Tài liệu Nghiên cứu, thiết kế, cải tiến máy kéo kubota l1500 thành máy xúc lật

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM PHẠM MINH TUÂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CẢI TIẾN HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN MÁY KÉO KUBOTA L 1500 THÀNH MÁY XÚC LẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HUẾ - 2018 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM PHẠM MINH TUÂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CẢI TIẾN HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN MÁY KÉO KUBOTA L 1500 THÀNH MÁY XÚC LẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số: 8.52.01.03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC NGƯT. TS. ĐINH VƯƠNG HÙNG HUẾ - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác. Mọi tài liệu tham khảo trong luận văn đã được trích dẫn cụ thể. Huế, ngày 25 tháng 7 năm 2018 Học viên thực hiện PHẠM MINH TUÂN ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực cố gắng của bản thân, tôi luôn nhận được sự quan tâm,giúp đỡ,hướng dẫn tận tình và tạo điều kiện thuận lợi của quý Thầy, Cô trong khoa Cơ khí Công nghệ và phòng Đào tạo thuộc trường Đại học Nông Lâm Huế. Ban giám hiệu Trường Cao đẳng Cơ điện - Xây dựng và Nông Lâm Trung Bộ cùng gia đình, bạn bè đồng nghiệp. Tôi chân thành cảm ơn. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng đến NGƯT.TS. Đinh Vương Hùng, Người thầy đã dành nhiều thời gian công sức, tâm huyết cũng như cung cấp tài liệu khoa học cần thiết để giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Huế, ngày 25 tháng 7 năm 2018 Học viên thực hiện PHẠM MINH TUÂN iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Tính cấp thiết của đề tài: Thiết bị truyền động thủy lực thường được ứng dụng rộng rãi trong các máy công trình. Điều đó có được là bởi vì so với các dạng truyền động khác, truyền động thủy lực có các ưu điểm: hiệu chỉnh đơn giản vô cấp vận tốc cơ cấu làm việc tịnh tiến – khứ hồi với giới hạn điều chỉnh rộng; có khả năng nhanh chóng đảo chiều với việc hãm (phanh) và khởi động êm dịu; năng lượng riêng lớn; dễ dàng điều khiển tự động hóa và bảo vệ; các thiết bị tự bôi trơn, nâng cao độ tin cậy làm việc; có khả năng chuẩn hóa các phần tử nhiệt. Thiết bị truyền động thủy lực được trang bị trên khoảng 2/3 số máy công trình (máy xây dựng và máy đường bộ). Tỉ lệ ứng dụng thiết bị truyền dẫn thủy lực vẫn không ngừng tăng lên. Việc các máy được trang bị thiết bị truyền dẫn thủy lực được phổ biến rộng rãi đặt ra yêu cầu đào tạo các chuyên gia thiết kế, lắp đặt, vận hành và sửa chữa hệ thống truyền dẫn thủy lực. Nghiên cứu này nhằm tính toán, thiết kế cải tiến một hệ thống truyền dẫn thủy lực của các máy công trình sẵn có nhằm làm tăng khả năng làm việc của liên hợp máy, tăng hiệu suất và thời gian sử dụng. - Để đầu tư một thiết bị mới đòi hỏi một nguồn kinh phí không nhỏ. - Hiện tại nhà trường còn một số thiết bị máy kéo không sử dụng hết. - Do điều kiện địa hình của đơn vị gần đồi núi, cần san gạt và xúc. - Dựa vào điều kiện thực tế của nhà trường, còn thiếu thiết bị trong quá trình luyện tập cho học sinh và máy không sử dụng kéo trong nông nghiệp nữa. - Máy sau khi cải tiến sẽ phục vụ cho quá trình giảng dạy, thực tập của học sinh - sinh viên được phong phú và đa dạng hơn. Ngoài ra máy còn phục vụ tiếp liệu và dọn dẹp trong quá trình xây dựng và sửa chữa của nhà trường, nhằm giảm bớt sức lao động thủ công trong nhà trường. - Nghiên cứu thiết kế, cải tiến máy kéo KUBOTA L 1500 trở thành máy xúc lật là một đòi hỏi phải tính toán một cách hợp lý kể cả từ kết cấu cho đến