Tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực bộ công tác theo máy xúc KOMATSU pc 350

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦUCHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC CỦA MÁY ĐÀO1.1.Công dụng – Phân loại máy đào1.1.1. Công dụng1.1.2. Phân loại1.2.Cấu tạo và Nguyên lý làm việc của máy đào1.3.Phân tích kết cấu máy đào KOMATSU PC 3501.4.Ưu , Nhược điểm của hệ thống truyền động thủy lực 1.4.1.Khái niệm của hệ thống truyền động thủy lực1.4.2.Đặc điểm của hệ thống truyền động thủy lực1.4.3.Ưu điểm của hệ thống truyền động thủy lực1.4.4.Nhược điểm của hệ thống truyền động thủy lực1.5.Thông số hình học và đặc tính kỹ thuật của máy đào KOMATSU PC 350 CHƯƠNG 2 .TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC BỘ CÔNG TÁC 2.1. Cơ sở lý thuyết 2.2. Xác định lực trong các xy lanh 2.2.1. Xác định chiều dài phoi cắt lớn nhất và lực cản đào 2.2.2. Xác định lực trong xy lanh tay gầu 2.2.3. Xác định lực trong xy lanh nâng cần 2.2.4. Xác định lực trong xy lanh gầu 2.3. Tính chọn xy lanh 2.4. Tính chọn bơm dầu thủy lực 2.5. Lựa chọn van phân phối 2.6. Lựa chọn thùng chưa dầu thủy lực 2.7. Chọn bầu lọc 2.8. Lựa chọn ống dẫn và cút nối LỜI NÓI ĐẦUSau khi được học môn học máy làm đất em đã được tích lũy một số kiến thức nhất định về ngành nghề của mình, để có có một cái nhìn trực quan và thực tế cũng như gián tiếp thực tập về ngành, nay em được giao nhiệm vụ là: “Tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực bộ công tác theo máy xúc KOMATSU C 350”.Ở nước ta hiện nay, quá trình xây dựng các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, các công trình giao thông, khai thác các loại khoáng sản: than, đá, quặng. Đòi hỏi cần phải giải quyết những công việc như đào mà vận chuyển đất đá với khối lượng lớn mà lao động phổ thông không đáp ứng được. Do đó máy đào một gầu KOMATSU PC 350 có hệ thống truyền động thuỷ lực nên có rất nhiều ưu điểm về kết cấu và thao tác và có khả năng tự động hoá, do đó nâng cao được năng suất và kinh tế trong quá trình sử dụng.Trong quá trình làm đồ án do trình độ còn hạn chế, tài liệu chưa đầy đủ nên chắc chắn không tránh khỏi sai sót. Em rất mong sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự đống góp ý kiến của các bạn.Cuối cùng cho em được gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trong nhà trường đã truyền đạt kiến thức cho em trong thời gian qua. Em xin chân thành cám ơn thầy giáo Phạm Như Nam đã định hướng, tận tình hướng dẫn cho em thực hiện và hoàn thành đồ án này.Sinh viên thực hiệnBùi Xuân PhongCHƯƠNG ITỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY ĐÀOMÁY ĐÀO KOMATSU PC 3501.1.Công dụng – Phân loại máy đào1.1.1. Công dụngMáy xúc, đào được xem là thiết bị chính yếu trong công tác làm đất nói riêng và quá trinh xây dựng nói chung. Máy xúc, đào chuyên làm nhiệm vụ khai thác đất và đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc tự vận chuyển trong cự ly ngắn (đào, đấp kênh, mương,....).Trong quá trình xây dựng đường xá, đê, đập, đập thủy điện, khai thác mỏ, thì máy xúc, đào, đặc biệt là máy đào được đánh giá là thiết bị quan trọng nhất. Khối lượng đất, đá do máy đào đảm nhiệm trung bình là 45% tổng khối lượng công việc.Ngoài ra, máy đào còn được thiết kế thêm các bộ công tác gầu thuận, bộ công tác gầu nghịch, bộ công tác gầu ngoặm, bộ công tác cần trục, bộ công tác búa đóng cọc,... để máy có thể làm các việc khác nhau nhu: trục, cẩu các thiết bị hoặc vật liệu nặng lên cao, làm búa đóng cọc, san lấp mặt bằng, phá dỡ công trình,...Máy đào KOMATSU PC 350 là máy xúc một gầu