Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên cần trục ôtô KATO NK250E v

Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây nền kinh tế của đất nước ngày càng phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là từ khi nước ta gia nhập WTO, hàng hóa nhập vào và xuất ra càng nhiều, yêu cầu thiết bị vận chuyển bốc xếp chuyên dụng càng cao. Để đảm nhận việc đó chủ yếu là các cần trục ôtô. Quá trình làm việc của cần trục thường được dẫn động bởi hệ thống thủy lực. Vì vậy, việc tìm hiểu nguyên lý làm việc, kết cấu của hệ thống thủy lực trên cần trục, để từ đó có phương án sữa chửa, bảo dưỡng được dễ dàng. Do đó, em đã chọn đề tài “Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V” Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quý thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn Văn Đông, thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này. Đà nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2007 Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Chuẩn SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 1 Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 MỤC LỤC 2 1.Tổng quan 4 1.1.Mục đích, ý nghĩa đề tài .4 1.2 Công dụng, yêu cầu, phân loại của các hệ thống truyền động thuỷ lực .5 1.2.1. Công dụng 5 1.2.2. Yêu cầu .5 1.2.3. Phân loại .6 1.2.3.1 Truyền động thuỷ tĩnh 6 1.2.3.2 Truyền động thuỷ động 7 1.3. Giới thiệu chung về cần trục ôtô KATO NK250E-V 7 1.3.1. Kết cấu chung .7 1.3.2. Các thông số kỹ thuật chính trên cần trục ôtô KATO NK250E-V .10 1.3.2.1. Thông số kỹ thuật phần xe .10 1.3.2.2. Thông số kỹ thuật phần cần trục 11 2. Các hệ thống chính của cần trục ôtô KATO NK250E-V .13 2.1. Hệ thống động lực .13 2.2. Hệ thống truyền động 13 Trong quá trình làm việc ta có thông số kỹ thuật của các thiết bị trong hệ thống truyền động thủy lực như sau: 17 2.3. Bộ phận quay và cơ cấu di chuyển 20 2.3.1. Bộ phận quay 21 2.3.2. Cơ cấu di chuyển 23 2.4. Hệ thống điều khiển 24 2.5. Hệ thống tời .25 2.6. Hệ thống chân chống .26 3. Khảo sát hệ thống truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V 29 3.1. Sơ đồ tổng thể mạch thủy lực trên cần trục ôtô KATO NK 250E-V 29 3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực 30 3.3. Các hệ thống truyền động thủy lực chính trên cần trục ôtô KATO NK250E-V .32 3.3.1. Truyền động thủy lực khi ra, vào chân chống 33 33 3.3.2. Truyền động thủy lực khi nâng, hạ cần trục .34 3.3.3. Truyền động thủy lực khi thay đổi chiều dài cần chính .36 37 3.3.4. Truyền động thủy lực khi quay tháp .39 3.3.4.1. Sơ đồ mạch thủy lực khi quay tháp .39 3.3.5. Truyền động thuỷ lực khi quay tời .41 3.3.5.1. Sơ đồ truyền động .41 3.3.5.2. Nguyên lý hoạt động của mạch thuỷ lực quay tời .41 SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 2 Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. 3.4. Kết cấu, nguyên lý làm việc một số van trong mạch thủy lực trên cần trục KATO NK250E-V 43 3.4.1. Kết cấu, nguyên lý làm việc của cụm van điều khiển cần trục và tời 43 3.4.1.1. Kết cấu cụm van điều khiển 43 3.4.1.2. Nguyên lý làm việc 45 3.4.2. Kết cấu, nguyên lý làm việc của van cân bằng .48 3.4.2.1. Kết cấu .49 3.4.2.2. Nguyên lý làm việc 49 3.4.3. Kết cấu, nguyên lý làm việc của van kiểm tra kép .52 3.4.3.1. Kết cấu van kiểm tra kép .53 3.4.3.2. Nguyên lý làm việc 53 3.4.4. Kết cấu, nguyên lý làm việc của van giảm áp 55 3.4.4.1. Kết cấu .56 3.4.5. Kết cấu, nguyên lý làm việc của van điều khiển quay tháp 56 3.4.5.1. Kết cấu .57 3.4.5.2. Nguyên lý làm việc 57 4. Tính toán, kiểm tra bơm khi nâng, hạ cần trục .58 4.1. Tính bơm .59 4.2. Kiểm tra hư hỏng của bơm và phương pháp khắc phục 59 5. Tính toán động lực học khi cần trục làm việc 61 5.1. Cơ sở tính toán .61 5.2. Xây dựng mô hình .62 5.2.1. Căn cứ để lập mô hình động lực học 62 5.2.2. Các bước xây dựng mô hình tính toán động lực học 63 5.2.3. Mô hình động lực học cần trục ôtô KATO NK250E-V .63 5.3. Phương pháp tính toán và kết quả đạt được 65 5.3.1. Phương pháp tính 65 5.3.1.1. Lập phương trình chuyển động .65 5.3.1.2. Xác định lực căng trong cáp cần (Tc) 74 5.3.2. Kết quả đạt được 76 6. Kết luận 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 3 Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. 