Tuy nhiên, một đề tài thiết kế là khá rộng, nó đề cập đến nhiều vấn đề cần đòi hỏi phải có kiến thức chuyên sâu, thời gian để nghiên cứu và thực nghiệm. Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng với khả năng, hàm lượng kiến thức hạn hẹp của bản thân, cũng như thời gian hạn chế nên bài luận văn của em còn nhiều khiếm khuyết và chưa hoàn thiện. Em mong các thầy và các bạn góp ý để bài luận văn này được hoàn thiện hơn. Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo em trong suốt quá trình em làm đề tài, để có thể hoàn thành được bài luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Viện Cơ Khí – Kỹ Thuật Ô Tô trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TPHCM cùng các bạn học đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ THỰC TẾ VÀ NHIỆM VỤ
Giới thiệu về Công ty Cổ phần Tập đoàn Trường Hải
Công ty Cổ phần Tập đoàn Trường Hải được thành lập vào ngày 29/04/1997 Người sáng lập là ông Trần Bá Dương, hiện là Chủ tịch Hội đồng Quản trị THACO Văn phòng Tổng quản TP.HCM đặt tại Tòa nhà IIA, số 10 đường Mai Chí Thọ, phường Thủ Thiêm, Quận 2 Tổng số nhân sự hiện nay khoảng 20.000 người
Sau 25 năm hình thành và phát triển, THACO đã trở thành Tập đoàn công nghiệp đa ngành, trong đó Cơ khí và Ô tô là chủ lực, đồng thời phát triển các lĩnh vực sản xuất kinh doanh bổ trợ cho nhau, tạo ra giá trị cộng hưởng và nâng cao năng lực cạnh tranh, bao gồm: Nông nghiệp; Đầu tư xây dựng; Logistics và Thương mại & Dịch vụ
THACO là doanh nghiệp hàng đầu và có quy mô lớn nhất tại Việt Nam về lĩnh vực sản xuất lắp ráp ô tô, với chuỗi giá trị từ nghiên cứu phát triển sản phẩm (R&D), sản xuất linh kiện phụ tùng, lắp ráp ô tô, đến giao nhận vận chuyển và phân phối, bán lẻ Sản phẩm có đầy đủ các chủng loại: xe tải, xe bus, xe du lịch, xe chuyên dụng và đầy đủ phân khúc từ trung cấp đến cao cấp với doanh số và thị phần luôn dẫn đầu thị trường Việt Nam trong nhiều năm qua
- Ngay từ những ngày đầu đầu tư vào Khu kinh tế mở chu Lai, THACO đã đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất và lắp ráp ô tô hiện đại mang tên Công ty TNHH SX&LR
Hình 1.0.1 Tổng quan khu công nghiệp THACO Chu LaiHình 1 1 Tổng quan khu công nghiệp THACO Chu Lai
Trang 8 đầu tư 2.500 tỷ đồng, công suất ban đầu 25.000 xe/năm Nhà máy được trang bị các dây chuyền công nghệ hiện đại gồm: dây chuyền hàn cabin xe tải, dây chuyền hàn thân xe bus, dây chuyền lắp ráp xe tải, dây chuyền lắp ráp xe bus, dây chuyền nhúng ED, dây chuyền sơn; cùng với hệ thống nhà xưởng: xưởng chế tạo, xưởng đóng thùng, xưởng hóa chất, xưởng kiểm định và các khu vực chức năng khác như đường thử xe, khu vực xử lý nước thải Tháng 9/2004, mẫu xe CKD đầu tiên - Kia tải K2700II đã được xuất xưởng Tháng 5/2011, THACO xuất xưởng các sản phẩm xe tải, xe ben, xe chuyên dụng và xe khách mang thương hiệu Thaco - Hyundai, đồng thời trở thành đơn vị chính thức và duy nhất tại Việt Nam sản xuất & lắp ráp đầy đủ các dòng sản phẩm xe thương mại của Hyundai Motors
Sau một thời gian phát triển, đến nay, các xưởng của nhà máy đã phát triển thành các công ty chuyên biệt Năm 2011, phân xưởng sản xuất xe bus được tách ra thành Công ty TNHH MTV sản xuất và lắp ráp ôtô khách Trường Hải Ngày 01/11/2011, Công ty TNHH sản xuất và lắp ráp ô tô Chu Lai - Trường Hải chính thức đổi tên thành Công ty TNHH MTV SX&LR ô tô tải Chu Lai - Trường Hải, đảm nhận nhiệm vụ sản xuất, lắp ráp dòng sản phẩm xe tải, xe ben và đầu kéo Đến nay công suất nhà máy Thaco Tải đạt 50.000 xe/năm
Tại Nhà máy Thaco Tải, cùng với hệ thống dây chuyền sản xuất, lắp ráp công nghệ cao, đồng bộ là hệ thống các phân xưởng như: xưởng hàn, xưởng sơn, xưởng lắp ráp, xưởng kiểm định, kho vật tư, Từ đây, Thaco đã sản xuất, lắp ráp và đưa ra thị trường các sản phẩm xe tải/ben đa dạng về phân khúc, chủng loại và tải trọng, gồm xe tải, xe ben, xe đầu kéo, tải trọng từ 750kg đến 40 tấn, mang các thương hiệu Thaco Towner, Thaco Forland, Thaco Ollin, Foton Auman, Thaco Frontier, Mitsubishi Fuso, có mặt ở hầu hết các phân khúc thị trường, với những ưu điểm vượt trội về công năng và hiệu quả kinh tế, phù hợp với và điều kiện sử dụng tại Việt Nam, đáp ứng nhu cầu sử dụng của nhiều đối tượng khách hàng ở từng địa bàn khác nhau, được khách hàng tin tưởng lựa chọn
Tổ chức và các lĩnh vực hoạt động:
Cấu trúc THACO bao gồm: 2 Tập đoàn trực thuộc là THACO AUTO - điều hành toàn bộ mảng sản xuất, kinh doanh ô tô của THACO; THAGRICO - điều hành mảng Nông nghiệp Có 4 Tổng công ty là THACO Industries - phụ trách lĩnh vực Cơ khí &
Công nghiệp hỗ trợ; THADICO - phụ trách lĩnh vực Đầu tư xây dựng; THILOGI - phụ trách lĩnh vực Giao nhận vận chuyển (Logictics); THISO - phụ trách lĩnh vực Thương mại - Dịch vụ
❖ Lĩnh vực ôtô (THACO AUTO)
THACO AUTO là ngành nghề chính yếu và chủ lực của THACO trong suốt hơn hai thập kỷ phát triển Sau tái cấu trúc vào năm 2021, THACO AUTO hoạt động theo mô hình tập đoàn (Sub-Holding) phụ trách lĩnh vực nhập khẩu, sản xuất lắp ráp, phân phối, bán lẻ và dịch vụ sửa chữa ô tô, xe máy Mô hình kinh doanh được thiết lập theo chuỗi giá trị từ Sản xuất (tại Chu Lai) đến Kinh doanh (Phân phối và Bán lẻ) bao gồm các chủng loại xe từ xe du lịch đến xe bus, xe tải, xe chuyên dụng thuộc thương hiệu ô tô quốc tế (KIA, Mazda, Peugeot, BMW; Foton, Mitsubishi Fuso), thương hiệu THACO (Thaco Bus) và hệ thống bán lẻ ô tô hơn 383 showroom/ xưởng dịch vụ ủy quyền chính hãng, các thương hiệu trải dài trên khắp cả nước
THACO AUTO là tập đoàn hàng đầu về lĩnh vực sản xuất lắp ráp ô tô, đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và xuất khẩu Tổ hợp Sản xuất lắp ráp Ô tô được đặt tại KCN THACO CHU LAI, bao gồm 7 nhà máy được chuyển giao công nghệ từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Pháp… với hệ thống máy móc tự động, ứng dụng số hóa trong quản trị sản xuất
• Trung tâm nghiên cứu và phát triển sản phẩm R&D
Nghiên cứu, phát triển sản phẩm (R&D) là yêu cầu tất yếu nhằm tạo ra giá trị gia tăng cho sản phẩm, nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp, nhất là trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư đặt ra yêu cầu ngày càng cao về ứng dụng công nghệ thế hệ mới vào hoạt động sản xuất kinh doanh
Trung tâm R&D được đầu tư các phần mềm thiết kế hiện đại để nâng cao năng lực nghiên cứu và phát triển sản phẩm như bộ phần mềm thiết kế tổng thể Catia V6, phần mềm mô phỏng khí động học HyperWorks, phần mềm Teamcenter…; đồng thời đầu tư hệ thống máy móc, trang thiết bị tiên tiến như máy scan 3D, thiết bị đo độ rung, độ ồn, cầu nâng cân bằng (Nhà máy Bus THACO); máy đo gia tốc phanh, camera hồng ngoại
MÔ PHỎNG, TÍNH TOÁN - HYPERWORKS
• Mô phỏng phân tích, quản lý dữ liệu tuyến tính và phi tuyến tính
• Tính toán sức bền kết cấu sản phẩm
• Giải pháp tối ưu trong tính toán kiểm bền, tăng độ chính xác
• Thể hiện quá trình lắp ráp chi tiết
• Mô tả, tính toán tổng quan và chi tiết sản phẩm
