Tính toán thiết kế và lập quy trình chẩn đoán bảo dưỡng hệ thống truyền động bộ công tác trên máy đào Komatsu

Đây là loại máy đào được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng các công trình giao thông, khai thác mỏ, đào và vận chuyển đất đá, …Thông qua đề tài nàycho em nắm vững hơn về kết cấu c

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian 5 năm học tại trường, được sự dạy bảo và hướng dẫn tận tình củacác thầy cô giáo, em đã tiếp thu những kiến thức quí báu mà thầy cô đã truyền đạt.Mỗi sinh viên trước khi ra trường cần phải qua một đợt tìm hiểu thực tế để kiểm tra và

bổ sung thêm những kiến thức đã học

Trong đề tài tốt nghiệp em được giao nhiệm vụ: “Tính toán thiết kế và lập quy trình chẩn đoán bảo dưỡng hệ thống truyền động bộ công tác trên máy đào Komatsu” Đây là loại máy đào được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng các

công trình giao thông, khai thác mỏ, đào và vận chuyển đất đá, …Thông qua đề tài nàycho em nắm vững hơn về kết cấu cũng như nguyên lý làm việc của tất cả các hệ thống

có liên quan

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em cũng đã cố gắng làm việc, học hỏi,tìm tòi, nghiên cứu rất nhiều các tài liệu có liên quan đến hệ thống và các loại máy đàobánh xích nhằm mong muốn đồ án đạt kết quả tốt nhất Tuy nhiên, vì bản thân còn ítkinh nghiệm, kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót

Em chân thành gởi lời cảm ơn đến thầy giáo Đặng Đức Thuận, Giáo viên

hướng dẫn, đã quan tâm giúp đỡ trong suốt quá trình làm việc và giúp em hoàn thành

đồ án đúng tiến độ

Hà Nội, ngày 29 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện

Lê Mạnh Linh

MỤC LỤC

1 TỔNG QUAN

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài

Ngày nay cách mạng khoa học kỹ thuật công nghệ đã tác động đến mọi mặt đờisống kinh tế - xã hội của hầu hết các quốc gia trên thế giới Tự động hoá, cơ khí hoá đãtham gia ngày càng nhiều trong quá trình sản xuất tạo nên hiệu quả rất cao

Máy đào là máy dùng để vận chuyển đất đá, là thiết bị rất quan trọng và khôngthể thiếu trong các công trình xây dựng, cầu đường, thủy lợi thủy điện và khai thác cácloại khoáng sản Trong các công việc làm đất chiếm một khối lượng rất lớn, trong đókhoảng 45% là do máy đào đảm nhiệm Máy đào được sử dụng rộng rãi vì chúng dễthích nghi với nhiều loại công việc nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế, các loạitruyền động và những bộ phận di chuyển khác nhau

Máy đào KOMATSU là máy đào một gầu có hệ thống truyền động thuỷ lực, cónhiều ưu điểm về thao tác kinh tế hơn so với máy đào truyền động cơ khí, nó khôngnhững đạt năng suất gấp 1,25 ÷1,5 lần so với các loại máy tương tự có cùng kích thước

mà còn làm tăng mức độ cơ giới hoá một cách đáng kể khi sử dụng vào những côngviệc làm đất khác nhau Máy đào KOMATSU đã được tiêu chuẩn hoá và thống nhấthoá các cụm thiết bị dẫn động thuỷ lực, danh mục các chi tiết dự trữ của máy đượcgiảm bớt đi nhiều và tạo ra khả năng vận dụng sửa chữa liên hợp để sửa chữa máy,nhờ vậy giảm bớt được việc sửa chữa nhỏ trong công tác sửa chữa và tăng thêm đượcthời gian sử dụng hữu ích

Cải thiện điều kiện lao động nhờ điều khiển tự động hóa, tạo ra khả năng nângcao công suất của máy đào, còn tự động hoá sự dẫn động của nó thì dẫn động tiết kiệmđược nguồn năng lượng do việc nâng cao hiệu suất của máy

Xuất phát từ những ưu điểm về kết cấu và thao tác của máy, cũng như khả năng

sử dụng máy trong nhiều lĩnh vực khác nhau đã đem lại hiệu quả kinh tế cao trong quátrình sử dụng nó vào các công trình xây dựng cơ bản, mà em đã chọn đề tài này, nhằmtìm hiểu kỹ càng và nắm nguyên lý làm việc, cách sử dụng và phương pháp vận hành,bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa, để nâng cao trình độ chuyên môn phục vụ cho quátrình công tác sau khi tốt nghiệp

1.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu của máy đào

1.2.1 Công dụng của máy đào một gầu

Máy đào chủ yếu để đào và khai thác đất, cát phục vụ công việc xây dựng cơ sở

hạ tầng trong các lĩnh vực : xây dựng dân dụng và công nghiệp, khai thác mỏ, xâydựng thủy lợi, xây dựng cầu đường… Cụ thể, nó có thể phục vụ các việc sau:

Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: đào hố móng, đào rãnh thoát nước,đào rãnh dùng cho lắp đặt đường ống cấp thoát nước, đường điện ngầm, điện thoại,bốc xúc vật liệu ở các bãi, kho chứa vật liệu Ngoài ra có lúc làm việc thay thế cần trụckhi lắp các ống thoát nước hoặc thay các búa đóng cọc để thi công đóng cọc, phục vụthi công cọc nhồi…

Trong xây dựng thủy lợi: đào kênh, mương; nạo vét sông ngòi, bến cảng, ao,

hồ, khai thác đất để đắp đập, đắp đê

Trong xây dựng cầu đường: đòa móng, khia thác đất, cát để đắp đường; nạo, bạtsườn đồi để tạo taluy khi thi công đường sát sườn núi…

Trong khai thác mỏ: bóc lớp đất tẩm thực vật phía trên bề mặt đất; khai thác mỏ

lộ thiên ( than, đất sét, cao lanh, đá sau nổ mìn…)

Trong các lĩnh vực khác: nhào trộn vật liệu trong các nhà máy hóa chất ( phânlân, cao su…) Khai thác đất cho các nhà máy gạch sứ… Tiếp nhiên liệu cho các trạmtrộn bê tông, bê tông át phan… Bốc xếp vật liệu trong các ga tàu, bến cảng Khai thácsỏi, cát ở lòng sông…

Ngoài ra, máy cơ sở của máy đào một gầu có thể lắp các thiết bị thi công khácngoài thiết bị gầu xúc như: cần trục, búa đóng cọc, thiết bị ấn bấc thấm…

1.2.2 Phân loại máy đào một gầu

 Căn cứ vào việc sử dụng thời gian làm việc của máy, người ta phân máy đào rathành 2 loại chính: Loại làm việc liên tục (máy xúc nhiều gầu) và loại làm việctuần hoàn (máy xúc một gầu)

 Theo phương pháp vận chuyển: có loại máy trên bộ và loại máy trên mặt nước

 Theo kết cấu của cơ cấu di chuyển : có loại máy bánh xích và bánh lốp

 Theo kiểu động cơ chính đã được sử dụng : loại động cơ diezen và động cơđiện

 Theo kiểu truyền lực có hai loại:

o Loại truyền động cơ khí: Sự truyền động được truyền trực tiếp từ động

cơ chính đến tất cả các loại cơ cấu nhờ các trục, bánh răng, cặp bánh víttrục vít, xích và các loại truyền động khác

o Loại truyền động thuỷ lực: Sự truyền động được thực hiện bằng bơmthuỷ lực ( một hoặc nhiều bơm) ống dẫn và động cơ thuỷ lực ( mô tơhoặc xylanh thuỷ lực) chất lỏng công tác lưu thông tuần hoàn trong ốngdẫn truyền năng lượng từ bơm đến các động cơ thuỷ lực làm chuyểnđộng các cơ cấu công tác

1.2.3 Yêu cầu của máy đào một gầu

Hiện nay máy đào một gàu sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng, khai

thác các loại khoáng ( than đá, quặng) Quá trình làm việc của máy đào 1 gầu là 1 chu

kỳ bao gồm việc đào, vận chuyển đất, đá và chuyển dịch máy đào tới vị trí khác khichổ đứng máy đào không còn thuận tiện cho việc đào đất được nữa

Khi máy dịch chuyển, việc đào đất không thể thực hiện được , cho nên thời gian

di chuyển cần được rút ngắn tới mức tối đa

Chu kỳ công tác của máy đào phải bảo đảm các động tác sau:

 Đào đất ( cắt đất và làm đẩy gầu)

 Chuyển gầu ra khỏi vùng đào để bảo đảm vùng quay không bị trở ngại

 Di chuyển gầu đầy đất ra đến chỗ đổ bằng cách quay cả bàn quay cùng thiết bịcông tác

 Đổ đất ra khỏi gầu vào bãi chứa hoặc vào phương tiện vận chuyển

 Di chuyển gầu về vùng đào

 Hạ gầu xuống cho việc chuẩn bị đào tiếp

1.3.1 Giới thiệu chung về máy đào Komatsu

1.Kết cấu chung

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí các cơ cấu của máy đào Komatsu

11 – Xy lanh thuỷ lực gàu 3 - Động cơ Điezel

10 – Tay gàu 6 – Bàn quay

1 - Cần 4 – Cơ cấu di chuyển

9 – Xy lanh thuỷ lực tay gàu 5- Trục vi sai

8 – Gàu

7 – Xy lanh thuỷ lực cần

2 - Buồng lái

Máy đào KOMATSU là máy đào 1 gầu điều khiển bằng thuỷ lực do Nhật Bản

sản xuất, dùng đào và vận chuyển đất đá Nó được sử dụng rộng rãi trong các côngtrình xây dựng thuỷ lợi