1. Tổng quan. 1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài. Hiện nay, các ngành kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí động lực nói riêng, đòi hỏi kỹ sư và cán bộ kỹ thuật được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đối sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa, sử dụng và đánh giá chất lượng của xe. Trong ngành giao thông vận tải, việc bốc xếp và di chuyển hàng hoá chủ yếu được sử dụng bởi ôtô và máy công trình, nhưng trọng tâm là cần trục ôtô. Việc sử dụng ôtô cần trục làm giảm nhẹ sức lao động nặng nhọc của công nhân, đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế cao. Cần trục ôtô là máy trục vạn năng, những cơ cấu và kết cấu chịu tải của nó được đặt trên khung của ôtô tải. Để thực hiện các nguyên công làm việc, thì ở cần trục ôtô có các kiểu truyền động như sau:  Cần trục truyền động bằng cơ học.  Cần trục truyền động bằng điện.  Cần trục truyền động bằng thuỷ lực.  Cần trục truyền động kết hợp. Do mỗi kiểu truyền động có ưu và nhược riêng, nhưng với khả năng đạt năng suất, hiệu quả cao của truyền động thuỷ lực, cùng với mục tiêu kinh tế và sửa chữa dễ dàng, nên em đã chọn đề tài: KHẢO SÁT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC TRÊN CẦN TRỤC ÔTÔ KATO NK250E-V. Do việc khảo sát hệ thống thủy lực của cần trục ôtô KATO NK250E-V sẽ giúp cho việc bảo dưỡng, sữa chửa được đơn giản. Từ đó, có thể cải tiến, thay thế một số bộ phận mà không ảnh hưởng đến chế độ làm việc. Với mục đích cuối cùng nhằm tăng năng suất lao động, giảm các thiết bị ngoại nhập, mở rộng thị trường sản phẩm cơ khí việt nam, đưa đến hiệu quả kinh tế. SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 4 Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. Ngoài những mục đích trên, đề tài này còn có ý nghĩa to lớn đối với sinh viên, áp dụng được những vấn đề đã học để tìm hiểu, khảo sát và nghiên cứu những hệ thống truyền động thuỷ lực trên các xe máy công trình. Đó là một kỹ năng cơ bản cốt yếu của một kỹ sư mới ra trường. Từ đó, có cơ hội tiếp xúc, làm quen với công việc chuyên môn của mình sau này mà không quá bỡ ngỡ. Bản thân hy vọng đề tài này như một tài liệu tham khảo, để giúp người sử dụng hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống truyền động thuỷ lực trên cần trục KATO NK250E-V, từ đó có biện pháp khắc phục những hư hỏng xảy ra đối với hệ thống. 1.2 Công dụng, yêu cầu, phân loại của các hệ thống truyền động thuỷ lực. 1.2.1. Công dụng. Trong lịch sử nhân loại, con người đã hướng việc nghiên cứu chất lỏng vào 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 bằng của chất lỏng và phương pháp sử dụng những quy luật đó, để giải quyết nhiệm 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 động thuỷ 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. 1.2.2. Yêu cầu. Hệ thống truyền động thuỷ lực cần đảm bảo các yêu cầu chính sau: SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 5 Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V.  Truyền được công suất cao và lực lớn, hoạt động với độ tin cậy cao, nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng.  Điều chỉnh được vận tốc làm việc, dễ tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình cho sẵn.  Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc vào nhau.  Có khả năng đề phòng quá tải.  Dễ theo dõi và quan sát, kể cả hệ phức tạp, nhiều mạch.  