có hệ thống truyền động thuỷ lực , có nhiều ưu điểm về thao tác kinh tế hơn so với máy đào truyền động cơ khí, nó không những đạt năng suất gấp 1,25 ÷1,5 lần so với các loại máy tương tự có cùng kích thước mà còn làm tăng mức độ cơ giới hoá một cách đáng kể khi sử dụng vào những công việc làm đất khác nhau.Máy xúc KOMATSU PC 350 đã được tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá các cụm thiết bị dẫn động thuỷ lực, danh mục các chi tiết dự trữ của máy được giảm bớt đi nhiều và tạo ra khả năng vận dụng sửa chữa liên hợp để sửa chữa máy, nhờ vậy giảm bớt được việc sửa chữa nhỏ trong công tác sửa chữa và tăng thêm được thời gian sử dụng hữu ích. Hình a : Máy đào KOMATSU PC 3501.1.2.Phân loại máy đàoCó nhiều cách phân loại các loại máy xúc, đào. Sau đây là một số cách phân loại máy xúc, đào:Theo đặc điểm bộ công tác: máy đào gầu thuận, máy đào gầu ngược, máy đào gầu ngoặm, máy đào gầu kéo (kiểu dây quăng), máy đào gầu bào,...Theo hệ thống treo bộ công tác: hệ treo mềm (dây cáp), hệ treo cứng (xilanh thủy lực).Theo hệ thống di chuyển: máy đào chạy bằng bánh xích, máy đào chạy bằng bánh hơi.Theo cơ cấu điều khiển: điều khiển bằng cơ, điều khiển bằng điện, điều khiển kết họp (điều khiển bằng cơ kết họp với điện).Theo dung tích gầu:+ Máy đào loại lớn: dung tích gầu trên 4 m3+ Máy đào loại vừa: dung tích gầu từ 1,25 đến 4 m3+ Máy đào loại nhỏ: dung tích gầu nhỏ hơn 1 m3Ngoài ra người ta còn phân loại máy đào theo cơ cấu sinh công: bằng động cơ điện hoặc bằng động cơ đốt trong.

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC CỦA MÁY ĐÀO 1.1 Công dụng – Phân loại máy đào 1.1.1 Công dụng 1.1.2 Phân loại 1.2 Cấu tạo Nguyên lý làm việc máy đào 1.3 Phân tích kết cấu máy đào KOMATSU PC 350 1.4 Ưu , Nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực 1.4.1 Khái niệm hệ thống truyền động thủy lực 1.4.2 Đặc điểm hệ thống truyền động thủy lực 1.4.3 Ưu điểm hệ thống truyền động thủy lực 1.4.4 Nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực 1.5 Thông số hình học đặc tính kỹ thuật máy đào KOMATSU PC 350 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC BỘ CÔNG TÁC 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.2 Xác định lực xy lanh 2.2.1 Xác định chiều dài phoi cắt lớn lực cản đào 2.2.2 Xác định lực xy lanh tay gầu 2.2.3 Xác định lực xy lanh nâng cần 2.2.4 Xác định lực xy lanh gầu 2.3 Tính chọn xy lanh 2.4 Tính chọn bơm dầu thủy lực 2.5 Lựa chọn van phân phối 2.6 Lựa chọn thùng chưa dầu thủy lực 2.7 Chọn bầu lọc 2.8 Lựa chọn ống dẫn cút nối LỜI NÓI ĐẦU Sau học môn học máy làm đất em tích lũy số kiến thức định ngành nghề mình, để có có nhìn trực quan thực tế gián tiếp thực tập ngành, em giao nhiệm vụ là: “Tính tốn thiết kế hệ thống thuỷ lực cơng tác theo máy xúc KOMATSU C 350” Ở nước ta nay, q trình xây dựng cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện, cơng trình giao thơng, khai thác loại khống sản: than, đá, quặng Đòi hỏi cần phải giải công việc đào mà vận chuyển đất đá với khối lượng lớn mà lao động phổ thơng khơng đáp ứng Do máy đào gầu KOMATSU PC 350 có hệ thống truyền động thuỷ lực nên có nhiều ưu điểm kết cấu thao tác có khả tự động hố, nâng cao suất kinh tế trình sử dụng Trong trình làm đồ án trình độ hạn chế, tài liệu chưa đầy đủ nên chắn không tránh khỏi sai sót Em mong bảo quý thầy đống góp ý kiến bạn Cuối cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến tất quý thầy cô nhà trường truyền đạt kiến thức cho em thời gian qua Em xin chân thành cám ơn thầy giáo Phạm Như Nam định hướng, tận tình hướng dẫn cho em thực hoàn thành đồ án