Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống thủy lực trên xe cần trục

Nội dung đề tài gồm những nội dung Tổng quan về hệ thống thủy lực Các hệ thống chính của xe cần trục ôtô Kato Nk250E V Tính toán động lực học khi cần làm việc Tính toán thiết kế một số phần tử thủy lực Tính toán thiết kế bơm và xy lanh thủy lực Xây dựng mô hình xe cần trục thực nghiệm Vận hành và bảo dưỡng xe cần trục

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

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG

THỦY LỰC TRÊN XE CẦN TRỤC

Sinh viên thực hiện: LÊ XUÂN HUẤN MAI VĂN TRUNG NGUYỄN XUÂN LINH

Đà Nẵng – Năm 2018

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống thủy lực trên xe cần trục

Nhóm sinh viên thực hiện:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thủy lực

Giới thiệu chung và các thông số kĩ thuật chính về xe cần trục

Chương 2: Các hệ thống chính của xe cần trục ôtô KATO NK250E-V

Hệ thống động lực, hệ thống truyền động, thông số kĩ thuật của bơm, van điều

khiển, chân chống, thiết bị nâng hạ cần trục, thiết bị thay đổi chiều dài cần, thiết bị

quay cần, bộ phận quay, cơ cấu di chuyển, hệ thống điều khiển, hệ thống tời, chân

chống, khảo sát sơ đồ mạch thủy lực tổng thể trên xe cần trục, sơ đồ mạch thủy lực và

nguyên lí làm việc khi nâng hạ cần, thay đổi chiều dài cần, chân chống, quay tháp ,quay tời, kết cấu và nguyên lí làm việc của một số van trong mạch thủy lực trên cần

trục ôtô KATO NK250E-V

Chương 3: Tính toán động lực học khi cần làm việc

Xây dựng mô hình động lực học, lập phương trình tính toán và kết quả đạt được

Chương 4: Tính toán thiết kế một số phần tử thủy lực

Tính toán thiết kế van an toàn, van tiết lưu, van tràn, tính chọn động cơ thủy lực

quay tời, động cơ thủy lực quay toa

Chương 5: Tính toán thiết kế bơm và xy lanh thủy lực

Tính toán bơm, tính toán kiểm nghiệm xy lanh thủy lực

Chương 6: Xây dựng mô hình xe cần trục thực nghiệm

Mục đích ý nghĩa của mô hình, tính toán xây dựng mô hình , thiết kế khung xe,

thông số kĩ thuật khung và xe thiết kế, dựng mô hình 3D bằng phần mềm CATIA, tính

ứng suất trên phần mềm RDM, tính toán thiết kế bơm trên xe mô hình, lựa chọn mô tơ

thủy lực, tính toán van tiết lưu, thiết kế bộ truyền đai thang, thiết kế bộ truyền bánh

răng truyền động quay giữa mô tơ thủy lực và tang tời, tính toán thiết kế các phần tử

mô tơ quay toa, tính chọn cáp và ròng rọc

Chương 7: Vận hành và bảo dưỡng xe cần trục

Quy trình vận hành, quy trình bảo dưỡng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống thủy lực trên xe cần trục

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Catalogue shop manual KATO hydaraulic truck crane NK250E-V

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a Phần chung:

1 Lê Xuân Huấn

Tổng quan về hệ thống thủy lực Khảo sát mạch thủy lực tổng thể trên xe cần trục KATO NK250E-V

2 Mai Văn Trung Xây dựng mô hình xe cần trục thực nghiệm

3 Nguyễn Xuân Linh Vận hành và bảo dưỡng xe cần trục

b Phần riêng:

1 Lê Xuân Huấn

Khảo sát hệ thống điều khiển, bộ phận quay và cơ cấu di chuyển, sơ đồ và nguyên lí làm việc của mạch thủy lực quay tháp, kết cấu và nguyên lí làm việc của van điều khiển quay tháp,tính toán động lực học khi cần làm việc, tính toán thiết

kế van an toàn, tính chọn động cơ thủy lực quay toa, tính ứng suất trên khung bằng phần mềm RDM, tính toán thiết kế các phần tử của mô hình mô tơ quay toa, tính chọn thiết bị mang tải

Khảo sát hệ thống động lực , hệ thống tời , sơ đồ và nguyên

lí của mạch thủy lực nâng hạ cần, thay đổi chiều dài cần chính, kết cấu và nguyên lý làm việc của cụm van điều khiển, van cân bằng,tính toán thiết kế, kiểm nghiệm bơm thủy lực, tính toán van tràn cho bơm bánh răng, tính toán chọn bơm xe

3 Nguyễn Xuân Linh

Khảo sát hệ thống truyền động, sơ đồ và nguyên lí làm việc của mạch thủy lực hệ thống chân chống, Kết cấu, nguyên lý làm việc của van kiểm tra kép, tính toán thiết kế van tiết lưu, tính toán thiết kế xi lanh thủy lực, tính chọn động cơ thủy lực kéo tời, dựng mô hình 3D xe cẩu bằng phần mềm CATIA, chọn động cơ điện, tính toán các van trên mô hình, tính toán

xy lanh thủy lực

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

a Phần chung:

TT Họ tên sinh viên Nội dung

1 Lê Xuân Huấn Bản vẽ tống thể xe cần trục (A3)

Bản vẽ tổng thể xe mô hình (A3 )

2 Mai Văn Trung Sơ đồ mạch thủy lực tổng thể (A3)

3 Nguyễn Xuân Linh Sơ đồ mạch thủy lực trên xe mô hình (A3)

b Phần riêng:

1 Lê Xuân Huấn

Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển quay toa Bản vẽ van an toàn tác dụng gián tiếp Bản vẽ kết cấu van điều khiển quay tháp

2 Mai Văn Trung

Bản vẽ kết cấu bơm bánh răng

Sơ đồ mạch thủy lực nâng hạ cần

Sơ đồ mạch thủy lực thay đổi chiều dài cần

3 Nguyễn Xuân Linh

Sơ đồ mạch thủy lực hệ thống chân chống Bản vẽ kết cấu van giảm áp

Bản vẽ kết cấu xy lanh thủy lực

6 Họ tên người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Võ Đạo

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 29/01/2018

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, nền kinh tế của đất nước ngày càng phát triển mạnh mẽ, đặc biệt giai đoạn hội nhập quốc tế, hàng hóa nhập vào và xuất ra càng nhiều, yêu cầu thiết bị vận chuyển bốc xếp chuyên dụng càng cao Để đảm nhận việc đó chủ yếu là các cần trục ôtô

Quá trình làm việc của cần trục thường được dẫn động bởi hệ thống thủy lực Vì vậy, việc tìm hiểu nguyên lý làm việc, kết cấu của hệ thống thủy lực trên cần trục, để từ

đó có phương án sửa chữa, bảo dưỡng được dễ dàng Đồng thời để áp dụng những kiến

thức được học về thủy lực vào thực tế Em đã chọn đề tài “Thiết kế và xây dựng mô

hình hệ thống thủy lực trên xe cần trục”

Để thực hiện đề tài này em đã khảo sát hệ thống điều khiển, bộ phận quay và cơ cấu di chuyển, sơ đồ và nguyên lí làm việc của mạch thủy lực quay tháp, kết cấu và nguyên lí làm việc của van điều khiển quay tháp,tính toán động lực học khi cần làm việc, tính toán thiết kế van an toàn, tính chọn động cơ thủy lực quay toa, tính ứng suất trên khung bằng phần mềm RDM, tính toán thiết kế các phần tử của mô hình mô tơ quay toa, tính chọn thiết bị mang tải

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít

và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quý thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em hoàn thiện hơn

