Sử dụng phần mềm fluidsim 3 6 thiết kế và mô phỏng một mạch thủy lực của máy ủi KOMASU D65PX 12

Đây là đề tài được kết hợp giữa việc tìm hiểu hệ thống thuỷ lực trên máy công trình và giới thiệu phần mềm Fluidsim 3.6 trong quá trình thiết kế hệ thống và mô phỏng quá trình điều khiển

2 Giới thiệu hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy công trình 5

2.1 Các hệ thống truyền động trên máy công trình 5

2.1.1 Truyền động cơ khí 5

2.1.2 Truyền động thuỷ lực 5

2.2 Ưu nhược điểm của truyền động thuỷ lực trên máy công trình 7

2.2.1 Ưu điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực 7

2.2.2 Nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực 8

3 Giới thiệu hệ thống thuỷ lực trên máy ủi KOMATSU D65PX-12 8

3.1 Giới thiệu chung về máy ủi KOMATSU D65PX-12 8

3.1.1 Cấu tạo của máy ủi KOMATSU D65PX-12 8

3.1.3 Đặc điểm và công dụng của hệ thống thủy lực máy ủi KOMATSU D65PX-12 11

3.1.4 Giới thiệu các phần tử chính của hệ thống thủy lực máy ủi 12

3.2 Sơ đồ, nguyên lý hoạt động của mạch thủy lực công tác máy ủi KOMATSU D65PX-12 15

3.2.2 Sơ đồ mạch thuỷ lực nâng hạ khi lưỡi ủi ở vị trí giữ 17

4 Hệ thống điều khiển bằng thủy lực 20

4.1 Khái niệm 20

4.2.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều bằng thủy lực 20

4.2 van áp suất 21

4.2.2 Phân loại 21

4.3 Van đảo chiều 25

4.3.3 Các loại tín hiệu tác động 27

4.4 cơ cấu chỉnh lưu lượng 29

4.5 van chặn 30

4.6 ống dẫn, ống nối 31

5 Giới thiệu phần mềm Fluidsim 3.6 31

5.1 Giới thiệu chung về công nghệ mô phỏng và thiết kế 31

5.2 Tổng quan về phần mềm Fluidsim 3.6 33

5.3 Giới thiệu về phiên bản thủy lực (hydraulics) của phần mềm Fluidsim 3.6 34

5.3.1 Ưu điểm và Nhược điểm: 34

5.3.2 Hướng dẫn download và cài đặt 34

5.3.3 Giao diện chính của Fluidsim 3.6 36

5.3.3.2 Giao diện tra cứu ý nghĩa,thông số định mức các ký hiệu trong thư viện 38

5.3.3.5 Thanh công cụ mô phỏng chương trình 41

5.3.4 Các nhóm phần tử thiết kế và mô phỏng có trong Fluidsim 3.6 41

5.4 Hướng dẫn sử dụng phần mềm Fluidsim 3.6 51

6 Thiết kế mạch thủy lực nâng hạ dao ủi bằng phần mềm fluidsim 3.6 60

6.1 Các thông số ban đầu: 61

6.2 Trình tự thiết kế 62

6.3 Đồ thị đặc tính của một số phần tử xuất ra sau quá trình mô phỏng 71

6.4 Đánh giá tính thông số đầu ra của mạch 73

6.5 Tính toán kiểm nghiểm và đánh giá vận tốc của piston công tác 74

6.5.1 Tính toán kiểm nghiệm 74

6.5.2 Nhận xét đánh giá 77

7 Kết quận và hướng phát triển 77

7.1 Nhận xét về phần mềm Fluidsim 3.6 77

7.2 Hướng phát triển của đề tài 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

một dung quan trọng nhất mà mỗi sinh viên cần phải hoàn thành để được công nhận tốt nghiệp Sau năm năm học chúng em có thể coi là một đợt tổng duyệt để tạo điều kiện mỗi người tự tổng hợp, vận dụng các vấn đề về lý thuyết cũng như thực tế để làm quen với công việc mà sau này bước vào đời sau khi rời ghế nhà trường

Với đồ án này, đề tài có tên: “Ứng dụng phần mềm Fluidsim 3.6 để mô phỏng thiết kế quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực trên ủi KOMATSU D65PX-12” Đây là

đề tài được kết hợp giữa việc tìm hiểu hệ thống thuỷ lực trên máy công trình và giới thiệu phần mềm Fluidsim 3.6 trong quá trình thiết kế hệ thống và mô phỏng quá trình điều khiển hệ thống truyền động thuỷ lực của máy