• Thể hiện kích thước thật, dung sai lắp ghép
• Sản xuất và lắp ráp Được đầu tư nâng cấp và xây dựng mới theo hướng tự động hóa và ứng dụng số hóa trong quản trị để sản xuất hàng loạt theo yêu cầu riêng biệt của khách hàng Tổ hợp Sản xuất Lắp ráp Ô tô gồm: nhà máy THACO KIA, nhà máy THACO MAZDA, nhà máy LUXURY CAR, nhà máy xe Du lịch chuyên dụng cao cấp, nhà máy sản xuất xe
Mô tô, nhà máy THACO BUS, nhà máy THACO TẢI
Hiện nay, THACO AUTO đang thực hiện chiến lược tham gia chuỗi giá trị toàn cầu với các thương hiệu ô tô quốc tế sản xuất tại Việt Nam và xuất khẩu ô tô, linh kiện phụ tùng sang các nước ASEAN và thế giới Trong giai đoạn khó khăn do dịch bệnh, THACO AUTO đã tích cực tìm các giải pháp tháo gỡ để đẩy mạnh xuất khẩu
Giới thiệu trung tâm R&D ô tô và phòng thiết kế hệ thống thủy lực
1.2.1 Giới thiệu trung tâm R&D ô tô
Trung tâm được thành lập vào năm 2011, tổng số nhân sự R&D tại KCN THACO Chu Lai là hơn 370 người, gồm các chuyên gia giỏi được tuyển dụng từ Hàn Quốc, Nhật Bản và kỹ sư được đào tạo bài bản, có kiến thức chuyên sâu trong lĩnh vực thiết kế sản phẩm (từ thiết kế 3D, mô phỏng tính bền, phân tích chọn nguyên liệu đến sản xuất thử để đánh giá và áp dụng vào sản xuất hàng loạt) và kinh nghiệm làm việc tại các tập đoàn Kia Motors (Hàn Quốc), Mazda (Nhật Bản), Peugeot (Pháp), Daewon, Yura, Jiwootech, Wooshin (Hàn Quốc)…Hàng năm, chuyên gia các hãng Altair, Dassault Systemes, Siemens… cũng tổ chức các khóa đào tạo và hội nghị khoa học để huấn luyện cho đội ngũ kỹ sư R&D
Nghiên cứu, phát triển sản phẩm (R&D) là yêu cầu tất yếu nhằm tạo ra giá trị gia tăng cho sản phẩm, nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp, nhất là trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư đặt ra yêu cầu ngày càng cao về ứng dụng công nghệ thế hệ mới vào hoạt động sản xuất kinh doanh
Phòng R&D có nhiều bộ phận khác nhau đảm nhận những nhiệm vụ, công việc riêng nhưng luôn gắn kết tạo thành một khối thống nhất để tạo ra những sản phẩm mới, cung cấp cho thị trường Để nghiên cứu và phát triển tạo ra một sản phẩm mới cần phải trải qua nhiều công đoạn khác nhau Và mỗi nhóm, bộ phận sẽ thực hiện một phần trong quá trình tạo ra sản phẩm đó, ví dụ như ở bộ phận Thiết kế thùng thì sẽ chia ra những nhóm nhỏ để thực hiện những công đoạn như thiết kế thùng xe tải, thiết kế thùng đông lạnh, thiết kế thiết bị chuyên dụng, Vì vậy, muốn tạo ra một sản phẩm thì sẽ không thể thiếu một trong những bộ phận này được, nếu không có thì sẽ không sản xuất ra được một chiếc xe hoản chỉnh được Đội ngũ nhân sự của Phòng R&D hầu hết là những kỹ sư trẻ, năng động, sáng tạo, nhiệt huyết và được đào tạo nâng cao kiến thức và kỹ năng chuyên sâu từ những chuyên gia nước ngoài Để có thể quản lý được những còn người trẻ năng động và giỏi như vậy đòi hỏi những người quản lý ngoài có chuyên môn cao thì còn là một người khiêm tốn, biết đồng cảm, chính trực, có thái độ tích cực, chuyên nghiệp và làm việc nhóm tốt Với vai trò nghiên cứu các sản phẩm mới và đồng thời phát triển cải tiến các dòng sản phẩm cũ Trung tâm R&D là một trong những mắt xích quan trọng đối với
Trang 16 cao năng lực nghiên cứu và phát triển sản phẩm như bộ phần mềm thiết kế tổng thể Catia V6, phần mềm mô phỏng khí động học HyperWorks, phần mềm Teamcenter, phần mềm mô phỏng dòng chảy nhựa Moldflow…; đồng thời đầu tư hệ thống máy móc, trang thiết bị tiên tiến như máy scan 3D, máy in mẫu 3D, thiết bị đo độ rung, độ ồn, cầu nâng cân bằng (Nhà máy Bus THACO); máy đo gia tốc phanh, đo tốc độ, lưu lượng gió và nhiệt độ, súng bắn nhiệt độ, thiết bị đo lực căng dây đai, camera hồng ngoại
1.2.2 Phòng thiết kế hệ thống thủy lực
- Thiết kế cấu hình và thiết kế kỹ thuật hệ thống động lực học của xe tải, bus theo kế hoạch phát triển sản phẩm của Công ty
- Biên soạn hồ sơ thiết kế động học xe tải, bus phục vụ sản xuất và bán hàng (Bản vẽ thiết kế 3D/2D; E BOM; Family tree; Tài liệu giới thiệu sản phẩm của xe tải, bus)
- Xây dựng cơ sở dữ liệu có tính kế thừa
Các phần mềm được các kĩ sư và chuyên viên Phòng thiết kế động lực học xe tải, bus đang sử dụng:
- Phần mềm thiết kế 3D Catia V6
Thông tin về công trình sinh viên làm việc
Ngày nay hầu như việc nghiên cứu và phát triển sản phẩm, dịch vụ cho các công ty, doanh nghiệp kinh doanh lên mục tiêu và thiết kế các dự án nghiên cứu.Nghiên cứu và thử nghiệm các sản phẩm/dịch vụ mới phát triển sản phẩm đảm bảo tuân theo các quy trình vận hành tiêu chuẩn và tuân thủ các chính sách, hướng dẫn an toàn của pháp luật Phối hợp với các bộ phận khác trong quá trình sản xuất sản phẩm nghiên cứu và phát triển, cải tiến các sản phẩm hiện có của công ty, các nhiệm vụ khác theo yêu cầu của công ty
Theo như bảng phân công đề tài Thực tập tốt nghiệp Em đã được phân công đề tài “Tính toán, thiết kế Hệ thống thủy lực xe Hooklift FD140-4WD” Công việc chính lúc này đó là thiết kế sơ bộ hệ thống thủy lực trên xe
Làm việc tại CÔNG TY CỔ PHẦN TẬP ĐOÀN TRƯỜNG HẢI(THACO GROUP), đặc biệt là tại phòng Nghiên cứu và Phát triển sản phẩm xe Thaco (R&D) em được học hỏi và tích lũy nhiều kiến thức từ công việc thực tế và của các anh chị trong Trung tâm nói chung và Tổ thiết kế hệ thống thủy lực nói riêng, giúp em hiểu biết hơn
❖ Các công việc tại nhóm Thiết kế Hệ thống Thủy lực:
▪ Tính toán nguyên lý điều khiển, vận hành cơ cấu chuyên dụng
▪ Triển khai tài liệu, hướng dẫn quy trình lắp ráp, hướng dẫn sử dụng, vận hành, sửa chữa kết cấu xe chuyên dụng
• Tính toán hệ thống thủy lực:
▪ Thiết kế mạch thủy lực, tính toán dòng chảy, điều khiển cơ cấu chấp hành xe chuyên dụng
▪ Nghiên cứu tài liệu chuyên sâu, nâng cấp tối ưu giải pháp vận hành an toàn của hệ thống thủy lực
• Nghiên cứu video, tài liệu kỹ thuật về kết cấu mới, ứng dụng vật liệu mới, tiêu chí an toàn, tiêu chí chất lượng của các hãng xe chuyên dụng trong nước và ngoài nước Từ đó, phối hợp với bộ phận thiết kế thực hiện báo cáo, tham mưu đến ban lãnh đạo định hướng nâng cấp, cải tiến theo các phương pháp được xét duyệt
1.3.3 Công việc tìm hiểu được về thực tế Đây là việc cơ bản và đầu tiên mà sinh viên nào khi thực tập ở công ty, đặc biệt là thực tập ở phòng R&D cũng phải làm Công việc ở Trung tâm R&D khác với các công việc ở các bộ phận khác, vì công việc chính ở phòng R&D là nghiên cứu và phát triển sản phẩm nên đòi hỏi những cá nhân ở Trung tâm cần có kiến thức chuyên sâu về những sản phẩm mình muốn phát triển Cho nên đây cũng là một việc khá quan trọng nhằm bổ sung kiến thức và tìm hiểu thêm những cái mới để vận dụng vào sản phẩm của mình Thông qua việc đọc các tài liệu và tìm hiểu về các loại xe chuyên dụng sẽ giúp cho sinh viên thực tập hiểu rõ hơn về xe chuyên dụng trong thực tế được dùng để làm gì và có những loại xe chuyên dụng nào, cấu tạo của xe có gì khác so với những loại xe khác
Từ đó, sinh viên thực tập có cái nhìn tổng quan hơn về vị trí, vai trò, công việc mà bộ phận mình đang làm việc.
