Nghiên cứu hệ thống thuỷ lực máy xúc gạt huyndai r170w 9 và các phần tử bảo vệ an toàn trên một số mạch chính của máy

Tính cấp thiết của đề tài Máy xúc gạt là thiết bị thi công công trình, được xếp vào loại máy công trình, sử dụng để bốc xúc, san gạt, ủi than, đất, đá, khoáng vật tại các kho, bãi chứa,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN HỒNG NGOAN

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC MÁY XÚC GẠT HYUNDAI R170W-9 VÀ CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ AN TOÀN

TRÊN MỘT SỐ MẠCH CHÍNH CỦA MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN HỒNG NGOAN

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC MÁY XÚC GẠT HYUNDAI R170W-9 VÀ CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ AN TOÀN

TRÊN MỘT SỐ MẠCH CHÍNH CỦA MÁY

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị mỏ, dầu khí

Mã số: 60.52.12

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Đức Sướng

HÀ NỘI - 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Người viết luận văn

NGUYỄN HỒNG NGOAN

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

7 Cơ sở dữ liệu

8 Cấu trúc luận văn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY XÚC GẠT VÀ ỨNG DỤNG

CỦA NÓ TRONG THI CÔNG

1.1 Một số loại máy xúc – gạt thường dùng và ứng dụng của nó trong thi

1.2 Giới thiệu chung về máy xúc gạt thủy lực Hyundai R170W-9

1.2.1 Công dụng và phạm vi sử dụng của máy xúc gạt Hyundai R170W-9

1.2.1.1 Công dụng của máy

1.2.1.2 Phạm vi sử dụng của máy

1.2.2 Kết cấu chung của máy xúc gạt Hyundai R170W-9

1.2.3 Nguyên lý làm việc của máy xúc gạt Hyundai R170W-9

1.2.4 Các đặc tính kỹ thuật của máy xúc gạt Hyundai R170W-9

1.2.5 Phạm vi làm việc của máy

1.2.6 Khối lượng các bộ phận chính của máy

1.2.7 Tiêu chuẩn của các thành phần chủ yếu của máy

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY XÚC GẠT HYUNDAI R170W-9

2.1 Hệ thống thủy lực chung toàn máy

2.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực chung toàn máy

2.1.2 Sơ đồ mạch hút và phân phối thủy lực

2.1.2.1 Sơ đồ khối

2.1.2.2 Sơ đồ thủy lực mạch hút, phân phối và hồi dầu cơ cấu điều khiển

2.1.3 Sơ đồ mạch hồi dầu

2.1.4 Sơ đồ mạch điều khiển thủy lực

2.1.5 Bơm chính

2.1.6 Kết cấu của bộ phận điều chỉnh bơm

2.1.7 Cụm van điều khiển chính

2.2 Mạch thủy lực nâng hạ cần máy

2.2.1 Mạch thủy lực cho hoạt động nâng cần

2.2.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực nâng cần

2.2.1.2 Hoạt động của van điều khiển chính

2.2.2 Mạch thủy lực cho hoạt động hạ cần

2.2.2.1 Sơ đồ mạch thủy lực hạ cần

2.2.2.2 Hoạt động của van điều khiển chính

2.3 Mạch thủy lực co duỗi tay gầu

2.3.1 Mạch thủy lực cho hoạt động co tay gầu

2.3.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực co tay gầu

2.3.1.2 Hoạt động của van điều khiển chính

2.3.2 Mạch thủy lực cho hoạt động duỗi tay gầu

2.3.2.1 Sơ đồ mạch thủy lực duỗi tay gầu

2.3.2.2 Hoạt động của van điều khiển chính

2.4 Mạch thủy lực co duỗi gầu

2.4.1 Mạch thủy lực cho hoạt động co gầu

2.4.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực co gầu

2.4.1.2- Hoạt động của van điều khiển chính

2.4.2 Mạch thủy lực cho hoạt động duỗi gầu

2.4.2.1 Sơ đồ mạch thủy lực duỗi gầu

2.4.2.2 Hoạt động của van điều khiển chính

2.5 Mạch thủy lực cho hoạt động quay máy

2.5.1 Sơ đồ mạch thủy lực quay máy

2.5.2 Hoạt động của van điều khiển chính

2.6 Mạch thủy lực di chuyển máy

2.6.1 Sơ đồ mạch thủy lực

2.6.2 Hoạt động của van điều khiển chính

2.6.2.1 Hoạt động của van điều khiển chính trong trường hợp tiến xe

2.6.2.2 Hoạt động của van điều khiển chính trong trường hợp lùi xe

2.7 Mạch thủy lực hệ thống phanh máy xúc gạt Hyundai R170W-9

2.8 Mạch thủy lực thiết bị lái máy xúc gạt Hyundai R170W-9

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MẠCH THỦY LỰC CHÍNH VÀ CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ TRONG MẠCH

