LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay chúng ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước,vì thế các công trình cơ sở hạ tầng đang dần mọc lên .Trong xây dựng cơ bản, khối lượng công tác làm đất chiếm một tỉ trọng tương đối lớn. Để từng bước cơ giới hoá, tự động hoá công tác làm đất trên thế giới cũng như ở nước ta ngày càng sử dụng nhiều máy làm đất. Máy móc phục vụ công tác làm đất đã thay thế sức lao động của con người đem lại hiệu quả, năng suất cao.Trong số các máy làm đất, cùng với máy ủi, máy san, máy cạp… thì máy đào là loại máy được sử dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng. Những thập kỉ gần đây số lượng máy đào được sử dụng ở Việt Nam tăng lên đáng kể, nhiều về số lượng và đa dạng về chủng loại. Máy đào hiện nay phần lớn nhập khẩu từ các hãng của các nước Tư bản phát triển như : Hitachi, Komatsu, Kobelco (Nhật Bản), Volvo (Thuỵ Điển), Caterpillar (Mỹ) … Các máy này được áp dụng công nghệ sản xuất hiện đại nên có năng suất làm việc cao, kết cấu gọn nhẹ, điều khiển nhẹ nhàng. Để đáp ứng nhu cầu đó nhà trường cùng bộ môn Máy Xây Dựng khoa Cơ Khí đã giao cho em đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC DẪN ĐỘNG CƠ CẤU QUAY CỦA MÁY ĐÀO PC120” Với sự hướng dẫn của Thầy giáo Phạm Như Nam và các Thầy trong bộ môn Máy Xây Dựng. Vì trình độ và thời gian còn hạn chế không tránh khỏi những thiếu sót kính mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn Hà nội , ngày 19 tháng 9 năm 2018 Sinh viên thực hiện : TRẦN THẾ NAM MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU3CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN MÁY ĐÀO41.1. Giới thiệu chung về máy đào.41.1.1 Khái niệm.41.1.2. Công dụng.41.1.3. Phân loại.51.1.3.1 Theo hệ thống di chuyển.51.1.3.2. Theo dung tích gầu.71.1.3.3. Theo kiểu truyền động.71.1.3.4. Theo số lượng và kết cấu gầu.101.1.4. Giới thiệu chung về máy đào Komatsu PC 120.121.1.4.1. Cơ cấu chung máy đào komatsu PC 120.121.1.4.2. Một số ưu nhược điểm của máy PC 120.121.1.4.3 Hình dáng và các kích thước cơ bản của máy đào PC 12.131.1.4.4.Thông số chung về máy đào PC 120.141.1.5. Cấu tạo của bộ máy quay.151.1.5.1.Vị trí của bộ máy quay toa.151.1.5.2. Mô tơ quay.161.1.5.3. Mạch thủy lực cơ cấu quay18CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA CƠ CẤU QUAY TOA.192.1. Hệ thống thủy lực cơ cấu quay.192.1.1. Phương án dẫn động thủy lực cơ cấu quay.192.1.2. Nguyên lý hoạt động.202.2. Tính chọn loại động cơ thủy lực.202.2.1. Loại động cơ.202.2.2. Tính chọn động cơ thủy lực.202.3. Tính chọn bơm.242.4. Tính chọn thùng dầu thủy lực.242.5. Tính chọn van phân phối.252.6. Lựa chọn ống dẫn và cút nối.252.7. Chọn bầu lọc.26KẾT LUẬN28TÀI LIỆU THAM KHẢO29CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN MÁY ĐÀO1.1. Giới thiệu chung về máy đào.1.1.1 Khái niệm.Máy đào là loại máy cơ giới sử dụng đa năng được dùng trong xây dựng và khai khoáng.Đảm bảo sức bám tốt, áp suất hơi thấp, cố định hoặc tăng giảm tùy ý cho thích hợp. Do vậy có thể phục vụ tốt cho các yêu cầu của máy hiện đại.1.1.2. Công dụng.