Đồ Án liên môn (pbl5) thiết kế hệ thống truyền Động thủy khí xe sử dụng Động cơ cat® c18 acert®

Giới thiệu chung Xe xúc lật bánh lốp là một dòng máy xúc lật cỡ lớn, được thiết kế để hoạt động trong các môitrường làm việc khắc nghiệt như khai thác mỏ, xây dựng công trình lớn và bốc

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN LIÊN MÔN (PBL5) THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY

KHÍGiảng viên hướng dẫn : PGS.TS.Phan Thành Long Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quốc Huy – 103210100

Đoàn Văn Điển – 103210095 Trần Hiếu – 103210117

Lê Hoàng Như Ý – 103210107 Nguyễn Trần Tuấn Hải – 103210097

Nguyễn Bảo Nhân – 103210105

ĐÀ NẴNG 2025

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XE THAM KHẢO

1 Giới thiệu chung

Xe xúc lật bánh lốp là một dòng máy xúc lật cỡ lớn, được thiết kế để hoạt động trong các môitrường làm việc khắc nghiệt như khai thác mỏ, xây dựng công trình lớn và bốc dỡ vật liệu Xe sử

dụng động cơ Cat® C18 ACERT® với công suất mạnh mẽ, kết hợp với hệ thống thủy lực tiên tiến

để đảm bảo hiệu suất làm việc cao và độ bền tối đa

Hình 1 Xe xúc lật 988H

2 Chức năng của xe

Xe máy xúc lật Wheel Loader là một thiết bị hạng nặng được sử dụng phổ biến trong ngànhkhai thác mỏ, xây dựng và bốc xếp vật liệu nhờ vào hiệu suất mạnh mẽ và khả năng vận hành linhhoạt Với thiết kế chắc chắn, chiếc xe này có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, giúp tăng năngsuất và giảm thiểu công sức lao động trong các công trình lớn Một trong những chức năng quantrọng của máy xúc lật là xúc và vận chuyển vật liệu số lượng lớn Với gầu xúc dung tích lớn, xe cóthể dễ dàng bốc dỡ các loại đất, cát, đá hoặc khoáng sản từ bãi khai thác lên xe tải hoặc kho chứa.Động cơ mạnh mẽ giúp xe vận hành ổn định ngay cả trong điều kiện môi trường khắc nghiệt như mỏ

lộ thiên hoặc các công trường xây dựng quy mô lớn Hệ thống thủy lực tiên tiến mang lại khả năng

điều khiển linh hoạt, giúp người vận hành dễ dàng kiểm soát các thao tác nâng, hạ hoặc nghiêng gầu

để điều chỉnh lượng vật liệu xúc lên xuống theo nhu cầu thực tế

Ngoài chức năng xúc lật, xe còn đóng vai trò quan trọng trong việc san lấp mặt bằng, chuẩn

bị nền móng cho các công trình xây dựng Nhờ vào khung gầm chắc chắn và hệ thống truyền độngtiên tiến, xe máy xúc lật có thể di chuyển linh hoạt trên nhiều loại địa hình, bao gồm bề mặt đất mềmhoặc địa hình đá gồ ghề Xe có khả năng nén chặt vật liệu và tạo mặt bằng vững chắc trước khi thựchiện các công đoạn tiếp theo trong quá trình thi công Điều này đặc biệt hữu ích trong xây dựngđường giao thông, khu công nghiệp và các dự án cơ sở hạ tầng lớn Trong ngành khai thác mỏ, xebánh lật này giúp tối ưu hóa quá trình vận chuyển khoáng sản từ mỏ ra bãi chứa hoặc trực tiếp lên xetải chuyên dụng Nhờ vào sức nâng lớn và khả năng làm việc liên tục trong thời gian dài, xe máy xúclật giúp giảm thời gian xử lý vật liệu, từ đó nâng cao hiệu suất khai thác và tối ưu hóa chi phí vậnhành Hệ thống làm mát được cải tiến cho phép xe hoạt động ổn định ngay cả khi làm việc liên tụctrong môi trường có nhiệt độ cao, giúp kéo dài tuổi thọ của động cơ và các bộ phận quan trọng khác

