Tài liệu Nghiên cứu mô phỏng hệ thống thủy lực máy xúc đào komatsu pc200 6

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ    LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THỦY LỰC MÁY XÚC ĐÀO KOMATSU PC200-6 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN ThS. Võ Thành Bắc Nguyễn Văn Cường MSSV: 1090400 Ngành: Cơ khí chế tạo máy - Khóa: 35 Cần Thơ, tháng 12/2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ===== O0O ===== Cần Thơ, ngày 24 tháng 8 năm 2012. PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HK I NĂM HỌC 2012-2013 1. Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Cường MSSV: 1090400 Ngành: Cơ khí chế tạo máy Khóa: 35 2. Tên đề tài: Nghiên cứu mô phỏng hệ thống thủy lực máy xúc đào Komatsu PC200-6 3. Thời gian thực hiện: 20/8/2012 – 10/11/2012 4. Cán bộ hướng dẫn: Ths.Võ Thành Bắc MS: 000456 5. Địa điểm thực hiện: Khoa Công Nghệ ĐHCT. 6. Mục tiêu của đề tài:  Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực máy xúc đào (xe cuốc) Komatsu PC 200-6  Mục tiêu cụ thể: Nghiên cứu sơ đồ hệ thống trong cataloge của xe. Dùng phần mềm Automation Studio mô phỏng hoạt động của hệ thống. Tìm hiểu các hư hỏng thông thường, cách chuẩn đoán sửa chữa. 7. Giới hạn của đề tài: Chỉ nghiên cứu mô phỏng, không tính toán kiểm tra. 8. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài:………………………… 9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: ……………………………… Bộ môn Cán bộ hướng dẫn Sinh viên thực hiện (Ký tên và ghi rõ họ tên) Kỹ thuật cơ khí Võ Thành Bắc Nguyễn Văn Cường Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Trải qua 4 tháng thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu mô phỏng hệ thống thủy lực máy xúc đào Komatsu PC200-6”, đến nay đề tài cũng đã hoàn tất. Để có được kết quả này, đó không phải là công sức của một mình em làm ra, mà còn có sự hổ trợ hết mình từ thầy cô, gia đình và bạn bè. Do đó không thể thiếu những lời cảm ơn chân thành gởi đến những người “bạn đồng hành” đáng quý này. Trước hết, xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy Võ Thành Bắc đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí, quý Thầy Cô trong khoa Công Nghệ cùng các cán bộ, giảng viên của Trường Đại Học Cần Thơ đã truyền đạt cho em những kiến thức quí báu trong suốt thời gian em học tập tại trường. Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình cùng các bạn sinh viên đã tận tình giúp đỡ và động viên em trong suốt khóa học cũng như trong quá trình thực hiện đề tài này. Do kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn đề tài còn nhiều sai sót. Em rất mong nhận được sự góp ý từ quý thầy cô và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 30 tháng 11 năm 2012 Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Văn Cường i Nhận xét của giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN    …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… ………………… Cần thơ, ngày … tháng 12 năm 2012 Giáo viên hướng dẫn (ký và ghi rõ họ tên) Võ Thành Bắc SVTH: Nguyễn Văn Cường ii Nhận xét của giáo viên phản biện NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN    …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… ……………… Cần thơ, ngày … tháng 12 năm 2012 Giáo viên phản biện (ký và ghi rõ họ tên) SVTH: Nguyễn Văn Cường iii Mục lục MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU .........................................................................................................1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY XÚC ĐÀO..........................................2 1.1. Khái niệm .........................................................................................................2 1.2. Công dụng ........................................................................................................2 1.3. Phân loại...........................................................................................................2 1.4. Tình hình sử dụng.............................................................................................2 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG THỦY LỰC.....................................3 2.1. Sơ lược về hệ thống thuỷ lực ............................................................................3 2.1.1 Truyền động thuỷ tĩnh ................................................................................3 2.1.2. Truyền động thuỷ động..............................................................................3 2.