Ở nước ta hiện nay công trình xây dựng cơ bản như xây dựng giao thông, kiến trúc dân dụng xây dựng công nghiệp, thủy lợi… đã và đang được đầu tư một cách đáng kể, điều này dẫn tới các phương tiện cơ giới thi công, các trang thiết bị xếp dỡ tăng lên dất nhiều. những máy móc ngày càng có tính ưu việt trong thi công như gọn nhẹ, độ bền cao, độ tin cậy làm việc lớn, năng suất và chất lượng sản phẩm cao.Trong các công trình trên máy đào được dùng ngày càng nhiều và thường được liệt vào hàng quan trọng nhất trong công tác đất, đá, xếp dỡ, đặc biệt ở một số công trình, công việc làm đất chiếm một khối lượng rất lớn trong khoảng 45% là do máy đào một gầu đảm nhiệm. Sở dĩ chúng dễ thích nghi với nhiều loại, công việc nhờ sử dụng thiết bị thay thế, các loại truyền động và các bộ phận di chuyển khác nhau. máy đào một gầu thường sử dụng có hiệu quả trong các trường hợp sau:+ Đào và xúc các loại đất, đá, khoáng sản ở vị trí cao hơn nền máy đứng (khi được nắp gầu sấp).+ Khai thác đất, bùn, cát, sỏi ở vị trí sa hoặc thấp so với nền máy đứng (khi được lắp gầu quăng).+ Đào các loại mương, rãnh, hố lớn (khi lắp gầu sấp và gầu bào).+ Nạo vét kênh, mương luồng lạch (khi lắp gầu quăng).+ Bạt taluy, tạo thành bờ mương, bao nền hớt đất đá và mặt nền cũ (khi được lắp gầu bào).+ Bốc dỡ vật liệu rời (với gầu ngoạm các loại).+ Đóng cọc (khi đưa giá búa).Các máy đào phục vụ cho công tác xây dựng thường có trọng lượng từ 2 đến 250T, với dung tích gầu từ 0,1 đến 60cm3. Chúng làm việc với nhóm đất từ I đến IV, với các nhóm đất lớn hơn, trước khi cho máy khai thác phải nổ mìn sơ bộ trước, các máy đào thuần túy phục vụ cho công tác khai mỏ thường, có trọng lượng từ 75 đến 100T, ứng với dung tích gầu từ 4 đến 20cm3. Các máy này có thể làm việc với nhóm đất từ IV đến VI.1.1.3. Phân loại.1.1.3.1 Theo hệ thống di chuyển.a. Máy đào di chuyển bánh hơi. Hình 1.1. Máy đào di chuyển bánh hơi. Bánh hơi có những ưu khuyết điểm trái ngược với bánh xích mà cụ thể những điểm chính là: Ưu điểm: Thời gian phục vụ lâu dài, bền có tới 30 40 nghìn km. Tốc độ di chuyển có thể tới 60 kmh. Nhẹ nhàng êm, hiệu suất cao. Sức bám có hạn áp xuất đè xuống nền không đều và cao do bề mặt tiếp xúc của bánh xuống nền nhỏ. Khả năng vượt dốc tới 25% và cơ động trên địa hình công tác kém. Khuyết điểm: Với những khuyết điểm trên ngày nay người ta đã cải thiện một cách khá tốt, do đó bánh hơi ngày càng được sử dụng phổ biến ở một số nước phát triển hướng cải thiện chủ yếu là chế tạo những bánh hơi cỡ lớn, chịu tải cao có gai lốp thích hợp với các địa hình công tác đảm bảo sức bám tốt áp suất hơi thấp cố định hoặc tăng giảm tuỳ ý cho thích hợp. Bánh hơi cỡ lớn có áp suất rất thấp bảo đảm diện tích tiếp xúc với nên nhiều, do đó khả năng bám có thể so sánh với bánh xích được trong trừng mực nào đó. ngày nay bánh hơi có thể chịu tải 35 tấn 1 chiếc. ở một số máy kéo dùng chung cho máy làm đất cỡ vừa và lớn thường phổ biến việc dùng bánh hơi mà ổ bánh của nó chính là một động cơ điện, điều này đơn giản rất nhiều cho cấu tạo máy ngoài những ưu điểm quý giá khác về vânj hành máy.b, Máy đào di chuyển bánh xích. Hình 1.2. Hệ thống di chuyển bánh xích. Ưu điểmBánh xích về toàn bộ gồm có các phần tử cấu tạo chính sau: bánh sao chủ động lấy công suất từ động cơ truyền đến, bánh dẫn hướng các con lăn tỳ, hai hoặc nhiều con lăn đỡ, vòng xích và dầm tựa. Bánh xích cho phép giảm áp suất đè của máy xuống nền, nói chung nó có trị số 0, 4 1 kgcm2 với bánh xích đặc biệt cho máy làm đất chạy trên đồng lầy, áp suất của nó đè xuống nền đất của nó rất nhỏ, đến mỗi chân người không đi được vì bị lún thụt nhưng máy vẫn chạy được, trong tương lai kết cấu