Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống thủy lực trên máy đào Hyundai R807.

LỜI NÓI ĐẦUCùng với sự phát triển chung của đất nước, cơ sở hạ tầng cho ngành giao thông vận tải nói riêng và trên tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội nói chung đang phát triển rộng khắp. Để phục vụ cho lĩnh vực này, máy công trình là một trong những công cụ chủ lực, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng các công trình.Ngày nay khoa học công nghệ của thế giới nói chung và nước ta nói riêng đã và đang phát triển mạnh; đặc biệt là điều khiển tự động bằng thủy lực, khí nén, điện cũng như điện tử. Trên các máy công trình ngày nay cũng được hiện đại hóa không chỉ với hệ điều khiển mà cả hệ truyền lực, hầu như tất cả chức năng điều khiển và truyền động đều bằng thủy lực. Đề tài đồ án tốt nghiệp em chọn cũng theo xu hướng này, tên đề tài là “Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Hyundai R807”. Đề tài tốt nghiệp sẽ giúp em củng cố thêm những kiến thức đã học, nâng cao và hiểu sâu hơn về khả năng ứng dụng của truyền động thủy lực trên tất cả các lĩnh vực. Đặc biệt trong lĩnh vực máy công trình, truyền động thủy lực đã thay thế các truyền động cơ khí cổ điển.Được sự giúp đỡ tận tình của thầy Phan Thành Long quý thầy cô cùng các bạn; với sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, sau hơn ba tháng em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình. Vì thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được quý thầy cô đóng góp thêm ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn.Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Phan Thành Long quý thầy cô trong khoa Cơ khí giao thông và trong trường Đại học Bách khoa đã tận tình hướng dẫn, giáo dục đào tạo em trong suốt 5 năm ở dưới mái trường Đại học.Đà Nẵng, ngày 01, tháng 06, năm 2015Trương Quốc NghĩaCHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỂ MÁY ĐÀO HYUNDAI R8071.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài.Hiện nay nền kinh tế nước ta đang có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng hội nhập vào sự phát triển chung của nền kinh tế thế giới. Vì vậy mà cơ sở hạ tầng ngày càng được quan tâm đầu tư mạnh mẽ và có kế hoạch để thu hút đầu tư nước ngoài để đóng góp vào sự phát triển chung của nền kinh tế xã hội nước nhà.Như chúng ta thấy rằng ngày nay bất cứ công trình xây dựng quy mô lớn nào cũng không thể thiếu vai trò hỗ trợ của các thiết bị và máy móc, công cụ lao động...để giảm bớt sức lao động của con người, trong đó máy đào thủy lực đóng một vai trò quan trọng trong việc cơ giới công tác đất cùng với một số loại máy công trình khác. Cụ thể nó có thể phục vụ trong các công việc sau:Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: đào hố móng, đào rãnh thoát nước, đào rãnh để lắp đặt đường ống cấp thoát nước, đường điện ngầm, đường điện thoại, bốc xúc vật liệu ở các bãi, kho vật liệu. Ngoài ra, có lúc làm việc thay cần trục khi lắp các ống thoát nước hoặc thay các búa đóng cọc để thi công móng cọc, phục vụ thi công cọc nhồi.Trong xây dựng cầu đường: đào móng, khai thác đất, cát để đắp đường...Trong xây dựng thủy lợi: đào kênh, mương, nạo vét sông ngoài, bến cảng, ao, hồ,...khai thác đất để dắp đập, đắp đê..Trong khai thác mỏ: bóc lớp đất tấm thực vật phía trên bề mặt đất, khai thác mỏ lộ thiên ( than, đất sét, cao lanh,...)Trong các lĩnh vực khác:nhào trộn vật liệu của các nhà máy hóa chất (phân lân, cao su,..), khai thác đất cho nhà máy gạch, sứ...Tiếp vật liệu cho các trạm trộn bê tông. Bốc xếp vật liệu ở các ga tàu, bến cảng. Khai thác sỏi, cát ở lòng sông...