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống thuỷ lực..............................................................3 2.2.1. Ưu điểm.....................................................................................................3 2.2.2. Nhược điểm...............................................................................................4 2.3. Phạm vi sử dụng ...............................................................................................4 CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ MÁY XÚC ĐÀO KOMATSU PC200-6 ...................5 3.1 Cấu tạo chung....................................................................................................5 3.2. Các thông số kỹ thuật của máy xúc đào Komatsu PC200-6...............................7 3.2.1 Các thông số kỹ thuật .................................................................................7 3.2.2. Các thông số về kích thước........................................................................7 3.2.3. Các thông số động cơ.................................................................................8 3.2.4. Các thông số hệ thống thuỷ lực..................................................................9 CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY XÚC ĐÀO KOMATSU PC200-6 ................................................................................................11 4.1. Giới thiệu chung về hệ thống thuỷ lực trên xúc đào Komatsu PC200-6...........11 4.2. Các thành phần chính trong hệ thống thủy lực trên máy xúc đào Komatsu PC200-6 ................................................................................................................12 4.2.1. Bơm thủy lực...........................................................................................12 4.2.1.1. Cấu tạo .............................................................................................12 4.2.1.2. Chức năng ........................................................................................13 4.2.1.3. Nguyên lý hoạt động ........................................................................13 4.2.2. Van LS ....................................................................................................15 4.2.2.1. Cấu tạo .............................................................................................15 SVTH: Nguyễn Văn Cường iv Mục lục 4.2.2.2. Chức năng van LS ............................................................................15 4.2.2.3. Nguyên lý hoạt động van LS ............................................................16 4.2.3. Van PC ....................................................................................................20 4.2.3.1. Cấu tạo .............................................................................................20 4.2.3.2. Chức năng ........................................................................................20 4.2.3.3. Nguyên lý hoạt động ........................................................................20 4.2.4. Motor di chuyển ......................................................................................25 4.2.4.1. Cấu tạo motor di chuyển...................................................................25 4.2.4.2. Nguyên lý hoạt động motor di chuyển ..............................................26 4.2.5. Motor quay toa ........................................................................................33 4.2.5.1. Cấu tạo motor quay