kết cấu hiện có của máy cũng như đặc điểm làm việc tự hành mới – khác với tính năng kéo của máy kéo. Vì vậy việc “Nghiên cứu, thiết kế, cải tiến máy kéo KUBOTA L1500 thành máy xúc lật” là công việc hết sức cấp thiết đối với nhà trường cũng như các đơn vị tương tự. iv Phương pháp nghiên cứu: - Căn cứ vào công suất của động cơ ở thiết bị đang nghiên cứu. - Căn cứ vào áp suất (P) và lưu lượng (Q) của bơm thủy lực đã có sẵn trên máy. - Dựa vào lưu lượng và áp suất làm việc của bơm thủy lực để chọn các phần tử thủy lực. - Tính toán áp suất, lưu lượng của cơ cấu chấp hành dựa vào tải trọng - Tính toán, thiết kế thiết bị công tác của máy dựa vào công suất kích thước thực tế của máy và P, Q của bơm thủy lực trên máy. Nội dung và kết quả nghiên cứu: -Tính toán, thiết kế cải tiến làm cơ sở để chuyển đổi chức năng làm việc trên máy kéo KUBOTA L1500 trở thành máy xúc lật; làm tiền đề cho quá trình cải tiến những hệ thống thủy lực khác tương tự. - Trên cơ sở nguồn động lực máy kéo Kubota L1500 có sẵn, do điều kiện sử dụng của nhà trường cần chuyền đổi khả năng làm việc của máy kéo sang máy xúc lật. v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................ iii MỤC LỤC ................................................................................................................... v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...........................................................................viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... x DANH MỤC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ......................................................................... xi MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề................................................................................................................ 1 2. Mục tiêu chung của đề tài ........................................................................................ 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: ................................................................................. 2 3.1. Ý nghĩa khoa học: ................................................................................................. 2 3.2.Ý nghĩa thực tiễn: .................................................................................................. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG, KHAI THÁC MÁY XÚC LẬT Ở VIỆT NAM ..................................................................................................... 3 1.1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY XÚC LẬT: ..................................................... 3 1.2. CÔNG DỤNG VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA MÁY XÚC LẬT........................ 4 1.3. PHÂN LOẠI MÁY XÚC LẬT ............................................................................. 4 1.4. CẤU TẠO CHUNG MÁY XÚC LẬT BÁNH LỐP: ............................................ 5 1.5 CẤU TẠO TỔNG THỂ CỦA MÁY XÚC LẬT MỘT GẦU CHUYÊN DỤNG CỠ NHỎ: ........................................................................................................................... 6 1.6. MỘT SỐ LOẠI MÁY XÚC LẬT SỬ DỤNG PHỔ BIẾN Ở VIỆT NAM: ............ 7 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 10 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:............................................................................. 10 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHO ĐỀ TÀI: ............................. 