Đặt vấn đề

3.1 Sơ đồ mạch thuỷ lực điều khiển xilanh nâng cần

3.2 Các thông số kỹ thuật của các phần tử trong hệ thống

3.2.1 Bơm thuỷ lực

3.2.2 Đường ống đẩy từ bơm đến trước van phân phối

3.2.3 Đường ống đẩy từ van phân phối đến xilanh cần

3.2.4 Đường ống hồi dầu từ sau van phân phối về thùng dầu

3.2.5 Xilanh nâng hạ cần

3.2.6 Cụm van điều khiển chính

3.2.7 Loại dầu sử dụng trong hệ thống

3.3 Phân tích và xác định các kích thước tính toán

3.3.1 Vị trí chịu tải lớn nhất của xilanh nâng hạ cần

3.3.2 Phân tích và xác định các kích thước tính toán của gầu

3.3.3 Phân tích và xác định các kích thước tính toán của tay gầu

3.3.4 Phân tích và xác định các kích thước tính toán của cần

3.4 Tính toán tải trọng tác dụng lên xilanh cần

3.5 Tính toán chung hệ thống thuỷ lực của cơ cấu nâng cần

3.5.1 Tính toán tổn thất áp suất trên đường ống đẩy từ bơm đến cụm van phân phối

3.5.1.2 Tổn thất trên ống thép

3.5.1.3 Tổn thất qua lọc dầu cao áp

3.5.2 Tính toán tổn thất áp suất ở cụm van phân phối

3.5.2.1 Tổn thất qua van hành trình 2/2

3.5.2.2 Tổn thất qua van hành trình 4/3

3.5.2.3 Tổn thất qua van hành trình 6/3

3.5.2.4 Tổn thất qua van một chiều

3.5.3 Tính toán tổn thất áp suất từ cụm van phân phối đến xilanh cần

3.5.3.1 Tổn thất áp suất trên ống thép d35

3.5.3.2 Tổn thất áp suất trên ống mềm

3.5.3.3 Tổn thất áp suất trên ống thép d30

3.6 Tính toán các thông số cơ bản của bơm và xilanh thủy lực

3.6.1 Tính toán, kiểm tra các thông số cơ bản của xilanh nâng hạ cần

3.6.1.1 Kết cấu của xilanh

3.6.1.2 Tính toán lực đẩy dọc trục piston do áp suất thủy lực tạo ra

3.6.1.3 Tính công suất lớn nhất của xilanh khi nâng cần

3.6.1.4 Tính hiệu suất của xilanh

3.6.1.5 Tính hệ số dự trữ công suất của xilanh nâng hạ cần

3.6.1.6 Tính toán, kiểm tra các kích thước cơ bản của xilanh nâng hạ cần

3.6.2 Tính toán, kiểm tra các thông số cơ bản của bơm dầu

3.6.2.1 Xác định áp suất yêu cầu của bơm dầu

3.6.2.2 Xác định lưu lượng yêu cầu của bơm dầu

3.7 Các phần tử bảo vệ trong mạch và tính toán cơ bản một số phần tử bảo

vệ khi quá tải

3.7.1 Van một chiều

3.7.2 Van một chiều tự khử

3.7.3 Van điều áp

3.7.3.1 Tính toán áp suất tới hạn của van điều áp

3.7.3.2 Tính toán lưu lượng qua van điều áp

3.3.3.3 Tính toán áp suất xả qua van điều áp

3.7.4 Van an toàn, van xả

3.7.5 Van tiết lưu

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Quan hệ giữa áp suất Ps và lưu lượng dầu Qr qua van điều áp 109

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1- Các loại máy xúc 17

Hình 1.2 - Máy bốc xúc Hitachi 19

Hình 1.3 - Máy san gạt Komatsu 20

Hình 1.4 - Cấu tạo chung của máy xúc gạt thuỷ lực Hyundai R170W-9 23

Hình 1.5 - Các kích thước chủ yếu của máy xúc gạt thủy lực Hyundai R170W-9 25

Hình 1.6 - Phạm vi làm việc của máy xúc gạt Hyundai 170W-9 26

Hình 2.1- Sơ đồ thủy lực chung máy xúc gạt Hyundai R170W-9 32

Hình 2.2- Sơ đồ khối mạch hút và phân phối thủy lực 34

Hình 2.3 - Sơ đồ thực tế mạch hút và phân phối thủy lực 35

Hình 2.4 - Sơ đồ khối thể hiện mạch hồi dầu 35

Hình 2.5 - Sơ đồ khối thể hiện mạch điều khiển thủy lực 36

Hình 2.6 - Sơ đồ mạch thủy lực trong cụm bơm chính 37

Hình 2.7 - Cụm bơm chính 38

Hình 2.8 - Kết cấu của bộ phận điều chỉnh bơm 39

Hình 2.9 - Sơ đồ thủy lực bộ phận điều chỉnh bơm 40

Hình 2.10 - Cụm van điều khiển chính 41

Hình 2.11- Sơ đồ mạch thủy lực nâng cần 44

Hình 2.12 - Sơ đồ thể hiện đường dầu đi trong van điều khiển chính khi nâng cần 45 Hình 2.13 - Sơ đồ mạch thủy lực hạ cần 47

Hình 2.14 - Sơ đồ thể hiện đường dầu đi trong van điều khiển chính khi hạ cần 48

Hình 2.15 - Sơ đồ mạch thủy lực co tay gầu 50

Hình 2.16 - Sơ đồ thể hiện đường dầu đi trong van điều khiển chính khi co tay gầu 51

Hình 2.17 - Sơ đồ mạch thủy lực duỗi tay gầu 53

Hình 2.18 - Sơ đồ thể hiện đường dầu đi trong van điều khiển chính khi duỗi tay gầu 54

Hình 2.19 - Sơ đồ mạch thủy lực co gầu 56

Hình 2.20 - Sơ đồ thể hiện đường dầu đi trong van điều khiển chính khi co gầu 57

Hình 2.21 - Sơ đồ mạch thủy lực duỗi gầu 59

Hình 2.22 - Sơ đồ thể hiện đường dầu đi trong van điều khiển chính khi duỗi gầu 60

Hình 2.23 - Sơ đồ mạch thủy lực quay máy 61

Hình 2.24- Sơ đồ thể hiện đường dầu đi trong van điều khiển chính khi quay máy 62 Hình 2.25 Sơ đồ mạch thủy lực hoạt động tiến xe 64