TÌM HIỂU KẾT CẤU, PHƯƠNG ÁN CHỌN XE HOOKLIFT
Tìm hiểu và phân loại kết cấu xe Hooklift
2.1.1 Tìm hiểu xe chở rác thùng rời- Xe Hooklift
Xe chở rác thùng rời hay còn được gọi với các tên gọi khác như xe hooklift hay xe chở rác có cơ cấu nâng hạ thùng hàng, hay xe ô tô chở rác tự kéo đẩy nâng hạ thùng hàng là sản phẩm xe chuyên dùng chở rác thuộc danh mục xe môi trường với chức năng chính là vận chuyển, chuyên chở rác thải từ các khu dân cư, khu sản xuất, khu đô thị, khu công nghiệp đến nơi tập kết rác
Xe Hooklift cũng giống như các loại xe chuyên dụng khác bao gồm hai bộ phận chính là xe cơ sở và bộ phận chuyên dụng, ở đây xe cơ sở thường được sử dụng đóng xe hooklift chở rác thùng rời là các loại xe dongfeng, xe hino và xe hyundai với xe dongfeng chúng ta có các loại xe nhập khẩu nguyên chiếc hoặc đóng mới tại Việt Nam, còn trên nền xe hino và hyundai do đặc thù của các loại xe cơ sở này nên thường chỉ có xe sản xuất trong nước
Bộ phận chuyên dụng xe chở rác thùng rời đúng như tên gọi của nó bao gồm hai bộ phận chính là bộ phận nâng hạ và bộ phận thùng chứa rác, ở các xe chuyên dùng khác hệ thống chuyên dùng thường gắn liền với nhau nhưng ở xe chở rác thùng rời do đặc thù công việc nên chia làm hai bộ phận là bộ phận chuyên dùng giúp nâng đỡ thùng hàng, lên xe kết hợp đổ hàng và bộ phận thùng chứa rác thải tách rời nhau có thể đặt trên xe khi vận chuyển hoặc đặt cố định dưới mặt đất để chứa rác Để nâng đỡ thùng hàng hiện nay người ta sử dụng hai cơ cấu nâng đỡ như sau: -xe chở rác thùng rời sử dụng cơ cấu kéo, đẩy thủy lực để nâng thùng hàng
Hình 2 1 Xe chở rác thùng rời sử dụng cơ cấu kéo, đẩy thủy lực
Xe chở rác thùng rời sử dụng cơ cấu tay quay nâng thùng hàng
Hình 2 2 Xe chở rác thùng rời sử dụng cơ cấu tay quay nâng thùng hàng
2.1.2 Kết cấu tổng quát xe Hooklift
Tìm hiểu sơ bộ về tổng quát các bộ phận tổng thành kết cấu hooklift trên xe chở rác thùng rời trên thị trường
Hình 2 3 Kết cấu chính xe Hooklift
⁕ Cấu tạo cơ cấu hooklift
Hình 2 5 Cấu tạo cơ cấu Hooklift
❖Kết cấu thùng chứa rác
⁕ Khoang nhận rác và khoang chứa rác
Hình 2 6 Hình ảnh mẫu sơ bộ khoang nhận rác và khoang chứa rác
Hình 2 7 Cữa sau thùng Hooklift
⁕ Hệ thống chứa nước rỉ rác thải
Hình 2 8 Hệ thống chứa nước rỉ thải trong thùng
⁕ Thiết bị ép rác cố định
Hình 2 9 Thiết bị nạp rác cố định của SAMCO
Thùng chứa rác, thường được làm từ chất liệu thép cường lực cao, chống móp méo trong quá trình sử dụng, có chức năng chính là chứa rác thải sau khi rác thải được đưa vào thùng Bộ phận máng cuốn ép rác hội tụ hệ thống thủy lực phức tạp của xe, giúp cho rác thải được cuốn gọn và nén vào phần thùng
⁕ Cơ cấu nạp rác cơ cấu cặp và máng nạp rời
Hình 2 10 Cơ cấu cặp và máng rời
Hình 2 11 Bộ nguồn thủy lực dung động cơ điện SAMCO
Trang 24 a) Van điều khiển lưu lượng: là 1 thiết bị thuộc nhóm van lưu lượng, rất cần thiết trong các hệ thống thủy lực, hệ thống khí nén Nó có nhiều tên gọi khác nhau như: Van điều tiết, van tiết lưu, van điều chỉnh… Dù là với tên gọi nào nhưng nó đều chung 1 nhiệm vụ đó là: điều tiết lưu lượng của dòng chất qua van Không những vậy, sự kết hợp của van tiết lưu với các van phân phối còn giúp điều khiển tốc độ làm việc của xi lanh hay động cơ
Loại van này kiểm soát chất lỏng bằng cách ngăn chặn, chuyển hướng, kiểm soát hoặc hồi dầu Chúng có thể lắp đặt trên cùng một đế (gọi là manifold) hoặc các van kết nối liên tiếp dùng cho cơ giới (monoblock)
Hình 2 12 Van điều khiển lưu lượng
Tiết diện dòng chảy chỉ có thể thay đổi theo tác động bên ngoài như vận hành bằng tay, điều khiển cơ học hoặc điện tử, do đó lưu lượng thực tế qua van bị ảnh hưởng bởi sự chênh lệch áp suất qua van
Hình 2 13.Sơ đồ nguyên lí van điều khiển lưu lượng
Trong các loại van điều khiển hướng thì van thủy lực 1 chiều là đơn giản nhất Nó cho phép dòng chảy vào một đường và ngăn chặn dòng chảy tự trở lại b) Van điều khiển áp suất: Van điều khiển áp suất là dạng van được thiết kế nhằm hạn chế bớt áp lực Hầu hết chúng được dựa trên một đường dẫn nhỏ để đẩy đĩa đệm vào một chỗ có lò xo điều chỉnh được Van áp suất có thể đơn giản gồm bi và lò xo hoặc sử dụng ống
• Ban đầu, một đường dẫn dầu nhỏ đẩy đĩa đệm tác động lò xo
• Khi áp lực từ hệ thống đủ mạnh để chống lại lực của lò xo, van sẽ mở ra, dầu thủy lực sẽ hồi về thùng bớt từ đó hạn chế áp suất
Nhóm van điều khiển áp suất được chia thành 4 loại khác nhau theo chức năng:
• Van an toàn thủy lực / van tràn (Relief valves): giới hạn áp suất lớn nhất của mạch, bảo vệ mạch khỏi tình trạng quá tải
• Van cân bằng thủy lực (counterbalance valves): tạo ra một đối áp để cân bằng với một tải trọng để ngăn nó dịch chuyển vì ảnh hưởng của trọng lượng trong thời gian mạch nghỉ
• Van tuần tự (pressure sequence valves): Thiết lập tuần tự làm việc trước sau của các cơ cấu tác động khi đạt đến ngưỡng áp suất cài đặt
• Van giảm áp thủy lực (pressure-reducing valves): Hạ áp suất để cấp cho các mạch có áp suất khác nhau đang làm việc trên cùng nguồn
Hình 2 14 Van điều khiển áp suất c) Van điều áp 3 cửa (3 – way pressure regulator)
Một van điều áp 3 cửa là giải pháp tích hợp van điều áp 2 cửa và van giới hạn áp suất trong một van Tuy nhiên, trong chế tạo phải tính đến giải pháp kỹ thuật trùng trạng
