ứng dụng phần mềm automation studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều khiển hệ thống th

Hệ thống truyền động thuỷ lực được cải tiến,phát triển theo xu hướng ngày càng hoạt động chính xác hơn, tin cậy hơn, tiết kiệmhơn, thuận lợi cho người sử dụng, tự động hoá quá trình điều

LỜI NÓI ĐẦU

Qua một thời gian, sau khi hoàn thành các chương trình về đại cương vàchuyên ngành Đến nay mỗi sinh viên chúng em được nhận đồ án tốt nghiệp Đây làmột dung quan trọng nhất mà mỗi sinh viên cần phải hoàn thành để được công nhậntốt nghiệp Sau năm năm học chúng em có thể coi là một đợt tổng duyệt để tạo điềukiện mỗi người tự tổng hợp, vận dụng các vấn đề về lý thuyết cũng như thực tế để làmquen với công việc mà sau này bước vào đời sau khi rời ghế nhà trường

Với đồ án này, đề tài có tên: “Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để

mô phỏng thiết kế quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 –III” Đây là đề tài được kết hợp giữa việc khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy côngtrình và giới thiệu phần mềm Automation Studio 5.0 vào trong quá trình thiết kế hệthống và mô phỏng cả quá trình điều khiển của máy trong hệ thống truyền động thuỷlực

Máy khoan ECM660 – III là một trong những thiết bị không thể thiếu trong cáccông trình xây dựng và khai thác So với các loại máy khác thì máy khoan ECM660 –III có hệ thống truyền động thuỷ lực nên có rất nhiều ưu điểm về kết cấu và thao tác,

nó có khả năng tự động hoá quá trình điều khiển Từ đó nó có thể nâng cao năng suấtlàm việc đem lại hiệu quả kinh tế khi sử dụng

Khi thực hiện đồ án này, bản thân em cũng đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu cáctài liệu một cách nghiêm túc và mong muốn là đồ án đạt kết quả tốt nhất Tuy nhiên vìbản thân còn ít kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót Một lần nữa Emxin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tụy truyền đạt các kiến thức quýbáu cho Em Đặc biệt, em xin gởi lời biết ơn đến thầy Nguyễn Văn Đông, đã quan tâmgiúp đỡ trong suốt quá trình làm việc và em xin cảm ơn tất cả các thầy trong bộ mônôtô và máy công trình, thuỷ khí và máy thuỷ khí đã đóng góp ý kiến để tạo điều kiệnthuận lợi cho bản thân em hoàn thành

Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Phạm Minh Mận

1 Tổng quan.

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài.

Hiện nay, có rất nhiều loại hệ thống truyền động được sử dụng điều khiển cácloại máy công nghiệp trong các lĩnh vực khác nhau như truyền động cơ khí, truyềnđộng điện, truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén, truyền động kết hợp Trong

đó, hệ thống truyền động thủy lực là hệ thống điều khiển phổ biến, nhất là trong giaothông vận tải, công nghiệp nặng, thiết bị chuyên dùng

Đối với hệ thống truyền động thuỷ lực, ta có thể nhận thấy song hành với quátrình phát triển kinh tế của đất nước Đặc biệt là quá trình cải tiến, phát triển khôngngừng của hệ thống thuỷ lực trong công nghiệp nặng và các hoạt động sản suất hiệnnay Tầm quan trọng của hệ thống này trên ô tô và máy công trình là một trong những

hệ thống không thể thiếu, trong lĩnh vực này quá trình điều khiển truyền động thuỷ lựcđược áp dụng rộng rãi như: Điều khiển cơ cấu duy chuyển, trợ lực lái, dẫn độngphanh, điều khiển cơ cấu chấp hành… Hệ thống truyền động thuỷ lực được cải tiến,phát triển theo xu hướng ngày càng hoạt động chính xác hơn, tin cậy hơn, tiết kiệmhơn, thuận lợi cho người sử dụng, tự động hoá quá trình điều khiển ở các chế độ(nâng, hạ, gập dũi hay kéo dài cơ cấu công tác, duy chuyển, ), quá trình làm việc tốthơn, năng suất cao, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, Và từ những ưu điểm về kết cấuvới các thao tác của nó, cũng như khả năng sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau đãđem lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình sử dụng vào các công trình xây dựng cơbản

Trong thời đại ngày nay, việc thiết kế, mô phỏng quá trình điều khiển của hệthống truyền động thuỷ lực được cải tiến do sự bùng nổ công nghệ tin học Việc xâydựng, thiết kế đó đã rút ngắn đáng kể thời gian thử nghiệm, đánh giá các kết quả làmviệc của hệ thống

Từ việc làm quen dần của người kỹ sư tới việc áp dụng công nghệ tin học vàocác vấn đề liên quan về chuyên ngành là một điều cấp thiết, và vì thế em đã mạnhdạng tìm hiểu phần mềm Automation Studio 5.0, dùng tính toán, thiết kế mô phỏngquá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực cho máy công trình nói chung và máy khoanECM660 – III nói riêng.Từ đó khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của những thông sốđiều khiển, những điều kiện liên quan, khả năng vận hành đến chất lượng làm việc của

hệ thống này Đối tượng được chọn khảo sát là hệ thống truyền động thuỷ lực trênmáy khoan ECM660 – III

Vì thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn cho nên đề tài chỉ mới dừng lại ở việc

chế độ làm việc khác nhau Ngoài ra thông qua các đồ thị đặc tính và hình mô phỏng

ta đánh giá được quá trình làm việc của máy một cách nhanh chóng, sát với thực tế vàtrực quan nhất Với đề tài này emcó thể tiếp tục phát triển để áp dụng cho tất cả cácmáy công nghiệp hiện nay để đem lại công việc hiệu quả nhất

1.2 Hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy công trình.

1.2.1 Các hệ thống truyền động trên máy công trình.

Hệ thống truyền động bao gồm nhiều bộ phận kết hợp lại để có thể truyền côngsuất, chuyển động từ động cơ hay các nguồn năng lượng khác đến các bộ phận côngtác Trong ngành động lực nói chung, trên ôtô và máy công trình nói riêng các hệthống truyền động có thể sử dụng như: Truyền động cơ khí, truyền động điện - điện

tử, truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén hoặc truyền động kết hợp,…Tuy nhiênvới đề tài này chúng ta có thể tìm hiểu kỹ hơn về hai truyền động cơ khí, thuỷ lực

1.2.1.1 Truyền động cơ khí.

Truyền động cơ khí là phương pháp truyền động quen thuộc và đã có một thờigian dài được coi là hình thức truyền động quan trọng nhất Hình thức truyền độngnày được sử dụng để mang, tạo và truyền năng lượng chủ yếu dựa vào trục, bánh răng,xích hay dây đai Nhờ đó người ta có thể phân loại truyền động cơ khí bao gồm các

loại như: Truyền động bánh răng, truyền động xích, truyền động bánh vít

1.2.1.2 Truyền động thuỷ lực.

Trên các loại máy công trình nói chung, truyền động thuỷ lực là phương pháptruyền động được sử dụng phổ biến đem lại hiệu quả kinh tế khá cao Đặc biệt nó làmột phần không thể thiếu trong quá trình điều khiển và vận hành quá trình hoạt độngsản xuất hiện nay trong quá trình công nghiệp hoá Theo nguyên lý làm việc của hệthống truyền động thuỷ lực người ta có thể chia ra: Truyền động thuỷ động và truyềndộng thuỷ tĩnh (hay còn gọi là truyền động thể tích)

a) Truyền động thuỷ động.

Truyền động thuỷ động ra đời từ đầu thế kỷ thứ 20, xuất phát từ việc tìmphương pháp truyền động công suất lớn với vận tốc cao Trong vài năm gần đây việcứng dụng vào các ngành giao thông vận tải, chế tạo máy vận chuyển (ôtô, máy kéo,máy công trình, máy chuyên dùng, tàu thuỷ,…) một cách rộng rãi Trên thế giới hiệnnay nói chung và Việt Nam nói riêng hệ thống truyền động thuỷ lực được dùng càngnhiều trong máy móc thiết bị và hệ thống điều khiển tự động dây chuyền sản xuất.Trong truyền động thuỷ động không có mối liên hệ cứng giữa các khâu chủ động vàkhâu bị động Nên khi truyền năng lượng tới khâu bị động (trục tuabin), động nănglàm quay bánh công tác, trục bánh công tác quay được nhờ nhận trực tiếp chuyểnđộng quay từ trục động cơ hoặc cơ cấu tạo năng lượng khác

b) Truyền động thể tích

Khác với truyền động thuỷ động, truyền động thuỷ lực thể tích chủ yếu dựa vàotính chất không nén được của chất lỏng để truyền được áp năng nhờ đó có thể truyềnđược xa mà ít tổn thất năng lượng Để tạo áp năng lớn, nâng cao công suất truyềntrong truyền động thể tích người ta dùng: Bơm (nguồn năng lượng), động cơ thuỷ lực,

bộ phận biến đổi và điều chỉnh Với truyền động này ta có thể tạo nhiều dạng chuyểnđộng của bộ phận chấp hành với các quy luật tuỳ ý (chuyển động quay, chuyển độngtịnh tiến…)

Hệ thống truyền động thuỷ tĩnh trên máy khoan có thể xây dựng theo sơ đồsau:

Hình 1-1 Sơ đồ cơ bản của hệ thống truyền động thuỷ tĩnh

* Van phân phối:

Có chức năng phân chia dầu cao áp từ bơm đến các bộ máy khác nhau và đưadầu thấp áp về thùng chứa Van phân phối được chia thành ba nhóm chính: nhóm vantrượt, nhóm van thường và nhóm van nâng Trong các loại van trượt người ta điều

Động cơ hoặc xi lanh TL

Hệ thống van thuỷ lực

Thùng dầu thuỷ lực

thường, việc điều khiển dòng chất lỏng được thực hiện bằng cách mở và đóng các vạnchuyên dùng Trong van nâng, dòng chất lỏng được điều khiển bằng cách quay bộphận phân phối của thiết bị van Trong máy khoan đá ECM660 - III người ta thường

sử dụng van phân phối thuỷ lực kiểu van trượt, loại van này gồm có loại nhiều buồng

và loại liền khối Van phân phối thuỷ lực nhiều buồng là loại được cấu tạo từ một sốbuồng và kết cấu các buồng có thể khác nhau Việc sử dụng các van phân phối nhiềubuồng có kết cấu khác nhau tạo ra sự thuận tiện trong thao tác, các buồng bị mòn cóthể thay thế và sửa chữa Nhược điểm của van phân phối loại này chính là kích thước

và khối lượng lớn, phải có mặt làm kín ở trên mỗi buồng Trong hệ thống thuỷ lực có

áp lực càng cao thì bề mặt làm kín này càng đòi hỏi chất lượng cao Van phân phốiloại liền khối có kích thước nhỏ hơn nhiều so với loại nhiều buồng

* Động cơ hoặc xilanh thuỷ lực:

Nhận thuỷ năng của dòng dầu cao áp biến thành cơ năng cung cấp cho bộ côngtác dưới dạng chuyển động quay hoặc chuyển động tịnh tiến

Ngoài ra trong hệ thống truyền động thuỷ lực còn có các bộ phận phụ trợ khácnhư: Van an toàn, van điều áp, van một chiều, van tiết lưu, bộ lọc dầu, các đồng hồ đonhiệt độ, áp suất dầu để đảm bảo an toàn, duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.Trong truyền động thuỷ tĩnh năng lượng được dùng dưới hình thức dầu có áp suất cao

và chuyển động với vận tốc nhỏ Cấu trúc mạch thuỷ lực trong hệ truyền động thuỷlực được cấu tạo theo hai sơ đồ mạch hở hoặc mạch kín Trong sơ đồ mạch hở, dầucông tác sau khi làm việc được đưa về thùng chứa mà không quay về bơm; còn đốivới mạch kín thì được chuyển về ống hút của bơm

1.2.2 Ưu nhược điểm của truyền động thuỷ lực trên máy công trình.