Hình 2.26 Sơ đồ mạch thủy lực hoạt động lùi xe 65

Hình 2.27 - Sơ đồ thể hiện đường dầu đi trong van điều khiển chính khi tiến xe 66

Hình 2.28 - Sơ đồ thể hiện đường dầu đi trong van điều khiển chính khi lùi xe 66

Hình 2.29 - Sơ đồ mạch thủy lực hệ thống phanh 67

Hình 2.30 - Sơ đồ mạch thủy lực cho thiết bị lái 68

Hình 3.1 - Sơ đồ mạch thủy lực cho hoạt động nâng cần 70

Hình 3.2 - Vị trí chịu tải lớn nhất của xilanh nâng hạ cần 73

Hình 3.3 - Vị trí gầu xúc khi xilanh chịu tải lớn nhất 73

Hình 3.4 - Tọa độ trọng tâm các hình của gầu xúc 74

Hình 3.5 - Tọa độ trọng tâm các hình của tay gầu 76

Hình 3.6 - Tọa độ trọng tâm các hình của cần 78

Hình 3.7 - Sơ đồ tính toán tải trọng tác dụng lên xilanh cần 80

Hình 3.8 - Kết cấu của van hành trình 2/2 84

Hình 3.9 - Kết cấu của van hành trình 4/3 85

Hình 3.10 - Đường đặc tính p v - Q của van hành trình 4/3 85

Hình 3.11 - Đường đặc tính của van hành trình 6/3 86

Hình 3.12 - Kết cấu chung của van 1 chiều 87

Hình 3.13 - Xilanh cần 93

Hình 3.14 - Sơ đồ tính toán xilanh trường hợp nâng cần 93

Hình 3.15 - Sơ đồ tính toán điều kiện bền thành xilanh 97

Hình 3.16 - Sơ đồ bố trí một số phần tử bảo vệ an toàn trong mạch nâng cần 100

Hình 3.17 - Kết cấu van một chiều 101

Hình 3.18 - Kết cấu van một chiều tự khử 101

Hình 3.19 - Van một chiều tự khử kép 102

Hình 3.20 - Đường đặc tính của van điều áp 103

Hình 3.21 - Nguyên lý kết cấu van điều áp kiểu tác động trực tiếp 103

Hình 3.22 - Đường đặc tính của van điều áp với đường rò bằng 0 106

Hình 3.23 - Van điều áp điều khiển từ xa và ký hiệu của van 107

Hình 3.24 - Nguyên lý kết cấu van điều áp kiểu nón 107

Hình 3.25 – Đồ thị Ps – Qr của van điều áp 110

Hình 3.26 – Kết cấu van an toàn chính trong máy xúc gạt Hyundai R170W-9 110

Hình 3.27 - Kết cấu van an toàn dùng cho bộ xilanh nâng hạ cần máy 111

Hình 3.28 – Sơ đồ tính toán van an toàn tác động trực tiếp 111

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Máy xúc gạt là thiết bị thi công công trình, được xếp vào loại máy công trình, sử dụng để bốc xúc, san gạt, ủi than, đất, đá, khoáng vật tại các kho, bãi chứa, trong các công trình xây dựng, khai thác khoáng sản hoặc dùng để xúc vật liệu vào các xe vận tải để di chuyển đến nơi khác Hiện nay máy xúc gạt Hyundai ngày càng được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam để phục vụ mục đích trên Máy xúc gạt Hyundai R170W-9 có năng suất làm việc cao, linh hoạt, vừa sử dụng để xúc khoáng vật vừa sử dụng để san gạt, hoạt động ổn định mang lại hiệu quả kinh tế cao

Trong quá trình làm việc, do nhiều nguyên nhân khác nhau như tải trọng bốc xúc, san gạt, điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn… dẫn tới các chi tiết của máy bị hư hỏng Một trong các bộ phận làm việc nhiều nhất của máy là các cơ cấu để nâng hạ gầu xúc, cơ cấu này được dẫn động bằng hệ thống thủy lực, các phần tử làm việc của hệ thống truyền động thủy lực là bơm dầu, các loại van, khóa, hệ thống ống dẫn… Khi bị hư hỏng, yêu cầu quá trình sửa chữa phải được thực hiện môt cách nhanh chóng để đưa máy vào phục vụ quá trình sản xuất, đảm bảo quá trình sản xuất không bị gián đoạn, không ngưng trệ Muốn vậy, người thợ vận hành và thợ sửa chữa cần phải hiểu rõ nguyên lý hoạt động của máy, cấu tạo và chức năng của các cơ cấu, bộ phận cụ thể trong máy,… để tìm ra các phương án tối ưu nhằm khắc phục sự cố một cách nhanh nhất và có hiệu quả nhất khi gặp phải

Để khai thác hiệu quả sử dụng máy xúc gạt Hyundai R170W-9, đảm bảo tuổi thọ làm việc và năng suất hoạt động của nó thì việc nghiên cứu hệ thống thủy lực và các phần tử bảo vệ an toàn trong mạch thủy lực của máy là một vấn đề có ý nghĩa khoa học, thực tiễn và rất cần thiết

2 Mục đích nghiên cứu

Phân tích và tính toán mạch thủy lực chính của máy xúc gạt Hyundai R170W-9 để kiểm tra các thông số cơ bản của các phần tử thủy lực trong mạch như máy bơm cấp dầu, xy lanh, piston, các van thủy lực

Trên cơ sở những phân tích và tính toán, đặt ra yêu cầu bảo vệ an toàn cho các máy bơm tạo áp và các cơ cấu chấp hành (motor thủy lực, xilanh thủy lực,…) trong mạch Tính toán kiểm tra các van bảo vệ trong mạch theo các tải trọng làm việc để bảo đảm cho máy làm việc bình thường, tăng độ bền cho các bộ phận của máy