Khi thực hiện đồ án này, bản thân em cũng đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu một cách nghiêm túc và mong muốn là đồ án đạt kết quả tốt nhất Tuy nhiên vì bản thân còn ít kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót Một lần nữa Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tụy truyền đạt các kiến thức quý báu cho Em Đặc biệt, em xin gởi lời cảm ơn đến cô Phạm Thị Kim Loan, đã giúp đỡ trong suốt quá trình làm việc và em xin cảm ơn tất cả các thầy trong bộ môn thuỷ khí

và máy thuỷ khí đã đóng góp ý kiến để tạo điều kiện thuận lợi cho bản thân em hoàn thành

Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 28 tháng 04 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Võ Quốc Hoàng

1 Tổng quan

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài

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

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

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

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

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

Từ việc làm quen dần của người kỹ sư tới việc áp dụng công nghệ tin học vào các vấn đề liên quan về chuyên ngành là một điều cấp thiết, và vì thế em đã mạnh dạng tìm hiểu phần mềm Fluidsim 3.6, thiết kế mô phỏng quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực cho máy công trình nói chung và ủi nói riêng.Từ đó khảo sát, đánh giá

sự ảnh hưởng của những thông số điều khiển, những điều kiện liên quan, khả năng vận hành đến chất lượng làm việc của hệ thống này Đối tượng được chọn khảo sát là

hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy ủi KOMATSU D65PX-12

Vì thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn cho nên đề tài chỉ mới dừng lại ở việc thiết kế sơ đồ hệ thống thuỷ lực liên quan và mô phỏng các quá trình điều khiển ở các chế độ làm việc khác nhau Ngoài ra thông qua các đồ thị đặc tính và hình mô phỏng

tác Trong ngành động lực nói chung, trên ôtô và máy công trình nói riêng các hệ thống truyền động có thể sử dụng như: Truyền động cơ khí, truyền động điện - điện

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

2.1.1 Truyền động cơ khí

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

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

2.1.2 Truyền động thuỷ lực

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

a) Truyền động thuỷ động

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

b) Truyền động thể tích

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

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

Hệ thống truyền động thuỷ tĩnh trên ủi có thể xây dựng theo sơ đồ sau:

Hình 2-1 Sơ đồ cơ bản của hệ thống truyền động thuỷ tĩnh

* Van phân phối:

Có chức năng phân chia dầu cao áp từ bơm đến các bộ máy khác nhau và đưa dầu thấp áp về thùng chứa Van phân phối được chia thành ba nhóm chính: nhóm van trượt, nhóm van thường và nhóm van nâng Trong các loại van trượt người ta điều khiển dòng dầu bằng cách trực tiếp làm cho van chuyển động tịnh tiến Trong van

Động cơ hoặc xi lanh TL

Hệ thống van thuỷ lực

Thùng dầu thuỷ lực

Nhược điểm của van phân phối loại này chính là kích thước và khối lượng lớn, phải

có mặt làm kín ở trên mỗi buồng Trong hệ thống thuỷ lực có áp lực càng cao thì bề mặt làm kín này càng đòi hỏi chất lượng cao Van phân phối loại liền khối có kích thước nhỏ hơn nhiều so với loại nhiều buồng

* Động cơ hoặc xilanh thuỷ lực:

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

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

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

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

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

2.2.1 Ưu điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực

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

+ Truyền động công suất lớn

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

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

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

+ Tự bôi trơn tốt

+ Truyền động êm, không có tiếng ồn

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

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

do đó có thể tổ chức sản suất hàng loạt

2.2.2 Nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực

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

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

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

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

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

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

* 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

3 Giới thiệu hệ thống thuỷ lực trên máy ủi KOMATSU D65PX-12

3.1 Giới thiệu chung về máy ủi KOMATSU D65PX-12

3.1.1 Cấu tạo của máy ủi KOMATSU D65PX-12

Máy ủi ủi KOMATSU D65PX-12là loại máy ủi thường điều khiển bằng thuỷ lực với bàn ủi không quay (được thể hiện trên hình 2.1) Khung ủi (7) gồm hai phần riêng biệt và được liên kết với bàn ủi (4) bằng khớp trụ (6), do đó bàn ủi luôn luôn đặt

máy kéo Đầu trên của giá đỡ để lắp xilanh nâng hạ (11) và xilanh nghiêng thiết bị xới (12); Đầu dưới của giá đỡ để lắp khung của thiết bị xới (16) Bộ răng xới (9) được lắp với đế (10) bằng các chốt