toa.....................................................................33 4.2.5.2. Nguyên lý hoạt động của motor quay toa..........................................33 4.2.6. Van điều khiển PPC.................................................................................38 4.2.6.1. Cấu tạo van điều khiển PPC..............................................................38 4.2.6.2. Nguyên lý hoạt động của van điều khiển PPC...................................38 4.2.7. Van giảm áp ............................................................................................42 4.2.7.1. Cấu tạo van giảm áp .........................................................................42 4.2.7.2. Chức năng van giảm áp ....................................................................42 4.2.7.3. Nguyên lý hoạt động của van giảm áp ..............................................43 4.2.8. Van hợp và chia lưu lượng.......................................................................45 4.2.8.1. Chức năng van hợp và chia lưu lượng...............................................45 4.2.8.2. Nguyên lý hoạt động van hợp và chia lưu lượng...............................45 4.2.9. Van không tải ..........................................................................................47 4.2.9.1. Chức năng van không tải ..................................................................47 4.2.9.2. Nguyên lý hoạt động van không tải ..................................................48 4.2.10. Van giữ cần ...........................................................................................48 4.2.10.1. Cấu tạo của van giữ cần..................................................................49 4.2.10.2. Nguyên lý hoạt động.......................................................................49 4.3. Các mạch thủy lực trên máy xúc đào Komatsu PC200-6.................................51 4.3.1. Mạch thủy lực tổng thể ............................................................................51 4.3.2. Mạch thủy lực di chuyển..........................................................................53 4.3.3. Mạch thuỷ lực quay toa ...........................................................................54 4.3.4. Mạch thủy lực điều khiển các xy lanh thủy lực ........................................55 CHƯƠNG 5 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM AUTOMATION STUDIO 5.0 .............................................................................................................................57 5.1. Tổng quan về Automation Studio ...................................................................57 SVTH: Nguyễn Văn Cường v Mục lục 5.2. Sơ lược các thao tác với Automation Studio 5.0..............................................57 5.2.1. Bộ soạn thảo biểu đồ (Diagram Editor) ...................................................58 5.2.1.1. Thanh công cụ mô phỏng (Simulation Toolbar)................................58 5.2.1.2. Thanh công cụ chèn (Insert Toolbar)................................................59 5.2.2. Thư viện tìm kiếm (Library Explorer) .....................................................59 5.2.3. Khởi tạo một đề án (Project) mới ............................................................60 5.2.4. Đặc tính phần tử (Component Properties)................................................61 5.2.5. Xây dựng phần tử (Component Builder) ..................................................62 5.2.5.1. Thiết kế piston - xy lanh ...................................................................62 5.2.5.2. Thiết kế bộ van hữu hướng ...............................................................63 CHƯƠNG 6 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THUỶ LỰC TRÊN MÁY XÚC ĐÀO KOMMATSU PC200-6 .............................................................................................66 6.1. Mô phỏng mạch thuỷ lực di chuyển ................................................................66 6.2. Mô phỏng mạch thuỷ lực quay