Trang 27 thái cho các cửa P, T, A hợp lý để vai trò các van thành phần được tham gia đúng với yêu cầu thực tế
Hình 2 15 van điều áp 3 cữa d) Các van một chiều (Non-return valves)
-Van một chiều không điều khiển
Hình 2 16 Van một chiều không điều khiển
-Van một chiều có điều khiển (có ba loại van một chiều kiểu này):
+) Van một chiều có điều khiển mở dòng ngược Theo chức năng thông thường của van một chiều, dòng thuận chỉ chảy từ A → B Tuy nhiên, ở van loại này khi có tín hiệu điều khiển X (bằng thủy lực hoặc khí nén), dòng ngược có thể chảy từ B → A
Hình 2 17 Van một chiều điều khiển mở dòng ngược
+) Van một chiều có điều khiển khóa dòng thuận Thông thường dòng thủy lực có thể chảy theo chiều thuận từ A→B, tuy nhiên khi có tín hiệu điều khiển X, chiều thuận cũng sẽ được khóa
Hình 2 18 Van một chiều có thể khóa được +) Van một chiều kép có điều khiển: Tổ hợp hai van một chiều có điều khiển thành một van (gọi là van một chiều kép có điều khiển)
Hình 2 19 Van một chiều kép có điều khiển e) Van điều khiển thủy lực điện có tên gọi tiếng anh Electric control hydraulic valve đây là dòng van được sử dụng để điều chỉnh áp suất hệ thống, điều chỉnh lưu chất khi đi qua van, van được chế tạo với nhiều loại vật liệu khác nhau như Inox, Gang, Đồng, Nhựa điều này giúp cho van có thể làm việc trong nhiều môi trường khác nhau
Tham khảo thiết kế sơ bộ, nguyên lí hoạt động hệ thống thủy lực Hooklift
Những nhiệm vụ chính trong thiết kế sơ bộ hệ thống thủy lực trên xe hookliftt:
- Thiết kế mạch thủy lực sơ bộ về hệ thống
- Tính toán các thông số chính của xy lanh thủy lực, bơm nguồn, thùng dầu, ống dầu
- Tính chọn các phần tử theo tài liệu và theo tiêu chuẩn quốc tế
- dẫn chứng một vài hình ảnh thực tế
Hình 2 28 Hệ thống thuỷ lực gắn trên xe Hooklift
Hình ảnh tư liệu lấy từ THACO hệ thống thủy lực được gắn trên xe cơ sở với cơ cấu cơ khí chuyên dụng để vận hành hệ thống một cách trơn tru, hiệu quả năng suất cao
Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực xe hoolift này là dạng sơ đồ thể hiện một cách khái quát đến chi tiết cấu trúc của một thiết bị cơ cấu các phần tử trong sơ đồ Nhưng với dạng sơ đồ này, các bộ phận lại không theo trật tự lắp đặt của chúng Sơ đồ nguyên lý chỉ là vẽ sao cho người nhìn thấy được một cách rõ ràng nhất những bộ phận bên trong nó cùng vơi các phần tử xy lanh các van điều khiển, bơm thủy lực và đường dẫn giữa các phần tử với nhau
Hình 2 29 Sơ đồ nguyên lí hệ thống thủy lực
STT TÊN CHI TIẾT MÃ SỐ SỐ
07 Đồng hồ đo ỏp 250bar,ỉ60mm,PT1/4” 01
15 Xy lanh chống lật B:60,R:40,S:130,PT1/4” 01
16 Cụm van điện từ khí nén SMC, 5/3,4 section, 24V 01
Bảng 2 1 Chú thích các chi tiết trên sơ đồ nguyên lí hệ thống thủy lực
2.3.2 Nguyên lí hoạt động hệ thống thủy lực
-Hệ thống thủy lực được điều khiển bằng cần gạt trên cụm van phân phối hoặc điều khiển bằng điện thông qua bộ nút bấm được bố trí trên cabin và cụm van điện từ khí nén
-Khi bật hệ thống thủy lực, PTO dẫn động hệ thống bơm dầu hút dầu từ thúng chứa dẫn lên cụm van quay về thùng
-Khi gạt cần/hoặc bấm nút điều khiển van phân phối dẫn dầu áp suất cao lên xy lanh, tác động lên cơ cấu được điều khiển
-Van cân bằng có tác dụng chống tụt tải và ổn định chuyển động khi hạ tải, tránh hiện tượng xâm thực
-Van chống lún giúp ổn định vị trí làm việc của cơ cấu khóa và chống lật
-Van tiết lưu giúp giảm tốc độ xy lanh khóa và xy lanh chống lật
- Hệ thống thủy lực được điều khiển bằng cần gạt trên cụm van phân phối hoặc điều khiển gián tiếp bằng điện thông qua bộ nút bấm bố trí trên cabin và cụm van điện từ khí nén
- Khi bật hệ thống thủy lực, PTO dẫn động bơm dầu hút dầu từ thùng chứa đẩy lên cụm van
- Khi chưa gạt cần/bấm nút điều khiển, dầu đi qua cụm van quay về thùng
- Khi gạt cần/bấm nút điều khiển, van phân phối dẫn dầu áp suất cao lên xy lanh, tác động lên cơ cấu được điều khiển
- Van cân bằng có tác dụng chống tụt tải và ổn định chuyển động khi hạ tải, tránh hiện tượng xâm thực
- Van chống lún giữ ổn định vị trí làm việc của cơ cấu khóa và chống lật
- Van tiết lưu giúp giảm tốc độ xy lanh khóa và xy lanh chống lật
- Van hành trình 2/2 lắp ở vị trí mở xy lanh khóa thùng:
+ Khi xy lanh khóa ở vị trí khóa thùng, van hành trình không được tác động, chặn đường dầu của xy lanh gập, dầu xả qua van an toàn nếu có tín hiệu điều khiển, xy lanh gập không hoạt động được
+ Khi xy lanh khóa ở vị trí mở khóa thùng, van hành trình được tác động, mở đường dầu lên xy lanh gập, xy lanh gập có thể hoạt động bình thường để tiến hành dỡ thùng
- Van hành trình 2/2 lắp ở vị trí dưới cơ cấu gập:
Trang 38 lanh khóa, xy lanh khóa hoạt động bình thường, có thể thay đổi trạng thái khóa/mở khóa thùng để bắt đầu quá trình ben/dỡ thùng
+ Khi ben/dỡ thùng, cơ cấu gập không tác động lên van hành trình nữa, chặn đường dầu đến xy lanh khóa, xy lanh khóa không hoạt động được, tránh mở khóa khi đang ben hoặc khóa lại khi đang kéo thùng
- Ngoài ra, có các cảm biến lắp ở các vị trí tương ứng để báo tín hiệu khóa/mở khóa thùng lên cabin và khóa tín hiệu điện điều khiển các van điện từ, đảm bảo các điều kiện an toàn khi vận hành (tùy chọn).