Sinh viên thực Bùi Xuân Phong CHƯƠNG I TỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY ĐÀO MÁY ĐÀO KOMATSU PC 350 1.1 Công dụng – Phân loại máy đào 1.1.1 Công dụng Máy xúc, đào xem thiết bị yếu cơng tác làm đất nói riêng q trinh xây dựng nói chung Máy xúc, đào chuyên làm nhiệm vụ khai thác đất đổ vào phương tiện vận chuyển tự vận chuyển cự ly ngắn (đào, đấp kênh, mương, ) Trong trình xây dựng đường xá, đê, đập, đập thủy điện, khai thác mỏ, máy xúc, đào, đặc biệt máy đào đánh giá thiết bị quan trọng Khối lượng đất, đá máy đào đảm nhiệm trung bình 45% tổng khối lượng cơng việc Ngồi ra, máy đào thiết kế thêm cơng tác gầu thuận, công tác gầu nghịch, công tác gầu ngoặm, công tác cần trục, công tác búa đóng cọc, để máy làm việc khác nhu: trục, cẩu thiết bị vật liệu nặng lên cao, làm búa đóng cọc, san lấp mặt bằng, phá dỡ cơng trình, Máy đào KOMATSU PC 350 máy xúc gầu có hệ thống truyền động thuỷ lực , có nhiều ưu điểm thao tác kinh tế so với máy đào truyền động khí, khơng đạt suất gấp 1,25 ÷1,5 lần so với loại máy tương tự có kích thước mà làm tăng mức độ giới hoá cách đáng kể sử dụng vào công việc làm đất khác Máy xúc KOMATSU PC 350 tiêu chuẩn hoá thống hoá cụm thiết bị dẫn động thuỷ lực, danh mục chi tiết dự trữ máy giảm bớt nhiều tạo khả vận dụng sửa chữa liên hợp để sửa chữa máy, nhờ giảm bớt việc sửa chữa nhỏ công tác sửa chữa tăng thêm thời gian sử dụng hữu ích Hình a : Máy đào KOMATSU PC 350 1.1.2 Phân loại máy đào Có nhiều cách phân loại loại máy xúc, đào Sau số cách phân loại máy xúc, đào: Theo đặc điểm công tác: máy đào gầu thuận, máy đào gầu ngược, máy đào gầu ngoặm, máy đào gầu kéo (kiểu dây quăng), máy đào gầu bào, Theo hệ thống treo công tác: hệ treo mềm (dây cáp), hệ treo cứng (xilanh thủy lực) Theo hệ thống di chuyển: máy đào chạy bánh xích, máy đào chạy bánh Theo cấu điều khiển: điều khiển cơ, điều khiển điện, điều khiển kết họp (điều khiển kết họp với điện) - Theo dung tích gầu: + Máy đào loại lớn: dung tích gầu m3 + Máy đào loại vừa: dung tích gầu từ 1,25 đến m3 + Máy đào loại nhỏ: dung tích gầu nhỏ m3 Ngồi người ta phân loại máy đào theo cấu sinh công: động điện động đốt 1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy đào gầu nghịch Hình b Cấu tạo chung máy đào – Buồng động diesel – Bơm thủy lực – Motor di chuyển – Thùng dầu thủy lực – Motor quay toa – Gầu đào – Xy lanh thủy lực – Cum van phân phối Nguyên lý hoạt động: Khi động (1) làm việc Công suất truyền qua bánh đà đến bơm thuỷ lực (2) Khỉ bơm thuỷ lực làm việc, dầu hút từ thùng dầu thủy lực (4) đẩy đến cụm van phân phối (8) Trên ca bin, người vận hành điều khiển cách tác động đến cần điều khiển thiết bị công tác, quay toa, di chuyển Khi cố tác động người vận hành, dòng dầu điều khiển mở đến cụm van phân phối chính, chứng có tác dụng đống/mở cụm van phân phổi tương ứng cho thiết bị công tác, quay toa, di chuyển Một đường dầu đến xilanh cần, xilanh tay gầu xilanh gầu; đường dầu đến motor quay toa (5) đường dầu đến motor di chuyển (3) làm cho motor quay Khi motor quay, chúng làm cho bánh xích di chuyển bàn quay quay Dầu trước thùng làm mát két làm mát lọc bẩn lưới lọc dầu Áp lực hệ thống thuỷ lực giới hạn van an tồn, thơng thường lắp cụm van phân phối Khi áp lực hệ thống đạt đến giới hạn van van mở cho dầu chảy thùng, đảm bảo an toàn cho hệ thống van, ống dây phân phối bơm 1.3 Các thông số sơ đồ cấu tạo máy đào KOMATSU PC 350 Hình c Sơ đồ kích thước, kết cấu máy đào PC 350 1-gầu; 2- tay gầu; 3- xilanh gầu; 4- xilanh tay gầu; 5- cần; 6- xilanh cần; 7- cabin; 8- động cơ; 9- dải xích; 10- mơtơ di chuyển; 