Cuối cùng, nhóm em gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn Võ

Đạo, thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn sinh viên đã giúp nhóm em hoàn thành đồ

án này

Đà Nẵng, ngày 24 tháng 5 năm 2018

Nhóm viên thực hiện

Lê Xuân Huấn

Mai Văn Trung

Nguyễn Xuân Linh

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

1 Những nội dung trong đồ án là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của trực

tiếp của thầy ThS.Nguyễn Võ Đạo

2 Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, thời gian, địa điểm

3 Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Nhóm sinh viên thực hiện

Lê Xuân Huấn

Mai Văn Trung

Nguyễn Xuân Linh

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vii

DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC 2

1 Tổng quan 2

1.1 Mục đích, ý nghĩa đề tài 2

1.2 Công dụng, yêu cầu, phân loại của các hệ thống truyền động thuỷ lực 3

1.2.1 Công dụng 3

1.2.2 Yêu cầu 3

1.2.3 Phân loại 3

1.2.3.1 Truyền động thuỷ tĩnh 3

1.2.3.2 Truyền động thuỷ động 4

1.3 Giới thiệu chung về cần trục ôtô KATO NK250E-V 4

1.3.1 Kết cấu chung 4

1.3.2 Các thông số kỹ thuật chính trên cần trục ôtô KATO NK250E-V 7

1.3.2.1 Thông số kỹ thuật phần xe 7

1.3.2.2 Thông số của động cơ 7

1.3.2.2 Thông số kỹ thuật phần cần trục 7

1.3.3 Một số hệ thống trên xe cần trục ôtô KATO NK250E-V 8

Chương 2: CÁC HỆ THỐNG CHÍNH CỦA XE CẦN TRỤC ÔTÔ KATO NK250E-V 9

2 Các hệ thống chính của cần trục ôtô KATO NK250E-V 9

2.1 Hệ thống động lực 9

2.2 Hệ thống truyền động 9

2.2.1 Bơm 12

2.2.2 Chân chống 12

2.2.3 Thiết bị nâng, hạ cần trục 13

2.2.4 Thiết bị thay đổi chiều dài cần 14

2.2.5 Thiết bị quay cần 14

2.2.6 Thiết bị tời 15

2.2.7 Thiết bị tích nạp 15

2.3 Bộ phận quay và cơ cấu di chuyển 15

2.3.1 Bộ phận quay 15

2.3.2 Cơ cấu di chuyển 18

2.4 Hệ thống điều khiển 19

2.5 Hệ thống tời 19

2.6 Hệ thống chân chống 21

2.7 Khảo sát hệ thống truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V 23

2.7.1 Sơ đồ tổng thể mạch thủy lực trên cần trục ôtô KATO NK 250E-V 23

2.7.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực 24

2.8 Các hệ thống truyền động thủy lực chính trên cần trục ôtô KATO NK250E-V 26

2.8.1 Truyền động thủy lực khi ra, vào chân chống 26

2.8.2 Truyền động thủy lực khi nâng, hạ cần trục 28

2.8.3 Truyền động thủy lực khi thay đổi chiều dài cần chính 30

2.8.4 Truyền động thủy lực khi quay tháp 32

2.8.4.1 Sơ đồ mạch thủy lực khi quay tháp 32

2.8.4.2 Nguyên lý làm việc 32

2.9 Truyền động thuỷ lực khi quay tời 33

2.9.1 Sơ đồ truyền động 33

2.9.2 Nguyên lý hoạt động của mạch thủy lực quay tời 34

2.10 Kết cấu, nguyên lý làm việc một số van trong mạch thủy lực trên cần trục KATO NK250E-V 35

2.10.1 Kết cấu, nguyên lý làm việc của cụm van điều khiển cần trục và tời 35

2.10.1.1 Kết cấu cụm van điều khiển 35

2.10.1.2 Nguyên lý làm việc 37

2.10.2 Kết cấu, nguyên lý làm việc của van cân bằng 40

2.10.2.1 Kết cấu 40

2.10.2.2 Nguyên lý làm việc 40

2.10.3 Kết cấu, nguyên lý làm việc của van kiểm tra kép 42

2.10.3.1 Kết cấu van kiểm tra kép 42

2.10.3.2 Nguyên lý làm việc 43

2.10.4 Kết cấu, nguyên lý làm việc của van giảm áp 44

2.10.4.1 Kết cấu 44

2.10.4.2 Nguyên lý làm việc 45

2.10.5 Kết cấu, nguyên lý làm việc của van điều khiển quay tháp 45

2.10.5.1 Kết cấu 45

2.10.5.2 Nguyên lý làm việc 46

Chương 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KHI CẦN LÀM VIỆC 47

3 Tính toán động lực học khi cần trục làm việc 47

3.1 Cơ sở tính toán 47

3.2 Xây dựng mô hình 47

3.2.1 Căn cứ để lập mô hình động lực học 47

3.2.2 Các bước xây dựng mô hình tính toán động lực học 48

3.2.3 Mô hình động lực học cần trục ôtô KATO NK250E-V 48

3.3 Phương pháp tính toán và kết quả đạt được 49

3.3.1 Phương pháp tính 49

3.3.1.1 Lập phương trình chuyển động 49

3.3.1.2 Xác định lực căng trong cáp cần (Tc) 57

3.3.2 Kết quả đạt được 58

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT SỐ PHẦN TỬ THỦY LỰC 59

4.1 Tính toán thiết kế van an toàn 59

4.1.1 Sơ bộ về van an toàn 59

4.1.2 Phân loại van an toàn 60

4.1.3.Tính toán van an toàn tác dụng gián tiếp 62

4.2 Van tiết lưu 67

4.2.1.Sơ bộ về van tiết lưu 67

4.2.2 Phân loại 67

4.2.3 Tính toán thiết kế van tiết lưu 69

4.3.Tính toán van tràn cho bơm bánh răng 70

4.3.1 Ở chế độ làm việc bình thường của hệ thống (chế độ toàn tải) 70

4.3.2 Ở chế độ làm việc quá tải của hệ thống 71

4.4 Tính toán chọn động cơ thủy lực kéo tời 72

4.5 Tính toán chọn động cơ thủy lực quay toa 76

Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BƠM VÀ XYLANH LỰC 79

5.1 Sơ lược các loại bơm thủy lực 79

5.2 Tính toán bơm trên xe cần trục 82

5.2.1 Tính toán và kiểm tra bơm bánh răng truyền động 82

5.2.1.1 Tính bơm 82

5.2.1.2 Tính công suất của bơm 85

5.3 Giới thiệu xylanh thủy lực 85

5.3.1 Nhiệm vụ 85

5.3.2 Tính toán xylanh thủy lực 86

Chương 6: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XE CẦN TRỤC THỰC NGHIỆM 100