Máy đào KOMATSU có đặc điểm , thiết bị công tác chính của máy đào là gầu

ngược, mà thể tích của nó có thể trang bị khác nhau tuỳ theo loại đất thi công

Máy có thể làm việc , các công việc như: đào hố móng, đào hào, đào giống, gàuquay có thể bảo đảm được điều kiện tốt để đào đất và thao tác vào bãi thải hoặc cácphương tiện vận chuyển

Cấu tạo chung của máy đào bao gồm các bộ phận chính sau: Bộ phận quay củamáy đào KOMATSU được tỳ lên thiết bị di động (13) thông qua vòng ổ quay (12) trênbàn quay (11) người ta lắp thiết bị công tác, thiết bị động lực, cơ cấu quay, các cơ cấudẫn động thuỷ lực và điều khiển thuỷ lực, bình dầu, buồng lái và bộ phận đối trọng.Động cơ Diezel (10) lắp ở phần đuôi của bàn quay (11) Ở đó cũng lắp bình chứanhiên liệu, bình chứa chất lỏng công tác và đối trọng

Thiết bị công tác gầu ngược gồm cần (5), tay gầu (2), gầu (6), và các xi lanhthuỷ lực tương ứng (7,4,1) Buồng lái (8) của thợ lái được trang bị cách nhiệt và cách

âm Trong đó có bố trí ghế ngồi và các cơ cấu điều khiển, bàn điều khiển Máy cótrang bị hệ thống chiếu sáng và còi tín hiệu

Bộ phận di chuyển máy và bàn quay được dẫn động từ các động cơ thuỷ lực.Trên máy đào lắp hai mô tơ thuỷ lực và có hộp giảm tốc hành tinh để đảm bảo

sự dẫn động độc lập của hai giải xích Mô tơ thuỷ lực (9) dùng để quay bàn quay ,ngoài ra còn có bố trí hệ thống phanh để phanh hãm việc di chuyển và bàn quay

Chất lỏng công tác được truyền dưới áp lực từ bơm thuỷ lực (15) bơm nàychuyển động quay từ động cơ diezel (10) Người điều khiển máy nhờ các phân phốithuỷ lực (14) bằng cách di chuyển các van trượt trong khối

Ngoài ra, để đảm bảo các bộ phận của máy không bị quá tải, đồng thòi bảo đảm

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

2.Các thông số kĩ thuật chính

Bảng 1-1 Các thông số kĩ thuật chính của máy đào Komatsu PW

- Tốc độ thấp nhất 3,0 Km/h

BẢNG 1-2 Các thông số về kích thước

Khoảng cách từ mặt đường đến đối trọng 1320 mm

1 2 3

4

BẢNG 1.3: CÁC THÔNG SỐ VỀ TẦM VỚI

- Chiều cao nhỏ nhất có thể đào đất khi nâng hết 9300 mm

1.3.2 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH CỦA MÁY ĐÀO KOMATSU PW

Hệ thống động cơ

Sử dụng loại động cơ đốt trong là loại động cơ diezen 4 kỳ, mã hiệu động cơSAA6D125E – 3 bao gồm 6 xy lanh, bộ phận làm mát bằng nước phun nhiên liệudiezen trực tiếp thể tích làm việc là 11045 (CC) hành trình làm việc của xy lanh chính

là 125 mm đường kính xy lanh là 150 mm

Nguồn động lực phụ là động cơ điện một chiều với máy phát có hiệu điện thế24V và cường độ dòng điện 33A , máy khởi động có hiệu điện thế 24V công suất7,5KW

Nguồn ắc quy bao gồm có hai bình ắc quy mỗi bình có hiệu điện thế 12V cường

độ dòng điện 150Ah

6 5

A

A

1 2 3 4

A-A

Hình 1 Động cơ của máy đào KOMATSU

1 Đĩa gắn biến mô 5 Bộ phận giảm chấn

2 Lò xo xoắn 6 Ống lót

3 Chốt định vị 7 Giá đỡ phía sau động cơ

4 Đĩa ma sát 8 Giá đỡ phía trước động cơ

1.3.3 Hệ thống truyền động thủy lực

Giới thiệu chung về hệ thống

Hệ thống truyền động thuỷ lực là phương pháp truyền động được sử dụng rấtphổ biến và trở thành một trong những khuynh hướng phát triển của loại máy đào này.theo nguyên lý làm việc truyền động thuỷ lực được chia ra làm 2 loại:

* Truyền động thể tích:

Là phương pháp truyền động có chức năng đảm bảo môi liên hệ cứng (tronggiới không thể nén được của chất lỏng) giữa khâu chủ động và bị động của bộ truyềnđộng thuỷ lực, có truyền dẫn năng lượng do bơm tạo ra đến động cơ thuỷ lực ( xi lanhthuỷ lực hoặc động cơ thuỷ lực) qua chất lỏng công tác để truyền vào một khoang kín

*Ưu, nhược của phương pháp truyền động thuỷ lực:

Ưu điểm:

 Để thực hiện điều chỉnh về cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển động của

bộ phận làm việc trong máy ngay cả khi máy đang làm việc

 Truyền động công suất làm việc lớn và xa

 Cho phép đảo chiều chuyển động cách làm việc của máy dễ dàng

 Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi tảitrọng ngoài

 Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suất củatruyền động nhỏ

 Do chất lỏng làm việc trong truyền động thuỷ lực là dầu khoáng nên có điềukiện bôi trơn tốt các chi tiết.

