P2, P3, P4. Bơm số 1, 2, 3, 4. * Nguyên lý làm việc. Trường hợp ra, nâng chân chống. Để thực hiện việc ra, nâng trụ chống, lúc đó hệ thống được bơm số 3 cung cấp dầu cao áp tới các thiết bị thừa hành. Dầu có áp suất cao được van dẫn hướng 17 đưa tới các van đảo chiều 4 cửa 3 trạng thái, nhằm thực hiện quá trình ra trụ ngang như trên hình. Tùy thuộc vào tình trạng tải trọng nâng mà trụ ngang được đưa ra hoàn toàn hoặc một nữa. Lúc này van dẫn hướng được di trượt lên trên, 4 van đảo chiều thực hiện việc ra 4 trụ chống ở hai bên thân xe. Thời gian đó, nếu áp suất dầu thủy lực cao quá giá trị cho phép, khi đó van tràn 18 cho dầu cao áp nối thông với bình chứa. Sau khi đưa các trụ ngang ra, ta tiến hành điều khiển van dẫn hướng 17 về vị trí cung cấp dầu cao áp thực hiện việc nâng trụ đứng. Như vậy, van đảo chiều lại đưa về trạng thái nâng trụ, và khi ấy dầu cao áp trước khi đi vào dẫn động thiết bị chấp hành đi qua van an toàn 10 lắp trên mỗi trụ. Van này, có tác dụng bảo đảm an toàn cho cần trục khi các đường ống trong hệ thống bị nứt vỡ. Khi nâng trụ đứng dầu cao áp được đưa vào phía đáy trụ, còn phía đỉnh trụ được luân hồi trở lại về van an toàn cung cấp vào thêm. Trường hợp áp suất cao quá giá trị định mức của van tràn, lúc đó dầu sẽ trở về bình chứa. Để tiến hành thực hiện việc nâng chân chống phụ ta sử dụng công tắc điều khiển, đưa van trượt về vị trí nâng trụ. Trên trụ chống có lắp van kiểm tra 5, nhằm đảm bảo áp suất dầu trong quá trình làm việc. Lúc nâng phía đỉnh trụ chống được cấp dầu cao áp, còn phía đáy dầu luân hồi trở lại cung cấp tiếp cho phía đỉnh. Tất cả các trụ chống sau khi đưa ra và nâng lên đều được khóa lại bởi thiết bị khóa chân chống. Quá trình nâng chân chống chỉ được thực hiện khi mặt đất phẳng. Trường hợp ra, nâng chân chống. Khi thu trụ đứng lại và đưa trụ ngang về vị trí không làm việc quá trình thực hiện ngược lại quá trình ra và nâng chân chống, có đường dầu tam giác trống. Các đường dầu thực hiện việc nâng, hạ các trụ chống đều được thể hiện trên hình 3.2. 3.3.2. Truyền động thủy lực khi nâng, hạ cần trục. Hình 3.3. Sơ đồ mạch thuỷ lực khi nâng, hạ cần trục. 1. Thùng chứa dầu; 2. Cụm bơm; 3. Bàn quay; 4. Lọc dầu; 5. Đường dầu thấp áp; 6. Van điện từ điều khiển van tràn; 7. Van cân bằng; 8. Cảm biến AV; 9. Trụ nâng cẩu; 10. Van tràn; 11. Van đảo chiều; 12. Cụm van điều khiển; 13. Đường dầu cao áp; 14. Lọc dầu * Nguyên lý làm việc. Trường hợp nâng cần. Mạch thủy lực nâng cần, nhằm thực hiện việc thay đổi góc nâng cần. Khi ta tác dụng vào cần điều khiển để thực hiện việc thay đổi vị trí của van điều khiển 11, tùy thuộc vào thời điểm đóng mở van mà hành trình nâng, hạ trụ nâng có vị trí xác định. Nhưng trong quá trình nâng cần phải nằm trong khoảng xác định của góc nâng cần theo yêu cầu, việc đó được các cảm biến 8 lắp trên cần chính thực hiện. Khi nâng cần, người điều khiển tác dụng vào cần điều khiển của van đảo chiều 11, cung cấp dầu cao áp từ bơm số 2 đi qua van cân bằng để dẫn tới đáy trụ nâng. Đồng thời ở phía đầu trụ nâng, dầu được dẫn về đi qua van cân bằng nhận tín hiệu tiếp tục cung cấp tới phía đáy pittông. Trường hợp khi áp suất dầu cao quá giá trị cho phép, lúc đó van tràn 10 được van điện từ 6 nhận tín hiệu từ cảm biến 8 thực hiện mở van tràn cho dầu trở về thùng chứa. Để quá trình nâng cần vẫn tiếp tục khi đã bảo đảm áp suất làm việc, khi đó người điều khiển vẫn để vị trí cần điều khiển ở trạng thái nâng cần. Khi thôi nâng cần, ta đưa cần điều khiển về vị trí trung gian. Trong qua trình làm việc nếu cảm biến nhận được tín hiệu áp suất dầu quá lớn, lúc đó cần trục sẽ được tự động ngừng ngay, mặc dù van điều khiển đang ở vị trí làm việc. Trường hợp hạ cần. Lúc đó người lái tác dụng vào van đảo chiều 11, đưa dầu cao áp từ bơm số 2 tới phía đầu trụ nâng, còn phía đuôi trụ nâng dàu được đưa về đi qua van cân bằng để trở về thùng chứa. Ngoài ra, khi van giảm áp trong van cân bằng nhận tín hiệu sẽ mở một đường thông cung cấp dầu từ đáy bổ sung cho đầu trụ nâng. Các trường hợp khác nếu xảy ra thì vẫn giống lúc nâng trụ. Cả hai trường hợp nâng, hạ cần trục chỉ thực hiện khi chưa mang tải và được thể hiện trên hình 3.3. 