TỔNG QUAN
Công dụng phân loại yêu cầu của hệ thống truyền động
Máy ủi là một trong những loại điển hình của máy công trình, đang được sửdụng hết sức rộng rải trên thế giới.
Do những đặc tính ưu việt của nó mà máy ủi được sữ dụng phổ biến hơn so với một số máy công trình khác.
Trong các quốc gia như Mỹ, Nhật Bản, Nga và Ucraina, máy ủi được sử dụng phổ biến hơn nhiều so với các loại máy móc khác Cụ thể, tại Mỹ, máy ủi được sử dụng gấp 2 lần so với máy san và 5 lần so với máy cạp, trong khi tại Nhật Bản, máy ủi còn được sử dụng gấp 2 lần so với máy cạp và máy san Ở Nga và Ucraina, mức độ sử dụng máy ủi cao hơn gấp 3,6 lần so với máy cạp và 8 lần so với máy san, thể hiện rõ sự ưu tiên trong sử dụng các thiết bị này cho các công trình xây dựng và phá dỡ.
Máy ủi dùng để đào vận chuyển đất ở cự ly thích hợp nhỏ hơn 100(m) Đồng thời máy ủi còn thường được dùng để san sơ bộ mặt bằng.
Trong thực tế, máy ủi thường sở dung làm các công việc sau:
- Đào đắp đường có độ cao không vượt quá 2 m.
- San sơ bộ, tạo mặt bằng lớn để xây dựng sân quảng trường, sân vận động, khu công nghiệp và các khu đô thị mới.
- San lấp rãnh đặt đường ống hoặc mống nhà sau khi đã thi công xong
Sau khi công trình hoàn thành, cần dọn dẹp vật liệu phế thải trên hiện trường để đảm bảo môi trường làm việc sạch sẽ và an toàn Việc dồn vật liệu thành đống cao giúp tạo điều kiện thuận lợi cho máy xúc để xúc vật liệu dễ dàng hơn, đồng thời chuẩn bị cho việc vận chuyển và xử lý các phế phẩm một cách hiệu quả Quá trình này không chỉ nâng cao năng suất lao động mà còn đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và vệ sinh sau xây dựng.
Bộ phận làm việc chính của máy ủi là bàn ủi: a Phân loại dựa vào công suất và lực kéo của máy:
Xu hướng phát triển của máy ủi tập trung vào việc chế tạo những loại máy có công suất nhỏ và trung bình, sử dụng hệ thống điều khiển thủy lực để nâng cao hiệu quả vận hành Các máy ủi nhỏ và trung bình thường có năng lượng riêng (công suất trên một đơn vị trọng lượng) cao hơn so với các máy công suất lớn, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc và tiết kiệm nhiên liệu Điều này phù hợp với xu hướng xây dựng các công trình nhỏ, linh hoạt và đòi hỏi tính chính xác cao trong công nghiệp xây dựng hiện nay.
- Phân loại máy ủi theo công suất và lực kéo: Bảng 1.1
Loại máy ủi Công suất động cơ(KW) Lực kéo (T)
Rất lớn > 220 > 30 b Phân loại dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy:
Máy ủi vạn năng có thiết kế bàn ủi liên kết với khung ủi qua khớp cầu, giúp bàn ủi có khả năng quay linh hoạt trong mặt phẳng ngang Thiết kế này còn cho phép bàn ủi đặt nghiêng so với trục dọc của máy ủi ở góc từ 45 đến 60 độ, tăng tính linh hoạt trong quá trình sử dụng.
Hình 1.1 Sơ đồ thiết bị ủi vạn năng
Góc quay của máy ủi được sử dụng chủ yếu để san lấp rãnh đặt đường ống, thi công móng nhà và san các mặt bằng, giúp nâng cao năng suất so với máy ủi thông thường Khung ủi của máy ủi vạn năng thường là một dầm liên tục hình chữ “U”, phù hợp với nhiều công việc khác nhau Máy ủi thường, hay còn gọi là máy ủi cố định, là thiết bị phổ biến trong các dự án xây dựng nhờ khả năng hoạt động hiệu quả và đa dạng công năng.
Bàn ủi luôn luôn được đặt cố định vuông góc với trục dọc của máy Máy ủi thường được thể hiện ở hình 1.2
Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị ủi thường c Phân loại dựa vào phương pháp điều khiển thiết bị ủi:
Máy ủi điều khiển bằng thủy lực
Máy ủi điều khiển bằng cáp.
Trong hai loại máy ủi, máy ủi điều khiển bằng thủy lực đang được sử dụng phổ biến nhờ những ưu điểm nổi bật như điều khiển nhẹ nhàng, êm dịu và chính xác, giúp người vận hành dễ dàng thao tác Ngoài ra, kết cấu của loại máy này gọn nhẹ, chắc chắn, cùng với thiết kế đơn giản, thuận tiện trong việc chăm sóc và bảo quản, đáp ứng hiệu quả công việc trên các công trình xây dựng.
Lưỡi ủi ấn sâu vào đất chủ yếu nhờ trọng lượng của thiết bị và áp lực của dầu, giúp nâng cao khả năng đào đất Trọng lượng của máy ủi giảm khoảng 5–10% so với các thiết bị điều khiển bằng cáp cùng công suất, mang lại hiệu quả vận hành tối ưu Ngoài ra, máy ủi điều khiển bằng thủy lực còn có khả năng đào đất rắn vượt trội so với dòng máy điều khiển bằng cáp.
Ngoài ra, còn có máy ủi điều khiển từ xa bằng điện tử của Nhật Bản, hiện đang trong giai đoạn thí điểm để khai thác khoáng sản dưới đại dương Tuy nhiên, loại máy ủi này có cấu tạo rất phức tạp, công nghệ chế tạo hiện đại và giá thành cao nên chưa được sử dụng phổ biến rộng rãi Có hai loại máy ủi được phân loại dựa trên cơ cấu di chuyển, giúp phù hợp với từng mục đích và điều kiện công việc khác nhau.
Máy ủi bánh xích có áp suất xuống đất nhỏ, giúp giảm thiểu tổn thương nền đất nhạy cảm và bảo vệ môi trường Với bán kính quay vòng nhỏ, thiết bị dễ dàng vận hành trong không gian hẹp và địa hình phức tạp Khả năng bám vào đất tốt nhờ thiết kế bánh xích chắc chắn, cho phép hoạt động hiệu quả trên các nền đất yếu, địa hình dốc cao và chật hẹp.
Máy ủi bánh hơi: Có tốc độ di chuyển nhanh hơn, nhưng áp suất xuống đất lớn hơn so với máy ủi bánh xích có cùng trọng lượng.
1.2.3 Yêu cầu chung: Đối tượng công tác của máy công trình rất khác nhau không những về tính chất cơ lí mà cả về đặc điểm công nghệ, điều kiện làm việc ,và thường chúng có kích thước, trọng lượng lớn, vì vậy yêu cầu chung đối với chúng có thể đặt ra như sau:
Chọn nguồn năng lượng phù hợp và sử dụng hiệu quả là yếu tố quan trọng trong việc vận hành máy cơ động Động cơ đốt trong thường được chọn làm nguồn dẫn động chính nhờ khả năng cung cấp công suất lớn và đáng tin cậy Tổ hợp động cơ đốt trong kết hợp với các hệ thống truyền lực giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của máy, đồng thời giảm tiêu thụ năng lượng và nâng cao độ bền của thiết bị.
