đề tài phân tích hệ thống truyền động thủy lực của bộ công tác trên máy đào kobelco sk 200

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY LÀM ĐẤT ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC CỦA BỘ CÔNG TÁC TRÊN MÁY ĐÀO KOBELCO SK-200 GVHD P

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY LÀM ĐẤT

ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC CỦA BỘ

CÔNG TÁC TRÊN MÁY ĐÀO KOBELCO SK-200

GVHD PHẠM NHƯ NAM

SV TRẦN VĂN DU

MÃ SV 69DCCK20027

HÀ NỘI - NĂM 2021

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: MÁY LÀM ĐẤT

1 Họ và tên: TRẦN VĂN DU

2 Tên đề tài: “Phân tích hệ thống truyền động thủy lực của bộ công tác trên máy đào Kobelco SK-200”

3 Thời gian thực hiện

+ Ngày giao:………

+ Ngày hoàn thành:………

GIÁO VIÊN HD

PHẠM NHƯ NAM

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO 2

1.1 Công dụng 2

1.2 Phân loại 2

1.2.1 Theo kích cỡ máy 2

1.2.2 Theo bộ di chuyển 3

1.2.3 Theo kiểu gầu 3

1.2.4 Theo hệ thống truyền động 5

1.2.5 Theo số lượng gầu 6

1.3 Giới thiệu về máy đào Kobelo SK 200 – 8 7

1.3.1 Cấu tạo chung 7

1.3.2 Thông số kỹ thuật 8

Chương 2 Phân tích kết cấu 10

2.1 Sơ đồ mạch thủy lực tổng thể 10

2.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực dẫn động bộ công tác 12

2.1.2 Phân tích nguyên lí làm việc 13

2.2 Phân tích kết cấu bơm 14

2.2.1 Nhiệm vụ 14

2.2.2 Kết cấu 14

2.3 Phân tích kết cấu xy lanh 15

2.3.1 Nhiệm vụ 15

2.3.2 Kết cấu 16

2.4 Phân tích kết cấu van phân phối 16

2.4.1 Nhiệm vụ 16

2.4.2 Kết cấu 17

Lời nói đầu Cùng 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 “Phân tích hệ thống truyền

động thủy lực của bộ công tác trên máy đào Kobelco SK-200” Đề tài 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

Sinh viên thực hiện: Trần Văn Du

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO

1.1 Công dụng

Ngày nay, bất kỳ công trình xây dựng quy mô lớn nào cũng không thể thiếu vai trò

hỗ trợ của các thiết bị máy móc, công cụ lao động; trong đó máy đào thủy lực đóng vai trò rất quan trọng, hầu như không thể thiếu được trong việc cơ giới hóa công tác đất Cụ thể nó có thể phục vụ các công việc sau:

+ Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: đào hố móng, đào rãnh thoát nước, đào rãnh dùng để lắp đặt đường ống cấp thoát nước, đường điện ngầm, điện thoại, bốc xúc vật liệu ở các bãi, kho chứa 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 thủy lợi: đào kênh, mương; nạo vét sông ngòi, bến cảng, ao, hồ… khai thác đất để đắp đập, đắp đê…

+ Trong xây dựng cầu đường: đào móng, khai thác đất, cát để đắp đường; nạo bạt sườn đồi để tạo ta luy khi thi công đường sát sườn núi…

+ 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, đá sau nổ mìn,…)

+ Trong các lĩnh vực khác: nhào trộn vật liệu các nhà máy hóa chất (phân lân, cao su,…) Khai thác đất cho các nhà máy gạch, sứ,… Tiếp liệu cho các trạm trộn bê tông, bê tông át phan… Bốc xếp vật liệu trong các ga tầu, bến cảng Khai thác sỏi, cát ở lòng sông…

Ngoài ra, máy cơ sở của máy xúc một gàu có thể lắp các thiết bị thi công khác ngoài thiết bị gầu xúc như: cần trục, búa đóng cọc,…