5550 3480

1 2

3 4

10 9

Hiện nay, các loại máy ủi ngày càng được phát triển Nó được chuyển dần từ quá trình điều khiển bằng tay qua điều khiển tự động nhờ vào khả năng kết hợp nhiều

hệ thống truyền động trong quá trình làm việc của nó Máy ủi KOMATSU D65PX-12 được vận hành được theo người lái, 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…thông qua các cần hay nút điều khiển.Việc truyền động từ động cơ DIESEL,

4 kỳ, động cơ được làm mát bằng nước Nên loại máy này có tính linh động cao, di chuyển tuỳ theo từng địa hình làm việc

3.1.2 Các thông số kỹ thuật của máy ủi KOMATSU D65PX-12

Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật của máy ủi KOMATSU D65PX-12

Suất tiêu hao nhiên liệu tối thiểu 215 g/kwh

Tôc độ của máy

3.1.3 Đặc điểm và công dụng của hệ thống thủy lực máy ủi KOMATSU D65PX-12

Máy ủi được điều khiển bằng hệ thống truyền động thuỷ lực Nhờ thế khả năng làm việc của máy được ứng dụng trên các công trình khai thác đất đá, khai thác khoáng sản…Ở đây ta khảo sát quá trình điều khiển bằng hệ thống truyền động thuỷ lực của nó để thấy được công dụng đối với các ngành công nghiệp nói chung và ngành khai thác nói riêng trong máy công trình hiện nay

Hệ thống điều khiển thiết bị dẫn động thuỷ lực của máy ủi dùng để thay đổi hướng chuyển động và điều chỉnh tốc độ của khâu đi ra (động cơ thuỷ lực), cũng như

để đảm bảo cho kết cấu của máy ủi không bị quá tải Thực hiện việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi lượng tiêu thụ chất lỏng đưa vào động cơ thuỷ lực Các thành phần chính của hệ thống điều khiển là cơ cấu điều chỉnh (van các kiểu, bộ phân phối thuỷ lực, van tiết lưu v.v ) cũng như các cơ cấu khớp, đòn và hệ thống khác mà nhờ chúng người điều khiển có thể điều khiển quá làm việc một cách tự động từ các cơ cấu điều chỉnh

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

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

1 2 3

4

5

6 A

+ Bơm chính, bơm cung cấp dầu cho bình tích năng là loại bơm pittông rôto hướng trục đĩa nghiêng điều chỉnh được P1 Có số vòng quay của bơm n1=1908(vòng/phút),

áp suất p1=480(kg/cm2), lưu lượng Q1lt =183,2(L/phút)

+ Bơm thuỷ lực tăng cường là loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài P2, P3 Có số vòng quay n=3500 (vòng/phút), áp suất p=210 (kg/cm2); lưu lượng Q=36,8 (L/phút);

Sau đây ta khảo sát điển hình về kết cấu và nguyên lý để hiểu rõ chức năng của các bơm

* Bơm bánh răng

Bơm bánh răng được sử dụng rộng rãi bởi các ưu điểm sau : kết cấu đơn giản,

dễ chế tạo, độ tin cậy cao, kích thướt nhỏ gọn, có khả năng chụi quá tải trong một thời gian ngắn

Hình 3.1: Bơm bánh răng tăng cường

1- Bánh răng chủ động; 2- Cửa đẩy; 3- Bánh răng bị động; 4- Van an toàn; 5- Cửa hút; 6 - Vỏ bơm

Các bánh răng chủ động (1) và bị động (3) ăn khớp ngoài với nhau và được đặt khít trong vỏ (6)

* Nguyên lý làm việc :

giảm xuống thấp hơn áp suất trên mặt thoáng của bể hút, làm cho chất lỏng chảy qua cửa hút (5) vào bơm

Như vậy quá trình hút và đẩy của bơm xảy ra đồng thời và liên tục khi bơm làm việc

Để hạn chế áp suất làm việc tối đa của bơm, cần bố trí một van an toàn (4) trên ống đẩy Van này sẽ tự mở ra cho chất lỏng thoát về bề hút khi ống đẩy bị tắc hoặc áp suất