- máy phát, động cơ đốt trong - bơm - động cơ thủy lực
- Có độ bền và tuổi thọ cao.
Thiết kế nhỏ gọn, nhẹ, dễ vận chuyển và lắp đặt giúp tiết kiệm thời gian và công sức thi công Sản phẩm có khả năng thi công linh hoạt trong các địa bàn chật hẹp và điều kiện thời tiết khắc nghiệt, phù hợp với nhiều địa hình khác nhau Khả năng thay đổi cơ cấu công tác và sửa chữa, thay thế dễ dàng giúp nâng cao hiệu quả vận hành và giảm thiểu thời gian ngưng hoạt động.
- Đảm bảo các yêu cầu vệ sinh môi trường cũng như vệ sinh công nghiệp theo quy định, thuận tiện, an toàn khi vận hành.
- Giá thành đầu tư hạ.
- Mỹ thuật công nghệ tốt.
Giới thiệu chung về hệ thống truyền động
Truyền động đóng vai trò quan trọng trong việc truyền công suất từ động cơ đến bộ công tác của máy ủi, đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định Các loại truyền động phổ biến bao gồm truyền động cơ học, truyền động cơ điện, truyền động thủy lực và truyền động khí nén, mang lại sự đa dạng và phù hợp với từng yêu cầu cụ thể Ngoài ra, máy ủi còn có thể sử dụng hệ thống truyền động kết hợp để tối ưu hiệu suất hoạt động.
Truyền động cơ học là phương pháp truyền năng lượng và chuyển đổi chuyển động trong các hệ thống cơ khí Các bộ truyền động cơ học phổ biến bao gồm cơ cấu đảo chiều, truyền động bằng cáp, xích hoặc thanh dẫn truyền động Việc sử dụng các phương pháp truyền động này giúp tăng hiệu quả vận hành, linh hoạt trong thiết kế và phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.
Hệ thống truyền động bằng cáp có cấu tạo đơn giản, giúp dễ dàng vận hành Tuy nhiên, nó chỉ truyền động theo một chiều nâng ủi, còn để hạ xuống thì chỉ cần nhả phanh Khi đó, trọng lượng của bản thân lưỡi ủi sẽ tác dụng, giúp lưỡi ủi hạ xuống dễ dàng và an toàn.
Hình 1.3: Sơ đồ truyền động bằng cáp
3 Cụm dẫn động Nhìn chung bộ truyền động cơ khí có những ưu điểm, nhược điểm như sau:
+ Cấu tạo tương đối đơn giản.
+ Chế tạo dễ dàng, làm việc chắc chắn
+ Có khả năng chịu tải lớn, giá thành chế tạo rẽ
+ Kích thước bộ truyền lớn, trong lượng nặng.
+ Bộ truyền thường có kết cấu phức tạp.
+ Làm việc gây tiếng ồn lớn.
+ Khi truyền công suất đi xa tiêu hao công suất do ma sát và quán tính lớn. + Tốc độ mô men xoắn được biến đổi theo cấp.
+ Khi cần thiết phải điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng.
Truyền động thuỷ lực là phương pháp truyền động được sử dụng phổ biến và trở thành một trong những khuynh hướng phát triển của loại máy này.
Theo nguyên lý làm việc truyền động thuỷ lực được chia ra làm hai loại sau:
- Truyền động thuỷ lực thuỷ động.
- Truyền động thuỷ lực thể tích.
1.3.2.1 Truyền lực thuỷ lực thuỷ động
Trong truyền động thủy, năng lượng được chuyển chủ yếu dựa trên động năng của nguồn có áp suất, không yêu cầu công suất lớn Phương pháp này không hình thành mối liên hệ cứng giữa các khâu chủ động và bị động, giúp tối ưu hóa hiệu quả truyền năng lượng Để truyền năng lượng tới khâu bị động như trục tua bin, động năng sẽ làm quay bánh bơm, qua đó truyền lực một cách linh hoạt Trục bánh bơm khi quay nhờ nhận trực tiếp chuyển động quay từ trục động cơ hoặc nguồn cơ năng khác, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.
1.3.2.2 Truyền động thuỷ lực thể tích:
Truyền động thể tích là phương pháp truyền động đảm bảo mối liên hệ cứng giữa khâu chủ động và khâu bị động của bộ truyền thủy lực, dựa trên giới hạn không thể nén của chất lỏng Năng lượng truyền động được tạo ra từ bơm và dẫn qua chất lỏng công tác tới động cơ thủy lực như xy lanh hoặc động cơ thủy lực, nhằm chuyển đổi thành dạng chuyển động mong muốn Trong truyền động thể tích, chất lỏng áp suất cao chuyển động với vận tốc nhỏ, giúp dễ dàng tạo ra các dạng chuyển động của bộ phận chấp hành theo ý muốn, bao gồm chuyển động quay hoặc tịnh tiến Nhờ đó, truyền động thủy lực thể tích sẽ đáp ứng tốt các yêu cầu về cơ cấu chuyển động linh hoạt trong các ứng dụng công nghiệp.
Hình 1.4: Sơ đồ truyền động thuỷ lực
* Truyền động thể tích có ưu điểm sau:
- Điều chỉnh vô cấp trong phạm vi rộng (1/1000) và tự động điều chỉnh vận tốc chuyền động các bộ phận công tác ngay cả khi máy đang làm việc.
- Dể đảo chiều chuyển động của bộ côngtác.
- Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào tải trọng bên ngoài.
- Kết cấu gọn nhẹ, có lực quán tính nhỏ, ưu điểm này có ý nghĩa lớn trong hệ thống tự động.
- Truyền động êm, không có tiếng ồn.
- Độ nhạy độ chính xác cao khi điều chỉnh.
- Tính ổn định cao trong chuyển động của bộ công tác điều khiển nhẹ nhàng và làm việc an toàn.
- Dễ tiêu chuẩn hoá, thống nhất hoá các phần tự cấu thành của hệ truyền động Do đó có thể tổ chức sản xuất hàng loạt.
* Tuy nhiên truyền động thể tích có nhược điểm chính như sau.
- Yêu cầu cao về độ chính xác khi chế tạo, lắp ghép các chi tiết nên giá thành đắt.
- Nhiệt độ môi trường bên ngoài ảnh hưởng đến các thông số của truyền động thuỷ lực.
- Yêu cầu đối với chất lượng của chất lỏng dùng trong hệ truyền động Thuỷ lực rất cao.
Tổn thất công suất do ma sát khi chất lỏng chuyển động trong ống dầu là một vấn đề phổ biến, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống Ngoài ra, hệ thống còn gặp phải tổn thất chất lỏng do bị rò rỉ bên trong và bên ngoài ống dẫn, gây giảm áp lực và tăng tiêu thụ năng lượng Việc giảm thiểu các tổn thất này là yếu tố quan trọng để nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống dầu.
Nếu không khí xâm nhập vào hệ thống thủy lực, khả năng hoạt động của hệ truyền động sẽ bị phá hủy Để khắc phục tình trạng này, có thể sử dụng chất lỏng đặc biệt và nâng cao chất lượng chất lỏng để giảm thiểu các vấn đề do khí gây ra, từ đó đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và bền bỉ hơn.