3.3.3. Truyền động thủy lực khi thay đổi chiều dài cần chính. Hình 3.4. Sơ đồ mạch thuỷ lực kéo dài cần chính. 1. Thùng chứa dầu; 2. Bàn quay; 3. Lọc dầu; 4. Van điện từ điều khiển van tràn; 5. Van điện từ điều khiển cần chính; 6. Tang cuộn dây; 7. Van giữ; 8. Xi lanh thu, đẩy cần; 9. Xi lanh thu, đẩy cần; 10. Van kiểm tra kép; 11. Cụm van điều khiển; 12. Van giảm áp; 13. Van đảo chiều; 14. Cụm bơm; 15. Lọc dầu; P1. Bơm số 1; P2. Bơm số 2; P3. Bơm số 3; P4. Bơm số 4. * Nguyên lý làm việc. Trường hợp kéo dài cần chính. Từ bơm số 2, cung cấp dầu cao áp tới cho các xi lanh đẩy cần 8, 9 thực hiện việc thay đổi chiều dài cần. Tùy thuộc vào yêu cầu của trạng thái làm việc mà các đoạn cần chính được vươn dài trong khoảng 10÷31 m. Khi kéo dài cần chính, người điều khiển tác dụng vào van đảo chiều 13 về vị trí cung cấp dầu cao áp xuống phía đáy xi lanh 9, còn trên phía đỉnh dầu hồi về qua van kiểm tra kép 10, lúc đó nếu áp suất dầu đủ làm mở van giảm áp 12 dầu sẽ luân hồi cung cấp tiếp cho phía đáy trụ. Ngoài ra, áp suất dầu hồi sẽ làm mở van tràn thông qua van điện từ 4 cho dầu hồi về thùng chứa dầu. Trong quá trình thay đổi chiều dài cần chính, ban đầu ta cho ra đoạn cần thứ hai bởi xi lanh 9. Nếu muốn tiếp tục kéo dài cần thêm, khi đó thông qua van điện từ 5 điều khiển cung cấp dầu cao áp tiếp cho xi lanh 8. Khi làm việc nếu đường ống dẫn dầu bị nứt vỡ, lúc đó được các van an toàn bảo vệ không cho cần chính làm việc nữa. Để người điều khiển nhận biết được chiều dài cần chính khi làm việc, trên cần đều có lắp cảm biến hành trình. Khi chiều dài cần đã đến giá trị xác định, cảm biến sẽ truyền tín hiệu xuống bảng điều khiển báo mức chiều dài cần chính. Trường hợp kéo dài cần chính. Để thay đổi trạng thái làm việc hay di chuyển xe tới vị trí làm việc mới, người điều khiển thực hiện việc thu cần chính. Quá trình được thực hiện ngược lại trường hợp kéo dài cần chính. Dầu cao áp từ bơm số 2 cung cấp tới đầu xi lanh 9, còn phía đáy dầu hồi về thùng chứa hoặc luân hồi trở lại cung cấp tiếp cho phía đầu để thực hiện việc thu cần. Các trường hợp khác đều giống khi kéo dài cần chính. Cần chính sẽ không làm việc khi người điều khiển đưa cần điều khiển van đảo chiều về vị trí trung gian, lúc đó dầu cao áp sẽ được hồi về thùng chứa mà không dẫn động thiết bị chấp hành. Quá trình thay đổi chiều dài cần chính được thể hiện trên hình 3.4. 3.3.4. Truyền động thủy lực khi quay tháp. 3.3.4.1. Sơ đồ mạch thủy lực khi quay tháp. Hình 3.5. Sơ đồ mạch thuỷ lực khi quay tháp. 1. Thùng chứa dầu; 2. Cụm bơm thuỷ lực; 3. Bàn quay; 4. Lọc dầu; 5. Van điều chỉnh áp suất dầu; 6. Van đảo chiều; 7. Đồng hồ đo áp suất; 8. Bình tích áp; 9. Van kiểm tra; 10. Van điều khiển việc tích áp; 11. Khớp nối; 12. Van điện từ; 13. Van cấp; 14. Cụm van điều khiển; 15. Động cơ thủy lực; 16. Cơ cấu phanh tháp; P1, P2, P3, P4. Các bơm số 1, 2, 3, 4. 