toa và xy lanh cần...........................................67 6.3. Mô phỏng mạch thuỷ lực điều khiển xy lanh tay cần và gầu ...........................68 6.4. Mô phỏng mạch thuỷ lực co tay cần và nâng cần đồng thời ............................69 CHƯƠNG 7 BẢO DƯỠNG, CÁC HƯ HỎNG THÔNG THƯỜNG VÀ CÁCH CHUẨN ĐOÁN SỬA CHỮA CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN MÁY XÚC ĐÀO..........................................................................................................................70 7.1 Bảo dưỡng hệ thống thuỷ lực trên máy xúc đào ...............................................70 7.2 Các hư hỏng thông thường và cách chuẩn đoán sửa chữa.................................71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................75 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................76 SVTH: Nguyễn Văn Cường vi Mục lục DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Máy xúc đào Komatsu PC200-6...................................................................5 Hình 3.2. Sơ đồ tổng thể của máy xúc đào Komatsu PC200-6 .....................................6 Hình 3.3. Sơ đồ các thông số về khả năng làm việc máy xúc đào Komatsu PC200-6 .10 Hình 4.1. Hệ thống thuỷ lực trên máy xúc đào ...........................................................11 Hình 4.2. Bơm thuỷ lực HPV95 trên máy xúc đào Komatsu PC200-6........................12 Hình 4.3. Cấu tạo bơm thuỷ lực HPV95 trên máy xúc đào Komatsu PC200-6 ...........13 Hình 4.4. Nguyên lý hoạt động bơm piston ứng với góc nghiêng α............................13 Hình 4.5. Nguyên lý hoạt động bơm piston ứng với góc nghiêng α=0........................14 Hình 4.6. Điều khiển thay đổi lưu lượng bơm ............................................................14 Hình 4.7. Cấu tạo van LS...........................................................................................15 Hình 4.8. Hoạt động của van LS khi van điều khiển ở vị trí trung gian ......................16 Hình 4.9. Hoạt động của van LS theo hướng tăng lưu lượng......................................17 Hình 4.10. Hoạt động của van LS theo hướng giảm lưu lượng..................................18 Hình 4.11. Hoạt động của van LS khi piston trợ động ở vị trí cân bằng .....................19 Hình 4.12. Cấu tạo van PC.........................................................................................20 Hình 4.13. Hoạt động của van PC khi bộ điều khiển bơm ở chế độ bình thường ........21 Hình 4.14. Hoạt động của van PC dưới tác động của lò xo.........................................22 Hình 4.15. Hoạt động van PC khi tải trọng dẫn động lớn và áp suất của bơm cao ......23 Hình 4.16. Hoạt động của van PC khi tải trọng trên bơm chính nhỏ...........................24 Hình 4.17. Hoạt động của van PC khi tải trọng của bơm chính lớn ............................25 Hình 4.18. Motor di chuyển .......................................................................................25 Hình 4.19. Cấu tạo motor di chuyển...........................................................................26 Hình 4.20. Hoạt động của motor di chuyển ở chế độ tốc độ thấp................................27 Hình 4.21. Hoạt động của motor di chuyển ở chế độ tốc độ cao.................................27 Hình 4.22. Sơ đồ hoạt động của phanh khi motor bắt đầu chuyển động......................28 Hình 4.23. Sơ đồ hoạt động của phanh khi motor ngừng chuyển động.......................29 Hình 4.24. Hoạt động van đối trọng và van một chiều khi có dầu cao áp cung cấp.....29 Hình 4.25. Hoạt động van đối trọng và van một chiều khi có dầu cao áp cung cấp.....30 Hình 4.26. Hoạt động van đối trọng và van một chiều khi di chuyển xuống dốc ........30 Hình 4.27. Hoạt động của van an toàn khi máy dừng chuyển động ............................31 Hình 4.28. Hoạt động của van an toàn khi áp suất ở buồng MB cao.........................32 Hình 4.29. Hoạt động của van hút an toàn khi máy di chuyển ....................................32 SVTH: Nguyễn Văn Cường vii Mục lục Hình 4.30. Cấu tạo motor quay toa.............................................................................33 Hình 4.31. Hoạt động của phanh khi van điện từ chưa được cấp điện ........................34 Hình 4.32. Hoạt động của phanh khi van điện từ được cấp điện .................................34 Hình 4.33. Hoạt động của van xả an toàn khi motor bắt đầu quay..............................35 Hình 4.34. Hoạt động của van xả an toàn khi motor ngừng quay ...............................36 Hình 4.35. Van chống quay ngược.............................................................................36 Hình 4.36. Hoạt động của van chống quay ngược khi áp suất phanh bắt đầu được sinh ra ở cổng MB.............................................................................................................37 Hình 4.37. Hoạt động của van chống quay ngược khi mô tơ ngừng quay...................37 Hình 4.38. Van điều khiển quay PPC.........................................................................38 Hình 4.39. Hoạt động của van điều khiển PPC ở vị trí trung gian...............................39 Hình 4.40. Hoạt động của van điều khiển PPC ở chế độ điều khiển nhỏ.....................39 Hình 4.41. Hoạt động của van điều khiển PPC ở chế độ điều khiển nhẹ khi cần điều khiển quay trở lại .......................................................................................................40 Hình 4.42. Hoạt động của van điều khiển PPC khi cần điều khiển được kéo hết cở....41 Hình 4.43. Cấu tạo van giảm áp .................................................................................42 Hình 4.44. Hoạt động của van giảm áp khi áp suất tải trọng thấp ...............................43 Hình 4.45. Hoạt động của van giảm áp khi áp suất tải trọng cao ...............................44 Hình 4.46. Hoạt động của van giảm áp khi áp suất cao bất thường.............................45 Hình 4.47. Hoạt động của van khi hợp lưu lượng.......................................................46 Hình 4.48. Hoạt động của van khi chia lưu lượng ......................................................47 Hình 4.49. Van không tải...........................................................................................48 Hình 4.50. Hoạt động của van không tải ....................................................................48 Hình 4.51. Cấu tạo của van giữ cần............................................................................49 Hình 4.52. Hoạt động của van giữ cần khi nâng cần...................................................49 Hình 4.53. Hoạt động của van giữ cần khi tiến hành giữ cần......................................50 Hình 4.54. Hoạt động của van giữ cần khi hạ cần ......................................................50 Hình 4.56. Sơ đồ mạch thủy lực di chuyển.................................................................53 Hình 4.57. Sơ đồ mạch thủy lực quay toa...................................................................54 Hình 4.58. Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển các xy lanh thủy lực ...............................55 Hình 5.1. Bộ soạn thảo biểu đồ của A.S 5.0 ...............................................................58 Hình 5.2. Thư viện tìm kiếm của A.S 5.0...................................................................60 Hình 5.3. Hộp thoại Project Template........................................................................61 Hình 5.4. Hộp thoại đặc tính phần tử .........................................................................61 Hình 5.5. Thiết kế piston - xy lanh.............................................................................62 Hình 5.6. Thiết kế bộ van hữu hướng.........................................................................63 SVTH: Nguyễn Văn Cường viii Mục lục Hình 5.7. Bảng các loại tín hiệu tác động của van ......................................................64 Hình 5.8. Bảng các loại