Ứng dụng phần mềm mô phỏng ứng suất tác dụng lên cụm gầu đào của máy đào bánh lốp

Máy đào bánh lốp có tầmquan trọng và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng các công trình giaothông, khai thác mỏ, đào và vận chuyển đất đá, … Tuy nhiên nước ta vẫn chưa thể tự s

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH III

LỜI NÓI ĐẦU VII

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MÁY ĐÀO KOMATSU PW210-1 1

1.1 Giới thiệu máy đào Komatsu PW 210-1 1

1.1.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy đào Komatsu PW210-1 3

1.2 Giới thiệu cụm gầu đào của máy đào bánh lốp Komatsu PW210-1 13

CHƯƠNG II: MÔ PHỎNG CỤM GẦU ĐÀO MÁY ĐÀO KOMATSU PW210-1202.1 Giới thiệu phần mềm và các chức năng của Solidworks 20

2.2 Mô phỏng cụm gầu đào của máy đào Komatsu PW210-1 25

3.1 Thiết lập điều kiện và môi trường làm việc của cụm gầu đào 58

3.2 Chọn vật liệu chế tạo từng chi tiết của cụm gầu đào 58

3.3 Đặt các ngoại lực tác dụng lên cụm gầu đào 60

3.4 Chia lưới mô hình 3D cụm gầu đào 69

3.5 Kết quả tính toán, mô phỏng trên SolidWorks 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 3

Bảng 1.2 Các thông số về tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 3

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật động cơ Komatsu S6D105 5

Bảng 1.4 Thông số cơ bản hệ thống truyền động di chuyển Komatsu PW210-1 …7Bảng 3.1 Thông số chia lưới cụm gầu đào 73

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Máy đào Komatsu PW210-1 1

Hình 1.2 Tổng thể máy đào Komatsu PW 201-1 1

Hình 1.3 Tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW 210-1 4

Hình 1.4 Động cơ S6D1055

Hình 1.5 Các chế độ hoạt động của Komatsu PW210-1 6

Hình 1.6 Sơ đồ truyền động cơ cấu di chuyển của máy đào Komatsu PW210-1 8Hình 1.7 Kết cấu hộp số của máy đào Komatsu PW 210-1 9

Hình 1.8 Dòng truyền công suất ở tốc độ thấp 10

Hình 1.9 Dòng truyền công suất ở tốc độ cao 11

Hình 1.10 Kết cấu của cầu trước máy đào Komatsu PW210-112

Hình 1.11 Kết cấu cầu sau của máy đào Komatsu PW210-1 12

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống thủy lực điều khiển quay gầu 13

Hình 1.13 Máy đào lắp bộ công tác là gầu đào đất dùng trong xây dựng 14

Hình 1.14 Máy đào lắp bộ công tác gầu bào dùng trong quân sự 14

Hình 1.15 Máy đào lắp bộ công tác gầu ngoạm dùng trong xây dựng15

Hình 1.16 Gầu bốc xếp hàng hóa dùng trong nhà máy bến cảng 15

Hình 1.17 Gầu xúc lật dùng trong khai thác mỏ, xây dựng, bốc xếp, 16

Hình 1.18 Gầu múc đá dùng trong xây dựng 16

Hình 1.19 Gầu khoan dùng trong khai thác 16

Hình 1.20 Máy đào kết hợp gầu nghịch và gầu xúc lật dùng trong xây dựng 17

Hình 1.21 Gầu đào được thay thế bằng đầu búa phá đá lắp trên máy đào một gầuHyundai 17

Hình 1.22 Bộ công tác là lưỡi cưa bê tông được lắp trên máy đào một gầu KomatsuPC34018

Hình 1.23 Đầm rung được lắp trên máy đào một gầu John Deere 490D 18

Hình 1.24 Máy khoan xoắn vít của hãng ABI – Đức được lắp trên máy đào một gầuHyundai 19

Hình 1.25 Máy búa rung đóng cọc ván thép treo trên máy đào một gầu CAT 19Hình 2.1 Một sản phẩm thiết kế bằng Solid Works 21

Hình 2.2 Chức năng CAM của Solid Works 22

Hình 2.3 Chức năng CAM của Solid Works 22

Hình 2.4 Chức năng CAE của Solid Works 23

Hình 2.5 Tính lực và kiểm nghiệm bền trong chức năng CAM của Solid Works 24Hình 2.6 Chức năng Mold của Solid Works 24

Hình 2.7 Hình ảnh quá trình khảo sát thực tế trên máy đào Komatsu PW210-1 25

Hình 2.8 Kích thước hình học của cụm gầu đào máy đào Komatsu PW210-1 26Hình 2.9 Kích thước hình học của cụm gầu đào máy đào Komatsu PW210-1 26Hình 2.10 Biên dạng 2D của tai gầu 27

