NGHIÊN cứu hệ THỐNG THỦY lực TRÊN XE CHUYÊN DỤNG CHỞ rác ARM ROLL dưới 1 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘILÊ DUY LONG “NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN XE CHUYÊN DỤNG CHỞ RÁC ARM ROLL DƯỚI 1 TẤN” LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - 2015... TRƯ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

LÊ DUY LONG

“NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN XE CHUYÊN DỤNG CHỞ RÁC ARM ROLL DƯỚI 1

TẤN”

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Hà Nội - 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

LÊ DUY LONG

“NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN XE CHUYÊN DỤNG CHỞ RÁC ARM ROLL DƯỚI 1 TẤN”

Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí Động lực

Mã số : 60.52.01.16

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ HỒNG QUÂN

Hà Nội - 2015

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quảtrong luận văn là trung thực và chưa từng công bố trong bất cứ công trình nàokhác.

Học viên

Ks Lê Duy Long

Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại học công nghiệp Hà nội, trung tâmsau đại học, Khoa Công nghệ Ôtô đã cho Em thực hiện luận văn tại trường.

Em xin cảm ơn trung tâm sau đại học về sự hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợicho Em trong suốt quá trình làm luận văn

Em xin chân thành cảm ơn TS Lê Hồng Quân đã hướng dẫn Em hết sứctận tình và chu đáo về mặt chuyên môn để Em hoàn thành luận văn

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Công nghệ Ôtô trường đạihọc Công nghiệp Hà nội đã luôn giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho Emtrong thời gian làm luận văn

Cuối cùng Em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, khuyến khích vàủng hộ Em trong thời gian làm luận văn

Học viên

Ks Lê Duy Long

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

LỜI NÓI ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

1.3 TÍNH CẤP THIẾT ĐỀ TÀI 1

1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 2

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

1.6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN ÔTÔ CHUYÊN DỤNG 3

1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC 3

1.2 PHẠM VI ỨNG DỤNG, ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ THỦY LỰC 3

1.2.1 Phạm vi ứng dụng 3

1.2.2 Ưu và nhược điểm của truyền động thủy lực 4

1.3 GIỚI THIỆU XE ARM ROLL 5

1 3.1 Các tính năng hoạt động của xe 5

1.3.2 Bố trí chung và phân bố trọng lượng xe Arm Roll 7

1.3.3 Trọng lượng của xe chở rác Arm Roll 7

1.3.4 Sự phân bố trọng lượng của xe chở rác Arm Roll 8

1.3.5 Đặc tính cơ bản của xe Arm Roll 10

DỤNG TRÊN THẾ GIỚI 16

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC XE CHUYÊN DỤNG TRONG NƯỚC 16

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 17

Chương 2: CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN ÔTÔ CHUYÊN DỤNG 18

2.1 CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 18

2.1.2 Phương trình dòng chảy 18

2.1.2.1 Phương trình dòng chảy liên tục 18

2.1.3 Đơn vị đo các đại lượng cơ bản (Hệ mét) 19

2.1.4 Nguyên lý truyền động thủy lực 20

2.1.5 Dầu thủy lực 22

2.1.6 Tổn thất trong hệ thống truyền động bằng thủy lực 26

2.2 BƠM DẦU 27

2.2.1 Nguyên lý chung 27

2.2.2 Một số loại bơm dầu thường dùng 28

2.3.2 Động cơ thủy lực 40

2 4 CÁC VAN THỦY LỰC 45

2.4.1 Van điều chỉnh áp suất 45

2.4.2 Van tiết lưu 51

2.4.3 Van một chiều 51

2.4.4 Van điều khiển 54

2.4.5 Van chắn 59

2.4.6 Chọn van thủy lực 60

2.5 CÁC THIẾT BỊ KHÁC TRONG HỆ THỐNG THỦY LỰC 60

2.5.1 Thùng dầu 60

2.5.2 Bộ lọc dầu 62

2.5.4 Ống dẫn và cút ống 67

2.5.5 Vòng chắn 68

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 70

Chương 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC71 3.1 CÁC VẤN ĐỀ TRONG TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN XE CHUYÊN DỤNG 71