10 2.2.1. Phương pháp điều tra, nghiên cứu tài liệu về các thiết bị về máy xúc đào, nâng chuyển: ...................................................................................................................... 10 vi 2.2.2. Phương pháp tính toán, thiết lập các bài toán về động học và cân bằng trên máy xúc lật cải tiến:........................................................................................................... 10 2.2.3. Phương pháp thiết kế cải tiến các bộ phận công tác của máy dựa vào công suất, kích thước thực tế của máy và các thông số kỹ thuật của bơm thủy lực (P, Q) và xi lanh thủy lực trên máy Kubota L1500: ............................................................................... 11 2.2.4. Phương pháp công nghệ gia công chế tạo các bộ phận làm việc chính của máy cải tiến theo thiết kế: .................................................................................................. 12 2.2.5. Phương pháp thử nghiệm và thực nghiệm máy sau cải tiến trong điều kiện sản xuất thực tế: chuẩn bị máy, bấm giờ, đo đạc các chỉ tiêu: ........................................... 12 CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................ 13 3.1. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN KẾT CẤU MÁY CẢI TIẾN .................................... 13 3.1.1. Các thông số kỹ thuật và kết cấu của máy kéo Kubota L1500 .......................... 13 3.1.2 Phân tích, lựa chọn kết cấu cải tiến liên kết với máy kéo Kubota L1500: .......... 14 3.2. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN KẾT CẤU CƠ CẤU XÚC LẬT CẢI TIẾN ............. 16 3.2.1 Yêu cầu kỹ thuật của kết cấu khâu, khớp bộ phận làm việc xúc lật:................... 16 3.2.2. Xác định các cơ cấu làm việc khâu, khớp chính và chọn vật liệu:..................... 17 3.3. LẬP MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CHO CƠ CẤU XÚC LẬT .................................. 17 3.3.1. Tính tải trọng nâng lớn nhất của gầu xúc: ......................................................... 17 3.3.2. Xác định lực đẩy gầu lớn nhất để xúc vật liệu: ................................................. 18 3.3.3 Lập biểu thức cân bằng mô men chống lật để xác định thông số hình học của các khâu theo tải trọng tối đa của cơ cấu xúc lật:.............................................................. 18 3.3.4. Lập biểu thức để xác định lực nâng tối đa theo các thông số tải trọng của xi lanh thủy lực: .................................................................................................................... 21 3.4. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CƠ CẤU XÚC LẬT .................................................................................................. 22 3.4.1. Tính toán thiết kế gầu xúc: ............................................................................... 22 3.4.2. Tính toán xác định thông số thiết kế 2 cần chính cơ cấu xúc ............................ 25 3.4.3. Tính chọn tiết diện cần xúc .............................................................................. 34 3.5.THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC ..................................... 36 3.6. TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC TRONG HỆ THỐNG .................... 42 3.6.1. Xi lanh thủy lực ............................................................................................... 42 vii 3.6.2.Tính chọn các van trong hệ thống thủy lực: ....................................................... 47 3.7. HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG ............................................................................... 