6.1 Mục đích, ý nghĩa và yêu cầu của mô hình 100

6.1.1 Ý nghĩa, mục đích của mô hình 100

6.1.2 Yêu cầu của mô hình 100

6.2 Tính toán xây dựng mô hình 101

6.2.1 Xây dựng mô hình khung xe 101

6.2.2 Thông số kĩ thuật của khung và xe mô hình 103

6.2.3 Dựng mô hình xe cần trục bằng phần mềm CATIA 105

6.2.3.1 Các hệ thống chính trên xe cần trục 105

6.2.4 Cần trục 108

6.2.5 Bệ đỡ 109

6.2.6 Tính ứng suất trên khung bằng phần mềm RDM 110

6.3 Tính toán thiết kế bơm trên xe mô hình 113

6.3.1 Chọn loại bơm sử dụng trên mô hình 113

6.3.2 Kiểm nghiệm bền bánh răng 117

6.3.3 Xây dựng biên dạng răng của bánh răng 118

6.3.4 Tính toán trục 119

6.3.5 Tính toán trục bơm 119

6.3.6 Tính toán bộ trục 121

6.4 Chọn môtơ điện 123

6.5 Lựa chọn mô tơ thủy lực 124

6.6 Thiết kế tính toán các van trên mô hình 125

6.6.1 Chọn van phân phối 125

6.6.2 Van tiết lưu 125

6.6.2.1 Tính toán thiết kế van tiết lưu 126

6.7 Thiết kế xylanh thủy lực 127

6.8 Thiết kế bộ truyền dẫn dộng trên xe mô hình 128

6.8.1 Thiết kế bộ truyền đai thang 128

6.8.1.1 Công dụng phân loại truyền động đai 128

6.8.1.2 Tính toán bộ truyền đai thang 129

6.8.2 Tính toán thiết kế các phần tử của mô hình mô tơ quay toa 130

6.8.3 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng truyền động quay giữa mô tơ và tang tời 133

6.9 Tính toán và chọn thiết bị mang tải 135

6.9.1 Cáp thép 135

6.9.1.1.Cấu tạo 135

6.9.1.2 Phân loại 135

6.9.1.3 Tính chọn cáp 136

6.9.2 Ròng rọc 137

Chương 7: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG XE CẦN TRỤC 138

7.1 Quy trình vận hành 138

7.2 Quy trình bảo dưỡng 139

7.2.1 Bảo dưỡng hàng ngày 139

7.2.2 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp I 139

7.2.3 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp II 140

7.2.4 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp III 141

KẾT LUẬN 142

TÀI LIỆU THAM KHẢO 143

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 1.1: Thông số kĩ thuật xe cần trục ô tô KATO NK250E-V

Bảng 1.2: Thông số động cơ xe cần trục ô tô KATO NK250E-V

Bảng 1.3: Thông số kĩ thuật của phần cần trục

Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật của bơm bánh răng

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của thiết bị điều khiển chân chống

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thiết bị điều khiển nâng, hạ cần trục Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật của thiết bị thay đổi chiều dài cần

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của thiết bị điều khiển quay cần

Bảng 2.6: Thông số kĩ thuật của thiết bị điều khiển tời

Bảng 2.7: Thông số kĩ thuật của thiết bị nạp

Bảng 6.1: Thông số kĩ thuật của khung xe

Bảng 6.2: Thông số kĩ thuật của xe mô hình

Bảng 6.3: Thông số kỹ thuật của bơm bánh răng

Bảng 6.4: Các thông số cơ bản của bánh răng

Bảng 6.5: Thông số kĩ thuật của mô tơ thủy lực trên xe mô hình

Bảng 6.6: Thông số xylanh trên xe mô hình

Hình 1.1: Kết cấu chung của cần trục KATO NK250E-V

Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền động thủy lực trên cần trục ôtô Hình 2.2: Sơ đồ dẫn động quay tháp trên cần trục ôtô KATO NK250E-V Hình 2.3: Sơ đồ dẫn động hệ thống tời trên cần trục ôtô KATO NK250E-V Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống chân chống cần trục ôtô KATO NK250E-V Hình 2.5: Sơ đồ mạch thủy lực tổng thể KATO NK250E-V

Hình 2.6: Sơ đồ mạch truyền động thuỷ lực khi ra, vào chân chống

Hình 2.7: Sơ đồ mạch thuỷ lực khi nâng, hạ cần trục

Hình 2.8: Sơ đồ mạch thuỷ lực kéo dài cần chính

Hình 2.9: Sơ đồ mạch thuỷ lực khi quay tháp

Hình 2.10: Sơ đồ mạch truyền động thuỷ lực khi quay tời

Hình 2.11: Kết cấu cụm van điều khiển

Hình 2.12: Kết cấu cụm van điều khiển

Hình 2.13: Kết cấu cụm van điều khiển

Hình 2.15: Van điều khiển ở vị trí nâng tải

Hình 2.16: Van điều khiển ở vị trí nâng cần trục

Hình 2.17: Kết cấu van cân bằng

Hình 2.18: Van cân bằng khi trụ nâng đứng yên

Hình 2.19: Van cân bằng khi nâng cần trục

Hình 2.20: Van cân bằng khi hạ cần trục

Hình 2.21: Kết cấu van kiểm tra kép

Hình 2.22: Van kiểm tra kép khi kéo dài cần trục

Hình 2.23: Van kiểm tra kép khi thu ngắn cần trục

Hình 2.24: Kết cấu van giảm áp

Hình 2.25: Kết cấu van điều khiển quay tháp

Hình 2.26: Dẫn động khi quay tháp sang phải

Hình 3.1: Mô hình động lực học cần trục ôtô

Hình 3.2: Sơ đồ xác định lực căng trong cáp cần

Hình 4.1: Van an toàn kiểu vi sai có đệm giảm chấn

Hình 4.2: Kết cấu van giảm áp tác dụng gián tiếp

Hình 4.3: Sơ đồ tính toán van kiểu bi

Hình 4.4: Mặt cắt tiết diện lưu thông van

Hình 4.5: Mặt cắt van biểu diễn độ nâng van

Hình 4.6: Mặt cắt biểu diễn đường kính lớn nhất của van piston Hình 4.7: Kí hiệu van tiết lưu có tiết diện không thay đổi Hình 4.8: Van tiết lưu điều chỉnh được

Hình 4.9: Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay

Hình 4.10: Kết cấu van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay Hình 4.11 : Sơ đồ tính toán van tiết lưu

Hình 4.12: Kiểu van piston tác dụng trực tiếp

Hình 5.6: Bơm piston rôto hướng trục

Hình 5.7: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Hình 5.8: Cấu tạo của xylanh thủy lực

Hình 5.9: Sơ đồ tính toán xylanh lực

Hình 5.10: Sơ đồ tính lực nâng cần của xylanh

Hình 5.11: Sơ đồ tính toán xylanh chân chống

Hình 5.12: Sơ đồ tính toán xylanh thay đổi chiều dài cần Hình 5.13: Sơ đồ tính toán lực xylanh thay đổi chiều dài cần Hình 6.1: Sơ đồ thủy lực bộ phận công tác của xe mô hình Hình 6.2: Mô hình xe cần trục 3D

Hình 6.3: Hình ảnh mặt cắt mô hình tổng thể

Hình 6.4: Kết cấu khung dầm xe thiết kế

Hình 6.5: Kích thước của khung

Hình 6.6: Khung xe mô hình

Hình 6.7: Cần xe mô hình

Hình 6.8: Cần trục ở trạng thái ban đầu

Hình 6.9: Cần trục ở trạng thái giãn tối đa

Hình 6.10: Chân chống xe mô hình

Hình 6.11: Tháp quay toa xe mô hình

Hình 6.12: Tổng thể xe mô hình

Hình 6.13: Kích thước của đoạn cần 1

Hình 6.14: Kích thước của đoạn cần 2

Hình 6.15: Kích thước đoạn cần 3

Hình 6.16: Bệ đỡ

Hình 6.17: Mô hình tính toán khung xe

Hình 6.18: Biểu đồ biến dạng của khung

Hình 6.19: Biểu đồ lực cắt tác dụng lên khung xe

Hình 6.20: Biểu đồ mô men xoắn

Hình 6.21: Biểu đồ mô men uốn

Hình 6.22: Biểu đồ ứng suất

Hình 6.23: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Hình 6.24: Xây dựng biên dạng răng