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Máy xúc gạt Hyundai R170W-9, sử dụng để xúc tải, ủi, san gạt trong các công trình xây dựng, khai thác khoáng sản

4 Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu

+ Tổng quan về các máy xúc gạt và ứng dụng của nó trong thi công và khai thác + Nghiên cứu sơ đồ thủy lực của máy xúc gạt Hyundai R170W-9 (giới thiệu cấu trúc và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực chung toàn máy, phân tích một số mạch thủy lực chính của hệ thống)

+ Tính toán mạch thủy lực chính của máy (dựa trên tải trọng làm việc theo yêu cầu, tính toán các tổn thất áp suất để kiểm tra áp suất và lưu lượng dầu cấp trong mạch cho xilanh hoặc motor thủy lực, tính toán máy bơm và xilanh thủy lực, các van…) Phân tích và tính toán các phần tử bảo vệ an toàn trong mạch chính

5 Phương pháp nghiên cứu

Khảo sát thực tế về sự làm việc của máy xúc gạt Hyundai R170W-9, kết hợp với nghiên cứu lý thuyết Trên cơ sở lý thuyết của việc tính toán, kiểm tra hệ thống thủy lực mà phân tích và tính toán các phần tử bảo vệ an toàn trong mạch chính của máy

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học: Xác định được cấu trúc và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực chung máy xúc gạt Hyundai R170W-9, góp phần hoàn thiện lý thuyết tính toán kiểm tra mạch thủy lực và các phần tử thủy lực của các máy xúc – gạt

Ý nghĩa thực tiễn: Từ việc nghiên cứu và tính toán mạch thủy lực chính và phân tích tính toán các phần tử bảo vệ an toàn trong mạch chính, đưa ra các thông

số làm việc hợp lý của một số cơ cấu chấp hành, khai thác công suất làm việc, nâng cao hiệu quả sử dụng, cũng như việc đưa ra các phương án hợp lý khi bảo dưỡng, sửa chữa máy xúc gạt Hyundai R170W-9 Có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành máy và thiết bị mỏ, máy công trình,… và là tài liệu tham khảo cho các kỹ sư, công nhân bảo dưỡng sửa chữa máy xúc gạt Hyundai R170W-9

7 Cơ sở dữ liệu

Bản luận văn được viết trên cơ sở các tài liệu sau:

- Các đề tài nghiên cứu khoa học về máy xúc gạt, máy vận tải, bơm thủy lực của trường Đại học Mỏ - Địa chất

- Các tài liệu khoa học kỹ thuật, sách chuyên ngành Máy vận tải mỏ, Máy xây dựng,…trong và ngoài nước

- Các báo cáo chuyên đề về các loại van thủy lực của trường Đại học Mỏ - Địa chất

- Các loại máy xúc gạt hiện đang sử dụng ở các công ty khai khoáng, các công

ty xây dựng cầu đường

- Các nguồn tài liệu ở thực tế sản xuất và trên mạng Internet

8 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu, 3 chương và kết luận được trình bày trong 115 trang

Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Máy và Thiết bị mỏ - Trường Đại học

Mỏ - Địa chất Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Đức Sướng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY XÚC GẠT

VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG THI CÔNG 1.1 Một số loại máy xúc – gạt thường dùng và ứng dụng của nó trong thi công 1.1.1 Đặt vấn đề

Việc cơ giới hóa và tự động hóa trong xây dựng, khai khoáng là một khâu không thể thiếu được trong quá trình sản xuất Nó quyết định việc tăng năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động chân tay và trí óc cho người lao động Đồng thời góp phần rất quan trọng vào việc rút ngắn thời gian thi công, nhanh chóng đưa công trình vào khai thác sử dụng, nâng cao hiệu quả kinh tế, chất lượng, đẩy mạnh tốc độ tăng trưởng của nền kinh tế quốc dân

Để thực hiện các công trình xây dựng, khai khoáng không thể thiếu được các máy công trình Trên thế giới đã chế tạo được những thiết bị chuyên dùng trong xây dựng các công trình như: xây dựng nhà cao tầng, nhà công nghiệp, dân dụng, xây dựng cầu đường, xây dựng các nhà máy thủy điện… và các công trình khai thác như mỏ than, mỏ đất, mỏ đá,… Các thiết bị xây dựng, khai thác ngày càng được hiện đại hóa

Tại Việt Nam, nền kinh tế nước ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh Các nhu cầu xây dựng, khai thác đang diễn ra sôi động trên địa bàn cả nước Nhu cầu về xây dựng, khai thác đang đòi hỏi và cần rất nhiều loại máy có năng suất và tính năng kỹ thuật cao, trong đó phải kể đến việc sử dụng máy xúc - gạt trong các công trình ngày càng nhiều vì nó kết hợp được nhiều tính năng trên cùng một máy

Máy xúc - gạt gồm nhiều loại và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong ngành khai thác mỏ, máy xúc - gạt là thiết bị công nghệ cơ bản làm nhiệm vụ xúc bốc đất đá lên các phương tiện vận tải, san gạt đất đá để đưa lại mặt bằng cho các công trình Thông thường đất đá, khoáng sản rắn cần được làm giảm kích thước, làm tơi bằng khoan nổ mìn hoặc đập nghiền trước khi bốc xúc Kích thước đất đá cần làm tơi hay giảm kích thước phụ thuộc vào khả năng của máy Khi đất đá phủ hay khoáng sản có độ kiên cố thấp, máy có thể thực hiện hai chức năng