 Truyền chuyển động êm hầu như không có tiếng ồn

 Độ tin cậy và độ bền cao

 Điều khiển nhẹ nhàng

Nhược điểm:

 Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng làm việc dễ bị rò rĩ hoặc khôngkhí dễ bị 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

Với phương pháp truyền động trên, ta thấy rằng truyền động thuỷ lực có nhiều

ưu điểm nên ngày càng được sử dụng rộng rãi trên máy đào một gàu Để khắc phụcmột số nhược điểm của truyền động thuỷ lực nên trên các máy đào thuỷ lực người tathường bố trí loại truyền động liên hợp như truyền động thuỷ cơ

Tuy vậy, toàn bộ quá trình truyền và bộ phận truyền động là thuỷ lực nên vẫnđược gọi là truyền động thuỷ lực

Sơ đồ thủy lực chính trên máy đào Komatsu

1.Thùng dầu thuỷ lực

2A Bơm chính trước

2B Bơm chính sau

3A Van điều chỉnh mô men (TVC) bơm trước

3B Van điều chỉnh mô men (TVC) bơm sau

4A Van cảm nhận tải trọng (LS) bơm trước

4B Van cảm nhận tải trọng (LS) bơm sau

5A Van nhập tách lưu lượng chính

5B Van nhập tách lưu lượng tải trọng (LS)

6 Van quay gàu

7 Van di chuyển bên phải

8 Van quay cần thấp

9 Van quay toa

10 Van quay di chuyển bên trái

11 Van tay quay cần thấp

12 Van quay cần cao

13 Van quay tay cầm cao

14 Van tiêu áp, nới van con thoi

15 Van tiêu áp với van con thoi đồng bộ cuộn gàu

16 Van tiêu áp không có con thoi, di chuyển

17 Van hút an toàn

18 Van hút an toàn , cuộc gàu

19 Van hút an toàn hai giai đoạn , hạ thấp cần

20 Rắc co

21 Van con thoi LS, gàu

22 Van con thoi LS, di chuyển phải

23 Van con thoi LS, cần

24 Van con LS, di chuyển trái

25 Van con thoi LS, tay gàu

26 Van kiểm tra cho mạch tái tạo cần

27 Van kiểm tra cho mạch tái tạo tay cần

28A Van xả chính nhóm gàu

28B Van xả chính nhóm, tay gàu

29A Van hạ tải, nhóm gàu

29B Van hạ tải, nhóm tay gàu

Sơ đồ dẫn động thuỷ lực chảy từ bơm kép chính có hợp nhất dòng chảy và cungcấp cho động cơ thuỷ lực (cơ cấu thừa hành) theo kiểu song song nối tiếp từng nhóm.Đồng thời đảm bảo sự phối hợp độc lập và điều chỉnh tốc độ của hai hoặc nhiều thaotác

1.3.4 Kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm chính

Hình 3 Kết cấu của bơm chính trên máy đào Komatsu

1 Trục bơm trước 7 Block xylanh

2 Giá lắc 8 Đĩa phân phối

3 Vỏ bơm trước 9 Mặt bích nối giữa hai bơm

4 Cam lắc 10 Trục bơm sau

6: Piston 12 Piston trợ lực

Block xi lanh (7) được nối với trục (1) bởi rãnh then, trục (1) được đỡ bởi phầntrước và sau của giá đỡ Đỉnh piston (6) có dạng cầu lõm, và đế (5) được lăn trên trênđỉnh lõm này Pistol (6) và đế (5) liên kết dưới dạng chỏm cầu

Cam lắc (4) có mặt phẳng A, và đế (5) luôn chịu lực ép tạo ra bởi bề mặt nàykhi cam lắc (4) chuyển động vòng tròn Cam lắc (4) sẽ đưa dầu có áp suất cao ở tại bề

mặt hình trụ B với giá lắc (2), giá lắc (2) được bắt chặt vào vỏ bơm (3), dưới dạng ápsuất tĩnh khi cam lắc trượt.

Pistol (6) thực hiện chuyển động tương đối theo hướng dọc trục bên trong mỗibuồng xi lanh trong block xi lanh (7)

Block xi lanh (7) sẽ bịt kín dầu mang áp suất tới đĩa phân phối (8) và thực hiệnchuyển động quay vịng tương đối Bề mặt này được thiết kế để cân bằng áp suất dầuđược duy trì tại mức độ thích hợp Dầu trong mỗi buồng hút xi lanh của block xi lanh(7) được hút vào và được mang đi qua đĩa phân phối (8)

b Nguyên lý làm việc

b.1 Giai đoạn 1:

7 F

E Hçnh 2-5 Giai âoản 1Hình 4 Giai đoạn 1.