Hình 6.31: Kết cấu trục bơm bị động

Hình 6.32: Kết cấu bơm bánh răng thiết kế

Hình 6.33: Mô tơ điện dùng trên mô hình

Hình 6.34: Mô tơ thủy lực dùng trên xe mô hình

Hình 6.35: Van phân phối

Hình 6.36: Kết cấu van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay Hình 6.37: Sơ đồ tính toán van tiết lưu

DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

KÍ HIỆU

Flx: lực tác dụng của lò xo

Clxbi: độ cứng của lò xo nén bi

Sm diện tích mở của van piston

xvan: độ nâng của van

M: mômen do tải trọng ngoài tác dụng

γ : Khối lượng riêng của chất lỏng

q1: chuyển dịch góc của động cơ

q2: chuyển dịch góc của tháp quay

q3: chuyển dịch thẳng theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo đỉnh cần

i1: tỷ số truyền của cơ cấu quay

S1: độ cứng quy dẫn của trục động cơ và khớp nối

Q: lưu lượng thực tế của bơm

Qlt: lưu lượng lý thuyết của bơm

Qv : lưu lượng qua van tràn

D đường kính vòng lăn

D đường kính vòng tròn cơ sở

2

D đường kính vòng tròn đỉnh

b chiều dày bánh răng

h: chiều cao ăn khớp

L: khoảng cách tâm giữa 2 bánh răng d: đường kính ống công tác

tl

N : công suất thủy lực của bơm

dc

N : công suất dẫn động trục bơm

pv : áp suất dư của dầu ở cửa van

F : diện tích tiết diện thông qua van

Flx : lực lò xo của van tràn

Nd : công suất của mô tơ điện

Q: lưu lượng qua van tiết lưu

ρ: khối lượng riêng của dầu

Ax: diện tích mặt cắt của khe hở

p1 : áp suất dầu ở buồng công tác

p2 : áp suất dầu ở buồng mang cần piston

A1 : diện tích buồng công tác

A2 : diện tích buồng mang cần

Rt: bán kính tang tời kéo cáp nâng hạ hàng

MỞ ĐẦU

Ở nước ta hiện nay, quá trình vận chuyển hàng hóa ngày càng phát triển, yêu cầu vận chuyển ngày càng cao Để thực hiện công việc đó xe cần trục là một trong những loại xe được sử dụng để làm công việc này

Sự phát triển của khoa học công nghệ đặc biệt là điều khiển tự động bằng thủy lực, trên các xe cần trục hiện nay hầu như tất cả chức năng điều khiển và truyền động đều bằng thủy lực

Với đồ án “Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống thủy lực trên xe cần trục” này giúp em củng cố những kiến thức đã học, hiểu hơn về hệ thống truyền động thủy lực trên xe cần trục Đồng thời, giúp em hiểu kĩ nguyên lí làm việc, cách sử dụng, phương pháp vận hành, quy trình bảo dưỡng cũng như tầm quan trọng của xe cần trục trong các lĩnh vực liên quan đối với sự phát triển kinh tế đất nước

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC

1 Tổng quan

1.1 Mục đích, ý nghĩa đề tài

Hiện nay, các ngành kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí động lực nói riêng, đòi

hỏi kỹ sư và cán bộ kỹ thuật được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đối sâu

rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ

thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa, sử dụng và đánh giá chất lượng của xe

Trong ngành giao thông vận tải, việc bốc xếp và di chuyển hàng hoá chủ yếu được

sử dụng bởi ôtô và máy công trình, nhưng trọng tâm là cần trục ôtô Việc sử dụng ôtô

cần trục làm giảm nhẹ sức lao động nặng nhọc của công nhân, đồng thời mang lại hiệu

quả kinh tế cao Cần trục ôtô là máy trục vạn năng, những cơ cấu và kết cấu chịu tải

của nó được đặt trên khung của ôtô tải Để thực hiện các nguyên công làm việc, thì ở

cần trục ôtô có các kiểu truyền động như sau:

➢ Cần trục truyền động bằng cơ học

➢ Cần trục truyền động bằng điện

➢ Cần trục truyền động bằng thuỷ lực

➢ Cần trục truyền động kết hợp

Do mỗi kiểu truyền động có ưu và nhược riêng, nhưng với khả năng đạt năng suất,

hiệu quả cao của truyền động thuỷ lực, cùng với mục tiêu kinh tế và sửa chữa dễ dàng,

nên em đã chọn đề tài: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG THỦY

LỰC TRÊN XE CẦN TRỤC

Do việc khảo sát hệ thống thủy lực của cần trục ôtô KATO NK250E-V sẽ giúp cho

việc bảo dưỡng, sửa chữa được đơn giản Từ đó, có thể cải tiến, thay thế một số bộ

phận mà không ảnh hưởng đến chế độ làm việc Với mục đích cuối cùng nhằm tăng

năng suất lao động, giảm các thiết bị ngoại nhập, mở rộng thị trường sản phẩm cơ khí

Việt Nam, đưa đến hiệu quả kinh tế

Ngoài những mục đích trên, đề tài này còn có ý nghĩa to lớn đối với sinh viên, áp

dụng được những vấn đề đã học để tìm hiểu, khảo sát và nghiên cứu thiết kế hệ thống

truyền động thuỷ lực trên các xe máy công trình khác Đồng thời nâng cao kĩ năng làm

việc nhóm hiệu quả để hoàn thành công việc Từ đó, có cơ hội tiếp xúc, làm quen với

công việc chuyên môn của mình sau này mà không quá bỡ ngỡ

Bản thân hy vọng đề tài này như một tài liệu tham khảo, để giúp người sử dụng

hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống truyền động thuỷ lực trên cần trục KATO

NK250E-V, từ đó có biện pháp khắc phục và sửa chữa những hư hỏng xảy ra đối với

Truyền động thuỷ lực là tổ hợp các cơ cấu thuỷ lực và máy thuỷ lực Nó có công dụng, dùng môi trường chất lỏng làm không gian để truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác, trong đó có thể biến đổi vận tốc, lực, mô men và biến đổi dạng theo quy luật của chuyển động Truyền động thuỷ lực phù hợp với việc truyền công suất lớn, nhưng êm dịu, ổn định và dễ tự động hoá mà các truyền động khác không có

1.2.2 Yêu cầu

Hệ thống truyền động thuỷ lực cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

➢ Truyền được công suất cao và lực lớn, hoạt động với độ tin cậy cao, nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng

➢ Điều chỉnh được vận tốc làm việc, dễ tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình cho sẵn

➢ Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc vào nhau

➢ Có khả năng đề phòng quá tải

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

➢ Các đường ống không được rò rỉ, tổn thất các đường ống nhỏ, có khả năng đề phòng sự va đập thuỷ lực, tổn thất cột áp, tổn thất công suất và xâm thực

ngành kỹ thuật như: Truyền động thuỷ lực dùng máy cắt kim loại, trong xe máy công trình, trong máy tuabin, ở hệ thống phanh- trợ lực tay lái trên ôtô…

1.3 Giới thiệu chung về cần trục ôtô KATO NK250E-V

3215 11930

3 2 1

Hình 1.1: Kết cấu chung của cần trục KATO NK250E-V

1 Cáp tời chính; 2 Cáp tời phụ; 3 Cần chính; 4 Móc tải; 5 Tang tời phụ; 6 Tang tời chính; 7 Đối trọng; 8 Chân chống chính phía sau; 9 Bàn quay; 10 Khung xe; 11 Trụ nâng cần; 12 Chân chống chính phía trước; 13 Cần điều khiển chân chống; 14 Nạng

