Khảo sát hệ thống thủy lực trên máy đào Komat’su PC400

Tài liệu tham khảo Khảo sát hệ thống thủy lực trên máy đào Komat’su PC400

4.2.2 Bơm thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400

Hình 4-11 Bơm thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400

1- Trục bơm trước; 2- Bệ đỡ; 3- Vỏ bơm trước; 4- Đĩa cam lắc; 5- Đế piston;

6- Piston ; 7- Block xylanh; 8- Van đĩa phân phối; 9- Mặt bích nối bơm trước vàbơm sau; 10- Khớp nối; 11- Bu lông; 12- Trục bơm sau; 13- Vỏ bơm sau;

14- Piston trợ động; 15- Bánh răng dẫn động bơm phụ

Bơm chính là loại bơm piston- rô to đồng trục dạng kép, để tăng công suất của bơm.Loại bơm này có hai block xy lanh nhưng quay cùng trục, đặt đối xứng và quaycùng chiều.

Các phần tử điều khiển lưu lượng được tích ngay trong bơm làm tăng khả năngđiều khiển

Hình 4-12 Nguyên lý hoạt động bơm piston ứng với góc nghiêng α

Xy lanh (5) được nối cứng với trục (1) nhờ then hoa Trục dẫn 1 được dẫn động từđộng cơ Khi trục (1) quay xy lanh (5) và piston (4) cũng quay theo Đế piston (3)quay theo và trượt trên mặt A của đĩa cam lắc (2) Các piston chuyển động tịnh tiếnlên xuống trong khối xy lanh thực hiện quá trình hút và đẩy chất lỏng ( dầu thuỷlực) Hành trình hút tương ứng với quá trình hành trình piston tăng dần và ngược lạivới quá trình đẩy

Lưu lượng và áp suất của bơm phụ thuộc vào góc nghiêng α của đĩa nghiêng(2) Góc nghiêng càng lớn thì lưu lượng của bơm càng lớn khi α=0 thì không có

Hình 4-13 Nguyên lý hoạt động bơm piston ứng với góc nghiêng α=0

4.2.2.2 Điều khiển thay đổi lưu lượng bơm

4.3 MÔ TƠ QUAY TOA

4.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

1

Nguyên lý hoạt động:

Hình 4-15 Nguyên lý hoạt động của mô tơ thuỷ lực

1- Áp suất cao; 2- Áp suất thấp; 3- Lực vòng; 4- Lực dọc trục;

5- Lực tác dụng lên đuôi piston

Dầu thuỷ lực từ bơm chính đi vào mô tơ theo đường (1) Đầu áp suất cao nén pistonchuyển động cùng chiều với chiều chuyển động của chất lỏng Lúc này, đuôi pistontác dụng lên đĩa trục lực (5) Lực này được chia thành hai thành phần: Lực dọc trục(4) và lực vòng (3) Trong đó, lực vòng (3) gây ra mô men quay làm cho trục của

mô tơ quay Dầu thuỷ lực sau đó lại quay về thùng theo đường thấp áp (2)

4.3.2 Van hút- van an toàn:

* Chức năng: Khi mô tơ ngừng quay, mạch thuỷ lực ra bị đóng lại bởi van điềukhiển chính Tuy nhiên, mô tơ vẫn tiếp tục quay do lực quán tính Kết quả, áp suất ởđầu ra cao bất thường, có thể gây ra sự phá huỷ mô tơ

Van an toàn được lắp vào để ngăn cản điều này Nó tác động để xả lượng dầu áp

có áp suất cao bất thường này ra khỏi đầu ra của mô tơ đến lỗ S và nó cũng có chứcnăng như van phanh

Van hút cung cấp một lượng dầu tương đương với lượng dầu xả ra bởi van antoàn Nó gửi lượng dầu này đến lỗ S đến cửa vào của mô tơ để ngăn cản một số sựphá huỷ

Hoạt động:

- Khi bắt đầu hoạt động: nếu cần điều khiển quay ở vị trí quay phải, dầu áp suấtcao từ bơm chảy qua van phân phối đế cung cấp vào lỗ MA Khi điều này xảy ra, ápsuất tại lỗ MA tăng lên, một lực khởi động phát sinh ở môtơ, vì thế mô tơ bắt đầuquay Dầu từ cửa ra chảy đến cửa MB đến van điều khiển và quay về thùng