Hình 2.11 Extrude boss/base biên dạng 2D của tai gầu 27

Hình 2.12 Extrude cut để tạo tai gầu 28

Hình 2.13 Tạo ống lót tai gầu 28

Hình 2.14 Tạo ống lót tai gầu bên phải 29

Hình 2.15 Tạo lỗ cắm chốt để giữ chốt gầu 29

Hình 2.16 Tai gầu hoàn chỉnh 30

Hình 2.17 Biên dạng 2D của tấm ốp để hàn tai gầu 30

Hình 2.18 Extrude boss/base để tạo tấm ốp hàn tai gầu 31

Hình 2.19 Vẽ biên dạng 2D của thành sau gầu 31

Hình 2.20 Extrude boss/base để tạo thành sau gầu 32

Hình 2.21 Thành sau gầu hoàn chỉnh 32

Hình 2.22 Vẽ biên dạng 2D của bụng gầu 33

Hình 2.23 Extrude boss/base để tạo bụng gầu 33

Hình 2.24 Bụng gầu hoàn chỉnh 34

Hình 2.25 Vẽ biên dạng 2D thành trước gầu 34

Hình 2.26 Extrude boss/base để tạo thành trước gầu 35

Hình 2.27 Thành trước gầu hoàn chỉnh 35

Hình 2.28 Vẽ biên dạng 2D thành bên gầu 36

Hình 2.29 Extrude boss/base để tạo thành bên gầu 36

Hình 2.30 Vẽ biên dạng 2D của 4 lỗ bulông 37

Hình 2.31 Extrude cut để tạo lỗ lắp ghép bulông 37

Hình 2.32 Thành bên gầu hoàn chỉnh 38

Hình 2.33 Vẽ biên dạng 2D đai trước gầu 38

Hình 2.34 Extrude boss/base để tạo đai trước gầu 39

Hình 2.35 Đai trước gầu hoàn chỉnh 39

Hình 2.36 Vẽ biên dạng 2D lưỡi cắt bên phải 40

Hình 2.37 Extrude boss/base để tạo lưỡi cắt bên phải 40

Hình 2.38 Vẽ biên dạng 2D trên thành bên phải lưỡi cắt phải 41

Hình 2.39 Vẽ biên dạng 2D để tạo lưỡi cắt 41

Hình 2.40 Vẽ biên dạng 2D để tạo 4 lỗ lắp bulông 42

Hình 2.41 Extrude cut để tạo 4 lỗ lắp bulông 42

Hình 2.42 Lưỡi cắt bên phải hoàn chỉnh 43

Hình 2.43 Vẽ sketch để tạo lưỡi cắt trái 43

Hình 2.44 Extrude cut để tạo lưỡi cắt bên trái 44

Hình 2.45 Lưỡi cắt bên trái hoàn chỉnh 44

Hình 2.46 Vẽ biên dạng 2D của đai bên gầu 45

Hình 2.47 Extrude boss/base để tạo đai bên gầu 45

Hình 2.48 Đai bên gầu hoàn chỉnh 46

Hình 2.49 Vẽ biên dạng 2D của đai sau gầu 46

Hình 2.50 Extrude boss/base để tạo đai sau gầu 47

Hình 2.51 Đai sau gầu hoàn chỉnh 47

Hình 2.52 Vẽ biên dạng 2D của lợi gầu trên front plane 48

Hình 2.53 Extrude boss/base để tạo lợi gầu 48

Hình 2.54 Vẽ biên dạng 2D của lỗ lắp chốt răng gầu 49

Hình 2.55 Extrude cut để tạo lỗ lắp chốt răng gầu 49

Hình 2.56 Vẽ biên dạng 2D của chốt răng gầu 50

Hình 2.57 Extrude boss/base để tạo răng gầu 50

Hình 2.58 Vẽ biên dạng 2D của lỗ lắp chốt răng gầu 51

Hình 2.59 Extrude cut để tạo lỗ lắp chốt gầu 51

Hình 2.60 Răng gầu hoàn chỉnh 52

Hình 2.61 Vẽ biên dạng 2D của chốt răng gầu 52

Hình 2.62 Extrude boss/base để tạo chốt răng gầu 53

Hình 2.63 Chốt răng gầu hoàn chỉnh 53

Hình 2.64 Xuất bulông và đai ốc trong thư viện của SolidWorks 54

Hình 2.65 Mối hàn tăng cứng giữa tai gầu với tấm ốp 54

Hình 2.66 Mối hàn tăng cứng giữa tấm ốp với thành sau gầu 55

Hình 2.67 Mối hàn tăng cứng giữa thành sau và bụng gầu 55

Hình 2.68 Mối hàn tăng cứng giữa bụng gầu và đai sau gầu 56

Hình 2.69 Mối hàn tăng cứng giữa bụng gầu – đai sau – thành trước gầu 56

Hình 2.70 Mối hàn tăng cứng giữa lợi gầu và thành trước gầu57

Hình 2.71 Mô hình 3D cụm gầu đào hoàn chỉnh 57

Hình 3.1 Gán vật liệu cho tai gầu 58

Hình 3.2 Gán vật liệu cho răng gầu – lợi gầu – chốt gầu 59

Hình 3.3 Gán vật liệu cho các chi tiết còn lại của cụm gầu đào 59

Hình 3.4 Giải phóng liên kết cứng của cụm gầu đào 60

Hình 3.5 Tạo trục Axis1 đồng tâm với lỗ tai gầu 60

Hình 3.6 Xoay gầu về vị trí chờ lắp ghép góc α = 600 61

Hình 3.7 Đặt cụm gầu đào ở vị trí làm việc bất lợi nhất α = 600 61

Hình 3.8 Tạo trục Asix2 là phương đặt lực của lực 62

Hình 3.9 Tạo trục Axis3 là phương đặt lực 62

Hình 3.10 Tạo Plane1 là mặt phẳng phân đôi hai bên răng gầu 63

Hình 3.11 Tạo Plane2 là mặt phẳng phân đôi trên và dưới răng gầu 63

Hình 3.12 Tạo trục Axis4 vuông góc với 63

Hình 3.13 Tạo trục Axis nghiêng 680 so với mặt phẳng ngang phân đôi tai gầu liên kếtvới cơ cấu hình bình hành 64