1.2 Phân loại

1.2.1 Theo kích cỡ máy

 Máy đào mini: G ≤ 5 tấn, loại này thường lắp gấu nhỏ có dung tích từ 0,1 ÷ 0,4m3,

để làm các công việc đặc biệt, có khối lượng nhỏ ở chế độ nhẹ

 Máy đào cỡ nhỏ: 5 tấn < G ≤ 20 tấn Được sử dụng phổ biến trong các công tác xây dựng, quy mô nhỏ, chế độ làm việc trung bình

 Máy đào cỡ trung: 20 tấn < G ≤ 60 tấn Được sử dụng phổ biến trong các công tác xây dựng, quy mô vừa và lớn, chế độ làm việc từ trung bình đến nặng

 Máy đào cỡ lớn: G > 60 tấn Được sử dụng phổ biến trong các công tác khai thác

mỏ hoặc xây dựng quy mô lớn, chế độ làm việc từ trung bình đến rất nặng

1.2.2 Theo bộ di chuyển

 Bộ di chuyển bánh xích

Hình 1-1 Bộ di chuyển bánh xích

 Bộ di chuyển bánh lốp

Hình 1-2 Bộ di chuyển bánh lốp

1.2.3 Theo kiểu gầu

 Máy đào gầu nghịch

Hình 1-3 Máy đào gầu nghịch

 Máy đào gầu thuận

Hình 1-4 Máy đào gầu thuận

 Máy đào gầu ngoặm

Hình 1-5 Máy đào gầu ngoặm

1.2.4 Theo hệ thống truyền động

 Truyền động thủy lực

Hình 1-6 Truyền động thủy lực

 Truyền động cơ khí

Hình 1-7 Truyền động cơ khí

1.2.5 Theo số lượng gầu

 Một gầu

Hình 1-8 Một gầu

 Nhiều gầu

1.3 Giới thiệu về máy đào Kobelo SK 200 – 8

1.3.1 Cấu tạo chung

Kobelo SK 200 - 8 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 thế cho máy nâng Ngoài ra, nó còn có thể thực hiện nhiều chức năng khác như: Cần trục, búa đóng cọc, nhổ gốc cây…

Kết cấu của máy gồm 2 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 dùng để 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 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

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 Gầu thường được lắp thêm các răng để làm việc ở nền đất cứng

Máy thường làm việc ở nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy (cũng có những trường hợp máy làm việc ở nơi cao hơn, nhưng nền đất mềm).Đất được đào, đổ thông 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 dỡ tải (nơi đổ đất)

- Dỡ tải (đổ đất)

- Quay gầu không tải trở lại vị trí đào để bắt đầu chu kỳ tiếp

1.3.2 Thông số kỹ thuật

Bảng 1-1: Các đặc điểm kỹ thuật của máy đào Kobelco SK 200-8

Phạm vi làm việc của gàu m3 0,451,1

Trọng lượng toàn bộ tấn 18,7 (loại bánh xích rộng 600 mm)

Tốc độ di chuyển km/h 4 (số 1) 5,5 (số 2)

Lực

Đào

Tay cần tấn 10,4 8,9 8,2

Độ dài tay cần Mm 2400 2900 3300

Kích thước tổng quát

Chiều dài tay cần Mm 2400 2900 3300

Chiều dài toàn bộ Mm 9310 9320 9310

Bề rộng toàn bộ Mm 2800 2800 2800

Chiều cao toàn bộ Mm 3060 2910 2890

Bánh xích

Chiều dài toàn bộ của xích Mm 4070

Khoảng cách tâm của máy Mm 2200

Khoảng cách tâm của xích Mm 3280

Bề rộng của mắt xích /

Áp lực lên mặt đất

mm;