bánh xích kiểu này ở nước ta sẽ được sử dụng để thi công đất ở những điạ hình tương ứng, có khả năng vượt dốc tới 50% ( tùy máy cụ thể con số này sẽ xê dịch đi ), về sức bán xác định bằng hệ số bám, hệ số bám có thể cụ thể bằng 1, cũng có khi lớn hơn 1, điều này cho phép phát triển tận dụng được sức kéo của động cơ. Nhược điểmNhược điểm của bánh xích là trọng lượng lớn, có khi 40% trọng lượng toàn bộ máy, cấu tạo phức tạp, chóng mòn, hoạt động ồn ào, thời gian phục vụ của bánh xích khoảng 1500 2000 giờ, không kể đến việc phải bảo dưỡng, điều chỉnh liên tục trong quá trình sử dụng, tốc độ di chuyển thấp, trung bình là 6 8 kmh, động cơ từ công trường này tới công trường nọ khó khăn, nhiều trường hợ
LỜI NÓI ĐẦU Hiện trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước,vì cơng trình sở hạ tầng dần mọc lên Trong xây dựng bản, khối lượng công tác làm đất chiếm tỉ trọng tương đối lớn Để bước giới hố, tự động hố cơng tác làm đất giới nước ta ngày sử dụng nhiều máy làm đất Máy móc phục vụ công tác làm đất thay sức lao động người đem lại hiệu quả, suất cao Trong số máy làm đất, với máy ủi, máy san, máy cạp… máy đào loại máy sử dụng rộng rãi đóng vai trò quan trọng Những thập kỉ gần số lượng máy đào sử dụng Việt Nam tăng lên đáng kể, nhiều số lượng đa dạng chủng loại Máy đào phần lớn nhập từ hãng nước Tư phát triển : Hitachi, Komatsu, Kobelco (Nhật Bản), Volvo (Thuỵ Điển), Caterpillar (Mỹ) … Các máy áp dụng công nghệ sản xuất đại nên có suất làm việc cao, kết cấu gọn nhẹ, điều khiển nhẹ nhàng Để đáp ứng nhu cầu nhà trường mơn Máy Xây Dựng khoa Cơ Khí giao cho em đề tài “TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC DẪN ĐỘNG CƠ CẤU QUAY CỦA MÁY ĐÀO PC-120” Với hướng dẫn Thầy giáo Phạm Như Nam Thầy mơn Máy Xây Dựng Vì trình độ thời gian hạn chế khơng tránh khỏi thiếu sót kính mong thầy bạn đóng góp ý kiến để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội , ngày 19 tháng năm 2018 Sinh viên thực : TRẦN THẾ NAM MỤC LỤC 1.1 Giới thiệu chung máy đào 1.1.1 Khái niệm Máy đào loại máy giới sử dụng đa dùng xây dựng khai khoáng Đảm bảo sức bám tốt, áp suất thấp, cố định tăng giảm tùy ý cho thích hợp Do phục vụ tốt cho yêu cầu máy đại 1.1.2 Công dụng Ở nước ta cơng trình xây dựng xây dựng giao thông, kiến trúc dân dụng xây dựng công nghiệp, thủy lợi… đầu tư cách đáng kể, điều dẫn tới phương tiện giới thi công, trang thiết bị xếp dỡ tăng lên dất nhiều máy móc ngày có tính ưu việt thi công gọn nhẹ, độ bền cao, độ tin cậy làm việc lớn, suất chất lượng sản phẩm cao Trong cơng trình máy đào dùng ngày nhiều thường liệt vào hàng quan trọng công tác đất, đá, xếp dỡ, đặc biệt số cơng trình, công việc làm đất chiếm khối lượng lớn khoảng 45% máy đào gầu đảm nhiệm Sở dĩ chúng dễ thích nghi với nhiều loại, công việc nhờ sử dụng thiết bị thay thế, loại truyền động phận di chuyển khác máy đào gầu thường sử dụng có hiệu trường hợp sau: + Đào xúc loại đất, đá, khống sản vị trí cao máy đứng (khi nắp gầu sấp) + Khai thác đất, bùn, cát, sỏi vị trí sa thấp so với máy đứng (khi lắp gầu quăng) + Đào loại mương, rãnh, hố lớn (khi lắp gầu sấp gầu bào) + Nạo vét kênh, mương luồng lạch (khi lắp gầu quăng) + Bạt taluy, tạo thành bờ mương, bao hớt đất đá mặt cũ (khi lắp gầu bào) + Bốc dỡ vật liệu rời (với gầu ngoạm loại) + Đóng cọc (khi đưa giá búa) Các máy đào phục vụ cho cơng tác xây dựng thường có trọng