Đối với sinh viên ngành cơ khí động lực nghiên cứu, khảo sát và tính toán hệ thống thủy lực trên máy đào là việc rất bổ ích cho kiến thức sau này. Nhằm đi sâu tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, các đặc tính làm việc của hệ thống thủy lực trên máy đào từ đó đề ra những phương án thiết kế, cải tiến hệ thống thủy lực nhằm tăng hiệu quả công việc, tăng độ tin cậy với mục đích cải thiện chất lượng và năng suất khi làm việc.Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng tự tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm sử dụng và bảo dưỡng hệ thống thủy lực và các phần tử thủy lực trên máy đào một cách tốt nhất để đảm bảo năng suất và chất lượng lao động.1.2. Giới thiệu về các phương pháp truyền động trên máy đào.1.2.1. Truyền động cơ khí.Đây là phương pháp truyền động quen thuộc và có một thời gian dài từng được coi là hình thức truyền động quan trọng nhất. Những kiểu truyền động này bao gồm: truyền động bánh răng, truyền động xích, truyền động bánh vít.+ Truyền động bánh răng: loại truyền động này thường được sử dụng rộng rãi nhất . Người ta thường dùng nó để truyền chuyển động quay cho trục ra. Tùy theo cách bố trí trục ra song song hoặc lệch góc mà người ta sử dụng bánh răng trụ hoặc bánh răng côn. Loại truyền động này vẫn còn được sử dụng trong các bộ giảm tốc.+ Truyền động xích: là cơ cấu truyền chuyển động giữa các trục song song nhờ dây xích ăn khớp vào các răng của hai đĩa xích. Căn cứ vào số dãy răng trên đĩa xích chủ động và bị động mà ta có truyền động xích một dãy hoặc nhiều dãy.+ Truyền động bánh vít: Với phương pháp truyền động này ta có thể truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau là trục vít và bánh vít đối tiếp với nó. Bộ truyền động bánh vít có đặc điểm kích thước nhỏ gọn, tỷ số truyền lớn, làm việc êm và không ồn, có khả năng tự hãm; nhưng hiệu suất thấp, nhiệt sinh nhiều phải dùng các biện pháp làm nguội, vật liệu làm bánh vít tương đối đắt tiền để giảm ma sát.Nhìn chung bộ truyền động cơ khí có những ưu, nhược điểm sau: Ưu điểm:Cấu tạo tương đối đơn giảnChế tạo dễ dàngLàm việc chắc chắn, có khả năng chịu tải lớnGiá thành chế tạo rẻNhược điểm:Kích thước bộ truyền lớn, trọng lượng nặngLàm việc gây tiếng ồn lớnKhi truyền công suất đi xa thường tổn thất công suất do ma sát và quán tính lớnTốc độ và mô men xoắn được biến đổi theo cấp1.2.2. Truyền động thủy lực.Truyền động thủy lực là phương pháp truyền động được sử dụng phổ biến hiện nay và trở thành một trong những khuynh hướng phát triển của loại máy này.Theo nguyên lý làm việc truyền động thủy lực được chia làm hai loại: truyền động thủy động và truyền động thủy tĩnh (truyền động thể tích).+ Truyền động thủy động: với phương pháp truyền động này không có mối liên hệ cứng giữa khâu chủ động và khâu bị động. Để truyền chuyển động tới khâu bị động (trục tuabin), động năng được sử dụng làm quay bánh bơm. Ở đây, trục bánh bơm quay được nhờ nhận trực tiếp chuyển động quay của trục động cơ hoặc cơ năng khác.