Hình 3.14 Đặt vị trí liên kết khớp bản lề 64

Hình 3.15 Đặt phản lực tác dụng vào tai gầu liên kết với tay gầu 65

Hình 3.16 Đặt lực tác dụng lên tai gầu liên kết với cơ cấu hình bình hành 66Hình 3.17 Chọn hướng của gia tốc trọng trường67

Hình 3.18 Đặt trọng lực của khối đất tác dụng lên thành trong cụm gầu đào 67

Hình 3.19 Đặt lực cản đào tác dụng lên răng gầu và chốt gầu 68

Hình 3.20 Thông số chia lưới cụm gầu đào 69

Hình 3.21 Mô hình lưới cụm gầu đào ở cảnh nhìn Isometric 70

Hình 3.22 Mô hình chia lưới cụm gầu đào ở cảnh nhìn Front 71

Hình 3.23 Mô hình chia lưới cụm gầu đào ở cảnh nhìn Right 72

Bảng 3.1 Thông số chia lưới cụm gầu đào 73

Hình 3.24 Kết quả tính toán ứng suất trong cụm gầu đào 74

Hình 3.25 Điểm chịu ứng suất lớn nhất trên cụm gầu đào 75

Hình 3.26 Kết quả tính toán chuyển vị của cụm gầu đào 76

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trên đà tiến tới nền công nghiệp phát triển, đội ngũ khoa học kỹthuật cần tự nghiên cứu và sản xuất được các sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn vàrộng rãi Do vậy việc nghiên cứu áp dụng một cách hiệu quả máy đào vào hoạt độngsản xuất là nhiệm vụ rất cần thiết

Máy đào bánh lốp là một thiết bị máy công trình thuộc lĩnh vực Cơ khí động lực– một lĩnh vực gắn liền với một nền công nghiệp phát triển Máy đào bánh lốp có tầmquan trọng và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng các công trình giaothông, khai thác mỏ, đào và vận chuyển đất đá, …

Tuy nhiên nước ta vẫn chưa thể tự sản xuất được các bộ phận, chi tiết của máyđào Để có cơ sở cho việc sản xuất máy đào thì cần có những kết quả nghiên cứu trênphần mềm sao cho sát với thực tế

Tất cả các vấn đề nêu trên làm cơ sở cho đề tài “Ứng dụng phần mềm mô phỏng ứng suất tác dụng lên cụm gầu đào của máy đào bánh lốp”.

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em đã cố gắng làm việc, học hỏi, nghiêncứu rất nhiều các tài liệu có liên quan đến hệ thống thủy lực và các loại máy đào bánhlốp nhằm mong muốn đồ án đạt kết quả tốt Em xin được cảm ơn tất cả các thầy, côgiáo trong bộ môn Công nghệ kỹ thuật ô tô đã đóng góp ý kiến qúy giá tạo điều kiệnthuận lợi cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng tiến độ Em chân thành gửi lời cảm

ơn đến Thạc sỹ Nguyễn Xuân Hòa – giáo viên hướng dẫn, đã quan tâm giúp đỡ emtrong suốt quá trình làm việc

Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm, kiến thức còn hạn chế nên khôngtránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy,các cô và các bạn đồng nghiệp để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Hưng Yên, ngày 30 tháng 05 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Tùng

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MÁY ĐÀO KOMATSU PW210-1

1.1 Giới thiệu máy đào Komatsu PW 210-1

1.1.1 Kết cấu tổng thể của máy đào Komatsu PW 210-1

Hình 1.1 Máy đào Komatsu PW210-1

1 2

3 4

Hình 1.2 Tổng thể máy đào Komatsu PW 201-1

chống

Cấu tạo chung của máy đào Komatsu PW 210-1 bao gồm các bộ phận chính sau: Trên máy cơ sở số 1 có lắp thiết bị gầu ngược bao gồm: Cần số 2 là một dầmcong liên tục, có tiết diện hình hộp, được liên kết với bàn quay số 12 bằng khớp bản lề.Tay gầu số 5 được liên kết với đầu cần bằng khớp bản lề Gầu số 8 được liên kết vớitay gầu bằng khớp bản lề và hai thanh giằng số 7 Xilanh số 3 để nâng hạ thiết bị làmviệc Xilanh số 4 để điều khiển tay gầu Xi lanh số 6 để quay gầu quanh khớp.