Block xi lanh (7) chuyển động quay cùng với trục (1) và đế (5) trượt trên bề mặt(A) Khi đấy, cam lắc (4) di chuyển dọc theo bề mặt dạng trụ (B) nên gĩc  tạo bởiđường tâm X của cam lắc (4)và đường tâm trục của block xi lanh (7) thay đổi (gĩc gọi là gĩc lắc)

b.2 Giai đoạn 2

X

E F

Hçnh 2-6 Giai âoản 2

Hình 5 Giai đoạn 2

Trục X của cam lắc (4) duy trì gĩc lắc  trong chuyển động với đường tâm trục củablock xi lanh (7), và bề mặt (A) di chuyển như một cái cam trong chuyển động với đế(5) Bằng cách này, piston (6) trượt trên mặt trong của block xi lanh (7), như vậy,

sự khác nhau giữa thể tích buồng E và F được tạo ra trong block xi lanh (7) Quá trìnhhút vào và đẩy ra được tiếp tục bởi sự chênh lệch thể tích giữa hai khoang trên

Nĩi cách khác, khi block xi lanh (7) quay và thể tích buồng E trở nên nhỏ hơn,dầu sẽ được đưa đi trong suốt kì làm việc này Mặt khác, thể tích buồng F tăng lên, vàkhi thể tích trở nên lớn hơn thì dầu cũng sẽ được hút vào nhờ chênh áp

b.3 Giai đoạn 3

X

BHçnh 2-7 Giai âoản 3

Hình 6 Giai đoạn 3Nếu đường tâm X của cam lắc lúc này trùng với đường tâm của block xi lanh(7) thì thể tích giữa hai buồng E và F là bằng nhau Như vậy, bơm khơng làm việc(trong thực tế gĩc lắc  khơng bao giờ bằng 0)

c Điều chỉnh lưu lượng dầu

Đối với pistol (12), vùng tiếp nhận áp suất ở bên phải hay trái nó là khônggiống nhau Vì thế, bơm chính cung cấp áp suất PP luôn luôn đưa tới khoang tiếp nhậnmột áp suất tại bên có đường kính nhỏ nhất trên đuôi pistol (12).

Áp suất đầu ra Pen tại của van LS được cung cấp tới khoang nhận áp suất tạibên có đường kính giới hạn của pistol lớn nhất Mối quan hệ về độ lớn của áp suất PPtại bên có đường kính nhỏ nhất trên đuôi pistol và áp suất Pen tại bên có đường kínhgiới hạn của pistol lớn nhất và tỉ lệ giữa vùng tiếp nhận áp suất của vùng có đườngkính nhỏ nhất và lớn nhất của pistol sẽ được dùng để điều khiển sự dịch chuyển củapistol trợ lực (12)

Hình 1 Gàu xúc của máy đào Komatsu

6, 7 Tai lắp với tay đòn điều khiển quay gàu

Cấu tạo:

Có thể chế tạo bằng phương pháp đúc hoặc hàn ( trừ răng gàu vì nó được chếtạo riêng biệt)

Giữa đáy gầu và thành gầu được liên kết với nhau liền một khối

Số răng gàu lắp trên miệng gầu của gầu xúc được lắp phụ thuộc vào chiều rộngcủa gầu và đối tượng làm việc của máy Bán kính răng thích hợp đảm bảo lực thâmnhập của gầu, giảm nhẹ lực đào của gầu và tay gầu Có tất cả 5 răng gầu, loại răngngắn đảm bảo xúc được các loại đất chắc, lực đào lớn và rất khỏe

Hình dạng hình học của gàu: có dạng hai bán kính cong để giảm mòn phía saugàu và tăng khả năng chất tải

Dung tích gầu của máy đào Komatsu PW là 1,7 m3, đảm bào xúc được loại đất

đá với dung trọng theo yêu cầu, giảm tải và làm tăng tuổi thọ cho máy đào

Bảng thông số kĩ thuật của gầu xúc máy đàoDung tích 1,9 m3

Chiều cao 1839 mmChiều rộng 1475 mm

B

A A

Hình 2 Tay gầu của máy đào Komatsu

2 Lỗ lắp đòn điều khiển gầu 5 Lỗ lắp xi lanh tay gầu

Nó có thể lắp lẫn khi thay thế các dạng gầu xúc khác nhau hoặc chỉ dùng riêngcho từng loại Ví dụ: Có thể lắp gầu ngoạm vào thay cho gầu xúc nghịch

Bảng 2-2 Các thông số kĩ thuật tay gầu của máy đào Komatsu

Đặc điểm cấu tạo:

Có kết cấu hình hộp và được chế tạo bằng phương pháp hàn từ các thép tấm lạivới nhau

Cần có hình dáng hơi cong để nhằm mục đích hạ thấp đầu cần, để tăng chiềusâu đào

Riêng đối với cần xúc thì nó được bố trí một cặp xilanh nâng, hạ

Đối với cần xúc thì nó có thể lắp được thiết bị đóng cọc, thiết bị ấn bấc thấm vào đầu cần

Bảng 2-3 Các thông số kĩ thuật cần của máy đào Komatsu

Trọng lượng P 3290 Kg

1.5 Sơ đồ thủy lực nâng cần

2

4 3

7

10

9

M 1B

Sơ đô mạch thủy lực nâng cần

1 Bơm chính 9 Xy lanh cần

2 Thùng dầu 10 Van cảm nhận tải trọng

3,4 Van chống khí xâm thực 11 Cần điều khiển

5 Van một chiều 12 Van giảm áp

6 Con trượt van điều khiển chính 13 Van chia và hợp lưu lượng7,8 Van bù áp lực 14 Van hãm cần

Khi muốn nâng cần người lái tác động vào tay đòn điều khiển cần Lúc này Đầubơm qua van giảm áp 12 đến cần điều khiển nâng cần, dầu có áp lực điều khiển đếnvan điều khiển chính nâng hạ cần, làm dịch chuyển con trượt của van mở thông đườngdầu cao áp đi từ bơm qua van điều khiển chính mở van hảm cần 14, dầu chảy vào đầupiston của xy lanh cần nâng cần lên

Lúc này van điều khiển chính cũng mở phía còn lại để cho dầu hồi thùng

Việc nâng cần, còn có van nâng cần cao Khi đủ apd lực điều khiển thì van nângcần cao sẽ mở lúc này dầu cao áp qua hai van đẻ tăng thêm lưu lượng dầu chảy vàođầu piston của xy lanh cần để nâng cần lên với tốc độ cao

1.5.1 Sơ đồ thủy lực hạ cần

1B 1A

3

6

4

8 10 9

Sơ đồ mạch thủy lực hạ cần

1A, 1B Bơm chính 9 Xy lanh cần

2 Thùng dầu 10 Van cảm nhận tải trọng

3,4 Van chống khí xâm thực 11 Cần điều khiển

5 Van một chiều 12 Van giảm áp

6 Con trượt van điều khiển chính 13 Van chia và hợp lưu lượng7,8 Van bù áp lực

Khi hạ cần ngườ lái tác động vào tay đòn điều khiển theo hướng ngược lai, Lúcnày dầu đi qua bơm van giảm áp 12 đến cần điều khiển nâng cần, dầu có áp lực điềukhiển đến van điều khiển chính nâng hạ cần, làm dịch chuyển con trượt của van mởthông cho dầu cao áp đi từ bơm qua van điều khiển chính chảy vào đầu cần đẩy của xylanh cần hạ cần

Lúc này van điều khiển chính cũng mở phía còn lại để cho dầu hồi về thùng

Để tránh hiện tượng làm cho dầu chảy xy lanh nhanh hơn lưu lượng dầu mà bơmcung cấp vào, điều này gây hiện tượng E làm hỏng thiết bị Trong mạch thủy lực sẻ

mở van một chiều 5 để cho dầu chảy về phía còn lại piston một lượng đúng như nó đãchảy ra khỏi xy lanh

Tùy thuộc vào sự tác động vào cần điều khiển của người lái mà quá trình nâng hạcần nhanh hay chậm

1.5.2 Kết cấu xylanh thủy lực

Cấu tạo của xi lanh thủy lực máy đào Komatsu được cấu tạo từ các bộ phậnchính sau đây: xi lanh (19) (có nắp sau ) ; nắp trước (9) có lỗ thông cần đẩy được lắpbằng ren vào ống xylanh (19); cần đẩy (18) có tai (2) và piston (1)

1 Bạc 14 Vòng phớt piston

2 Tai của cần đẩy 15 Piston

3 Thiết bị khử bẩn 16 Đai ốc piston

4,5,8,13 Vòng bít 17 Chốt hảm

6 Vòng phớt của cần đẩy 18 Cần đẩy

7,12 Vòng giữ phớt 19 Xy lanh có nắp sau

10 Đai ốc hãm 21 Bạc nắp trước

11 Cơ cấu giảm chấn 22 Đai ốc của thiết bị khử bẩn

Tai (1) và tai (2) được chế tạo có lỗ bạc lót Chất lỏng công tác được cấp vàokhoang cần đẩy và khoang piston qua các lỗ tương ứng A,B Sự ngăn cách kín khoangpiston với khoang cần đẩy và sự truyền lực do áp lực trong khoang công tác lên cầnđẩy (18) là do piston (15) có phớt (14) và vòng đệm (13) tạo nên piston (15) liên kếtvới đầu trong cần đẩy (18) nhờ có đai ốc (16) và chốt hãm (17) Ngoài ra khắc phục sự

rò rĩ từ khoang này khoang kia trong xylanh thủy lực ở mặt ngoài của của piston bằngvòng phớt (14), ở mặt bằng vòng bít (13)