Phân tích lựa chọn phương án tính chọn xe Hooklift
Để tính toán được các thông số xy lanh gập ta phải biết được các yêu cầu của khách hàng đưa ra từ đó tính toán các thông số phù hợp mà khách hàng đưa ra rồi đối chiếu xác nhận lại với khách hàng nếu đồng ý từ đó lập kế hoạch thực hiện dự án
- Yêu cầu xe có 2 chế độ vận hành: móc kéo thùng từ dưới đất lên và ngược lại Đồng thời có chế độ ben đổ vật liệu tương tự như xe ben
- Khi không sử dụng vận chuyển chuối thải, khi đó xe trở thành xe ben có thể chở đất đá/vật tư nông nghiệp
- Xe 2 cầu di chuyển tốt trên địa hình đường lầy lội, bùn lầy, gập ghềnh
Hình 2 30 Sơ đồ hỉnh ảnh mẫu theo yêu cầu từ khách hàng
2.4.2 Phân tích chọn cấu hình xe cơ sở
2.4.2.1 Chọn cấu hình xe nền
Hình 2 31 Ảnh chụp thực tế xe ben FD150-4WD tại THACO
❖ Thông số kỹ thuật xe ben FD140-4WD:
- Động cơ Diesel, 04 kỳ, 04 xi lanh thẳng hàng, có tăng áp, làm mát bằng nước, làm mát khí nạp
- Công suất cực đại (kW/vòng phút): ≥ 140(103)/2800
- Momen xoắn cực đại N.m/vòng phút: ≥ 450/1.4001.800
- Dung tích xi-lanh: 4.214 cc
- Tiêu chuẩn khí thải: Euro IV
- Hộp số điều khiển cơ khí 05 số tiến, 01 số lùi
- Bán kính quay vòng nhỏ nhất ≤ 7.6 mét
Hình 2 32 Bản vẽ xe cơ sở và thông số xe ben FD140-4WD (phòng kết cấu tính toán xe bus chuyên dụng cung cấp số liệu)
(mm) 6395×2785×2315 Vật liệu chuyên chở Chuối thải (đất đá)
Kích thước lọt lòng thùng 3500×2000×710 Khối lượng riêng vật liệu
Thể tích thùng (m 3 ) 4.97 Hệ số nội ma sát của vật liệu 0.75 (góc NMS 15°)
(kg) 14000 Khối lượng kéo tối đa (kg) 8000 (thùng+ hàng)
Góc ben đổ vật liệu
(°) 47 Khối lượng ben đổ tối đa(kg)
Bảng 2 2 bảng tính toán khối lượng xe FORLAND FD140-4WD
⁕CCCD: Cơ cấu chuyên dùng trên xe
2.4.2.2 Phân tích và lựa chọn cấu hình
Theo yêu cầu khách hàng xe phải có có 2 chế độ vận hành: móc kéo thùng từ dưới đất lên và ngược lại Đồng thời có chế độ ben đổ vật liệu tương tự như xe ben Nên ta chọn xe ben có cơ cấu hooklift, cơ cấu Hooklift kiểu nâng- đẩy
Hình 2 33 Mô tả trạng thái làm việc cơ cấu Hooklift kiểu nâng-đẩy
Hình 2 34 Cơ cấu Hooklift kiểu nâng-đẩy
Sau khi tìm hiểu về các loại xe chuyên dụng và kết cấu của xe thông qua căn cứ vào nhu cầu sử dụng của khách hàng, thông số kĩ thuật và bảng tính khối lượng thì ta chọn xe FORDLAND FD140-4WD để đáp ứng công năng sử dụng của khách hàng Cụ thể em được anh Tín-Tổ trưởng tổ thiết kế hệ thống thủy lực phân công tìm hiểu và tính toán lực nâng, hạ và ben thùng hàng rời dựa trên cơ sở xe chassic Forland FD140-4WD hay còn gọi là xe Hooklift
❖ Tọa độ đặt trên xe
Hình 2 35 Tọa độ điểm đặt ban đầu trên xe FD140-4WD
❖ Thông số tải trọng của xe:
Dựa theo thông số đầu vào từ phòng thiết kế kết cấu xe tải cung cấp ta được bảng sau:
Tải trọng, góc nâng Đơn vị Giá trị
Khối lượng thùng tải m (kg) 8000
Góc xoay cơ cấu gập 0 63
Góc xoay cơ cấu kéo thùng 0 120
Bảng 2 3 Thông số tải trọng xe
Tọa độ các điểm đặt Kí hiệu x (mm) y (mm)
Tâm xoay cơ cấu ben O 0 0
Tâm xoay cơ cấu kéo thùng I -975 0
Tâm xoay cơ cấu gập K -2105 165 Điểm đặt xy lanh nâng phía đuôi A -2850 -33 Điểm đặt xy lanh nâng phía đầu cần B -1495 146 Điểm đặt xy lanh gập phía đuôi C -2383 3 Điểm đặt xy lanh gập phía đầu cần D -2996 178 Điểm đặt móc thùng M -3132 1066 Điểm tiếp xúc con lăn cuối khung phụ với thùng
Trọng tâm thùng P -1321 718 Điểm tiếp xúc con lăn cuối thùng với mặt đất Q 235 -32
Chiều cao điểm O so với mặt đất ho 1160
Bảng 2 4 Bảng tọa độ điểm đặt ban đầu trên xe FD140-4WD
Trong đó α: góc xoay cơ cấu gập β: góc nghiêng thùng
Trang 44 phân bố lực đều trên xe.Các điểm đặt này được phòng mô phỏng tính toán lực cân bằng cung cấp,các tọa độ chính tại cơ cấu ben thùng,kéo thùng và cơ cấu gập và các điểm đặt tại đầu và đuôi xy lanh làm việc trên xe
Hình 2 36 Mô tả cơ cấu xy lanh gập
Hình ảnh mô phỏng cơ cấu hooklift khi thùng được đặt trên thân xe chassic tại các điểm đặt lực và chịu lực chính tại điểm N và M khi bắt đầu nâng xy lanh hạ thùng khi làm việc
Trong hoạt động của hệ thống nâng hạ thùng xe tải thì bộ phận tác động trực tiếp để điều khiển thùng ben chính là xi lanh thủy lực và cơ cấu hooklift chuyên dụng Và bộ phận này có thể hoạt động được hiệu quả nhất sẽ tùy thuộc vào tác động lực tại vị trí điểm đặt trên xe và khung chassic
Hình 2 37 Mô phỏng nâng hạ khi thùng chịu lực trên móc và khung chassic
Hình ảnh mô phỏng cơ cấu hooklift khi thùng được đặt trên khung xe chassic tại các điểm đặt lực và chịu lực chính tại điểm N và M,Q trên mặt phẳng cân bằng khi bắt đầu nâng xy lanh hạ thùng khi làm việc
Trang 46 các điểm đặt lực và chịu lực chính tại điểm M,Q trên mặt phẳng cân bằng và chịu lực tren xy lanh nâng hạ thùng khi bắt đầu nâng xy lanh hạ thùng khi làm việc
Hình 2 38 Mô phỏng nâng hạ khi thùng chịu lực trên móc và mặt đất
Tìm hiểu thiết kế tham khảo hệ thống thủy lực
Thiết kế các hệ thống thủy lực là công việc chính trong Nhóm Thiết kế Hệ thống Thủy lực Sau khi tìm hiểu và được các anh trong nhóm thiết kế thủy lực hộ trợ tính toán lực nâng, hạ và ben thùng của xe Hooklift thì em được anh Nhóm trưởng hướng dẫn quy trình để thiết kế một hệ thống thủy lực cho xe chuyên dụng, cụ thể là xe ben thùng Hooklift Forland FD140-4WD
Nhờ đó em đã học được nhiều kiến thức về hệ thống thủy lực, thấy được tầm quan trọng của hệ thống thủy lực trong điều khiển, vận hành hoạt động nâng dỡ hàng của xe
Và nắm được cấu trúc của hệ thống thủy lực gồm những bộ phận nào và có vai trò, chức năng gì Hơn thế nữa việc nghiên cứu thiết kế còn được đặt ra nhằm hiệu quả trong vấn
Trang 47 đề kinh tế và thương mại của tất cae những nhà sản xuất kĩ thuật ra những chi tiết và linh kiện ,trong hiện nay với thị trường cạnh tranh khắc nghiệt giữa các thương hiệu và các nhà sản xuất đòi hỏi chúng ta cần chú trọng đến khâu thiết kế để canh tranh với giá thành chất lượng và giá cả đòi hỏi chúng ta phải nghiên cứu thiết kế một cách hiệu quả tối ưu nhất
⁕ Cấu Trúc Của Hệ Thống Thủy Lực:
- Khối nguồn thủy lực (Power supply section): thực chất là một bộ biến đổi năng lượng (Điện - cơ - thủy lực) Khối nguồn thủy lực gồm: Động cơ điện; bơm thủy lực; các van an toàn; bể chứa dầu, cơ cấu chỉ thi áp suất, lưu lượng…
- Khối điều khiển dòng thủy lực (Power control section): Trong hệ thống thủy lực, năng lượng được truyền dẫn giữa bơm và cơ cấu chấp hành đảm bảo những giá trị xác định theo yêu cầu công nghệ như lực, mô men, vận tốc hoặc tốc độ quay Đồng thời cũng phải tuân thủ những điều kiện vận hành hệ thống Vì vậy, các van được lắp đặt trên các đường truyền đóng vai trò như những phần tử điều khiển đòng năng lượng
-Ví dụ các van: Van đảo chiều: van tiết lưu; van áp suất van một chiều
-Các van này có thể có vai trò là phần tử điều khiển hoặc điều chỉnh áp suất hay lưu lượng, và hơn nữa chúng cũng có những đặc điểm chung là gây tổn thất áp suất các cơ cấu chấp hành (drive section) như: các xilanh (cylinders), các động cơ thủy lực (Hydro- motors).
THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC XE
Hướng dẫn tính chọn xy lanh thủy lực
Từ cuối thế kỉ 19 và sang thế kỉ 20, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nhiều nghành khoa học kỹ thuật khác nhau thì việc ứng dụng Hệ Thống Truyền Động Thủy
Lực Khí Nén cũng được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi hơn Cụ thể là trong các ngành như: Máy công cụ CNC, giao thông vận tải(ô tô, máy bay, tàu thủy, công nghệ vũ trụ…), máy xây dựng,máy ép phun,máy dập,máy y khoa, dây chuyền chế biến thực phẩm, máy nâng hạ,… trong đó có một cơ cấu chấp hành vô cùng phổ biến và quan trọng đó là xy lanh thủy lực (hydraulic cylinder)
Hệ thống được cấu tạo từ nhiều bộ phận khác nhau trong đó xi lanh thủy lực là bộ phận chính đóng vai trò quan trọng nhất Bộ phận này đảm nhận nhiệm vụ truyền tải một vật bất kỳ nào đó từ vị trí này qua vị trí khác hay nâng hạ một vật gì đó như cửa đập thủy điện, ô tô (khi được ứng dụng trong cầu nâng ô tô) hoặc tạo ra lực ép cho máy ép…
Xi lanh thủy lực hoạt động bằng cách chuyển đổi áp suất của chất lỏng thủy lực thành động năng, xi lanh thủy lực tạo ra lực ở đầu cần và từ đó thực hiện nhiệm vụ: ép, nén, kéo, đẩy, nghiêng nâng, hạ, di chuyển một vật từ vị trí này sang vị trí khác theo nhu cầu của người vận hành
Xy lanh thủy lực là một cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ chuyển đổi thế năng ở dạng áp suất dầu thủy lực thành cơ năng tạo công chuyển động thẳng hoặc xoay
❖Các thông số làm việc chính:
+ Đường kính ống (Bore): D(mm)
+ Đường kính cần (Rod): d(mm)
+ Hành trình xi lanh (Stroke): S(mm)
+ Áp suất làm việc: p(Mbar)
+ Diện tích mặt piston A(mm 2 )
Hình 3 1 Cấu tạo xy lanh thủy lực
1- Ổ bi cầu 7- Ống xi lanh
2- Bulong hãm 8- Gioăng làm kín chính giữa cổ và ống 3- Gioăng làm kín piston và ống 9- Gioăng làm kín cổ và cần
4- Gioăng làm kín cần và piston 10- Gioăng làm kín phụ giữa cổ và ống
5- Quả piston 11- Gioăng gạt bụi
6- Cần piston 12- Cổ xi lanh
Hình 3 2 Xy lanh thủy lực tiêu chuẩn của Hàn Quốc
Các xy lanh thủy lực được nghiên cứu chế tạo những mẫu thông thường tại nhà máy THACO,trường hợp các xy lanh có kích thước lớn chịu tải nặng thường được nhập khẩu tại các nước như: Hàn Quốc,Nhật Bản,
Thông thường ta chọn xy lanh tác dụng đơn để làm cơ cấu xy lanh gập, xy lanh tác dụng đơn thực hiện biến đổi năng lượng thủy lực thành cơ năng chỉ cho một chiều, chiều ngược lại: do lực từ bên ngoài hoặc lò xo phản hồi của nó Xy lanh tác dụng đơn thường được dùng làm cơ cấu nâng, bàn nâng, bàn kẹp…
Hình 3 3 xy lanh gập xe Hooklift FD140-4WD từ nhà máy THACO
Hình ảnh thực tế sau khi đã thiết kế xy lanh gập lắp trên xe FD140-4WD tại nhà máy lắp ráp xe tải THACO.Đang trong quá trình thử nghiệp hoàn chỉnh vận hành và đưa vào sản xuất quy mô hàng loạt
Hình 3 4 xy lanh gập xe Hooklift FD140-4WD khi hạ thùng
Xy lanh thủy lực gập cùng với kết cấu cơ khí hoạt động thử nghiệm nâng hạ thùng hooklift với chế độ không tải và đầy tải tại nhà máy
Hình ảnh mô phỏng hoạt động xe 2D với cơ cấu gập vơi các vị trí chịu lực cùng với cơ cấu hooklift với góc nghiên khi nâng hạ thùng hàng
Hình 3 5 Cơ cấu gập của xe Hooklift FORDLAND FD140-4WD
Tính đường kính xy lanh
Lực đẩy lớn nhất (số liệu tính toán được phòng tính toán lực cung cấp)
Lực kéo lớn nhất Fk=|𝐹 𝑋𝐿𝐺 min|(N) 82801
Chọn áp suất làm việc p(MPa) (áp suất tiêu chuẩn thông thường) 18
Diện tích mặt phía cần XL 𝑛/𝑝 5520
Tỉ lệ đường kính XL d/D 0.58
Diện tích mặt piston A₁ (mm²) 8367 Đường kính bore D= 2 ∗ √ 𝐴 1
𝜋 (mm) 103 Đường kính rod d (mm) 60
Chọn và tính lại xy lanh (chọn theo tiêu chuẩn)
Chọn lại đường kính bore D (mm) 120
Chọn lại đường kính rod d (mm) 70
Diện tích mặt phía cần XL A₂ = 𝜋.(𝐷 2 −𝑑 2 )
Hệ số an toàn khi đẩy k₁ = F₁/Fd 1.36
Hệ số an toàn khi kéo k₂ = F₂/Fk 1.62 Áp suất max khi đẩy (tổn thất δp %) p₁ = 𝐹𝑑
𝑛/(𝐴 1 ∗1.2) (MPa) 15.8 Áp suất max khi kéo (tổn thất δp %) p₂ = 𝐹𝑘
𝑛/(𝐴 2 ∗1.2) (Mpa) 13.3 Chiều dài XL min L₀ (mm) (thông số phòng kết cấu cung cấp) 641
Chiều dài XL max L₁ (mm) (thông số phòng kết cấu cung cấp) 907
Thể tích dầu XL khi duỗi V₁ = A₁.S.n (l) 3
Thể tích dầu XL khi thu V₂ = 𝑉 1 1−𝑑 2
Bảng 3 1 Bảng công thức tính chọn xy lanh gập
Tính lưu lượng cần thiết
Thời gian vận hành thực tế (sau khi tính chọn bơm ta tính được thời gian vận hành thực tế)
Lưu lượng cung cấp (chọn tại bơm có n0)
Q(1/p)- (bằng lưu lượng bơm cung cấp) 27.6
Bảng 3 2 Bảng công thức tính chọn xy lanh gập sau khi chọn bơm
Trang 54 chuẩn quốc tế thì chúng ta cũng vẽ được hình dáng, kích thước xy lanh gập trên bản vẽ cad 2D
Hình 3 6 Bản vẽ thiết kế sau khi tính toán chọn xy lanh gập
Hình 3 7 Tham khảo kí hiệu kích thước chọn xy lanh theo tiêu chuẩn
Bảng 3 3 Bảng chọn đường kính bore, rod theo tiêu chuẩn
3.1.2 Tính chọn xy lanh nâng
Xy lanh thủy lực nâng thường dùng là hai piston của hai xi lanh sẽ được kết nối với nhau thông qua một ống dẫn dầu thủy lực Dầu sẽ được cung cấp đầy ống xi lanh để phục vụ cho xi lanh hoạt động
Khi có lực tác động lên piston thứ nhất thì lực đồng thời cũng sẽ được truyền đến pison thứ 2 Do dầu không nén được nên có khả năng truyền lực vô cùng tốt đồng thời có thể tạo ra lực ở piston thứ 2 lớn nhất, tác động ra bên ngoài để thực hiện các nhiệm vụ (nhiệm vụ này tùy thuộc vào hệ thống thủy lực được ứng dụng trong thiết bị nào)
Hình ảnh mô phỏng hoạt động xe 2D với cơ cấu nâng thả thùng hàng với các vị trí chịu lực cùng với cơ cấu hooklift với góc nghiên khi nâng hạ thùng hàng
Hình 3 8 Mô phỏng xy lanh nâng