Bộ phận di chuyển của máy đào Komatsu PW 210-1 là hệ thống di chuyển bằngbánh lốp có hai cầu chủ động Bộ truyền động cơ khí của bộ phận di chuyển của nóbao gồm hộp số, truyền động các đăng, truyền lực chính, cầu trước và cầu sau chủđộng Bộ truyền động thủy lực của hệ thống di chuyển bao gồm bơm được dẫn độngbằng động cơ diêzen, hệ thống van, mô tơ thủy lực, Thiết bị di động bánh hơi sửdụng dẫn động thuỷ lực đã làm cho kết cấu của khung di động và bộ di chuyển đơngiản đi rất nhiều Việc sử dụng hệ truyền dẫn thuỷ lực cho phép điều khiển máy đàothuận tiện hơn và tốc độ trung bình tăng lên Việc sử dụng các bơm điều chỉnh tự động

có bộ phận điều chỉnh vô cấp cung cấp dầu cao áp cho các động cơ di chuyển làm tăngthêm đặc tính kéo giãn của máy Hiện nay, nhằm tăng thêm độ ổn định của máy đàobánh hơi khi làm việc người ta sử dụng chân chống ngoài có dẫn động thuỷ lực đượcđiều khiển từ buồng lái

Toa quay của máy đào được đặt trên khung di chuyển thông qua vòng ổ quay conlăn ở trên toa quay có thiết bị động lực (động cơ Diesel) và thiết bị thuỷ lực, hệ thốngđiều khiển, bộ phận quay, bình nhiên liệu, ca bin điều khiển và đối trọng Bộ phậndưới của cần, xi lanh thuỷ lực nâng cần là một bộ phận được lắp cố định với toa quay.Các bộ phận còn lại có thể tháo ra được khi thay thế thiết bị công tác này bằng mộtkiểu thiết bị công tác khác Ca bin điều khiển được trang bị hệ thống thông gió, cách

âm và các thiết bị khác để làm việc được ở các điều kiện thời tiết khác nhau Trongbuồng lái còn bố trí ghế ngồi êm, các thiết bị kiểm tra, đo lường và các cần điều khiển.Ngoài ra ca bin điều khiển còn được trang bị hệ thống chiếu sáng, tín hiệu,

Cơ cấu quay được dẫn động bằng một động cơ thuỷ lực và được truyền chuyểnđộng quay thông qua hộp giảm tốc và bánh răng di động ở đầu phía trên của trục bánhrăng có lắp phanh đĩa kiểu thường đóng, vỏ bọc ngoài của nó được lắp vào giữa động

cơ thuỷ lực và vỏ hộp giảm tốc Khi không có áp lực ở trong hai ống dẫn công táccung cấp dầu cho động cơ thuỷ lực thì phanh đĩa được đóng lại Việc sử dụng phanh ởtrên trục vào của hộp giảm tốc tạo ra khả năng giữ cho toa quay không bị quay dướitác dụng của phụ tải ngang phát sinh trong lúc đào và dừng máy đào trên đường dốc

Các hệ thống khác như hệ thống lái, hệ thống phanh, hệ thống nâng hạ chânchống lưỡi ủi,

1.1.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy đào Komatsu PW210-1

Máy đào Komatsu PW210-1 một gầu truyền động thủy lực, di chuyển bánh lốp của hãng Komatsu với các thông số kỹ thuật cơ bản như sau:

B ng 1.1 Các thông s k thu t c a máy ảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ố kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ật của máy đào Komatsu PW210-1 ủa máy đào Komatsu PW210-1 đào Komatsu PW210-1 o Komatsu PW210-1

Các thông số về tầm hoạt động của máy đào:

B ng 1.2 Các thông s v t m ho t ảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ố kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ề tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 ầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 ạt động của máy đào Komatsu PW210-1 động của máy đào Komatsu PW210-1 ng c a máy ủa máy đào Komatsu PW210-1 đào Komatsu PW210-1 o Komatsu PW210-1

Công suất : 114 [kW] tại 2100 [v/p]

Mômen xoắn lớn nhất : 489 [Nm] tại 1600 [v/p]

Có 2 chế độ hoạt động được cải tiến:

 Chế độ P – Kiểu Tăng lực hay ưu tiên công tác tiêu thụ ít nhiên liệunhưng vẫn duy trì được tốc độ thiết bị, năng suất và công suất tối đa

 Chế độ E – Kiểu Tiết kiệm hay ưu tiên giảm nhiên liệu hơn nữa, nhưngvẫn duy trì tốc độ làm việc giống kiểu P giành cho những công việc nhẹ

Có thể chọn chế độ làm việc bằng cách nhấn nút trên màn hình giám sát

Hình 1.5 Các chế độ hoạt động của Komatsu PW210-1

1.1.4 Truyền động di chuyển của máy đào Komatsu PW 210-1

So với bộ di chuyển bánh xích, bộ di chuyển bánh hơi có những ưu nhược điểmsau:

+ Ưu điểm:

 Thời gian phục vụ lâu, bền 3040 nghìn km

 Tốc độ di chuyển lớn có thể tới 60 Km/h

 Việc chế tạo, bảo dưỡng đơn giản

 Trọng lượng nhỏ, bằng 20% trọng lượng máy và bằng 1/2 trọng lượngbánh xích của máy tương đương

 Chuyển động êm, nhẹ nhàng, hiệu suất cao

+ Nhược điểm:

 Sức bám của máy nhỏ do áp suất đè lên nền lớn 1,55 kg/cm2 và phân

bố không đều nên thường xảy ra mất mát công suất

 Khả năng vượt dốc chỉ tới 25% và cơ động trên địa bàn công tác kém.Với những khuyết điểm trên ngày nay người ta đã cải thiện một cách khá tốt, do

đó bánh hơi ngày càng được sử dụng phổ biến (ở một số nước công nghiệp phát triển,

các máy cỡ nhỏ và vừa hầu hết được trang bị bánh hơi) Hướng cải thiện chủ yếu làchế tạo những bánh hơi cỡ lớn, chịu tải cao, có gai lốp thích hợp với địa hình công tácđảm bảo sức bám tốt, áp suất hơi thấp cố định hoặc tăng giảm tuỳ ý cho thích hợp.Bánh hơi cỡ lớn có áp suất hơi rất thấp bảo đảm diện tích tiếp xúc với nền nhiều, do đókhả năng bám có thể so sánh với bánh xích được trong chừng mực nào đó.