Giới thiệu chung về máy ủi KOMATSU D65A
Hình 1.5 Kết cấu chung của máy ủi KOMATSU D65A
1- Xy lanh nâng hạ lưỡi ben 10 Lưỡi cắt bên
2- Thùng chứa nhiên liệu 11 lưỡi cắt chính
6- Khung ủi chữ C 15 Ống xả khí
7- Bánh dẫn hướng 16 Tấm chắn bộ tản mát
8- Thanh chống xiên 17 Buồng lái
Phần máy kéo có số bao gồm, thùng nhiên liệu số (2) bánh sao chủ động số
Dây xích số, bánh đỡ xích số, bánh dẫn hướng số, ống xả khí số, bình lọc khí số, tấm chắn bộ tản mát số, động cơ chính số và buồng lái số đóng vai trò quan trọng trong hệ thống vận hành của thiết bị Các thành phần này giúp tăng hiệu quả hoạt động, giảm thiểu sự cố và đảm bảo an toàn cho người vận hành trong quá trình làm việc Việc lắp đặt và bảo trì đúng cách các bộ phận như dây xích số, bánh đỡ, bánh dẫn hướng, cùng các bộ phận khí thải và làm mát sẽ kéo dài tuổi thọ của thiết bị cũng như tối ưu hóa hiệu suất làm việc.
Phần bộ phận công tác gồm có xy lanh nâng hạ lưỡi ben (số 1), khung ủi chữ C (số 6), thanh chống xiên (số 8), lưỡi ben (số 9), ngỗng trục (số 12) và lưỡi cắt chính (số 12) Các thành phần này phối hợp nhịp nhàng để nâng, hạ và điều chỉnh lưỡi ben, đảm bảo hoạt động hiệu quả của thiết bị Xylanh nâng hạ giúp nâng và hạ lưỡi ben dễ dàng, trong khi khung ủi chữ C và thanh chống xiên tăng cường khả năng kiểm soát góc nghiêng và độ chính xác của quá trình vận hành Lưỡi ben và lưỡi cắt chính là những bộ phận chủ đạo chịu trách nhiệm cắt và nạp vật liệu, góp phần nâng cao năng suất công việc Ngỗng trục hỗ trợ cố định và ổn định các bộ phận trong quá trình làm việc, đảm bảo độ bền và độ chính xác của toàn bộ hệ thống.
(11) và lưỡi cắt bến số (10)
1.2 Các thông số kỹ thuật chính của máy ủi KOMATSU D65A:
Bảng 1.2 : Các thông số kỹ thuật của máy ủi KOMATSU D65A
TT CÁC THÔNG SỐ CHÍNH GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
3 Khối lượng lúc hoạt động 15730 Kg
4 Khối lượng bộ công tác 2330 Kg
5 Chiều dài phần máy kéo cơ sở 4000 mm
6 Chiều dài với thiết bị làm việc 5135 mm
7 Chiều rộng phần máy kéo cơ sở 2390 mm
8 Chiều rộng với thiết bị làm việc 3970 mm
9 Chiều cao đến đỉnh cao ống xã khí 3015 mm
10 Chiều cao đến đỉnh bình lọc khí 2405 mm
12 Chiều rộng giữa hai trục bánh xích 2430 mm
13 Chiều rộng của dải xích 510 mm
15 Áp lực lên nền đất (phần máy kéo cơ sở 0,63 kg/cm 2
16 bán kính quay vòng 3100 mm
17 Góc nâng hạ bộ công tác 30 0 ( 0 )
18 Số lượng tỷ số truyền của số tiến 3
19 số lượng tỷ số truyền số lùi 3
20 Vận tốc di chuyển tối đa tiến 3,6/10,3 km/h
21 Vận tốc di chuyển tối đa lùi 4,7/13,2 km/h
22 Cơ cấu di chuyển Xích
23 Kiểu lưỡi ủi Vạn năng
24 Chiều rộng lưỡi ủi 3970 mm
25 Chiều cao lưỡi ủi 1050 mm
26 Trọng lượng lưỡi ủi 2730 kg
27 Kiều điều khiển lưỡi ủi Thuỷ lực
1.4.3 Quá trình làm việc của máy ủi:
Máy ủi là thiết bị đào đất phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng Cự ly đào chuyển đất lý tưởng của máy ủi thường là dưới 100m, phù hợp với nhiều dự án Hoạt động của máy ủi tuân theo chu kỳ làm việc gồm nhiều giai đoạn khác nhau, đảm bảo hiệu quả tối đa trong quá trình vận hành.
- Cắt đất và tích lủy đất trước bàn ủi.
- Chuyển đất về phía trước và đổ đất.
Để nâng cao năng suất máy ủi, việc chạy không tải về vị trí củ và bắt đầu chu kỳ mới là bước quan trọng Sử dụng hợp lý chế độ lực kéo trong từng giai đoạn giúp rút ngắn thời gian chu kỳ làm việc của máy, đặc biệt trong các giai đoạn cắt đất và tích đất trước bàn ủi, đây là những công đoạn quan trọng để nâng cao hiệu quả hoạt động của máy ủi.
Hiện nay, nghiên cứu về quá trình cắt đất và tích lũy đất trước bàn ủi vẫn là lĩnh vực được quan tâm hàng đầu Các thống số liên quan đến quy luật thay đổi chiều sâu cắt và quỹ đạo chuyển động của dao đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hoá hoạt động của máy ủi Đồng thời, các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt đất tác dụng lên máy ủi cũng cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để nâng cao hiệu suất và độ bền của thiết bị.
Quá trình cắt đất và tích đất của máy ủi có thể tiến hành theo ba phương pháp sau:
-Cắt đất và tích đất có chiều dày phoi không đổi trên suốt quãng đường đào đất
Việc không sử dụng hợp lý chế độ lực kéo của máy và chiều dài quãng đường đào đất dẫn đến thời gian chu kỳ làm việc kéo dài, làm giảm năng suất máy Vì vậy, phương pháp này ít được áp dụng trong quá trình thi công, trừ khi máy làm việc xuống dốc với vận tốc lớn Trong trường hợp này, lực cản khi di chuyển máy ủi giảm đáng kể do lực cản dốc trở thành lực chủ động, giúp nâng cao hiệu quả công việc.
Phương pháp thứ hai gần giống phương pháp thứ nhất và cũng ít được sử dụng.
Trong ba phương pháp, phương pháp thứ ba được sử dụng phổ biến nhất vì nó tối ưu hiệu quả trong quá trình đào đất và tích đất trước bàn ủi Phương pháp này gồm hai giai đoạn chính, giúp đảm bảo quá trình thi công diễn ra nhanh chóng và chính xác hơn Việc áp dụng phương pháp thứ ba phù hợp với nhiều công trình xây dựng nhờ tính linh hoạt và hiệu quả cao.
Đầu tiên, ấn sâu dần dao cắt vào đất đến khi đạt được chiều sâu cắt tối đa cần thiết Sau đó, nâng dần bàn ủi lên để giảm chiều sâu cắt xuống mức nhỏ nhất, tạo thành vết cắt dạng hình thang Phương pháp này giúp tối ưu chế độ lực kéo, rút ngắn thời gian chu kỳ làm việc, giảm chiều dài quãng đường cắt đất và nâng cao năng suất Hầu hết các máy ủi cắt đất hiện nay đều áp dụng phương pháp này, phù hợp với mọi địa hình thi công.