11- sắt xi; 12- galê đỡ; 13- galê tỳ; 14- bánh dẫn hướng *Sơ đồ mạch thuỷ lực máy xúc PC-350 10 11 12 13 14 1-Bơm thuỷ lực; 2-Van phân phối; 3-Cụm van tiết lưu van chiều; 4-Van an toàn; 5-Xylanh điều chỉnh gầu; 6-Xylanh điều chỉnh tay gầu; 7-Xylanh nâng hạ cần; 8-Mô tơ quay; 9-10-Mô tơ di chuyển; 11-Cụm van an toàn giảm chấn; 12-Cụm làm mát; 13-Thùng dầu; 14-Van an toàn Nguyên lý hoạt động: Bơm thủy lực (1) nhận dầu thủy lực từ thùng dầu (13) qua đường ống cao áp làm việc, trình vận chuyển áp suất dòng dầu đường ống q lớn van an tồn(14) mở dầu thùng làm ổn định áp suất dòng dầu đường ống, dầu cao áp tiếp tục đến van phân phối (2) để phân chia dòng dầu cao áp , dầu cao áp qua cụm van tiết lưu (3) để điều chỉnh lưu lượng dòng dầu trước đến thiết bị cơng tác xi lanh(5,6,7), q trình đưa dòng dầu cao áp từ cụm van tiết lưu lên xi lanh công tác (5,6,7) dầu đường ống có áp suất vượt q mức cho phép van an toàn(4) mở phần dầu thùng 1.4 Hệ thống truyền động thủy lực 1.4.1 Khái niệm hệ thống truyền động thủy lực Về chất, truyền động thuỷ lực hệ thống thuỷ lực dùng để truyền lượng chất lỏng biến đổi thành đầu hệ thống (năng lượng chuyển động động thuỷ lực) đồng thời thực chức điều khiển điều chỉnh tốc độ khâu Khái niệm “Truyền động thuỷ lực” thường đôi với khái niệm “Hệ thống thuỷ lực” hiểu tổ hợp cấu truyền lượng cách sử dụng chất lỏng vói áp suất cao Trong hệ thống thuỷ lực có nhiều động thuỷ lực bơm thuỷ lực Truyền động thuỷ lực bao gồm nguồn lưu lượng chất lỏng, phần lớn loại bơm thuỷ lực; động thuỷ lực chuyển động thẳng chuyển động quay; cấu điều khiển 1.4.2 Đặc điểm hệ thrống truyền động thủy lực Hệ thống truyền động thủy lực phương pháp truyền động sử dụng phổ biến trở thành khuynh hướng phát triển loại máy xúc, đào Nhiệm vụ hệ thống thủy lực truyền lượng từ động diezel đến cấu khác nhau: gầu, motor di chuyển, motor quay toa Động diezel làm quay bơm thủy lực, dòng dầu cao áp bơm tạo di chuyển đến xilanh, motor thủy lực di chuyển motor quay toa Để tạo dòng dầu thủy lực có áp suất cao, hệ thống thủy lực chủ yếu sử dụng bơm piston thay bơm bánh bơm cánh gạt sử dụng trước Các bơm piston điều chỉnh lưu lượng nên tiết kiệm công suất, nâng cao hiệu suất máy Do áp suất hệ thống thủy lực lớn, có nơi áp suất lên đến 38 Mpa, đó, phần tử hệ thống thủy lực đòi hỏi độ xác chế tạo cao Các phần tử làm việc hiệu kích thước cặn, bẩn khơng vượt q 40 Micromet Chính vậy, u cầu làm dầu điều cần thiết Hệ thống thủy lực bị nhiễm bẩn dẫn đến: -Giảm hiệu suất làm việc máy - Giảm tuổi thọ phần tử thủy lực Nguyên nhân chủ yếu làm bẩn dầu thủy lực: - Sự thâm nhập bụi bẩn (trong trình làm việc máy lần bảo trì, sửa chữa nhân viên kỹ thuật không vệ sinh chi tiết trước lắp ghép) - Phần tử thủy lực bị bào mòn tạo hạt kim loại - Cặn lẫn dầu thủy lực - Hệ thống lọc dầu không đảm bảo Để đảm bảo làm dầu, hệ thống thủy lực phải sử dụng hệ thống lọc khác Hai vị trí quan tíọng cần đặt hệ thống lọc sau bơm đường dầu hồi thùng chứa Hiện nay, hệ thống thủy lực ứng dụng điện, điện tử vào điều khiển thay cho điều khiển học trước Yì vậy, người lái điều khiển nhẹ nhàng hơn, nâng cao độ xác an tồn 1.4.3 Ưu điểm phương pháp truyền động thủy lực Truyền động thuỷ lực sử dụng tính cơng nghiệp, đặc biệt ngành chế tạo máy hàng không vũ trụ, thể vai trò tích cực phát triển kỹ thuật, có ưu điểm sau đây: Kích thước trọng lượng đơn vị công suất nhỏ, hiệu suất lớn, độ tin cậy cao, điều khiển đơn giản Động thuỷ lực có tỷ số mơmen xoắn trục mơmen qn tính rotor lớn Nhờ có ưu điểm mà thời gian đảo chiều đạt tốc độ quay cực đại nhỏ (từ 0,03 - 