B ng 1.4 Thông s c b n h th ng truy n ảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ố kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ơ Komatsu S6D105 ảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ệ thống truyền động di chuyển Komatsu ố kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ề tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 động của máy đào Komatsu PW210-1 ng di chuy n Komatsu ển Komatsu

PW210-1Vận tốc nhỏ nhất : V1 = 3 [km/h]

Vận tốc di chuyển trên đường : V2 = 34,9 [km/h]

Khối lượng của máy khi làm việc : 23730 [kg]

Bán kính bánh lốp : Rb = 525 [mm]

Động cơ, mã hiệu : Komatsu S6D105-B-1

Hiệu suất truyền động : = 90%

Hệ thống di chuyển trên máy đào Komatsu PW 210-1 bao gồm hai phần: phầndẫn động thủy lực và dẫn động cơ khí

Phần dẫn động thủy lực bao gồm bơm các van điều khiển, bộ lọc dầu, thùng dầuthủy lực và động cơ thủy lực

Phần dẫn động cơ khí bao gồm hộp số, trục các đăng truyền lực chính, cầu trước

và cầu sau và các bánh xe

Nguồn lực cơ khí từ động cơ được biến đổi thành lực thủy lực bởi bơm chính(14), bơm chuyển (15) và bơm trợ lực lái

Nguồn lực thủy lực được bơm chính (14) truyền từ van điều khiển (16) thông quakhớp cầu trung tâm (9) và van điều khiển phanh, và đi tới mô tơ hành trình (6), ở đó lạiđược biến đổi thành lực cơ khí

Lực cơ khí đi tới trục sơ cấp của hộp số (7), và được biến đổi bởi trục lái số (5)

và (13), cầu trước (18) và cầu sau (12) để lái bánh xe trước (4) và bánh xe sau (7).Dòng thủy lực từ van điều khiển số (16) cũng được gửi tới mô tơ (1) và nhữngxylanh công tác Tại đây nó được biến đổi thành lực cơ khí để quay và di chuyển thiết

bị làm việc

Dòng thủy lực từ bơm chuyển (15) tác động đến van điều khiển hành trình khi

Hình 1.6 S ơ Komatsu S6D105 đồ truyền động cơ cấu di chuyển của máy đào Komatsu truy n ề tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 động của máy đào Komatsu PW210-1 ng c c u di chuy n c a máy ơ Komatsu S6D105 ấu di chuyển của máy đào Komatsu ển Komatsu ủa máy đào Komatsu PW210-1 đào Komatsu PW210-1 o Komatsu

PW210-1

1 Mô tơ quay toa 7 Hộp số 13 Trục lái

2 Bộ phận quay toa 8 Van hành trình PPC 14 Bơm chính

3 Bàn quay 9 Khớp cầu trung tâm 15 Bơm chuyển

4 Bánh xe trước 10 Động cơ 16 Van điều khiển

5 Trục lái 11 Bánh xe sau 17 Phanh đỗ

6 Mô tơ hành trình 12 Cầu sau 18 Cầu trước

Để hiểu rõ về kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống ta tiến hành khảo sátkết cấu của từng cơ cấu chính trong hệ thống di chuyển

a Hộp số

Hộp số dùng để truyền chuyển động và thay đổi mômen từ mô tơ thủy lực đếncầu trước và cầu sau của máy xúc đủ để thắng lực cản của máy đào thay đổi khá nhiềutrong quá trình di chuyển

Hình 1.7 K t c u h p s c a máy ết cấu hộp số của máy đào Komatsu PW 210-1 ấu di chuyển của máy đào Komatsu ộng của máy đào Komatsu PW210-1 ố kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ủa máy đào Komatsu PW210-1 đào Komatsu PW210-1 o Komatsu PW 210-1

đầu ra của trục bị động tốc độ thấp (12) cũng được làm cho quay bởi đầu vào của trụcchủ động tốc độ cao (2) và cả đầu vào của trục chủ động tốc độ thấp (5).