Việc giữ vòng phớt (14) dịch chuyển theo hướng chiều trục theo piston (15) lànhờ vòng phớt (12) Nắp trước (9) được hảm trên ống (19) của xi lanh bằng đai ốc(10) Bạc (21) được lắp vào nắp (9) cũng như vòng phớt (6) và vòng bít (4), (5) ở trongbạc (21) Không cho chất lỏng trông khoang cần đẩy của xi lanh thủy lực ra ngoài Khi cần đẩy chuyển động vòng phớt (7) giữ cho vòng (6) chuyển động theo chiều trục

Từ mặt ngoài của nắp (9) có thiết bị khử bụi (3) , nó được giữ bằng cách văn đai ốc(22) vào ren trong của nắp Trên cần đẩy cạnh piston (15) có lắp cơ cấu giảm chấn(11), cơ cấu này làm giảm sự va đập của piston vào nắp trước ,nó thường xảy ra ở giaiđoan cuối hành trình piston Khi kết thúc hành trình cần đẩy về bên trái , khe hở giữamép bên (20), giữa nắp (9) và mặt con của cơ cấu giảm chấn (11) được thu nhỏ lại.Chất lỏng công tác bị piston đẩy ra khỏi khoang cần đẩy vào lổ A đi qua khe hở này.Lúc này piston được hãm lai nhờ sự tiết lưu của dầu qua khe hở đó

1.5.3 Van điện từ

a Cấu tạo

1

Hình 2-49 Kết cấu van điện từ

Kết cấu van điện từ

b Nguyín lý lăm việc

- Khi chưa lăm việc

Bộ phậnchấp hành

Van tự giảm áp

Hình 2-50 Khi chưa làm việcVan điện từ khi chưa lăm việc

Vì dòng tín hiệu chưa tới bộ điều khiển, cuộn dđy điện từ (3) chưa lăm việc Do

đó, con trượt (4) bị đẩy bởi lò xo (6)

Bằng quâ trình năy, đường từ P tới A bị đóng vă dầu thủy lực từ bơm thủy lựcchính không thể chảy văo bộ phận chấp hănh được

- Khi hoạt động

Bộ phậnchấp hành

Van tự giảm áp

Hình 2-51 Khi làm việcVan điện từ khi lăm việc

Dòng tín hiệu được đưa từ bộ điều khiển tới cuộn dđy điện từ vă kích hoạt nó

Do đó, con trượt (4) sẽ dịch chuyển vă mở đường thông cho dầu thủy lực từ bơm chínhqua cửa P vă con trượt (4) tới cửa A vă chảy văo bộ phận chấp hănh

Tại đúng thời điểm năy, cửa T bị đóng nín dầu không thể chảy về thùng dầu

1.5.4 Van chống tự hạ cần

Khi cần điều khiển chưa lăm việc, câc van năy sẽ tâc động để không cho dầu rò

rỉ từ con trượt (1) tại đây cần vă không cho cần tự hạ xuống

a Khi tiến hănh nđng cần

van chống tự hạ Cần xi lanh Cần

van kiểm tra

áp suấtnâng Cần

1A

4 5

d3

6 4

d1d2

Khi người lâi tiến hănh nđng cần, dầu âp suất chính tâc động lín theo hướng trâidiện tích mặt A Do sự chính âp lực giữa đường kính ngoăi d1 của ụ trước (5) văđường kính đây d2 Khi âp lực trín thắng được lực lò xo (4) thì ụ trước (5) sẽ di chuyểnsang trâi

Thím văo đó, dầu âp suất chính cũng tâc dụng lín đường kính đế d3 của van (6)theo hướng sang phải Tới khi thắng lực lò xo (4) thì van (6) sẽ dịch chuyển sang phải

Vì thế, dầu áp suất chính từ van phân phối chảy qua khe hở của van (5) và chảytới điểm cuối hành trình của xi lanh cần.

b Khi tiến hành giữ cần

Hình 3 Khi tiến hành giữ Cần

Khi cần đã được nâng lên, cần điều khiển sẽ di chuyển về vị trí giữ cần, lượngdầu chảy vào trong mặt trong của ụ (5) qua lỗ (a) sẽ bị đóng lại bởi xi lanh điều khiển(2) Dầu áp suất chính và áp suất giữ tại đáy của xi lanh cần dễ bị ngắt

Tại thời điểm này, áp suất giữ tại điểm cuối hành trình của xi lanh cần tác độnglên diện tích mặt A theo hướng phải do sự khác nhau giữa đường kính ngoài d1 của ụ(5) và đường kính đáy d2 Ụ (5) bị đóng lại do lực gây ra bởi tổng lực trên và lực lò xo(4), vì thế, áp suất dầu chính và áp suất giữ cần taj đáy của xi lanh cần bị ngắt.