đồng thời là đào – xúc trực tiếp, không cần đòi hỏi làm tơi, hay giảm kích thước Khi yêu cầu cần thiết đòi hỏi mang lại mặt bằng cho công trình thì máy có thể thực hiện được chức năng san gạt, ủi

Trong xây dựng, máy xúc – gạt cũng là thiết bị cơ bản để cơ giới hóa quá trình thi công: xây dựng các công trình thủy điện, thủy lợi, đào đắp đập, sông, hồ, làm đường, cầu, khai thác khoáng sản, vật liệu xây dựng v.v… Trong các lĩnh vực

đó đều đòi hỏi thực hiện công việc đào – xúc một khối lượng lớn đất đá, sỏi…

Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều hãng sản xuất ra các loại máy xúc, máy san gạt, máy xúc – gạt, máy ủi đất,… có uy tín trên thị trường và đã mang lại lợi ích

to lớn cho các nhà xây dựng, khai thác hầm lò, khoáng sản,… Các hãng sản xuất hàng đầu như Komatsu, Mitsubisi, Hyundai, Samsung, Cat, Volvo, Dosan, Fujiki,… Một trong các thiết bị được các hãng sản xuất chế tạo phải kể đến là các máy xúc gạt thủy lực của Hyundai

1.1.2 Một sô loại máy xúc – gạt và ứng dụng của nó trong thi công

1.1.2.1 Máy xúc

- Công dụng chung

Máy xúc được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ lộ thiên, trên công trường xây dựng công nhiệp và dân dụng, trên các công trình thuỷ lợi, xây dựng cầu đường và nhiều hạng mục công trình khác nhau, ở những nơi mà yêu phá dỡ các công trình, nhu cầu bốc xúc đất đá với khối lượng lớn Việc chọn loại máy xúc cho thi công là công việc rất cần thiết vì nó quyết định tới năng suất thi công Khi lựa chọn máy xúc cần nắm vững tính năng kỹ thuật và điều kiện sử dụng máy xúc (khối lượng công tác, dạng công tác, loại đất, đá, điều kiện chuyên chở, thời hạn thi công,…)

- Ưu nhược điểm của máy xúc

Hiện nay hầu hết các loại máy xúc được trang bị động cơ điezen làm động lực chính dẫn động cho các bơm thủy lực cung cấp áp lực dầu đến các cơ cấu chấp hành

do vậy có một số ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm: máy xúc có thể làm việc nhiều địa hình phức tạp Tính cơ động của máy cao, điều khiển nhẹ nhàng

Nhược điểm: do phải hoạt động bằng thuỷ lực nên tốc độ bốc xúc của máy không lớn, làm cho năng suất thấp ngoài ra dung tích gầu của máy hạn chế vì vậy nếu để khai thác thì đất đá khoáng sản phải tơi vụn lãng phí cho công tác khoan nổ mìn Mặt khác bảo dưỡng sửa chữa phức tạp, phụ tùng thay thế cho máy đắt

- Phân loại máy xúc: [5]

* Phân loại theo cơ cấu bốc xúc

a) Máy xúc có cơ cấu bốc xúc là gầu thuận, gầu xúc di chuyển vào đất đá theo hướng từ máy xúc đi ra phía trước dưới tác dụng của hai lực kết hợp: cơ cấu nâng -

hạ gầu và cơ cấu co – duỗi tay gầu

b) Máy xúc có cơ cấu bốc xúc là gầu ngược, gầu di chuyển vào đất đá theo hướng từ ngoài vào trong dưới tác dụng của hai lực kết hợp: cơ cấu nâng hạ gầu và

cơ cấu đẩy tay gầu

c) Máy xúc có cơ cấu bốc xúc kiểu gầu cào Gầu cào di chuyển theo mặt phẳng ngang từ ngoài vào trong trên cần dẫn hướng

d) Máy xúc có cơ cấu bốc xúc là gầu treo trên dây, gầu di chuyển theo hướng

từ ngoài vào trong máy xúc dưới tác dụng của hai lực kết hợp: cơ cấu kéo cáp và cơ cấu nâng cáp

e) Máy xúc có cơ cấu bốc xúc kiểu gầu ngoạm, quá trình bốc xúc đất đá được thực hiện bằng cách kéo khép kín dần hai nửa thành gầu dưới tác dụng của cơ cấu kéo cáp và cơ cấu nâng Cơ cấu bốc xúc kiểu gàu ngoạm có thể thay thế bằng cơ cấu móc gọi là máy xúc - cần cẩu

g) Máy xúc rôto, có cơ cấu bốc xúc gầu quay Gầu quay gồm một bánh xe, có nhiều gầu xúc nhỏ gá lắp trên bánh xe theo chu vi của bánh xe

h) Máy xúc nhiều gầu xúc, gồm nhiều gầu nhỏ nối tiếp theo băng xích di chuyển liên tục (giống như băng chuyền)

Hình 1.1- Các loại máy xúc a) máy xúc gầu thuận; b) máy xúc gầu ngược; c) máy xúc gầu cào; d) máy xúc gầu treo; e) máy xúc roto; h) máy xúc nhiều gầu xúc

b)