Hình 4-16 Hoạt động của van hút- van an toăn khi mô tơ hoạt động bình thường

- Khi ngừng quay: Khi cần điều khiển trở về vị trí trung gian, không có thím dầu âp

cao cung cấp từ bơm đến cửa MA

Tại thời điểm năy, dầu từ cửa ra của mô tơ quay về van phđn phối vă về thùng,mạch thuỷ lực quay bị đóng

Âp suất tại cửa MB tăng lín, lực cản chuyển động đối với mô tơ phât sinh, vìvậy van phanh bắt đầu tâc động

Nếu âp suất tại cửa MB tăng đến âp suất đặt của van an toăn, van an toăn sẽ mở

để xả dầu âp suất cao tại cửa MB đến cửa S Không có dầu cao âp cung cấp cho cửa

MA nhưng sự quay vẫn tiếp tục, một lực đm được phât sinh Khi lực đm năy giảmđến âp suất đặt của van hút (2), van sẽ mở vă cung cấp dầu đến cửa S để ngăn cản

sự phâ huỷ

Van điều

21

4.3.3 Hoạt động của phanh mô tơ

- Khi van điện từ phanh quay không được cấp điện:

M

1

2 3

B

4

a

5 6

Hình 4-18 Hoạt động của phanh khi van điện từ chưa được cấp điện

1- Lò xo phanh; 2- Ma sát; 3- Đĩa phanh; 4- Piston phanh; 5- Van điện từ; 6- van tựgiảm áp

Hoạt động:

Nếu van điện từ phanh quay không được cấp điện, dòng dầu áp suất cao từ bơmchính bị ngắt, cửa B được nối với mạch dầu hồi về thùng Kết quả, piston phanh (4)

bị đẩy xuống bởi lò xo phanh (1), đẩy đĩa ma sát (2) và đĩa phanh (2) ép vào nhau,

sự phanh mô tơ được thiết lập

-Khi van điện từ phanh quay được cấp điện:

M

1

2 3

B

4

a

5 6

Hình 4-19 Hoạt động của phanh khi van điện từ được cấp điện

Khi van điện từ được cấp điện, van hoạt động, dầu áp suất cao từ bơm chính cungcấp vào lỗ B và chảy đến buồng phanh a

Áp suất dầu chảy vào buồng phanh a lớn hơn lực lò xo phanh và đẩy pistonphanh đi lên Kết quả, đĩa phanh và đĩa ma sát được tách ta khỏi nhau và phanh nhảra.

4.3.4 Van chống quay ngược

765

MA MB

Hình 4-20 Van chống quay ngược

1- Thân van; 2,7- Van trượt; 3,5- Lò xo; 4,5- Đai ốcVan này giảm sự quay trở lại của phần thân quay do lực quán tính, độ rơ lỏng củamáy và sự nén của chất lỏng khi sự quay bị dừng lại Đây là một sự phòng chống cóhiệu quả sự quá tải và giảm thời gian của một chu kỳ khi ngừng quay

e

MAT

Van điều khiển quay

Hoạt động:

- Khi áp suất phanh bắt đầu được sinh ra tại cửa MB:

7 6 5

- Khi mô tơ ngừng quay:

Mô tơ quay lại do áp suất đóng phát sinh tại cửa MB ( quay ngược lần một) Khiđiều này xảy ra, áp suất ngược được sinh ra tại cửa MA Áp suất tại cửa MA đi đếnbuồng a vì vậy, van trượt (2) đẩy lò xo (3) và di chuyển về phía phải làm cho MAthông với b Cùng thời điểm này, b thông với f thông qua lỗ khoan trên van trượt(5) Vì vậy, áp suất ngược tại cửa MA được chảy đến cửa T để hạn chế sự quayngược lần hai.

4.4 MÔ TƠ DI CHUYỂN

101112

1713

Hình 4-23 Cấu tạo mô tơ di chuyển

1- Trục ra; 2- Vỏ; 3- Đĩa phanh; 4- Đĩa ma sát; 5- Piston; 6- Xy lanh; 7- Nắp sau; 8- Van hồi lưu chậm; 9- Bu lông; 10- Piston điều chỉnh; 11- Trục giữa; 12- Lò xo; 13- Nắp ổ; 14- Ổ đũa côn; 15- Piston phanh; 16- Lò xo phanh; 17- Van cân bằng

7 9 21

p

M

Hình 4-24 Hoạt động của mô tơ di chuyển ở chế độ tốc độ thấp

6- Khối xy lanh; 7- Nắp sau; 8- Đĩa van; 9- Van hồi lưu chậm; 10- Piston điềuchỉnh; 19- Van điều chỉnh; 20- Lò xo; 21- Van điện từ; 22- Van điều khiển quay;23- Van tự giảm áp