ở ống đẩy lớn quá mức quy định

b, bơm piston rôt hướng trục:

o

Hình 3.2 Sơ đồ bơm piston rôto hướng trục

1- Xylanh; 2- Piston; 3- Đĩa nghiêng

Đây là loại bơm có nhiều piston quay hướng trục điểm khác với bơm hướng kính là các trục của các piston đều song song với trục của rôto và cách trục rôto một khoảng piston nằm trong lỗ khoan trong của rôto Cán piston được khớp với cơ cấu các đăng hoặc tì lên mặt phẳng nghiêng Nhờ vậy khi rôto quay sẽ mang theo piston cùng quay và piston còn chuyển động qua lại trong rôto Cứ mỗi vòng quay của rô to thì mỗi piston thực hiện được một lần hút đẩy Năng suất thể tích của loại bơm này cũng phụ thuộc vào các yếu tố như: đường kính của piston d; số piston z; khoảng chạy s và số vòng quay của rôto n

* Nguyên lý:

Nguyín lý chuyển động của mây: piston (2) vă xilanh (1) đều quay quanh trục của bơm, nhưng tay quay (3) lại quay quanh trục của nó , trong kết cấu cụ thể của mây tay quay (3) được thay bằng một đĩa nghiíng (đặt trong mặt phẳng quay của tay quay) Nhờ có mặt phẳng quay của tay quay (đĩa nghiíng) bố trí nghiíng một góc γ so với trục của bơm nín tạo ra được chuyển động tương đối giữa piston (2) vă xilanh (1) với hănh trình S

Như vậy để thực hiện sự chuyển động tương đối của piston trong xilanh chỉ cần một trong hai bộ phận roto hoặc đĩa nghiíng quay

3.1.4.2 Xilanh thuỷ lực

Mây ủi komatsu D65PX-12 có hai xy lanh thủy lực nđng hạ lưỡi ủi cùng chung một đường dầu, lă loại xilanh thuỷ lực tâc dụng hai chiều, nó có hai khoang công tâc Khoang của xilanh thuỷ lực có cần piston gọi lă khoang cần piston, còn khoang ở vị trí đối diện gọi lă khoang piston

* Kết cấu: Xy lanh thủy lực năy có đường kính trong xy lanh lă 85mm, đường kính cần piston lă 65 mm, hănh trình piston lă 1105 mm

VAN GIẢM CHẤN

14

9

8

7 6

5 4

hai khoang của xylanh thuỷ lực thì piston và cần piston sẽ dịch chuyển về phía tương ứng Xy lanh thuỷ lực có nhiệm vụ nâng hạ lưỡi ủi của máy ủi khi làm việc cũng như khi đang di chuyển không tải, trên piston xy lanh thuỷ lực có gắn 3 van piston (12), van này nằm trong ổ đặt , đặt lệch nhau 1200, có tác dụng đảm bảo áp suất dầu xy lanh không tăng lên khi piston kết thúc hành trình

3.2 Sơ đồ, nguyên lý hoạt động của mạch thủy lực công tác máy ủi KOMATSU D65PX-12

3.2.1 Sơ đồ mạch thủy lực tổng quát

a, Sơ đồ mạch

nghiêng lưỡi ủi, nâng hạ lưỡi xới, nghiêng lưỡi xới và điều khiển quạt làm mát động

cơ

Cả mạch được cung cấp dầu bởi bơm HPV95 qua hệ thống 3 van trượt phân phối được điều khiển bởi hai cần điều khiển để cung cấp dầu cho các bộ phận công tác

Trong mạch này có bơm banh răng SBR(1)-010, các van tiết lưu, van an toàn, van một chiều Nhờ sự phối hợp hợp lý các loại van trong mạch truyền động thuỷ lực, chúng ta có thể tạo nên được chế độ làm việc ổn định của truyền động theo ý muốn

3.2.2 Sơ đồ mạch thuỷ lực nâng hạ khi lưỡi ủi ở vị trí giữ

a, Sơ đồ mạch: (Hình 3.5).

b, Nguyên lý làm việc :

Khi lưỡi ủi ở vị trí giữ, cần gạt của van điều khiển (1) ở vị trí trung gian, van phân phối (4) ở vị trí đóng đường từ cụm bơm (7) đến các xilanh công tác (8) và (9), đồng thời đóng luôn đường dầu từ xilanh về thùng chứa, lưỡi ủi được giữ tại vị trí cố định Dầu từ thùng chứa dầu (10) qua bơm dầu (7) chia thành 2 đường dầu :