* Phân loại theo thể tích gầu xúc (hoặc theo công suất)

a) Máy xúc dùng trong ngành xây dựng chạy bằng bánh xích, bánh lốp có thể

b) Máy xúc dùng trong ngành khai thác mỏ lộ thiên có thể tích gàu xúc từ 4 ÷ 8m3

* Phân loại theo cơ cấu động lực (cơ cấu sinh công)

a) Máy xúc có cơ cấu sinh công là động cơ điện

b) Máy xúc có cơ cấu sinh công là động cơ đốt trong, động cơ điêzen

* Phân loại theo cơ cấu di chuyển

a) Máy xúc chạy bằng bánh xích

b) Máy xúc chạy bằng bánh lốp

c) Máy xúc chạy theo đường ray

d) Máy xúc chạy theo bước

* Phân loại theo nguyên lý truyền động

a) Máy xúc thủy lực

b) Máy xúc truyền động cáp

1.1.2.2 Máy bốc xúc

- Công dụng chung

Máy bốc xúc là máy công trình thuộc loại thiết bị cơ giới, có công dụng chính

để bốc xúc đất, đá và vật liệu rời, vận chuyển chúng trong gầu xúc của máy, để đổ lên thiết bị vận chuyển khác (ô tô tải) hay kho chứa với độ cao đổ tải nhất định cao hơn nền đất Máy bốc xúc hoàn toàn có thể dùng để đào đất đá từ mềm đến cứng vừa (đất cấp I, II), dạng rời hay liền thổ nhưng vị trí đào nằm ngang hoặc cao hơn vị trí máy đứng (cao hơn nền đất máy đứng) Máy bốc xúc được sử dụng nhiều trong xây dựng, khai thác mỏ, vận tải (bốc xúc hàng hóa ở kho bãi)

- Phạm vi sử dụng của máy bốc xúc

Máy bốc xúc là loại máy công trình phục vụ cho các loại hình như xây dựng sản xuất, nhu cầu mua bán vật liệu xây dựng, ứng dụng rất lớn cho các công trình

cần năng suất cao để đưa nguyên vật liệu vào sản xuất như phục vụ chủ yếu cho các trạm trộn bê tông tươi, hay cho các cảng bãi chuyên cung cấp về vật liệu xây dựng, đơn giản hơn nữa có thể chỉ dùng máy bốc xúc để đẩy một loạt các vật liệu vào một

chí hơn nữa như vậy cho năng suất cao và mang lại lợi ích kính tế Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy bốc xúc của nhiều hãng khác nhau, ở Việt Nam thường thấy của Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, hay của Đài Loan và Trung Quốc

- Phân loại máy bốc xúc:

* Theo cơ cấu công tác:

a) Máy bốc xúc đổ trước

b) Máy bốc xúc quay nửa vòng

* Theo cơ cấu di chuyển

Máy san gạt là một trong những thiết bị xây dựng quan trọng, với một tấm gạt

để tạo mặt phẳng cần san gạt Tấm gạt có thể nằm ở giữa, trước, hoặc sau thân máy Tấm gạt có thể điều chỉnh nâng lên, hạ xuống, xoay, nghiêng,… Do hoạt động của tấm gạt linh hoạt, chính xác, dễ dàng giúp cho việc san gạt tạo ra các mặt phẳng như

ý muốn Máy san gạt được sử dụng chủ yếu trong xây dựng và bảo trì các con đường đất, đường sỏi, và gạt tuyết,… Ngoài ra, máy cũng được sử dụng để tạo ra các bề mặt nghiêng của mương thoát nước, cũng như gạt bỏ các vật liệu dạng hạt…

- Phạm vi sử dụng của máy san gạt

Nhờ tốc độ và hiệu quả làm việc cao, máy san gạt được sử dụng để san lấp mặt phẳng, tạo độ dốc, gạt tuyết, thu gom vật liệu dạng hạt, pha trộn các thành phần vật liệu và các loại hoạt động khác Máy đã trở thành một thiết bị không thể thiếu được trong xây dựng công trình thủy lợi, công trình quốc phòng, xây dựng, khai thác mỏ, xây dựng sân bay, đường bộ và các lĩnh vực khác…

- Phân loại máy san gạt

* Theo vị trí lắp tấm gạt

a) Máy san gạt có tấm gạt lắp phía trước

b) Máy san gạt có tấm gạt lắp ở giữa

c) Máy san gạt có tấm gạt lắp phía sau

* Theo công suất của máy

1.1.2.4 Máy ủi

- Công dụng chung

Máy ủi là một trong những loại điển hình của máy công trình, đang được sử dụng hết sức rộng rải trên thế giới Do những đặc tính ưu việt của nó mà máy ủi được sử dụng phổ biến hơn so với một số máy công trình khác

Ví du: Ở Mỹ, máy ủi được sử dụng nhiều gấp 2 lần so với máy san và 5 lần so với máy cạp; Ở Nhật, máy ủi được sử dụng nhiều gấp 2 lần so với máy cạp và máy san; Còn ở các nước, Nga và Ucraina, máy ủi nhiều hơn 3,6 lần so với máy cạp và 8 lần so với máy san

Máy ủi dùng để đào vận chuyển đất ở cự ly thích hợp nhỏ hơn 100(m) Đồng thời máy ủi còn thường được dùng để san sơ bộ mặt bằng

- Phạm vi sử dụng của máy ủi

Trong thực tế, máy ủi thường sử dung làm các công việc sau:

- Đào đắp đường có độ cao không vượt quá 2 m

- San sơ bộ, tạo mặt bằng lớn để xây dựng sân quảng trường, sân vận động, khu công nghiệp và các khu đô thị mới

- San lấp rãnh đặt đường ống hoặc mống nhà sau khi đã thi công xong

- Thu dọn vật liệu phế thải trên hiện trường sau khi công trình đã hoàn thành

- Dồn vật liệu thành đống cao để tạo điều kiện thuận lợi cho máy xúc một gầu xúc vật liệu đổ lên phương tiện vận chuyển khác vv…