54 3.7.1. Đường ống vào và ra của xi lanh lực: ............................................................... 54 3.7.2. Ta chọn đường ống hút và đẩy của bơm. .......................................................... 55 3.7.3. Cút nối: ............................................................................................................ 56 3.7.4. Thùng dầu thuỷ lực: ......................................................................................... 56 3.7.5. Đối trọng.......................................................................................................... 56 3.8. THỬ NGHIỆM VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY CẢI TIẾN .................................... 60 3.8.1. Thử nghiệm liên hợp máy (LHM) cải tiến: ....................................................... 60 3.8.2. Khảo nghiệm thực tế: ....................................................................................... 61 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 64 4.1 KẾT LUẬN: ........................................................................................................ 64 4.2 KIẾN NGHỊ: ....................................................................................................... 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 66 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT QH: Tải trọng nâng lớn nhất kG Vh : dung tích gầu m3 PKmax : Lực kéo lớn nhất kG Gb: trọng lượng bám của máy kG g : là gia tốc trọng trường m/s2 G1 : Tự trọng gầu kg G2 : Tải trọng khi đầy gầu kG G3: Tự trọng của khung kg Gmk: là trọng lượng máy kéo kg G đt: là khối lượng đối trọng phía sau kg Gmk :trọng lượng máy cơ sở kg K0: Hệ số thực nghiệm P : áp suất tối đa của bơm kG/cm2 W: Lực cản di chuyển N Lg: Chiều dài gầu m Bg: Bề rộng của miệng gầu m Vg: Dung tích gầu xúc m2 k1: Sức cản riêng đẩy gầu vào đống vật liệu. F: diện tích tiếp xúc m2 Wu: là mô men uốn lớn nhất FN: Tải trọng nâng kG Fmsc: Lực ma sát cần piston N A1 : diện tích piston ở buồng công tác cm2 A2 : diện tích 2piston ở buồng chạy không cm2 D: đường kính trong xilanh cm d: đường kính cần piston cm p 1: áp suất ở buồng công tác kG/cm2 ix p 2: áp suất ở buồng ra kG/cm2 Q1: lưu lượng vào xianh l/p Fmsp: lực ma sát của piston và xi lanh N Fmsc: lực ma sát giữa cần piston và vòng chắn khít N p k : là áp suất ban đầu giữa vòng găng và xilanh kG/cm2 p: áp suất tác dụng vào vòng chắn kG/cm2 QDC: lưu lượng cấp vào xi lanh lực l/p Vmax: vận tốc công tác max m/s : Hiệu suất lưu lượng của bơm bánh răng : Hiệu suất lưu lượng của xi lanh lực Qb: Lưu lượng cung cấp l/p p b: Áp suất bơm tạo ra kG/cm2 Qkc : Lưu lượng vào buồng không cần l/p Qcc : Lưu lượng ra buồng có cần l/p p v pp : áp suất dầu vào van kG/cm2 p r pp : áp suất dầu ra van phân phối kG/cm2 LHM: Liên hợp máy x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Các số liệu chính để thiết kế bộ phận xúc lật .............................................. 37 Bảng 3.2. Các thống số kỹ thuật của LHM cải tiến .................................................... 45 Bảng 3.3. Bảng so sánh khảo nghiệm của LHM cải tiến với một số loại máy xúc chuyên dùng .............................................................................................................. 63 xi DANH MỤC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo máy xúc lật. ............................................................................ 5 Hình 1.2. Hình ảnh máy xúc lật công suất nhỏ ............................................................. 6 Hình 1.3. Hình ảnh máy xúc lật công suất nhỏ đang làm việc ...................................... 