3.3.4.1. Nguyên lý làm việc. Trong quá trình làm việc để di chuyển vật từ vị trí này đến vị trí khác thông qua cơ cấu tháp quay của cần trục. Để quay tháp, ta cung cấp dầu cao áp làm dẫn động động cơ thủy lực 15 quay, thông qua cụm van điều khiển 14. Tùy thuộc vào trường hợp quay sang trái hoặc sang phải mà ta di chuyển van đảo chiều 6 cung cấp dầu cho động cơ quay tháp. Việc quay tháp có hai trạng thái tốc độ chính: Trường hợp bình thường dầu cao áp chỉ do bơm số 3 cung cấp, còn khi quay với tốc độ cao động cơ thủy lực sẽ được cả bơm số 2 và 3 dẫn dòng áp suất cao áp thực hiện việc quay tháp. Khả năng quay tháp về cả hai phía của cần trục là 3600. Sau khi quay tháp xong ta tiến hành điều khiển van 12 để ngừng việc quay thông qua cơ cấu phanh tháp. Trường hợp tháp đã quay tới vị trí xác định, lúc đó van lựa chọn trạng thái quay tự do của động cơ thủy lực sẽ làm việc, vào thời điểm này mặc dù động cơ thủy lực quay nhưng tháp vẫn đứng yên. 3.3.5. Truyền động thuỷ lực khi quay tời. 3.3.5.1. Sơ đồ truyền động. Hình 3.6. Sơ đồ mạch truyền động thuỷ lực khi quay tời. 1. Thùng chứa dầu; 2. Cụm bơm thuỷ lực; 3. Xi lanh lực; 4. Bàn quay; 5. Cụm van điều khiển; 6. Xi lanh điều khiển; 7. Lọc dầu; 8. Thùng chứa dầu; 9. Bình tích áp; 10. Van điều khiển tích nạp; 11. Xi lanh trợ lực; 12. Động cơ quay tời; 13. Xi lanh lực; 14. Khớp quay; 15. Xi lanh lực; 16. Xi lanh lực; 17. Cụm van điều khiển ly hợp tời; 18. Van điều khiển; 19. Van giảm áp; 20. Lọc dầu. 3.3.5.2. Nguyên lý hoạt động của mạch thuỷ lực quay tời. Để thực hiện việc nâng, hạ vật trên cần trục trang bị hệ thống tời. Hệ thống tời gồm có hai loại: Tời chính và tời phụ, tùy thuộc vào trạng thái tải trọng nâng mà ta sử dụng loại nào. Quá trình làm việc của hệ thống tời được bơm số 4 cung cấp dầu cao áp dẫn động động cơ thủy lực 12 quay, thông qua van đảo chiều 18 dịch chuyển các vị trí làm việc của nó. Hệ thống tời có thể làm việc ở hai trạng thái tốc độ khác nhau: Tốc độ bình thường, lúc này dầu cao áp chỉ do bơm số 4 cung cấp. Còn trường hợp vận hành ở tốc độ cao, khi đó dầu cao áp được cả bơm số 2 và 4 cung cấp làm quay động cơ thủy lực. Lúc này van giảm áp 19 mở cho dầu cao áp từ bơm 2 đi vào van đảo chiều 18. Khi áp suất dầu thủy lực vượt quá giá trị định mức, lúc đó van tràn sẽ mở cho dầu hồi về thùng chứa, đồng thời vào lúc đó cụm van điều khiển ly hợp cắt dẫn động của mạch dầu với động cơ thủy lực cho cần trục ngừng làm việc. Trong thực tế nếu trường hợp quá bất ổn, lúc đó thông qua hệ thống phanh tời người điều khiển thực hiện ngừng nâng, hạ tải mặc dù động cơ thủy lực vẫn quay theo quán tính. Quá trình phanh và cắt ly hợp luôn xảy ra sự sụt áp, bởi vậy thông qua bộ phận tích áp bổ sung dầu cao áp trở lại cho hệ thống. 3.4. Kết cấu, nguyên lý làm việc một số van trong mạch thủy lực trên cần trục KATO NK250E-V. 3.4.1. Kết cấu, nguyên lý làm việc của cụm van điều khiển cần trục và tời. 3.4.1.1. Kết cấu cụm van điều khiển. Hình 3.6. Kết cấu cụm van điều khiển. Hình 3.7. Kết cấu cụm van điều khiển. Hình 3.8. Kết cấu cụm van điều khiển. 1, 19, 53, 73. Vòng đệm; 2, 35, 54, 59, 74, 83, 90, 103, 105. Bu lông; 3, 31, 36, 40, 88, 100, 101, 113. Đầu nối; 4, 11, 13, 32, 43, 61. Van giảm áp; 5, 9, 55, 65, 96. Vòng giữ; 6, 8. Lỗ nút; 7, 12, 15, 29, 50, 98, 110. Thân van A1, A3; 10, 14. Cuộn dây giảm áp; 16, 108. Đầu van; 17. Vòng thép; 18, 71, 81. Van dẫn hướng; 20, 25, 26, 37, 38, 39, 47, 48, 52, 68, 72, 77, 82, 91. Vòng làm kín; 21. Ống lồng; 22. Thân cần điều khiển; 23, 41, 57, 58, 92, 96, 107, 111. Lò xo; 24, 46, 63, 64, 66, 76. Ống chặn; 27, 69, 75, 85, 86. Đầu nối; 28, 104. Gờ van; 30. 