4.4.2.2 Hoạt động ở tốc độ cao ( góc nghiêng của đĩa có giá trị nhỏ nhất)

10

20 19

b c

a

7 9 21

p

M

Hình 4-25 Hoạt động của mô tơ di chuyển ở chế độ tốc độ cao

Khi van điện từ (21) được kích hoạt, dòng dầu điều khiển từ bơm chính chảy đếncửa p và đẩy van điều chỉnh (19) đi xuống Khi điều này xảy ra, đường dầu đếnbuồng b bị ngắt và dầu từ buồng b chảy ra đường dầu hồi Vì lý do này, lực đẩy củadầu ( áp suất cao ) ở buồng a đẩy piston điều chỉnh (10) theo hướng đi lên

Kết quả, đĩa van (8) và khối xy lanh (6) di chuyển đến vị trí góc nghiêng củađĩa có giá trị nhỏ nhất Lưu lượng của mô tơ đạt giá trị nhỏ nhất Hệ thống được xáclập ở chế độ chuyển động tốc độ cao

4.4.3 Hoạt động của phanh hãm

4.4.3.1 Khi bắt đầu chuyển động

Khi cần điều khiển chuyển động được kích hoạt, dầu có áp suất cao từ bơm tác tácđộng lên van cân bằng (18) mở mạch đến phanh hãm Dòng dầu chảy đến buồng ecủa piston phanh (16) Áp lực của dầu lớn hơn lực lò xo (17) nên piston phanh bịđẩy sang phía phải Khi điều này xảy ra, lực đẩy đĩa ma sát và đĩa phanh ép vàonhau không còn nữa Vì vậy, đĩa phanh (3) và đĩa ma sát (4) tách ra khỏi nhau vàphanh được nhả ra.

Hình 4-27 Hoạt động của phanh khi ngừng chuyển động

Khi cần điều khiển chuyển động ở vị trí trung gian, van cân bằng (18) trở về vị trítrung gian và mạch đến phanh hãm bị đóng Dầu có áp suất cao trong buồng e củapiston phanh (16) chảy qua lỗ tiết lưu trong van hồi lưu chậm (8) và xả về thùngqua lỗ (24) Piston phanh bị đẩy hoàn toàn sang trái bởi lò xo (19) Kết quả, đĩaphanh (9) và đĩa ma sát (10) bị đẩy vào nhau, sự phanh được thiết lập

4.4.4 Hoạt động của van phanh

Van phanh bao gồm một van kiểm tra, van đối trọng và van an toàn

Hình 4-28 Cấu tạo van phanh

1- Van kiểm tra; 2- Van cân bằng; 3- Van an toàn; 4- Van điều khiển

Chức năng và hoạt động của từng van được đưa ra sau đây

4.4.4.1 Van cân bằng, van kiểm tra

24

Hình 4-29 Van đối trọng- Van kiểm tra

- Chức năng: Khi máy chuyển động xuống dốc, trọng lượng của máy làm cho máy

di chuyển nhanh hơn so với tốc độ của mô tơ di chuyển Kết quả, nếu máy chuyểnđộng ở chế độ thấp của động cơ, mô tơ sẽ quay không tải và máy sẽ chạy xa ( tựchạy), điều này rất nguy hiểm Để ngăn cản điều này, các van sẽ tác động tạochuyển động cho máy dựa trên tốc độ động cơ ( lưu lượng xả ra của bơm)

- Hoạt động khi dầu có áp suất cao được cung cấp:

MA đến cửa ra MB của mô tơ Tuy nhiên, đầu ra của mô tơ bị đóng bởi van kiểmtra (1b) và van (2) nên áp suất dầu ở nhánh cung cấp tăng lên Dầu áp suất cao từnhánh cung cấp chảy đến lỗ E1 của van (2) và lỗ E2 trong piston đến buồng S1 Khi

áp suất trong buồng S1 đạt giá trị cao hơn áp suất trong mạch van, van (2) bị đẩysang phải Kết quả, cửa MB và MA thong nhau, mạch ở cửa ra của mô tơ được mở

lượng của máy gây ra Nó tiết lưu mạch ra và điều khiển mô tơ quay theo lượng dầucung cấp từ bơm.