3.2 TÍNH TOÁN BƠM DẦU 72

3.2.1 Chọn kiểu bơm 72

3.2.2 Chọn thông số kỹ thuật chủ yếu 72

3.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XI LANH THỦY LỰC 74

3.4 TÍNH TOÁN CHỌN MÔ TƠ THỦY LỰC 78

3.5 TÍNH TOÁN CHỌN BÌNH TÍCH ÁP 78

3.5.1 Xác định các thông số làm việc 80

3.6 VẬN HÀNH VÀ CHĂM SÓC BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG THỦY LỰC .82

3.6.1 Những điều cần lưu ý trong vận hành hệ thống truyền động thủy lực 82

3.6.2 Những điều lưu ý khi thiết kế chế tạo thiết bị thủy lực 83

3.6.3 Các quy phạm an toàn 84

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 86

KẾT LUẬN CHUNG LUẬN VĂN 87

HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

Bảng 1.1 Sự phân bố trọng lượng xe chở rác Arm Roll 8

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật xe chở rác Arm Roll 10

Bảng 2.1 Bảng chuyển đổi giữa các đơn vị 20

Bảng 3.1 Thông số các loại bơm 72

Bảng 3.2 Thông số bình tích áp 81

Hình 1.1 Bố trí chung xe chở rác Arm Roll dưới 1 tấn 7

Hình 2.1 Phương trình dòng chảy liên tục 18

Hình 2.2 Phương trình Bernuli 19

Hình 2.3 Sơ đồ mạch thủy lực chuyển động tịnh tiến 21

Hình 2.4 Sơ đồ mạch thủy lực chuyển động quay 22

Hình 2.5 Bơm bánh răng 29

Hình 2.6 Bơm cánh gạt đơn 30

Hình 2.7 Bơm cánh gạt đơn và nguyên tắc điều chỉnh 31

Hình 2.8 Bơm cánh gạt kép 32

Hình 2.9 Bơm píttông 33

Hình 2.10 Bơm píttông hướng kính với trục lệch tâm 33

Hình 2.11 Bơm píttông hướng trục kiểu đĩa nghiêng 34

Hình 2.12 Bơm píttông hướng trục kiểu khớp cầu 34

Hình 2.13 Bơm trục vít 35

Hình 2.14 Xi lanh thủy lực 36

Hình 2.15 Xi lanh tác dụng đơn 37

Hình 2.16 Xi lanh tác dụng kép 38

Hình 2.17 Xi lanh lồng 38

Hình 2.18 Xi lanh thủy lực tác dụng hai chiều 39

Hình 2.19 Động cơ bánh răng 41

Hình 2.20 Động cơ cánh gạt đơn 42

Hình 2.21 Động cơ dầu cánh gạt kép 42

Hình 2.22 Động cơ píttông kiểu hướng kính 43

Hình 2.23 Động cơ píttông kiểu hướng trục 44

Hình 2.24 Van kiểu bi 46

Hình 2.25 Cấu tạo van kiểu bi 47

Hình 2.26 Kiểu van con trượt 48

Hình 2.28 Van cản 49

Hình 2.29 Van con trượt 49

Hình 2.30 Rơle áp suất 50

Hình 2.31 Van tiết lưu 51

Hình 2.32 Van một chiều đơn 51

Hình 2.33 Van chặn có điều khiển 53

Hình 2.34 Van 2 cửa 2 vị trí 54

Hình 3.35 Van 3 cửa 2 vị trí 55

Hình 2.36 Van 4 cửa 2 vị trí 56

Hình 2.37 Van 5 cửa 2 vị trí 56

Hình 2.38 Van 5/2 nối với xi lanh thủy lực 2 chiều 57

Hình 2.39 Van 5 cửa 3 vị trí 58

Hình 2.40 Van logic OR 59

Hình 2.41 Van chia dòng 59

Hình 2.42 Thùng dầu 61

Hình 2.43 Bộ lọc dầu 63

Hình 2.44 Cách lắp bộ lọc trong hệ thống 64

Hình 2.45 Kiểu bình tích áp 66

Hình 2.46 Bình tích áp kiểu túi hơi 66

Hình 2.47 Ống dẫn và cút ống 67

Hình 2.48 Vòng chắn 69

Hình 3.1 Gioăng thủy lực 77

Hình 3.2 Bình tích áp trong hệ thống thủy lực 79

Hình PL1 – 1.2 Bản vẽ khung thùng Arm roll 91

Hình PL1 – 1.3 Bản vẽ khung sát xi phụ 91

Hình PL1 – 1.4 Bản vẽ khung sát xi chính 92

Hình PL1 – 1.5 Bản vẽ bố trí khung gầm xe 92

Bảng PL 2 – 1 Ký hiệu của các phần tử thủy lực 101