51, 70. Thanh dẫn; 33, 44, 62, 102. Vít điều chỉnh; 34, 60, 84, 89. Nắp van; 42. Đầu cần; 45, 46. Đuôi cần; 47. Bề mặt lắp ghép; 49, 83, 99. Lỗ cố định van; 78, 95. Lỗ thông; 79. Vít khóa; 80, 94, 109. Thân thanh dẫn; 92. Ống dẫn; 93. Đầu điều chỉnh; 112. Viên bi; I. Từ bơm số 2; II. Từ bơm số 1; III. Tới thùng chứa dầu. 3.4.1.2. Nguyên lý làm việc. Cụm van điều khiển thực hiện việc nâng, hạ, thay đổi chiều dài cần trục và dẫn động tời, được các bơm số 1 và 2 cung cấp dầu có áp suất cao có các trạng thái làm việc sau: * Trường hợp van điều khiển ở vị trí trung gian. Khi cần điều khiển van ở vị trí trung gian, lúc này dầu từ các bơm đưa vào cụm van điều khiển nhưng không cấp tới các cơ cấu chấp hành mà lưu thông về bình chứa, do áp suất dầu cao áp làm mở van tràn. Hình 3.4.1.2. Van điều khiển ở vị trí trung gian. A, B. Từ môtơ tời. I. Từ bơm số 1; II. Từ bơm số 2; T. Tới thùng chứa dầu. * Trường hợp van điều khiển ở vị trí nâng tải. Khi đưa cần điều khiển về vị trí thực hiện việc quay tời, lúc đó dầu cao áp từ bơm số 1 được dẫn tới cơ cấu chấp hành làm quay môtơ tời, sau đó dầu được đưa về thùng chứa như trên hình vẽ. Đó là trường hợp thực hiện việc nâng tải ở tốc độ bình thường. Còn khi dẫn động tời ở tốc độ cao, lúc này dầu cao áp từ bơm số 2 mở van hướng dòng, kết hợp với dầu cao áp bơm số 1 thực hiện việc quay môtơ tời. Để hạn chế áp suất trong việc quay tời ở tốc độ cao, trên van điều khiển có lắp các van giảm áp. Khi áp suất vượt quá giá trị cho phép, lúc đó van giảm áp mở cho thông dầu cao áp về thùng chứa. Hình 3.4.1.3. Van điều khiển ở vị trí nâng tải. A, B. Môtơ tời; I, II. Bơm số 1, 2; T. Thùng chứa dầu. * Trường hợp van điều khiển ở vị trí nâng cần trục. Khi ta tác dụng vào cần điều khiển van di trượt đến vị trí nâng cần, lúc đó dầu cao áp từ bơm số 2 cung cấp tới phía đáy trụ nâng, còn phía đầu trụ dầu trở về thùng chứa. Quá trình đó được thể hiện như trên hình vẽ, còn trường hợp hạ cần trục ta chỉ việc điều khiển ngược lại. Để thực hiện quá trình thay đổi chiều dài cần trục hoàn toàn tương tự trường hợp nâng, hạ cần trục, chỉ khác là ta sử dụng cần điều khiển khác. Hình 3.4.1.4. Van điều khiển ở vị trí nâng cần trục. II. Bơm số 2; T. Thùng chứa dầu. 3.4.2. Kết cấu, nguyên lý làm việc của van cân bằng. 3.4.2.1. Kết cấu. Hình 3.4.2.1. Kết cấu van cân bằng. 1. Lỗ bắt bulông; 2, 3, 9, 10. Lò xo; 4. Viên bi; 5, 8, 15. Vòng chặn dầu; 6. Nắp van; 7, 12. Đầu van; 11. Lỗ thông đầu van; 13. Thân van; 14. Ống dẫn van trượt; 16. Pittông dẫn hướng; 17. Viên bi; I. Cửa nối bơm dầu; II. Cửa nối cảm biến AV; III. Cửa nối phía dưới pittông trụ nâng; IV. Cửa nối phía trên pittông trụ nâng. 3.4.2.2. Nguyên lý làm việc. Van cân bằng lắp trong hệ thống truyền động thủy lực trên cần trục có tác dụng điều hòa dòng áp suất. Khi lắp van trong hệ thống nâng, hạ cần trục, nếu các ống mềm hoặc ống dẫn tới các trụ nâng bị vỡ thì nó bảo đảm tránh được sự quá tải, bảo vệ không cho cần trục hạ tức thời. Ngoài ra, van này còn có tác dụng điều khiển tốc độ làm việc sao cho phù hợp với áp suất dầu cao áp. Sau đây ta xét ba trạng thái làm việc của cần trục. * Khi cần trục không làm việc. Khi trụ nâng không làm việc, lúc này dầu cao áp từ bơm tới van điều khiển rồi trở về thùng chứa, van cân bằng ở trạng thái ban đầu như hình vẽ. Hình 3.4.2.2.1. Van cân bằng khi trụ nâng đứng yên. 1. Van điều khiển; 2. Van cân bằng; 3. Trụ nâng. * Khi nâng cần trục. Dầu cao áp từ bơm dầu thông qua ống dẫn đến van điều khiển. Cơ cấu điều khiển là van điều khiển bằng tay, cho dầu đi đến thực hiện mở pittông kiểm tra (đầu van một chiều) vào phía đáy pittông trụ nâng. Còn phía đầu trụ nâng, dầu được dẫn về van điều khiển để trả về thùng chứa. Đường dẫn dầu trong van cân bằng khi thực hiện nâng cần trục được thể hiện như trên hình vẽ. Trong trường hợp nâng trụ, nếu quá tải lúc đó cảm biến sẽ nhận tín hiệu và truyền tín hiệu xuống bàn điều khiển để thông báo cho người vận hành ngừng nâng cần trục. Hình 3.4.2.2.2. Van