lượng từ đến 250T, với dung tích gầu từ 0,1 đến 60cm Chúng làm việc với nhóm đất từ I đến IV, với nhóm đất lớn hơn, trước cho máy khai thác phải nổ mìn sơ trước, máy đào túy phục vụ cho cơng tác khai mỏ thường, có trọng lượng từ 75 đến 100T, ứng với dung tích gầu từ đến 20cm3 Các máy làm việc với nhóm đất từ IV đến VI 1.1.3 Phân loại 1.1.3.1 Theo hệ thống di chuyển a Máy đào di chuyển bánh Hình 1.1 Máy đào di chuyển bánh - Bánh có ưu khuyết điểm trái ngược với bánh xích mà cụ thể điểm là: * Ưu điểm: - Thời gian phục vụ lâu dài, bền có tới 30 - 40 nghìn km - Tốc độ di chuyển tới 60 km/h - Nhẹ nhàng êm, hiệu suất cao - Sức bám có hạn áp xuất đè xuống không cao bề mặt tiếp xúc bánh xuống nhỏ - Khả vượt dốc tới 25% động địa hình cơng tác * Khuyết điểm: - Với khuyết điểm ngày người ta cải thiện cách tốt, bánh ngày sử dụng phổ biến số nước phát triển hướng cải thiện chủ yếu chế tạo bánh cỡ lớn, chịu tải cao có gai lốp thích hợp với địa hình cơng tác đảm bảo sức bám tốt áp suất thấp cố định tăng giảm tuỳ ý cho thích hợp Bánh cỡ lớn có áp suất thấp bảo đảm diện tích tiếp xúc với nên nhiều, khả bám so sánh với bánh xích trừng mực ngày bánh chịu tải 35 số máy kéo dùng chung cho máy làm đất cỡ vừa lớn thường phổ biến việc dùng bánh mà ổ bánh động điện, điều đơn giản nhiều cho cấu tạo máy ưu điểm quý giá khác vânj hành máy b, Máy đào di chuyển bánh xích Hình 1.2 Hệ thống di chuyển bánh xích * Ưu điểm Bánh xích tồn gồm có phần tử cấu tạo sau: bánh chủ động lấy công suất từ động truyền đến, bánh dẫn hướng lăn tỳ, hai nhiều lăn đỡ, vòng xích dầm tựa Bánh xích cho phép giảm áp suất đè máy xuống nền, nói chung có trị số 0, - kg/cm với bánh xích đặc biệt cho máy làm đất chạy đồng lầy, áp suất đè xuống đất nhỏ, đến chân người khơng bị lún thụt máy chạy được, tương lai kết cấu bánh xích kiểu nước ta sử dụng để thi cơng đất điạ hình tương ứng, có khả vượt dốc tới 50% ( tùy máy cụ thể số xê dịch ), sức bán xác định hệ số bám, hệ số bám cụ thể 1, có lớn 1, điều cho phép phát triển tận dụng sức kéo động * Nhược điểm Nhược điểm bánh xích trọng lượng lớn, có 40% trọng lượng tồn máy, cấu tạo phức tạp, chóng mòn, hoạt động ồn ào, thời gian phục vụ bánh xích khoảng 1500 - 2000 giờ, không kể đến việc phải bảo dưỡng, điều chỉnh liên tục trình sử dụng, tốc độ di chuyển thấp, trung bình - km/h, động từ công trường tới công trường khó khăn, nhiều trường hợp làm hỏng mặt đường 1.1.3.2 Theo dung tích gầu Nhóm Dung tích gầu (m3) 0,15 – 0,40 0,25 – 0,66 0,40 – 1,00 0,65 – 1,60 1,00 – 2,50 1,60 – 4,00 2,50 – 6,30 1.1.3.3 Theo kiểu truyền động a Máy đào truyền động khí - Loại máy truyền động khí truyền động truyền động trực tiếp từ động đến tất cấu nhờ trục, cặp bánh răng, cặp bánh trục vít, xích cấu truyền động khác (truyền động khí) Hình 1.3 Máy đào truyền động khí b Máy đào truyền động thủy lực - Loại máy đào truyền động thủy lực: truyền động thực bơm thủy lực (một nhiều bơm), ống dẫn động thủy lực (mô tơ thủy lực xi lanh thủy lực) chất lỏng cơng tác lưu thơng tuần hồn ống dẫn, truyền lăng lượng từ bơm đến động thủy lực làm chuyển động đến cấu cơng tác Hình 1.4 Máy đào truyền động thủy lực - Sự truyền động thực bơm thủy lực (một nhiều bơm) ống dẫn động thủy lực (mô tơ xilanh thủy lực) chất lỏng cơng tác lưu thơng tuần hồn ống dẫn truyền động lượng từ bơm đến động thủy lực làm chuyển động công tác cấu công tác