- Cung cấp dầu cao áp đến van phân phối (4) để điều khiển nâng hạ lưỡi ủi

- Cung cấp dầu điều khiển cho van LS để điều khiển việc điều chỉnh góc nghiêng đĩa bơm (điều chỉnh công suất bơm dầu mạch thuỷ lực công tác)

cao áp qua từ bơm bánh răng (5) qua van giảm áp (6) cung cấp áp suất dầu điều khiển cho van điều khiển nâng hạ lưỡi ủi (1), ở vị trí giữ của lưỡi ủi dầu điều khiển qua van này được xả hết về thùng chứa dầu (10)

5 6

Hình 3.5 Sơ đồ mạch thuỷ lực nâng hạ khi lưỡi ủi ở vị trí giữ

1 - Van điều khiển nâng hạ lưỡi ủi; 2- Van khoá; 3- van tràn; 4 - Van phân phối điều khiển bằng thuỷ lực; 5 – bơm bánh răng; 6 - Van an toàn; 7 - Cụm bơm dầu công tác;

8 - Xilanh phải nâng hạ lưỡi ủi; 9 - Xilanh trái nâng hạ lưỡi ủi; 10 - Thùng chứa dầu

3.2.3 Sơ đồ mạch thuỷ lực nâng lưỡi ủi

a, Sơ đồ mạch: (Hình 3.6)

b, Nguyên lý làm việc :

Khi nâng lưới ủi, đẩy cần điều khiển của van (1) nghiêng về bên phải dầu từ thùng chứa dầu số (10) được bơm lên từ bơm dầu số (7) qua van giảm áp số (6 ) cung cấp một áp suất dầu điều khiển để đẩy van phân phối (4) sang trái so với vị trí ban đầu

( vị trí giữ của lưỡi ủi) để nối thông đường dầu cao áp từ bơm tới

4

72

8

9

3

56

Hình 3.6 Sơ đồ mạch thuỷ lực khi nâng lưỡi ủikhoang cần piston của hai xilanh nâng hạ lưỡi ủi (8) và (9) đồng thời nối đường dầu từ khoang piston về thùng chứa để thực hiện việc nâng lưỡi ủi Một lượng nhỏ dầu từ bơm qua lọc và van tiết lưu đến cung cấp cho mạch điều khiển van LS để điều chỉnh công suất bơm cho hợp lý

- Hành trình hạ lưỡi ủi, cần điều khiển của van (1) nghiêng sang trái, khi đó van phân

phối (4) được đẩy sang trái mở thông đường dầu từ bơm đến khoang piston trong xilanh (8) và (9) để thực hiện quá trình hạ lưỡi ủi

4 Hệ thống điều khiển bằng thủy lực

c Phần tử xử lý: van áp suất, van điều khiển từ xa ( )

d Phần tử điều khiển: van đảo chiều ( )

e Cơ cấu chấp hỡnh: xilanh, động cơ dầu

Hình 4.1 : Hệ thống điều khiển bằng thủy lực

4.2.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều bằng thủy lực

Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lực được thể hiện ở sơ đồ hình 4.2

Hình 4.2 : cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lực

Van áp suất gồm có các loại sau:

+ Van tràn và van an toàn

+Van giảm áp

+ Van cản

+ Van đóng, mở cho bình trích chứa thủy lực

4.2.2.1 Van tràn và van an toàn

Van tràn và van an toàn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy lực vượt quá trị số quy định Van tràn làm việc thường xuyên, còn van an toàn làm việc khi quá tải

Hình 4.3: kí hiệu van an toàn

Có nhiều loại: Kiểu van bi (trụ, cầu)

Kiểu con trượt (pittông) Van điều chỉnh hai cấp áp suất (phối hợp)

Ta có: p

1.A = C.(x + x

0) (bỏ qua ma sát, lực quán tính, p

2 ≈ 0) Trong đó:

0 - lực căng ban đầu;

x - biến dạng lò xo khi làm việc (khi có dầu tràn);

p

1 - áp suất làm việc của hệ thống;

A - diện tích tác động của bi

Kiểu van bi có kết cấu đơn giản nhưng có nhược điểm: không dùng được ở áp suất cao, lỡm việc ồn ào Khi lò xo hỏng, dầu lập tức chảy về bể làm cho áp suất trong hệ thống giảm đột ngột

b, kiểu van con trượt

Hình 4.5: sơ đồ cấu tạo kiểu van con trượt

Giải thích: Dầu vào cửa 1, qua lỗ giảm chấn và vào buồng 3 Nếu lực do áp suất dầu tạo nên lỡ F lớn hơn lực điều chỉnh của lò xo F

lx và trọng lượng G của pittông, thì pittông sẽ dịch chuyển lên trên, dầu sẽ qua cửa 2 về bể Lỗ 4 dùng để tháo dầu rò ở buồng trên ra ngoỡi