cân bằng khi nâng cần trục. 1. Van điều khiển; 2. Van cân bằng; 3. Trụ nâng. * Khi hạ cần trục. Thông qua van điều khiển, dầu cao áp từ bơm được dẫn vào đầu trụ nâng, đẩy pittông nâng cần đi xuống. Đồng thời một đường dầu khác cũng từ bơm được đưa vào đẩy pittông dẫn hướng. Pittông này tác dụng vào van con trượt, đẩy pittông trong van con trượt mở để dầu từ dưới đáy pittông nâng trụ được dẫn về thùng chứa. Trong trường hợp quá tải cũng như trường hợp nâng cần. Hình 3.4.2.2.3. Van cân bằng khi hạ cần trục. 1. Van điều khiển; 2. Van cân bằng; 3. Trụ nâng. 3.4.3. Kết cấu, nguyên lý làm việc của van kiểm tra kép. 3.4.3.1. Kết cấu van kiểm tra kép. Hình 3.4.3.1. Kết cấu van kiểm tra kép. 1. Đầu nối van điều khiển; 2. Thân van; 3, 7. Lò xo; 4, 8. Đai ốc điều chỉnh; 6. Đầu van 3.4.3.2. Nguyên lý làm việc. Van kiểm tra kép có tác dụng kiểm tra dòng áp suất dầu cao áp khi thực hiện việc thay đổi chiều dài cần trục. Ngoài ra nó có tác dụng như van dẫn dòng, phân dong để thực hiện các quá trình làm việc khác nhau. Khi áp suất chưa đủ lớn, lúc đó van chưa cho hệ thống làm việc. Xét hai trường hợp van làm việc sau: * Trường hợp kéo dài cần trục. Dưới tác dụng của van điều khiển, dẫn dầu cao áp từ bơm đi vào van kiểm tra kép thực hiện việc mở đầu van, để thông dầu với đáy xi lanh lực thực hiện việc kéo dài cần trục. Còn phía đầu xi lanh lực dầu được trả về thùng chứa. Hình 3.4.3.2. Van kiểm tra kép khi kéo dài cần trục. 1. Van điều khiển; 2. Van kiểm tra kép; 3. Xi lanh lực. * Trường hợp thu ngắn cần trục. Trường hợp này quá trình làm việc của van ngược lại, đường dẫn dầu được thể hiện như trên hình vẽ. Ngoài ra có trường hợp van không làm việc, lúc đó áp suất dầu không đủ lớn để thắng lực lò xo để mở van. Hình 3.4.3.2. Van kiểm tra kép khi thu ngắn cần trục. 1. Van điều khiển; 2. Van kiểm tra kép; 3. Xi lanh lực. 3.4.4. Kết cấu, nguyên lý làm việc của van giảm áp. 3.4.4.1. Kết cấu. Hình 3.4.4.1. Kết cấu van giảm áp. 1. Đầu nối van; 2. Ống dẫn; 3, 8. Vòng làm kín; 4. Thân van; 5. Lò xo; 6. Nắp che; 7. Đai ốc điều chỉnh; 9. Ống chặn lò xo ; I. Cửa nối thông van điều khiển; II. Cửa nối thông thùng chứa dầu 3.4.4.2. Nguyên lý làm việc. Van giảm áp có tác dụng bảo vệ cho hệ thống thủy lực không bị quá tải trong quá trình làm việc, nhằm tránh trường hợp dầu cao áp làm hư hỏng các thiết bị thủy lực. Khi dầu cao áp chưa thắng lực lò xo, lúc đó van chưa làm việc. Khi áp suất dầu đủ lớn thắng lực lò xo, trong thời điểm đó dầu sẽ được nối thông bình chứa. Trường hợp áp suất dầu quá lớn, khi đó ống dẫn sẽ di trượt để dầu cao giảm áp nhanh hơn dưới sự chênh áp của hai đầu van. Sau một thời gian làm việc, lò xo van sẽ bị yếu hay mất đi tính đàn hồi, lúc đó thông qua đai ốc điều chỉnh- điều chỉnh lại lực lò xo cho phù hợp. 3.4.5. Kết cấu, nguyên lý làm việc của van điều khiển quay tháp. 3.4.5.1. Kết cấu. Hình 3.4.5.1. Kết cấu van điều khiển quay tháp. 1. Đai ốc khóa; 2. Đai ốc điều chỉnh; 3, 4, 24, 29. Vòng chặn dầu; 5. Bulông; 6, 9, 13, 15, 20, 25. Lò xo; 7. Đầu chặn; 8. Đầu van; 10. Ống pittông; 11. Lỗ cố định van; 12. Đầu van kiểm tra; 14. Cửa nối ống; 16, 21. Nắp che; 17. Đầu giữ; 18. Vành chặn lò xo; 19. Van trượt; 22. Đai ốc; 23. Đai ốc giữ; 26. Đầu van; 27. Thân van; 28. Đai ốc; 30. Đầu cuộn dây; 31. Vòng đệm; 32. Đầu nối ống. 3.4.5.2. Nguyên lý làm việc. Van điều khiển quay tháp thuộc loại van điện từ điều khiển bằng điện. Để cung cấp dầu cao áp cho thiết bị chấp hành ta lấy từ bơm dầu số 3, thông qua van điều khiển dẫn dầu đến làm quay động cơ thủy lực. Lúc đó van trượt di chuyển vị trí để thực hiện việc quay tháp theo chiều phải hoặc trái theo yêu cầu. Trên hình vẽ ta xét trường