Trên các máy công trình hiện nay, truyền động thuỷ lực là một phần không thểthiếu trong hệ thống truyền động Nó phát triển nhanh và đang thay thế dần vào cácmáy chuyên dùng nói chung cũng như máy xây dựng nói riêng

1.2.2.1 Ưu điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực.

+ Dể thực hiện điều chỉnh vô cấp vận tốc trong phạm vi rộng và tự động điềuchỉnh vận tốc chuyển động của các bộ phận công tác ngay cả khi máy đang làmviệc

+ Truyền động công suất lớn

+ Dể đảo chiều chuyển động của bộ công tác và dễ dàng thay đổi được quyluật chuyển động: Biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến vàngược lại

+ Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổitải trọng bên ngoài

+ Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suấtcủa truyền động nhỏ.

+ Tự bôi trơn tốt

+ Truyền động êm, không có tiếng ồn

+ Độ nhạy, chính xác cao khi điều chỉnh, tính ổn định cao trong chuyển độngcủa bộ công tác, điều khiển nhẹ nhàng và làm việc an toàn

+ Dễ tiêu chuẩn hoá, thống nhất hoá các phần tử cấu thành của hệ truyền động,

do đó có thể tổ chức sản suất hàng loạt

1.2.2.2 Nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực

+ Yêu cầu cao về độ chính xác khi chế tạo, lắp ghép các chi tiết nên giá thànhđắt

+ Nhiệt độ môi trường bên ngoài ảnh hưởng đến các thông số của hệ thốngtruyền động thuỷ lực rất cao

+ Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng làm việc dễ bị rò rỉ hoặc khôngkhí dễ lọt vào, làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của truyềnđộng

+ Vận tốc truyền động bị hạn chế vì phải đề phòng hiện tượng va đập thuỷ lực,tổn thất cột áp, tổn thất công suất lớn và xâm thực

+ Yêu cầu chất lỏng làm việc tương đối phức tạp, độ nhớt phải thích hợp ít thayđổi khi nhiệt độ và áp suất thay đổi

Truyền động thuỷ lực có nhiều ưu điểm nên ngày càng được sử dụng rộng rãitrên các máy công trình hiện nay Để khắc phục một số nhược điểm của truyền độngthuỷ lực nêu trên cách dùng hệ thống truyền động thuỷ lực thường bố trí loại kết hợpnhư truyền động thuỷ - cơ, điện- thuỷ- cơ, thuỷ- khí- cơ… Từ đó hiệu quả kinh tế caohơn nhiều

* Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc vàonhau

* Có khả năng đề phòng quá tải

* Dễ theo dõi và quan sát, kể cả hệ phức tạp, nhiều mạch

2 Khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 – III.

2.1 Giới thiệu chung về máy khoan ECM660 – III.

Máy khoan ECM660 – III là máy khoan đá do hãng Ingersoll - Rand của Mỹsản xuất vào năm 2006 sau khi được chuyển quyền từ hãng Caterpillar của Mỹ trướckia Nó là một trong những loại máy chuyên dùng để khoan đá trong các loại máycông trình hay máy xây dựng có khả năng tự hành Nhờ vào hệ thống truyền động

nhiều ưu điểm so với các máy khoan lộ thiên khác (Roc 442PC, Roc 452PC, Roc642HP…) trong cùng một hãng sản xuất

2.1.1 Cấu tạo của máy khoan ECM660 – III.

Hình 2-1 Sơ đồ kết cấu tổng thể của máy khoan ECM660 – III

1-Bộ truyền xích dẫn động búa khoan; 2-Giá cố định ống dẫn thuỷ lực; 3-Bánhxích di chuyển; 4-Cơ cấu cân bằng máy; 5-Chụp hút bụi; 6-Bộ phận định vị cầnkhoan; 7-Cánh tay robot lấy cần khoan; 8-Bộ phận thay đổi cần khoan tự động; 9-Cơcấu thay đổi vị trí cần khoan; 10- Môtơ dẫn động búa khoan; 11-Bộ phận định vị dầmkhoan; 12-Bộ phận tạo áp suất đập của búa khoan; 13-Búa khoan; 14-Bộ lọc bụi; 15-Đầu gắn với cần khoan; 16-Thanh dẫn hướng trên dầm khoan; 17-Môtơ làm thay đổi

vị trí cần khoan; 18- Cần nâng; 19-Xilanh cần nâng; 20-Cửa ra vào cabin; 21-Buồngđiều khiển; 22-Bộ phận bảo vệ thiết bị; 23-Bộ giảm âm; 24-Bộ phận giữ dầm khoan;25-Thang quan sát; 26-Đối trọng; 27-Bộ xử lý bụi; 28-Thùng nhiên liệu; 29-Bộ phậnlàm mát; 30- Nắp đậy có lỗ thông.

Máy khoan ECM660 – III là máy khoan đá lộ thiên có khả năng tự hành, đượctruyền động nhờ vào hệ thống truyền động thuỷ lực kết hợp Nó được sử dụng rộngrãi trong các công trình xây dựng cở lớn như; khoan đá khối ở các đỉnh núi cao, khaithác mỏ, xây dựng thuỷ lợi - thuỷ điện, …Máy khoan ECM 660 - III có đặc điểm; thiết

bị công tác chính của máy là dầm khoan, cần khoan, và cần nâng Khả năng khoan của

nó có thể được trang bị theo các dạng cần khoan có các đường kính khác nhau và khảnăng điều khiển lắp cần một cách tự động Hơn nữa cũng tuỳ theo độ cứng của đất đá

mà có các cách điều chỉnh tương ứng cho các lực trong quá trình khoan và khai thác

đá

Hiện nay, các loại máy khoan ngày được thay đổi Nó được chuyển dần từ quátrình điều khiển bằng tay qua điều khiển tự động nhờ vào khả năng kết hợp nhiều hệthống truyền động trong quá trình làm việc của nó Máy khoan ECM660 - III đượcvận hành được theo người lái, người lái phải tiến hành điều khiển các van trượt dichuyển Quá trình đó có thể được thực hiện bằng: tay, nam châm điện, thuỷ lực,.v.v…thông qua các cần hay nút điều khiển Máy có thiết bị di chuyển loại bánh xích Việctruyền động từ động cơ DIESEL, 4 kỳ, động cơ được làm mát bằng nước Nên loạimáy này có tính linh động cao, di chuyển tuỳ theo từng địa hình làm việc Trong quátrình di động, máy có khả năng đạt tốc độ tối đa 3 km/h

2.1.2 Các thông số kỹ thuật của máy khoan ECM660-III.

Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật của máy khoan ECM660 -III

3 Động cơ và công suất của máy

+ Số vòng quay ứng với công suất cực đại : 2200 [vòng/ phút]

4 Tốc độ duy chuyển lớn nhất : 3,4 [Km/h]

6 Áp suất khí lớn nhất : 0,95 [Mpa]

7 Các điểm đặc trưng của búa khoan

8 Đặc điểm bộ phận dẫn hướng của dầm khoan

+ Chiều dài toàn bộ dầm khoan : 7660 [mm]

+ Chiều dài bộ phận cung cấp cần khoan : 4250 [mm]

+ Góc quay lớn nhất của dầm khoan phải/trái : 20o/40o

+ Lực dẫn tiến cho cần khoan : 19,6 [kN]

+ Chiều dài phần dẫn hướng dũi thêm ra : 1500 [mm]

+ Góc dở lớn nhất của phần dẫn hướng : 135o

+ Tốc độ nhanh nhất khi dẫn tiến : 40 [m/phút]

+ Tốc độ chậm nhất khi dẫn tiến : 10 [m/phút]

9 Bộ phận lắp búa khoan vào cần khoan

+ Phần duy chuyển dũi thêm ra : 800 [mm]

+ Số cần khoan lắp vào : 6 [Thanh]

2.1.3 Đặc điểm và công dụng của máy khoan ECM660 -III.

Với những ưu điểm máy khoan có khả năng điều khiển tự động trong quá trìnhlàm việc, kết cấu gọn nhẹ, cải thiện sức lao động cho người dùng từ đó nâng cao đượcnăng suất và tiến độ làm việc của máy, tiết kiệm nhiên liệu đem lại hiệu suất cao, giảmthời gian chăm sóc bảo dưỡng, cho phép nâng cao hệ số sử dụng của máy

Máy khoan được điều khiển bằng hệ thống truyền động thuỷ lực Nhờ thế khảnăng làm việc của máy được ứng dụng trên các công trình khai thác đất đá, hầm mỏ,

khai thác khoáng sản…Ở đây ta khảo sát quá trình điều khiển bằng hệ thống truyềnđộng thuỷ lực của nó để thấy được công dụng đối với các ngành công nghiệp nóichung và ngành khai thác nói riêng trong máy công trình hiện nay.

Hệ thống điều khiển thiết bị dẫn động thuỷ lực của máy khoan dùng để thay đổihướng chuyển động và điều chỉnh tốc độ của khâu đi ra (các dầm khoan, cần khoan)trong các động cơ thuỷ lực, cũng như để đảm bảo cho kết cấu của máy khoan không bịquá tải Thực hiện việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi lượng tiêu thụ chất lỏngđưa vào động cơ thuỷ lực Các thành phần chính của hệ thống điều khiển là cơ cấuđiều chỉnh (van các kiểu, bộ phân phối thuỷ lực, van tiết lưu v.v ) cũng như các cơcấu khớp, đòn và hệ thống khác mà nhờ chúng người điều khiển có thể điều khiển quálàm việc một cách tự động từ các cơ cấu điều chỉnh

Để điều chỉnh công việc của thiết bị dẫn động thuỷ lực trong máy khoan, người

ta sử dụng trực tiếp các cơ cấu điều khiển: Áp lực trong ống dẫn và hệ thống thiết bịdẫn động thuỷ lực; hướng chuyển động của dòng chất lỏng công tác, trong đó baogồm cả việc phân phối dòng này vào các động cơ thuỷ lực; lượng cung cấp (lưulượng) chất lỏng công tác tới các động cơ thuỷ lực

2.1.4 Các bộ phận công tác của máy khoan ECM660 – III.

Thiết bị công tác của máy khoan ECM660 – III, là những bộ phận làm việc cầnthiết của máy khoan nó bao gồm: Cần nâng, dầm khoan, búa khoan, phần dẫn hướng,các môtơ, bộ phận thay đổi cần khoan tự động, …Ngoài các cơ cấu như di chuyển, lái,phanh dẫn động thuỷ lực được bố trí bên trong, còn có bộ phận của thiết bị công tácđặt sau cabin như; bộ xử lý bụi, bộ giảm âm,…

Hình 2-2 Sơ đồ cấu tạo cần nâng của thiết bị công tác máy khoan ECM660 - III

1-Phần trung gian liên kết cần nâng và xilanh dầm khoan; 2-Khớp nối; 3-Thâncần khoan; 4-Tai liên kết với xilanh thuỷ lực; 5- Xilanh gập dũi cần nâng; 6- Khớpliên kết xilanh với thân cần nâng; 7- Khoá liên kết với thân máy.

Trong các thiết bị công tác của máy khoan thì cần nâng đóng vai trò rất quantrọng, nó có thể nâng lên hạ xuống, kéo dài hay thu ngắn giúp cho các cơ cấu thừahành khác thực hiện các chức năng riêng của mình

2.1.4.2.Dầm khoan.