Sau khi cắt đất tiếp theo là giai đoạn đổ đất, máy ủi đổ đất theo hai phương pháp:
Khi thi công công trình, nếu cần lấy đất để san lấp, máy ủi sẽ đổ đất theo cách san rải thành lớp đều trên mặt đất Đặc biệt, khi san lấp rãnh có bờ thoải với chiều sâu nhỏ, máy ủi thường di chuyển theo đường chéo nhau, tạo thành góc từ 40 đến 45 độ Việc này giúp đảm bảo quá trình san lấp diễn ra thuận lợi, đều và chính xác, phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật.
Như vậy máy làm nhiệm vụ san rải đất, vừa có tác dụng đầm chặt đất được nhiều lần như hình vẽ 1.6.
Hình 1.6 Máy ủi san đất chiều sâu nhỏ
Khi san lấp hồ ao có bờ dốc đứng và chiều sâu lớn, phương pháp san lấp theo kiểu lấn dần từ bờ ra giúp giảm độ dốc thi công và lực cản khi máy ủi di chuyển không tải Tuy nhiên, ưu điểm này đi kèm với nhược điểm là độ chặt của đất không được đồng đều, ảnh hưởng đến chất lượng của công trình.
Hình 1.7.Máy ủi san đất chiều sâu lớn
Khi không cần lấy đất để san lấp rãnh hoặc hồ ao, máy ủi dùng phương pháp nâng dần bàn ủi lên để vun đất thành đống cao hơn mặt bằng thi công Đây là cách tạo điều kiện cho máy đào lấy gầu xúc đất, chuyển sang các phương tiện vận chuyển khác để vận chuyển đi nơi khác Phương pháp này giúp tăng năng suất hoạt động của máy đào, tối ưu hóa quy trình thi công.
Sau khi đổ đất xong, máy ủi di chuyển không tải về vị trí cũ để tiếp tục chu kỳ làm việc mới.
Thông thường, máy ủi vận hành theo phương thức chạy lùi không tải để tiết kiệm thời gian chu kỳ làm việc Việc này giúp rút ngắn thời gian di chuyển về vị trí ban đầu, từ đó nâng cao hiệu suất và năng suất làm việc của máy ủi Đây là kỹ thuật tối ưu hóa hoạt động máy nhằm tăng hiệu quả công trình xây dựng.
CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN MÁY ỦI KOMATSU D65A
Hệ thống động lực
Hệ thống truyền lực trên máy ủi đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải công suất từ trục khuỷu của động cơ Nó chuyển đổi công suất thành momen và tốc độ cần thiết để máy ủi hoạt động hiệu quả Nhờ hệ thống này, máy ủi có đủ lực kéo để thực hiện các chuyển động chính xác và mạnh mẽ trong quá trình làm việc.
Bảng 2.1 : Các thông số kỹ thuật của động cơ
TT TÊN GỌI GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
3 Nhiên liệu dùng cho động cơ Diezen
4 Công suất thiết kế 140 (HP)
5 Hành trình xy lanh đường kính 130,2 x 152 mm
6 Thể tích làm việc 12170 cc
7 Kích thước chiều rộng 930 mm
8 Kích thước chiều cao 2514 mm
Trên máy ủi KOMATSU động cơ điezen 4 kỳ, mã hiệu động cơ NH220 - CI -
F bao gồm 6 xy lanh, hệ thống làm mát bằng nước giúp nâng cao hiệu quả làm việc của động cơ Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp Diesel đảm bảo nhiên liệu được phun đặc biệt chính xác, tối ưu hoá hiệu suất hoạt động Thể tích làm việc của động cơ là 12.170 CC, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi công suất lớn Hành trình xy lanh chính dài 130,2 mm, cùng với đường kính xy lanh 152 mm, giúp tăng khả năng sinh công và hiệu suất động cơ Tốc độ động cơ đạt 1850 vòng/phút, đảm bảo vận hành ổn định và mạnh mẽ trong quá trình sử dụng.
Động cơ có kích thước chiều dài đạt 1573 mm và công suất phát ra từ bánh đà là 140 HP, cho khả năng vận hành mạnh mẽ và ổn định Nguồn năng lượng phụ của hệ thống gồm động cơ điện một chiều với máy phát có hiệu điện thế 24V và dòng điện 12A, đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả Máy khởi động đạt công suất 7,5 KW, có hiệu điện thế 24V, giúp khởi động động cơ nhanh chóng và đáng tin cậy.
Nguồn ắc quy bao gồm có hai bình, mỗi bình có hiệu điện thế là 12V, cường độ dòng điện là 200Ah.
Do máy komatsu D65A sử dụng động cơ đốt trong, với nhiên liệu diezen vì vậy có ưu điểm là: Hiệu suất tương đối cao ( = 0,18 ÷ 0,3 ) và rất cơ động.
Hệ thống truyền lực đảm nhiệm vai trò biến đổi cơ năng từ thiết bị động lực thành năng lượng truyền thích hợp để điều khiển và phân phối đến các bộ phận công tác Nó cho phép thay đổi tốc độ, mô men, và đôi khi cả dạng và quy luật chuyển động của năng lượng truyền, đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.
Kết cấu của hệ thống truyền lực được thể hiện trên hình 2.1
Hình 2.1: sơ đồ đường truyền lực
5 - Van điều khiển hộp số.
Nguồn động lực từ động cơ (1) được truyền đến cụm truyền động trung gian
Nguồn động lực chính được truyền qua bánh đà động cơ đến khớp nối, sau đó truyền qua trục sơ cấp của hộp số Việc lựa chọn tỷ số truyền phù hợp cho ly hợp trong hộp số được điều chỉnh nhờ van điều khiển lắp trên vỏ hộp, giúp đảm bảo nguồn động lực phù hợp với tải trọng, từ đó truyền đến bánh răng nón phía sau hộp số một cách hiệu quả.
Nguồn động lực được truyền từ động cơ qua biến mô thủy lực, sau đó đến hộp số để điều chỉnh tốc độ và lực kéo phù hợp Từ hộp số, năng lượng được phân phối đến các bên phải và bên trái của hệ thống thông qua cặp bánh răng nón, giúp truyền động hiệu quả và ổn định cho xe.
Ly hợp (6) được lắp đặt tại hai đầu trục của bánh răng nón nhằm ngăn chặn và kiểm soát truyền động lực từ bánh răng nón đến ly hợp cuối cùng Đây là bộ phận chính giúp đảm bảo hoạt động trơn tru của hệ thống truyền động, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành của xe Việc lắp đặt ly hợp đúng kỹ thuật giúp giảm thiểu hao mòn và tăng tuổi thọ cho các bộ phận liên quan.
Hướng di chuyển của máy được điều chỉnh nhờ hoạt động của van điều khiển расположенный trên nắp hộp lái Van này có vai trò cắt nguồn động lực của ly hợp, giúp máy chuyển hướng theo ý muốn Việc kiểm soát van điều khiển đảm bảo máy hoạt động chính xác và hiệu quả khi di chuyển.
Bán kính quay vòng phụ thuộc vào loại phanh được lắp đặt trên trống phanh, ảnh hưởng đến khả năng quay của xe Động lực từ ly hợp chính được chuyển tới ly hợp cuối cùng, giúp giảm tốc và kiểm soát quỹ đạo di chuyển của xe Quá trình này giúp bánh sao chủ động (8) quay vòng chính xác, từ đó truyền động qua hệ thống xích (9) để xe chuyển động linh hoạt theo ý muốn của người điều khiển.