Xu hướng phát triển của máy ủi: Chế tạo những máy ủi có công suất nhỏ và trung bình, điều khiển bằng thủy lực vì máy ủi nhỏ và trung bình có năng lượng riêng (công suất trên một đơn vị trọng lượng) lớn hơn nhiều so với máy ủi có công suất lớn

1.2 Giới thiệu chung về máy xúc gạt thủy lực Hyundai R170W-9

1.2.1 Công dụng và phạm vi sử dụng của máy xúc gạt Hyundai R170W-9 1.2.1.1 Công dụng của máy

Máy xúc gạt thuỷ lực Hyundai R170W-9 là loại máy xúc gạt dùng trong khai thác, trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, trong thủy lợi, cầu đường,… đây là

loại máy cơ bản để dùng bốc xúc đất đá thải lên các phương tiện vận tải, đào đắp, phá dỡ các công trình; gom, chất đống chất rắn; ủi, san bằng các công trình;…Với tính năng kỹ thuật ưu việt của máy xúc gạt Hyundai R170W-9 là di chuyển nhanh nhờ bánh lốp, chủ động không phụ thuộc vào nguồn điện, có thể xúc - gạt - ủi được nhiều vị trí khác nhau, rất linh hoạt thuận tiện Chính vì thế việc sử dụng máy xúc gạt thuỷ lực được sử dụng rất rộng rãi trong các công trình vì nó tổng hợp được các khả năng thi công của cả máy xúc, máy san gạt và máy ủi

1.2.1.2 Phạm vi sử dụng của máy

Máy xúc gạt Hyundai R170W-9 được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong ngành khai thác mỏ, máy là thiết bị công nghệ cơ bản làm nhiệm vụ xúc bốc đất đá lên các phương tiện vận tải, san gạt đất đá để đưa lại mặt bằng cho các công trình Khi đất đá phủ hay khoáng sản có độ kiên cố thấp, máy có thể thực hiện hai chức năng đồng thời là đào – xúc trực tiếp, không cần đòi hỏi làm tơi, hay giảm kích thước Khi yêu cầu cần thiết đòi hỏi mang lại mặt bằng cho công trình thì máy

có thể thực hiện được chức năng san gạt, ủi

Trong một số ít trường hợp, máy được bố trí theo dây chuyền để xúc truyền từ tầng dưới lên tầng trên Máy cũng có thể đổ trực tiếp ra bãi thải gần hay đổ lên phương tiện vận tải

Trong xây dựng, máy xúc gạt Hyundai R170W-9 cũng là thiết bị cơ bản để cơ giới hóa quá trình thi công: xây dựng các công trình thủy điện, thủy lợi, đào đắp đập, sông, hồ, làm đường, cầu, khai thác khoáng sản, vật liệu xây dựng v.v… Trong các lĩnh vực đó đều đòi hỏi thực hiện công việc đào – xúc một khối lượng lớn đất đá, sỏi,…

Ngoài ra, máy xúc gạt Hyundai R170W-9 cũng được dùng tại các bến cảng, kho, bãi để xúc vật liệu rời như than, cát, sỏi, đá răm,… lên và xuống các phương tiện vận tải như tàu thủy, tàu hỏa, ô tô,… Ngoài chức năng xúc bốc, máy cũng có nhiệm vụ san gạt mặt bằng, vun đống, thu gom tập kết vật liệu rắn, ủi phá dỡ các ụ đất đá,…

Hiện nay máy xúc gạt thuỷ lực Hyundai R170W-9 được trang bị động cơ điezen làm động lực chính do vậy có một số ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm: máy có thể làm việc nhiều địa hình phức tạp, do việc di chuyển bằng

bánh lốp nên có thể di chuyển và làm việc ở trong cả thành phố một cách dễ dàng

và linh hoạt Tính cơ động của máy cao, điều khiển nhẹ nhàng

Nhược điểm: do phải hoạt động bằng thuỷ lực nên tốc độ bốc xúc của máy

không lớn, làm cho năng suất thấp ngoài ra dung tích gầu của máy hạn chế vì vậy nếu để khai thác thì đất đá khoáng sản phải tơi vụn lãng phí cho công tác khoan nổ mìn Mặt khác bảo dưỡng sửa chữa phức tạp, phụ tùng thay thế cho máy đắt

1.2.2 Kết cấu chung của máy xúc gạt Hyundai R170W-9 (Hình 1.4)

Hình 1.4 - Cấu tạo chung của máy xúc gạt thuỷ lực Hyundai R170W-9

17- Xilanh cần 18- Buồng lái 19- Ống xả khí 20- Đối trọng 21- Xilanh gạt 22- Lưỡi gạt

23- Trục sau 24- Trục lái bánh sau 25- Hộp dụng cụ 26- Bộ truyền lực 27- Motor di chuyển 28- Trục lái bánh trước 29- Trục trước

30- Cần nối 31- Thanh liên kết 32- Lưỡi cắt 33- Xilanh gầu 1.2.3 Nguyên lý làm việc của máy xúc gạt Hyundai R170W-9

Máy làm việc theo chu kỳ đào – xúc – quay - đổ tải và quay về vị trí xúc ban đầu Gầu 2 được gắn bản lề với tay gầu 14 thông qua cần nối 30 và thanh liên kết

31, tay gầu 14 nối bằng bản lề với cần máy 16, cần máy 16 được nối bản lề với thân máy Thực hiện xúc bằng cách quay gầu 2 nhờ xi lanh thuỷ lực 33 và quay tay gầu