Vì tiết diện A không thay đổi, nên áp suất cần điều chỉnh p

4.2.2.2 Van giảm áp

Trong nhiều trường hợp hệ thống thủy lực một bơm dầu phải cung cấp năng lượng cho nhiều cơ cấu chấp hành có áp suất khác nhau Lúc này ta phải cho bơm làm việc với áp suất lớn nhất và dùng van giảm áp đặt trước cơ cấu chấp hành nhằm để giảm áp suất đến một giá trị cần thiết

Hình 4.6: sơ đồ cấu tạo và kí hiệu van giảm áp

Hình 4.7: ví dụ sơ đồ mạch có lắp van giảm áp

Trong hệ thống này xilanh 1 làm việc với áp suất p

1, nhờ van giảm áp tạo nên áp suất p

1 > p

2 cung cấp cho xilanh 2 áp suất ra p

2 có thể điều chỉnh được nhờ van giảm

Hình 4.8: sơ đồ cấu tạo và ki hiệu van cản

Trên hình 4.8, van cản lắp vào cửa ra của xilanh có áp suất p

2 Nếu lực lò xo của van là F

lx và tiết diện của pittông trong van là A, thì lực cân bằng tĩnh là:

p

2.A - F

lx =0 ⇒ p

2 =Flx /A như vậy ta thấy rằng áp suất ở cửa ra (tức cản ở cửa ra) có thể điều chỉnh được tùy thuộc vào sự điều chỉnh lực lò xo F

lx

3.2.2.4 Rơle áp suất (áp lực)

Rơle áp suất thường dùng trong hệ thống thủy lực Nó được dùng như một cơ cấu phòng quá tải, vì khi áp suất trong hệ thống vượt quá giới hạn nhất định, rơle áp suất

sẽ ngắt dòng điện ⇒ Bơm dầu, các van hay các bộ phận khác ngừng hoạt động

4.3 Van đảo chiều

4.3.1 Nhiệm vụ

Van đảo chiều dùng đóng, mở các ống dẫn để khởi động các cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để đảo chiều các chuyển động của cơ cấu chấp hành

4.3.2 Các khái niệm

+ Số cửa: lỡ số lỗ để dẫn dầu vào hay ra Số cửa của van đảo chiều thường 2, 3 và 4,

5 Trong những trường hợp đặc biệt số cửa có thể nhiều hơn

+Số vị trí: là số định vị con trượt của van, thông thường van đảo chiều thường có 2 ,3

vị trí.Trong trường hợp đặt biệt,số vị trí có thẻ nhiều hơn

+Van đảo chiều 3 cửa 2 vị trí (3/2):

Hình 4.9: van đảo chiều 3/2 + Van đảo chiều 4 cửa 2 vị trí (4/2):

Hình 4.10: van đảo chiều 4/2

Ký hiệu: P- cửa nối bơm;

đổi vị trí làm việc của nòng van đảo chiều

a, Loại tín hiệu tác động bằng tay:

Kí hiệu nút ấn tổng quát

Kí hiệu nút bấm

Kí hiệu tay gạt

Kí hiệu bàn đạp

b, Loại tác động băng cơ

Kí hiệu đầu dò

Kí hiệu cử con lăn

Kí hiệu cử con lăn tác động 1 chiều

c, Loại tác động điện –thủy lực

Kí hiệu điều khiển bằng nam châm điện

Kí hiệu điều khiển bằng thủy lực

4.4 cơ cấu chỉnh lưu lượng

Cơ cấu chỉnh lưu lượng dùng để xác định lượng chất lỏng chảy qua nó trong đơn vị thời gian, và như thế điều chỉnh được vân tốc của cơ cấu chấp hành trong hệ thống thủy lực lỡm việc với bơm dầu có một lưu lượng cố định

4.4.1 Van tiết lưu

Van tiết lưudùng để điều chỉnh lưu lượng dầu, do đó điều chỉnh vận tốc của cơ cấu chấp hành trong hệ thống thủy lực

Van tiết lưu có thể đặt ở đường dầu vào hoặc đường ra của cơ cấu chấp hành

*Van tiết lưu có hai loại:

Ví dụ: hình 4.11 là sơ đồ của van tiết lưu lắp ở đường ra của hệ thống thủy lực Cách

lắp này được dùng phổ biến nhất, vì van tiết lưu thay thế cả chức năng của van cản, tạo nên một áp suất nhất định trên đường ra của xilanh và do đó làm cho chuyển động của nó được êm

Hình 4.11: sơ đồ thủy lực có van tiết lưu lắp ở đầu ra

Hình 4.12: sơ đồ kết cấu kiểu van bi 1 chiều

Ứng dụng của van một chiều:

+ Đặt ở đường ra của bơm (để chặn dầu chảy về bể)

+ Đặt ở cửa hút của bơm (chặn dầu ở trong bơm)

+Khi sử dụng hai bơm dầu dùng chung cho một hệ thống

4.6 ống dẫn, ống nối

Để nối liền các phần tử điều khiển (các loại van) với các cơ cấu chấp hành, với hệ thống biến đổi năng lượng (bơm dầu, động cơ dầu), người ta dùng các ống dẫn, ống nối hoặc các tấm nối

ống dẫn dùng trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực phổ biến là ống dẫn cứng (vật liệu ống bằng đồng hoặc thép) và ống dẫn mềm (vải cao su và ống mềm bằng kim loại có thể làm việc ở nhiệt độ 1350C)

ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền cơ học vỡ tổn thất áp suất trong ống nhỏ nhất Để giảm tổn thất áp suất, các ống dẫn càng ngắn càng tốt, ít bị uốn cong để tránh sự biến dạng của tiết diện và sự đổi hướng chuyển động của dầu

5 Giới thiệu phần mềm Fluidsim 3.6

5.1 Giới thiệu chung về công nghệ mô phỏng và thiết kế

Trong thời đại công nghiệp hiện nay, việc tự động hoá trong các quá trình sản suất đều diễn ra khá mạnh mẽ Những bước phát triển đó đã bỏ qua các quá trình thủ công để đêm lại năng suất cao trong lao động và hiệu quả trong quá trình sản suất chế tạo

Trong quá trình sản suất trước kia, để đạt được kết quả cuối cùng, ta phải thí nghiệm nhiều lần Mà trong mỗi lần thí nghiệm này là một lần phải điều chỉnh, thay đổi kết cấu và chế tạo lại Đây chính là nhược điểm trong quá trình sản xuất truyền thống, nó làm tăng thời gian, công sức, tiêu tốn vật liệu,

Với sự bùng nổ của công nghệ tin học, việc áp dụng vi tính mà cụ thể hơn là công nghệ mô phỏng và thiết kế trên vi tính vào quá trình sản xuất đã giải quyết được phần nào những nhược điểm trên Khi đó, một quá trình sản xuất có thể được tóm tắt như sa

Hình 5.1 Sơ đồ tóm tắt một quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng

Từ sơ đồ trên, ta thấy nhìn chung quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng thể hiện được ưu điểm của quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng từ

đó ta có thể nhanh chóng thấy được các hiện tượng trong hệ thống cũng như các quá trình thiết kế và làm việc của nó

Cụ thể đối với quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng, để đạt được kết quả cuối theo yêu cầu, ta cũng tiến hành thí nghiệm nhiều lần Tuy nhiên, quá trình này được tiến hành trên mô hình mô phỏng, điều này giúp tiết kiệm rất nhiều thời

Không đạt

Systems của Đức Fluidsim 3.6 có 2 phiên bản là H ( Hydraulics ) cho mô phỏng thủy

lực và P ( Pneumatics ) cho mô phỏng khí nén.Đây là phần mềm được phất triển nhằm

hỗ trợ học tập, nghiên cứu, giảng dạy, giúp có cái nhìn trực quan hơn về thủy lực và khí nén.Phiên bản mới nhất hiện nay là v4.2 nhưng chỉ có bản demo, nhiều chức năng

bị hạn chế

Fluidsim 3.6 là một phần mềm tính toán thiết kế, mô phỏng động học các sơ đồ

mạch của nhiều hệ thống khác nhau, như sơ đồ mạch thủy lực, mạch khí nén, mạch điện điều khiển, mạch điện kỹ thuật số, mạch PLC Được tạo ra cho ngành tự động hóa công nghiệp, giáo dục và phục vụ nhu cầu nghiên cứu Sự mô phỏng trong phần mềm Fluidsim 3.6 là một công cụ đạt hiệu quả cao, được lập trình tự động trong phần mềm