Bánh sao chuyển động trên dải xích làm nó chuyển động đi xuống Chuyển động quay tròn của bánh sao do lực đẫn động từ động cơ.
Nếu bánh sao nhận hết lực truyền động từ động cơ mà không có cơ cấu giảm tốc, nó sẽ quay rất nhanh, làm giảm hiệu suất sinh công Vì vậy, hệ thống gồm các bộ phận giảm tốc được lắp đặt để giảm vận tốc Đầu tiên, vận tốc được giảm qua hộp số, sau đó tại trục sau của bánh răng giảm tốc và cuối cùng là cơ cấu giảm tốc cuối cùng Thêm vào đó, càng giảm tốc nhiều thì vận tốc máy càng thấp, nhưng lực kéo lại càng lớn, tăng khả năng vận hành hiệu quả.
2.3 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRÊN MÁY ỦI KOMATSU D65A.
Hệ truyền động dùng để truyền công suất từ động cơ đến bộ công tác trên máy ủi KOMATSU D65A, đảm bảo hiệu quả vận hành cao Hệ truyền động của máy sử dụng công nghệ thủy lực, đặc biệt là hệ truyền động thủy lực thể tích, mang lại độ chính xác và độ tin cậy trong quá trình làm việc Nhờ vào hệ truyền động thủy lực thể tích, máy ủi KOMATSU D65A vận hành mượt mà, tiết kiệm nhiên liệu và tối ưu hiệu suất làm việc trên các công trình xây dựng.
H ình2.2 sơ đồ hệ truyền động
2.Bơm 7 Van một chiều(nạp co)
3.Van an toàn 8 Van một chiều( nạp duỗi)
4 Van điều khiển 9 Van một chiều
Dầu từ bình dầu số 1 được truyền qua bơm bánh răng số 2 và van điều khiển để phân phối tới xy lanh nâng hạ bộ công tác Tất cả hoạt động chuyển hướng của đường dầu đều do cụm van số 4 điều khiển, đảm bảo chuyển động linh hoạt và chính xác Hệ truyền động được thiết kế để điều chỉnh vận tốc trong phạm vi rộng, tự động điều chỉnh nhằm đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả ngay cả khi thay đổi tải trọng Thiết kế nhẹ, nhỏ gọn, lực quán tính thấp, giảm tiếng ồn, độ nhạy và chính xác cao trong điều chỉnh, cùng với khả năng điều khiển nhẹ nhàng và an toàn tự động nhờ hệ thống bôi trơn tự động Tuy nhiên, vẫn có tổn thất công suất do rò rỉ chất lỏng trong và ngoài đường ống dẫn dầu, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Cơ cấu di chuyển máy ủi komatsu D65A là cơ cấu di chuyển bằng xích Các bộ phận chính của cụm di động xích được thể hiện trên hình vẽ 2.4.1.
Hình 2.3 Kết cấu bộ phận di chuyển bằng xích
1 Bánh chủ động hình sao 6 Giá tựa bộ phận căng xích
3 Bánh đè xích 8 Lò xo dảm chấn của cụm bánh đè xích
4 Cụm bánh đè xích 9 Khung máy kéo
5 Bánh dẫn hướng 10 Bánh đỡ xích
Bánh sao chủ động 1 nhận mô men quay từ truyền lực cuối cùng, kéo dải xích chuyển động và làm cho máy ủi di chuyển.
Dải xích 2 gồm nhiều mắt xích riêng biệt liên kết với nhau bằng khớp bản lề, tạo thành dải kín bao quanh các bánh chủ động, dẫn hướng, bánh đè xích và bánh đỡ xích Nhờ diện tích tiếp xúc lớn giữa các dải xích, trọng lượng máy ủi phân bổ đều qua các bánh đè xích, giúp giảm áp suất trên mặt đất, nâng cao khả năng bám đất và hạn chế trượt Các mắt xích còn được trang bị mấu bám đất bên ngoài và gờ tạo rãnh lăn bên trong, giúp bảo đảm độ bám và chống trượt tối ưu cho máy.
Các bánh đè xích đóng vai trò quan trọng trong việc nâng đỡ bánh bị động trên dải xích và ngăn chặn hiện tượng lắc ngang khi chuyển động, giúp hệ thống hoạt động ổn định Bánh dẫn hướng và cơ cấu căng xích đảm bảo hướng chuyển động chính xác của dải xích, đồng thời giúp điều chỉnh độ căng xích và giảm chấn, tăng tuổi thọ và hiệu quả vận hành của bộ phận di động.
Bộ phận di chuyển làm việc như sau:
Hệ thống truyền chủ động truyền lực đến bánh sao chủ động lắp trên trục bị động, giúp quay bánh và kéo dải xích lăn dưới các bánh đè xích Trong quá trình này, phản lực tiếp tuyến của đất tại vùng tiếp xúc xuất hiện, truyền lực lên khung máy và đẩy máy kéo chuyển động Các bánh đè xích di chuyển theo các đường gờ bên trong dải xích như lăn trên một đường ray vô hạn, đảm bảo sự liên tục và ổn định trong quá trình truyền lực.
Hệ thống truyền động
Hệ truyền động trên máy ủi KOMATSU D65A dùng để truyền công suất từ động cơ đến bộ công tác, đảm bảo hoạt động hiệu quả Hệ truyền động này sử dụng công nghệ thủy lực, đặc biệt là hệ truyền động thể tích, giúp truyền động chính xác và mạnh mẽ Việc áp dụng hệ truyền động thủy lực thể tích là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất làm việc của máy ủi trong các điều kiện hoạt động khác nhau.
H ình2.2 sơ đồ hệ truyền động
2.Bơm 7 Van một chiều(nạp co)
3.Van an toàn 8 Van một chiều( nạp duỗi)
4 Van điều khiển 9 Van một chiều
Dầu từ bình dầu số 1 được truyền qua bơm bánh răng số 2 và van điều khiển để phân phối tới xy lanh nâng hạ bộ công tác Mọi chuyển hướng của đường dầu đều do cụm van số 4 điều khiển, giúp hệ truyền động chỉnh vận tốc linh hoạt trong phạm vi rộng và tự động điều chỉnh để đảm bảo hoạt động ổn định không phụ thuộc tải trọng bên ngoài Thiết kế gọn nhẹ, lực quán tính nhỏ, truyền động ít ồn, chính xác cao, phản hồi nhanh và ổn định cao khi chuyển động của bộ công tác; cùng với khả năng điều khiển nhẹ nhàng, tự động bôi trơn và an toàn trong vận hành Tuy nhiên, còn xảy ra tổn thất công suất do rò rỉ chất lỏng trong và ngoài đường ống dầu, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.
Cơ cấu di chuyển
Cơ cấu di chuyển máy ủi komatsu D65A là cơ cấu di chuyển bằng xích Các bộ phận chính của cụm di động xích được thể hiện trên hình vẽ 2.4.1.