Tốc độ thấp:

Hình 1.8 Dòng truyền công suất ở tốc độ thấp

Khi cần chọn số đặt ở tốc độ thấp, và trục chuyển số (15) sẽ dịch chuyển sangphải dưới áp suất khí nén thông qua van chuyển số Sau đó cần chuyển số (13) sẽ làmcho bánh răng chuyển số (18) trượt trên nhánh L, làm cho bánh răng ngoài của trục bịđộng tốc độ thấp (12) và các răng bên trong của bánh răng chuyển số ăn khớp vớinhau

Bánh răng chia (10) quay trên trục thứ cấp (21) Công suất truyền từ đầu vào trụcchủ động tốc độ thấp (5) tới trục thứ cấp (21) Sau đó công suất được truyền đi xa hơnthông qua đầu nối (20) và bánh răng nối (7)

Tốc độ cao:

Hình 1.9 Dòng truyền công suất ở tốc độ cao

Ngược lại với tốc độ thấp, khi cần chọn số đặt ở tốc độ cao, và trục chuyển số(15) sẽ dịch chuyển sang trái dưới áp suất khí nén thông qua van chuyển số Sau đócần chuyển số (13) sẽ làm cho bánh răng chuyển số (18) trượt trên nhánh H, làm chobánh răng ngoài của trục bị động tốc độ cao (23) và các răng bên trong của bánh răngchuyển số ăn khớp với nhau

Bánh răng chia (10) quay trên trục thứ cấp (21) Công suất truyền từ đầu vào trụcchủ động tốc độ cao (5) tới trục thứ cấp (21) Sau đó công suất được truyền đi xa hơnthông qua đầu nối (20) và bánh răng nối (7)

b Kết cấu cầu trước

Hình 1.10 Kết cấu của cầu trước máy đào Komatsu PW210-1

c Kết cấu cầu sau

Hình 1.11 Kết cấu cầu sau của máy đào Komatsu PW210-1

cùng

1.2 Giới thiệu cụm gầu đào của máy đào bánh lốp Komatsu PW210-1

1.2.1 Hệ thống thủy lực điều khiển cụm gầu đào

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống thủy lực điều khiển quay gầu

Nguyên lý hoạt động:

Khi cần điều khiển được người lái tác động để quay gầu, van trượt kiểu pistoncủa van PPC được kết nối trực tiếp tới cần điều khiển quay gầu để chờ dẫn động Ápsuát dầu trong đường ống (30kg/cm2) từ bơm nạp từ cổng P3AL và tác động vào phầnđầu của van trượt kiểu piston của van điều khiển gầu và dịch chuyển tịnh tiến van trượtkiểu piston

Khi có sự cố xảy ra, áp suất dầu từ bơm chính chảy đến cổng PL và tác độngthông qua van điều khiển gầu Dầu từ cổng B3R tác động vào phía dưới cùng của xylanh gầu và đẩy xy lanh gầu dãn ra

Dầu thủy lực hồi trở lại từ phần đầu của xy lanh gầu qua cổng A3R đến cổng T.Sau đó dòng dầu thủy lực chảy qua bầu lọc dầu, rồi chảy qua két làm mát dầu và xả vềthùng dầu thủy lực

Đường ống dầu thủy lực được chia từ van tính tiến đảo chiều từ cổng P4 đến cổng

1.2.4 Phân loại gầu

Hình 1.19 Gầu khoan dùng trong khai thác

h Nhiều gầu liên hợp

Hình 1.20 Máy đào kết hợp gầu nghịch và gầu xúc lật dùng trong xây dựng

1.2.5 Các dạng thay thế của gầu của máy đào

a Thay thế bộ công tác bằng đầu phá đá – búa thủy lực

Hình 1.21 Gầu đào được thay thế bằng đầu búa phá đá

lắp trên máy đào một gầu Hyundai

b Thay thế gầu bằng bộ công tác cưa bê tông

Hình 1.22 Bộ công tác là lưỡi cưa bê tông được lắp trên máy đào một gầu Komatsu PC340

c Thay thế gầu bằng máy đầm rung

Hình 1.23 Đầm rung được lắp trên máy đào một gầu John Deere 490D

d Máy đào làm máy cơ sở cho máy khoan

Hình 1.24 Máy khoan xoắn vít của hãng ABI – Đức được lắp trên máy đào một gầu Hyundai

e Thay thế gầu bằng búa rung đóc cọc

Hình 1.25 Máy búa rung đóng cọc ván thép treo trên máy đào một gầu CAT

CHƯƠNG II: MÔ PHỎNG CỤM GẦU ĐÀO MÁY ĐÀO BÁNH LỐP

KOMATSU PW210-1

2.1 Giới thiệu phần mềm và các chức năng của Solidworks

Solidworks-Phần mềm thiết kế, mô phỏng, tính toán chuyển động của các cơ cấuhoặc máy

Đây là một trong những sản phẩm nổi tiếng của hãng Dassault Systemes, bêncạnh một sản phẩm nổi tiếng khác của hãng này là Catia

Dassault Systemes – công ty chuyên nghiệp hàng đầu về 3D, cung cấp cho doanhnghiệp và mọi người với các vật thể ảo để tưởng tượng ra những đổi mới bền vững.Những giải pháp hàng đầu thế giới thay đổi cách thức sản phẩm được thiết kế, sảnxuất, và được hỗ trợ Dassault Systemes giải pháp hợp tác thúc đẩy xã hội đổi mới, khảnăng mở rộng cho thế giới ảo để cải thiện thế giới thực Các sản phẩm của công tyDassault Systemes mang lại giá trị cho hơn 150.000 các nhóm khách hàng , trong tất

cả các ngành công nghiệp, trong hơn 80 quốc gia Các sản phẩm của DassaultSystemes:

CATIA, SOLIDWORKS, SIMULIA, DELMIA, ENOVIA, GEOVIA,EXALEAD, NETVIBES, 3DSWYM và 3DVIA đã được đăng ký thương hiệu củaDassault Systemes hoặc chi nhánh ở Mỹ và các nước khác

Các khối được xây dựng trên cơ sở kỹ thuật parametric, mô hình hóa

Chức năng báo lỗi giúp người sử dụng dễ dàng biết được lỗi khi thực hiện lệnh.Bảng FeatureManager design tree cho phép ta xem các đối tượng vừa tạo và cóthể thay đổi thứ tự thực hiện các lệnh

Các lệnh mang tính trực quan làm cho người sử dụng dễ nhớ

Dữ liệu được liên thông giữa các môi trường giúp cập nhật nhanh sự thay đổi củacác môi trường.

