BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỆN THỦY LỰC VÀ XE MÁY CHUYÊN DÙNG SỐ TÍN CHỈ: 02 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Trong xe chuyên dụng phải có bộ truyền động bởi vì tốc độ cần thiết của các bộ phận công tác nói chung là khác tốc độ hợp lý của các động cơ tiêu chuẩn thường thấp hơn tốc độ động cơ, nế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI GIẢNG

HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỆN THỦY LỰC VÀ XE

MÁY CHUYÊN DÙNG

SỐ TÍN CHỈ: 02

LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Hưng Yên - 2015

Bài giảng môn: Hệ thống điện-thủy lực của xe và máy chuyên dụng

Chương 1: Giới thiệu chung 1.1 Các dạng truyền động trên xe chuyên dùng 1.1.1 Khái niệm truyền động

Hệ thống truyền động (gọi tắt là truyền động) dùng để truyền chuyển động (công suất) từ động cơ tới các cơ cấu và các bộ phận công tác Trong quá trình truyền chuyển động cho phép biến đổi tốc độ, lực, mô men, đôi khi biến đổi cả dạng và quy luật chuyển động

Trong xe chuyên dụng phải có bộ truyền động bởi vì tốc độ cần thiết của các bộ phận công tác nói chung là khác tốc độ hợp lý của các động cơ tiêu chuẩn (thường thấp hơn tốc độ động cơ, nếu chế tạo động cơ có tốc độ thấp, mô men xoắn lớn thì kích thước lớn và giá rất đắt); đôi khi cần truyền chuyển động từ một động cơ đến nhiều cơ cấu làm việc với các tốc độ khác nhau; động cơ thực hiện chuyển động quay đều nhưng bộ phận công tác cần chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động với tốc độ thay đổi theo một quy luật nào đó và vì điều kiện sử dụng, an toàn lao động hoặc vì kích thước của máy

Các thông số đặc trưng của bộ truyền: Một bộ truyền chung thường có các thông

số đặc trưng như:

+ Công suất trục dẫn N1 và trục bị dẫn N2, KW

(Công suất là công thực hiện được trên một đơn vị thời gian)

+ Hiệu suất: η = N 2/ N1 ( hiệu suất được xác định bằng tỉ số giữa công suất ở trục đầu ra với công suất ở trục đầu vào của bộ truyền, đây chính là công có ích trên công toàn phần, nó nói lên mức độ hao tổn năng lượng trong bộ truyền)

+ Tỉ số truyền: i =n1/n2 Đây là thông số đặc trưng nhất của bộ truyền nói chung

và bộ truyền cơ khí nói riêng Tỉ số truyền được xác định bằng tỉ số giữa tốc độ (số vòng quay) ở trục đầu vào với tốc độ (số vòng quay) ở trục đầu ra

Thông số này nói lên khả năng giảm tốc hoặc tăng tốc của bộ truyền Trong xe chuyên dụng thường cần phải giảm tốc độ quay so với tốc độ quay của động cơ nên bộ truyền đóng vai trò của một bộ giảm tốc

+ Mô men xoắn trên trục dẫn Khi đã biết được công suất trên trục vào và số vòng quay của trục đó thì mô men xoắn trên trục được xác định theo công thức:

M1= 9550 N/n (N.m) (1.1) trong đó: N- công suất trên trục vào, KW;

n- số vòng quay trên trục, v/phút

+ Mô men xoắn trên trục bị dẫn Mô men xoắn trên trục bị dẫn (trục ra) có thể xác định tương tự như công thức trên hoặc có thể xác định theo mô men trên trục đầu

ra theo công thức sau:

M2= M1 i.η 9550 N./n (N.m)

Từ công thức này nhận thấy khi công suất không đổi, mà muốn có mô men xoắn lớn (ví dụ khi cần khắc phục lực cản lớn) thì tốc độ quay phải nhỏ (ví dụ khi xe lên dốc lực cản lớn thì phải về số bé để có mô men xoắn lớn)

1.1.2 Các dạng truyền động trên xe chuyên dùng

Truyền động trên xe chuyên dụng có thể thực hiện theo nhiều phương pháp khác nhau và kết cấu cũng rất đa dạng

Theo phương pháp truyền năng lượng, truyền động được chia thành:

- Truyền động cơ khí

- Truyền động điện

- Truyền động thuỷ lực

- Truyền động khí ép

- Truyền động hỗn hợp

1.2 Truyền động điện trên xe chuyên dùng

Hệ thống truyền động điện (gọi tắt là truyền động điện) là hệ thống các thiết bị được dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng phục vụ các cơ cấu và thiết bị công tác đồng thời dùng để điều khiển các cơ cấu đó Truyền động điện có ưu điểm nổi bật đó

là truyền động được rất xa nhưng kích thước vẫn nhỏ gọn, có khả năng tự động hoá cao, truyền động nhanh, chính xác, đảm bảo vệ sinh môi trường tốt, hoạt động tương đối êm dịu, không gây tiếng ồn, chăm sóc kỹ thuật dễ dàng Bên cạnh các ưu điểm trên, truyền động điện cũng có một số nhược điểm đó là luôn đòi hỏi chặt chẽ các biện pháp và thiết bị bảo vệ an toàn cho người và thiết bị Yêu cầu người sử dụng phải có trình độ cao, phải phối hợp với các hệ truyền động khác như các bộ truyền cơ khí, công suất truyền động thường không quá 100 kW, khi công suất lớn các động cơ thường hiếm và giá thành cao

Truyền động điện rất đa dạng song có thể phân chia thành các dạng theo những nguyên tắc sau:

- Căn cứ theo dòng điện phân thành truyền động điện dòng xoay chiều với tần số công nghiệp và tần số cao, truyền động điện dòng một chiều và truyền động điện dòng xoay chiều- một chiều

- Theo số lượng động cơ dẫn động phân thành truyền động điện một động cơ đơn chiếc, truyền động điện một động cơ theo nhóm (một động cơ điện dẫn động cho nhiều

cơ cấu máy), truyền động điện nhiều động cơ (nhiều động cơ điện dẫn động cho một

cơ cấu)

- Theo cấu tạo của động cơ điện phân thành truyền động điện dòng một chiều

xoay chiều (loại một pha, loại ba pha, loại đồng bộ, loại không đồng bộ rôto lồng sóc, loại không đồng bộ rôto dây cuốn)

Truyền động điện thường bao gồm động cơ điện, bộ phận truyền động trung gian (ví dụ hộp giảm tốc), dây dẫn và các thiết bị điều khiển (Đôi khi có cả những bộ phận đặc biệt như bộ nắn điện, bộ biến đổi tần số.v.v)

1.3 Truyền động thủy lực trên xe chuyên dùng

Truyền động thuỷ lực là một tiến bộ khoa học kỹ thuật được áp dụng rộng rãi trong khoảng 30 năm trở lại đây trong nhiều ngành chế tạo máy Việc áp dụng truyền động thuỷ lực đã góp phần nâng cao khả năng tự động hoá cũng như các chỉ tiêu kinh

tế kỹ thuật của các máy xây dựng Truyền động thuỷ lực được phân thành hai loại, đó

là truyền động thuỷ tĩnh và truyền động thuỷ động

Truyền động thuỷ lực có rất nhiều ưu điểm như:

- Có khả năng truyền được lực lớn và đi xa;

- Trọng lượng và kích thước nhỏ so với các bộ truyền khác;

- Có khả năng tạo ra bộ truyền với tỉ số truyền lớn (tới 2000 và thậm chí lớn hơn);

- Quán tính của truyền động nhỏ;

- Truyền động êm dịu không gây ra tiếng ồn;

- Điều khiển dễ, nhẹ nhàng không phụ thuộc vào công suất truyền động;

- Cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ bộ công tác;

- Có khả năng tự bôi trơn nên tuổi thọ của các chi tiết cao; có khả năng tự bảo vệ được máy khi bị quá tải; có khả năng bố trí được bộ truyền theo ý muốn và tạo dáng tổng thể đẹp; dễ dàng biến đổi dạng chuyển động từ chuyển động quay sang chuyển độnga tịnh tiến và ngược lại; cho phép sử dụng các cụm máy tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá tiện lợi cho việc sửa chữa thay thế cụm; giảm thời gian và giá thành sửa chữa Bên cạnh những ưu điểm, truyền động thuỷ lực cũng có một số nhược điểm như:

- Khó làm kín các bộ phận làm việc;

- Chất lỏng công tác dễ bị rò rỉ;

- Khí bên ngoài dễ lọt vào làm giảm hiệu suất, làm giảm tính làm việc ổn định của hệ thống;

- Áp lực dầu khá cao Do đó, đòi hỏi bộ truyền động phải được làm từ các vật liệu đặc biệt và công nghệ chế tạo phải rất chính xác nên giá thành cao

Truyền động thuỷ tĩnh là dạng truyền động mà năng lượng truyền động được thể hiện ở dầu có áp suất cao và chuyển động với vận tốc nhỏ