Hình 4.31 Hoạt động của van đối trọng, van kiểm tra khi chuyển động xuống dốc

4.4.4.2 Van an toàn ( hoạt động hai hướng, van an toàn hai mức độ)

Hình 4-32 Kết cấu van an toàn

1- Piston; 2- Lò xo; 3- Van tiết lưuKhi xe dừng lại ( hoặc chuyển động xuống dốc), mạch dầu vào và ra khỏi mô tơ bịđóng lại bởi van cân bằng Tuy nhiên, mô tơ vẫn tiếp tục quay do lực quán tính Vìvậy, áp suất ở cửa ra của mô tơ trở nên cao bất thường và sẽ phá hỏng mô tơ hoặccác đường ống Van an toàn tác động để giảm áp suất của dầu và gửi nó đến cửavào bên ngoài của mô tơ để ngăn cản sự phá huỷ các thiết bị

- Hoạt động cả hai hướng:

* Khi áp suất trong buồng MB trở nên cao ( Khi quay phải ).

Khi ngừng chuyển động hoặc chuyển động xuống dốc, buồng MB ở cửa ra củamạch bị đóng bởi van kiểm tra của van cân bằng, nhưng áp suất tại cửa ra tăng do

sự chuyển động theo quán tính của máy

2 2

2 1 1

4

)D(

p

D

F   

p1_ áp suất chất lỏng trong buồng MB

Nếu áp suất tăng quá áp suất đặt, Lực sinh ra ( F1) thắng lực lò xo (2) nên van tiếtlưu (3) sẽ bị đẩy sang trái Vì vậy, dầu sẽ chảy từ buồng MB sang buồng MA trongmạch

MA

MB

Hình 4-33 Hoạt động của van an toàn khi áp suất ở buồng MB cao

* Khi áp suất trong buồng MA trở nên cao ( Khi quay ngược chiều):

1

MA

MB 3

2

Khi ngừng chuyển động ( hoặc chuyển động xuống dốc), buồng MA trong mạchcửa ra bị đóng bởi van kiểm tra của van cân bằng nhưng áp suất ở cửa ra tăng doquán tính của máy.

2 1

2 3 2

4

)D(

p

D

F   

p2_ áp suất chất lỏng trong buồng MA

Nếu áp suất tăng quá áp suất đặt, lực sinh ra (F2) sẽ thắng lực lò xo (2) nên van tiếtlưu (3) sẽ bị đẩy sang trái Vì vậy, dầu sẽ chảy từ buồng MA tới buồng MB trongmạch

- Hoạt động của van an toàn hai mức độ

* Khi bắt đầu chyển động ( thiết lập áp suất cao):

1

4G

HJ

MA

MB

M

Hình 4-35 Hoạt động của van an toàn ở chế độ thiết lập áp suất cao

1- Piston; 2- Lò xo; 3- Van tiết lưu; 4- Van cân bằng

Khi cần điều khiển chuyển động được kích hoạt, dầu áp suất cao từ bơm tác độnglên van cân bằng (4) và mở mạch điều khiển đến van an toàn Dầu chảy từ buồng Gqua H rồi đến buồng J, đẩy piston sang phải và nén lò xo để thiết lập một tải trọnglớn hơn Vì lý do này, áp suất đặt của van an toàn được chuyển đến áp suất đặt caohơn

Van điều khiển chuyển động

* Khi ngừng chuyển động ( thiết lập áp suất thấp)

1

4 G

H J

PA

MA

MB

M

Hình 4-36 Hoạt động của van an toàn ở chế độ thiết lập áp suất thấp

Khi cần điều khiển ở vị trí trung gian, áp suất trong buồng MA giảm và van cânbằng (4) quay về vị trí trung gian Trong khi van cân bằng quay về vị trí trung gian,dầu áp suất cao từ buồng J chảy qua H và thoát ra buồng PA từ buồng G Pistonchuyển động sang trái, áp suất đặt trở nên nhỏ hơn Vì lý do này, áp suất đặt của van

an toàn được chuyển đến áp suất đặt thấp hơn và giảm sự rung động khi giảm tốcđộ

Van điều khiển chuyển động

Van này điều khiển lưu lượng của bơm chính (Q) dựa trên sự chênh lệch áp suất

PLS ( PLS = PP2-PLS) Trong đó, PP2 là áp suất ở cửa ra của bơm chính cònPLS là áp suất ở cửa ra của van điều khiển Áp suất bơm chính đến từ cửa vào củavan điều khiển và áp suất PLS đến từ đầu ra của van điều khiển, áp suất Psig ( gọi là