6 Hình 1.4. Các kích thước cơ bản của máy xúc lật chuyên dụng .................................... 7 Hình 1.5. Máy xúc lật LIUGONG ZL50C.................................................................... 8 Hình 1.6. Máy xúc lật DooSan SD300N ...................................................................... 8 Hình 1.7. Máy xúc lật Komatsu WA 430-6 .................................................................. 9 Hình 3.1. Máy kéo Kubota L1500 (cũ)....................................................................... 13 Hình 3.2. Sơ đồ ngang kết cấu xúc lật dự kiến bố trí trên Kubota L1500 .................... 14 Hình 3.3.Máy kéo được gắn thêm bộ công tác gầu xúc ở phía trước .......................... 15 Hình 3.4. Máy kéo được gắn thêm bộ công tác gầu xúc ở phía sau ............................ 15 Hình 3.5. Sơ đồ kết cấu các khâu, khớp liên kết với máy kéo Kubota L 1500 ............ 16 Hình 3.6. Sơ đồ xác định lực nâng tối đa của cơ cấu xúc lật ....................................... 19 Hình 3.7. Sơ đồ kết cấu máy xúc lật cải tiến .............................................................. 23 Hình 3.8. Sơ đồ tính toán gầu xúc .............................................................................. 24 Hình 3.9. Sơ đồ mô phỏng lực tác dụng lên cần gầu xúc ............................................ 25 Hình 3.10. Sơ đồ biểu thị lực cắt vật liệu của gầu ...................................................... 26 Hình 3.11. Sơ đồ cơ cấu cần nâng chính và các lực tác dụng...................................... 28 Hình 3.12. Sơ đồ phân bố nội lực cần nâng xúc chính ................................................ 29 Hình 3.13. Biểu đồ mô men cần chính ....................................................................... 31 Hình 3.14. Biểu đồ mô men đoạn giữa cần chính. ...................................................... 32 Hình 3.15. Biểu đồ mô men lực cần chính ................................................................. 33 Hình 3.16. Cấu tạo và kích thước cần xúc .................................................................. 35 Hình 3.17. Sơ đồ khối hệ thống thủy lực của máy xúc lật........................................... 36 Hình 3.18. Sơ đồ mạch thủy lực nâng hạ trên máy kéo Kubota L1500 ....................... 37 Hình 3.19. Sơ đồ mạch thủy lực nâng hàng và đẩy hàng ............................................ 37 Hình 3.20. Sơ đồ kết cấu xi lanh tác dụng kép có cần piston một phía ....................... 38 xii Hình 3.21. Sơ đồ kết cấu và ký hiệu của van tỷ lệ ...................................................... 39 Hình 3.22. Van an toàn tác dụng gián tiếp.................................................................. 40 Hình 3.23. Van cản (van một chiều)........................................................................... 41 Hình 3.24. Sơ đồ kết cấu van cản ............................................................................... 41 Hình 3.25. Kết cấu bơm bánh răng ............................................................................. 42 Hình 3.26. Sơ đồ tính toán xilanh............................................................................... 42 Hình 3.27. Sơ đồ kết cấu bơm bánh răng ................................................................... 47 Hình 3.28. Sơ đồ tính toán van tiết lưu ....................................................................... 48 Hình 3.29. Sơ đồ kết cấu van tràn .............................................................................. 50 Hình 3.30. Sơ đồ tính toán van cản ............................................................................ 