Chương 2: Hệ thống truyền động thủy lực trên xe chuyên dụng

2.1 Đặc điểm hệ thống truyền động thủy lực

Truyền động thủy lực có tác dụng truyền chuyển động hay công suất từ động cơ đến các bộ phận làm việc của máy hoặc từ trục này đến trục khác, nhờ chất lỏng hay động năng của chất lỏng

* Ưu điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực:

+ Cấu tạo hệ thống gọn nhẹ, bố trí được theo ý muốn + Khai thác năng suất cao, độ tin cậy cao

+ Truyền lực lớn và đi xa, tỷ số truyền lớn, quán tính nhỏ, dễ dàng thay đổi được hình thức chuyển động, điều chỉnh vô cấp tốc độ cơ cấu, tự bảo vệ máy khi quá tải, tự bôi trơn, truyền động êm không ồn

* Nhược điểm của hệ thống:

+ Khó làm kín khít các bộ phận công tác vì chất lỏng có khả năng bị dò rỉ, làm không khí bị lọt vào, dẫn đến hiệu suất làm việc có thể bị giảm, vì vậy phải thường xuyên chăm sóc

+ Áp suất làm việc cao, đòi hỏi bộ truyền phải được chế tạo từ các vật liệu đặc biệt với độ chính xác cao

+ Giá thành đắt

Phân loại:

Theo nguyên lý làm việc, truyền động thuỷ lực được chia làm hai loại:

Truyền động thuỷ lực thuỷ tĩnh: Chất lỏng có áp suất cao và vận tốc nhỏ

Truyền động thuỷ động: Chất lỏng có áp suất thấp và vận tốc cao

2.2 Các phần tử của hệ thống truyền động thủy lực 2.2.1 Bơm và động cơ thủy lực

Cụm bơm kép trên máy xúc PC

Hình ảnh thực tế

1 Shaft (Front) 2 Cradle 3 Case (Front) 4 Rocker cam 5 Shoe 6 Piston

7 Cylinder block 8 Valve plate 9 End cap 10 Shaft (Rear) 11 Case (Rear)

12 Servo piston

Function

• The rotation and torque transmitted to the pump shaft are converted into hydraulic energy, and pressurized oil is discharged according to the load

• It is possible to change the discharge amount by changing the swash plate angle

Structure

• Cylinder block (7) is supported to shaft (1) by a spline, and shaft (1) is supported by the front and rear bearings

• The tip of piston (6) is a concave ball, and shoe (5) is caulked to it to form one unit Piston (6) and shoe (5) form a spherical bearing

Rocker cam (4) has flat surface A, and shoe (5) is always pressed against this surface while sliding in a circular movement

Rocker cam (4) brings high pressure oil at cylinder surface Bwith cradle (2), which is secured to the case, and forms a static pressure bearing when it slides

• Piston (6) carries out relative movement in the axial direction inside each cylinder chamber of cylinder block (7)

• The cylinder block seals the pressure oil to valve plate (8) and carries out relative rotation This surface is designed so that the oil pressure balance is maintained

at a suitable level The oil inside each cylinder chamber of cylinder block (7) is sucked

in and discharged through valve plate (8)

Các hình ảnh bơm thủy lực:

Bơm bánh răng

Hình 2.1 Bơm bánh răng

Bơm piston hướng trục- thẳng

Hình 2.2 Bơm piston hướng trục- thẳng

Mô tơ piston hướng trục – nghiêng

Hình 2.3 Mô tơ piston hướng trục – nghiêng

Hình ảnh cụm bơm máy đào Komatsu

Hình 2.4 Cụm bơm kép trên máy đào thủy lực của KOMASTU

2.2.2 Van điều khiển

Kí hiệu cơ cấu điều khiển van con trượt

Các hình ảnh van thủy lực

Hình 2.5 Cấu tạo van điều khiển 2/4

Hình 2.6 Cấu tạo van điều khiển 3/4

Hình 2.7 Cấu tạo van điều khiển 2/5

Van thủy lực điều khiển điện-từ

Hình 2.8 Cấu tạo van điều khiển bằng điện từ

Hình 2.9 Hình ảnh một số van điều khiển

Van điều khiển bằng tay

Cụm van điều khiển chính trên máy đào PC

Hình 2.11 Hình ảnh van điều khiển trên máy đào PC

Van điều khiển trên máy đào PW

Hình 2.10 Cụm van điều khiển trên máy đào PW

2.2.3 Van điều khiển áp suất – Van an toàn

2.2.4 Cơ cấu điều khiển lưu lượng và van một chiều

2.2.5 Kí hiệu các phần tử khác

Hình ảnh xi lanh thủy lực