LỜI NÓI ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay vấn đề gia tăng dân số, tốc độ đô thị hóa nhanh tại các thànhphố, đi kèm với nó là lượng rác thải lớn, ô nhiễm môi trường Để giải quyếtvấn đề này đang là một trong những thách thức đối với chính quyền các thànhphố lớn Thực trạng này đang diễn ra tại các thành phố, lượng rác thải mỗingày quá lớn, trong khi ngân sách còn hạn hẹp, chưa đáp ứng được đủ xechuyên dụng chở rác, bởi hiện nay loại xe này còn phải nhập khẩu từ nướcngoài với giá thành cao

Để nâng cáo hiệu suất thu gom rác, giảm tối đa sức lao động cho ngườicông nhân bằng cách cơ giới hóa tối đa phương thức thu gom và vận chuyển,

đồng thời cũng nhằm giải quyết tốt vấn đề kinh tế, đề tài đi vào “Nghiên cứu

hệ thống thủy lực trên xe chuyên dụng chở rác Arm Roll dưới 1 tấn” với một

số cải tiến hệ thống thủy lực trên xe đã giải quyết được vấn đề thu gom và vậnchuyển rác hiện nay

- Ít có nghiên cứu chuyên sâu về hệ thống thủy lực của xe chuyên dụngchở rác hiện nay

1.3 TÍNH CẤP THIẾT ĐỀ TÀI

- Vấn đề thu gom rác thải ở khu đô thị khó khăn do kết cấu hạ tầng giaothông chưa đồng bộ, đòi hỏi có một loại xe chuyên dụng chở rác đáp ứng đượcviệc thu gom và vận chuyển ra các khu xử lý rác thải

- Công nghệ thu gom rác thải hiện nay chủ yếu dựa vào sức lao độngcủa con người và máy móc nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao.

- Các loại xe Ôtô chuyên dụng sử dụng hiện nay mới chỉ phục vụ ở mộtnhiệm vụ nhất định chưa có tính tự động hóa cao và đa năng

1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

- Tính toán, khảo sát động học hệ thống thủy lực phù hợp với xe ArmRoll dưới 1 tấn Nhằm đưa ra được thiết kế tối ưu về kết cấu nhằm sử dụngcông nghệ vật liệu phù hợp điều kiện trong nước

- Đạt được kết quả tính toán và mô phỏng hoạt động của hệ thống thủylực bằng công cụ phần mềm mới và hiện đại

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nội dung nghiên cứu luận văn gồm các phần sau :

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thủy lực trên Ôtô chuyên dụng

Chương 2: Cơ sở khoa học nghiên cứu hệ thống thủy lực trên Ô tôchuyên dụng

Chương 3: Tính toán hệ thống truyền động thủy lực

Hà nội, ngày 31 tháng 05 năm 2015

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN ÔTÔ

CHUYÊN DỤNG

1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC

Trong lịch sử nhân loại, con người đã hướng việc nghiên cứu chất lỏngvào mục đích áp dụng rộng rãi nó để phục vụ nhu cầu của mình

Thuỷ lực học, là khoa học nghiên cứu về quy luật vận động, cân bằngcủa chất lỏng và phương pháp sử dụng những quy luật đó, để giải quyếtnhiệm vụ thực tế của sản xuất Trong máy thuỷ lực, chất lỏng tác dụng tương

hỗ vào các thành phần và tổ hợp của máy

Truyền động thuỷ lực là tổ hợp các cơ cấu thuỷ lực và máy thuỷ lực Nó

có công dụng, dùng môi trường chất lỏng làm không gian để truyền cơ năng

từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác, trong đó có thể biến đổi vận tốc,lực, mô men và biến đổi dạng theo quy luật của chuyển động Truyền độngthuỷ lực phù hợp với việc truyền công suất lớn, nhưng êm dịu, ổn định và dễ

tự động hoá mà các truyền động khác không có

1.2 PHẠM VI ỨNG DỤNG, ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG

Trong ngành công nghiệp ô tô, công nghệ thủy lực được ứng dụng đểvận hành các thiết bị công tác trên các xe chuyên dụng và trên một số hệthống khác của ô tô như: hệ thống phanh, hệ thống lái, hệ thống treo.