Hình 2-3 Sơ đồ cấu tạo của dầm khoan máy khoan ECM660 – III

1-Chụp hút bụi; 2-Phần định vị mũi khoan; 3-Cơ cấu thay đổi cần khoan tựđộng; 4-Xilanh thuỷ lực kéo dài dầm khoan; 5-Bộ phận giữ cần khoan; 6-Bộ lấy cầnkhoan; 7-Khớp liên kết dầm với cơ cấu thay đổi cần khoan; 8-Mô tơ hút bụi; 9-Búakhoan; 10-Bộ phận tạo áp suất đập búa khoan; 11- Môtơ quay búa khoan

Trên máy khoan đá ECM660 – III dẫn động thuỷ lực, dầm khoan là một bộphận công tác chính, nó có vai trò không nhỏ Trên dầm khoan được gắn rất nhiều bộphận ngoài các bộ phận trên hình 2-3 còn có các bộ phận như: Bộ phận cố định ốngdẫn, phần dẫn hướng, phần định vị, các đường ống bôi trơn,

Dầm khoan của máy được dẫn động từ các thiết bị công tác của hệ thốngtruyền động thuỷ lực chính, sau khi qua các bộ phận tạo năng lượng truyền cơ năngcho các thiết bị công tác trong dầm khoan hoạt động Dầm khoan truyền động thuỷ lực

có những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao, bảo đảm an toàn trong quá trình làm việc, sửdụng đơn giản Đồng thời tăng năng suất lao động, cải thiện điều kiện lao động củangười sử dụng (nhờ khả năng tự hành của máy) Sau đây là một số bộ phận chính liênkết với dầm khoan

2.1.4.3 Búa khoan.1`

4

Hình 2-4 Sơ đồ cấu tạo chung của búa khoan.

1-Đầu liên kết với cần khoan để truyền lực; 2-Bộ phận gây áp lực đập; 3-Bộphận tạo mômen quay; 4- Các khối van điều khiển búa khoan

Trong quá trình làm việc nó vừa tạo mômen để quay cần khoan, vừa tạo lựcđập để cần khoan tạo lỗ khi bắt đầu tiếp xúc với đá Mô tơ gắn trên búa khoan đượcdẫn động bằng thuỷ lực tạo ra lực đập và mô men xoắn cho búa khoan sau đó truyềnđến cần khoan

2.1.4.4 Phần dẫn hướng mũi khoan.

Hình 2-5 Sơ đồ cấu tạo của bộ phận dẫn hướng trên dầm khoan

1-Phần cố định cần khoan phía dưới; 2-Cần khoan; 3-Bộ phận cố định ống dẫn;4-Lỗ bôi trơn cần khoan; 5-Phần cố định cần khoan phía trên

Phần dẫn hướng này có dạng đường thẳng, nó được kết cấu bởi một dầm có hairây, đầu phần dẫn hướng có bạc lót và bộ phận làm sạch mũi khoan trước khi chạmđá

2.1.4.5 Cơ cấu thay đổi mũi khoan tự động.

Hình 2-6 Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu thay đổi cần khoan tự động.

1-Đầu gắn búa khoan; 2-Cánh tay robot; 3-Cần khoan sau khi lắp vào dầmkhoan; 4-Cơ cấu truyền lực cho cánh tay robot lấy cần khoan; 5-Bộ phân định vị mũikhoan; 6-Bộ phận định vị cần khoan; 7-Cơ cấu giữ cần khoan

Trên cơ cấu này khi máy khoan được điều khiển dưới dạng làm việc tự động thìcác cần khoan được gắn vào một cách tự động tuỳ theo độ sâu và lực cần thiết khikhoan Với sáu cần khoan tương ứng (mỗi cần khoan có chiều dài 3660 mm và đườngkính phụ thuộc vào độ cứng của đá có thể chọn 5XR)

Với máy khoan ECM660 - III ta khảo sát ngoài các cơ cấu trên còn có nhiều bộphận khác như: Phần tra cần khoan, phần bôi trơn cần khoan, phần trả cần khoan tựđộng về vị trí giữ cần, phần quay tự động,…

2.1.5 Hệ thống di chuyển máy khoan ECM 660 – III.

Hệ thống di chuyển dùng để di chuyển máy trong quá trình làm việc, đồng thờitruyền áp suất và tải trọng ngoài lên nền Các máy khoan hiện nay thường được trang

bị bộ di chuyển bánh xích hoặc bánh lốp Đối với máy khoan khảo sát bộ phận dichuyển bằng bánh xích

Hệ thống di chuyển bánh xích được sử dụng rộng rãi trên các máy khoan, đặcbiệt là các máy chuyên dùng thi công trên nền đất yếu Bánh xích gồm có các phần tửcấu tạo chính sau: Bánh sau chủ động lấy công suất từ động cơ truyền đến, bánh dẫnhướng, các con lăn tỳ, hai hoặc nhiều con lăn đỡ, vòng xích, dầm tựa Việc sử dụngdẫn động thuỷ lực cho phép sử dụng dẫn động riêng biệt từng bánh xích từ một động

cơ thuỷ lực độc lập và kết cấu của khung di chuyển giữa rất đơn giản so với máykhoan có dẫn động cơ khí Sự đơn giản hoá kết cấu được xác định bằng việc không sửdụng xích động của truyền động bánh răng và truyền động xích mà sử dụng các ly hợpvấu, ly hợp ma sát điều khiển được và các cơ cấu khác để truyền năng lượng từ động

cơ đặt trên bàn quay đến các bánh xích

Trên mỗi bánh xích chỉ cần một thiết bị căng xích Sự dẫn động riêng biệt củabánh xích cho phép máy khoan có thể quay được (quay xung quanh trục của thiết bịdẫn động) nhờ sự chuyển động của giải xích theo các hướng khác nhau Ngoài ra, khi

sử dụng bơm điều chỉnh tự động thì tốc độ di chuyển trên đường tốt sẽ tăng lên bởi vì

khi giảm trợ lực di chuyển thì lưu lượng chất lỏng được cung cấp từ thiết bị bơm vàođộng cơ thuỷ lực của hành trình tự động tăng lên Các bánh xích chủ động nhậnchuyển động quay từ động cơ thuỷ lực qua các hộp giảm tốc (các hộp giảm tốc đượcchế tạo theo kiểu các cơ cấu riêng biệt hoặc kiểu lắp vào khung của bánh xích) Phanhlàm nhiệm vụ giữ máy khoan khi làm việc, tháo tải cho động cơ thuỷ lực, đảm bảo antoàn khi xuống dốc và dừng trên dốc Phanh thường dùng là phanh đĩa kiểu thườngđóng được điều khiển nhờ bộ ngắt thuỷ lực.

2.1.5.1 Ưu điểm của của bộ phận di chuyển bằng bánh xích

+ Bánh xích cho phép giảm áp suất đè của máy xuống nền, nói chung nó có trị

số từ 0,4  1 Kg/cm2 Với bánh xích đặc biệt cho các máy chạy trên đồng lầy,

áp suất đè xuống nền đất của nó rất nhỏ, nhưng máy vẫn chạy được

+ Có khả năng vượt dốc lớn, đối với các máy cỡ lớn có thể lên dốc 1030%,máy cỡ vừa lên dốc 3035%, máy cỡ nhỏ có thể vượt dốc 3540%

+ Sức bám của máy lớn cho phép tận dụng sức kéo của động cơ

2.1.5.2 Nhược điểm của bộ phận di chuyển bằng bánh xích.

+ Trọng lượng lớn, có khi tới 40% trọng lượng toàn bộ máy

+ Tốc độ di chuyển thấp, trung bình 68Km/h

+ Cấu tạo phức tạp, chế tạo, lắp ghép, sửa chữa khó khăn, chóng mòn, hoạtđộng ồn, thời gian hoạt động của bánh xích chỉ khoảng 15002000 giờ không

kể đến việc phải bảo dưỡng, điều chỉnh liên tục trong quá trình sử dụng

+ Việc cơ động từ công trường này đến công trường khác khó khăn, dễ làmhỏng mặt đường bộ

2.2 Hệ thống thuỷ lực của máy khoan ECM660 – III.

Trong hệ thống thuỷ lực máy khoan ECM660 - III, người ta sử dụng nhiềuphần tử thuỷ lực theo nhiều loại khác nhau Để đảm bảo các bộ phận của máy không

bị quá tải, an toàn cho hệ thống thuỷ lực, người ta lắp các van trong hệ thống như;Van an toàn, van tháo tải, van giảm áp, van 1 chiều, bộ ổn định tốc độ của các động cơdầu và mô tơ hay bơm thuỷ lực trong hệ thống…

2.2.1 Khảo sát sơ đồ mạch thuỷ lực tổng thể của máy khoan ECM660 - III.

2.2.1.1 Sơ đồ mạch thuỷ lực tổng thể.

Trong mạch thuỷ lực tổng thể, có nhiều phần tử trong các mạch được kết hợpnhư: Sơ đồ điều khiển búa khoan, sơ đồ điều khiển hệ di chuyển, sơ đồ điều khiểnthay đổi cần khoan tự động, Sau đây ta tìm hiểu sơ đồ tổng thể để thấy được nguyên

lý làm việc của từng chế độ của máy

Hinh 2-7 Sơ đồ mạch thuỷ lực tổng thể của máy khoan ECM660 – III.

1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Cụm bơm chính P1 và van điều khiển nó;3-Đồng hồ đo áp lực; 4-Cụm van đảo chiều điều khiển chính tại cabin; 5-Cụm vanđóng mở nối tiếp và van tràn; 6-Cụm van an toàn của cơ cấu truyền động xích búakhoan; 7-Van điều khiển cơ cấu hãm truyền động xích búa khoan; 8-Van đảo chiềuđiều khiển bằng tay của cơ cấu xích búa khoan; 9-Cụm van điều khiển định vị bộ phậncông tác bên ngoài cabin 10-Cụm van tràn và van điều khiển cân bằng máy khoan;

11-Thùng dầu hồi; 12-Xilanh kéo dài cần nâng; 13-Xilanh gập duỗi dầm khoan theogóc công tác; 14-Cụm xilanh cơ cấu cân bằng máy khoan; 15-Động cơ truyền độngxích cho búa khoan; 16-Cụm van điều khiển định vị bộ phận công tác bên trong cabin;17-Xilanh nâng hạ chân chống; 18-Xilanh dẫn tiến dầm khoan; 19-Xilanh nâng cầnnâng; 20-Van khoá lẫn; 21-Cụm van điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện định vịcần khoan trên dầm khoan; 22- Van an toàn điều khiển chụp hút bụi; 23-Van điềukhiển cơ cấu giữ cần khoan; 24-Xilanh cơ cấu giữ cần khoan; 25-Van khóa lẫn của cơcấu giữ cần; 26-Xilanh của hai cánh tay robot lấy cần khoan; 27-Xilanh quay tay robotlấy cần khoan; 28-Xilanh đưa cần khoan vào dầm khoan; 29-Xilanh định vị cần khoanphía trên dầm khoan; 30-Xilanh định vị cần khoan phía dưới dầm khoan; 31-Xilanhdẫn tiến chụp hút bụi; 32-Quạt hút bụi; 33-Van đóng mở nối tiếp; 34-Cụm động cơ dichuyển bánh xích trái; 35-Cụm van cản của động cơ di chuyển bên trái; 36-Van antoàn cho cơ cấu phanh xích bên trái; 37-Động cơ di chuyển bánh xích bên phải; 38-Van 1 chiều; 39-Van an toàn cho cơ cấu phanh bên phải; 40-Van điều khiển cho cơcấu phanh; 41-Van logic OR; 42-Cụm van đảo chiều điều khiển bên ngoài cabin của

hệ thống di chuyển; 43-Cụm van đảo chiều điều khiển bên trong cabin của hệ thống dichuyển; 44-Cụm van lựa chọn và van tràn; 45-Van đảo chiều điều khiển quay động cơcủa búa khoan; 46-Van an toàn; 47-Van tiết lưu ổn định tốc độ quay của động cơ búakhoan; 48-Cụm bơm tăng cường P2, P3; 49-Bộ lọc; 50-Cụm van điều khiển áp suất vàvan tràn; 51-Rơ le điều khiển áp suất; 52-Búa đập của búa khoan ;53-Bộ phân dòngbằng máy thuận nghịch; 54-Xilanh dẫn tiến búa khoan; 55-Van cản của cơ cấu điềukhiển áp suất búa khoan; 56-Van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực cho áp suất búakhoan; 57-Cụm van điều khiển bằng nam châm điện cho áp suất búa khoan; 58-Van 1chiều có lò xo điều khiển

