CÔNG DỤNG PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG TRUYỀNĐỘNG THUỶ LỰC

Tự động hoá, cơ khíhoá đã tham gia ngày càng nhiều trong quá trình sản xuất tạo nên hiệu quả rất cao.Máy đào là máy dùng để vận chuyển đất đá, là thiết bị rất quan trọng vàkhông thể thiế

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, với sự đầu tư mạnhcủa nhà nước, ngành xây dựng cơ bản đã và đang có bước phát triển nhảy vọt tạo

đà cho sự phát triển kinh tế và xã hội ở nước ta.Trong sự phát triển chung đó, ngànhmáy xây dựng đã và đang có những tiến bộ vượt bậc về công nghệ tiên tiến cũngnhư chủng loại sử dụng Trong đó, máy làm đất là một trong những nhóm máy rấtquan trọng trong công tác thi công Máy làm đất giúp tăng năng suất lao động, đặcbiệt nó còn bảo vệ sức khỏe cho người công nhân, là một trong những tiêu chí hàngđầu về vấn đề lao động Đặc biệt, máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực là máyđược sử dụng khá phổ biến hiện nay, phục vụ nhiều công trình quan trọng

Đồ án môn học máy làm đất là đồ án được giao song song với quá trình họcmôn học máy làm đất Do đó, đồ án này giúp em củng cố lại kiến thức của môn họcmáy làm đất, đồng thời hệ thống lại kiến thức các môn học trước đó như: Sức bềnvật liệu, Vẽ kỹ thuật…

Trong quá trình làm đồ án do kiến thức còn hạn chế nên vẫn còn những sai sót,

em rất mong sự đóng góp của các bạn và các thầy để em có thể hoàn thiện đồ ánđược tốt hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Như Nam cùng các thầy

trong bộ môn đã tận tình hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án

Hà Nội, ngày 00 tháng 00 năm 2015

Sinh viên thực hiện

LÊ VĂN TÚ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI:

Ngày nay cách mạng khoa học kỹ thuật công nghệ đã tác động đến mọi mặtđời sống kinh tế - xã hội của hầu hết các quốc gia trên thế giới Tự động hoá, cơ khíhoá đã tham gia ngày càng nhiều trong quá trình sản xuất tạo nên hiệu quả rất cao.

Máy đào là máy dùng để vận chuyển đất đá, là thiết bị rất quan trọng vàkhông thể thiếu trong các công trình xây dựng, cầu đường, thuỷ lợi thuỷ điện và

khai thác các loại khoáng (than, đá quặng) Trong các công việc làm đất chiếm một

khối lượng rất lớn, trong đó khoảng 45% là do máy đào đảm nhiệm

Máy đào được sử dụng rộng rãi vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công việc nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế, các loại truyền động và những bộ phận di chuyển khác nhau

Máy đào KOMATSU PC-1250 là máy đào một gàu có hệ thống truyền độngthuỷ lực, có nhiều ưu điểm về thao tác kinh tế hơn so với máy đào truyền động cơkhí, nó không những đạt năng suất gấp 1,25 ÷1,5 lần so với các loại máy tương tự

có cùng kích thước mà còn làm tăng mức độ cơ giới hoá một cách đáng kể khi sửdụng vào những công việc làm đất khác nhau

Máy đào KOMATSU PC-1250 đã được tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá cáccụm thiết bị dẫn động thuỷ lực, danh mục các chi tiết dự trữ của máy được giảmbớt đi nhiều và tạo ra khả năng vận dụng sửa chữa liên hợp để sửa chữa máy, nhờvậy giảm bớt được việc sửa chữa nhỏ trong công tác sửa chữa và tăng thêm đượcthời gian sử dụng hữu ích

Cải thiện điều kiện lao động nhờ điều khiển tự động hóa, tạo ra khả năngnâng cao năng suất của máy đào, còn tự động hoá sự dẫn động của nó thì sẽ tiếtkiệm được nguồn năng lượng do việc nâng cao hiệu suất của máy

Xuất phát từ những ưu điểm về kết cấu và thao tác của máy, cũng như khảnăng sử dụng máy trong nhiều lĩnh vực khác nhau đã đem lại hiệu quả kinh tế caotrong quá trình sử dụng nó vào các công trình xây dựng cơ bản, mà em đã chọn đềtài này, nhằm tìm hiểu kỹ càng và nắm nguyên lý làm việc, cách sử dụng và

phương pháp vận hành, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa, để nâng cao trình độchuyên môn phục vụ cho quá trình công tác sau khi tốt nghiệp.