1.2.2 Ưu và nhược điểm của truyền động thủy lực

a Ưu điểm:

- Truyền động được công suất cao và lực lớn (nhờ các cơ cấu tương đốiđơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảodưỡng)

- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, (dễ thực hiện tự độnghóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn)

- Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộcvào nhau

- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lựccao

- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén củadầu, nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh ( như trong

cơ khí và điện)

- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnhtiến của cơ cấu chấp hành

- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch

- Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách sử dụngcác phần tử tiêu chuẩn hóa

b Nhược điểm

- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảmhiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng

- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải không đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn.

- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định,vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi

1.3 GIỚI THIỆU XE ARM ROLL

1 3.1 Các tính năng hoạt động của xe

Hiện nay ở nước các loại xe chuyên sử dụng chở rác đang được sử dụngchủ yếu là xe chở rác cỡ lớn, xe cuốn ép chở rác Hino 9m3, xe cuốn ép chởrác Isuzu 18m3, xe ép rác Dongfeng 16m3, xe cuốn ép chở rác Deawoo 22m3,

xe cuốn ép rác Hyundai HD 260 22m3… Các loại xe chở rác trên chở đượclượng rác lớn từ các trạm trung chuyển ra các khu xử lý rác thải.Nhưng việcthu gom, vận chuyển từ các cụm dân cư, tổ dân phố, phường, ra trạm trungchuyển tốn nhiều kinh phí và nhân lực, thời gian Vì vậy cần một loại xe chởrác chuyên dụng để giải quyết vấn đề thu gom và vận chuyển rác từ các cụmdân cư, tổ dân phố, phường ra các khu xử lý Xe chở rác Arm Roll dưới 1 tấnđược lựa chọn để giải quyết những vấn đề trên

Xe chuyên dùng thu gom chở rác Arm Roll được sử dụng khu vực nôngthôn, các thành phố trong giờ hành chính Xe có kết cấu kiểu tay cuộn (ArmRoll) tiện lợi trong vận hành và vận chuyển

+ Ưu điểm của xe : Xe Arm Roll dưới 1 tấn gọn nhẹ dễ hoạt động trongcác khu đô thị, các ngõ hẻm, các tổ dân phố, khu vực nông thôn, tính cơ độngcao Mỗi tổ dân phố, cụm dân cư, xóm làng… có thể để đặt một thùng chuyêndụng của xe chở rác Arm Roll phục vụ cho việc thu gom và vận chuyển rác.Tính đa năng của xe, ngoài chở rác xe có thể thay thùng rác bằng thùng Benphục vụ vận chuyển các loại hàng hóa

+ Nhược điểm : Khối lượng rác chở được không lớn

1.3.2 Bố trí chung và phân bố trọng lượng xe Arm Roll

Hình 1.1 Bố trí chung xe chở rác Arm Roll dưới 1 tấn

1.3.3 Trọng lượng của xe chở rác Arm Roll

Đối với ôtô - vận tải việc lựa chọn bố trí chung theo hướng: Đơn giản, dễchế tạo, an toàn phù hợp trong điều kiện khai thác và sử dụng ở Việt Nam

Vì vậy chọn bố trí chung ô tô kiểu phổ thông, thùng rời Cabin, loại đầungắn: Cabin 02 chỗ

Thùng chở hàng loại hở - kiểu thùng tự đổ, bằng kim loại, công thứcbánh xe 4 x 2R (loại 1 cầu chủ động)

Hệ thống truyền lực được bố trí như sau: động cơ đặt ở phía trước - Lihợp - Hộp số - Các đăng - Cầu sau chủ động