Với thiết kế cabin hiện đại, xe đảm bảo sự thoải mái cho người vận hành trong suốt quá trìnhlàm việc Các tính năng hỗ trợ như ghế ngồi giảm chấn, bảng điều khiển trực quan và hệ thống quansát toàn diện giúp tăng cường sự an toàn và tiện lợi khi sử dụng Đồng thời, hệ thống kiểm soát thôngminh giúp tối ưu hóa mức tiêu thụ nhiên liệu, từ đó giảm chi phí vận hành và bảo vệ môitrường.Không chỉ giới hạn trong khai thác và xây dựng, máy xúc lật còn được ứng dụng trong nhiềulĩnh vực khác như cảng biển, khu chế xuất và nhà máy sản xuất vật liệu Xe có thể hỗ trợ việc bốc dỡhàng hóa nặng từ tàu biển, di chuyển nguyên liệu trong nhà máy sản xuất xi măng hoặc thậm chítham gia vào các công tác cứu hộ, dọn dẹp sau thiên tai nhờ vào sức mạnh và độ bền bỉ cao Nhìnchung, máy xúc lật Wheel Loader là một thiết bị không thể thiếu trong các ngành công nghiệp nặng,giúp tối ưu hóa quy trình làm việc, giảm chi phí lao động và nâng cao hiệu suất hoạt động Với sự kếthợp giữa công nghệ tiên tiến và thiết kế mạnh mẽ, xe mang lại giá trị lớn cho các doanh nghiệp trongviệc khai thác, xây dựng và vận chuyển vật liệu

2 Nhiệm vụ của xe

Nhiệm vụ chính của máy xúc lật là xúc và vận chuyển các loại vật liệu như đất, đá, cát,than và khoáng sản từ khu vực khai thác đến các điểm tập kết hoặc lên các phương tiện vậnchuyển khác như xe ben hoặc băng tải Nhờ vào gầu xúc dung tích lớn và hệ thống thủy lực hiệnđại, xe có thể nâng hạ một khối lượng vật liệu đáng kể trong một lần hoạt động, giúp tăng năng

suất làm việc và rút ngắn thời gian thực hiện các công đoạn vận chuyển Trong môi trường khaithác mỏ, xe thường được sử dụng để bốc xúc khoáng sản sau khi được khai thác từ lòng đất, sau

đó di chuyển đến các khu vực chế biến hoặc bãi tập kết để tiếp tục xử lý Điều này giúp tối ưu hóachu trình vận hành và đảm bảo dòng chảy liên tục của nguyên liệu trong quá trình sản xuất

Bên cạnh vai trò trong khai thác mỏ, máy xúc lật còn đóng vai trò quan trọng trong ngànhxây dựng, đặc biệt là các công trình lớn như đường cao tốc, cầu cống, khu công nghiệp và khu đôthị Xe được sử dụng để di chuyển vật liệu xây dựng như đất, đá, bê tông vụn hoặc phế thải từ quátrình thi công Nhờ vào hệ thống truyền động mạnh mẽ và khả năng di chuyển linh hoạt trênnhiều loại địa hình khác nhau, xe có thể làm việc hiệu quả ngay cả trong điều kiện mặt bằng gồghề hoặc lầy lội Điều này giúp đảm bảo tiến độ thi công được duy trì ổn định, giảm thiểu sự giánđoạn do điều kiện môi trường và cải thiện hiệu suất lao động tại công trường Trong các cảngbiển và khu vực trung chuyển hàng hóa, máy xúc lật được sử dụng để bốc xếp vật liệu rời nhưngũ cốc, than đá, quặng sắt hoặc phân bón từ tàu thuyền lên xe tải hoặc hệ thống băng chuyền.Việc sử dụng máy xúc lật trong hoạt động này giúp giảm thời gian bốc dỡ, tăng tốc độ xử lý hànghóa và tối ưu hóa quá trình vận chuyển trong các khu vực cảng biển hoặc kho bãi lớn Nhờ vàocông nghệ tiên tiến, xe có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không gặp phải các vấn đề

về hiệu suất hay quá nhiệt động cơ, giúp đảm bảo tiến độ công việc và giảm thiểu chi phí vậnhành