hợp quay tháp sang phải, còn khi quay sang phải chỉ việc điều khiển van điều khiển ngược trở lại. Hình 3.4.5.2. Dẫn động khi quay tháp sang phải. 1. Động cơ thủy lực; 2. Van phân phối; 3. Van điện từ; 4. Van điều khiển; III. Từ bơm dầu số 3; T. Tới thùng chứa dầu. 4. Tính toán, kiểm tra bơm khi nâng, hạ cần trục. 4.1. Tính bơm. Thông số làm việc của bơm: Lưu lượng: q=65,7 lít/phút. Áp suất định mức: p= 245,25 bar. Số vòng quay của bơm: n=1800vg/ph. Hiệu suất của bơm: . * Thể tích dầu trong một vòng quay của bơm: Từ suy ra * Mômen xoắn của bơm khi làm việc: Theo định luật pascal, ta có Áp suất của bơm: suy ra . * Công suất làm việc của bơm: Công suất bơm tính theo công thức tổng quát: P=p.q Công suất để truyền động bơm: . 4.2. Kiểm tra hư hỏng của bơm và phương pháp khắc phục. Thứ tự Hiện tượng hư hỏng Nguyên nhân Phương pháp khắc phục 1 Tiếng ồn quá mức 1. Số vòng quay bơm quá lớn. 2. Bơm quá tải. 3. Độ kín khít trong phía hút bị hỏng. 4. Bơm hỏng. 5. Dao động ở bộ phận điều chỉnh bơm. 1. Sử dụng bộ ổn tốc. 2. Chọn lại bơm 3. Cho ống hút ngập dầu. 4. Sửa chữa bơm. 5. Điều chỉnh lại. 2 Không đủ lực, mômen cho cơ cấu chấp hành 1. Thất thoát thể tích lớn. 2. Kiểu bơm không phù hợp. 3. Bơm hỏng. 4. Bộ phận điều chỉnh lưu lượng bơm bị hỏng. 1. Sửa bơm. 2. Chọn lại bơm. 3. Sửa bơm. 4. Thay bộ điều chỉnh. 3 Xi lanh, động cơ dầu chuyển động không ổn định 1. Bộ điều chỉnh bơm bị hỏng. 2. Bơm hỏng. 3. Van phụ trợ điều chỉnh không phù hợp. 1. Thay bộ điều chỉnh. 2. Sửa bơm. 3. Chọn lại van phụ trợ. 4 Cơ cấu chấp hành không hoạt động hoặc chạy chậm 1. Tổn thất thể tích lớn. 2. Bơm bị hỏng. 3. Đường ống dầu vào và đường xả bị đóng. 1. Sửa bơm. 2. Sửa bơm. 3. Thay lọc dầu. 5 Nhiệt độ dầu lớn 1. Bộ điều chỉnh bơm bị hỏng. 2. Số vòng quay hay lưu lượng bơm quá lớn. 1. Sửa bơm. 2. Sử dụng bộ ổn tốc và bộ phận tiết lưu. 6 Xuất hiện bọt trong dầu 1. Độ kín khít trong ống không đạt yêu cầu. 2. Ống dầu xả không nằm dưới mức dầu. 1. Thay ống dẫn dầu. 2. Đặt lại mức dầu min. 7 Khoảng thời gian đóng mở bơm lớn 1. Bơm bị hỏng. 2. Công suất bơm nhỏ. 1. Sửa bơm. 2. Chọn lại bơm. 5. Tính toán động lực học khi cần trục làm việc. 5.1. Cơ sở tính toán. Trên cơ sở mô hình máy thực tế chúng ta sử dụng các giả thiết tính toán để đơn giản hóa, sau đó đưa về mô hình, tính toán động lực học. Mô hình động lực học là mô hình trong đó các khối lượng quy kết được liên hệ với nhau thông qua các phần tử đàn hồi (có độ cứng) và các phần tử giảm chấn (dập tắt dao động) và có các ngoại lực tác dụng lên nó. Để đơn giản, người ta thường sử dụng các đại lượng quy kết về một khâu nào đó và thường gặp nhất là quy kết về khâu dẫn. Các đại lượng quy kết như (khối lượng, độ cứng, lực quy kết…) đặt ở khâu nào đó thì khâu đó gọi là khâu quy kết. Sau khi xây dựng được mô hình động lực học, từ các điều kiện biên chúng ta sẽ viết được các phương trình chuyển động của hệ. Giải các phưong trình này sẽ thu được quy luật dao động của hệ, xác định được các thông số như chuyển vị, vận tốc, gia tốc, tần số… Ngày nay với sự tiến bộ của công nghệ tính toán với sự trợ giúp của máy tính bằng những phần mềm tiên tiến như ALASKA, VISSIM, MATLAB… việc giải các phương trình chuyển động đơn giản hơn rất nhiều và có độ chính xác, độ tin cậy cao. Nhiệm vụ cơ bản của kỹ sư chuyên ngành là xây dựng được mô hình thực, mô hình tính toán, xác định các điều kiện biên và viết được phương trình chuyển động. Sau khi nhận được kết quả phải biết phân tích, đánh giá và xem xét ảnh hưởng của kết quả tính toán đến kết cấu máy. 5.2. Xây dựng mô hình. 5.2.1. Căn cứ để lập mô hình động lực học. Khi thiết kế máy xây dựng – xếp dỡ, đầu tiên cần phải phác