1.3.4 Sự phân bố trọng lượng của xe chở rác Arm Roll

Trọng lượng bản thân của ôtô được xác định theo tổng trọng lượng củacác cụm tổng thành và tọa độ trọng tâm của chúng trên khung Ôtô Trọnglượng của các cụm tổng thành được xác định như sau:

Bảng 1.1 Sự phân bố trọng lượng xe chở rác Arm Roll

4 Khoảng cách từ đầu ôtô đến tâm

7 Khoảng cách từ xi lanh nâng ben

đến tâm cầu sau

15 Khoảng cách từ trọng tâm kíp lái

đến tâm cầu trước

1.3.5 Đặc tính cơ bản của xe Arm Roll

Trên cơ sở các thông số kích thước, bố trí kết cấu và tính toán trọnglượng và phân bố trọng lượng ô tô cùng với những chủng loại vật tư phù hợp

đã lựa chọn Ta có được bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật của ô tô

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật xe chở rác Arm Roll

Thông số kỹ thuật của ô tô

3.4.1 Phân bố trọng lượng toàn bộ lên trục

4.2 Độ dốc lớn nhất mà xe vượt được (%) 50,14

4.3 Thời gian tăng tốc của xe (đầy tải) từ

lúc khởi hành đến khi hết quãng đường

5.1 Tên nhà sản xuất và kiểu loại động cơ QC480ZLQ

5.2 Loại nhiên liệu, số kỳ, số xi lanh, cách

bố trí xi lanh phương thức làm mát

Diesel, 4kỳ, 4 xi lanh thẳng hàng làm mát bằng nước, tăng áp

ma sát khô một đĩa, dẫn động thuỷ lực

Bị động-Thiết diện O kiểu liền

Khả năng chịu tải 1500kG

Chủ động-Thiết diện hộp kiểu liền

Khả năng chịu tải 2500kG

Mô men xoắn 950 Nm

Tỷ số truyền io = 5,375

áp suất lốp: 420KPaTải trọng lớn nhất cho phép: 655Kg

áp suất lốp : 420KPaTải trọng lớn nhất cho phép: 570Kg

- Góc quay sang phải/trái: 30o/33o

- Dẫn động lái tới hai bánh xe nhờ cơ cấu đòn kiểu hình thang lái

- Tải trọng phù hợp: 1000 - 1500 (kG)

14 Khung xe: Kiểu hai dầm dọc song song có các xà ngang liên

kết thiết diện khung dạng hình U 120 x 50 x 4,5

- Vật liệu: 16MnL

15 Hệ thống điện: Điện áp của hệ thống 12V

15.1 Số bình ắc quy: 01 - điện áp 12 V – Dung lượng 80 Ah

15.2 Máy phát điện: điện áp 14 V

15.3 Động cơ khởi động: điện áp 12V- 2,5kW

16 Ca bin: 02 chỗ, 02 cửa được chế tạo trên cơ sở hàn ghép các

mảng dập sẵn nhập của Trung Quốc hoặc nhập khẩu đồng bộ

- Kích thước ngoài ca bin: Dài x rộng x Cao = 1400 x 1580 x

1395 (mm)

- Vật liệu chế tạo: Tôn 1,2; 1

- Kính chắn gió phía trước - loại kính an toàn

- Kích thước thùng: dài x rộng x cao = 2665 x 1610 x 1200

- Kích thước trong lòng thùng: l x b x h = 2330 x 1460 x 420mm

- Vật liệu chế tạo thùng: CT3

18 Hệ thống thuỷ lực nâng hạ thùng:

- Nhãn hiệu bơm thuỷ lực: CBN-E314

- Số lượng xi lanh nâng thùng: 01 cái

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC XE

CHUYÊN DỤNG TRÊN THẾ GIỚI

Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu hệ thống thủy lực trên xechuyên dụng nhằm cải tiến và tối ưu hóa hệ thống thủy lực, nâng cao hiệu suất

và công suất của hệ thống Hệ thống điều khiển thủy lực ngày càng hiện đại,phức tạp, ngày càng được ứng dụng rộng trong các xe chuyên dụng

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC XE

CHUYÊN DỤNG TRONG NƯỚC

Những kết quả nghiên cứu, tính toán động học trong hệ thống thủy lực xechuyên dụng ở trong nước hiện nay còn nhiều hạn hế, chưa có nhiều côngtrình công bố, mới dừng lại mức lý thuyết cơ bản