2.2.1.2 Nguyên lý làm việc mạch thủy lực tổng thể

Chất lỏng từ thùng chứa dầu chính (1) được chuyển đến các cụm van điềukhiển thông qua dãy bơm P1, P2, P3 Cụm van điều khiển, bao gồm các van đảo chiều

có số lượng cửa thông tùy thuộc vào mục đích sử dụng của mỗi bộ phận của máy ởcác chế độ khác nhau Khi một trong các van này ở vị trí làm việc, thì lúc đó các cơcấu chấp hành của máy khoan thực hiện các chức năng riêng của mình Cụm bơmchính được động cơ của máy dẫn động thông qua khớp nối và hộp giảm tốc Lúc nàydầu cao áp được bơm tạo ra, đưa tới các cụm van điều khiển Để dẫn động các cơ cấuchấp hành, mỗi mạch có lắp thêm các cụm van hỗ trợ riêng Tuỳ theo từng bộ phận

mà có thể có các van khác nhau về các cửa và vị trí khác nhau Bây giờ theo s ơ đồmạch tổng thể ta tìm hiểu từng nhánh bơm để thấy rõ hơn nguyên lý của nó

Từ thùng chứa dầu thuỷ lực chính (1) chất lỏng được bơm từ bơm P1 đi đếncụm van điều khiển (4) dưới dạng van phân phối thuỷ lực sáu cửa ba trạng thái (6/3hay sáu cửa ba vị trí) Ở vị trí ban đầu, khi chưa có thao tác nào tác dụng vào cần điềukhiển thì tất cả van này tại cabin ở vị trí đóng Nó không cho dầu đi qua các khối vantác động lên búa khoan mà được dẫn động thẳng đến điều khiển các van của cơ cấu dichuyển của máy khoan Ngược lại khi tác động vào cần điều khiển tại cụm van chính(4), dầu được dẫn động đến dẫn tiến búa khoan thông qua khối van và xilanh (54),hoặc tạo áp suất đập cho búa khoan khi khoan thông qua các van điều khiển trực tiếpbằng nam châm điện Ở van điều khiển dùng cho búa khoan có thể điều chỉnh tự độngbằng nam châm điện hoặc gián tiếp bằng thủy lực hoặc kết hợp với lò xo, nó có khảnăng điều chỉnh phù hợp với từng vận tốc, gia tốc trong quá trình khởi động trước khilàm việc và dừng sau khi khoan xong

Đối với bơm P2 dầu cao áp đến bộ ổn định tốc độ của búa khoan (47), sau đótiếp tục đến các cụm van điều khiển (45) làm quay động cơ tạo quay mô men cho búakhoan Khi các van ở vị trí mở thì đường dầu sẽ dẫn động đến động cơ thuỷ lực làmquay động cơ theo hai chiều khác nhau, một phần được điều khiển gián tiếp vào cácvan bằng thuỷ lực làm dẫn tiến búa khoan Tuỳ theo người vận hành điều khiển van ởcác vị trí để cơ cấu chấp hành tiến hay lùi, tháo hay lắp mà động cơ sẽ quay theochiều làm việc Để bảo đảm áp suất làm việc và tính an toàn, trên mạch này có lắp một

số van được điều khiển bằng các nam châm từ và các van an toàn, vị trí của nó đượcđặt sát động cơ thủy lực

Ở vị trí bơm P3 dầu cao áp sau khi đi từ thùng chứa (1) nó trực tiếp đến cáccụm van lựa chọn (44) Sau đó tuỳ theo các chế độ, nó sẽ được điều khiển cụ thể hơn.Đầu tiên dầu thuỷ lực đi đến cụm van chính điều khiển tại cabin (4) để định vị các vịtrí của cần nâng, dầm khoan, chân chống, bộ phận cân bằng máy, bộ phận thay đổi cầnkhoan, hay bộ phận xử lý bụi Tiếp theo nếu van lựa chọn (44) mở thông với cụm vanđiều khiển tự động bên ngoài cabin (9), thì nó cũng dẫn động đến và điều khiển định

vị các ví trí của các thiết bị công tác như; cần nâng, bộ phận cân bằng máy và truyềnđộng xích cho búa khoan bằng thao tác tương tự Hơn nữa trong sơ đồ dẫn động chínhnày từ bình chứa dầu được dẫn động để làm việc sau khi qua các bộ lọc quay về nóđược làm mát thông qua các bộ phận làm mát để trở về trạng thái ban đầu chuẩn bịcho việc làm tiếp theo Từ đó bảo đảm độ nhớt cho dầu và giữ cho dầu tồn tại đượctính chất của nó Đồng thời làm tăng thời gian sử dụng các thiết bị thủy lực

Để hiểu rõ hơn ta đi khảo sát nguyên lý làm việc của máy thông qua từng sơ đồcủa từng mạch cụ thể trong hệ thống truyền động thủy lực của máy khoan ECM660 – III.

2.2.2 Sơ đồ mạch thuỷ lực cho hệ thống di chuyển của máy khoan ECM660 - III.

Các bộ phận di chuyển điều khiển bằng thuỷ lực hay kết hợp có trong máykhoan ECM660 – III Được điều khiển ở hai vị trí: Có thể từ cabin hay điều khiển tựđộng bên ngoài cabin thông qua các cần đến các cụm van đảo chiều điều khiển bằngtay điều khiển Người lái có thể cho máy di chuyển đến vị trí làm việc hay quay về saukhi làm việc bằng cách tác động vào cần điều khiển tại các cụm van điều khiển hayvan phân phối có trong hệ thống Ở trạng thái làm việc vị trí của các van tuỳ theo mỗitrạng thái làm cho máy có thể làm việc an toàn nhất trong suốt quá trình Đồng thờikhả năng tự cân bằng khi máy di chuyển được đặt ở vị trí đảm bảo chính giữa của máy

để có thể lên xuống dốc không bị chúc đầu hay lật

2.2.2.1 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ di chuyển.

Mạch thuỷ lực của hệ thống di chuyển bao gồm nhiều bộ phận, mỗi bộ phậnđóng một vai trò riêng Trong hệ thống di chuyển của máy khoan ECM660 – III, domáy di chuyển bằng bánh xích nên quá trình điều khiển của nó được mô tả trong sơ đồ

và bao gồm các bộ phận sau:

Hình 2-8 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ di chuyển của máy khoan ECM660 – III.1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Cụm bơm chính P1 và van điều khiển nó;3-Áp kế(đồng hồ đo áp lực); 4-Bộ phân dòng bằng máy thuận nghịch;5-Cụm van đảochiều điều khiển bên trong cabin; 6-Van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực cho bánhxích bên trái; 7- Cụm van cản của động cơ di chuyển bánh xích trái; 8-Động cơ di

khiển bằng thuỷ lực của cơ cấu phanh xích trái; 11-Van an toàn cho cơ cấu phanh bêntrái; 12-Động cơ di chuyển bánh xích phải; 13-Van 1 chiều; 14-Van an toàn cho cơcấu phanh bên phải; 15-Van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực cho bánh xích bênphải; 16-Van logic OR; 17-Cụm van đảo chiều điều khiển bên ngoài cabin(điều khiển

tự động); 18-Van lựa chọn; 19-Van giảm áp; 20-Cụm van tràn và van điều khiển bằngthuỷ lực

2.2.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ di chuyển máy khoan ECM660 – III.

Khi ở trạng thái di chuyển, dầu từ thùng chứa chính (01) được bơm từ cụmbơm chính P1(có thể điều chỉnh được áp suất và lưu lượng) dẫn động đến cụm vanđiều khiển chính rồi đến bộ phận dòng bằng máy thuỷ lực (04) Tại đây đường dầuchính được dẫn động đến tại hai cụm van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực (06) và(15) hai bên cơ cấu bánh xích của máy khoan, sau khi qua bộ chia bằng máy thuậnnghịch (04)

Một phần trước khi qua van điều khiển chính, có một đường dầu qua van lựachọn (18) để người điều khiển lựa chọn quá trình điều khiển tại cụm cabin hay điềukhiển tự động bên ngoài cabin Do đó ta có hai cách điều khiển để máy di chuyểntrong quá trình làm việc:

a) Khi điều khiển tại cụm van đảo chiều trong cabin.

Lúc chưa gạt cần điều khiển tác động lên các van đảo chiều (5) tại cabin, dòngdầu điều khiển đến tại cửa van điều khiển 3 cửa 2 vị trí (3/2) và chờ người điều khiểntác động vào cần, các cửa còn lại được thông với bình chứa Cùng lúc này đường dầuchính sau khi qua bộ phân dòng (4) lên hai cụm van đảo chiều 6 cửa 3 ngăn điều khiểnbằng thuỷ lực (6) và (15) cũng quay về bình chứa

Khi người lái tác động vào cần, cần này tác động lên các van điều khiển bêntrong cabin (5) làm cho lò xo tác động vào van nối cửa của đường dầu chính vớiđường dầu điều khiển và đường công tác đến điều khiển gián tiếp vào van 6 cửa 3 vịtrí (6) và (15) đồng thời cắt đường dầu khỏi bình chứa Khi đó dầu đến cụm van cảnvan (7) và (13) ở hai bên của bánh xích dẫn động cơ làm việc theo hai chiều nhờ vàovan logic OR Từ đó làm cho hai dãy xích di chuyển

Bộ chia (4) đóng vai trò vừa là bơm vừa là động cơ thuỷ lực Từ bộ chia nàyphân ra làm hai dòng dẫn động đến hai van sáu cửa ba vị trí (6/3) điều khiển bằngthuỷ lực để điều khiển cho hai bánh có thể chuyển động được tốc độ khác nhau khiquay vòng hoặc leo dốc Sau khi máy di chuyển để đảm bảo cân bằng khi lên, xuốngdốc thì có các xilanh cân bằng máy được đặt chính giữa và muốn dừng lại thì người tahãm phanh bằng cách tác động vào van điều khiển (10) ở hai bên để dừng lại hoặcmột bên để quay vòng theo ý muốn của người lái

b) Khi điều khiển tại cụm van đảo chiều bên ngoài cabin

Tương tự như điều khiển trong cabin, điều khiển tự động bên ngoài cabin cũngđược người lái làm theo các thao tác tương tự nhưng sẽ ở vị trí xa nơi làm việc hơn.Tuy nhiên trong quá trình điều khiển bên ngoài này, cụm van (17) được mắc songsong với các cụm van ở trong cabin và có thêm khối van logic OR để các đường dầuđiều khiển phía cabin được khoá lại tạo điều kiện đường dầu điều khiển ở buồng điềukhiển bên ngoài cabin được dẫn động đến khối van 6 cửa 3 vị trí (6) và (15) và tiếptục thực hiện giống như khi điều khiển từ buồng điều khiển ở cabin

Trong quá trình điều khiển, nếu dầu thuỷ lực vượt quá giá trị định mức củađộng cơ (8), (12) hay bơm (2) thì các khối van an toàn được mở ra cho đường dầuquay về thùng chứa đảm bảo cho quá trình di chuyển Hơn nữa khi điều khiển trongcabin hay bên ngoài cabin thì một dòng dầu tại một trong hai nơi điều khiển cũngđược quay về thùng chứa để đảm bảo lưu lượng

2.2.3 Sơ đồ mạch thuỷ lực định vị vị trí các bộ phận công tác của máy khoan ECM660 - III

Để thực hiện việc nâng, hạ cần nâng, dẫn tiến dầm khoan, thay đổi góc công táccủa dầm khoan, điều khiển cân bằng máy khi di chuyển và làm việc các chế độ kháccủa máy như; hạ chân chống khi làm việc, gập duỗi dầm khoan… Quá trình làm việccủa các bộ phận được mô tả trong sơ đồ, tuỳ theo từng nhóm mà có các chi tiết khácnhau Tuy nhiên trong mạch thuỷ lực định vị các bộ phận công tác của máy khoanECM 660 – III được chia ra làm hai vị trí điều khiển: Điều khiển từ các cụm van bêntrong cabin và điều khiển từ các cụm van bên ngoài cabin

2.2.3.1 Điều khiển các bộ phận công tác bằng cụm van đảo chiều điều khiển bằng tay đặt bên trong cabin.