khoang chứa của van ............................................................65 Hình 6.1. Mô phỏng mạch thuỷ lực di chuyển............................................................66 Hình 6.2. Mô phỏng mạch thuỷ lực quay toa và xy lanh cần ......................................67 Hình 6.3. Mô phỏng mạch thuỷ lực điều khiển xy lanh tay cần và gầu.......................68 Hình 6.4. Mô phỏng mạch thuỷ lực co tay cần và nâng cần đồng thời........................69 SVTH: Nguyễn Văn Cường ix Phần mở đầu PHẦN MỞ ĐẦU  Đặt vấn đề Việc sử dụng thiết bị cơ giới trong thi công đóng vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao chất lượng công trình, đẩy nhanh tiến độ thi công, nâng cao hiệu quả kinh tế và cải thiện điều kiện lao động của con người. Ở nước ta hiện nay, quá trình xây dựng các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, các công trình giao thông, khai thác các loại khoáng sản,… đòi hỏi cần phải giải quyết những công việc đào và vận chuyển đất đá với khối lượng lớn mà lao động phổ thông không đáp ứng được. Theo thống kê ở nhiều công trình xây dựng thấy rằng khối lượng đất, đá, than, quặng… do máy xúc đào đảm nhiệm chiếm trên 50% của tổng khối lượng công việc. Trong đó, máy đào “Komatsu PC200-6” là máy nhiều ưu điểm về kết cấu và điều khiển nên năng suất làm việc cũng như tính năng kinh tế của máy cao. Cùng với sự tăng nhanh về số lượng các loại máy xúc đào nhập khẩu thì vấn đề bảo dưỡng, sửa chữa chúng trong suốt thời gian làm việc là điều cần được quan tâm, mặc khác truyền động thủy lực là loại truyền động chính trên các máy đào hiện nay. Vì vậy mà em chọn đề tài “Nghiên cứu mô phỏng hệ thống thuỷ lực máy xúc đào Kommat’su PC200-6”, ngoài việc củng cố những kiến thức đã học còn nâng cao hiểu biết về khả năng ứng dụng của truyền động thủy lực trên nhiều lĩnh vưc, đặc biệt là máy công trình. Ngoài ra, còn có thể tìm hiểu kỹ hơn về cách vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy xúc đào nhằm phục vụ tốt hơn cho quá trình công tác sau khi tốt nghiệp.  Mục tiêu đề tài Nghiên cứu sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống thủy lực của máy xúc đào Komatsu PC200-6. Dùng phần mềm Automation Studio 5.0 mô phỏng hoạt động của hệ thống. Tìm hiểu các hư hỏng thông thường và cách chuẩn đoán sửa chữa.  Đối tượng nghiên cứu Hệ thống thủy lực của máy xúc đào Komatsu PC200-6.  Phương pháp thực hiện Nghiên cứu sơ đồ hệ thống thủy lực trong catalogue của máy xúc đào Komatsu PC200-6. Vận dụng kiến thức đã học sử dụng phần mềm Automation Studio 5.0 mô phỏng hoạt động của hệ thống. Tham khảo ý kiến từ thầy hướng đẫn. SVTH: Nguyễn Văn Cường Trang 1 Chương 1 Giới thiệu chung về máy xúc đào CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY XÚC ĐÀO 1.1. Khái niệm Máy xúc đào là một loại máy đào một gầu, dùng một cơ cấu tay cần gắn liền với gầu đào, thực hiện thao tác đào, xúc, múc, đổ đất đá rời hay liền thổ và các loại khoáng sản, vật liệu xây dựng rời. Sau khi đào xúc thì vận chuyển đi 1 đoạn hay đổ vào công cụ vận chuyển. 1.2. Công dụng Máy đào chủ yếu để đào và khai thác đất, cát, đá phục vụ công việc xây dựng cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực : xây dựng dân dụng và công nghiệp, khai thác mỏ, xây dựng thủy lợi, xây dựng cầu đường… 1.3. Phân loại Dựa theo nguyên lý làm việc gồm 2 loại: máy xúc thủy lực, máy xúc truyền động cáp. Dựa theo cơ cấu di chuyển gồm 2 loại: máy xúc bánh lốp, máy xúc bánh xích. Dựa vào bộ phận công tác có 4 loại: máy xúc gầu sấp (máy cuốc), máy xúc gầu ngửa, máy xúc lật, máy đào gầu bào. 1.4. Tình hình sử dụng Máy đào được sử dụng rộng rãi vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công việc nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế, các loại truyền động và những bộ phận di chuyển khác nhau. Hiện nay trên thị trường Việt Nam có nhiều hãng sản xuất, cung cấp các loại máy xúc đào khác nhau như: Komatsu, Caterpiller, Kobelco, Liugong, Hitachi, Volvo, Huyndai, Daewoo,… Trong đó hãng Komatsu là một