áp suất lựa chọn LS) từ van điện từ tỷ lệ LS- EPC đi vào van này

4.5.1.2 Khi van điều khiển ở vị trí trung gian

f e

d a

b c

5 j 4 i

3

g

2 1

h

6

7 PP2

PLS Psig

PP

PT

Hình 4-37 Hoạt động của van LS khi van điều khiển ở vị trí trung gian

1- Cần; 2- Piston trợ động; 3- Lò xo; 4- Van trượt; 5- Nút; 6- Phần đường kính nhỏ; 7- Phần đường kính lớn;

Van LS là một van có ba đường điều khiển, với áp suất PLS từ cửa ra của vanđiều khiển được đem tới buồng i và áp suất PP2 của bơm chính được đem tới buồng

j của đầu ống (5) Giá trị của lực của áp suất PLS với lực lò xo (F) và áp suất PP2của bơm chính quyết định vị trí của van trượt (4) Tuy nhiên, giá trị áp suất Psig củavan EPC đi vào cửa e của van LS cũng quyết định vị trí của van trượt (4)

Van TVC

từ cửa vào van điều khiển

Từ cửa ra van

điều khiển Từ van LS-EPC

8 9 2

Hình 4-38 Mặt cắt A_A

8- Lò xo; 9- Đĩa; 1- Piston trợ động Trước khi động cơ khởi động, piston trợ động bị đẩy sang phải bởi lò xo (8) tácdụng lên đĩa (9) Khi động cơ khởi động và cần điều khiển ở vị trí trung gian, giátrị áp suất PLS bằng 0 MPa ( nó được nối với đường dầu hồi thông qua van trượtđiều khiển) Tại thời điểm này, van trượt (4) bị đẩy sang trái, cửa d và c thông nhau

Áp suất PP của bơm đi vào phía cuối phần đường kính lớn, và đường kính nhỏ củapiston trợ động (2) Vì vậy, đĩa nghiêng bị di chuyển đến vị trí tương ứng với gócnhiêng nhỏ nhất

4.5.1.3 Hoạt động khi lưu lượng của bơm là lớn nhất

d a

b c

5 j 4 i

3

Từcửavàovan

Từ cửa ra van điều khiển Từ van LS- EPC

Van TVC

Khi sự chênh lệch áp suất ( PLS) giảm ( ví dụ, khi van điều khiển mở lớn và ápsuất bơm PP2 giảm), van trượt bị đẩy sang phải bởi lực liên kết giữa áp suất PLS vàlực lò xo (3) Khi van trượt (4) di chuyển, cửa b và c nối thông với nhau và nối vớivan TVC Khi điều này xảy ra, van TVC được nối với cửa xả nên mạch c-h trởthành trở thành mạch xả với áp suất PT Vì lý do này, áp suất tại cuối phần đườngkính lớn của piston trợ động (2) trở thành áp suất xả PT và áp suất PP của bơm đivào phần cuối đường kính nhỏ đẩy piston trợ động (2) sang phải Vì vậy, cần (1) vàđĩa nghiêng cũng chuyển động sang phải làm cho lưu lượng của bơm đạt giá trị lớnhơn Khi góc nghiêng của đĩa nghiêng đạt giá trị lớn nhất thì lưu lượng của bơmcũng đạt giá trị lớn nhất.

Nếu áp suất ở cửa ra Psig của van LS- EPC đi vào cửa e, áp suất này tạo ra mộtlực đẩy piston chuyển động sang trái Nếu piston chuyển động sang trái, nó sẽ tácđộng làm cho áp suất đặt của lò xo nhỏ hơn và sự chênh lệch áp suất giữa áp suấtPLS và PP2 thay đổi khi cửa b và c của van trượt (4) được nối với nhau

4.5.1.4 Hoạt động khi lưu lượng bơm là nhỏ nhất

d a

b c

5 j 4 i

3

g

2 1

h

6

7

Hình 4-40 Hoạt động của van LS khi lưu lượng của bơm là nhỏ nhất

Khi sự chênh lệch áp suất (PLS) tăng ( ví dụ, khi van điều khiển mở nhỏ và ápsuất bơm chính tăng), áp suất bơm chính PP2 đẩy van trượt (4) sang trái Khi vantrượt di chuyển, áp suất bơm PP đi từ cửa d sang cửa c và đến cửa h, nó đi vào phầncuối đường kính lớn và đường kính nhỏ của piston trợ động (2) Do đó, piston trợđộng (2) bị đẩy sang trái Kết quả, cần (2) và đĩa nghiêng cũng bị đẩy sang trái, lưu

Van TVC

từ cửa vào van điều khiển

Từ van LS-EPC

Từ cửa ra van

điều khiển