Hình ảnh thực tế sau khi đã thiết kế xy lanh nâng lắp trên xe FD140-4WD tại nhà máy lắp ráp xe tải THACO.Đang trong quá trình thử nghiệp nâng hạ thùng hàng thực tế vận hành và đưa vào sản xuất quy mô hàng loạt
Hình 3 9 Xy lanh nâng xe Hooklift FD140-4WD chụp từ nhà máy THACO
(Số liệu lực đẩy lớn nhất, lực kéo lớn nhất được phòng kết cấu tính toán cung cấp)
Tính đường kính xy lanh
Lực đẩy lớn nhất (số liệu tính toán được phòng tính toán lực cung cấp)
Lực kéo lớn nhất Fk=|𝐹 𝑋𝐿𝐺 min|(N) 206249
Chọn áp suất làm việc p(MPa) (áp suất tiêu chuẩn thông thường) 18
Diện tích mặt phía cần XL A₂ = 𝐹𝑘.𝑘
Tỉ lệ đường kính XL d/D 0.58
Diện tích mặt piston A₁ (mm²) 10421 Đường kính bore D= 2 ∗ √ 𝐴 1
𝜋 (mm) 115 Đường kính rod d (mm) 67
Chọn và tính lại xy lanh (chọn theo tiêu chuẩn)
Chọn lại đường kính bore D (mm) (chọn theo tiêu chuẩn bảng 2.6) 125
Chọn lại đường kính rod d (mm) (chọn theo tiêu chuẩn bảng 2.6) 70
Diện tích mặt phía cần XL A₂ = 𝜋.(𝐷 2 −𝑑 2 )
Hệ số an toàn khi đẩy k₁ = F₁/Fd 1.42
Hệ số an toàn khi kéo k₂ = F₂/Fk 1.47 Áp suất max khi đẩy (tổn thất δp %) p₁ = 𝐹𝑑
𝑛/(𝐴 1 ∗1.2) (MPa) 15.2 Áp suất max khi kéo (tổn thất δp %) p₂ = 𝐹𝑘
Chiều dài XL min L₀ (mm) (thông số phòng kết cấu cung cấp) 1354
Chiều dài XL max L₁ (mm) (thông số phòng kết cấu cung cấp) 2333
Thể tích dầu XL khi duỗi V₁ = A₁.S.n (l) 24
Thể tích dầu XL khi thu V₂ = 𝑉 1 1−𝑑 2
Bảng 3 4 Bảng công thức tính chọn xy lanh nâng
Tính lưu lượng cần thiết
Chọn thời gian duỗi t₁ (s) (tham khảo thực tế) 60
Thời gian vận hành thực tế (sau khi tính chọn bơm ta tính được thời gian vận hành thực tế)
Lưu lượng cung cấp (chọn tại bơm có n0)
Q(1/p)- (bằng lưu lượng bơm cung cấp) 27.6
Bảng 3 5 Bảng công thức tính chọn xy lanh nâng sau khi chọn bơm
Sau khi tính toán đã lựa chọn thông số phù hợp, đúng yêu cầu kĩ thuật và lựa chọn theo tiêu chuẩn quốc tế thì dựa vào bảng thông số đã tính được chúng ta cũng vẽ được hình dáng, kích thước xy lanh nâng hạ thùng hàng trên bản vẽ cad 2D
Hình 3 10 Bản vẽ thiết kế sau khi tính toán chọn xy lanh nâng
Thùng dầu, dầu thủy lực
Thực hiện nhiều nhiệm vụ chứa dầu thủy lực, tản nhiệt dầu, tách nước và cặn bẩn, tách không khí hòa tan trong dầu, làm bình ổn dòng chất lỏng chảy rối khi về thùng
Thùng dầu được ngăn làm hai ngăn bởi vách ngăn (5) Khi mở động cơ (1), bơm dầu làm việc, dầu được hút lên qua bộ lọc (3) cấp cho hệ thống điều khiển, dầu xả về được cho vào một ngăn khác
Dầu thường được đổ vào nơi đổ dầu (8) bố trí trên nắp bể lọc và ống xả (9) được đặt vào gần sát bể chứa có thể kiểm tra mức dầu đạt yêu cầu thông qua mắt dầu (7) Nhờ các màng lọc và bộ lọc, dầu cung cấp cho hệ thống điều khiển đảm bảo sạch Sau một thời gian làm việc định kì thì bộ lọc phải được tháo ra vệ sinh hoặc thay mới Trên đường ống cấp dầu (sau khi qua bơm) người ta gắn vào một van tràn điều chỉnh áp suất dầu cung cấp và đảm bảo an toàn cho đường ống cung cấp dầu
Hình 3 20 Kết cấu và kí hiệu thực tế thùng dầu
Sau khi xác định được nhiệm vụ cụ thể của thùng dầu cũng như xác định chính xác được các kích thước của thùng thì việc cần làm tiếp theo đó là tiến hành thiết kế, gia công thùng dầu Và khi đó, không thể bỏ qua những lưu ý sau:
• Nếu cùng 1 thể tích dầu chứa, so sánh giữa thùng dầu thấp rộng và thùng dầu thiết kế cao, hẹp thì thùng chứa cao và hẹp có khả năng hạn chế ảnh hưởng đường hút dầu của bơm thủy lực
• Nắp thùng dầu phải được bố trí thuận tiện, khoa học và hợp lý sao cho việc quan sát dầu ở bên trong và tháo lắp để vệ sinh định kỳ thùng chứa
• Những loại nắp được sử dụng đó là: nắp có lõi lọc đi kèm Kích thước của nó phải đủ lớn để giúp lượng khí thoát nhanh hơn, lưới lọc 5 micron giúp loại bỏ được những tạp chất gây hại Bên cạnh đó phải tính toán đến những phụ kiện đi kèm: thước nhớt, lọc dầu, van tháo cạn…
• Vị trí đặt đường dầu hút từ thùng đến bơm phải đặt trên đáy bơm Điều này sẽ tránh được việc bơm hút các tạp chất đang lắng đọng ở đáy Những đường dầu hồi phải được đặt ở đỉnh thùng dầu và ống nối đủ dài để chạm đến mức dầu tối thiểu của thùng để tránh dòng khí ở trong thùng đi ngược ra ngoài
• Đối với những thùng dầu có kích thước đặc biệt với thể tích lớn thì ngoài thiết kế thông thường còn phải lắp các móc để có thể cẩu khi di chuyển lắp đặt thùng
Hình 3 21 Thùng dầu của hệ thống thủy lực trên xe Hooklift FD140-4WD
Trang 70 trong việc thăm dầu cũng như lắp đặt đường ống một cách thuận lợi dễ dàng và trách va đập bỏi các thiết bị khác khi xe vận hành
Hình 3 22 Thùng dầu của hệ thống thủy lực trên xe Hooklift
Tổng thể tích dầu XL khi duỗi
V₁ (l)=VXLn+VXLg+VXLk+VXLcl(khi duỗi)
Tổng thể tích dầu XL khi thu V₂ (l)VXLn+VXLg+VXLk+VXLcl(khi thu)
Thể tích dầu thay đổi V1-V2 (l) 8.9
Thể tích thùng dầu Vtd = 1.5Q (l) 41
Chọn thể tích thùng dầu Vtd (l) 41
Thể tích dầu cần thiết Vct(l)=VT+V2 60
Bảng 3 11 Bảng tính thể tích thùng dầu thủy lực
➢Đối với thùng dầu di động, lắp trên các xe ô tô, xe tải, thì Vtd = 1,5xQbơm thủy lực (Q; lưu lượng thể tích thùng dầu)
➢Còn đối với thùng dầu cố định, ví dụ như bể dầu trong các nhà máy, dây chuyền: Vtd = (3 ÷ 5) x Q
→Lưu lượng thể tích thùng dầu ta chọn để sao cho phù hợp nhất, hiệu quả nhất cho bơm thủy lực và hệ thống, tránh được hiện tượng thùng dầu nhỏ quá sẽ gây nên hiện tượng dầu thủy lực nhanh nóng dầu dẫn đến nhanh hỏng bơm thủy lực, hỏng phớt gioăng xi lanh, kẹt van thủy lực
Là môi chất mang năng lượng trong hệ thống thuỷ lực Kiến thức về loại chất lỏng, về tính chất và về tính chất hoạt động có ý nghĩa rất lớn đối với việc thiết kế và vận hành các thiết bị thủy lực