trong những hãng có số lượng máy xúc đào nhập khẩu lớn nhất vào thị trường Việt Nam. Theo báo cáo của Trung tâm Thông tin Công nghiệp và thương mại (Bộ Công Thương) 09/2011 cho thấy 90% lượng máy xây dựng nhập khẩu về nước ta là các loại máy đã qua sử dụng. Trong những chủng loại máy xây dựng được nhập khẩu về Việt Nam thì máy xúc đào luôn là chủng loại được nhập nhiều nhất. Do đó vấn đề bảo dưỡng, sửa chữa chúng trong suốt thời gian làm việc là điều hết sức cần thiết trong thời gian sắp tới SVTH: Nguyễn Văn Cường Trang 2 Chương 2 Cơ sở lý thuyết hệ thống thủy lực CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG THỦY LỰC 2.1. Sơ lược về hệ thống thuỷ lực Muốn truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận làm việc của các máy, các thiết bị, ngoài dẫn động bằng cơ khí, điện thì trong những năm gần đây người ta còn dùng khí nén và chất lỏng. Truyền động thuỷ lực là tổ hợp các cơ cấu thuỷ lực và máy thuỷ lực, 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. Theo nguyên lý truyền động, truyền động thuỷ lực chia làm hai loại: Truyền động thuỷ động và truyền động thuỷ tĩnh. 2.1.1 Truyền động thuỷ tĩnh Quá trình truyền năng lượng giữa các bộ phận được thực hiện bằng áp năng của dòng chất lỏng, thường dùng các máy thể tích nên gọi là truyền động thể tích. Truyền động thuỷ tĩnh gồm có ba bộ phận: - Bơm: Nguồn cung cấp năng lượng cho chất lỏng (biến cơ năng thành áp năng), thông thường dùng máy thể tích. - Động cơ thuỷ lực: Biến đổi áp năng dòng chảy thành cơ năng bằng cách thực hiện các chuyển động của nó (thẳng, quay, kết hợp). - Phần tử trung gian (phần tử thuỷ lực): Điều khiển hệ thống (đường ống, van một chiều, van an toàn, cơ cấu phân phối…). 2.1.2. Truyền động thuỷ động Quá trình truyền cơ năng giữa các bộ phận máy được thực hiện bằng động năng của dòng chất lỏng. Là tổ hợp các máy cánh dẫn (bơm, tuabin). Truyền động thuỷ động có hai loại: Khớp nối thuỷ lực và biến tốc thuỷ lực thường được dùng trong các nghành động lực, giao thông vận tải. 2.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống thuỷ lực 2.2.1. Ưu điểm - Truyền động được công suất cao và lực lớn, (nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng). SVTH: Nguyễn Văn Cường Trang 3 Chương 2 Cơ sở lý thuyết hệ thống thủy lực - Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, (dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn). - Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau. - Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao. - Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh (như trong cơ khí và điện). - Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành. - Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn. - Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch. - Tự động hoá đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần tử tiêu chuẩn hoá. 2.2.2. Nhược điểm - Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng. - Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn. - Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi. 2.3. Phạm vi sử dụng Ngày nay hệ thống thuỷ lực được ứng dụng rộng rải trong công nghiệp, nông nghiệp như máy công cụ, máy nông nghiệp, máy nâng chuyển , máy xúc, máy xúc đào…và trong lĩnh vực hàng không. Một số hình ảnh về ứng dụng của hệ thống thủy lực: SVTH: Nguyễn Văn Cường Trang 4 Chương 3 Tổng quan về máy xúc đào Komatsu PC200-6 CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ MÁY XÚC ĐÀO KOMATSU PC200-6 Máy xúc đào Komatsu PC200-6 là máy đào gầu nghịch, một gầu, dẫn động thuỷ lực. Nó được sử dụng để cơ giới hoá công tác đào, xúc, lấp đất, khai thác mỏ hoặc thay cho máy nâng. Tùy từng yêu cầu công việc mà người sử dụng có thể lắp thêm các thiết bị công tác khác nhau như : đầu cặp, búa phá, cần trục, búa đóng cọc, nhổ gốc cây,… 3.1 Cấu tạo chung 4 5 6 7 8 12 3 2 1 11 9 10 Hình 3.1. Máy xúc đào Komatsu PC200-6 1. Gầu; 2. Tay cần; 3. Xy lanh quay gầu; 4. Xy lanh tay cần; 5. Cần; 6. Cabin điều khiển; 7. Cabin máy; 8. Đối trọng; 