thảo được kết cấu tổng thể và các thông số kỹ thuật đặc trưng của máy. Trên cơ sở của bản vẽ kỹ thuật hoặc máy thực chúng ta xây dựng mô hình tính toán bằng các phần tử quy kết bao gồm: - Các khối lượng quy kết. - Các phần tử đàn hồi. - Các phần tử dập tắt dao động (giảm chấn). - Các ngoại lực tác dụng lên máy. Việc mô phỏng và đưa được mô hình tính toán càng gần với mô hình thực thì mức độ tính toán càng chính xác. Tất nhiên khi đó quá trình tính toán càng phức tạp. Tuy nhiên trong thực tế không phải bao giờ cũng có thể thiết lập được mô hình phản ánh đầy đủ, chính xác điều kiện làm việc của máy. Hơn nữa trong nhiều trường hợp, độ chính xác không đòi hỏi quá khắt khe, do đó việc chọn mô hình tính toán phụ thuộc rất nhiều vào yêu cầu bài toán đặt ra. Mô hình được chọn một mặt phải đơn giản nhất có thể được, mặt khác phải có đủ độ chính xác yêu cầu. Sau chọn mô hình nghiên cứu, việc lập phương trình chuyển động để mô tả chuyển động của nó là không thể thiếu được. Phương trình hoặc hệ phương trình được lập là các phương trình hoặc hệ phương trình vi phân. Mô hình tính toán có thể là mô hình dao động tuyến tính nếu phương trình mô tả chuyển động của nó là phương trình vi phân tuyến tính, và là mô hình dao động phi tuyến tính nếu phương trình chuyển động là phương trình vi phân phi tuyến. 5.2.2. Các bước xây dựng mô hình tính toán động lực học. 1. Từ tài liệu kỹ thuật hoặc máy cụ thể đưa về giản đồ tính toán. 2. Đưa các điều kiện biên (giả thiết) để xây dựng mô hình. 3. Tính toán các phần tử quy kết về: Khối lượng, độ cứng, hệ số dập tắt dao động, xác định các tọa độ suy rộng. 4. Đặt mô hình tính toán vào hệ tọa độ suy rộng OXY hoặc OXYZ. 5. Tính các điều kiện biên của hệ. 5.2.3. Mô hình động lực học cần trục ôtô KATO NK250E-V. Mô hình động lực học ta xét với 5 bậc tự do. Hình 5.2.3. Mô hình động lực học cần trục ôtô. Các ký hiệu 1. Tọa độ suy rộng: - q1: Chuyển dịch góc của động cơ, (rad). - q2: Chuyển dịch góc của tháp quay, (rad). - q3: Chuyển dịch thẳng theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo đỉnh cần, (m). - q4: Chuyển dịch góc của cáp treo hàng trong mặt phẳng cần xung quanh đỉnh cần, (rad). - q5: Chuyển dịch góc của cáp hàng trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng cần, (rad). 2. Các thông số khác: - i1: Tỷ số truyền của cơ cấu quay. - m1: Khối lượng của đối trọng, (kg). - m2: Khối lượng của cần, (kg). - m: Khối lượng của hàng, (kg). - S1: Độ cứng quy dẫn của trục động cơ và khớp nối, (N.m/rad). - S2: Độ cứng quy dẫn của cáp cần, (N/m). - K1: Hệ số dập tắt dao động của khớp nối. - K2: Hệ số dập tắt dao động của cáp cần. - θ1: Mô men quán tính quy dẫn về trục động cơ, (kg.m2). 5.3. Phương pháp tính toán và kết quả đạt được. 5.3.1. Phương pháp tính. 5.3.1.1. Lập phương trình chuyển động. Vị trí xuất phát để tính toán là khi tọa độ quay đã có góc quay ban đầu q2(o), bắt đầu tiếp tục quay. * Tọa độ của khối lượng m1. Đạo hàm các tọa độ của khối lượng m1 ta có: Chúng ta có vận tốc của khối lượng m1 như sau: (1). Hoàn toàn tương tự chúng ta có: * Tọa độ của khối lượng m2 Với Đạo hàm các tọa độ của khối lượng m2 ta có: Đặt Bình phương các đạo hàm trên chúng ta có: (2) Với Thay các kết quả vừa tìm được vào (2), chúng ta có (3) * Tọa độ của hàng. Đặt Tiến hành đạo hàm chúng ta có: Đặt tiếp thì Vậy sắp xếp lại chúng ta có Đặt C = A sin B + fQsinq5cosB thì: Tiến hành bình phương đạo hàm XQ ta có: Tiến hành tương tự chúng ta có: Sắp xếp lại chúng ta có: Đặt D = A cos B - fQ sinq5sinB, chúng ta có bình phương đạo hàm YQ: Đạo hàm tọa độ ZQ: ® Vậy: Hàm động năng: Với: q2Z1 – Mô men quán tính của cần khi quay quanh trục Z1 qĐZ1 – Mô men