KG/cm2

Đế có gân 600 / 0,44

800 / 0,34

Đế tam giác 900 / 0,30

Hãng sản xuất / kiểu mẫu MITSUBISHI 6D31T

Loại 4 kỳ làm mát bằng nước, phun trực

tiếp, tuabin tăng áp bằng khí xả Công suất đầu ra ps;vg/ph 135/ 2150

Mô men lớn nhất KGm;vg/ph 47 / 1700

Số xi lanh – D x S Mm 6 – 100 x 105

Tiêu thụ nhiên liệu g / psh 165

Sức chứa thùng nhiên liệu L 300

1

5

6 7

8 9

11

10

4070

12 13

Hình 1-10 Hình vẽ tổng thể máy đào gầu nghịch kobelo SK 200-8

1 – Bàn quay; 2 – ca bin; 3 – Đường ống thủy lực; 4 – Cần; 5 – Xy lanh tay gầu; 6 – Tay

gầu; 7 – Xy lanh gầu; 8 – Đòn gánh; 9 – Đòn gánh; 10 – Gầu; 11 – Xy lanh cần; 12 – Cơ

cấu di chuyển; 13 – Cơ cấu quay

Chương 2 Phân tích kết cấu

2.1 Sơ đồ mạch thủy lực tổng thể

Hình 2-1: Mạch thủy lực tổng thể của máy Kobelo SK 200 - 8

1 – Bơm chính; 2 – Bơm bánh răng; 3 – Tổng van phân phối; 4 – Cụm motor toa quay;

5 – Motor di chuyển; 6 – Van điều khiển; 7 – Xy lanh cần; 8 – Xy lanh tay gầu;

PA2 PA1 PB1

PA4

PA3

PB PA

PA4 PB4

PA3

PA1

PB3

PB2 PA1

P T T

P

H

R R

R

(PB) (PA)

T P A1

A2 A3

ROCK LEVER TRAVEL 1,2

FC MODE

BOOM ARM

BUCKET

R.H.

L.H.

25

4 28

29

SW

P

10 6 6

27

19

5

7 8

9

3

20

16 17 18 24 22

26

14 15 23

2 1

30 30

32 31

33

34

35

42

43 44

5

45 47

46

D

B A F C

VA VB VB VA

A1 A2

B1

9 – Xy lanh gầu; 10 – Khớp nối; 11 – Van điều khiển; 12 – Bộ làm mát;

13 – Van một chiều; 14 – Van an toàn; 15 – Lọc dầu; 16 – Phần tử lọc;

17 – Van một chiều; 18 - Ống lọc; 19 – Bộ lọc hút; 20 – Thùng dầu thủy lực;

21 - Động cơ; 22 – Van một chiều; 23 – Van một chiều; 24 – Bộ thông hơi; 25 – Cụm van điện tử; 26 – Bình tích áp; 27 – Van điều áp; 28 – Van điều áp; 29 – Công tắc ấn

Nguyên lý hoạt động:

Cặp bơm chính (1) là loại bơm pit tông thay đổi lưu lượng được gắn đồng trục với bơm bánh răng (2) và được dẫn động bởi động cơ (21) Cặp bơm chính (1) khi hoạt động sẽ hút dầu thủy lực qua bộ lọc hút (19) và bơm tới tổng van phân phối (3) Khi chưa có tín hiệu điều khiển, các van trượt đều ở vị trí trung gian và không cho các dòng dầu cao áp đi tới các cơ cấu chấp hành Các dòng cao áp sẽ qua các van một chiều và van tiết lưu; 1 dòng làm tín hiệu đi tới van điều chỉnh lưu lượng (48) hạn chế lưu lượng của bơm chính (1); 1 dòng qua bộ làm mát (12)

và phần tử lọc (16) đi về thùng dầu (20)