14 nhờ xi lanh thủy lực 15, nâng hạ cần 16 mang tay gầu và gầu nhờ xi lanh thuỷ lực 17 Đổ tải nhờ xi lanh điều khiển thuỷ lực 15 và 33 xoay gầu xung quanh chốt bản lề để úp gầu San gạt và ủi đất đá nhờ lưỡi gạt (lưỡi ủi) 22 được điều khiển bởi xilanh 21 Thân máy là khoang để lắp đặt các thiết bị nguồn dẫn động, điều khiển Thân máy lắp trên bộ phận di chuyển bao gồm có các bánh lốp 13 Thân máy có thể quay tương đối quanh trục thẳng đứng thông qua khớp quay 12 và nhờ bộ phận di chuyển để di chuyển đến vị trí làm việc

1.2.4 Các đặc tính kỹ thuật của máy xúc gạt Hyundai R170W-9

Hình 1.5 - Các kích thước chủ yếu của máy xúc gạt thủy lực Hyundai R170W-9

3,0

Độ sâu đào được lớn nhất theo cách co

duỗi gầu

Độ sâu đào được lớn nhất theo hướng

thẳng đứng

1.2.6 Khối lượng các bộ phận chính của máy

Bộ phận gắn phía trước máy (5,1 m cần cẩu,

1.2.7 Tiêu chuẩn của các thành phần chủ yếu của máy

Kích thước xilanh (đường kính x hành

2 Bơm chính

xilanh thay đổi được

Áp suất tối đa 3433,5 N/cm2

Công suất 0,140 lít/vòng

7 Cơ cấu truyền động

Bộ truyền lực

Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng

Cấp 1 4,87 Cấp 2 1,20

2.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực chung toàn máy (Hình 2.1)

Hình 2.1- Sơ đồ thủy lực chung máy xúc gạt Hyundai R170W-9

Chú thích trên sơ đồ

chính

3- Motor quay máy

mạch hồi dầu (trái)

6- Cụm van điều khiển mạch hồi dầu (phải)

nhánh

mạch thẳng 22- Cảm biến áp suất

(500k)

23- Cảm biến áp suất (100k)

24- Cảm biến áp suất (50k)

31- Van điều khiển di

chuyển

32- Van điều khiển van

di chuyển

33- Van cấp dầu phanh

37- Cảm biến áp suất (5k) 38- Cảm biến áp suất

(200k)

39- Bộ truyền lực

49- Cụm van khóa lẫn

phải

cần 52- Khối van an toàn cho

tay gầu

53- Van giảm áp tỷ lệ điều khiển điện tử

54- Bàn đạp điều chỉnh cần 2 chiều

61- Van solenoid 62- Bộ chọn lọc 63- Bầu lọc hồi dầu

Hình 2.2- Sơ đồ khối mạch hút và phân phối thủy lực

2.1.2.2 Sơ đồ thủy lực mạch hút, phân phối và hồi dầu cơ cấu điều khiển

Hình 2.3 - Sơ đồ thực tế mạch hút và phân phối thủy lực

Bơm nhận dầu từ thùng dầu thủy lực thông qua bộ lọc hút Dầu ra từ bơm sẽ chảy qua cụm van điều khiển rồi đi ra thông qua các cổng Bơm chính sẽ đẩy dầu đến các bộ truyền lực thông qua van điều khiển Cụm van điều khiển có chức năng điều khiển dầu hướng đi của dầu thủy lực Dầu quay lại từ các bộ truyền lực sẽ chảy vào thùng dầu thủy lực qua van điều khiển và thiết bị làm mát dầu

2.1.3 Sơ đồ mạch hồi dầu

Hình 2.4 - Sơ đồ khối thể hiện mạch hồi dầu

Tất cả dầu từ các bộ truyền lực sẽ quay ngược trở về thùng dầu thủy lực qua van điều khiển Các van 1 chiều quay vòng được lắp trong các mạch hồi dầu Áp lực

thường, dầu trở lại thùng dầu thủy lực từ phía bên trái của van điều khiển thông qua

bộ phận làm mát dầu Khi nhiệt độ dầu thấp, độ nhớt trở nên cao hơn và khả năng chống lại dòng chảy tăng lên khi đi qua bộ phận làm mát dầu Khi áp suất dầu vượt

dầu được nâng lên một cách nhanh chóng ở mức hợp lý Khi bộ phận làm mát dầu

bị tắc, dầu trả về trực tiếp vào thùng dầu thủy lực thông qua van 1 chiều Các bộ lọc trở lại và van xả bỏ qua được cung cấp trong hệ thống thủy lực Dầu trở về từ phía bên phải và bên trái của van điều khiển được kết hợp và được lọc bởi bộ lọc hồi dầu Khi các phần tử lọc bị tắc, dầu sẽ không qua lọc này và sẽ đi vòng qua van 1

2.1.4 Sơ đồ mạch điều khiển thủy lực

Mạch điều khiển gồm có mạch hút, mạch phân phối và mạch hồi dầu Bơm điều khiển được cung cấp với hệ thống van giảm áp, nhận dầu từ thùng dầu thủy lực thông qua mạch hút Dầu đã thay đổi áp suất đi ra từ bơm điều khiển chảy vào van điều khiển, van giảm áp tỷ lệ điều khiển điện tử, nhóm van solenoid, phanh dừng quay máy, van điều khiển chính và khối van an toàn solenoid thông qua các lọc dầu

Hình 2.5 - Sơ đồ khối thể hiện mạch điều khiển thủy lực

2.1.5 Bơm chính

Hình 2.6 - Sơ đồ mạch thủy lực trong cụm bơm chính

điều khiển điện tử

bánh răng

Hình 2.7 - Cụm bơm chính

5- Van giảm áp tỷ lệ điều khiển điện

tử

6- Bơm trước (Bơm piston hướng trục)

trục)