Trong máy đào truyền động thủy lực người ta phân loại sở cần đơn hay cần lồng Ngồi loại người ta chết tạo máy đào chuyên dùng để sử dụng điều kiện đặc biết để xác định máy đào phục vụ cơng trình gầm có cơng suất lớn để khai thác lớp quặng ngầm, máy đào làm đường hầm dùng để bốc chuyển đất sỏi đường hầm máy đào than bùn loại khác Trong khoảng 20 năm trở lại máy đào truyền động thủy lực phát triển mạnh mẽ có xu hướng thay loại máy đào truyền động khí quen biết Đặc biệt từ 1975 máy đào truyền động thủy lực cỡ nhỏ vừa loại máy đào loại máy đào chế tạo nước công nghiệp phát triển trao đổi buôn bán thi trường giới, chúng ưu tiên chúng có ưu điểm sau: + Điều chỉnh vơ cấp độ làm việc thích hợp biến đổi lực cản đào trình công tác + Máy làm việc êm, đảm bảo an toàn tải tuổi thọ cao, độ tin cậy lớn + Hình dáng đẹp, hình dạng kích thước nhỏ gọn + Làm việc xác, quỹ đạo đào đa dạng đảm đương nhiệm vụ phức tạp + Có thể trang bị nhiều trang thiết bị công tác tính vạn cao + Chăm sóc kỹ thuật đơn giản + Tuy nhiên ưu điểm hệ thống truyền động thủy lực có nhược điểm: + Khó làm kín phận làm việc, chất lỏng cơng tác dễ bị rò rỉ khơng khí bên ngồi dễ bị lọt vào làm giảm hiệu suất tính chất làm việc truyền động, mà cần phải kiểm tra thường xuyên + Áp lực cơng tác dầu cao đòi hỏi phải chế tạo truyền động từ loại vật liệu đặc biệt chất ượng công nghệ chế tạo phải cao + Cùng với hệ thống truyền động thủy lực hệ thống di chuyển bánh máy đào ưu tiên phát triển có ưu điểm sau: + Thời gian phục vụ lâu dài, tới 30 – 40 nghìn km + Tốc độ di chuyển lên tới 60 km/h + Di chuyển nhẹ nhàng êm hiệu suất cao bên cạnh ưu điểm hệ thống di truyển bánh số nhược điểm: + Sức bám có hạn áp lực lên lớp không + Khả vượt dốc tới 25% động địa hình cơng tác Tuy nhiên ngày với tiến khoa học kỹ thuật sản xuất phần tử thủy lực hoạt động với áp lực dầu, cơng suất lớn Có thể sản xuất bánh cỡ lớn, chịu tải cao có gai lốp thích hợp với địa hình cơng tác 1.1.3.4 Theo kết cấu gầu a Máy đào gầu * Máy đào gầu, gầu nghịch Hình 1.5 Máy đào gầu, gầu nghịch điều khiên thủy lực * Máy đào gầu thuận - Máy đào dạng gầu thuận: thích hợp cho việc đào đất đá vật liệu vị trí cao vị trí máy đứng Khả tự hành cao, làm việc vừa đào, quay đổ lên xe vận chuyển Hình 1.6 Máy đào gầu thuận - Máy đào gầu quăng: Dùng đào xúc phía đứng sâu Ưu nhược điểm: khó hoạt động với đất đá cứng, dỡ tải khó xác vị trí bù lại đào xâu xa, nạo vét kênh mương, đào mái dốc, cấp vật liệu cho trâm bê tông xi măng, bê tông nhựa, đào hố móng * Máy đào gầu, gầu bào Hình 1.7 Máy đào gầu bào * Máy đào gầu, gầu ngoạm 1.1.5 Cấu tạo máy quay 1.1.5.1.Vị trí máy quay toa Hình 1.11 Sơ đồ vị trí máy quay toa Động thuỷ lực Hộp giảm tốc hành tinh Ổ lăn toa quay • Nguyên lý làm việc máy quay toa Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý máy quay toa Nguyên lí làm việc: Động thuỷ lực (1) quay làm cho bánh mặt trời (2) quay Bánh hành tinh thứ (3) ăn khớp với bánh mặt trời (2) vành cố định Khi (2) quay kéo (3) quay đồng thời làm giá hành tinh (4) quay theo Giá hành tinh (4) quay làm cho bánh hành tinh thứ hai (7) quay xung quanh vành cố định, vành gắn chặt với khung đỡ máy Toàn cấu quay toa liên kết với sàn máy bu lông, quay xung quanh vành cố định (8) bánh hành tinh (7) kéo toa quay theo 1.1.5.2 Mô tơ quay + Chức năng: Mơ tơ quay có chức giúp cho phần máy quay góc so với phần để thuận