Dựa theo sơ đồ của mạch định vị bộ phận công tác của máy khoan ta có thểxây dựng sơ đồ điều khiển các thiết bị này tại cụm van đặt trong cabin như sau:

Hình 2-9 Sơ đồ mạch thủy lực định vị các bộ phận công tác bằng van đảo chiều điều

khiển bằng tay bên trong cabin

1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Bơm P2; 3 Bơm P3; 4-Cụm van lựa chọn;5-van tràn; 6-Xilanh dẫn tiến dầm khoan; 7-Xilanh nâng cần nâng; 8-Xilanh kéo dàicần nâng; 9-Xilanh gập duỗi dầm khoan theo góc công tác; 10-Xilanh cơ cấu cân bằngmáy khoan; 11-Van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí điều khiển bằng tay của cơ cấu cân bằngmáy; 12-Xilanh nâng hạ chân chống; 13-Cụm van đảo chiều 6 cửa 3 vị trí điều khiểnbằng tay đặt trong cabin

Trong sơ đồ này bao gồm nhiều bộ phận công tác khác nhau, mỗi bộ phận đảmnhận một chức năng làm việc riêng của nó Để hiểu kỹ hơn ta tìm hiểu nguyên lý làmviệc của từng bộ phận công tác Khi dầu cao áp đi qua bơm P3 từ bình chứa dầu thuỷlực chính (1) của hệ thống, sau khi áp suất hiển thị trên đồng hồ đo đi đến cụm van lựachọn và van tràn (4), tại đây dầu được lựa chọn có thể đến khối van điều khiển tạicabin (5) hoặc cụm van định vị điều khiển tự động bên ngoài cabin Sau đó được dẫnđộng đến các van tương ứng của từng bộ phận công tác mà tác động vào các xilanhnhằm thực hiện các chức năng riêng biệt

a) Khi nâng, hạ cần nâng.

Cần nâng là thiết bị công tác chính, nó thực hiện việc thay đổi góc nâng củacần ở các chế độ Khi người tác dụng vào cần điều khiển trên van ở vị trí thứ 2 tại cụmvan điều khiển (5) đặt tại cabin Việc nâng hạ cần nâng nhằm thay đổi vị trí làm việccủa cả các bộ phận công tác, tùy thuộc vào thời điểm đóng mở van mà hành trìnhnâng, hạ cần nâng có các vị trí xác định sau khi đi qua van 1 chiều có tác dụng khoálẫn và van tiết lưu 1 chiều trên chụm xilanh (7) Nhưng trong quá trình nâng cần phảinằm trong khoảng xác định của góc nâng theo yêu cầu Khi người lái tác dụng vàocần điều khiển của van đảo chiều (5), cung cấp dầu cao áp từ bơm P3 đi qua van lựa

chọn (4) để dẫn tới xilanh thuỷ lực (7) thông qua các van 1 chiều có tác dụng đổi lẫnthực hiện quá trình nâng Trường hợp khi áp suất dầu vượt quá giá trị cho phép, lúc đóvan tràn trong cụm (4) và van một chiều được điều chỉnh đảm bảo cho quá trình nâng.Trong quá trình nâng, người lái vẫn để vị trí cần điều khiển ở trạng thái nâng cần Khi

hạ hay giữ nâng cần, ta đưa cần điều khiển về vị trí trung gian Trong quá trình làmviệc nếu áp suất dầu quá lớn, lúc đó cần nâng sẽ được tự động ngừng ngay, mặc dùvan điều khiển đang ở vị trí làm việc

Ngược lại, khi hạ cần nâng người lái tác động vào cần điều khiển cắt đườngdầu qua các cửa đến van điều khiển (5) tại vị trí 2 để nâng cần và trả piston trongxilanh thuỷ lực quay về vị trí trung gian hoặc ban đầu các đường dầu quay về thùngchứa để đảm bảo áp suất làm việc của máy Còn đường dầu chính sẽ đi đến điều khiểnviệc tháo lắp cần khoan

b) Khi thay đổi chiều dài khi dẫn tiến dầm khoan.

Cả hai trường hợp kéo dài và thu dầm khoan chỉ thực hiện khi đang đứng tại vị

trí làm việc Tương tự như khi nâng, hạ cần nâng sự điều khiển của người lái đến van

thứ 1 của cụm van (5) và thực hiện kéo dài ra và thu dầm khoan một cách hiệu quảnhờ vào xilanh (6)

Khi kéo dài dầm khoan: Từ bơm P3, dầu cao áp tới cho xi lanh (6) đẩy dầm

thực hiện việc thay đổi chiều dài của dầm Tùy thuộc vào yêu cầu của trạng thái làm

việc mà chiều dài của dầm khoan được kéo dài trong khoảng (1000÷1500) mm Khi

kéo dài dầm khoan, người điều khiển tác dụng vào van đảo chiều (5) tại vị trí thứ 1.Cung cấp dầu cao áp xuống phía đáy xi lanh (6), đẩy piston trong xilanh (6) dịchchuyển lên để dầm khoan dài ra

Khi làm việc nếu đường ống dẫn dầu bị nứt vỡ, lúc đó được các van tràn của cụm vanđiều khiển bảo vệ không cho dầm khoan làm việc nữa Để người điều khiển nhận biếtđược chiều dài dầm khoan khi làm việc, trên dầm đều có lắp cảm biến hành trình Khichiều dài dầm đã đến giá trị xác định, cảm biến sẽ truyền tín hiệu xuống bảng điềukhiển báo mức chiều dài dầm tạo điều kiện thuận lợi cho người lái điều khiển khi làmviệc

Khi thu dầm khoan: Để thay đổi trạng thái làm việc hay di chuyển máy tới vị trí

làm việc mới, người lái điều khiển thực hiện việc thu dầm khoan đồng thời hạ cầnnâng Quá trình được thực hiện ngược lại trường hợp kéo dài dầm khoan Dầm khoan

sẽ không làm việc khi người điều khiển đưa cần điều khiển van đảo chiều thứ 1 củacụm van (5) về vị trí trung gian, lúc đó dầu cao áp sẽ được hồi về thùng chứa màkhông dẫn động thiết bị chấp hành Dầu vẫn được các van một chiều giữ lại để đảm

bảo áp xuất trong các xilanh Tuỳ thuộc vào sự tác động vào cần điều khiển của ngườilái mà quá trình nâng hạ cũng như thay đổi chiều dài của dầm nhanh hay chậm

c)Khi nâng, hạ chân chống.

Để thực hiện việc nâng hạ chân chống, dầu cao áp được bơm số P3 cung cấpdầu cao áp tới các thiết bị thừa hành Dầu có áp suất cao được van điều khiển thứ 3của cụm van (5) dẫn động đến thực hiện quá trình nâng, hạ chân chống như trên sơ đồ.Tùy thuộc vào từng vị trí và lực cần thiết khi khoan mà chân chống được hạ xuốnghoàn toàn hoặc một phần đúng chiều cao cần thiết Lúc này van dẫn hướng được ditrượt lên trên, van đảo chiều thực hiện việc hạ chân chống sau thang máy (máy chỉdùng một chân chống chính giữa sau thang máy) Trong thời gian đó, nếu áp suất dầuthủy lực cao quá giá trị cho phép, khi đó van tràn cho dầu cao áp nối thông với bình

chứa Khi hạ chân chống xuống, ta tiến hành điều khiển van (5) về vị trí ban đầu Van

này, có tác dụng bảo đảm an toàn cho các thiết bị công tác có áp suất làm việc khi cácđường ống trong hệ thống bị nứt vỡ Trường hợp áp suất cao quá giá trị định mức củavan tràn, lúc đó dầu sẽ trở về bình chứa Tất cả các chân chống sau khi nâng lên đềuđược khóa lại bởi thiết bị khóa chân chống

Khi thu chân chống lại quá trình thực hiện ngược lại quá trình hạ chân chống Cácđường dầu thực hiện việc nâng, hạ chân chống đều được thể hiện theo hành trình làmviệc

d) Khi điều khiển cân bằng máy khi di chuyển.

Khi máy di chuyển lên dốc hay xuống dốc, để đảm bảo máy không bị chúc đầu,nghiêng ngửa, lật đổ hay va chạm thân máy với mặt đường Trong hệ thống truyềnđộng thuỷ lực gồm có hai xilanh thuỷ lực (10), các khối van điều khiển trực bằng namchâm điện và cụm van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí (11) cùng cần điều khiển của nó đượcmiêu tả trên sơ đồ

Khi dầu cao áp qua cụm van điều khiển (5) tại van thứ 6, sau khi người lái tácđộng vào cần điều khiển làm cho van 6 cửa 3 vị trí mở ra nối thông với cụm van điềukhiển cân bằng và cắt đường thông với bình chứa Hai xilanh này làm việc khi ngườilái tiếp tục tác động vào cần điều khiển cho xilanh trái hay phải để đảm bảo theo chiềuchuyển động Khi nào áp suất vượt quá giới hạn các van an toàn cho phép dầu hồi vềbình chứa

e) Khi điều khiển gập duỗi dầm khoan.

Dầm khoan sau khi được dẫn tiến theo chiều làm việc nó có thể gập duỗi theocác góc công tác nhất định Sau khi người lái tác động vào cần điều khiển của van thứ

5 của cụm van (5), dầu cao áp được điều khiển đến xilanh (9) để thực hiện quá trình

gập duỗi theo góc công tác của dầm khoan Trong quá trình này thường được thựchiện để làm điều chỉnh dầm khoan theo các góc làm việc và vị trí đứng của máy.

f) Khi điều khiển kéo dài cần nâng.

Cần nâng ngoài việc được nâng lên nhờ vào xilanh (7) nó còn được kéo dài ranhờ điều khiển xilanh (8) Khi dầu cao áp đi qua van đảo chiều thư 4 của cụm van (5)

sẽ đến xilanh (8) Tại cụm van này có cụm van cản chỉ cho dầu đến bằng một chiềuthông qua van 1 chiều Quá trình làm việc được thực hiện một cách hiệu quả

2.2.3.2 Điều khiển các bộ phận công tác bằng cụm van đảo chiều điều khiển bằng tay đặt bên ngoài cabin.