Hình 2.3 Kết cấu bộ phận di chuyển bằng xích
1 Bánh chủ động hình sao 6 Giá tựa bộ phận căng xích
3 Bánh đè xích 8 Lò xo dảm chấn của cụm bánh đè xích
4 Cụm bánh đè xích 9 Khung máy kéo
5 Bánh dẫn hướng 10 Bánh đỡ xích
Bánh sao chủ động 1 nhận mô men quay từ truyền lực cuối cùng, kéo dải xích chuyển động và làm cho máy ủi di chuyển.
Dải xích 2 gồm nhiều mắt xích riêng biệt liên kết bằng khớp bản lề tạo thành một dải kín, bao quanh các bánh chủ động, dẫn hướng, đè xích và đỡ xích Nhờ diện tích tiếp xúc lớn giữa các dải xích, trọng lượng của máy ủi được phân bố đều trên mặt tựa rộng, giúp giảm áp suất riêng trên đất, nâng cao khả năng bám và hạn chế trượt Các mắt xích còn được trang bị mấu bám đất phía ngoài và gờ rãnh lăn ở bên trong, tăng cường độ bám và ổn định khi vận hành.
Các bánh đè xích giúp nâng đỡ bánh bị động trên dải xích và ngăn chặn hiện tượng lắc ngang trong quá trình vận hành Bánh dẫn hướng và cơ cấu căng xích đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng chuyển động chính xác của dải xích, đồng thời giúp căng xích hợp lý và giảm chấn, đảm bảo bộ phận di động của xích hoạt động mượt mà và bền bỉ.
Bộ phận di chuyển làm việc như sau:
Trong hệ thống truyền động chủ động, mô men truyền đến bánh sao chủ động lắp trên trục bị động của truyền lực cuối cùng, giúp bánh quay kéo theo dải xích lăn dưới các bánh đè xích Khi đó, phản lực tiếp tuyến của đất tại vùng tiếp xúc xuất hiện, truyền qua khung và đẩy máy kéo chuyển động Các bánh đè xích lăn theo các đường gờ bên trong dải xích giống như lăn trên một đường ray vô hạn, giúp đảm bảo sự ổn định và hiệu quả trong quá trình vận hành.
Bộ phận di chuyển bằng xích trên máy ủi Komatsu D65A mang nhiều ưu điểm, nổi bật là khả năng bám chắc và tính cơ động cao, cùng với áp suất riêng trên đất thấp giúp giảm lực cản lăn và nâng cao hiệu quả làm việc Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm là cấu trúc phức tạp, giá thành cao, gây tốn kém trong quá trình chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa.
Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển dùng để điều khiển quá trình làm việc của máy.
Máy ủi Komatsu D65A sử dụng hệ thống điều khiển thủy lực giúp hệ thống có kết cấu nhỏ gọn, đơn giản và dễ vận hành Hệ thống này không có các thanh bản lề cồng kềnh hay phức tạp, giúp giảm thiểu không gian và tăng độ bền Nhờ đặc điểm truyền lực xa và lực tác dụng nhẹ lên tay điều khiển cũng như bàn đạp, nâng cao độ chính xác và thoải mái cho người vận hành.
Hệ thống điều khiển bao gồm các cơ cấu chính như cơ cấu điều chỉnh (van, bộ phận phân phối thủy lực), các cơ cấu khớp, thanh và hệ thống phụ trợ giúp người vận hành kiểm soát chính xác các chức năng Để vận hành thiết bị dẫn động thủy lực trên máy ủi, người điều khiển tác động lên hệ thống qua áp lực trong ống dẫn và hệ thống thiết bị, điều chỉnh hướng di chuyển của dòng chất lỏng công tác và lượng chất lỏng dẫn đến các động cơ thủy lực, từ đó điều khiển hoạt động của máy móc.
Có những cơ cấu điều chỉnh tự động hoạt động dựa trên tác dụng trực tiếp vào cơ cấu điều khiển, giúp tự động điều chỉnh các thông số như áp lực Trong khi đó, một số cơ cấu khác lại được kiểm soát thủ công bởi người vận hành để đảm bảo chính xác và linh hoạt Cơ cấu điều chỉnh áp lực là thiết bị tự động, góp phần tối ưu hóa hiệu suất vận hành hệ thống một cách ổn định và tin cậy.
Trong hầu hết các trường hợp, người điều khiển sử dụng các cơ cấu dừng để điều chỉnh hướng chuyển động và lượng tiêu thụ của chất lỏng công tác Việc thay đổi hướng chuyển động và lượng tiêu thụ chất lỏng dựa vào động cơ thủy lực sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và sự thay đổi của các cơ cấu máy ủi được dẫn động từ hệ thống thủy lực Điều này giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động và điều chỉnh chính xác theo nhu cầu công việc.
Mạch thủy lực của hệ thống điều khiển được thể hiện trên hình 2.4
Hình 2.4 sơ đồ hệ thống điều khiển biến mô và hộp số
5 Van giản áp điều biến
8 Van điều khiển tốc độ
11 Van giảm áp biên mô
13 Van tiết lưu biến mô
15 Van giản áp bôi trơn
18 Bộ lọc thô (Lưới lọc)
20 Bôi trơn bộ ngắt công suất
A Nút giảm áp suất biến mô (PT1/8)
B Nút tiết lưu áp suất biến mô (PT 1/8)
C Thích ứng nhiện độ dầu biến mô
D nút xả áp điều biến áp suất hộp số (PT 1/8)
- Hệ thống điều khiển của biến mô và hộp số.
Hệ thống điều khiển thủy lực của hộp số gồm các bộ phận chính quan trọng như bộ lọc thô (lưới lọc) giúp loại bỏ các tạp chất trong dầu, bơm dầu số đảm bảo cung cấp dầu liên tục và ổn định, bộ van điều khiển điều chỉnh lưu lượng dầu theo yêu cầu hoạt động của hệ thống, và bộ làm mát dầu giúp duy trì nhiệt độ dầu luôn trong mức tối ưu để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống.
Các ống nối van giảm áp bôi trơn (15) được kết hợp với bộ làm mát dầu (14) nhằm duy trì áp suất hợp lý trong hệ thống Ngoài ra, hệ thống còn bao gồm kết nối bộ lọc dầu thô ở đáy vỏ hộp với bộ hút của bơm dầu, giúp đảm bảo dầu sạch và lưu thông hiệu quả từ vỏ hộp số lên bơm dầu.
Dầu được giảm áp xuống mức 20 KG/cm² thông qua bộ lọc thô, nhằm cung cấp dầu cho van điều khiển hộp số Van điều khiển hộp số chia thành hai nhóm chính: van điều biến áp toàn và van an toàn cho biến mô Dầu sau khi qua van điều biến an toàn sẽ được phân phối đến van an toàn của biến mô để đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống truyền động.
Van an toàn của biến mô có áp suất thiết định từ 6 đến 7 KG/cm², chịu trách nhiệm điều khiển dòng dầu cung cấp cho biến mô, đảm bảo hoạt động an toàn Dầu được cung cấp qua van này sau đó được chuyển trực tiếp đến hệ thống bôi trơn để duy trì hiệu suất hoạt động của máy móc Sau khi qua biến mô, dầu tiếp tục chảy ra và đi đến van tiết lưu của biến mô, giúp điều chỉnh lượng dầu và tối ưu hóa quá trình hoạt động.