Bơm bánh răng (2) bơm dầu qua van một chiều (23) và bộ lọc (15) sau đó chia làm hai dòng; một dòng đi tới các van điện từ (25) và van điều áp (28); một dòng qua van tiết lưu một chiều tới bộ tích năng (26) và qua van điện từ ở cụm bơm chính (1), ở đây nó chia ra các dòng qua van một chiều tới các van điều chỉnh lưu lượng (48) của bơm chính

2.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực dẫn động bộ công tác

Hình 2-2: Mạch thủy lực dẫn động bộ công tác

2.1.2 Phân tích nguyên lí làm việc

- Mạch điều khiển xy lanh cần (BOOM): Khi ta đưa vào tín hiệu điều khiển PA1 (hoặc PB1) thì tín hiệu sẽ điều khiển van phân phối (37) trượt về một phía và cho phép dòng dầu cao áp qua van tới điều khiển xy lanh cần (7) làm cho pit tông chuyển động tịnh tiến Dầu ở khoang đối diện của xy lanh sẽ qua van phân phối (37) theo đường dầu hồi về thùng chứa thủy lực Nếu pit tông tới vị trí giới hạn thì khi đó xy lanh bị quá tải và van an toàn lắp trên đường ống

sẽ làm việc cho phép dầu theo đường dầu hồi về thùng chứa thủy lực Nếu muốn xy lanh dừng

ở vị trí trung gian nào đó thì ta chỉ cần đóng van phân phối (37) lại, dầu sẽ không được cấp và cũng không được thoát nên xy lanh sẽ ngừng làm việc

- Mạch điều khiển xy lanh tay cần (ARM): Khi ta đưa vào tín hiệu điều khiển PA3 hoặc PB3 thì tín hiệu sẽ điều khiển van phân phối (41) trượt về một phía và cho phép dòng dầu cao áp qua van tới xy lanh tay cần (8) làm cho pit tông trong xy lanh chuyển động tịnh tiến theo chiều tương ứng, dầu ở khoang đối diện trong sẽ được dẫn về thùng dầu qua van phân phối (41)

- Mạch điều khiển xy lanh gàu (BUCKET): Khi ta đưa vào tín hiệu điều khiển PA2 hoặc PB2 thì tín hiệu sẽ điều khiển van phân phối (36) trượt về một phía và cho phép dòng dầu cao áp qua van tới xy lanh (9) làm cho pit tông trong xy lanh chuyển động tịnh tiến theo chiều tương ứng, dầu ở khoang đối diện trong xy lanh sẽ được dẫn về thùng dầu qua van phân phối (9)

2.2 Phân tích kết cấu bơm

2.2.1 Nhiệm vụ

Bơm chính trong hệ thống truyền động thủy lực của máy đào Kobelco SK-200 là loại bơm kép kiểu pit tông rô to hướng trục thay đổi lưu lượng, nó có nhiệm vụ quan

trọng là hút dầu từ thùng chứa và bơm đi tới các cơ cấu trung gian và bộ phận chấp hành với một áp suất làm việc và lưu lượng nhất định để dẫn động các cơ cấu chấp hành như

mô tơ quay toa, mô tơ di chuyển và xy lanh thủy lực Ở trong mạch thủy lực của máy đào Kobelco SK-200, áp suất đầu ra của bơm được giới hạn là 290 [KG/cm2] ở điều kiện làm việc bình thường và 350 [KG/cm2] khi tăng áp cho mô tơ di chuyển tương ứng với

284,49 [bar] và 343,35 [bar]; lưu lượng cực đại mà bơm có thể cung cấp là 208 x 2 [l/ph] 2.2.2 Kết cấu

Hình 2-3: Kết cấu chi tiết của bơm máy đào

1- Trục trước; 2- Trục sau; 3- Khớp nối; 4- Ổ bạc; 5- Ổ bi kim; 6- Vòng đệm ổ bạc;

7- Khối xy lanh; 8- Pit tông; 9- Đế pit tông; 10- Vòng giữ đế; 11- Bạc cầu;