quán tính của đối trọng khi quay quanh trục Z1 q2yA – Mô men quán tính của cần khi quay quanh khớp A Với q2yA = Cụ thể hơn chúng ta có: Duìng caïc Dùng công thức đạo hàm theo phương trình lagrange loại II: Đặt : Di = våïi (i = 1 ÷ 5) chuïng ta coï: D1 = thç: vç D2 = Đạo hàm chúng ta có: Cuối cùng chúng ta có: Nếu đặt q2 = , thì: Tương tự ® Và = mAsina + mcosq5 Vậy: D3 = cosq5sin(a - q4) Tương tự D4 = = Tính đạo hàm: + Cuối cùng D5 = Và Cuối cùng chúng ta có: 5.3.1.2. Xác định lực căng trong cáp cần (Tc). Hình 5.3.1. Sơ đồ xác định lực căng trong cáp cần. Tc=Tcst+Tcđ Với: Tcst- Lực căng tĩnh trong cáp cần. Tcđ- Lực căng động trong cáp cần. Xác định lực căng tĩnh theo sơ đồ sau: Từ đó ta biến dạng tĩnh trong cáp cần như sau: Do đó biến dạng tổng cộng trong cáp cần là: Với Tcst=m3g và Ta đặt Vậy Và khi đó chúng ta có lực căng thực tế trong cáp cần (gồm cả thành phần tĩnh và động) như sau: Hay Tc=m3g+S2q3Sin Mô men động trong đông cơ của cơ cấu quay Trong đó : i1- Tỷ số truyền của cơ cấu quay. Hàm thế năng của hệ thông như sau: Đặt ; Với i=1÷5, chúng ta thực hiện các đạo hàm riêng như sau: Các lực suy rộng Với Tương tự Q3=0 Q4=0 Q5=0 Với Gd- Trọng lượng phần quay của cần trục ω- Hệ số cản quay. 5.3.2. Kết quả đạt được. Thông số mô hình động lực học của cần trục KATO NK250E- v. S1=10 Nm/rad b=0,9 m S2=5360454,5 N/m c=7,5 m kgm2 L=8,66 m m1=20000 kg L1=3,265 m m2=3000 kg L2=1,625 m m=25000 kg H=18 m (Chiều cao nâng cần) R=3 m (Tầm với) kg 0,3227 rad 0,523 rad fQ= 8 m Với Gd- Trọng lượng phần phía trên quay (toa quay + cần), Gd=23000 kg Q- Trọng lượng hàng, Q=25000 kg. - Hệ số ma sát cản quay, Lg=22 m i1=87,4 768 Nm. nđc=2200 v/ph H0=25 m. Với những thông số trong bảng phương trình chuyển động viết dưới dnạg ma trận, ta sử dụng phần mềm MATLAB để giải ta xác định được đồ thị đặc tính làm việc của cần trục. Sắp xếp lại phương trình chuyển động dưới dạng ma trận chúng ta có Với 6. Kết luận. Sau thời gian hơn ba tháng làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V” em đã cơ bản hoàn thành với sự giúp đơc của thầy giáo hướng dẫn, cùng các thầy cô trong khoa cơ khí giao thong. Trong đề tài em đi sâu nghiên cứu kết cấu, nguyên lý làm việc của các mạch dẫn động thủy lực trên cần trục. Từ đó, để sau này có phương án chung cho việc tìm hiểu các dẫn động thủy lực khác trên ôtô, máy công trình. Nếu thời gian cho phép, em sẽ có hướng xây dựng mô hình sử dụng sản phẩm thay thế một số kết cấu trong hệ thống truyền động mà không làm giảm công suất làm việc của máy, nhưng đem lại cho người sử dụng nhiều khả năng lựa chọn sản phẩm trong việc sửa chữa. Từ đó có thể giảm được thiết bị ngoại nhập, nâng cao khả năng sử dụng sản phẩm do các hãng sản xuất của việt nam. Qua đề tài này bổ sung cho em nhiều kiến thức về khả năng đọc bản vẽ truyền động thủy lực, đồng thời nâng cao kỹ năng thực hành các phần mềm tin học và đặc biệt là khả năng dịch tài liệu tiếng anh chuyên ngành. Sau khi hoàn thành đồ án, có lẽ không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự góp ý và chỉ bảo của các thầy, cô để em hoàn thiện hơn về kiến thức cũng như đề tài. Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.ĐINH NGỌC ÁI Thủy lực và máy thủy lực ĐẶNG HUY CHI Nxb Đại học và Trung học Chuyên nghiệp NGUYỄN PHƯỚC HOÀNG PHẠM ĐỨC NHUẬN. 2. VĂN BẢO Sử dụng ôtô cần trục. QUANG HÙNG Nxb công nhân kỹ thuật, Hà Nội, 1985 3. BỘ XÂY DỰNG Xe cần trục thủy lực bánh lốp KATO NK250E-V. 4. BỘ XÂY DỰNG Tài liệu huấn luyện, đào tạo. 5. HÙNH NGUYỄN HOÀNG Hệ thống điều khiển bằng thủy lực. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Nxb Giáo dục 6. KATO WORKS CO.LTD Kato hydraulic truck crance NK250E-V.