đỡ cần; 15 Chân chống phụ; 16 Cần phụ

Trên khung 10 của ôtô có gắn một bàn quay 9, đây là phần cơ bản của cơ cấu quay Để trong quá trình làm việc cần trục ôtô được ổn định, ở khung của ôtô được trang bị các chân chống: 2 chân chống bên phải, 2 chân chống bên trái, 1 chân chống phụ phía trước và phía sau có thêm đối trọng 7 Tuỳ theo vị trí và chiều dài cần, mà việc điều khiển chân chống cho phù hợp với chế độ nâng tải và góc quay cần Trên bàn quay có lắp những cơ cấu nâng tải, cơ cấu thay đổi tầm với của cần, cơ cấu quay của bàn quay, giá đỡ

Cần chính 1 gồm 4 đoạn, với kích thước của đoạn gốc là 10m, 3 đoạn còn lại được lồng vào đoạn gốc mỗi đoạn dài 7m Bên dưới cần chính còn được trang bị thêm cần phụ, nhằm phục vụ việc nâng tải trọng nhẹ Thực hiện việc nâng vật bởi bộ tời gồm: 2 tang quay được dẫn động bởi 2 động cơ thuỷ lực và được lắp với hộp giảm tốc,

bộ dây cáp tời và móc tải 4 Việc nâng, hạ vật được điều khiển thông qua dẫn động ly hợp lắp ở tang tời Tời gồm có: tời chính và tời phụ, các tời điều khiển độc lập bởi các cần điều khiển riêng và được trang bị thiết bị phanh tự động

Cabin cần trục được làm bằng thép hàn, bên trong được lắp các thiết bị điều khiển việc nâng, hạ, quay cần, các bảng chỉ dẫn điều khiển Các cần điều khiển 13 thực hiện việc ra, vào chân chống, tuỳ theo mỗi trạng thái làm việc mà chân chống được đặt ở vị trí đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành cần trục

Cần trục ôtô KATO NK250E-V, việc dẫn động các thiết bị công tác được truyền

từ động cơ chính lắp trên ôtô, qua hộp thu công suất, hộp giảm tốc trung gian để truyền

cơ năng cho các thiết bị

Để hiểu rõ hơn các thông số kỹ thuật, mục này ta cần phải xét các khái niệm sau:

➢ Chiều dài của cần: là khoảng cách tính bằng mét giữa tâm trục ngõng mút của cần, đến tâm trục của ròng rọc đầu cần Trong quá trình làm việc ở mỗi vị trí, nếu chiều dài cần vượt quá giá trị ghi trong bảng đặc tính, thì khả năng nâng tải của cần trục sẽ thấp hơn giá trị được quy định cho mỗi chiều dài cần Lúc này cần trục sẽ làm việc ở khả năng nâng tải thấp hơn so với giá trị quy định

➢ Tầm với của cần: là khoảng cách nằm ngang từ trục quay của bàn quay đến đường trục đi qua trọng tâm của tải trọng được nâng, và trùng với đường tâm của ổ móc Tầm với cho trong bảng đặc tính là giá trị thực tế đã tính cả độ võng cần Vì vậy, khi sử dụng cần trục phải dựa trên cơ sở của bảng đặc tính đã cho Tuy nhiên, tầm với cho trong bảng đặc tính tải, cho ta biết tải trọng khi sử dụng cần phụ phải bao gồm giá trị khi mà cần chính đã được đẩy ra hoàn toàn (31m) Nếu sử dụng cần phụ khi cần chính chưa đẩy ra hoàn toàn, khi đó mọi hoạt động của cần phụ sẽ chỉ còn phụ thuộc vào độ dài cần chính

➢ Sức nâng tải của cần trục: là trọng lượng lớn nhất được cần trục nâng lên ở tầm với này hay tầm với khác, khi đã đảm bảo sự dự trữ cần thiết về tính ổn định và

sự vững chắc của các cơ cấu (sức nâng tải lớn nhất phù hợp với tầm với của cần, tầm với càng tăng thì sức nâng tải càng giảm, và ngược lại Khả năng nâng tải của cần trục sử dụng tương đương với khả năng nâng tải của cần chính ở mức tải lớn nhất là: 25000 kg Khi đó tải trọng nâng phải bao gồm khối móc chính và cáp treo ở đầu cần Khả năng nâng tải của cần trục được tính toán dựa trên độ bền, và sự làm việc ổn định của kết cấu cũng như tất cả các thiết bị khác của cần trục

➢ Tốc độ nâng tải: là đoạn đường mà tải di chuyển được theo phương thẳng đứng trong một đơn vị thời gian Cần trục sẽ hoạt động ổn định và an toàn, khi sử dụng đúng các chế độ tải trọng và được điều khiển theo đúng theo quy định Khi tốc độ gió lớn hơn 10 m/s, lúc đó không được vận hành cần trục

➢ Thời gian thay đổi tầm với của cần: là thời gian cần nâng lên từ vị trí tầm với lớn nhất, đến vị trí tầm với nhỏ nhất và ngược lại

➢ Góc quay của bàn quay: là góc quay lớn nhất, mà trên đó cần có thể quay lại từ

vị trí cuối đến vị trí nào đó ban đầu Ở cần trục KATO NK250E-V, nó có thể quay được cả hai phía với góc quay 3600

1.3.2 Các thông số kỹ thuật chính trên cần trục ôtô KATO NK250E-V

1.3.2.1 Thông số kỹ thuật phần xe

Bảng 1.1: Thông số kĩ thuật xe cần trục ôtô KATO NK250E-V

1.3.2.2 Thông số của động cơ

Bảng 1.2: Thông số động cơ xe cần trục ôtô KATO NK250E-V

Thời gian đẩy cần chính 105 giây (từ 10 m ÷ 31 m)

+ Trang thiết bị an toàn

➢ ACS (thiết bị tự động dừng cẩu)

➢ Thiết bị chống lật cần chính

➢ Thiết bị chống quá tải

➢ Thiết bị khoá chân chống

➢ Phanh tời tự động

➢ Van an toàn thuỷ lực

➢ Thiết bị khoá tang

Chương 2: CÁC HỆ THỐNG CHÍNH CỦA XE CẦN TRỤC ÔTÔ KATO

Động lực của máy công trình có thể là:

➢ Động cơ đốt trong : Phổ biến là động cơ DIESEL công suất dưới 500 KW

➢ Động cơ điện: Dùng nguồn điện mạng điện công nghiệp, công suất không hạn chế

➢ Kết hợp: Thường là diesel – máy điện hoặc diesel – máy thuỷ lực

Ba hình thức động lực phổ biến trên khi phân tích so sánh và lựa chọn, khó có thể nói rằng cái này lợi hơn cái kia nếu không xuất phát từ một trường hợp thực tế

Cần trục ôtô KATO NK250E-V, ta đang khảo sát sử dụng nguồn động lực động

cơ đốt trong - động cơ diesel gồm 6 xi lanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, là động cơ

4 kỳ, có công suất lớn nhất 165 KW, tăng áp trên đường ống nạp

2.2 Hệ thống truyền động

Hệ thống truyền động có chức năng truyền năng lượng từ động cơ chính đến bộ phận công tác, làm cho các thành phần của thiết bị công tác máy trục hoạt động (cần trục, trụ chống, trụ nâng), đồng thời thực hiện các chức năng khác (quay bàn quay, và các bộ phận khác)