0,05s) Động thuỷ lực quay đảo chiều đến 500 lần/phút Động thuỷ lực chuyển động thẳng đảo chiều đến 1000 lần/phút Bơm thuỷ lực có tác động nhanh Ví dụ bơm dùng hàng khơng đạt lưu lượng từ không đến cực đại khoảng 0,04s, thòi gian giảm từ lưu lượng cực đại khoảng 0,02s Ưu điểm truyền động thuỷ lực thể việc điều khiển vơ cấp tốc độ dải rộng Tỷ số truyền truyền động thuỷ lực tỷ số số vòng quay lớn số vòng quay nhỏ trục động đạt tới 1000 Giới hạn số vòng quay phần lớn loại động thuỷ lực đạt tới 4-10 vòng/phút Ngoài ra, truyền động thuỷ lực đơn giản sử dụng bảo quản Tuổi thọ bơm động thuỷ lực thường đạt tới 20000h lớn Do chất lỏng làm việc truyền động thủy lực dầu khống (hay gọi nhớt, loại nhớt sử dụng phổ biến máy xúc, đào nhớt 10) nên có điều kiện bơi trơn tốt chi tiết chuyển động êm khơng có tiếng ồn 1.4.4 Nhược điểm phương pháp truyền động thủy lực Khó làm kín phận làm việc, chất lỏng làm việc dể bị rò rĩ khơng khí dễ bị lọt vào, làm giảm hiệu suất tính chất làm việc ổn định truyền động Vận tốc truyền động bị hạn chế phải đề phòng tượng va đập thủy lực,tổn thất cột áp, tổn thất công suất lớn xâm thực Để khắc phục số nhược điểm truyền động thủy lực, máy xúc, đào thủy lực người ta thường bố trí loại truyền động liên hợp truyền động thủy - Tuy vậy, toàn trình truyền phận truyền động thủy lực nên gọi truyền động thủy lực 1.5 Thơng số hình học đặc tính kỹ thuật Bảng d Các thông số máy đào KOMATSU PC350, bánh xích Dung tích gầu m3 1,4 Trọng lượng kg 32.300 Khả Chiều sâu đào lớn năn Chiều sâu đào thẳng đứng lớn Tầm với lớn đào g làm Tầm với lớn mặt đất Tính việc phẳng Chiều cào lớn đào máy Chiều cao lớn đổ đất thành đống Lực đào lớn Vận tốc quay toa Vận tốc di chuyển Khả vượt dốc Áp lực lên mặt đất Chiều dài máy Chiều rộng máy Chiều rộng dải xích Chiều cao máy di chuyển Chiều cao tới đỉnh buồng lái Khoảng cách từ đối trọng đến mặt đất Kích thước Khoảng cách gầm xe Bán kính quay vòng máy Bán kính thiết bị cơng tác nhỏ Độ cao thiết bị công tác quay vòng nhỏ Chiều dài tiếp xúc mặt đất dải xích Khoảng cách tâm hai dải xích Chiều cao buổng lái Model Số xilanh-đường kính x hành trình Dung tích xilanh Động Cơng suất đơng cơ Tính Mơmen xoắn tối đa Vận tốc khơng tải max Vận tốc không tải Mức tiêu thụ nhiên liệu tối thiểu Môtơ khởi động Máy phát điện mm kN Vòng/phút km/h Độ MPa mm mm cc kW/Vq Nm/Vq vòng/phút vòng/phút g/kWh 7.380 6.400 11.080 10.890 10.070 7.030 187,2 10,0 [3,7-5,5] 35 0,066 11.020 3.190 600 3.355 3.130 1.186 498 3.300 4.350 8.510 3.700 2.590 2.580 SAA6D108-2 6-108 x 130 7.145 172,8/(2.050) 897/(1.500) 2.250 900 205 24 V, 7,5 kW 24 V, 33A Chương TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC BỘ CÔNG TÁC pt  p1.a1  Ggđ a2  Gt a3 a4  21328, 2.4,36  31882,55.3,65  17138,07.0,975  565179,7( N ) 0, 2.2.3 Xác định lực xy lanh nâng cần Lực xi lanh nâng cần xác định hai vị trí Vị trí thứ nhất: Máy làm việc cuối giai đoạn đào tích đất vào gầu, gầu đầy đất, xi lanh quay tay gầu xi lanh quay gầu ngừng làm việc Lúc đó, xi lanh nâng cần vươn từ từđể nâng toàn thiết bị làm việc gồm cần, tay gầu, gầu chứa đầy đất, chuẩn bị quay máy đến vị trí xả Vị trí thứ hai: Máy xả xong đất Lúc này, toàn thiết bị làm việc máy vươn xa nhất, xi lanh nâng cần chuẩn bị thu vềđưa thiết bị làm việc trở chuẩn bị chu kỳ làm việc a Tại vị trí thứ Lực xi lanh nâng cần xác định thời điểm kết thúc giai đoạn đào tích đất vào gầu, gầu đầy đất, xi lanh quay tay gầu xy lanh quay tay gầu ngừng làm việc Lúc đó, xi lanh nâng cần vươn từ từđể nâng toàn thiết bị làm việc gồm cần, tay gầu gầu chứa đầy đất lên khỏi tầng đào, chuẩn