Fluidsim 3.6 là bộ chương trình thiết kế trình diễn dưới dạng mô phỏng, nó có

nhiều mô đun (modules) khác nhau được tạo ra trong thư viện như; mạch thuỷ lực, thuỷ khí, điện, PLC, vân.vân Nó cũng tạo ra các mạch liên kết để điều khiển trong quá trình làm việc của các thiết bị mô phỏng như điều khiển điện trong thuỷ lực hay thuỷ khí

Nó được xây dựng kết hợp của nhiều hệ thống đa phần tử Lĩnh vực ứng dụng

chính của Fluidsim 3.6 là thiết kế mạch và mô phỏng quá trình điều khiển Fluidsim 3.6 là một công cụ được kết hợp trong không gian với cách xử lý và đồ hoạ thân thiện

của người thiết kế Trình tự lập một dự án thiết kế mô phỏng trong phần mềm

Fluidsim 3.6 được biểu hiện trong sơ đồ sau

Hình 5.2 Sơ đồ trình tự lập dự án trong phần mềm Fluidsim 3.6

5.3 Giới thiệu về phiên bản thủy lực (hydraulics) của phần mềm Fluidsim 3.6

5.3.1 Ưu điểm và Nhược điểm:

 Dung lượng nhỏ, yêu cầu cấu hình cài đặt thấp

 Dễ dàng sữ dụng, hiệu quả trong học tập, nghiên cứu, giảng dạy về thủy khí

 Các phần tử thủy lực được chú thích rõ ràng, có hình ảnh động minh họa

 Các phần tử thủy lực còn ít, khoảng điều chỉnh các thông số nhỏ (ở ver3.6)

 Ít tài liệu tham khảo

5.3.2 Hướng dẫn download và cài đặt

5.3.2.1 download

Để download phần mềm ta có thể vào link sau:

Phiên bản fluidsim 3.5 :http://www.mediafire.com/?ijermr0sg526c0l

Phiên bản fluidsim 3.6 : http://www.mediafire.com/?gqgm1ehva54cd9z

Phiên bản 4.2 demo: http://www.fluidsim.de/fluidsim/indexdemo4_e.htm

Đưa ra báo cáo

Lưu dự án Xuất, in dự án

-Kích next

-Tiếp tục kích next

- Kích nút Finish để hoàn thành quá trình cài đặt

5.3.3 Giao diện chính của Fluidsim 3.6

Hình 5.3: Giao diện chính của Fluidsim 3.6

5.3.3.1 Giao diện thư viện

Trình duyệt thư viện là một trong những tính năng quan trọng dùng để thiết kế

trong phần mềm Fluidsim 3.6, đối với phần mềm Fluidsim 3.6,thư viện có giao diện

được thiết kế đơn giản và rất dễ sử dụng Trong thư viện bao gồm hàng nghìn ký hiệu khác nhau về thủy lực, khí nén, điện điều khiển, điện kỹ thuật số, PLC Thư viện thiết kế nâng cao có nhiều tính năng nâng cao như thư viện máy ảo cho phép mô phỏng hoạt động của máy tương ứng với hoạt động của sơ đồ thiết kế và kết nối máy

ảo với thiết bị điều khiển bên ngoài

Thanh thực đơn

Thanh công

cụ

Vùng vẽ mạch Thư viện

Hình 5.4 Giao diện của thư viện phần tử

Việc lấy các phần tử trong thư viện tương đối dễ dàng chỉ bằng thao tác chọn phần tử ,giữ chuột và kéo thả vào giao diện thiết kế

5.3.3.2 Giao diện tra cứu ý nghĩa,thông số định mức các ký hiệu trong thư viện

Trong mục Help của phần mềm giúp người thiết kế tra cứu các ký hiệu các phần tử được sử dụng trong phần mềm này Có hàng trăm các ký hiệu thủy lực khác nhau đã được tiêu chuẩn hóa, có thể giúp cho người mới thiết kế tiếp cận với phần mềm một cách dễ dàng

Hình 5.5 Giao diện tra cứu ý nghĩa,thông số định mức ký hiệu bơm thủy lực

5.3.3.3 Giao diện thiết kế mạch

Trên nền thiết kế chính có chia lưới ô vuông, cho phép người dùng thiêt kế mạch bằng cách tìm trong thư viện các ký hiệu các phần tử kéo và thả ra nền thiết kế, lắp ráp các phần tử với nhau thành mạch tổng thành, và cho phép nối kết các thiết bị điều khiển với mạch đang thiết kế