Với các tính năng thiết kế tiện ích giúp người sử dụng thiết kế một cách có hiệuquả một bản vẽ kỹ thuật:

Hệ thống quản lý kích thước và ràng buộc trong môi trường vẽ phát giúp người

sử dụng tạo các biên dang một cách dễ dàng và tránh được các lỗi khi tạo biên dạng.Công cụ hiệu chỉnh sử dụng rất dễ dàng giúp ta có thể hiệu chỉnh các đối tượngmột cách nhanh chóng

Trong môi trường Drawing cho phép ta tạo các hình chiếu các chi tiết hoặc cácbản lắp với tỉ lệ và vị trí do người sử dụng quy định mà không ảnh hưởng đến kíchthước

Chuyển đổi ngôn ngữ Text với các thứ tiếng khác nhau

Công cụ tạo kích thước tự động và kích thước theo quy định của người sử dụng.Tạo các chú thích cho các lỗ một cách nhanh chống

Chức năng ghi độ nhám bề mặt, dung sai kích thước và hình học được sử dụng dễdàng

Các công cụ thiết kế bản vẽ lắp:

Các chi tiết 3D sau khi thiết kế xong có thể lắp ráp lại với nhau tạo thành một bộphận máy hoặc một máy hoàn chỉnh

Xây dựng các đường dẫn thể hiện quy trình lắp ghép

Xác định các bậc tự do cho chi tiết lắp ghép

a) Chức năng CAM (SolidCam)

Để dùng được chức năng này, chúng ta phải sử dụng một modul nữa củasolidworks là SolidCam Đây là modul Cam của Solid, nó được tách ra để bán riêng,

nó chạy ngay trên giao diện của Solidworks, việc sử dụng của SolidCam quả thật vôcùng thân thiện, hơn hẳn Mastercam và các phần mềm khác về tính dễ sử dụng Vớicác tool của SolidCam khá mạnh và phong phú: phay (2,5D, 3D, 5 trục ), tiện, Turn-Mill, …

Hình 2.2 Chức năng CAM của Solid Works

Các ch c n ng ức năng được kết hợp qua một modul hỗ trợ này sẽ giúp cho các ăng được kết hợp qua một modul hỗ trợ này sẽ giúp cho các được kết hợp qua một modul hỗ trợ này sẽ giúp cho các c k t h p qua m t modul h tr n y s giúp cho các ết cấu hộp số của máy đào Komatsu PW 210-1 ợc kết hợp qua một modul hỗ trợ này sẽ giúp cho các ộng của máy đào Komatsu PW210-1 ỗ trợ này sẽ giúp cho các ợc kết hợp qua một modul hỗ trợ này sẽ giúp cho các ào Komatsu PW210-1 ẽ giúp cho các

xí nghi p có nhi u l a ch n h n ệ thống truyền động di chuyển Komatsu ề tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 ựa chọn hơn ọn hơn ơ Komatsu S6D105

Hình 2.3 Chức năng CAM của Solid Works

b) Chức năng CAE

Có lẽ đây là một ưu điểm của hãng sản xuất, khi mà họ mua trọn gói bộ phầnmềm phân tích cực kì nổi tiếng thế giới là Cosmos để tích hợp và chạy ngay trong môitrường của Solidworks, làm cho chức năng phân tích của Solidworks khó có thể cóphần mềm khác so sánh được Với modul phân tích của Solidworks là Cosmos, chúng

ta có thể thực hiện được những bài phân tích vô cùng phức tạp nhưng rất hay, dưới đây

là liệt kê một vài bài toán phân tích với Cosmos:

 Phân tích tĩnh học

 Phân tích động học (bài toán chuyển động của cẩu xuồng)

 Phân tích động lực học (bài toán phân tích ứng suất khi cơ cấu chuyển động – con lăn di chuyển trên ray)

 Phân tích dao động

 Phân tích nhiệt học

 Phân tích sự va chạm của các chi tiết

 Phân tích thuỷ khí động học ( thông qua bài toán phân tích lượng nước chảy qua cái robine và bố trí quạt thông gió cho CPU máy tính nhằm tản nhiệt tốt hơn)

 Phân tích quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn và mức độ gia nhiệt cần thiết cho quá trình đó

Bên cạnh những modul phân tích này thì Cosmos còn cho phép thực hiện nhiềubài toán khác nữa, nhưng do điều kiện thời gian không cho phép nên mình cũng chưahọc được Nói chung là chương trình tính toán nhanh và cho phép thực hiện phân tíchcụm rất nhiều chi tiết, với các thông số kết quả là: ứng suất, sức căng, chuyển vị, hệ số

an toàn kết cấu, …

Hình 2.4 Chức năng CAE của Solid Works

Tính lực và tính bền cho chi tiết :