Ở cần trục KATO NK250E-V, sử dụng kiểu truyền động thuỷ lực với kiểu truyền động này, các cơ cấu của cần trục được truyền động bằng dòng áp suất ở thể lỏng và các dòng áp suất được tạo ra nhờ các bơm thuỷ lực Những bơm này hoạt động nhờ mô men quay của động cơ sau khi đã qua hộp thu công suất Lúc đó, dòng có áp suất cao

sẽ được phân bố tới các cụm van điều khiển thực hiện việc dẫn động

Cần trục ôtô truyền động thuỷ lực có những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao, bảo đảm

an toàn trong quá trình làm việc, sử dụng đơn giản Đồng thời tăng năng suất lao động, cải thiện điều kiện lao động của người sử dụng Thế nhưng, khi sử dụng truyền động thuỷ lực đòi hỏi trình độ chuyên môn của người điều khiển phải cao, ngoài kiến thức

cơ khí người lái còn nắm được cấu tạo của các trang bị thuỷ lực Việc chăm sóc, sửa chữa và bảo dưỡng cũng rất phức tạp

Với sơ đồ khối của hệ thống thuỷ lực trên cần trục đang khảo sát, ta có quá trình truyền động được thực hiện như hình 2.1

18

11

10 9 9

6 6

8

15 16

Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền động thủy lực trên cần trục ôtô

1 Thùng chứa dầu; 2 Bàn quay; 3 Van điều khiển cần trục; 4 Xi lanh nâng, hạ cần trục; 5 Van phân phối; 6 Xi lanh thay đổi chiều dài cần; 7 Trụ phanh; 8 Động cơ quay tời; 9 Trụ ly hợp; 10 Van ly hợp; 11 Bình tích áp; 12 Van tích nạp; 13 Van xoay; 14 Động cơ quay tháp; 15 Trụ ngang; 16 Trụ đứng; 17 Van điều khiển chân

chống; 18 Trụ trước; P Cụm bơm bánh răng

Động cơ cung cấp nguồn năng lượng cho việc dẫn động cụm bơm, đi qua hộp giảm tốc Từ đây, dầu được bơm dẫn động có áp suất cao đưa đến các thiết bị công tác, thông qua đường ống dẫn dầu Trên đường dẫn đến các thiết bị làm việc, có lắp các thiết bị điều khiển, van an toàn, van cân bằng… Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng của mỗi cơ cấu công tác, mà dầu được các bơm cung cấp tới, thông qua cum van điều khiển thực hiện quá trình làm việc

Sau đây ta sẽ xét chức năng của từng bộ phận:

➢ Bơm 3: Cung cấp dầu có áp suất cao đi qua cụm van xoay 17, thực hiện việc dẫn động động cơ thuỷ lực 15 để thực hiện việc quay tháp Đồng thời một đường dầu khác đi qua cụm van điều khiển 2, đến các xi lanh trụ chống để đảm bảo sự

ổn định cho cần trục trong quá trình làm việc

➢ Bơm 4: Thực hiện cung cấp dầu cao áp vào bình tích áp, đồng thời dẫn động động cơ thuỷ lực của thiết bị làm mát dầu thuỷ lực hoạt động

* Van điều khiển bằng tay gạt (cho phần xe):

Các van này dùng để vận hành hệ thống 4 chân chống thuỷ lực chính, và chân chống phụ phía trước đầu xe, bằng cách điều chỉnh áp suất dầu thuỷ lực của van giảm

áp lắp bên trong

* Khớp nối quay:

Khớp nối quay có tác dụng dẫn dầu được bơm từ bơm thuỷ lực, và dòng điện từ ắc quy đến đài quay, cho phép vận hành chân ga trên đài

* Van điều khiển bằng tay gạt (van ngăn kéo cho phần cần trục):

Các van này dùng để vận hành cần chính và tời Áp suất dầu thuỷ lực trong mạch được điều chỉnh tuỳ thuộc vào van xả lắp bên trong van điều khiển

* Van điện từ (cho việc vận hành tời ở tốc độ cao)

Khi toàn bộ công tắc vận hành tời ở tốc độ cao tắt, van này dẫn dầu thuỷ lực từ bơm số 2 trở về thùng Khi một trong số những van này bật, nó sẽ tích lượng dầu từ bơm số 1 lại

* Van dẫn hướng (cho thiết bị làm mát dầu thuỷ lực):

Van này điều khiển dòng chảy của dầu thuỷ lực để dẫn động động cơ của quạt làm mát dầu

* Động cơ thuỷ lực:

Động cơ này được dẫn động nhờ áp suất dầu thuỷ lực quay quạt làm mát dầu trước khi trở về thùng

Trong quá trình làm việc ta có thông số kỹ thuật của các thiết bị trong hệ thống

truyền động thủy lực như sau:

* Bơm 4: Thực hiện việc nạp cho bình tích áp

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của bơm bánh răng

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của thiết bị điều khiển chân chống

Van điều khiển

Van an toàn

Trụ ngang

Tên thông số Giá trị Đơn vị

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thiết bị điều khiển nâng, hạ cần trục

Van điều khiển

2.2.4 Thiết bị thay đổi chiều dài cần

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật của thiết bị thay đổi chiều dài cần

Van điều khiển

Xylanh thay đổi chiều dài cần

2.2.5 Thiết bị quay cần

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của thiết bị điều khiển quay cần

2.2.6 Thiết bị tời

Bảng 2.6: Thông số kĩ thuật của thiết bị điều khiển tời

Van điều khiển

Mô tơ tời

Bảng 2.7: Thông số kĩ thuật của thiết bị nạp

Dẫn động cơ cấu được thực hiện thông qua động cơ thủy lực, truyền cơ năng cho kết cấu thừa hành là bộ truyền bánh răng

Bộ phận quay của bàn quay được lắp trên khung của cơ cấu di chuyển Dầu cao áp

từ bơm số 3, thông qua thiết bị điều khiển đến dẫn động động cơ thuỷ lực quay để truyền cơ năng cho thiết bị công tác Động cơ này cần đảm bảo trị số mômen xoắn ở trên trục đi ra của nó đủ lớn, để trực tiếp dẫn động bánh răng di chuyển thường xuyên

ăn khớp với vành răng của vòng răng Nó có một cặp bánh răng (bánh răng di động - vành răng)

Để thực hiện việc quay đài có các thiết bị dẫn động như hình 2.2

cả khi rơi vào tình trạng quá tải Tải trọng cho phép ở từng khu vực, tuỳ thuộc vào khẩu

độ của các chân chống thuỷ lực và chân chống phụ

Khi quay cần, đưa cần chính từ vùng có tải trọng cho phép lớn sang vùng có tải trọng cho phép nhỏ hơn Cần phải nghiên cứu và hiểu rõ giá trị được ghi trên bảng đặc tính tải, và hết sức tập trung theo dõi để tránh bị quá tải

Nếu trong lúc quay cần, còi báo nguy hiểm và màn hình hiển thị nguy hiểm, thì phải ngừng việc quay lại ngay lập tức, sau đó hạ tải xuống đất hoặc phải quay theo chiều ngược lại để thoát khỏi tình trạng quá tải, và tránh khả năng có thể gây tai nạn Không được phép kéo rê tải trọng lại gần hoặc kéo tải trọng bên sườn bằng cách quay cần Thao tác như vậy, có thể làm hư hỏng cần trục và dẫn đến tai nạn Trước khi quay cần phải xác định khoảng không trong phạm vi làm việc, và đảm bảo tải trọng cũng như cần chính, cần phụ không thể bị va đập vào các chướng ngại vật

Để quay cần ta kéo hoặc đẩy tay gạt điều khiển, việc điều khiển tốc độ quay bằng cách đẩy hoặc kéo tay gạt này nhiều hay ít, đồng thời với việc nhấn chân ga mạnh hay

nhẹ Khi công tắc lựa chọn quay cần ở vị trí quay tự do, cần phải tính đến lực quán tính đồng thời với việc khử lắc Phải kéo tay phanh để dừng đài quay sau khi ngừng quay Khi rời khỏi cabin cần trục luôn luôn phải kéo tay phanh quay cần lên