12- Lò xo xy lanh; 13- Đĩa đế; 14- Đĩa nghiêng; 15- Bạc nghiêng; 16- Bệ đỡ;

17- Nắp kín; 18- Vỏ bơm; 19- Khối van; 20- Đĩa phân phối trước;

21- Đĩa phân phối sau; 22,23- Bu lông lỗ vặn; 24- Đầu nối VP; 25- Chốt nghiêng;

26- Van trợ lực; 27- Nút hãm lớn; 28- Nút hãm nhỏ; 29- Chốt lùi;

30,31,32,33- Vòng đệm; 34- Đệm kín dầu; 35,36- Vòng dự trữ; 37,38- Đai ốc;

39- Vòng chặn; 40- Chốt đĩa phân phối; 41- Chốt định vị; 42- Bu lông vòng;

43,44- Bu lông điều chỉnh

2.3 Phân tích kết cấu xy lanh

2.3.1 Nhiệm vụ

Xy lanh thủy lực bao gồm xy lanh cần, xy lanh tay cần và xy lanh gàu Các xy lanh đều có nguyên lý hoạt động tương tự nhau và có nhiệm vụ biến đổi áp năng của dòng dầu cao áp thành cơ năng để tạo chuyển động tịnh tiến tương đối giữa cặp xy lanh-pit tong Sự phối hợp làm việc của các xy lanh trên tạo nên quỹ đạo chuyển động của gàu xúc và giúp chúng

ta thực hiện công việc mong muốn như đào đất, xúc trộn, gạt chướng ngại vật, phá tường .v.v…

10

r

A

A

1

2

3

4

5

6

7

8 9

11 12

13

14

15

16

17

18 19

23

24

25

31

32

32 33

34

39

40 41

41

42 43

44

2.3.2 Kết cấu

Hình 2-4: Kết cấu xy lanh

1 - Ống xy lanh; 2 - bạc; 3 - chắn bụi; 4 - cần pit tông; 5 - pit tông;

6 - vòng đệm dự phòng; 7 - vòng đệm; 8 - vòng chịu mòn; 9 - đai ốc pit tông;

10 - trụ trượt; 11 - vòng chặn; 12 - vòng tựa; 13 - vành ống; 14 - vòng đệm;

15 – vòng đệm; 16 - vòng đệm dự phòng; 17 - bạc cần; 18 - xẹc líp; 19 - vòng đệm bậc;

20 - vòng đệm; 21 - đệm cần; 22 - chắn bụi; 23 - bu lông lỗ; 24 - van một chiều; 25 - đầu nối; 26 - khe hở; 27 - vòng đệm trượt; 28 - vòng chặn; 29 - bạc chốt; 30 - chắn bụi;

31 - lò xo; 32 - đế lò xo; 33 - vòng chịu mòn

2.4 Phân tích kết cấu van phân phối

2.4.1 Nhiệm vụ

Van phân phối trong hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào có nhiệm vụ là đóng ngắt, đảo chiều của các dòng dầu thủy lực cao áp tới các bộ phận chấp hành như các

xy lanh thủy lực, các mô tơ di chuyển và mô tơ quay toa, đồng thời chứa các đường dẫn của các dòng dầu điều khiển, các van an toàn, van tràn, các van tiết lưu v.v… Đây là cơ

15 16

10 11

2,3

24 31 25 32

2 3

13

I

II

III

cấu trung gian nhận dòng dầu cao áp từ bơm chính và dòng dầu điều khiển từ bơm bánh răng đi phân phối tới các cơ cấu chấp hành hoặc dẫn dầu về thùng chứa

2.4.2 Kết cấu

Hình 2-5: Kết cấu van phân phối

4 – 153, 154, 157 – Chốt; 161, 162, 164 – Vòng đệm; 304 – Van trượt (tay cần); 357 – lỗ thoát; 542, 544 – Điểm tựa; 711, 712 – Đệm lót