+ Truyền động thể tích: là phương pháp truyền động có chức năng đảm bảo mối liên hệ cứng (trong giới hạn không thể nén được của chất lỏng) giữa khâu chủ động và khâu bị động của bộ truyền động thủy lực, có truyền dẫn năng lượng do bơm tạo ra đến bộ phận chấp hành (xy lanh thủy lực hoặc động cơ thủy lực) qua chất lỏng công tác để truyền vào một khoang kín.Ưu, nhược điểm của phương pháp truyền động thủy lực:Ưu điểm:Dễ thực hiện điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển động của bộ phận làm việc trong máy ngay cả khi máy đang làm việcTruyền động công suất làm việc lớn và xaCho phép đảo chiều chuyển động của các bộ phận làm việc của máy dễ dàngCó thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi tải trọng ngoàiKết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suất của truyền động nhỏDo chất lỏng làm việc trong truyền động thủy lực là dầu khoáng nên có điều kiện bôi trơn tốt các chi tiếtTruyền chuyển động êm hầu như không có tiếng ồnĐộ tin cậy và độ bền caoĐiều khiển nhẹ nhàngNhược điểm:Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng làm việc dễ bị rò rỉ hoặc không khí dễ bị lọt vào, làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của truyền độngVận tốc truyền động bị hạn chế vì phải đề phòng hiện tượng va đập thủy lực, tổn thất cột áp, tổn thất công suất lớn và xâm thựcYêu cầu chất lỏng làm việc tương đối phức tạp, độ nhớt phải thích hợp ít thay đổi khi nhiệt độ và áp suất thay đổiÁp lực dầu công tác khá cao đòi hỏi công nghệ chế tạo đạt độ chính xác cao, do đó giá thành của bộ truyền động thủy lực đắt hơn các bộ truyền động khác.1.3. Cấu tạo chung máy đào Hyundai R807.1.3.1. Sơ đồ tổng thể máy đào Hyundai R807.Hyundai R807 là máy đào gầu nghịch, một gầu, dẫn động thủy lực. Nó được sử dụng để cơ giới hóa công tác đào, xúc, lấp đất khai thác mỏ hoặc thay cho máy nâng. Ngoài ra, nó còn có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau như: cần trục, búa đóng cọc, nhổ gốc cây,... Hình 1.1. Hình chiếu bằng máy đào Hyundai R8071. Hộp công cụ; 2. Động cơ quay; 3. Bình nhiên liệu; 4. Bình dầu thủy lực; 5. Dầu làm mát; 6. Bộ tỏa nhiệt; 7. Động cơ; 8. Bơm chính; 9. Van điều khiển chính; 10. Bản lề; 11. Gầu;12. Bánh răng. Hình 1.2. Hình chiếu đứng máy đào Hyundai R807.1. Tay cần;2. Xylanh tay cần; 3. Cần; 4. Xylanh cần; 5. Cabin điều khiển; 6. Bộ lọc sơ cấp; 7. Bộ giảm âm; 8. Đối trọng; 9. Bánh chủ động; 10. Răng bi nhông của máy; 11. Ống lăn đỡ xích; 12. Con lăn đỡ xích; 13. Dãy xích; 14. Bánh bị động; 15. Lưỡi ủi; 16. Thanh điều khiển; 17. Thanh liên kết; 18. Máy cắt cạnh; 19. Xylanh gầu.Kết cấu của máy gồm 2 phần chính: phần máy cơ sở (Máy kéo xích) và thiết bị công tác (thiết bị làm việc).Phần máy cơ sở: Cơ cấu di chuyển chủ yếu dùng để di chuyển máy trong công trường. Nếu cần di chuyển máy trong phạm vi lớn phải có thiết bị vận chuyển dùng. Cơ cấu quay dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá trình đào và đổ đất. Trên bàn quay người ta bố trí động cơ, các bộ truyền động, cơ cấu điều khiển,...Cabin là nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của máy. Đối trọng là bộ phận cần bằng bàn quay và ổn định của máy.Phần