Một nhiệm vụ khác của máy xúc lật là hỗ trợ trong công tác san lấp mặt bằng và chuẩn bịnền móng cho các công trình xây dựng Xe có thể được sử dụng để san gạt đất đá, tạo mặt phẳnghoặc điều chỉnh địa hình trước khi thi công Nhờ vào hệ thống điều khiển tiên tiến, người vậnhành có thể dễ dàng điều chỉnh độ cao và góc nghiêng của gầu xúc để thực hiện các thao tác sanlấp một cách chính xác và hiệu quả Điều này đặc biệt quan trọng trong các dự án yêu cầu độchính xác cao như xây dựng nhà máy, sân bay hoặc các công trình giao thông lớn Ngoài cácnhiệm vụ chính trong khai thác và xây dựng, máy xúc lật còn có thể được sử dụng trong các hoạtđộng cứu hộ và ứng phó thiên tai Trong trường hợp xảy ra lở đất, sạt lở đá hoặc các thảm họathiên nhiên khác, xe có thể được huy động để dọn dẹp đất đá, khai thông đường đi hoặc hỗ trợ dichuyển vật liệu phục vụ công tác cứu hộ Với khả năng chịu tải lớn và thiết kế chắc chắn, xe cóthể làm việc trong điều kiện khắc nghiệt mà vẫn đảm bảo an toàn cho người vận hành và nhữngngười tham gia cứu hộ

3 Cấu trúc và hộp chế tạo Boom

a) Khung hộp toàn phần Đã được cải tiến để có độ bền tối đa và trọng lượng tối thiểu Đườngray khung giờ được kéo dài hơn về phía trước, cải thiện độ bền của đường ray và móc.b) Tháp hình hộp Được thiết kế để cải thiện khả năng chống xoắn để có độ bền tối đa Các tấmthép cường độ cao của tháp xi lanh nghiêng hướng ứng suất xuống ống lắp vỏ xi lanh nâng,hấp thụ lực tác động và lực tải Thiết kế này tạo ra một tháp hẹp hơn, mang lại tầm nhìn tốthơn cho người vận hành

Hình 2 Cấu tạo chính của xe

3

5 4

3 1

2

6

c) Chốt móc trên và dưới Xoay trên ổ trục con lăn côn đôi Các tấm móc được định hình đểhướng ứng suất ra khỏi đầu mối hàn, tạo ra sự chuyển đổi mượt mà hơn của tải trọng ứng suấtvào khung.

d) Thiết kế móc trải Tăng độ trải 26 phần trăm để giúp vuông góc với khung và cung cấpkhoảng sáng gầm lớn hơn để tiếp cận móc và đường ống thủy lực

e) Giá đỡ xi lanh lái Nằm trên các miếng đệm trục để truyền tải hiệu quả tải trọng lái đến trục.Đường dẫn tải (Toàn bộ chiều dài)

f) Cần trục hộp chế tạo Thay thế các cánh tay nâng tấm thép truyền thống được tìm thấy trênmáy xúc lật Thiết kế này có các đầu chẻ đôi để bảo dưỡng dễ dàng hơn, lắp ráp nhanh hơn vàtăng độ tin cậy Đúc ở các khu vực chịu ứng suất cao làm trơn tru quá trình phân phối ứng suấtđể

g) có tuổi thọ sử dụng tuyệt vời Cần trục và liên kết gầu kép hoạt động cùng nhau để tăng lựcphá vỡ, khả năng chống xoắn tốt hơn và khả năng nâng cao hơn

1 2

Hình 4 Động cơ của xe

Công nghệ Tuân thủ Tiêu chuẩn EPA Hoa Kỳ Bậc 3 và Giai đoạn III của EU Có mã lực tăng

và quản lý nhiên liệu hiệu quả để phản ứng nhanh, năng suất cao và tuổi thọ vượt trội Khối xilanh điêu khắc mới mang lại sức mạnh lớn hơn và trọng lượng nhẹ hơn Hệ thống phun nhiên liệuđiện tử, cơ học (MEUI) Hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp, áp suất cao đã được chứng minh theodõi điện tử nhu cầu của người vận hành và đầu vào cảm biến để tối ưu hóa hiệu suất động cơ Bộlọc khí Là phớt hướng tâm loại khô với các thành phần chính và phụ và bộ lọc trước ADEM™