Van tiết lưu của van biến mô có áp suất thiết định từ 2-3 kg/cm², có tác dụng duy trì áp suất của biến mô Nó dẫn dòng dầu qua bộ làm mát dầu để dầu được làm mát trước khi tới van an toàn của hệ thống bôi trơn hộp số Van an toàn có áp suất thiết định đảm bảo cung cấp dầu cho các bộ phận di trượt hộp số và bộ ngắt công suất, đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.
Dầu được sử dụng để bôi trơn biến mô, giúp giảm ma sát và đảm bảo hoạt động trơn tru của hệ thống Dầu rỉ ra từ các mặt tiếp xúc của biến mô có thể gây ô nhiễm và giảm hiệu suất hoạt động, do đó cần được loại bỏ kịp thời Hệ thống sử dụng bơm xả dầu để đưa dầu rỉ ra khỏi biến mô, từ đó duy trì độ sạch sẽ và hiệu quả của hệ thống truyền động Quá trình này giúp biến mô quay về vỏ hộp số một cách dễ dàng và ổn định, nâng cao tuổi thọ của các bộ phận liên quan.
- Van an toàn của biến mô(van giảm áp)
Van giảm áp kiểm soát chính xác áp lực dòng chất lỏng, ngăn không cho áp suất cao truyền đến biến mô thủy lực Áp lực dầu được duy trì ổn định ở mức 20 KG/cm² thông qua van điều chỉnh hệ thống van truyền động Sau đó, van giảm áp tiếp tục giảm áp lực dầu xuống còn khoảng 6-7 KG/cm² để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống thủy lực.
Chất lỏng từ van điều khiển hộp số đi đến cửa A và A', sau đó đến bơm của biến mô thủy lực Khi khoang A đầy và áp lực đạt 7 kg/cm², chất lỏng sẽ nén lò xo 23, đẩy piston của van, mở đường cho chất lỏng chảy lên Quá trình này giúp điều chỉnh hoạt động của hộp số theo yêu cầu của hệ thống.
B đi đến van giảm áp của hệ thống bôi trơn của hộp số, dầu trong khoang C chảy xuống biến mô khi ống van bị đẩy lên
Van được bố trí trên đường dầu ra của biến mô thuỷ lực để duy trì áp suất dầu khoảng 2-3 kg/cm², giúp bảo vệ biến mô thuỷ lực hiệu quả và đảm bảo hoạt động tối đa của hệ thống Việc duy trì áp suất ổn định này là yếu tố then chốt để tránh các hư hỏng trong hệ thống truyền động thủy lực Chính xác và hiệu quả trong điều chỉnh áp suất giúp nâng cao tuổi thọ của biến mô thuỷ lực và tối ưu hóa hiệu suất vận hành.
Dầu từ biến mô chảy vào khoang D trong vỏ biến mô cho đến khi đầy; khi áp suất đạt 3 KG/cm², dầu sẽ đẩy lò xo 25, đẩy ống xuống và dẫn dầu chảy xuống khoang E trong hệ thống làm mát dầu.
Dầu lưu lại trong khoang F chảy vào trong biến mô khi ống van bị đẩy tụt xuống
- Bơm tăng cường áp suất
Dầu rỉ ra ngoài từ bề mặt tiếp giáp của bơm stato, tuốc bin và bộ phận bôi trơn stato gây ra sự rò rỉ dầu qua vỏ biến mô trong quá trình hoạt động Một phần dầu trong vỏ biến mô được tuần hoàn qua hệ thống lọc dầu và dẫn đến hộp số nhờ bơm 15, được dẫn động bởi bánh răng 14 lắp đặt phía sau của biến mô, đảm bảo hệ thống vận hành liên tục và ổn định.
2.6 BỘ CÔNG TÁC VÀ CƠ CẤU PHỤ TRỢ:
Máy ủi komatsu D65A có lưỡi ủi cấu tạo kiểu vạn năng, có sơ đồ kết cấu như hình vẽ 2.5.
Hình 2.5 Sơ đồ kết cấu cụm lưỡi ủi vạn năng
3 Dao cắt biên 8 Trục trung tâm
5 Thanh chống xiên 10 Ngỗng trục
Truyền động trong quá trình làm việc và tính toán trở lực công tác
3.3.1 Sơ đồ mạch thuỷ lực nâng bộ công tác
Hình 3.11: Sơ đồ mạch thuỷ lực nâng lưỡi ben
1 Thùng chứa dầu thuỷ lực.
4 Van điều khiển cần nâng, hạ lưới ủi.
9 Van điều khiển một chiều.
* Nguyên lý hoạt động trong quá trình làm việc.
Hành trình nâng lưới ủi và dầu bắt đầu khi dầu từ thùng chứa số (1) được bơm lên qua bơm dầu số (2), vượt qua van an toàn số (3) có áp suất thiết kế 140 Kg/cm² Dầu sau đó đi qua van một chiều số (9) đến vị trí nâng của van điều khiển số (4), nơi áp suất dầu được duy trì và truyền đến van nạp cơ số (7) Khi dầu được nạp vào khoang phía trước của xy lanh thủy lực, áp suất cao tạo ra lực đẩy lên piston, giúp piston dịch chuyển, kéo theo cán piston chuyển lùi trong xy lanh Quá trình này làm lưới ủi nâng lên, và dầu được hồi về thùng dầu qua đường dầu hồi, qua bầu lọc số (5), hoàn tất chu trình nâng lưới ủi hiệu quả.
Hành trình hạ lưỡi ủi bắt đầu từ dầu trong thùng chứa dầu sô, được bơm lên bằng bơm dầu số, sau đó truyền qua van an toàn với áp suất thiết lập là 140 KG/cm³ để đảm bảo an toàn vận hành Dầu sau đó tiếp tục chảy qua van một chiều và đến vị trí của van điều khiển số, nơi áp suất dầu được duy trì để điều chỉnh hoạt động chính xác Cuối cùng, dầu được truyền qua van nạp duỗi số, giúp hoàn thiện quá trình điều khiển của hệ thống.
Quá trình hoạt động của xy lanh bắt đầu khi áp suất dầu cao áp trong khoang phía sau tác dụng lên mặt sau của piston, gây chuyển động tịnh tiến về phía trước của piston Dầu ở khoang trước của xy lanh sau đó được trở về thùng dầu qua bộ lọc dầu và bộ lọc số, hoàn tất quá trình duỗi của xy lanh Khi piston chuyển động, nó tác động lại bộ công tác, giúp lưới ủi hạ xuống, phục vụ cho quá trình đào và san đất hiệu quả.
3.3.2.Tính toán trở lực công tác
- Xác định các lực cản tác dụng lên máy ủi khi đào chuyển đất - qua đó xác
- Xác định thông số liên quan đến quá trình đào đất và nhứng thông số ảnh hưởng đến lực cản cắt của máy ủi.
* Xác định lực cản tác dụng lên bản ủi.
- Trong khi đào vào di chuyển đất, máy ủi muốn di chuyển được thì phải thoả mãn điều kiện sau.
W - Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi
PK - Lục kéo tiếp truyền của máy.
Pb - Lục bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đứng.
Hình 3.12: Sơ đồ xác định các lực cản tác dụng lên máy ủi
- Trong quá trinh đào và vận chuyển đất máy ủi gặp các lực cản sau.
+ Lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn ủi W2. + Lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi W3 + Lực cản di chuyển máy W4
+ Lực cản ma sát giữa dao cắt và đất W5
- Xác định lực cản cắt W1 Theo công thức (4.I.8) trang 205 của tài liệu 5.