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Chương 1 của luận văn trình bày:

- Những nghiên cứu tổng quan thị trường sản xuất và lắp ráp ô tô trong nướccũng như nhu cầu và tình hình sản xuất xe chở rác Arm Roll Hai là, tổngquan về tình hình thiết kế xe chở rác Arm Roll để thấy được tầm quan trọng,hướng thực hiện và xu thế phát triển trong nước và trên thế giới, chỉ ra một sốđiểm hạn chế và thực trạng hiện nay ở nước ta với vấn đề này Dựa trênnhững khía cạnh tổng hợp đó, đề xuất mục đích và phương pháp thực hiện đềtài một cách có khoa học và logic để thực hiện, giả quyết mục tiêu đặt ra

- Giới thiệu chung về xe chở rác Arm Roll, thông số kỹ thuật của xe chở rácArm Roll dưới 1 tấn Vai trò hệ thống thủy lực trên xe chuyên dụng chở rác.Tình hình nghiên cứu hệ thống thủy lực trong nước và trên thế giới

Chương 2:

CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC

TRÊN ÔTÔ CHUYÊN DỤNG

2.1 CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 2.1.2 Phương trình dòng chảy

2.1.2.1 Phương trình dòng chảy liên tục

Hình 2.1 Phương trình dòng chảy liên tụcLưu lượng (Q) chảy trong đường ống từ vị trí (1) đến vị trí (2) là khôngđổi (const) Lưu lượng Q của chất lỏng qua mặt cắt A của ống bằng nhau trongtoàn ống (điều kiện liên tục)

Ta có phương trình dòng chảy như sau:

Q = A.v = hằng số (const)Với v là vận tốc chảy trung bình qua mặt cắt A

Nếu tiết diện chảy là hình tròn ta có:

Q1 = Q2 hay v1.A1 = v2.A2  v1

4

2 1

d d

Trong đó: Q1, Q2 [m3/s], A[m2], d1, d2 [m]

= p2 + gh2 + 

2

2 2

v

= constTrong đó : (p1 + gh1), (p2 + gh2) là áp suất thủy tĩnh



2

2 1

2

2 2

V là áp suất thủy động

 =  g trọng lượng riêng

Ý nghĩa phương trình: vận tốc tăng thì áp suất giảm

2.1.3 Đơn vị đo các đại lượng cơ bản (Hệ mét)

+ Atm : áp suất khí quyển

Bảng 2.1 Bảng chuyển đổi giữa các đơn vị

Lưu lượng (Q) : m3/phút hoặc 1/phút

Trong cơ cấu biến đổi năng lượng (bơm dầu, động cơ dầu ) cũng có thểdùng đơn vị là m3/vòng

2.1.3.4 Lực (F)

Đơn vị là Newton (N)

1N = 1kg.m/s2

2.1.3.5 Công suất (N)

Đơn vị công suất là Watt (W), 1W =1N m/s = 1m2.kg/s3

2.1.4 Nguyên lý truyền động thủy lực

- Tạo ra năng lượng: động cơ điện hoặc động cơ đốt trong

- Chuyển từ năng lượng cơ sang năng lượng thủy lực: bơm

- Mang năng lượng: dầu

- Truyền năng lượng: ống dẫn, đầu nối

- Chuyển đổi năng lượng thủy lực thành năng lượng cơ: mô tơ thủy lựcxilanh

2.1.4.1 Sơ đồ thủy lực tạo chuyển động tịnh tiến

1- Động cơ điện, 2- Bơm dầu, 3- Thùng dầu, 4- Van an toàn, 5- Van một chiều, 6- Van tiết lưu,7- Van phân phối, 8- Xilanh thủy lực, 9- Tải, 10- Đồng

hồ áp suất, 11- Lọc dầu.