Việc điều khiển công tắc lựa chọn quay cần sang vị trí quay tự do hoặc quay có dẫn động tuỳ thuộc vào yêu cầu công việc

* Quay tự do:

Đài quay sẽ tiếp tục quay do tác động của lực quán tính ngay cả khi tay gạt điều khiển đã đưa về vị trí trung gian Nhưng cần phải lưu ý đến tác động này khi đưa tay gạt điều khiển quay cần cẩu về vị trí trung gian Tác dụng của việc quay tự do là rất hữu ích khi phải nâng tải bằng tay cần chính ngắn và tải trọng lớn, nhưng trọng tâm không nằm thẳng hàng dưới cần chính Khi bắt đầu thao tác nâng tải lên và công tắc lựa chọn ở vị trí quay tự do, thì đài quay sẽ tự động quay đưa cần chính về phía tải trọng làm cho tải trọng được nâng theo phương thẳng đứng

* Quay dẫn động:

Đài quay sẽ dừng quay ngay lập tức khi tay gạt điều khiển đã được đưa về vị trí trung gian Nhưng cần chú ý đưa tay gạt điều khiển quay cần về vị trí trung gian một cách nhẹ nhàng

Kết cấu và nguyên tắc hoạt động của hệ thống được thể hiện trên hình 2.2

8

10

9 T

7

4

III T 1

2 3

5 6

Hình 2.2: Sơ đồ dẫn động quay tháp trên cần trục ôtô KATO NK250E-V

1 Van điều khiển; 2 Mạch dầu phanh tháp quay; 3 Van điện từ; 4 Đường dầu thấp áp; 5 Đường dầu cao áp; 6 Van điều khiển quay tháp; 7 Van điều khiển phanh tháp quay; 8 Hộp giảm tốc;9 Bánh răng dẫn động tháp quay; 10 Từ van nạp; 11

Động cơ thủy lực; T Thùng chứa dầu; III Bơm pit tông hướng trục

2.3.2 Cơ cấu di chuyển

Cần trục ôtô KATO NK250E-V, có thiết bị di chuyển loại bánh lốp Việc truyền động thông qua ôtô tải được động cơ DIESEL, 6 xi lanh thẳng hàng Động cơ được làm mát bằng nước, 4 kỳ Nên loại xe này có tính linh động rất cao, có thể di chuyển trên mọi địa hình Trong quá trình di động, xe có khả năng đạt tốc độ tối đa 65 km/h Xe có công thức bánh xe 6x4, làm cho tính lưu động của xe rất cao, có thể đạt được công suất tối đa 165 KW Xe được di chuyển bằng bánh lốp, với kích cỡ lốp giống nhau có ký hiệu: 1100 – 20 – 16 PR

2.4 Hệ thống điều khiển

Để cần trục vận hành được theo ý muốn, người lái phải tiến hành điều khiển các van trượt di chuyển Quá trình đó có thể được thực hiện bằng: tay, nam châm điện, thuỷ lực.v.v…

* Điều khiển bằng tay (khớp- đòn bẩy)

➢ Ưu điểm: Sự điều khiển bằng tay cho phép không cần phải sử dụng các cơ cấu phụ để điều khiển các van trượt của bộ phân phối thuỷ lực Do đó, giảm được một phần tiêu hao công suất để dẫn động cơ cấu phụ như: bơm điều khiển, động

cơ điện.v.v…

➢ Nhược điểm: Hệ thống điều khiển kiểu này phức tạp, cồng kềnh, khó bố trí Trong những trường hợp phụ tải lớn việc điều khiển rất khó khăn

* Điều khiển bằng nam châm điện

Việc điều khiển được thực hiện bằng các công tắc từ Khi đóng hoặc ngắt mạch điện thì van trượt sẽ dịch chuyển tương ứng

*Điều khiển thuỷ lực (điều khiển tuỳ động)

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

Đối với hệ thống truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V, do việc sử dụng bộ phân phối thuỷ lực kiểu nhiều buồng nên các van trượt của bộ phân phối thuỷ lực này được điều khiển bằng cơ khí (khớp – đòn bẩy) là hợp lý hơn Bởi vì, như chúng ta đã biết kết cấu của bộ phân phối thuỷ lực này bao gồm nhiều buồng riêng

lẻ ghép lại, do đó điều khiển bằng cơ khí sẽ thuận lợi hơn trong việc sửa chữa và thay thế

2.5 Hệ thống tời

Hệ thống tời thực hiện việc nâng, hạ vật từ vị trí đặt đến chỗ làm việc Trong đó,

nó thực hiện quá trình cuốn và nhả cáp tuỳ theo trạng thái làm việc yêu cầu

Để phân biệt loại tời, ta dựa vào tải trọng nâng mà chia ra: Tời chính và tời phụ, việc dẫn động của hệ thống tời được thực hiện thông qua động cơ pittông hướng trục

và được lắp với bánh răng hộp giảm tốc Các tời được điều khiển độc lập bởi các cần điều khiển riêng Hệ thống này được lắp phanh tự động Trên tang tời được lắp ly hợp tời – là loại thường đóng, dẫn động thuỷ lực

Trong quá trình nâng, hạ vật tời có khả năng hoạt động ở 2 chế độ tốc độ: tốc độ nhanh và tốc độ chậm, tuỳ thuộc vào tải trọng nâng và trạng thái làm việc Việc điều

khiển tời 2 tốc độ được điều khiển bằng công tắc lựa chọn tốc độ trên bàn điều khiển, thông qua quá trình làm việc của bơm số 1 và bơm số 2

Để thực hiện việc hạ móc tời có 2 phương án: Hạ móc bằng rơi tự do và hạ móc có dẫn động Rơi tự do chỉ được thực hiện khi trên móc tải không có trọng vật Khi móc tải mang trọng vật việc nâng, hạ được các thiết bị điều khiển việc dẫn động hệ thống tời Quá trình này làm tăng tính an toàn khi cần trục làm việc

Trên cần trục KATO NK250E-V, hệ thống tời được thực hiện như sau:

Khi nâng vật, thực hiện việc mở ly hợp Sau đó thông qua cụm van thuỷ lực điều khiển bằng tay gạt 6, đưa cần điều khiển về vị trí nâng, mở đường dầu cao áp từ bơm 1 đến dẫn động động cơ thuỷ lực, làm quay tang tời 4 và 14 thực hiện việc nâng vật Để bảo đảm áp suất dầu cao áp đến động cơ thuỷ lực thoả mãn yêu cầu kỹ thuật, đường dầu cao áp được dẫn qua van cân bằng Khi điều chỉnh tốc độ nâng theo trạng thái tải trọng, dựa vào van điều tiết, thực hiện quá trình làm việc của bơm 1, hay cả bơm 1 và bơm 2

Quá trình hạ cũng được thực hiện tương tự, nhưng cần điều khiển phải đưa về vị trí

hạ vật Để vật đứng yên ta đưa cần điều khiển về vị trí trung gian, lúc đó dầu từ bơm sẽ được dẫn về bình chứa

Quá trình làm việc của hệ thống tời được thể hiện trên hình 2.3

11 10

1

C

Hình 2.3: Sơ đồ dẫn động hệ thống tời trên cần trục ôtô KATO NK250E-V

1, 2 Xi lanh điều khiển phanh tời; 3 Phanh tời; 4 Tang tời; 5 Van tràn; 6 Van điều khiển; 7 Van chặn; 8 Van phân phối; 9 Van điều khiển; 10 Van chặn; 11 Van cân bằng; 12 Thùng chứa dầu; 13 Bình tích áp; 14 Tang tời; 15, 16 Van điều chỉnh; A