Trong quá trình điều khiển cụm van này cũng được thực hiện một số động táctương tự Tuy nhiên quá trình làm việc được thực hiện chỉ điều khiển mộ t số thiết bịcông tác như; kéo dài cần nâng, gập duỗi dầm khoan theo góc công tác, điều khiển cânbằng máy Tất cả các quá trình đó được thực hiện trên sơ đồ trên

Hình 2-10 Sơ đồ mạch thủy lực định vị các bộ phận công tác bằng van đảo chiều điều

khiển bằng tay bên ngoài cabin

1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Lọc dầu; 3.Cụm bơm P2, P3; 4-Cụm vanlựa chọn và van tràn; 5-Xilanh kéo dài cần nâng 6-Xilanh gập duỗi dầm khoan theogóc công tác; 7-Xilanh cơ cấu cân bằng máy khoan; 8-Van đảo chiều 4 cửa 3 vị tríđiều khiển bằng tay của cơ cấu cân bằng máy; 9-Cụm van đảo chiều 6 cửa 3 vị trí điềukhiển bằng tay đặt ngoài cabin; 10-Van tràn

Tương tự như khi điều khiển bên trong cabin, khi điều khiển bên ngoài cabincũng được thực hiện theo các chế độ làm việc của các bộ phận công tác Tuy nhiên sovới điều khiển trước thì quá trình điều khiển này sẽ đảm bảo an toàn cho người khilàm việc ở các vị trí khá phức tạp như đồi dốc, trên truyền núi Lúc này nhờ vào quátrình điều khiển này mà người lái có thể thực hiện các quá trình từ xa thông qua hệ

thống này Đây là một ưu điểm rõ nét hơn hẵn các máy khoan của các hãng khác trongquá trình điều khiển thuỷ lực.

2.2.4 Sơ đồ thuỷ lực điều khiển thay đổi cần khoan tự động và quạt xử lý bụi.

Trong quá trình điều khiển thay đổi cần khoan tự động cũng như điều khiển xử

lý bụi khi khoan Trong mạch thuỷ lực của máy được điều khiển sau khi qua cụm vanđảo chiều bên trong cabin

2.2.4.1 Điều khiển thay đổi cần khoan tự động.

a) Sơ đồ mạch thuỷ lực.

Khi thay đổi cần khoan tự động, sau khi dầu được bơm P3 chuyển lên từ thùng

chứa dầu chính đến các van điều khiển trực tiếp bằng nam châm để điều khiển các quá

trình như; Điều khiển cơ cấu giữ cần khoan, điều khiển hai cánh tay robot lấy cần

khoan, định vị cần trên dầm khoan, … Tất cả các quá trình đó được thực hiện trên sơ

dầm khoan; 13-Xilanh định vị cần phía dưới dầm khoan; 14-Cụm van điều khiển định

vị cần trên dầm khoan; 15-Cụm van điều khiển bên ngoài cabin; 16-Cụm van lựa chọn

và van tràn; 17-Cụm van điều khiển đưa cần khoan vào dầm khoan; 18- Đồng hồ đo

áp lực.19-Van điều khiển hai cánh tay robot lấy cần khoan 20-Van điều khiển xilanhquay lắp cần vào dầm khoan

b) Nguyên lý làm việc.

Dầu cao áp sau khi được bơm từ thùng chứa (1) đến cụm van lựa chọn (16)được dẫn động đến điều khiển van điều khiển định vị vị trí tại cabin (2) Nếu người láikhông gạt cần tại khối van này thì dầu cao áp tiếp tục đến các van điều khiển trực tiếpbằng nam châm điện để điều khiển các xilanh thực hiện quá trình thay đổi cần khoanmột cách tự động Đầu tiên dầu đến van 4 cửa 2 vị trí (4) điều khiển xilanh (7) để giữcần khoan đưa vào từ bên ngoài ( tại vị trí này có thể lắp 6 cần vào khung), sau đó nhờbvào hai cánh tay robot lấy từng cần quay qua và đặt vào dầm khoan để lắp cần Saukhi cánh thay robot thả ra thì người điều khiển định vị cần khoan thứ nhất và quay lại

để chuẩn bị cho quá trình lấy cần tiếp theo Quá trình cứ như thế sẽ xảy ra liên tục đếnkhi khoan hết 6 cần Nếu không làm việc nữa quá trình thu cần khoan thì được thựchiện ngược lại để lấy cần khoan ra và quay về vị trí ban đầu Do cần khoan được thayđổi một cách tự động nhờ vào sự điều khiển trực tiếp vào nam châm điện Sau khingười lái ấn nút điều khiển thì việc thay đổi cần khoan được thực hiện như trên sơ đồ.Đầu tiên dầu cao áp đến van điều khiển (4) điều khiển nới lỏng 6 vị trí giữ cần sau khi

ấn nút điều khiển van (4) Tại đây đường dầu đến hai xilanh con (7) thay đổi theo thứ

tự để cánh tay robot lấy cần khoan vào Sau khi lắp xong 6 cần khoan vào, van tựđộng cắt đường dầu đến các xilanh (7) sau đó dầu hồi về thùng chứa Nếu trong quátrình làm việc áp suất dầu vượt quá mức cho phép, thì cửa van an toàn được mở ra đểdầu thoát về thùng chứa đảm bảo cho quá trình làm việc không bị quá tải hay hư hỏng.Tiếp theo dầu cao áp đến khối van điều khiển 6 cửa 3 vị trí (19) của hai cánh tayrobot lấy cần Khi ấn nút điều khiển dầu được dẫn động qua các tiết lưu đến xilanh (9)của cánh tay để đưa tay theo đúng vị trí lấy cần Sau khi lấy cần thứ nhất lắp vào phầngiữ cần khoan, tiếp tục quay về vị trí chuẩn bị để lấy cần Đồng thời khối van (20)cũng điều khiển sau khi qua tiết lưu sẽ làm quay xilanh để đưa cần khoan vào, từxilanh này xoay bộ phận nắm chặt cần đến đúng vị trí tiếp theo cho cánh tay robot.Cùng lúc dầu thuỷ lực được đưa đến khối van của các thiết bị định vị cần khoan trênphần dẫn hướng của dầm khoan để điều chỉnh cho cần khoan được lắp đúng vào vịtrí

2.2.4.2 Điều khiển quạt xử lý bụi.

Trong mạch thuỷ lực này gồm nhiều bộ phận khác nhau mỗi bộ phận có một

chức năng riêng Mọi hệ thống thủy lực sau khi làm việc,chất lỏng trước khi đưa vào

thùng chứa dầu đều được làm mát qua thiết bị làm mát dầu

a) Sơ đồ mạch thuỷ lực.

Trên phần dẫn hướng của dầm khoan có gắn quạt hút bụi và chụp hút bụi để xử

lý bụi khi làm việc Để hiểu rõ hơn ta tìm hiểu nguyên lý trong sơ đồ sau:

Hình 2-12 Sơ đồ mạch thuỷ lực điều khiển xử lý bụi

1-Thùng chứa dầu thủy lực chính; 2-lọc dầu; 3-Cụm bơm P2,P3; 4-Áp kế; Cụm van lựa chọn và van tràn; 6-Cụm van đảo chiều điều khiển bằng tay tại cabin; 7-Van tràn; 8-Van solenoid điều khiển gián tiếp; 9-Van đóng mở nối tiếp; 10-Quạt hútbụi; 11-Van an toàn điều khiển chụp hút bụi; 12-Xilanh dẫn tiến chụp hút bụi

5-b) Nguyên lý làm việc.

Khi dầu thuỷ lực đến khối van điều khiển (6) sau khi được bơm P3 hút lên từthùng chứa (1), ấn nút điều khiển thì đường dầu được nối thông đến quạt làm quayquạt thực hiện quá trình làm việc Trước đó người ta điều khiển van (11) để cho chụphút bụi định vị theo mũi khoan sau đó quạt sẽ hút toàn bộ bụi sinh ra Ngoài ra nếumạt bụi quá nhiều thì ta điều khiển quạt sẽ thổi mạt ra khỏi mũi khoan để thực hiệnquá trình khoan dễ dàng hơn Nếu dầu làm việc quá mức cho phép thì các van an toàn(sẽ thay đổi được áp suất để đảm bảo cho quá trình làm việc và không bị vỡ đườngống

2.2.5 Điều khiển xích truyền động cho búa khoan.

2.2.5.1 Sơ đồ mạch thuỷ lực.

Khác với các cơ cấu công tác khác búa khoan được truyền động thuỷ lực, làmviệc theo hai chiều quay truyền động cho dãy xích Búa khoan có khả năng tịnh tiếntheo phần dẫn hướng của dầm khoan Với sơ đồ truyền động được mô tả như hình,quá trình này chỉ thực hiện khi tại nơi điều khiển bên ngoài cabin

Hình 2-13 Sơ đồ mạch thuỷ lực xích truyền xích cho búa khoan

1-Thùng dầu thuỷ lực chính; 2-Lọc dầu; 3-Bơm tăng cường P2; 4-Bơm bánhrăng P3; 5-Áp kế; 6-Van tràn; 7-Van lựa chọn; 8-Xilanh hãm cơ cấu truyền động xíchbúa khoan; 9-Động cơ quay truyền động xích cho búa khoan; 10-Cụm van giảm áp;11-Van tràn; 12-Cụm van cản; 13-Van điều khiển cơ cấu hãm truyền động xích; 14-Van đảo chiều điều khiển bằng tay; 15-Thùng dầu hồi

2.2.5.2 Nguyên lý làm việc.

Khi dầu cao áp được bơm P3 bơm lên từ thùng chứa dầu (1) đi qua cụm lựachọn (7), rồi đến cụm van đảo chiều điều khiển bên ngoài cabin Nếu người lái khôngtác động vào cần điều khiển tại đây, thì dầu cao áp tiếp tục truyền đến van 6 cửa 3 vịtrí (14) để làm việc Khi người lái chưa tác động vào cần điều khiển ở cụm van (14)thì dầu cao áp chưa dẫn động đến để điều khiển Còn dầu trong động cơ (9) lưu thông

về bình chứa Nhưng nhờ vào khối van một chiều đảm bảo áp suất làm việc của nó.Khi người lái tác động vào cần điều khiển của van (14) thì đường dầu cao áp đượctruyền lên khối van (12), (13) Tại đây có van logic OR cho dầu cao áp vào động cơ(9) để cho động cơ quay theo chiều tiến hay lùi tuỳ theo lúc làm việc hay thôi làm việccủa búa khoan

Nếu áp suất vượt quá mức cho phép thì van an toàn (10) sẽ mở ra để đảm bảocho quá trình làm việc Từ đó động cơ (9) sẽ kéo xích truyền cho búa khoan dẫn độngtịnh tiến để thực hiện quá trình khoan cũng như khi tháo lắp cần khoan tự động.

2.2.6 Điều khiển áp suất của búa khoan.