IV Điều khiển các van điện từ kim phun nhiên liệu để theo dõi quá trình phun nhiên liệu Hệthống này cung cấp chức năng bù độ cao tự động, chỉ báo hạn chế bộ lọc khí và sẽ không chophép động cơ khởi động cho đến khi có áp suất dầu, hoạt động như một biện pháp bảo vệ khởiđộng nguội và một dạng bôi trơn trước Bộ làm mát sau không khí-không khí (ATAAC) Cungcấp hệ thống làm mát riêng cho không khí ống nạp Hệ thống ATAAC dẫn khí nén nóng từ bộtăng áp và làm mát bằng bộ trao đổi nhiệt nhôm không khí-không khí một lần Không khí nénđược làm mát giúp giảm đáng kể lượng khí thải, đáp ứng các yêu cầu của EPA Tier 3/EU StageIII

Hệ thống làm mát động cơ riêng biệt Tách bộ tản nhiệt và quạt khỏi khoang động cơ đểlàm mát hiệu quả hơn và cho phép có mui xe dốc để tăng diện tích quan sát Bộ tản nhiệt mô-đunthế hệ tiếp theo (NGMR) Cải thiện khả năng làm mát bằng cách sử dụng hệ thống dòng chảysong song với sáu lõi Khả năng bảo dưỡng được cải thiện với NGMR vì không cần tháo bìnhchứa trên cùng

1

Hộp số chuyển số hành tinh Cat điều khiển điện tử Có các cụm ly hợp đường kính lớngắn trên chu vi, kiểm soát quán tính để chuyển số mượt mà và tăng tuổi thọ của linh kiện Quạttheo yêu cầu Động cơ điện tử Cat C18 liên tục thu thập thông tin để kiểm soát tốc độ quạt theoyêu cầu và cung cấp mã lực ròng không đổi bất kể điều kiện vận hành Điều này bù cho các tảiquạt thay đổi và cho phép máy duy trì nhiệt độ hệ thống bình thường và giảm mức tiêu thụ nhiênliệu 100% Rimpull Bàn đạp bên trái

Bộ chuyển đổi mô-men xoắn ly hợp cánh quạt (ICTC) Kết hợp với Hệ thống điều khiểnRimpull (RCS) cho phép người vận hành có sự linh hoạt tối đa trong việc điều chỉnh rimpull

• Quy trình hiệu chuẩn được cải thiện

• Cải thiện điều chế bàn đạp trái

• Bù trừ độ mòn bằng cách cung cấp khả năng hiệu chuẩn lại để điều chế bàn đạp trái tối

ưu bất kể độ mòn của bộ biến mô

• Bàn đạp phanh trái điều chỉnh lực kéo vành từ 100 đến 25 phần trăm để giảm độ trượt vàmòn lốp Sau khi đạt được 25 phần trăm, hành trình bàn đạp tiếp theo sẽ tác dụng phanh

• RCS cho phép người vận hành lựa chọn từ bốn cài đặt lực kéo vành tối đa được cài đặtsẵn, ngoài 100 phần trăm, có sẵn ở số một (90, 80,70 và 60 phần trăm)

• Bộ biến mô ly hợp khóa cung cấp hiệu quả truyền động trực tiếp Chuyển thành hiệu quảnhiên liệu được cải thiện trong một số ứng dụng nhất định

Truyền động cuối: Có tính năng giảm hành tinh tại mỗi bánh xe Mô-men xoắn được pháttriển tại bánh xe, giúp giảm ứng suất tại trục trục Các cụm hành tinh có thể được tháo rời độc lậpkhỏi bánh xe và phanh

Trục chịu lực nặng: Có bộ làm mát dầu trục tùy chọn, khớp nối vạn năng được bôi trơnvĩnh viễn và các thành phần trục chắc chắn hơn ở cả bộ vi sai và bộ truyền động cuối cùng đểtăng hiệu suất, khả năng bảo dưỡng và độ bền Bộ vi sai thông thường là tiêu chuẩn

Trục trục tự do Có thể tháo rời độc lập với bánh xe và bộ truyền động hành tinh để bảodưỡng nhanh chóng và dễ dàng

Hệ thống làm mát dầu trục tùy chọn Có hai mạch tuần hoàn dầu từ bộ vi sai qua bộ làmmát dầu sang không khí và bộ lọc rồi trở lại phanh Hệ thống này giúp kéo dài tuổi thọ dầu và cải

thiện hiệu suất và độ bền của các thành phần Hệ thống tự động bật và tắt ở nhiệt độ dầu được càiđặt trước.