Thêm vào đó, áp suất giữ tại đáy của xi lanh cần tác động lên đường kính ngoài

d4 của van (6) theo hướng trái Van (6) bị đóng lại do lực gây ra bởi lực trên và lực lò

xo cộng lại, vì thế, dầu áp suất chính và áp suất giữ cần tại đáy xi lanh cần bị ngắt Kếtquả là cần được giữ nguyên vị trí

1.5.5 Van hồi dầu nhanh

Khi tay gău vươn ra, van năy giảm lượng lớn âp suất mất đi của dầu hồi về từđây xi lanh gău

a Khi tay gău vươn ra

Từ van hạ tay gàu

Áp suất PPC

c

Hình 2-55 Khi tay gàu vươn raHình 5 Khi tay gău vươn ra

Khi điều khiển tay gău vươn ra, âp suất thủy lực từ van phđn phối đẩy con trượt(1) vă dầu mang âp suất từ khoang (b) trong ụ sẽ được xả ra ngoăi qua lỗ (c)

Dầu tại điểm cuối hănh trình của tay gău chảy từ lỗ (a) tới buồng (b) qua lỗ (c)

để xả, vì vậy âp suất dầu tại buồng (b) giảm nhanh

Khi âp suất tại buồng (b) giảm xuống thấp hơn âp suất tại cửa A, âp suất tại cửa

A sẽ tâc dụng lín mặt C (= tiết diện của d1-d2) Vì sự chính lệch âp lực tại đườngkính ngoăi d1 của van (2) vă đường kính đế d2 nín van (2) sẽ di chuyển sang trâi vă âpsuất dầu từ cửa A sẽ tới cửa B Từ đó, dầu sẽ được xả tới thùng dầu thủy lực

b Khi tiến hănh giữ tay gău

Tới van hạ tay gàu

Hình 2-56 Khi giữ tay gàu

c

Áp suất PPCHình 6 Khi giữ tay gău

Dầu thủy lực đê chảy qua lỗ (a) trong van (2) lúc năy đê bị đóng lại bởi pistonđiều khiển (1) Vă văo thời điểm năy, âp suất giữ cần tại điểm cuối hănh trình của taygău sẽ tâc động lín diện tích C theo hướng phải bới sụ chính lệch âp lực tại đườngkính ngoăi d1 của van (2) vă đường kính đế d2 Van (2) sẽ bị đóng lại do tổng lực tâcdụng của lò xo (3) vă lực trín Vì thế, cửa A vă B bị đóng lại

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYÊN ĐỘNG BỘ CÔNG TÁC MÁY

ĐÀO KOMATSU 2.1 Tính toán các lực tác dụng lên hệ xi lanh thủy lực điều khiển hệ thống công tác

Ta xét quá trình làm việc của máy đào như hình vẽ:

Hình 2-1 Sơ đồ lực tác dụng lên máy đào KOMATSU

2.2 Xác định chiều dày phoi cắt lớn nhất, lực cản đào và tích đất

Giả sử trong thời gian đào đất, gầu chuyển động nhờ tay gầu, chiều dày lớn nhấtcủa phoi đất đạt được khi răng gầu cắt hết tầng đào và ngang với khớp O2 Khớp O2 có

độ cao ngang mặt bằng đứng của máy

Trong trường hợp này chiều dày phoi đất lớn nhất được tính theo công thức :

t

H b

q c

.

Ta có : O2 O3 = 3,38 (m).

lg : chiều dài của gầu xúc: lg = 1,839 (m)

Suy ra: Hn = O2O3 +lg= 3,38 + 1,839 = 5,219 (m)

Kt: Hệ số tơi của đất, ta tính cho đất loại IV do đó ta chọn Kt = 1,37

Vậy chiều dày phoi đất lớn nhất là:

(m) = 9,5 ( cm )

Trong trường hợp này, thành phần lực cản đào theo phương tiếp tuyến với quỹđạo đào lớn nhất tác dụng lên răng gầu (hay mép gầu) được xác định theo công thứccủa N G Dombrovski:

P1= K1.b.Cmax

Trong đó:

K1: Hệ số cản đào, theo bảng 1.III.1 [1] với đất cấp IV, chọn K1= 36 ( N/cm2 )

P1: Lực cản đào tiếp tuyến tác dụng lên răng gầu (hay mép gàu)

b: Chiều rộng gầu, b=147,5 (cm)

Lực cản đào lớn nhất tiếp tuyến tác dụng lên răng gầu:

P1= b.K1.Cmax=147,5.36.9,5= 50445 (N)

2.3 Xác định lực trong xilanh quay tay gầu

Để xác định lực tác dụng lên cán piston của xi lanh quay tay gầu ta dựa vào đặcđiểm thứ hai của quá trình đào và tích đất trong máy đào gầu ngược truyền động thuỷlực

Theo đặc điểm này, ta có thể xem cần là cố định và gàu được liên kết cứng vớitay gàu, chỉ có xi lanh quay tay gầu làm việc

Lực đẩy Pt của xylanh quay tay gầu sẽ đạt giá trị lớn nhất tại hai vị trí:

Vị trí thứ nhất

Vị trí thứ nhất với các đặc điểm tính toán như sau:

Tay gầu gần như vuông góc với phương ngang, trục của tay gầu vuông góc vớitrục dọc của xi lanh quay tay gầu hay cũng chính là phương của lực Pt trong xi lanhquay tay gầu