1.2 CÔNG DỤNG PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC.

1.2.1 Công dụng của hệ thống truyền động thuỷ lực.

Hệ thống truyền động dùng để truyền công suất, truyền động từ động cơ đếncác bộ công tác trên máy sử dụng Truyền động cơ khí, truyền động thuỷ lực,truyền động điện, truyền động khí nén, truyền động hỗn hợp

1.2.2 Phân loại của hệ thống truyền động thuỷ lực.

Máy đào dùng để đào và vận chuyển đất đá Căn cứ vào việc sử dụng thờigian làm việc của máy, người ta phân máy đào ra thành 2 loại chính: Loại làm việcliên tục (máy xúc nhiều gầu) và loại làm việc tuần hoàn (máy 1 gầu)

+ Theo phương pháp vận chuyển: có loại máy trên bộ và loại máy trên mặtnước

+ Theo kết cấu của cơ cấu di chuyển: có loại máy bánh xích và bánh lốp+ Theo kiểu động cơ chính đã được sử dụng: loại động cơ diezen và động cơđiện

+ Theo kiểu truyền lực có 2 loại:

- Loại truyền động cơ khí: Sự truyền động được truyền trực tiếp từ động cơchính đến tất cả các loại cơ cấu nhờ các trục, bánh răng, cặp bánh vít trục vít, xích

và các loại truyền động khác

- Loại truyền động thuỷ lực: Sự truyền động được thực hiện bằng bơm thuỷlực (một hoặc nhiều bơm) ống dẫn và động cơ thuỷ lực ( mô tơ hoặc xylanh thuỷlực) chất lỏng công tác lưu thông tuần hoàn trong ống dẫn truyền năng lượng từbơm đến các động cơ thuỷ lực làm chuyển động các cơ cấu công tác

1.2.3 Yêu cầu của hệ thống truyền động thuỷ lực.

Hiện nay máy đào một gầu sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng,

khai thác các loại khoáng (than đá, quặng) Quá trình làm việc của máy đào 1 gầu

là 1 chu kỳ bao gồm việc đào, vận chuyển đất, đá và chuyển dịch máy đào tới vị tríkhác khi chổ đứng máy đào không còn thuận tiện cho việc đào đất được nữa Khimáy dịch chuyển, việc đào đất không thể thực hiện được, cho nên thời gian dichuyển cần được rút ngắn tới mức tối đa

Chu kỳ công tác của máy đào bao gồm các động tác sau:

1 Đào đất (cắt đất và làm đẩy gầu)

2 Chuyển gầu ra khỏi vùng đào để bảo đảm vùng quay không được trở ngại

3 Di chuyển gầu đầy đất ra đến chỗ đổ bằng cách quay cả bàn quay cùngthiết bị công tác

4 Đổ đất ra khỏi gầu vào bãi chứa hoặc vào phương tiện vận chuyển

5 Di chuyển gầu về vùng đào

6 Hạ gầu xuống cho việc chuẩn bị đào tiếp

Đây là phương pháp truyền động quen thuộc và đã có một thời gian dài đượccoi là hình thức truyền động quan trọng nhất Những kiểu truyền động này baogồm: truyền động bánh răng, truyền động xích, truyền động bánh vít

+ Truyền động bánh răng

Loại truyền động này được sử dụng rộng rãi nhiều nhất Người ta dùng nó đểtruyền chuyển động quay cho trục ra Tuỳ theo cách bố trí trục ra song song hoặclệch góc với trục mà người ta sử dụng bánh răng trụ hoặc bánh răng côn

Với phương pháp truyền động ta có thể truyền chuyển động quay giữa haitrục chéo nhau thì trục vít và bánh vít đối tiếp với nó Bộ truyền động bánh vít cóđặc điểm kích thước nhỏ gọn nhưng tỷ lệ truyền lớn Truyền động bánh vít có hiệusuất thấp và chóng bị mài mòn