53 Hình 3.31. Chốt ắc cần phụ ........................................................................................ 57 Hình 3.32. Cần phụ và chốt, ắc cần chính. ................................................................. 57 Hình 3.33. Bản vẽ cần chính và gầu xúc .................................................................... 58 Hình 3.34. LHM sau khi cải tiến ................................................................................ 59 Hình 3.35. Hình ảnh liên hiệp máy xúc lật sau khi cải tiến (thế xúc) .......................... 59 Hình 3.36. Hình ảnh liên hiệp máy xúc lật sau khi cải tiến (thế nâng) ........................ 60 Hình 3.37. Máy ở trạng thái xúc vật liệu. ................................................................... 62 Hình 3.38. LHM ở trạng thái đổ vật liệu .................................................................... 62 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Thiết bị truyền dẫn thủy lực thường được ứng dụng rộng rãi trong các máy công trình. Điều đó có được bởi vì so với các dạng truyền động khác, truyền động thủy lực có các ưu điểm: công suất lớn nhưng khối lượng nhỏ; hiệu chỉnh đơn giản vô cấp vận tốc, cơ cấu làm việc tịnh tiến – khứ hồi với giới hạn điều chỉnh rộng; có khả năng nhanh chóng đảo chiều với việc hãm (phanh) và khởi động êm dịu; năng lượng riêng lớn, khối lượng quán tính nhỏ; dễ dàng điều khiển tự động hóa và bảo vệ; các thiết bị tự bôi trơn, nâng cao độ tin cậy làm việc; có khả năng chuẩn hóa cao các phần tử nhiệt. Thiết bị truyền dẫn thủy lực được trang bị trên khoảng 2/3 số máy công trình (máy xây dựng và máy đường bộ). Tỉ lệ ứng dụng thiết bị truyền dẫn thủy lực vẫn không ngừng tăng lên. Việc các hệ thống và liên hợp máy được trang bị thiết bị truyền dẫn thủy lực được phổ biến rộng rãi đặt ra yêu cầu đào tạo các chuyên gia thiết kế, lắp đặt, vận hành và sửa chữa hệ thống truyền dẫn thủy lực. - Nghiên cứu thiết kế, cải tiến máy kéo KUBOTA L1500 trở thành máy xúc Nghiên cứu này trình bày các bước tính toán, thiết kế cải tiến và chế tạo, khảo nghiệm một hệ thống truyền dẫn thủy lực trên máy kéo Kubota L1500 thành máy xúc lật. - Để đầu tư một thiết bị mới đòi hỏi một nguồn kinh phí không nhỏ. - Hiện tại nhà trường còn một số thiết bị máy kéo không sử dụng. - Do điều kiện địa hình của đơn vị gần đồi núi, có nhiều công trình cần xây dựng. - Dựa vào điều kiện thực tế của nhà trường, còn thiếu thiết bị trong quá trình luyện tập cho học sinh và máy kéo ít sử dụng trong nông nghiệp. - Máy sau khi cải tiến sẽ phục vụ cho quá trình thực tập của học sinh - sinh viên được phong phú và đa dạng hơn. Ngoài ra máy còn phục vụ tiếp liệu và dọn dẹp trong quá trình xây dựng và sửa chữa của nhà trường, nhằm giảm bớt sức lao động lật đòi hỏi quá trình tính toán một cách hợp lý kể cả từ kết cấu bảo đảm khả năng làm việc linh hoạt cho đến cân bằng hệ thống, độ bền cấu tạo của các cơ cấu và mỗi chi tiết của máy. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, cải tiến máy kéo KUBOTA L1500 thành máy xúc lật” là công việc hết sức cấp thiết hiện nay cho Trường cao đẳng Cơ điện và Xây dựng Nam Trung bộ đã được tôi chọn thực hiện. 2 2. Mục tiêu chung của đề tài Mục tiêu của đề tài nghiên cứu này nhằm tạo ra một liên hợp máy xúc lật trên máy kéo hiện có, thay đổi tính năng kỹ thuật của máy kéo từ tạo ra lực kéo sang khả năng xúc – nâng – di chuyển. Việc các máy được trang bị thiết bị truyền dẫn thủy lực phổ biến rộng rãi đặt ra yêu cầu đào tạo các chuyên gia thiết kế, lắp đặt, vận hành và sửa chữa hệ thống truyền dẫn thủy lực. Nghiên cứu này nhằm tính toán, thiết kế cải tiến một hệ thống truyền dẫn thủy lực của các máy công trình sẵn có nhằm làm tăng khả năng làm việc của liên hiệp máy, tăng hiệu suất và thời gian sử dụng. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: 3.1. Ý nghĩa khoa học: - Kết quả nghiên cứu cải tiến của đề tài sẽ góp phần bổ sung cho phương pháp về thiết kế, cải tiến hệ thống thủy lực trong kỹ thuật nói chung và hệ thống thủy lực khi được cải tiến trên máy kéo nông nghiệp KUBOTA L1500 với chức năng mới. - Góp phần làm tài liệu đào tạo, nghiên cứu cho người học trong các Trường kỹ thuật nghề và đại học kỹ thuật. 3.2.Ý nghĩa thực tiễn: - Đề tài hướng đến việc thiết kế cải tiến, chế tạo hoàn chỉnh đối với hệ thống xúc lật sử dụng hệ thống thủy lực có sẵn trên máy kéo với mục đích chuyển tính năng kỹ thuật từ máy kéo KUBOTA L1500 thành máy xúc lật KUBOTA L1500. Tăng khả năng làm việc của máy, không thay đổi khả năng kéo của máy. - Tăng khả năng làm việc, đa dạng hóa các công việc cho máy kéo sử dụng trong nông nghiệp.. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG, KHAI THÁC MÁY XÚC LẬT Ở VIỆT NAM 1.1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY XÚC LẬT: Máy xúc lật một gầu thuộc nhóm máy động lực trong xây dựng và giao thông. Nó đóng vai trò quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong các công trường xây dựng, nhiệm vụ là xúc lật vật liệu xây dựng, đất đá, sỏi than, rác…Ở máy xúc lật một gầu tự hành, thiết bị làm việc trực tiếp với vật liệu là gầu xúc, gầu xúc được lắp chốt bản lề với một tay cần, đầu kia của tay cần được lắp chốt bản lề với khung máy kéo hoặc đầu kéo. Tay gầu quay tương đối được với khung và gầu là nhờ các xy lanh thuỷ lực được cấp dầu cao áp từ máy bơm, máy bơm dược dẫn động từ động cơ đốt trong của máy kéo. Máy xúc lật một gầu có các loại: loại dỡ tải (đổ vật liệu) phía trước máy, loại đổ sang hai bên sườn và loại đổ vật liệu ra phía sau (máy xúc vượt hoặc xúc lật toàn cần). Ở loại gầu đổ vật liệu phía trước xúc vật liệu bằng cách cho máy tịnh tiến và hạ gầu xuống cho lưỡi gầu xúc vào đống vật liệu, sau đó quay gầu với góc quay 45 0 60. Ở loại gầu đổ bên hông bộ công tác xúc được đặt trên mâm quay, sau khi xúc vật liệu xong sẽ quay tay gầu cùng với cần sang hai bên hông để đổ xuống phương tiện vận chuyển (quay sang bên trái hoặc bên phải vuông góc). Loại máy có khung di chuyển có hai nửa lắp khớp bản lề với nhau để dễ lượn vòng. Ở máy gầu đổ phía sau lấy vật liệu phía trước, sau khi đã xúc vật liệu người ta điều khiển tay gầu nâng hoàn toàn lên trên và quay gầu về phía sau máy để dỡ vật liệu, vật liệu chảy về phía đuôi gầu. Loại máy bốc xúc một gầu đổ vật liệu phía sau ít thuận lợi cho khai thác, nên dần được thay thế bằng loại máy đổ phía trước và loại máy đổ bên hông. Thông số cơ bản của máy xúc lật một gầu là tải trọng nâng của máy. Đối với loại máy đổ vật liệu phía trước là vật liệu chứa trong gầu, đối với loại máy đổ vật liệu phía bên hông, ngoài trọng lượng của vật liệu chứa trong gầu còn phải kể đến trọng lượng bộ phận công tác. Sức nâng của máy xúc một gầu di chuyển bánh lốp từ 0,32 - 5 Tấn; đối với máy di chuyển xích từ 2-10 Tấn. Cho gầu xúc vật liệu được thực hiện bằng hai phương pháp: Phương pháp 1: Hạ gầu xuống đống vật liệu,cho máy tịnh tiến, lúc đầu gầu cắm vào đống vật liệu, nhờ lực đẩy của máy gầu cắm sâu vào đống vật liệu, sau đó nâng gầu lên vật liệu sẽ được chất đầy trong gầu. Phương pháp 2: Hạ gầu xuống đống vật liệu, cho máy tịnh tiến đẩy vào đống vật liệu với chiều sâu không lớn, sau đó vừa nâng gầu lên