thiết bị công tác: Cần một đầu được lắp với khớp trụ với bàn quay còn đầu còn lại được lắp với tay cần. Cần được nâng lên hạ xuống nhờ xylanh cần. Tay cần một đầu lắp với khớp trụ với cần đầu còn lại với gầu và co, duỗi nhờ xylanh tay cần. Quá trình đào và đổ đất của gầu được thực hiện nhờ xylanh gầu, gầu thường được lắp thêm các răng để làm việc trên nền đất cứng.Nguyên lý làm việc: Máy thường làm việc trên nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy (cũng có trường hợp làm trên nền đất cao hơn nhưng trên đất mềm). Đất được đổ qua miệng gầu. Máy làm việc theo chu kỳ và trên từng chỗ đứng. 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 không về vị trí đào để bắt đầu chu kỳ tiếp theo.1.3.2. Nguồn động lực.Động cơ: Yanmar 4TNV98. Công suất lớn nhất Nemax: 44 KwSố vòng quay ứng với Nemax : 2100 rpmMomen lớn nhất Memax: 25.2 Kgf.mSố vòng quay ứng với Memax: 1000 rpm.Số xylanh: 4 thẳng hàng.Đường kính x Hành trình: 98 x 110 mm Hình 1.3. Động cơ Yanmar 4TNV98. Đặc điểm cấu tạo:Thân động cơ 4TNV98 được đúc liền thành khối bằng thép rất chắc chắn, trên thân máy có khoét các lỗ để lắp khối xylanh, lắp các đường ống khí xả, nạp và khoan các lỗ có ren bên trên để lắp nắp xylanh của động cơ bằng bulong. Ngoài ra trên thân máy còn khoan các lỗ tròn để dẫn nước làm mát và đúc các áo nước môi chất làm mát khối xylanh, hai bên thân máy có khoan các lỗ có ren để bắt các chi tiết của máy bằng bulong như: bệ đỡ máy, ống dẫn dầu, lọc dầu… phía dưới thân máy có một nửa bệ đỡ chính của máy được chế tạo liền với thân máy, một nửa còn lại của bệ đỡ chính được chế tạo rời và lắp với nhau bằng bulong.Động cơ có công suất 44 Kw2100 vp có hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp PE, sử dụng hệ thống nạp tăng áp Turbo Charger Intercooler, hệ thống bôi trơn cưỡng bức các te ướt, hệ thống làm mát bằng nước. 1.3.3. Hệ thống lái máy đào Hyundai.Hệ thống lái trên máy đào dùng để: Giữ cho máy đào chuyển động theo một hướng xác định nào đó. Thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe.Yêu cầu của hệ thống lái: Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định. Đảm bảo tính cơ động cao tức là xe có thể quay vòng thật ngoặt trong thời gian rất ngắn trên một diện tích bé. Đảm bảo động lực học quay vòng đúng. Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện. Đảm bảo sự tỉ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và momen quay bánh xích chủ động.Hệ thống lái trên máy đào Hyundai R807 là hệ thống lái dẫn động thủy lực bao gồm: Cơ cấu điều khiển gồm có vô lăng, trục lái dùng để điều khiển các van thủy lực. Hệ thống thủy lực gồm bơm, van điều khiển, xylanh lái, đường ống thủy lực dùng để dẫn động xylanh lái qua đó truyền đến dẫn động lái để điều khiển quay bánh xích.1.3.4. Hệ thống di chuyển.Hệ thống di chuyển có nhiệm vụ di chuyển máy trong quá trình làm việc, di chuyển máy từ công trình này sang công trình khác và đỡ toàn bộ trọng lượng máy rồi truyền xuống nền.Theo cấu tạo hệ thống di chuyển được chia thành các loại: hệ thống di chuyển bằng bánh lốp, hệ thống di chuyển bằng bánh xích, hệ thống di chuyển trên đường ray, hệ thống di chuyển trên nước, hệ thống di chuyển bằng cơ cấu tự bước.Trên máy đào Hyundai R807 sử dụng hệ thống di chuyển bằng xích.