K - Lực cản cắt riêng đơn vị KN/m 3 Giá trị K chọn khi góc cắt = 45 60 0 , phụ thuộc vào cấp đất.
Với đất cấp I có K = 10 55 (KN/m 2 )
Cấp II có K = 57 110 (KN/m 2 ) Cấp III có K = 110 170 (KN/m 2 ) Cấp IV có K = 170 200 KN/m 2 Để xác định được lực cản cắt W1 lớn nhất thì: Ở đây ta chọn : = 45 0
Với cấp đất cấp IV có K = 200 KN/m 2
B- Chiều rộng máy ủi : B = 3,97m hi - Chiều sâu cắt trong giai đoạn van chuyển đất để bù lại luồng đất bị rơi vãi sang hai bên (m)
Theo công thức (4I.9) trang 205 sách máy làm đất, hệ số K1 phản ánh mức độ rơi vải đất sang hai bên trên 1m chiều dài đường vận chuyển, và giá trị của nó phụ thuộc vào tính chất của đất Hệ số này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu quả và độ chính xác của quá trình làm đất, giúp tối ưu hóa công tác canh tác Việc hiểu rõ đặc điểm của đất và áp dụng đúng hệ số K1 sẽ nâng cao năng suất và giảm thiểu hao phí trong quá trình vận chuyển đất.
+ Với đất ướt dính: K1 = 0,025 0,032 + Với đất khô: K1 = 0,06 0,07
V - Thể tích khối đất lăn trước bản ủi (m 3 )
V phụ thuộc và tính chất của đất và các thông số hình học của bàn ủi
HT : Chiều cao kể cả tấm chắn phía trên bàn ủi (m)
B : Chiều rộng của bàn ủi B = 3,97 (m) Thay vào công thức (4.I.10a)
Thay V = 3,19 (m) vào công thức (4.I.9) ta có h1 = (m)
Thay h1 = 0,03 (m) vào công thức (4.I.8) ta có
- Xác định lực cản di chuyển khối đất lăn trước tài liệu 4.
Trong đó: Gđ trọng lượng của khối đất lăn trước bàn ủi:
P : Trọng lượng riêng của đất.
2 : Hệ số ma sát giữa đất và đất
+ Với đất ướt : 2 = 0,5 + Với đất khô : 2 = 0,7
Ta chọn đất để tính là đất khô nên 2 = 0,7
Thay vào công thức (4.I.11) ta có
Khi ủi, quá trình đào đất và tích đất phía trước bàn ủi tạo thành khối đất lăn có thể tích V và trọng lượng Gđ, được nén vào bề mặt bàn ủi với áp lực N Áp lực này gây ra lực ma sát Fms tại bề mặt tiếp xúc giữa khối đất lăn và lòng bàn ủi, chống lại chuyển động của khối đất khi nó tiến lên phía trước Lực ma sát Fms có phương vuông góc với phương của áp lực N và được xác định theo công thức, góp phần quan trọng trong quá trình ủi đất hiệu quả.
Ta chiếu Fms xuống phương di chuyển ta sẽ xác định được lực cản di chuyển do khối đất cuộn lên phía trước bàn ủi tạo ra.
Theo công thức (4.I.12) trang 207 của tài liệu 5
: Góc cắt của dao cắt : = 55 0
1 ; Hệ số ma sát giữa thép và đất : 1 = 0,8 Thay vào ta được:
- Lực cản di chuyển máy ủi : W4
Theo công thức (4.I.13) trang 207 của tài liệu 5
W4 = Gm (f.cos sin) Trong đó: Gm : trọng lượng của máy ủi:
Gm = 1573 kg = 154311 (N) f : Hệ số cản lăn của bánh xích : f = (0,10 0,12)
: Là góc nghiêng của nơi làm việc so với phương năm ngang, khi 10 0 ta có thể xem cos = 1 và sin tg = i
Trong bài viết này, ta xem xét công thức W4 = Gm.(f ± i), trong đó dấu cộng (+) được sử dụng khi máy ủi lên dốc và dấu trừ (–) khi máy ủi xuống dốc Độ dốc của bề mặt làm việc được biểu thị bằng phần trăm, giúp đánh giá chính xác điều kiện hoạt động của máy Ở ví dụ cụ thể, ta xét trường hợp máy ủi di chuyển lên dốc có góc α với cosα = 0,10, để phân tích ảnh hưởng của độ dốc đến lực tác động lên máy ủi.
Thay vào công thức (4.I.12) ta có
Lực cản ma sát giữa dao cắt bàn ủi và đất, ký hiệu là W5, phụ thuộc vào thành phần lực thẳng đứng R2 và trọng lượng của thiết bị ủi, theo công thức (4.I.14) trang 207 trong tài liệu 5.
GTB : Trọng lượng thiết bị ủi : GTB = 2730 kg
R2 : lực theo phương thẳng đứng hướng lên trên
K : Hệ số chịu lực của đất : K = (50 60) N/cm 2
X : Chiều rộng mòn (cùn) của dao cắt đất
B - Chiều rộng của bàn ủi (m) : B = 3,97 m
- Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi có bàn ủi vạn năng quay là
: góc quay của bản ủi trong mặt phẳng nằm ngang = (45 0 60 0 )
W''3 được xác định như sau:
Máy ủi vận hành để san đất, với bàn ủi quay trong mặt phẳng nằm ngang và tạo một góc φ so với trục dọc của máy, giúp đất di chuyển dọc theo bàn ủi Lực ma sát Fms tại bề mặt làm việc của bàn ủi gây ra lực đẩy đất sang bên cạnh máy, đảm bảo quá trình san đất hiệu quả và liên tục.
Ta chiếu Fms theo phương di chuyển để xác định lực cản di chuyển do đất trượt dọc bàn ủi, dựa trên công thức (4.I.16) trang 208 của tài liệu số 5 Công thức này giúp phân tích rõ ảnh hưởng của đất trượt đến lực tác động trong quá trình thiết kế và thi công Việc tính toán chính xác Fms theo phương di chuyển là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn và độ chính xác trong các công trình xây dựng liên quan đến đất và nền móng.
* Xác định lực kéo tiếp tuyến của máy.
- Lực kéo tiếp tuyến của máy Pk phải thoả mãn điều kiện như sau:
Trong đó : Pb : Lực bám của bánh xe chủ động của máy kéo với mặt đường.
Pb = .Gb = .Gm.cos.Kcđ
Gm ; Trọng lượng của máy ủi ; Gm = 1543 (N)
: Góc nghiêng nơi máy làm việc so với phương nằm ngang như
Kcd ; Hệ số kể đến tỷ trọng lượng máy phân ra các bánh xe chủ động
: Hế số bánh xe chủ động hoặc dây xích với mặt đứng
Vậy : PK phải thoả mãn điều kiện
Ta chọn lực kéo tiếp tuyến PK = 95548 N
* Xác định công suất của máy kéo cơ sở
N = (mã lực) Hoặc công thức (4.I.19a)
Trong đó: PK Lực kéo tiếp tuyến của máy
V : Vận tốc của máy khi làm việc bình thường ứng với vận tốc I là
: Hiệu suất truyền động của máy thông thường = (0,8 0,9)
Thay vào công thức (4.I.19a) ta có
N = 106.1,36 = 144 (HP)Công suất của máy là N = 144 (HP)