Hình 2.5 Tính lực và kiểm nghiệm bền trong chức năng CAM của Solid Works

c) Chức năng Mold (thiết kế khuôn):

Những xí nghiệp nào muốn sử dụng SolidWorks trong thiết kế khuôn vẫn có thểmua một modul riêng về khuôn cho SolidWorks:

Hình 2.6 Chức năng Mold của Solid Works

2.2 Mô phỏng cụm gầu đào của máy đào Komatsu PW210-1

2.2.1 Quá trình khảo sát thực tế trên máy đào Komatsu PW210-1

Qua quá trình khảo sát đo đạc thực tế trên máy đào Komatsu PW210-1 tại: Công

ty cổ phần thiết kế xây dựng kinh doanh phát triển nhà, em đã đo đạc các kích thước

của cụm gầu đào của máy đào Komatsu PW210-1 trên thực tế

Các dụng cụ đo sử dụng trong quá trình đo cụm gầu đào máy đào KomatsuPW210-1:

1 Thước dây: Chiều dài 5000 mm, độ chính xác: 0,1 mm

2 Thước panme đo ngoài: 75-100mm, độ chính xác: 0,01mm

3 Thước đo góc: 0 1800, độ chính xác: 0,10

M t s hình nh c a quá trình kh o sát th c t : ộng của máy đào Komatsu PW210-1 ố kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ủa máy đào Komatsu PW210-1 ảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ựa chọn hơn ết cấu hộp số của máy đào Komatsu PW 210-1

Hình 2.7 Hình ảnh quá trình khảo sát thực tế trên máy đào Komatsu PW210-1

Qua quá trình khảo sát đo đạc trên cụm gầu đào của máy đào Komatsu PW210-1trên thực tế thì ta có kích thước hình học của cụm gầu đào:

Đơn vị : mm

Hình 2.8 Kích thước hình học của cụm gầu đào máy đào Komatsu PW210-1

Hình 2.9 Kích thước hình học của cụm gầu đào máy đào Komatsu PW210-1

2.2.2 Các bước mô phỏng cụm gầu đào của máy đào Komatsu PW210-1 bằng phần mềm Solidworks 2012

Bước 1: Vẽ tai gầu

Mở 1 sketch trên mặt phẳng front plane, vẽ biên dạng 2D của tai gầu

Hình 2.10 Biên dạng 2D của tai gầu

Dùng l nh Extrude Boss/Base sketch trên ra ệ thống truyền động di chuyển Komatsu đề tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 u 2 bên v i giá tr Depth: 420 ới giá trị Depth: 420 ị Depth: 420 mm

Hình 2.11 Extrude boss/base biên dạng 2D của tai gầu

V n sketch trên, dùng l nh Extrude Cut t gi a ra ệ thống truyền động di chuyển Komatsu ừ giữa ra đều 2 bên với Depth: 380 ữa ra đều 2 bên với Depth: 380 đề tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 u 2 bên v i Depth: 380 ới giá trị Depth: 420 mm

Hình 2.12 Extrude cut để tạo tai gầu

M 1 sketch trên th nh trong tai g u bên trái, v biên d ng 2D ng lót tai g u ào Komatsu PW210-1 ầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 ẽ giúp cho các ạt động của máy đào Komatsu PW210-1 ố kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1

nh d ư ưới giá trị Depth: 420 i, v Extrude Boss/Base nh sau: ào Komatsu PW210-1 ư

Hình 2.13 Tạo ống lót tai gầu

Trên th nh ngo i c a tai g u bên ph i, ta m sketch v biên d ng 2D v ào Komatsu PW210-1 ào Komatsu PW210-1 ủa máy đào Komatsu PW210-1 ầm hoạt động của máy đào Komatsu PW210-1 ảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW210-1 ẽ giúp cho các ạt động của máy đào Komatsu PW210-1 ào Komatsu PW210-1 Extrude Boss/Base nh sau: ư

Hình 2.14 Tạo ống lót tai gầu bên phải

Mở sketch vẽ đường tròn 24 v Extrude Cut ào Komatsu PW210-1 đển Komatsu được kết hợp qua một modul hỗ trợ này sẽ giúp cho các c 2 l nh sau: ỗ trợ này sẽ giúp cho các ư

Hình 2.16 Tai gầu hoàn chỉnh

Bước 2: Vẽ tấm ốp để hàn tai gầu

Mở sketch trên front plane, vẽ biên dạng 2D như sau:

Hình 2.17 Biên dạng 2D của tấm ốp để hàn tai gầu

Extrude boss/base biên d ng trên nh sau: ạt động của máy đào Komatsu PW210-1 ư

Hình 2.18 Extrude boss/base để tạo tấm ốp hàn tai gầu

Bước 3: Vẽ thành sau gầu

M sketch trên m t front plane, v biên d ng 2D nh sau: ặt front plane, vẽ biên dạng 2D như sau: ẽ giúp cho các ạt động của máy đào Komatsu PW210-1 ư

Hình 2.19 Vẽ biên dạng 2D của thành sau gầu

Hình 2.20 Extrude boss/base để tạo thành sau gầu

Hình 2.21 Thành sau gầu hoàn chỉnh