2.2.6.1 Sơ đồ mạch thủy lực.

Khi điều khiển áp suất cho búa khoan cũng như điều khiển truyền động xíchcho búa khoan các quá trình điều khiển cũng được thực hiện tương tự theo sơ đồ sau

Hình 2-14 Sơ đồ mạch thuỷ lực điều khiển áp suất búa khoan

1-Thùng dầu thuỷ lực chính; 2-Cụm bơm chính P1 và van điều khiển nó; 3-Ápkế; 4-Van tiết lưu; 5-Cụm van điều khiển bằng nam châm điện; 6-Cụm van tràn; 7-Van đóng mở nối tiếp; 8-Van 1 chiều có lò xo điều khiển; 9-Xilanh dẫn tiến búakhoan; 10-Van cản; 11-Van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực; 12-Công tắct điềukhiển thuỷ lực theo áp suất; 13-Búa đập của búa khoan; 14-Động cơ quay búa khoan;15-Van đảo chiều chính điều khiển bằng tay; 16-Van đảo chiều điều khiển quay động

cơ (14); 17-Cụm van điều khiển và van tràn; 18-Van tiết lưu ổn định tốc độ quay củađộng cơ (14); 19-Cụm bơm tăng cường P2,P3; 20-Lọc thuỷ lực

2.2.6.2 Nguyên lý làm việc.

Trong quá trình điều khiển áp suất cho búa khoan được thực hiện theo trình tự

từ hai nhánh bơm: Nhánh bơm chính P1 và nhánh bơm tăng cường P2,P3

Tại nhánh bơm chính P1 dầu cao áp được bơm đến cụm van điều khiển chính(15) Tại đây nếu người lái chưa tác dụng vào van thì các van đang ở trạng thái đóng,các đường còn lại thông với bình dầu hồi Khi người điều khiển tác động vào khối vannày thì sẽ điều khiển áp suất để dẫn tiến búa khoan thông qua xilanh (9) Đồng thời tạicác van điều khiển bằng nam châm điện (5), (6) có thể tạo ra áp suất đập của búakhoan khi bắt đầu khoan.Trong quá trình điều khiển này thì áp suất của búa khoan cóthể được hiển thị tại các đồng hồ đo áp suất và có thể điều khiển thông qua các côngtất điều khiển (12)

Tại nhánh bơm tăng cường P2 dầu được bơm lên đến bộ tiết lưu ổn định tốc độquay và điều khiển áp suất để quay động cơ búa khoan làm cho búa khoan quay theochiều làm việc thực hiện quá trình khoan Hơn nữa cũng nhờ vào cụm van điều khiển(16) mà người lái có thể thực hiện quay búa khoan để tháo lắp cần khoan và ăn khớpvới đầu dưới của búa khoan (có ren) Quá trình điều khiển này được thực hiện liên tụctrong suốt quá trình làm việc của máy Nếu trong quá trình việc áp suất vượt quá giớihạn cho phép thì các van an toàn sẽ mở ra để đảm bảo cho quá trình làm việc đượcliên tục và không xảy ra sự cố về đường ống cũng như các thiết bị công tác của máy

2.2.7 Quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực của máy khoan ECM660 - III.

Máy khoan ECM660 - III được vận hành được theo ý muốn của người lái phảitiến hành điều khiển các van trượt di chuyển Quá trình đó có thể được thực hiệnbằng: tay, nam châm điện, thuỷ lực,.v.v…hoặc kết hợp điều khiển tự động

a) Điều khiển bằng tay.

Sự điều khiển bằng tay cho phép không cần phải sử dụng các cơ cấu phụ đểđiều khiển các van trượt của bộ phân phối thuỷ lực Do đó, giảm được một phần tiêuhao công suất để dẫn động cơ cấu phụ như: bơm điều khiển, động cơ.v.v…Hệ thốngđiều khiển kiểu này phức tạp, cồng kềnh, khó bố trí Trong những trường hợp phụ tảilớn việc điều khiển rất khó khăn

b) Điều khiển thuỷ lực.

Đây là hình thức điều khiển được sử dụng rất phổ biến trên các máy công trìnhdẫn động thuỷ lực hiện nay Bằng cách này ta có thể điều khiển nhẹ nhàng những phụtải lớn Thật vậy, để di chuyển van trượt chính ta điều khiển bằng cơ cấu phân phốiphụ, chứ không phải điều khiển trực tiếp động cơ thuỷ lực có phụ tải lớn tức là điềukhiển bằng cách trung gian

Đối với hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy khoan ECM660 -III, do việc sửdụng bộ phân phối thuỷ lực kiểu nhiều buồng nên các van trượt của bộ phân phối thuỷlực này được điều khiển bằng cơ khí (khớp – đòn bẩy) là hợp lý hơn

c) Điều khiển bằng nam châm điện.

Việc điều khiển được thực hiện bằng các công tắc từ Khi đóng hoặc ngắt mạchđiện thì van trượt sẽ dịch chuyển tương ứng tuỳ theo các vị trí Điều khiển điện tử cónhiệm vụ khống chế công suất của động cơ và các bơm thủy lực chính Vì thế nó cócác chức năng sau

+ Cảm nhận các lực lớn, đột ngột trên máy và theo đó giảm lưu lượng bơm đểcho phép sử dụng công suất động cơ tối đa bằng cách thay đổi chu kỳ bơm, lưulượng dầu sẽ giảm nhưng áp lực dầu thủy lực vẫn được duy trì

+ Điều khiển công suất của bơm để cung cấp lưu lượng tối ưu, theo chế độnăng lượng được chọn Điều này cho phép động cơ hoạt động với tốc độ tối ưu

và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu

+ Tự động giảm tốc độ động cơ để cải thiện việc tiêu thụ nhiên liệu và giảmtiếng ồn

+ Vận hành các van theo chế độ làm việc được chọn để máy hoạt động dễ dànghơn

d) Điều khiển tự động.

Trong quá trình làm việc máy khoan phải thực hiện những thao tác phức tạp và

đa dạng, lực cản khi khoan thay đổi trong phạm vi lớn Mặt khác, thường phải thicông với khối lượng lớn, địa hình và địa chất tầng đá khoan không ổn định, chất lượngcông trình ngày càng đòi hỏi cao hơn, điều kiện lao động của thợ vận hành ngày càngđòi hỏi phải cải thiện tốt hơn Tất cả các vấn đề đó dẫn đến nhu cầu phải tự động hoáđiều khiển máy khoan Việc sử dụng máy khoan có điều khiển tự động theo quỹ đạocho trước sẽ tạo điều kiện nâng cao năng suất lao động Tự động điều khiển máykhoan có những nhiệm vụ sau:

+ Ổn định một số thông số nào đó như công suất, lực khoan

+ Chỉ huy hành vi bộ công tác theo quỹ đạo cho trước

+ Bảo đảm an toàn kỹ thuật và lao động

+ Đo lường kỹ thuật lao động đúng mức

Hiện nay, trên các máy khoan hiện đại có trang bị hệ thống điều khiển theochương trình, thiết bị cảm biến tốc độ tự động sang số Hệ thống điều khiển điện tửliên tục kiểm soát tình trạng hoạt động của hệ thống truyền động để nhanh chóng pháthiện các hỏng hóc một cách hiệu quả Hệ thống điều khiển công suất bằng điện tử cóthể cho máy làm việc với các chế độ công suất khác nhau tuỳ theo điều kiện làm việc

nặng nhẹ, giúp tiết kiệm nhiên liệu đảm bảo quá trình hoạt động của máy êm dịu và cóhiệu suất cao nhất Tình trạng kỹ thuật của máy được thể hiện trên các biển báo, cócác tín hiệu báo động cần thiết, giúp người vận hành kịp thời khắc phục được các hưhỏng có thể xảy ra

Khoa học hiện nay có thể giải quyết thành công tất cả các nhiệm vụ trên Tuynhiên xét về phương diện kinh tế và mức độ cần thiết thì chỉ nên giới hạn ở một vàimức độ tự động hoá điều khiển nào đó

2.2.8 Kết cấu các cụm chi tiết chính trên hệ thống truyền động thuỷ lực.

2.2.8.1 Bơm thuỷ lực.

Hiện nay, hầu hết các loại máy khoan đều sử dụng hai loại bơm thể tích: Bơmbánh răng và bơm pittông rôto để cung cấp chất lỏng cho hệ thống truyền động thuỷlực Gọi chung là bơm thể tích vì trong bơm, môi trường chất lỏng chuyển động bằngcách thay đổi thể tích theo chu kì mà nó chiếm chỗ của buồng từ khi chất lỏng đi vàocho đến lúc ra Dựa vào những đặt tính làm việc của các loại bơm thì nhà thiết kếmáy khoan ECM660 - III đã chọn:

+ Bơm chính, bơm cung cấp dầu cho bình tích năng là loại bơm pittông rôtohướng trục đĩa nghiêng điều chỉnh được P1 Có số vòng quay của bơm n1=2300(vòng/phút), áp suất p1=230 bar, lưu lượng Q1lt =131(L/phút)

+ Bơm thuỷ lực tăng cường là loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài P2, P3 Có sốvòng quay n2=n3 =2300 (vòng/phút), áp suất p2=210 bar; p3 =250 bar, lưu lượng

2

3 4

1

1-Vòng cao su làm kín; 2-Vòng chặn; 3- Phớt làm kín; 4- Ổ đỡ trục; 5-Nắpbơm; 6-Bạc; 7-Vỏ bơm; 8-Bánh răng chủ động; 9- Bánh răng bị động; 10-Vít.

Cấu tạo của bơm gồm bánh răng chủ động (8) và bị động (9) được chế tạo liềntrục và lắp trong vỏ nhôm (7) được đậy kín bằng nắp (5) nhờ vít (10) Bạc nối (6) lànhững gối đỡ trược cho các trục, đồng thời làm cử mặt đầu của bánh răng (8) và (9).Người ta giữ vị trí tương đối của bạc này so với bạc kia bằng các mặt phẳng và sợidây định vị Bạc nối (6) tự động ép vào bánh răng, nó không phụ thuộc vào độ màimòn bề mặt ma sát.Vòng cao su (1) cũng như phớt làm kín (3) ngăn sự rò rỉ của chấtlỏng ra khỏi bơm Ở cuối trục bánh răng chủ động (8) được gia công rảnh then( thenhoa) để nối bơm với động cơ chính của máy bằng khớp nối

b) Nguyên lý làm việc.

Khi động cơ hoạt động làm cho bánh răng chủ động (8) quay dẫn đến bánhrăng bị động (9) quay theo Hai bánh răng quay ngược chiều làm cho thể tích trướccửa hút tăng dẫn đến áp suất giảm nên chất lỏng được hút vào bơm.Chất lỏng ra khỏibơm có áp suất cao sẽ được đưa đến thiết bị công tác

2.2.8.2 Van phân phối( van đảo chiều).

Van phân phối thuỷ lực dùng để đổi nhánh dòng chảy của chất lỏng ở các nútcủa lưới đường ống và phân phối chất lỏng vào các đường ống theo một quy luật nhấtđịnh Nhờ vậy có thể đảo chiều của bộ phận chấp hành hoặc điều khiển nó chuyểnđộng theo một quy luật nhất định Trước khi chất lỏng đến động cơ thuỷ lực để dẫnđộng các thiết bị công tác thường qua các cụm van phân phối, đây là nơi tập trung cácđầu mối lưu thông của chất lỏng Trên máy khoan ECM660 – III, sử dụng chủ yếu làcác loại con trượt phân phối được điều khiển bằng tay, thuỷ lực, nam châm điện vớinhiều vị trí làm việc và cửa khác nhau Ở đây ta tìm hiểu kỹ kết cấu và nguyên lý củavan đảo chiều 4 cửa 3 vị trí(4/3) điều khiển bằng nam châm điện

a) Cấu tạo.

A P B T

Hình 2-16 Van phân phối điều khiển bằng nam châm điện

1-Cuộn hút; 2-Lõi sắt từ; 3-lò xo hồi vị; 4-Thân van phân phối; 5-Con trượt phân phân phối; 6-Dẫn hướng.

Cấu tạo của van bao gồm con trượt phân phối (5) đặt trong thân van (4) Khikhông làm việc thì con trượt luôn nằm ở vị trí trung gian và được định vị nhờ hai lò xo(3) có một đầu tì lên vai con trượt, đầu còn lại của lò xo tì lên bạc dẫn hướng (6) Hailõi sắt từ (2) được đặt ở hai đầu trục của con trượt Cuộn dây (1) đặt lồng bên ngoài lõisắt

b) Nguyên lý làm việc.

Ở cuối hành trình làm việc thì cảm biến hành trình nhận tín hiệu và truyền tínhiệu điện đến để cung cấp điện cho một trong hai cuộn dây (1) thì nó hút con trượt dichuyển về phía cuộn dây có điện và nó mở đường thông từ đường P qua A đến bộphận công tác đồng thời nối thông đường từ bộ phận công tác qua B đến T và về thùngchứa hoặc ngược lại Chính nhờ sự thay đổi vị trí con trượt phân phối trong van dẫnđến thay đổi chiều làm việc của bộ phận công tác

2.2.8.3 Van một chiều bổ sung.

Van một chiều bổ sung nhằm bổ sung chất lỏng vào các khoan công tác củađộng cơ thuỷ lực khi van an toàn hoặc van thông qua làm việc để tránh gây nên hiệntượng xâm thực, phá hoại các bề mặt làm việc của cơ cấu chấp hành

a) Cấu tạo.