tiện công việc máy + Cấu tạo: Hình 1.13 Mặt cắt mơ tơ quay sàn Trong đó: 1- Lò xo 9- Piston 2- Trục đầu 10- Xy lanh 3- phớt dầu 11- Lò xo 4- Vỏ 12 Trục trung tâm 5- Tấm thép 13- Đĩa chia 6- Đĩa ma sát 14- Lò xo van an tồn 7- Piston phanh 15- Van an toàn 8- Khoang + Nguyên lý hoạt động Hình 1.14 Hoạt động mơ tơ Đây loại động piston hướng trục có góc nghiêng cố định Khi cấp dầu vào cửa nạp, dầu tràn vào khoang xy lanh có chênh lệch áp suất khoang block xylanh làm cho block xylanh quay, từ làm cụm piston bên quay theo Mà block xylanh liên kết với trục then hoa nên block xylanh quay làm cho trục động quay theo Do cụm piston xy lanh tỳ lên mặt nghiêng bên bơm nên gây thay đổi áp suất khoang quay, giúp đẩy dầu khỏi khoang block xylanh piston đến cửa xả 1.1.5.3 Mạch thủy lực cấu quay Hình 1.15 Mạch thủy lực cấu quay CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA CƠ CẤU QUAY TOA 2.1 Hệ thống thủy lực cấu quay 2.1.1 Phương án dẫn động thủy lực cấu quay Hình.2.1 Phương án dẫn động thủy lực cấu quay 1A, 1B – Bơm 11- Van giảm áp 2- Thùng dầu 12- Bộ hòa lưu lượng 3, 4- Van chống khí xâm thực 13- Mơ tơ Bàn quay 5- Van chiều 14- Phanh hãm toa quay 6- Con trượt 15- Van an toàn 7, 8- Van bù áp lực 16- Van chống lùi 9- Van cảm nhận tải trọng L S 17- Van an toàn điều khiển phanh 10- Tay trang điều khiển 2.1.2 Nguyên lý hoạt động Dầu cao áp cấp cho mô tơ quay toa bơm cung cấp qua cửa đến van chiều tới van phân phối quay toa Dòng dầu điều khiển dẫn qua van tiết lưu, làm mát, tay trang (10) tới van giảm áp (7) van phân phối Khi ta cho tín hiệu điều khiển từ tay trang (10) làm van dịch chuyển cho dầu cao áp vào khoang mô tơ quay toa làm quay mô tơ, dầu hồi qua van tiết lưu chiều cụm van phân phối tới đường ống dầu hồi qua làm mát , lọc thùng chứa Khi mơ tơ q tải dầu mô tơ phần qua van an tồn (15) để giảm áp suất mơ tơ, phần qua van xả theo đường ống xả thùng chứa 2.2 Tính chọn loại động thủy lực 2.2.1 Loại động Động thuỷ lực hệ thống toa quay động pít tơng rơ to hướng trục Động loại có ưu điểm bọng hút bọng đẩy bố trí riêng rẽ đĩa phân phối nên chế tạo với kích thước lớn mà khơng làm tăng kích thước chung Do cho phép nâng cao số vòng quay để có lưu lượng lớn so với động bơm kiểu pít tơng rơto hướng kính Do ưu điểm kết cấu loại máy pít tơng rơ to hướng trục có trọng lượng đơn vị công suất nhỏ đến lần so với động pít tơng rơ to hướng kính Ngồi động pít tơng rơ to hướng trục có đặc điểm mơ men qn tính rơ to tương đối nhỏ, điều có ý nghĩa quan trọng Số xy lanh động thuỷ lực rô to hướng trục thường từ đến xy lanh Góc điều chỉnh đĩa nghiêng thay đổi lưu lượng động lên tới 30 độ Số vòng quay máy thường n = 500 đến 700 vòng/phút Những máy có cơng suất lớn có số vòng quay lên đến 4000 vòng/phút Phạm vi áp suất lưu lượng động pít tơng rơ to hướng trục từ 210 đến 350 bar (tương đương 21 đến 35 Mpa) 2.2.2 Tính chọn động thủy lực Dựa vào kết cấu máy quay máy PC 120 ta có sơ đồ dẫn động toa quay hình vẽ: 1: Động thuỷ lực 2: Các truyền động hành tinh 3: Bộ truyền động bánh hành tinh vành cố định Hình 2.2 Sơ đồ hệ dẫn động máy quay Các thông số máy quay: (Tra Thông Số từ NSX) Cơ cấu quay toa Tốc độ quay toa 11 Vòng/phút Mô men quay toa 29.9 kN.m Tỉ số truyền chung hệ thống là: i = 185 Số vòng quay lớn máy: n = 11 (v/ph) Số vòng quay lớn động cơ: nĐC = n.i = 11.185 = 2035 (v/ph) Tính mơ men lớn trục động thuỷ lực: MĐ Mô men quay máy Mq: Mô men quay máy lớn quay máy trạng thái cần, tay gầu vươn xa gầu chứa đầy đất: Hình 2.3 Sơ đồ tính mơ men quay trục toa quay Trong hình vẽ GĐT = 2935 kG = 29,35 (kN): Trọng lượng đối trọng GTQ : Trọng lượng toa quay, tổng trọng lượng đặt sàn máy gồm có: Cụm động (động điêzen, cụm bơm, cụm giảm chấn) 720 kG Bộ phận làm mát dầu 110 kG Thùng dầu thuỷ lực-lọc dầu thuỷ lực 123 kG Thùng dầu nhiên liệu 121 kG Van điều khiển 263 kG Khung đỡ 1729 kG Cabin điều khiển 313 kG Bộ máy quay toa (hộp giảm tốc động thuỷ lực) 200 kG Vậy : GTQ = 720 + 110 + 123 + 121 + 263 + 1729 + 313 + 200 = 3305 (kG) GTQ = 33,05 (kN) Theo công thức (5.80) [4]: Mq = M1 + M2 + M3 + M4 (2.1) Trong : • M1: Mơ men cản quay ma sát, theo cơng thức (5.79) [4] ta có: M1 = 0, 025M + 0, 005 ( GDT + GTQ + GC + GTG + GGD ) Dtb cos γ (2.2) M = GĐT.R1 + GTQ.R2 + GC.R3 + GTG.R4 + GGĐ.R5 : Mô men ngoại lực M = 29,35.2,717 + 33,05.0,8175 + 14,4.3,266 + 7,2.5,652+ 18,14.6,663 = 315,08(kNm) γ : Góc nghiêng đường tâm viên bi, bi cầu γ = Thay vào công thức (2.2) ta được: 0, 025.315, 08 + 0, 005 ( 29,35 + 33, 05 + 14, + 7, + 18,14 ) 1,141 cos 0° = 8, 46(kNm) M1 = • M2: Mơ men cản quay máy đứng dốc, góc nghiêng lớn α = 350 M2 = (GC.R3 + GTG.R4 + GGĐ.R5 - GĐT.R1 - GTQ.R2).sin α = (14,4.3,266 + 7,2.5,652 + 18,14.6,663 – 29,35.2,717-33,05.0,8175)sin35o = 14,28 (kNm) • M3: Mơ men cản gió bất lợi M3 = PC + PT + PG + PTQ = q.(FC.L1 + FT.L2 + FG.L3 - FTQ.L4) P C: Lực gió tác dụng lên cần P T: Lực gió tác dụng lên tay gầu PG: Lực gió tác dụng lên tay gầu PTQ: Lực gió tác dụng lên toa quay q: Áp lực gió tính tốn trạng thái làm việc (2.3) q = 25(kG/m2) = 0,25 (kN/m2)- Tra theo bảng (1.20)[4] Diện tích chắn gió cần, tay gầu gầu (m2) ≈ FC = 3074496.85 mm2 3,074 m2 ≈ FT = 1564838.78 mm2 1,565 m2 ≈ FG = 919647.275 mm2 0,92 m2 FC, FT, FG: FTQ: Diện tích chắn gió toa quay ≈ FTQ = 5427036.145mm2 5,427 m2 L1, L2, L3, L4: Khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực gió Thay giá trị tìm vào cơng thức (2.3) ta được: M3 = 0,25.(3,074.3,266 + 1,565.5,652 + 0,92.6,663 – 5,427.0,44) = 5,64 (kNm) • M4: Mơ men cản động qn tính quay khối lượng quay Theo cơng thức (5.83) [4] ta có: ∑ (G D ) = M4 i i q n q 375.t kd (2.4) Trong đó: ∑ (G D ) i i q = 4.(GĐT.R12 + GTQ.R22 + GC.R32 + GTG.R42 + GGĐ.R52) = 4.(29,35.2,7172 + 33,05.0,81752 + 14,4.3,2662 + 7,2.5,6522 + 18,14.6,6622 ) = 5711,86 (kNm2) nq = 12,4 (v/ph): Tốc độ vòng quay toa quay tkđ = 3,5(s): Thời gian khởi động Thay vào công thức (2.4) ∑ ( G D ) M4 = i i q nq 375.tkd = 5711,86.12, = 53, 62(kNm) 375.3,5 Thay M1 = 8,46(kNm), M2 = 10,62(kNm), M3 = 5,64(kNm), M4 = 16,95(kNm) vào công thức (2.1) được: Mq = 8,64 + 14,28+ 5,64 + 53,62= 82,18 (kNm) Cơng suất quay máy tính theo công thức: Nq = M q n q ηq Trong đó: Tốc độ quay toa: nq = 12,4 (v/ph) = 0,2 (vòng/giây) Mơmen quay toa: Mq = 82,18 kN.m (2.5) Hiệu suất cấu quay máy, chọn ηq = 0,95 Thay giá trị đại lượng vào công thức (2.5) ta có: ⇒ Nq = 82,18.0, = 17,3 ( kW ) 0,95 Dựa vào công suất, tốc độ vòng quay ta chọn động thủy lực dựa vào Catalogue HY30-3245/UK có mã hiệu PV020; cơng suất: 19,5(kW); lưu lượng: 30(l/min); tốc độ vòng quay 3000 (vòng/phút); khối lượng 19 (kg) 2.4 Tính chọn thùng dầu thủy lực Trong hệ thống truyền động thủy lực, thùng chứa dầu có cơng dụng sau: Dự trữ tồn 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 