Hình 2.3 Sơ đồ mạch thủy lực chuyển động tịnh tiến

2.1.4.2 Sơ đồ thủy lưc tạo chuyển động quay

1-7, 9-11: Như sơ đồ mạch thủy lực chuyển động quay , 8- Mô tơ thủy lực

Hình 2.4 Sơ đồ mạch thủy lực chuyển động quay

2.1.5 Dầu thủy lực

2.1.5.1 Độ nhớt

Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng nhất của chất lỏng Độnhớt xác định ma sát trong bản thân chất lỏng và thể hiện khả năng chống biếndạng trượt hoặc biến dạng cắt của chất lỏng Có 2 loại độ nhớt :

a Độ nhớt động lực

Độ nhớt động lực  là lực ma sát tính bằng 1N tác động trên một đơn vịdiện tích bề mặt 1m2 của 2 lớp phẳng song song với dòng chảy của chất lỏng,cách nhau 1m và có vận tốc 1 m/s

Độ nhớt động lực được tính bằng [Pa.s] Ngoài ra , người ta còn dùngđơn vị poazơ (Poiseuille), viết tắt là P.

E0= t/tnt: thời gian chảy của dầu

tn: Thời gian chảy của nước

Độ nhớt Engler thường được đo khi đầu ở nhiệt độ 20, 50 ,1000 C và kýhiệu tương ứng với nó: E020, E050, E0100

2.1.5.2 Yêu cầu đối với dầu thủy lực

Những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc là độnhớt, khả năng chịu nhiệt, độ ổn định tính chất hóa học và vật lý, tính chống

rỉ, tính ăn mòn các chi tiết cao su, khả năng bôi trơn, tính sủi bọt, nhiệt độ bắtlửa, nhiệt độ đông đặc

Chất lỏng làm việc phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn nhiệt độ và áp suất.

- Độ nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ

- Có áp suất hơi bão hòa thấp và nhiệt độ sôi cao

- Có tính trung hòa (tính trơ) với các bề mặt kim loại còn gọi là tínhchống ăn mòn kim loại, hạn chế được khả năng xâm nhập của khí, nhưng dễdàng tách khí ra

- Giữ được tính chất cơ học và hóa học trong một thời gian dài ở điềukiện bảo vệ bình thường

- Có thời gian phục vụ lâu, chịu được nhiệt độ cao, có khả năng chốnghóa nước và ô xi hóa

- Bản thân chất lỏng, hơi của nó và các chất do quá trình phân hủykhông gây ra độc hại lớn

- Có mô đun đàn hồi lớn

- Phải có độ lớn thích ứng với điều kiện chắn khít và khe hở của các chitiết di trượt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, cũng như tổn thất ma sát ít nhất

- Dầu phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hòa tan trong nước vàkhông khí, dẫn nhiệt tốt, có mô đun đàn hồi, hệ số nở nhiệt và khối lượngriêng nhỏ

- Có tính dãn nhiệt tốt, hệ số nở nhiệt thấp và nhiệt dung riêng lớn

- Không hút ẩm và khả năng hòa tan trong nước không lớn, giữ đượctính chất ở dạng eemunxi, dễ dàng tách nước ra khi bị lẫn vào Tính chất làmviệc không bị ảnh hưởng nếu lượng nước dưới 1%

- Có tính cách nhiệt tốt kể cả khi bị bẩn

- Trong trường hơp đặc biệt có thể cho phép mùi, nhưng yêu cầu chung

là không có mùi và trong suốt

- Không dễ cháy

- Dễ sản xuất, giá thành rẻ

Trong những yêu cầu trên, dầu khoáng chất thỏa mãn được đầy đủ nhất

Nguyên tắc chung để lựa chọn dầu là: hệ thống làm việc có áp suất caothì cần chọn dầu có độ nhớt cao và làm việc với vận tốc cao thì chọn dầu có độnhớt thấp.

Ngoài ra còn lưu ý:

- Đối với hệ thống thủy lực làm việc tịnh tiến, làm việc với áp suấtkhoảng từ 2030bar, có vận tốc v > 8(m/phút) thì thường dùng dầu có độnhớt từ (1120).10-6 (m2/s)

- Đối với hệ thống thủy lực chuyển động quay, thường dùng dầu có độnhớt từ (2040) 10-6 (m2/s)