bị quay máy đến vị trí xảđất p b4 A Gc Hn Gtc Gg+d Hình 2.4 Sơ đồ xác định lực xi lanh nâng cần Lực nâng cần Pc xác định từ phương trình cân mơmen lực tác dụng lên cân gây so với khớp chân cần – khớp O1 MO1 = � G g  d b1  G t b  G c b  Pc b  Suy ra: Pc = Trong đó: Gc, Gt, Gg+đ: trọng lượng cần, tay gầu gầu chứa đầy đất b1, b2, b3, b4: cánh tay đòn tương ứng từ lực đến khớp O1 Ta có: Gc =25309,8 (N) Gt = 17138,07(N) Gg+đ= 31882,55(N) Xác định cánh tay đòn: b1 : khoảng cách từ Gg+đđến khớp quay O1 Khi xi lanh nâng cần bắt đầu vươn từ từ, coi tay gàu nghiêng góc  = 300, cần nằm ngang : b1 = lc – (O2O3 cos300 + 0,5.lg) b1 = 7,06 –(3,38.cos300 + 0,5.1,663] = 3,3 (m) b2: khoảng cách từ Gtđến khớp quay O1 b2 = lc – (m) b3: khoảng cách từ Gcđến khớp O1 b3 = (m) b4: khoảng cách từ Pcđến khớp quay O1, coi đường tâm xi lanh cần nghiêng góc = 300 so với đường O1A b4 = O1A.sin300 = 2,95.sin 300 = 1,475 (m) Từđó ta có:  31882,55.3,3  17138,07.5,15  25309,8.3,53 1, 475 Pc = = 191740,4 (N) Do dùng hai xilanh nên lực xilanh nửa giá trị lực Pc � Pc'  Pc 191740,4   95570,2  N  2 b Vị trí thứ hai Máy xả xong đất Lúc toàn thiết bị làm việc máy vươn xa nhất, xi lanh nâng cần chuẩn bị thu vềđưa thiết bị làm việc trở chuẩn bị chu kỳ làm việc Gtc p Gc Gg Hình 2.5 Sơđồ tính lực xi lanh nâng hạ cần trường hợp xảđất Lực nâng cần Pc xác định từ phương trình cân mơmen lực tác dụng lên cần gây so với khớp chân cần – khớp O1 �O1  � G g b1  G tg b2  G c b3  Pc b4  � Pc  G g b1  G tg b  G c b3 b4   Trong đó: Gg, Gt, Gc: Trọng lượng gầu, tay gầu cần b1, b2, b3, b4: Cánh tay đòn tương ứng từ lực đến khớp O1 Có: Gg+đ= 31882,55(N) Gc =25309,8(N) Gt = 17138,07(N) - Xác định cánh tay đòn: Coi lúc cần nghiêng góc 450 so với phương ngang, tay gầu nghiêng góc 300 + b1:khoảng cách từ trọng tâm gầu đến khớp O1 b1=Lc.cos450+(O2O3+.lg).cos300 b1 =10,28 (m) + b2:Khoảng cách từ Gt đến khớp O1 b2=Lc.cos450+(O2O3)/2.cos300 b2 = 8,58 (m) + b3: Khoảng cách từ Gcđến khớp O1 b3 = Lc.cos450 = 2,5 (m) Ta có b4 = 0,5 (m) => Pc =(31882,55.10,28 + 17138,07 8,58 + 25309,8.2,5)/0,5 = 1076143,5 (N) Do dùng hai xilanh nên lực xilanh nửa giá trị lực Pc 2.2.4 Xác định lực xi lanh gầu -Trong đào đất tích đất lực đẩy xilanh quay gầu P_g tăng dần từ vị trí đến vị trí gầu đạt giá trị lớn vị trí + xác định lực xilanh quay gầu a.tại vị trí =0 =>  = Trong Trọng lượng gầu cánh tay đòn từ lực đến khớp Xác định cánh tay đòn + khoảng cách từ đến ; + cánh tay đòn với ; + cánh tay đòn với ; =1,75 m -Từ (5) => ===77,7 (kN) = ==140 kN Vị trí Xác định lực xi lanh quay gầu trường hợp gàu quay quanh khớp O3 (giữa gầu tay gầu) để tiến hành xúc đất tích đất vào gầu, xilanh cần xilanh tay gầu cốđịnh Như vậy, khớp O3 cốđịnh gầu quay từ vị trí I đến vị trí II tiến hành cắt đất tích đất vào gầu với chiều cao H1 Khi gầu kết thúc trình cắt đạt độ cao ngang với khớp O3 chiều dày phoi cắt lớn Hình 2.6 Sơđồ xác định lực xi lanh quay gàu máy đào Dựa vào đặc điểm thứ nhất, ta xác định lực xi lanh quay gầu gầu vị trí thứ II cách thiết lập phương trình cân mômen với điểm O �O3  � Pg r3  P1.r2  G gd r2  � Pg  P1.r2  G g d r2 r3 Trong đó: r1,r2,r3: cánh tay đòn lực điểm O3 Gg+đ: trọng lượng gầu đất gầu Gg+đ= 31882,55(N) P1: lực cản đào tiếp tuyến đất tác dụng lên gầu P1 = 21328,2 (N) Xác định cánh tay đòn: +r1 : khoảng cách từ lực P1đến khớp quay O3 r1 = Lg = 1,663 (m) +r2 : khoảng cách từ Gg+đđến khớp quay O3 r2 = Lg = 1,663 =0,8315 (m) +r3 : khoảng cách từ lực Pgđến khớp quay O3, r3 = 0,4 (m) Lực xi lanh quay gầu là: Pg = 0,34 (21328,2.1,663 + 31882,55.0,8315) =182291,6 (N)= 