vừa cho di chuyển máy chậm về phía trước, gầu sẽ được chất đầy vật liệu từ từ. 4 Theo phương pháp 2 đạt hiệu quả cao hơn, vì khi gặp vật liệu cục không thể đưa sâu gầu một lần vào đống vật liệu được, do lực cắm lưỡi gầu lớn, bộ phận di chuyển máy sẽ bị trượt. Do đó gầu được đưa vào đống vật liệu cục phải từng nấc sẽ thuận lợi hơn, giảm được lực cản. Theo phương pháp hai sẽ tiết kiệm năng lượng hơn so với phương pháp một, nhưng năng suất thấp hơn. Mức độ đẩy gầu vào đống vật liệu phụ thuộc vào vị trí của tay gầu, tầm quay cần đặt cao, chiều sâu đẩy gầu vào đống vật liệu càng nhỏ. Tốc độ gầu khi xúc vật liệu nằm trong giới hạn từ (1-1,5)m/s. Chiều cao nâng gầu phải đảm bảo cho gầu có thể đổ được vào thùng xe ôtô hoặc phễu chứa vật liệu. Nếu sức nâng của gầu (1,25-5) tấn thì chiều cao nâng gầu là (2,8-3,6) m. Tốc độ di chuyển của máy xúc lật một gầu chạy xích tương đương tốc độ di chuyển của máy kéo bánh xích từ (3-8) km/h; khi lắp thêm hộp giảm tốc phụ thì có thể đến (812) km/h với mục đích để đảm bảo lực đẩy lớn nhất so với lực bán di chuyển bánh xích trên nền. Máy xúc lật một gầu bánh hơi, thường được trang bị bộ biến tốc thuỷ lực, đảm bảo tốc độ di chuyển có thể thay đổi tốc độ vô cấp từ (0-40) km/h. Khối lượng riêng của máy xúc lật một gầu di chuyển bánh hơi thường (3-4) tấn trên một tấn sức nâng của gầu. Công suất cần thiết của động cơ được xác định từ trọng lượng máy và tốc độ di chuyển của máy, thường cứ (25-35) kW trên một tấn sức nâng của gầu. 1.2. CÔNG DỤNG VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA MÁY XÚC LẬT - Máy xúc lật trong xây dựng được sử dụng để xếp dỡ, vận chuyển với cự ly ngắn các loại vật liệu rời (cát, đá, sỏi), tơi hoặc dính, xúc các loại hàng rời, hàng cục nhỏ. - Khai thác (đào và xúc) đất thuộc nhóm: I, II và đổ lên các thiết bị vận chuyển. - Có thể vận chuyển các loại vật liệu trên trong cự ly không quá 100 m. - Máy được sử dụng rộng rãi trong các mỏ đá, trong các xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, trong các kho bãi chứa vật liệu xây dựng và trong các trạm sản xuất bê tông tươi, bê tông Atphal... Ngoài ra máy xúc lật còn được sử dụng vào một số công việc khác tuỳ vào bộ công tác của từng máy mà ta có công dụng riêng 1.3. PHÂN LOẠI MÁY XÚC LẬT Các máy xúc lật rất đa dạng về kết cấu nhưng có thể phân loại theo các dạng sau: - Theo thiết bị di chuyển: + Máy xúc lật di chuyển bánh xích. 5 + Máy xúc lật di chuyển bánh lốp. - Theo cách dỡ tải: + Máy xúc lật dỡ tải phía trước máy. + Máy xúc lật dỡ tải hai bên sườn. + Máy xúc lật dỡ tải ra phía sau. - Theo kết cấu thiết bị công tác: Liên kết phía trước hoặc liên kết phía sau. - Theo kết cấu tổng thể: + Máy xúc lật làm việc liên tục. + Máy xúc lật làm việc theo chu kỳ 1.4. CẤU TẠO CHUNG MÁY XÚC LẬT BÁNH LỐP: Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo máy xúc lật. 1. Gầu xúc; 2. Thanh đẩy; 3. Xi lanh lật gầu; 4. Khung chính; 5. Cabin điều khiển; 6. Máy cơ sở; 7,10. Bánh lốp; 8. Khớp quay; 9. Xy lanh khung chính. Các phần chính gồm: - Động cơ thường sử dụng động cơ diesel để tiết kiệm nhiên liệu và có khả năng vượt tải tốt. - Khung gầm và hệ thống truyền lực, di động tương tự một máy kéo (bánh xích hoặc bánh lốp). - Hệ thống nâng hạ thủy lực đồng bộ. - Hệ thống các cơ cấu xúc lật gồm: gầu xúc, các cần chính để đẩy, nâng, quay; các cần phụ để điều chỉnh gầu xúc và đổ vật liệu. 6 Hình 1.2. Hình ảnh máy xúc lật công suất nhỏ 1.5 CẤU TẠO TỔNG THỂ CỦA MÁY XÚC LẬT MỘT GẦU CHUYÊN DỤNG CỠ NHỎ: a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: Hình 1.3. Hình ảnh máy xúc lật công suất nhỏ đang làm việc