Nhìn chung bộ truyền động cơ khí có những ưu, nhược điểm sau:

- Kích thước bộ truyền lớn, trọng lượng nặng

- Bộ truyền thường có kết cấu phức tạp

- Làm việc gây tiếng ồn lớn

- Khi truyền công suất đi ra tiêu hao công suất do ma sát và quán tính lớn

- Tốc độ và mô men xoắn được biến đổi theo cấp

- Khi cần thiết phải điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng

1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐÀO MỘT GẦU K0MATSU PC - 1250 1.3.1 Kết cấu chung.

Máy đào K0MATSU PC - 1250 là máy đào 1 gầu, truyền động thuỷ lực dùng

đào và vận chuyển đất đá Nó được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựngthuỷ lợi

Máy đào K0MATSU PC - 1250 có đặc điểm, thiết bị công tác chính của máy

đào là gầu ngược, mà thể tích của nó có thể trang bị khác nhau tuỳ theo loại đất thicông

Máy có thể làm việc, các công việc như: đào hố móng, đào hào, gầu quay cóthể bảo đảm được điều kiện tốt để đào đất và thao tác vào bãi thải hoặc các phươngtiện vận chuyển

Trong hệ thống thuỷ lực máy đào K0MATSU, người ta sử dụng bơm piston

rô to hướng trục kép và mô tơ thuỷ lực piston rô to hướng trục

Cấu tạo chung của máy đào bao gồm các bộ phận chính sau: Bộ phận quaycủa máy đào K0MATSU được tỳ lên thiết bị di động (14) thông qua vòng ổ quay(13) trên bàn quay (11) người ta lắp thiết bị công tác, thiết bị động lực, cơ cấu quay,các cơ cấu dẫn động thuỷ lực và điều khiển thuỷ lực, bình dầu, buồng lái và bộphận đối trọng Động cơ Diezel (10) lắp ở phần đuôi của bàn quay (11) Ở đó cũnglắp bình chứa nhiên liệu, bình chứa chất lỏng công tác và đối trọng

Thiết bị công tác gầu ngược gồm cần (5) tay gầu (2) gầu (6) và các xy lanhthuỷ lực tương ứng (7,4,1) Buồng lái (8) của thợ lái được trang bị cách nhiệt vàcách âm Trong đó có bố trí ghế ngồi và các cơ cấu điều khiển, bàn điều khiển Máy

có trang bị hệ thống chiếu sáng và còi tín hiệu

Bộ phận di chuyển máy và bàn quay được dẫn động từ các động cơ thuỷ lực.Trên máy đào lắp 2 động cơ thuỷ lực và có hộp giảm tốc để đảm bảo sự dẫnđộng độc lập của hai dải xích Môtơ thuỷ lực (9) dùng để quay bàn quay, ngoài racòn có bố trí hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực để phanh hãm việc di chuyển vàbàn quay

Chất lỏng công tác được truyền dưới áp lực từ bơm thuỷ lực (16) bơm nàychuyển động quay từ động cơ diezel (10) Người điều khiển máy nhờ các phân phốithuỷ lực (15) bằng cách di chuyển các van trượt trong khối

Ngoài ra, để đảm bảo các bộ phận của máy không bị quá tải, đồng thòi bảođảm an toàn cho hệ thống thuỷ lực, người ta lắp các van trong hệ thống như van antoàn, van tháo tải, van giảm áp, van 1 chiều

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí các cơ cấu của máy đào

1 – Xy lanh thuỷ lực gầu 10 - Động cơ Điezel

2 – Tay gàu 12 – Bàn quay

3 - Cần 13 – Vòng ổ quay

4 – Xy lanh thuỷ lực tay gầu 14 – Cơ cấu di chuyển

5 - Ống dẫn 15 - Khối phân phối thuỷ lực

6 – Gầu 16 – Bơm thuỷ lực

7 – Xy lanh thuỷ lực cần 17 - Đối trọng

8 - Buồng lái 18 – Ca pô

9 – Mô tơm thuỷ lực cơ cấu quay 19 – Bình nhiên liệu

1.3.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA MÁY ĐÀO KOMATSU PC 1250

Bảng 1.1: Các thông số của máy đào KOMATSU PC 1250

Bảng 1.2: Các thông số kích thước

Hình 1.3: Các thông số về tầm với máy đào KOMATSU PC 1250

Bảng 1.3: Các thông số về tầm với

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC

2.1 Xác định, lựa chọn các thông số cơ bản của máy

2.1.1 Cơ sở để chọn các thông số cơ bản

Chọn các thông số cơ bản dựa vào quy luật đồng dạng so với máy cơ sở theo côngthức của N.G.Dombropxki:

Trong đó:

+ A: Thông số các kích thước (m)

+ G: Thông số về khối lượng (tấn)

+ N: Thông số về công suất (mã lực)

+ q: Thông số về dung tích gầu (m3)

+ t: Thông số về thời gian chu kỳ làm việc của máy (s)

A k q =

202\* MERGEFORMAT (.)Trong đó:

Ký hiệu Hệ số kq Giá trị sơ bộ Giá trị chọn

b, Chọn sơ bộ trọng lượng các bộ phận chính của máy.

Trọng lượng các bộ phân chính trong máy có quan hệ với trọng lượng chung củamáy theo công thức:

ki- hệ số tỉ lệ giữa trọng lượng của các bộ phận Gi và trọng lượng chung của máy G,cho bảng (2.1) [1]

Bảng 2.3 Chọn sơ bộ trọng lượng các bộ phận (kG)

Tên các bộ phận chính của máy

đào

Hệ số ki Giá trị sơ bộ Giá trị chọn

Gầu của máy đào gầu thuận và

Ngỗng trục trung tâm của vòng

quay

Dầm dưới đỡ vòng tựa quay 0,07-0,1 7455-10650 9100Khung xích di chuyển 0,065-0,07 6922,5-7455 7100Bánh chủ động, bánh dẫn

Xilanh điều khiển tay gầu 0,008-0,01 852-1065 950

Xilanh điều khiển gầu 0,003-0,005 319,5-532,5 850

2.1.2 Xây dựng sơ đồ nguyên lý và chọn sơ bộ các thông số cơ bản của máy thiếtkế

2.1.2.1 Cơ sở để xây dựng sơ đồ

- Dựa vào nhiệm vụ thiết kế

- Dựa vào máy tương tự

- Dựa vào phương án lựa chọn cơ cấu di chuyển

Với nhiệm vụ thiết kế là máy đào gầu nghịch với dung tích q= 5,2 (m3) để tìm racác kích thước sơ bộ của máy thiết kế

Trên cơ sở đó ta chọn sơ bộ máy cơ sở để lắp thiết bị làm việc của máy thiết kế

Hình 2.1 Hình chung máy thiết kế2.1.2.2 Chọn sơ bộ đặc tính kỹ thuật của máy thiết kế

Dựa vào máy tương tự đã có sẵn ta chọn các thông số sau:

- Dung tích của gầu: q =5,2 (m3)

- Trọng lượng của máy vận hành: G =106500 (kG)

- Tốc độ di chuyển: v=3,2 (km/h)

- Tốc độ quay của toa quay: ntq = 5,5 (v/ph)

2.2 Tính toán cơ cấu điều khiển thiết bị gầu ngược truyền động thủy lực

Máy đào gầu ngược truyền động thủy lực đang được sử dụng phổ biến nhất trongcác loại máy đào một gầu Sơ đồ lực tác dụng lên thiết bị làm việc của máy đào gầungược truyền động bằng thủy lực được thể hiện trên hình (2.11)

Theo hình vẽ (), lực tác dụng lên thiết bị làm việc tại hai vị trí I và II của gầu ngượcgồm có:

- Trọng lượng của cần Gc, của tay gầu Gt và của gầu chứa đầy đất Gg+đ

- Lực cản đào tại răng gầu do chướng ngại vật gây ra Pđ

- Lực cản đào tiếp tuyến tại răng gầu P1 ở cuối giai đoạn đào và tích đất vào gầu.Trong khi đào đất, cơ cấu điều khiển thiết bị làm việc chịu tác dụng của các lựcsau:

- Pc: Lực nâng hạ cần và thiết bị làm việc Dưới tác dụng của lực Pc, cần sẽ quayquanh khớp O1

- Pt: Lực để quay tay gầu quanh khớp O2, liên kết giữa tay gầu và đầu cần

- Pg: Lực quay gầu quanh khớp O3, liên kết giữa tay gầu và gầu

Các lực trên được xác định dựa vào các đặc điểm của quá trình đào và tích đấttrong máy đào gầu ngược và gầu thuận truyền động thủy lực, các đăc điểm đó là:

1. Gầu quay quanh khớp O3 nhờ xilanh quay gầu Lúc này cho phép xem cần vàtay gầu cố định

2. Tay gầu quay quanh khớp O2 nhờ xilanh quay tay gầu Khi đó xem cần cốđịnh và gầu được coi liên kết cứng với tay gầu

3. Cần và tay gầu đồng thời cùng làm việc nhờ xilanh nâng hạ cần và xilanhquay tay gầu Trong trường hợp này cũng coi như gầu được liên kết cứng vớitay gầu

2.3.Tính chọn thiết kế hệ thống, cơ cấu

2.3.1 Xác định lực trong xy lanh quay tay gầu

Để xác định lực tác dụng lên cần pittông của xy lanh quay tay gầu ta dựa vàođặc điểm thứ hai của quá trình đào và tích đất trong máy đào gầu ngược truyền

động thuỷ lực Theo đặc điểm này, ta có thể xem cần là cố định và gầu được liênkết cứng với tay gầu ; chỉ có xy lanh quay tay gầu làm việc.

Lực đẩy Pt của xy lanh quay tay gầu sẽ đạt giá trị lớn nhất tại hai vị trí:

* Vị trí thứ nhất với các đặc điểm tính toán như sau:

- Tay gầu gần như vuông góc với phương ngang, trục của tay gầu vuông gócvới trục dọc của xy lanh quay tay gầu hay cũng chính là phương của lực Pt trong xylanh quay tay gầu

- Gầu bắt đầu cắt đất, răng gầu gặp chướng ngại vật:

Hình : Sơ đồ tác dụng lên máy đào gầu ngược truyền động thuỷ lực.

- Lấy tổng mô men các lực đối với khớp quay O2 ta có:

4

3 t 2 g 1 d t O

a

a.Ga.Ga.PP0

- Gt, Gg - trọng lượng của gầu và tay gầu

- Pđ - lực cản đào tiếp tuyến tại răng gầu

qh

t 0 max=

Trong đó:

- q - dung tích hình học của gầu, q = 5,2 (m3)

- H0 - chiều sâu tầng đào, H0 = 7,51 (m)

Hình: Sơ đồ xác định lực trong xy lanh quay tay gầu ở vị trí thứ hai.

- Gầu vẫn đang cắt đất ở cuối quá trình đào đất và tích đất vào gầu

- Răng gầu cắt đất với chiều dày phoi cắt lớn nhất hmax ; gầu đã được tích đầyđất

- Trong đó, vị trí thứ hai là vị trí tổng quát, luôn luôn xuất hiện trong quá trìnhđào đất và tích đất của máy đào gầu ngược Do đó, ta tiến hành xác định lực Pt

trong xy lanh quay gầu ở vị trí thứ hai Lực Pt có phương tạo với trục dọc của raygầu góc α1

Lực Pt được xác định từ phương trình cân bằng mô men do các lực của hệ taygầu và gầu gây ra với khớp O2 :

4

3 t 2 d g 1

1 t 2

a

a G a G a P P 0 Mo

2.3.2.Xác định lực trong xy lanh nâng cần.

Lực trong xi lanh nâng cần được xác định tại hai vị trí

Máy đã xả xong đất Lúc này, toàn bộ thiết bị làm việc của máy vươn xa nhất,

xi lanh nâng cần chuẩn bị thu về đưa thiết bị làm việc trở về chuẩn bị chu kỳ làm việctiếp theo

2.3.2.1 Tại vị trí thứ nhất

Lực trong xy lanh nâng cần được xác định tại thời điểm kết thúc giai đoạn đào

và tích đất vào gầu, gầu đã đầy đất, xy lanh quay tay gầu và xy lanh quay tay gầu