182,2 (KN) 2.3 Tính chọn xylanh Khi xilanh làm việc lực sinh cần piston theo áp suất chất lỏng hệ thống thủy lực tính sau: F : Lực đẩy cán piston, N P1, P2 : áp lực dầu công tác, bar A1, A2 : Diện tích phần chịu áp lực dầu cơng tác bề mặt piston, m2 D : Đường kính piston, mm d: Đường kính cán piston, mm Ps: áp suất dầu cơng tác từ bơm, bar Hình 2.7.Mơ hình xilanh cơng tác Phương trình cân lực xilanh: P1 A1  P2 A2  F c Trong đó: P1, P2: Áp suất dầu công tác c : Hiệu suất khí xi lanh thủy lực, thường lấy c = 0,95 A1, A2 : Diện tích làm việc pittơng phía khơng chứa cần phía đối diện Hệ số tỉ lệ đường kính piston D cán piston d ký hiệu  , tính theo công thức: D2 = D  d2 Chọn  = 1,6  Diện tích cần thiết xilanh xác định sau: A1  F � p � c �p1  �  � � Do có tổn thất hệ thống thủy lực nên giá trị áp suất p1 p2 phải nhân với hệ số  Ta chọn = 0,8: p1 = 230.105.0,8 = 184.105 (N/m2) , p2 = 15.105.0,8= 12.105 (N/m2) +) Tính chọn xylanh tay gầu Vậy diện tích cần thiết xilanh xác định sau: A1  F � p � c �p1  � �  �= (m2)  D2 4A1 �D  Từ công thức: A1 = D = (m) = 195(mm) Chọn D=200mm � Đường kính cán piston: (m) = 120(mm) Chọn d=120mm Vậy xy lanh tay gầu chọn có thơng số sau: Đường kính piston: D = 200 (mm) Đường kính cán piston: d = 120 (mm) Chiều dài hành trình: l =1700 (mm) +) Tính chọn xy lanh cần Ta sử dụng xylanh để nâng cần với lực tác dụng lên cán xylanh là: F=Px = (N) Diện tích cần thiết xilanh xác định sau: A1  F � p � c �p1  � �  �= (m2)  D2 Từ công thức: A1 = Chọn D=200mm � Đường kính cán piston: Chọn d=120mm Vậy xy lanh cần chọn có thơng số sau: Đường kính piston: D = 200 (mm) Đường kính cán piston: d = 120 (mm) Chiều dài hành trình: l =1450 (mm) +) Tính chọn xy lanh gầu Diện tích cần thiết xilanh xác định sau: A1  F � p � c �p1  � �  �= (m2)  D2 4A1 �D  Từ công thức: A1 = D = 0,117 (m) = 117 (mm) Chọn D=160mm � Đường kính cán piston: d 0,6.D2  1,6 � d  97,97 (m) 0,6.1602 1,6 Chọn d=100mm Vậy xy lanh gầu chọn có thơng số sau: Đường kính piston: D = 160 (mm) Đường kính cán piston: d = 100 (mm) Chiều dài hành trình: l =1000 (mm) 2.4 Tính chọn bơm dầu thuỷ lực - Lưu lượng cần thiết để cung cấp cho xylanh gầu v A 6.162 p Q1 = 1xlg = = 1269,86 h 4.0,95 (cm3/s) Q1 = 49, (l/ph) - Lưu lượng cần thiết để cung cấp cho xylanh tay gầu Q2 = v A1xltg h = 2.10.162.p = 2116, 44 4.0,95 (cm3/s) Q = 127 (l/ph) - Lưu lượng cần thiết để cung cấp cho xylanh cần Q3 = 2.v A1xlc 2.10.142.p = = 3240 h 4.0,95 Q3 = 194, Với h tổn thất lưu lượng (cm3/s) (l/ph) Ta thiết kế thành bơm làm việc cho công tác: Q = 194, (l/ph) + Bơm thứ cung cấp lưu lượng cho xylanh cần: + bơm thứ cung cấp lưu lượng cho xylanh tay gầu xylanh gầu có tổng lưu lượng là: Q = Q1 + Q = 127 + 49, = 176, ( l / ph ) Sau biết lưu lượng bơm ta dựa vào Catalogue HY30-3245/UK, ta chọn bơm có mã hiệu PV0140;lưu lượng bơm 210 (l/min); công suất 136 (kW); tốc độ vòng quay 2400 (vòng/phút) Để dẫn động ta sử dụng bơm có mã hiệu PV0140 2.5 Lựa chọn van phân phối Trong hệ thống truyền động thủy lực, van phân phối chuyên làm nhiệm vụ phân chia dòng dầu cao áp vào đường ống khác dẫn tới phận công tác Van phân phối phân loại theo nhiều kiểu khác Căn vào số lượng cửa dẫn dầu vào ra, ta có loại van phân phối hai cửa, ba cửa bốn cửa Theo đặc điểm điều khiển, van phân phối phân chia thành kiểu điều khiển cần gạt, nam châm điện… Khi lựa chọn van phân phối, cần phải vào tính kỹ thuật ta lựa chọn van phân phối cửa, vị trí 2.6 Lựa chọn thùng chứa dầu thủy lực Trong hệ thống truyền động thủy lực, thùng chứa dầu có cơng dụng sau: Dựa trữ toàn lượng dầu cần thiết phục vụ hệ thống Góp phần làm mát dầu Góp phần làm dầu nhờ có lưới lọc bố trí thùng tạo điều kiện cho chất bẩn, mạt kim loại, bụi…chứa dầu lắng đọng Thùng chứa dầu có cấu tạo từ thép với hệ thống khung xương thích hợp Để giảm bớt tổn thất áp lực hút dầu, ta nên bố trí bơm thủy lực gần thùng dầu tốt Mặt khác, nhằm đề phòng hỏa hoạn trì chất lượng dầu,  53o C hay343o K  nhiệt độ dầu thùng khơng vượt q Muốn trì điều này, ngồi việc đảm bảo kích cỡ thùng dầu lượng dầu tối thiểu cần có thùng, nhiệt độ dầu cửa đường ống dẫn dầu thùng không vượt 80o C Nếu thấy vượt quá, phải bố trí làm mát riêng cho đường ống dẫn dầu trở 2.7.Chọn bầu lọc Trong trình làm việc, dầu khơng tránh khỏi bị nhiễm bẩn chất bẩn từ bên vào, thân dầu tạo nên Những chất bẩn làm kẹt khe hở, tiết diện chảy có kích thước nhỏ cấu dầu ép, gây nên trở ngại, hư hỏng hoạt động hệ thống Do hệ thống dầu ép dùng lọc dầu để ngăn ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên cấu, phần tử dầu ép Bộ lọc dầu thường đặt ống dẫn thùng hệ thống Trường hợp dầu cần hơn, đặt thêm cửa ống hút bơm Hình 2.11 Bình lọc dầu Lựa chọn loại cấu trúc bình lọc Dựa vào kết cấu, ta phân biệt loại lọc dầu sau:bộ lọc lưới, lọc lá,bộ lọc giấy,bộ lọc nỉ, lọc nam châm, Hình 2.12 Cấu tạo lọc dầu Chọn loại lọc lọc dùng thép mỏng để lọc dầu.Đây loại dùng rộng rãi hệ thống thủy lực Làm nhiệm vụ lọc lọc thép tròn thép hình Những thép lắp đồng tâm trục, Giữa cặp lắp chen mảnh thép trục có tiết diện vng Chọn lọc dầu PT4 hãng Parker có: Lưu lượng lớn qua lọc 400 (l/phut) 2.8.Lựa chọn ống dẫn cút nối Trong hệ thống truyền động thủy lực, ống dẫn dầu có nhiệm vụ dẫn dầu công tác từ phận sang phận khác hệ thống Ống dẫn dầu có nhiều loại, chủng loại khác Căn vào khả thay đổi cự ly truyền dẫn dầu, người ta phân chia ống dẫn dầu thủy lực thành hai loại: Loại ống cứng loại ống mềm + Loại ống cứng thường dùng trường hợp cự ly truyền dẫn dầu khơng thay đổi q trình máy hoạt động Các ống thường chế tạo từ kim loại nên gọi ống kim loại + Loại ống mềm dùng cự ly truyền dẫn dầu thủy lực phận thay đổi trình máy làm việc Các ống thường chế tạo từ vật liệu cao su tổng hợp - Ngoài cách phân loại trên, người ta vào khả chịu áp suất ống để chia chúng thành hai nhóm: + Nhóm chịu áp lực áp thường cho phép làm việc với áp suất dầu định mức 40MPa, lớn tới 70MPa + Nhóm chịu áp lực thông thường phân chia thành loại ống chịu áp suất định mức tới 16MPa, 25MPa, 32MPa 40MPa => Dựa vào áp suất định mức 25MPa ta lựa chọn ống dẫn có áp suất định mức tương tự Khác với đường ống dẫn dầu, cút nối đóng vai trò chuyển hướng truyền dẫn dầu nối trung gian đường ống với hay đường ống với chi tiết, cụm máy thủy lực khác Hầu hết cút nối chế tạo kim loại, có ren vặn chắn với quy định chặt chẽ chiều vặn ren Hinhd : Sơ đồ thủy lực công tác máy đào KOMATSU PC 350 1-Bơm thuỷ lực; 5-Xylanh điều chỉnh gầu 2-Van phân phối; 6-Xylanh điều chỉnh tay gầu 3- Cụm van tiết lưu van chiều 7-Xylanh nâng hạ cần 4-Van an toàn; -Van an toàn ... phân loại máy xúc, đào: Theo đặc điểm công tác: máy đào gầu thuận, máy đào gầu ngược, máy đào gầu ngoặm, máy đào gầu kéo (kiểu dây quăng), máy đào gầu bào, Theo hệ thống treo công tác: hệ treo... QUAN CHUNG VỀ MÁY ĐÀO MÁY ĐÀO KOMATSU PC 350 1.1 Công dụng – Phân loại máy đào 1.1.1 Công dụng Máy xúc, đào xem thiết bị yếu cơng tác làm đất nói riêng trinh xây dựng nói chung Máy xúc, đào chuyên... thùng 1.4 Hệ thống truyền động thủy lực 1.4.1 Khái niệm hệ thống truyền động thủy lực Về chất, truyền động thuỷ lực hệ thống thuỷ lực dùng để truyền lượng chất lỏng biến đổi thành đầu hệ thống (năng