9. Bàn quay; 10. Xích; 11. Ổ quay; 12. Xy lanh cần SVTH: Nguyễn Văn Cường Trang 5 Chương 3 Tổng quan về máy xúc đào Komatsu PC200-6 Kết cấu của máy gồm hai phần chính: phần máy cơ sở (máy kéo xích) và phần thiết bị công tác(thiết bị làm việc). - Phần máy cơ sở: Cơ cấu di chuyển chủ yếu di chuyển máy trong công trường. Nếu cần di chuyển máy với cự ly lớn phải có thiết bị vận chuyển chuyên dùng. Cơ cấu quay dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá trình đào và xả đất. Trên bàn quay người ta bố trí động cơ, các bộ truyền động cho các cơ cấu. Cabin nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ hoạt động của máy. Đối trọng là bộ phận cân bằng bàn quay và ổn định của máy. - Phần thiết bị công tác: Cần một đầu được lắp khớp trụ với bàn quay còn đầu kia được lắp với tay cần. Cần được nâng lên hạ xuống nhờ xy lanh cần. Tay cần một đầu lắp khớp trụ với cần còn đầu kia với gầu và co, duỗi nhờ xy lanh tay cần. Quá trình đào và đổ đất của gầu được thực hiện nhờ xy lanh gầu. Gầu thường được lắp thêm các răng để làm việc ở nền đất cứng. Máy làm việc theo chu kỳ, một chu kỳ làm việc của máy bao gồm bốn giai đoạn sau: Xúc và tích đất vào gầu → Quay gầu đến nơi đổ đất → Đổ đất → Quay gầu 2800 2200 600 không tải trở lại vị trí đào để bắt đầu chu kỳ tiếp. 9425 6685 1085 PC200-6 2020 2255 2905 SU AT' 2970 KOM 2740 3270 4080 Hình 3.2. Sơ đồ tổng thể của máy xúc đào Komatsu PC200-6 SVTH: Nguyễn Văn Cường Trang 6 Chương 3 Tổng quan về máy xúc đào Komatsu PC200-6 3.2. Các thông số kỹ thuật của máy xúc đào Komatsu PC200-6 3.2.1 Các thông số kỹ thuật Tên thông số Giá trị Đơn vị Dung tích gầu 0.8 m3 Trọng lượng toàn bộ 19100 kg Chiều sâu đào lớn nhất 6620 mm Chiều sâu đào tường đứng lớn nhất 5980 mm Bán kính lớn nhất tại vị trí mặt bằng đất 9700 mm Chiều cao đào lớn nhất 9305 mm Chiều cao đổ chất tải lớn nhất 6475 mm Biên độ làm việc Lực đào lớn nhất 125 (12800) Tốc độ quay 12.4 v/ph Tốc độ di chuyển Thấp: 3.0 Trung bình: 4.1 Cao: 5.5 km/h Khả năng leo dốc 35 độ(o) Áp lực trên mặt đất 44.1 (0.45) kN(kg) kPa (kg/cm2) 3.2.2. Các thông số về kích thước Tên thông số Giá trị Đơn vị Chiều dài toàn bộ của máy 9425 mm Chiều rộng máy 2800 mm Chiều cao máy (khi chuyển động) 2970 mm Chiều cao đến đỉnh cabin 2905 mm Chiều cao từ mặt đất đến phần đối trọng 1085 mm Khoảng sáng gầm máy 440 mm Bán kính quay nhỏ nhất thiết bị làm việc 3630 mm Chiều cao thiết bị làm việc tại bán kính quay nhỏ nhất 7570 mm Chiều dài bánh xích trên nền đất 3270 mm Khổ ray 2200 mm Chiều cao cabin máy 2255 mm SVTH: Nguyễn Văn Cường Trang 7 Chương 3 Tổng quan về máy xúc đào Komatsu PC200-6 3.2.3. Các thông số động cơ Động cơ 4 kỳ, cylinder thẳng hàng, làm lạnh bằng nước, phun dầu trực tiếp, có turbo tăng áp. Tên thông số Giá trị Đơn vị Số máy SA6D 125-2 Số cylinder - đường kính x hành trình 6 – 102 x 120 Dung tích xy lanh 5.883 (5883) l (cc) 99.3/2000 kW/ (v/ph) Công suất bánh đà Thông số kỹ Mô men cực đại thuật Tốc độ lớn nhất khi không tải 562.9/1350 Nm/ (v/ph) 2200 ± 60 v/ph Tốc độ nhỏ nhất khi không tải 1000 ± 25 v/ph Mức tiêu hao nhiên liệu 218 Mô tơ khởi động 24 V, 4.5 kW Máy phát 24 V, 35 A Ắc quy 12 V, 110 Ah×2 SVTH: Nguyễn Văn Cường g/kWh Trang 8 Chương 3 Tổng quan về máy xúc đào Komatsu PC200-6 3.2.4. Các thông số hệ thống thuỷ lực Tên thông số Bơm thuỷ lực Kiểu bơm Đơn vị Giá trị HPV95+95, thay đổi lưu lượng, bơm kép Lưu lượng 206 × 2 Áp suất đặt 34.8 (355) Van điều khiển Kiểu van Loại 6 con trượt Phương pháp điều khiển Thuỷ lực Motor thuỷ lực Motor di chuyển HMV110-2, kiểu piston × 2 Motor quay toa KMF90ABE-3, kiểu piston Cần l/ph MPa(kg/cm2) Tay cần Gầu Loại Xy lanh thuỷ lực tác dụng kép Đường kính trong của xy lanh 120 135 115 mm 85 95 80 mm 1285 1490 1120 mm 3155 3565 2800 mm 1870 2075 1680 mm Xy lanh Đường kính thanh thuỷ đẩy piston lực Hành trình Khoảng cách lớn nhất giữa hai chốt Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai chốt Thùng dầu thuỷ lực Kiểu hộp Làm lạnh dầu Làm lạnh bằng không khí SVTH: Nguyễn Văn Cường Trang 9