Phanh đĩa dầu trục-trục Không cần điều chỉnh, hoàn toàn thủy lực và hoàn toàn kín Rãnhmặt đĩa cung cấp khả năng làm mát ngay cả khi phanh được áp dụng để có tuổi thọ sử dụng lâudài, không bị phai màu

• Vị trí của phanh giúp cải thiện khả năng bảo dưỡng Thiết kế phanh trục trục cho phépbảo dưỡng phanh trong khi vẫn giữ nguyên bộ truyền động cuối cùng

• Phanh trục-trục cần ít lực hơn bằng cách hoạt động ở phía mô-men xoắn thấp của trục.Kết hợp với tuần hoàn dầu trục được cải thiện để tăng khả năng làm mát, thiết kế phanh đĩa nhiềulớp được bao bọc bằng dầu giúp cải thiện độ bền

• Phanh đỗ xe là phanh đĩa lò xo, nhả dầu và khô Phanh được lắp trên trục ra của hộp sốtruyền động Có thể điều khiển bằng tay để cho phép máy di chuyển

Phanh phụ Được điều chế hoàn toàn và các mạch phanh dịch vụ trước và sau được cách

ly để một mạch có thể hoạt động nếu áp suất trong mạch kia giảm

Phanh dịch vụ Là phanh đĩa nhiều lớp, thủy lực, nhúng dầu, bốn bánh không cần điều chỉnh,hoàn toàn được bao bọc và cho phép điều chế mà không cần bộ điều chỉnh độ chùng

5 Các thông số cơ bản của xe tham khảo

Bảng 1.3 Thời gian chu trình thuỷ lực

6 Khoảng cách trục trước đến nút 2275 mm

3 Các phần tử thủy lực trong hệ thống

1) TANK AS 152-3870 và TANK GP 153-3602

Chức năng: Đây là các thùng chứa dầu thủy lực, được thiết kế để lưu trữ và cung cấp

dầu cho hệ thống thủy lực, giúp duy trì áp suất và lưu lượng dầu ổn định, đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.

2) SCREEN AS 9T-9227, SCREEN GP 7J-2656 và SCREEN 178-0182

Chức năng: Các bộ lọc dạng lưới này được sử dụng để loại bỏ tạp chất và cặn bẩn khỏi

dầu thủy lực, bảo vệ các thành phần khác trong hệ thống khỏi hư hỏng do ô nhiễm.

3) TUBE-BAFFLE 1U-1570

Chức năng: Ống giảm chấn này được sử dụng trong hệ thống thủy lực để giảm thiểu

dao động và xung động của dòng chảy, giúp ổn định áp suất và bảo vệ các thành phần khác trong hệ thống.

4) VALVE GP-PILOT 143-2855

Chức năng: Van điều khiển chính này được sử dụng để kiểm soát dòng chảy và áp suất

trong hệ thống thủy lực, cho phép điều khiển chính xác các chuyển động của máy móc.

5) ACCUMULATOR GP 220-1432

Chức năng: Bình tích áp này lưu trữ năng lượng dưới dạng áp suất dầu, giúp bù đắp

cho sự dao động áp suất và cung cấp dòng chảy ổn định khi cần thiết trong hệ thống thủy lực.

6) COOLER 164-0058

Chức năng: Bộ làm mát dầu thủy lực này giúp giảm nhiệt độ của dầu, duy trì nhiệt độ

hoạt động lý tưởng cho hệ thống, ngăn ngừa quá nhiệt và đảm bảo hiệu suất làm việc.

7) VALVE GP-COOLER BYPASS 6E-1454

Chức năng: Van bypass này cho phép dầu thủy lực bỏ qua bộ làm mát khi nhiệt độ dầu

ở mức chấp nhận được, giúp tăng hiệu suất và bảo vệ hệ thống khỏi áp suất quá mức.

8) VALVE GP-BRAKE 133-7102

Chức năng: Van phanh này điều khiển áp suất dầu đến hệ thống phanh, đảm bảo phản

ứng nhanh chóng và chính xác khi phanh, tăng cường an toàn cho máy móc.

9) FILTER GP 115-2129

Chức năng: Bộ lọc tổng này loại bỏ các hạt bẩn và tạp chất khỏi dầu thủy lực, bảo vệ

các thành phần quan trọng trong hệ thống và kéo dài tuổi thọ của chúng.