Hình 2-17 Kết cấu van một chiều bổ sung

1-Thân; 2-Piston; 3-Lò xo; 4-Vòng đệm kín; 5-Ống nốiVan một chiều bổ sung được nối với phần tử thủy lực khác bằng ống nối (5) vàthân van (1) được nối thông với đường hồi Lò xo (3) giữ cho piston (2) luôn ép vàothân van Ngoài ra, vòng đệm (4) để tránh sự rò rỉ chất lỏng qua van

b) Nguyên lý làm việc.

Khi bơm cấp chất lỏng vào các van lớn thì áp lực của dòng chất này hơn áp lực

chất lỏng cấp vào bị ép vào đế tựa và ngăn không cho chất lỏng chảy sang đường hồi.Khi bơm hút chất lỏng sẽ tạo tra độ chân không trên đường ống (5) làm cho áp lực từđường hồi thắng được lực cản của lò xo ép pittông (2) sang phải nối thông đường dẫnchất lỏng từ đường hồi đến bơm để bù vào lượng dầu cho bơm chính làm việc ổn địnhhơn

2.2.8.4 Van giảm áp.

Trong quá trình làm việc áp suất trong các xilanh thủy lực có thể tăng lên khicác pittông đến cuối hành trình làm việc, hoặc áp suất có thể giảm xuống do tác dụngcủa các lực bên ngoài do đó van giảm áp được lắp trong mạch với mục đích giảm ápsuất được cấp từ nguồn xuống sao cho phù hợp với điều kiện làm việc của xilanh thủylực đồng thời giữ cho áp suất ở nơi đó không đổi

a) Cấu tạo.

8

4 3

II I

Hình 2-18 Kết cấu van giảm áp

1-Đầu nối van; 2-Ống dẫn; 3, 8-Vòng làm kín; 4-Thân van; 5-Lò xo; 6-Nắpche; 7-Đai ốc điều chỉnh; 9-Ống chặn lò xo ; I-Cửa nối thông van điều khiển; II-Cửanối thông thùng chứa dầu

b)Nguyên lý làm việc.

Van giảm áp có tác dụng bảo vệ cho hệ thống thủy lực không bị quá tải trongquá trình làm việc, nhằm tránh trường hợp dầu cao áp làm hư hỏng các thiết bị thủylực như đường ống, chỗ nối,…Khi dầu cao áp chưa thắng lực lò xo, lúc đó van chưalàm việc Khi áp suất dầu đủ lớn thắng lực lò xo, trong thời điểm đó dầu sẽ được nốithông bình chứa.Tuỳ theo các trường hợp khác nhau mà sự chênh lệch áp suất trongchất lỏng làm cho lò xo của van chịu các áp lực tương ứng Trường hợp áp suất dầuquá lớn, khi đó ống dẫn sẽ di trượt để dầu cao giảm áp nhanh hơn dưới sự chênh ápcủa hai đầu van Sau một thời gian làm việc, lò xo van sẽ bị yếu hay mất đi tính đànhồi, lúc đó thông qua đai ốc điều chỉnh- điều chỉnh lại lực lò xo cho phù hợp

2.2.8.5 Xilanh thuỷ lực.

Xilanh thuỷ lực dùng trên máy khoan ECM660 - III dùng để nâng, hạ, co, duỗi,cần nâng và dầm khoan Kéo dài hay thu phần dẫn hướng của cần nâng và dầm khoankhi làm việc hoặc di chuyển và không làm việc Có nhiều kiểu xilanh thuỷ lực khácnhau nhưng trong bộ phận công tác của máy khoan ECM660 - III chỉ dùng xilanh tácdụng hai chiều Tức là có hai khoan công tác để tác dụng lực và tạo khả năng dichuyển theo cả hai chiều (phụ thuộc vào chất lỏng công tác được bơm như thế nào vàocác khoanđể nối thông với đường hồi về bình chứa dể dàng hơn) Trên hình 2.19 mô

tả cụ thể hơn kết cấu và nguyên lý của nó

12

11 10 9 8

7 6

5 4

3 2 1

Hình 2-19 Xilanh thuỷ lực 1-Ổ đỡ; 2-Tai cần; 3-Phớt khử chất bẩn; 4-Vòng bít; 5-Nắp trước; 6-Đai ốchãm; 7-Giảm chấn; 8-Vòng giữ phớt; 9-Vòng phớt pittông; 10-Pittông; 11-Đai ốc giữpittông; 12- Xilanh; 13-Vòng bít; 14-Cần đẩy; 15-Vòng phớt cần đẩy; 16-Bạc nắptrước

Thông thường, xilanh thuỷ lực piston tác dụng một chiều được trang bị trênmáy khoan thường sử dụng trong hệ thống điều khiển và để dẫn động một số cơ cấuphụ Còn để dẫn động các thiết bị công tác như: cần nâng, dầm khoan,.v.v thì người

ta thường dùng xilanh thuỷ lực hai chiều có cần một phía Tuỳ theo, từng loại thiết bịcông tác được dẫn động mà ta có những xylanh với kích thước khác nhau về: Đườngkính trong xilanh D, đường kính cần đẩy d, hành trình piston S,.v.v

2.2.8.6.Van kiểm tra kép.

a) Cấu tạo.

8

1-Đầu nối van điều khiển; 2-Thân van; 3, 7-.Lò xo; 4, 8-Đai ốc điều chỉnh; 6-Đầu van

b) Nguyên lý làm việc.

Van kiểm tra kép có tác dụng kiểm tra dòng áp suất dầu cao áp khi thực hiệnviệc thay đổi chiều dài dầm khoan Ngoài ra nó có tác dụng như van dẫn dòng, phândòng để thực hiện các quá trình làm việc khác nhau Khi áp suất chưa đủ lớn, lúc đóvan chưa cho hệ thống làm việc

2.2.8.7 Van tiết lưu một chiều không điều chỉnh được.

a) Cấu tạo.

5 6

Hình 2-21 Van tiết lưu một chiều không điều chỉnh được

1-Ống nối; 2-Thân van; 3-Van pittông; 4-Lò xo; 5-Lỗ tiết lưu; 6-Vòng làm kín.Van tiết lưu một chiều gồm: ống nối (1) lắp trong thân van (2), bên trong thânvan là van pittông dạng côn Trên thân van có khoan các lỗ (5) cho chất lỏng chảy qua

nó Lò xo (4) luôn luôn ép sát mặt côn của van tì sát vào thành ống nối (1), phớt (7) cónhiệm vụ bao kín không gian làm việc của van

b) Nguyên lý làm việc.

+ Khi chất lỏng chảy từ khoan A sang khoan B thì áp lực do chất lỏng ở khoan

A tác dụng lên mặt đầu của van (3) thắng được lực đẩy của lò xo ( 4) làm cho van dịchchuyển sang phải nối thông hai khoan Như vậy chất lỏng chảy trực tiếp từ khoan Asang khoan B

+ Khi chất lỏng chảy từ khoan B sang khoan A nó sẽ ép van (3) tì sát vào thânống nối, lúc này chất lỏng chảy đến lỗ khoan (5) trên van pittông (3) và qua lỗ tiết lưu(6) vào khoan A Như vậy khi chất lỏng chảy từ bêtông sang A thì nó có đi qua lỗ tiếtlưu, khi chảy theo chiều ngược lại thì không qua lỗ tiết lưu

2.2.8.8 Cấu tạo và nguyên lý làm việc van an toàn.

Van an toàn được dùng để đảm bảo cho hệ thống được an toàn khi quá tải, nóđược đặt trên ống chính có áp suất cao Nếu van an toàn làm việc gián đoạn gọi là vanchống đở, khi làm việc liên tục (luôn có chất lỏng qua van) thì gọi là van tràn Tuỳ

theo từng trường hợp cụ thể mà với một kết cấu van như nhau nó có thể làm việc nhưmột van tràn hay van chống đỡ Hơn nữa dựa vào nguyên lý hoạt động mà người ta cóthể chia ra hai loại van; Van an toàn tác dụng trực tiếp và van an toàn tác dụng tuỳđộng Ở đây ta tìm hiểu kỹ hơn trong máy khảo sát là van an toàn tác dụng tuỳ động.

Hình 2-22 Kết cấu của van an toàn

1-Thân; 2-Nút; 3-Đế tựa; 4-Van; 5-Đế; 6-Vòng đệm kín; 7-Cốc; 8-Lò xo; Niêm chì; 10-Vít; 11-Tấm đệm; 12-Nắp đậy

9-Thân (1) của van được chế tạo rỗng trong đó người ta bố trí đế tựa (3) Đồng thời, cốc(7) được liên kết với thân (1) bằng ren và giữ cho đế tựa khỏi di chuyển dọc thân Van(4) được cân bằng bởi áp lực chất lỏng và lò xo (8) được lắp trong cốc Nút (2) trượttrong thân đế tựa (3) nhằm đảm bảo cho sự đồng trục của van Để thay đổi ứng lực lò

xo người ta điều chỉnh bằng vít (10) và được cố định bởi nắp đậy (12) Sau khi điềuchỉnh xong tiến hành nêm chì (9) để giữ ở vị trí không đổi

+ Nếu áp lực của chất lỏng đủ lớn thắng được ứng lực của lò xo, lúc này van antoàn hoạt động cho phép chất lỏng chảy qua van (4) thông với đường tháo chấtlỏng tránh được quá tải cho hệ thống

2.2.8.9 Các thiết bị thuỷ lực phụ.

Trong hệ thống truyền động thủy lực có rất nhiều phần tử, ngoài các phần tửchính còn có các thiết bị phụ như; thùng chứa chất lỏng, bộ lọc, bình tích năng, bộ làmmát, ống dẫn…

a) Thùng chứa dầu.

Thùng chứa dầu dùng để cung cấp chất lỏng công tác, cũng như điều hoà sựchênh lệch dung tích của các khoan trong xilanh thuỷ lực, bổ sung chất lỏng bị chảy rangoài, lắng đọng chất bẩn và làm mát chất lỏng công tác Thể tích lớn nhất của thùngchứa được giới hạn bằng lưu lượng trong một phút của bơm Để dẫn nhiệt tốt hơn,người ta sử dụng bình có dạng phẳng, đôi khi có gân trên bề mặt Thùng dầu thuỷ lựclắp trên máy khoan ECM660 - III là kiểu thùng phẳng, bên trong được gia công nhẵnbóng, không có ngăn và chống gỉ bằng một lớp hoá chất phủ lên thành trong của bình.Thành dưới của bình có nút tháo dầu và tháo chất bẩn, miệng rót của bình có lắp một

bộ lọc thô Thể tích dầu cho phép chứa trong thùng là 200 lít

* Cấu tạo.

1615

14

678

11

1817

9

54

3

12

Hình 2-23 Bình chứa chất lỏng

1-Nút tháo; 2-Thanh giằng; 3-Khoá chặn; 4,8-Đai ốc; 5-Van; 6-Thành bình; Ống nhỏ; 9-Thước đo dầu; 10-Phần tử lọc; 11-Miệng rót; 12-Bộ lọc thô; 13- Nắp đậy;14-Thân bộ lọc; 15-Van an toàn; 16-Bulông; 17-Lổ thông hơi; 18-Giá đỡ

7-* Nguyên lý làm việc.

Trên máy khoan ECM660 - III người ta dùng bình chứa chất lỏng loại hở,khoang trong bình được nối thông với khí quyển qua lỗ thông hơi (17) Mặt trong củabình được gia công nhẵn, không có vách ngăn được chống rĩ bằng cách phủ một lớphoá chất Thành dưới (đáy) của bình được cấu tạo dạng vòm có nút tháo (1) để tháo