Dung tích thùng Vt thường xác định theo công thức: Vt = 1,3.Q B (2.7) Trong đó: QB - Lưu lượng bơm, QB = 2.Qb = 2.34,5 = 69 (l/min) ⇒ Vt = 1,3.69 = 89,7 ( l ) 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 không vượt 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 2.5 Tính 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 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 q 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 2.7 Chọn bầu lọc Trong hệ thống truyền động thủy lực, lọc dầu nhỏ, rẻ tiền đóng vai trò quan trọng cho q trình làm dầu công tác Một lọc dầu đánh giá tốt chúng đảm bảo yêu cầu kinh tế - kỹ thuật sau: + Lọc tạp chất, giữ mạt kim loại + Tổn thất áp lực lưu lượng dầu qua lọc nhỏ + Làm việc chắn, tuổi thọ cao, dễ tháo lắp chăm sóc kỹ thuật + Cấu trúc nhỏ gọn, giá thành hạ Đối với hệ thống truyền động thủy lực người ta thường sử dụng hai kiểu lọc dầu: lọc dầu cưỡng bức, lọc dầu tự nhiên + Lọc dầu cưỡng bức: dòng dầu chảy vào lọc thường chịu tác dụng cưỡng lực ly tâm, lực nén hay từ lực Kiểu dùng cho hệ thống truyền động thủy lực quan trọng, công suất lớn phức tạp + Lọc dầu tự nhiên: dòng dầu chảy qua lưới lọc khơng chịu thêm tác động phụ nào, thường dùng cho hệ thống truyền động thủy lực đơn giản, công suất nhỏ => Do máy có kết cấu đơn giản cơng suất trung bình ta lựa chọn kiểu lọc dầu tự nhiên KẾT LUẬN Sau thời gian làm đề tài, dựa sở tài liệu kỹ thuật máy đào KOMATSU PC 120 số tài liệu tham khảo khác với hướng dẫn tận tt́nh thầy giáo PHẠM NHƯ NAM thầy môn Máy xây dựng, Đồ án em đă trình bày nội dung sau: - Tổng quan máy đào - Tính toân thiết kế kết hệ thống thủy lực cấu quay Từ nội dung đồ án, ứng dụng để lựa chọn loại máy, thiết bị công tác phù hợp với yêu cầu làm việc khác nhau, chiều khả làm việc máy mới, mang lại nhiều hiệu cho cơng tác chẩn đốn, bảo dưỡng kỹ thuật sửa chữa máy, đồng thời tăng khả làm việc an toàn, nâng cao suất làm việc, nâng cao tính kinh tế máy… Vt́ thời gian có hạn nguồn tài liệu tham khảo chưa đầy đủ nên số cụm chi tiết, phận hệ thống thủy lực máy đào KOMATSU PC 120 em chưa thể khảo sát hết Và tŕnh làm đồ án có nhiều cố gắng khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp kiến thầy để em bổ sung, hồn thiện đề tài Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Thế Lộc, Vũ Thanh Bình (2000), Máy làm đất, NXB Giao thông vận tải [2] Nguyễn Văn Vịnh (2005), Máy trục vận chuyển, NXB Giao thông vận tải [3 Nguyễn Đình Thuận (2002), Sử dụng máy xây dựng, NXB Giao thông vận tải [4] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2005), Sổ tay công nghệ chế tạo máy, NXB khoa học kĩ thuật [5]- Shop manual KOMATSU PC 120 [6]- Truyền động máy xây dựng, nhà xuất công nghệ giao thông vận tải 2009 ... 1.3 Máy đào truyền động khí b Máy đào truyền động thủy lực - Loại máy đào truyền động thủy lực: truyền động thực bơm thủy lực (một nhiều bơm), ống dẫn động thủy lực (mô tơ thủy lực xi lanh thủy. .. khoang quay, giúp đẩy dầu khỏi khoang block xylanh piston đến cửa xả 1.1.5.3 Mạch thủy lực cấu quay Hình 1.15 Mạch thủy lực cấu quay CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA CƠ CẤU QUAY TOA... sâu máy PC 120 sửa chữa tiến tới chế tạo số phận thay máy yều cầu thực tế cần thiết 1.1.4.2 Tính máy đào KOMATSU PC1 20 Máy đào KOMATSU PC 120 máy đào gầu, truyền động thủy lực, dùng đào vận chuyển