- Đối với hệ thống làm việc với áp suất từ 3070bar, thường dùng dầu

Sau một thời gian làm việc, dầu mất dần các đặc tính như tính bôi trơn,

độ nhớt Một trong những nguyên nhân chủ yếu lầ dầu phải chảy qua rất nhiềukhe hẹp trong các cơ cấu thủy lực với vận tốc lớn làm dầu bị nóng dẫn đếnthay đổi cấu trúc phần tử dầu Vì thế sau thời gian làm việc khoảng 812tháng cần phải thay dầu mới

Ngoài yếu tố trên, dầu tiếp xúc với không khí dễ bị ô xy hóa (nhất làkhông khí có nhiệt độ cao) sinh ra cặn Mặt khác không khí còn hòa tan trongdầu làm giảm mô đun đàn hồi của dầu do đó giảm tính ổn định truyền độngcủa cơ cấu Vì vậy việc làm kín trong hệ thống thủy lực rất quan trọng, khôngchỉ chống thất thoát dầu mà còn bảo đảm chất lượng của dầu.

2.1.6 Tổn thất trong hệ thống truyền động bằng thủy lực

Trong hệ thống thủy lực có các loại tổn thất sau:

2.1.6.1 Tổn thất thể tích

Loại tổn thất này do dầu thủy lực chảy qua các khe hở trong các phần tửcủa hệ thống gây nên

Nếu áp suất càng lớn, vận tốc càng nhỏ và độ nhớt càng nhỏ thì tổn thấtthể tích càng lớn

Tổn thất thể tích đáng kể nhất là ổ các cơ cấu biến đổi năng lượng (bơmdầu, động cơ dầu, xilanh truyền lực)

Đối với bơm dầu: tổn thất thể tích được thể hiện bằng hệu suất sau:

tb

 = Q/Q0

Q - Lưu lượng thực tế của bơm dầu

Q0 - Lưu lượng danh nghĩa của bơm

- Sự thay đổi tiết diện

- Sự thay đổi hướng chuyển động

- Trọng lượng riêng, độ nhớt

2.1.6.4 Ảnh hưởng các thông số hình học đến tổn thất áp suất

Các thông số hình học của ống dẫn có ảnh hưởng đến tổn thất áp suấtgồm: đột ngột mở rộng, thu hẹp, gấp khúc, độ nhám bề mặt bên trong ống dẫn

2.2 BƠM DẦU

2.2.1 Nguyên lý chung

Các máy làm việc theo nguyên lý biến đổi cơ năng thành năng lượng chấtlỏng hoặc ngược lại gọi chung là máy thủy lực Bơm dầu và động cơ dầu làhai loại máy thủy lực có chức năng khác nhau Bơm dầu biến cơ năng thànhnăng lượng của dầu (dòng chất lỏng), còn động cơ dầu là thiết bị tiêu thụ nănglượng này – biến năng lượng chất lỏng thành cơ năng Bơm dầu và động cơcùng loại có nguyên lý và kết cấu giống nhau

Theo nguyên lý tác dụng của máy thủy lực với dòng chất lỏng trong quátrình làm việc, người ta chia máy thủy lực thành nhiều loại khác nhau, nhưngchủ yếu có hai loại :

- Máy thủy lực thể tích: thực hiện trao đổi năng lượng giữa máy với chấtlỏng theo nguên lý nén chất lỏng bằng động năng của chất lỏng chảy qua máy.

- Máy thủy lực cánh dẫn: Thực hiện trao đổi năng lượng giữa máy vớichất lỏng bằng động năng của dòng chảy chất lỏng chảy qua máy

a Bơm dầu

Trong hệ thống tạo lực áp thường dùng bơm thể tích Tức là khi thể tíchbuồng làm việc tăng, bơm hút dầu và khi thể tích buồng làm việc giảm, bơmđẩy dầu

Tùy thuộc vào biến đổi lưu lượng, người ta phân ra:

- Bơm có lưu lượng ổn định, gọi tắt là bơm ổn định

- Bơm có lượng điều chỉnh, gọi tắt là bơm điều chỉnh

Những thông số cơ bản của bơm dầu: áp suất, lưu lượng, công suất vàhiệu suất

2.2.2 Một số loại bơm dầu thường dùng

- Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

- Bơm bánh răng ăn khớp trong

- Bơm cánh gạt đơn

- Bơm cánh gạt kép

- Bơm píttông hướng tâm