Từ bơm số 2; B Từ bơm số 1; C Từ bơm số 4

2.6 Hệ thống chân chống

Trong quá trình làm việc của cần trục để bảo đảm tính ổn định và an toàn, đồng

thời tăng khả năng nâng tải, trên cần trục ôtô đã sử dụng hệ thống chân chống Cần trục KATO NK250E-V, có hệ thống trụ chống gồm: Chân chống chính và chân chống phụ

Ở chân chống chính được bố trí hai bên thân cần trục, có tất cả bốn trụ chống- hai trụ trước và hai trụ sau Chân chống phụ được đặt phía đầu xe

Hệ thống chân chống được dẫn động bởi bơm pittông hướng trục, dầu có áp suất cao được dẫn đến các chân chống nhằm phục vụ mục đích đưa vào, đẩy ra và nâng hạ trụ chống Quá trình được thực hiện thông qua cụm van điều khiển, trên nó có lắp các van an toàn, nhằm bảo đảm áp suất làm việc ổn định của trụ chống Ngoài ra, trước khi

đi vào trụ chống dầu áp suất cao còn đi qua van dẫn hướng 6, nhằm dẫn dầu theo hướng xác định trong quá trình làm việc, đồng thời còn đảm bảo trong quá trình ngừng cung cấp dầu cao áp, trụ không thay đổi trạng thái kế cả lúc đường ống bị nứt vỡ hoặc

rò rỉ Việc thu vào, đẩy ra hay nâng, hạ trụ chống tùy thuộc vào vị trí của van điều khiển Trạng thái làm việc của chân chống phụ thuộc vào tải trọng nâng như trong bảng đặc tính tải trọng nâng ta đã xét Vị trí làm việc của trụ chống chính có hai vị trí cơ bản: Trụ chống đưa ra một nửa và trụ chống đưa ra hoàn toàn

Quá trình làm việc của hệ thống chân chống được thể hiện ở hình 2.4

A A

I II III

V VI IV

A - A

4 5

1

Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống chân chống cần trục ôtô KATO NK250E-V

1.Trụ ngang; 2 Trụ đứng chân chống chính; 3 Trụ đứng chân chống phụ; 4 Van chặn

; 5 Van chặn; 6 Van an toàn; 7 Van điều khiển; 8 Cụm van điều khiển chân chống;

9 Van tràn; I, II Tới thùng chứa dầu; III Từ bơm số 3; IV Tới van xoay; V, VI Tới

thùng chứa dầu

2.7 Khảo sát hệ thống truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V

2.7.1 Sơ đồ tổng thể mạch thủy lực trên cần trục ôtô KATO NK 250E-V

b

a

P4 P3 P2 P1

42 27

41 40

39

33 32 31 30 29 28 27 26 25

24 23 22 21

20 19

16 18

17 16 15

Xi lanh lực; 17 Khớp quay; 18 Xi lanh ly hợp; 19 Cụm van điều khiển ly hợp; 20 Xi lanh trợ lực; 21 Van vòng; 22 Bộ tản nhiệt; 23 Động cơ làm mát dầu; 24 Van giảm áp; 25 Van kiểm tra; 26 Van điều khiển việc tích nạp; 27 Bộ nối; 28 Van điều khiển;

29 Van cấp; 30 Cụm van điều khiển; 31 Động cơ thủy lực; 32 Van an toàn; 33 Trụ đứng trước; 34 Trụ đứng bên phải trước; 35 Trụ đứng bên phải sau; 36 Trụ đứng bên trái trước; 37 Trụ đứng bên trái sau; 38 Trụ ngang bên phải trước; 39 Trụ ngang bên phải sau; 40 Trụ ngang bên trái trước; 41 Trụ ngang bên trái sau; 42 Bộ lọc; 43 Van ly hợp; 44 Van điều khiển tốc độ nhanh của tời; 45 Van đỡ tải; P1 Bơm

số 1; P2 Bơm số 2; P3 Bơm số 3; P4 Bơm số 4

2.7.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực

Chất lỏng từ thùng chứa dầu được chuyển đến các cụm van điều khiển thông qua dãy bơm bánh răng 1 Cụm van điều khiển, bao gồm các van trượt có số lượng cửa thông tùy thuộc vào mục đích sử dụng của mỗi cơ cấu Khi một trong các van trượt này

ở vị trí làm việc, thì lúc đó các cơ cấu chấp hành của cần trục mới làm việc

Cụm bơm bánh răng được động cơ xe dẫn động thông qua khớp nối và hộp giảm tốc Lúc này dầu cao áp được bơm tạo ra, đưa tới các cụm van điều khiển nhờ bàn quay

4 Để dẫn động các cơ cấu chấp hành, mỗi mạch có lắp thêm các cụm van hỗ trợ riêng

Từ bơm P1 chất lỏng công tác đi đến van phân phối thủy lực sáu cửa năm trạng thái Nhờ van này mà ta có thể điều khiển sự làm việc của động cơ thủy lực 17 để thực hiện việc quay tời Ở van trượt dùng cho hệ thống tời, nó có khả năng điều chỉnh vô cấp vận tốc của cơ cấu chấp hành, thay đổi gia tốc trong quá trình khởi động và dừng Lúc đó dầu cao áp đến dẫn động làm quay động cơ thủy lực Chiều quay của động cơ tời tùy thuộc vào người vận hành điều khiển van ở vị trí nâng, hạ vật Để bảo đảm áp suất làm việc và tính an toàn, trên mạch tời có lắp van cân bằng, vị trí của nó được đặt sát động

cơ thủy lực Động cơ dẫn động hệ thống tời có khả năng đảo chiều quay của cần trục,

hạ vật thông qua cụm van điều khiển 5 dẫn động động cơ tời và người vận hành đưa cần điều khiển ly hợp tời ở vị trí làm việc của nó Quá trình nâng, hạ vật ở cần trục có hai trạng thái tốc độ: Vận hành ở tốc độ bình thường, lúc đó dầu cao áp cung cấp cho

hệ thống chỉ thông qua bơm số 1, còn trường hợp vận hành tời ở tốc độ cao dầu có áp suất cao cung cấp cho hệ thống bởi cả hai bơm 1 và 2 Khi hạ móc tải không mang tải

ta có thể cho nó rơi tự do, nhưng tránh trường hợp mang tải, lúc đó cần thực hiện việc

hạ tải theo dẫn động

Cần trục được nâng, hạ thông qua trụ nâng 13, dầu cao áp được bơm số 2 cung cấp đi tới cụm van điều khiển để đưa tới trụ nâng Để đảm bảo áp suất làm việc ổn định

và tránh trường hợp các đường ống bị nứt vỡ, trên hệ thống lắp van cân bằng 11

Trong quá trình làm việc để thay đổi chiều dài cần trục được thực hiện bởi các xi lanh 15 Cần trục gồm 4 đoạn được lồng vào nhau, việc thu vào và đưa ra thông qua 2

xi lanh Trên mỗi xi lanh thay đổi chiều dài cần có các van cân bằng nhằm bảo đảm áp suất làm việc và tính an toàn cho hệ thống Chiều dài cần trục được sử dụng tùy theo yêu cầu của mỗi trạng thái làm việc, lúc đó các xi lanh được cung cấp dầu cao áp từ bơm số 2 tới thông qua van điều khiển, đi qua van lựa chọn mà xi lanh nào có thể làm việc Khi tải trọng vượt quá giá trị cho phép, lúc này van tràn mở ra nối thông dầu cao

áp với bình chứa, cần trục ngưng hoạt động