⁕ Nhiệm vụ: của chất lỏng thuỷ lực là truyền lực và lưu thông dưới dạng một dòng chất lỏng có áp suất từ bơm thuỷ lực đến động cơ và xy lanh thuỷ lực Ngoài ra chất lỏng thuỷ còn đảm nhận việc bôi trơn, chống rỉ và làm mát các chi tiết của hệ thống
⁕ Yêu cầu về chất lỏng thuỷ lực xuất phát từ nhiệm vụ của chúng Tuy nhiên giữa cỏc thiết bị khỏc nhau cú cỏc dạng yờu cầu khỏc nhau, ủụi khi cũn mõu thuẫn với nhau
Có thể tham khảo các yêu cầu quan trọng dưới đây:
- Tính chất nhiệt độ - độ nhớt hợp lý, độ nhớt cần thay đổi ít nhất trong khoảng nhiệt độ rộng
- Tính chất chống mòn và bôi trơn tốt, cần lưu ý là luôn xuất hiện chế độ ma sát hỗn hợp nhất là đối với các máy thuỷ lực pít tông
- Tính chống rỉ tốt, thích ứng với các phớt làm kín, các phần tử cao su, vật liệu nhân tạo và hợp kim
- Độ bền lão hoá tốt kể cả trong các điều kiện làm việc nặng nề
- Khả năng tách bọt khí tốt
❖ Phân loại: thường dùng hai loại dầu thủy lực sau
Ống thủy lực
Để nối liền các phần tử điều khiển (các loại van) với các cơ cấu chấp hành, với các hệ thống biến đổi năng lượng (bơm dầu, động cơ dầu), người ta dùng các ống dẫn, ống nối hoặc các tấm nối, có hai loại ống dẫn thường dùng là:
⁕Ống cứng:(vật liệu ống bằng đồng hoặc thép) các đường ống thuỷ lực được chế tạo bằng thép chính xác, trơn nhẵn theo tiêu chuẩn quốc gia hoặc quốc tế Thí dụ theo DIN 2391/C ống cứng được chế tạo bằng thép St35.4 với chế độ tôi ủ đặc biệt Ống có đường kính trên 6 mm được thấm phốt pho và thấm dầu Tốt nhất nên lựa chọn ống cứng theo các bảng do các nhà sản xuất cung cấp, trên đó có cả thông tin về đường kính trong, đường kính ngoài, chiều dày thành ống và áp suất cho phép Giới thiệu áp suất cho phép đối với các cấp đường kính và chiều dày thành ống, do hãng sản xuất cung cấp
Phụ kiện kèm theo để nối ống cứng và ống mềm có rất nhiều dạng cấu trúc như đầu nối cong, đầu nối góc, nối chữ T
⁕Ống mềm: để nối dẫn giữa một vị trí đầu nối cố định với một thiết bị thuỷ lực chuyển động, thí dụ xi lanh lắc điều khiển gầu xúc, người ta sử dụng các ống mềm Chúng cũng thường được sử dụng ở những nơi hay thay thế thiết bị, thí dụ nối dòng giữa các “ổ cắm thủy lực” trên máy kéo nông nghiệp và các thiết bị thuỷ lực treo
Trang 74 nhiều lớp bố sợi vải hay lưới thép có thể làm việc ở nhiệt độ 135 o C Theo cấu trúc và số lớp bố, có thể phân loại các ống mềm như sau
+ Ống mềm áp suất thấp đến 30 bar;
+ Ống mềm áp suất cao đến 200 bar;
+ Ống mềm áp suất cực cao đến 700 bar; Ống mềm có ưu điểm là dễ tháo lắp, ngoài ra do khả năng giãn nở nó có thể làm giảm dao động và đỉnh áp suất để thực hiện nhiệm vụ này ống mềm được chế tạo đặc biệt, rất đàn hồi nhờ cấu trúc bố sợi vải được gọi là các ống giãn nở Mặt khác tính giãn nở, có nghĩa là khả năng tiếp nhận tức thời một thể tích dầu lớn hơn thể tích dầu tương ứng với chiều dài và đường kính tĩnh của ống mềm, cần được tính đến khi sử dụng ống mềm, bởi vì tính giãn nở có thể dẫn đến xuất hiện dao động áp suất không mong muốn trong thiết bị trong các trường hợp đã cho Khả năng giãn nở làm tăng thể tích trước hết là do giãn hướng kính, rất ít giãn theo chiều dài (giãn dài chỉ chiếm khoảng +2 ÷ -4%)
Hình 3 23 Kết cấu các loại ống mềm
Trang 75 Ống thủy lực lắp đặt trên xe hooklift FD140-4WD được các kĩ sư đã nghiên cứu vị trí lắp đặt một cách chính xác, thuận tiện trong quá trình làm việc cũng như tiện lợi trong quá trình kiểm tra bảo dưỡng, sữa chữa thay thế khi gặp hỏng hóc sự cố
Hình 3 24 Các mối nối ống dầu thủy lực trên xe Hooklift FD140-4WD
Các ống dầu thủy lực lắp trên xe này thường là dùng ống mềm để nối với các đầu nối và co thủy lực được cố định chắc chắn bằng các pát đỡ được bắt chặt cố định trên thân xe trách ống thủy lực bị di chuyển rung lắc trong suốt quá trình làm việc của xe đồng thời thiết kế phải tối ưu, tiện lợi và có thẩm mỹ nhất có thể
Hình 3 25 Ống dầu mềm thủy lực trên xe Hooklift FD140-4WD
Trang 76 Ống thủy lực Đơn vị tính Ống hút Ống xả Ống nén
(10- 20MPa) Vận tốc thuận lợi v (m/s) 1 2 5
Lưu lượng phù hợp Q = (πID²/4) V (l/p) 30.4 34.2 38.0
Bảng 3 14 Tính chọn ống thủy lực
→ Vận tốc thuận lợi nhất của dòng dầu nằm trong một khoảng giới hạn rất hẹp, có thể tham khảo các giá trị kinh nghiệm sau đây:(tham khảo sách truyền động thủy lực và khí nén-PGS.TS Bùi Hải Triều)
➢ Đường ống nén có áp suất dưới 10 bar :3,0 m/s
10-50 bar :4 m/s 50-100 bar :4,5 m/s 100-150 bar :5 m/s 150-200 bar :5,5 m/s 200-300 bar :6 m/s Trên 300 bar:7 m/s
➢Đường ống dầu trả về: 2,0-3,0 m/s
❖ Nối ống cứng và ống mềm
Trong hệ thống thủy lực ống nối có yêu cầu tương đối cao về độ bền và độ kín và tùy theo điều kiện sử dụng mà có thể tháo được hoặc không tháo được
Hình 3 26 a) Ống nối vặn ren; b) Ống nối siết chặt bằng đai ốc
- Nối ống cứng: trên các hệ thống thuỷ lực thường sử dụng các dạng nối ống tháo được: đường kính ngoài nhỏ hơn 42 mm được nối ren, nếu đường kính ống lớn hơn được nối bằng mặt bích
Thường gặp nhất là nối vòng ren, được cấu tạo từ đầu nối ren 1 (hình 3.27), đai ốc bao 2 và vành 3 lắp bao lấy ống 4 Khi vặn đai ốc 2, phần cạnh sắc của vành 3 sẽ ép chặt vào ống Dạng nối ống này đảm bảo đặc biệt an toàn chống tự tháo khi có dao động.
Hình 3 27 Nối vành ren (Ermeto)
Trang 78 không có hiện tượng trượt dọc nhờ trang bị thêm một vành ép 3 có rãnh làm kín 2
Hình 3 28 Nối ren va đập (Ermeto)
- Nối ống mềm: khi nối ống mềm, ống được nối chặt giữa đầu nối 1 và vòng đai ốc 2
Trên (hình 3.29b) giới thiệu một kiểu nối nhanh, trong thực tế cấu tạo từ hai van chặn dòng Khi cắm vào nhau, hai đế tựa côn sẽ đẩy nhau ngược chiều lò xo và mở thông đường dầu
Hình 3 29 a) Nối ống mềm; b) Khớp nối nhanh