Các đường ống không được rò rỉ, tổn thất các đường ống nhỏ, có khả năng đề phòng sự va đập thuỷ lực, tổn thất cột áp, tổn thất công suất và xâm thực. 1.2.3. Phân loại. Dựa theo nguyên lý, truyền động thuỷ lực được chia ra làm 2 loại sau:  Truyền động thuỷ tĩnh (Truyền động thuỷ lực thể tích).  Truyền động thuỷ động. 1.2.3.1 Truyền động thuỷ tĩnh. Truyền động thuỷ tĩnh là việc truyền năng lượng giữa các bộ phận, được thực hiện bằng áp năng của dòng chất lỏng; mà thường dùng các máy thể tích, nên gọi là truyền động thuỷ lực thể tích. Truyền động thuỷ lực thể tích được dùng nhiều trong các ngành kỹ thuật như: Truyền động thuỷ lực dùng máy cắt kim loại, trong xe máy công trình, trong máy tuabin, ở hệ thống phanh- trợ lực tay lái trên ôtô… Truyền động thuỷ tĩnh gồm có ba bộ phận chính:  Bơm: Nguồn cung cấp năng lượng cho chất lỏng (biến cơ năng thành áp năng) thông thường dùng bơm thể tích.  Động cơ thuỷ lực: Biến áp năng dòng chảy thành cơ năng, bằng cách thực hiện các chuyển động của nó (thẳng, quay, kết hợp). SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 6 Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V.  Phần tử trung gian (phần tử thuỷ lực): Điều khiển hệ thống (đường ống, van một chiều, van an toàn, cơ cấu phân phối). 1.2.3.2 Truyền động thuỷ động. Truyền động thuỷ động, là phương pháp truyền động mà việc truyền cơ năng giữa các bộ phận máy được thực hiện bằng động năng của dòng chất lỏng. Nó bao gồm một thiết bị tổ hợp, trong đó chủ yếu có hai loại máy thuỷ lực cánh dẫn: Bơm ly tâm và tuabin thuỷ lực. Việc truyền động năng lượng từ trục dẫn sang trục bị dẫn được thực hiện bởi khớp nối thuỷ lực hoặc biến tốc thuỷ lực. 1.3. Giới thiệu chung về cần trục ôtô KATO NK250E-V. 1.3.1. Kết cấu chung. Cần trục ôtô KATO NK250E-V, những cơ cấu và kết cấu chịu tải của nó được đặt trên khung của ôtô tải. Cần trục ôtô được dùng rộng rãi trong công tác cơ giới hoá xếp dỡ và xây lắp. Hầu hết các ngành vận tải có hàng hoá vật tư đều sử dụng. Ở cần trục ta khảo sát được đặt trên khung ôtô tải hãng MITSUBISHI, có kết cấu các bộ phận chính như hình 1. 3215 11930 3300 2500 NK-250E-V 16 15 14 13 12 10 9 8 7 11 4700 65 4321 SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. Hình 1.1. Kết cấu chung của cần trục KATO NK250E-V. 1. Cáp tời chính; 2. Cáp tời phụ; 3. Cần chính; 4. Móc tải; 5. Tang tời phụ; 6. Tang tời chính; 7. Đối trọng; 8. Chân chống chính phía sau; 9. Bàn quay; 10. Khung xe; 11. Trụ nâng cần; 12. Chân chống chính phía trước; 13. Cần điều khiển chân chống; 14. Nạng đỡ cần; 15. Chân chống phụ; 16. Cần phụ. Trên khung 10 của ôtô có gắn một bàn quay 9, đây là phần cơ bản của cơ cấu quay. Để trong quá trình làm việc cần trục ôtô được ổn định, ở khung của ôtô được trang bị các chân chống: 2 chân chống bên phải, 2 chân chống bên trái, 1 chân chống phụ phía trước và phía sau có thêm đối trọng 7. Tuỳ theo vị trí và chiều dài cần, mà việc điều khiển chân chống cho phù hợp với chế độ nâng tải và góc quay cần. Trên bàn quay có lắp những cơ cấu nâng tải, cơ cấu thay đổi tầm với của cần, cơ cấu quay của bàn quay, giá đỡ. Cần chính 1 gồm 4 đoạn, với kích thước của đoạn gốc là 10m, 3 đoạn còn lại được lồng vào đoạn gốc mỗi đoạn dài 7m. Bên dưới cần chính còn được trang bị thêm cần phụ, nhằm phục vụ việc nâng tải trọng nhẹ. Thực hiện việc nâng vật bởi bộ tời gồm: 2 tang quay được dẫn động bởi 2 động cơ thuỷ lực và được lắp với hộp giảm tốc, bộ dây cáp tời và móc tải 4. Việc nâng, hạ vật được điều khiển thông qua dẫn động ly hợp lắp ở tang tời. Tời gồm có: tời chính và tời phụ, các tời điều khiển độc lập bởi các cần điều khiển riêng và được trang bị thiết bị phanh tự động. Cabin cần trục được làm bằng thép hàn, bên trong được lắp các thiết bị điều khiển việc nâng, hạ, quay cần, các bảng chỉ dẫn điều khiển. Các cần điều khiển 13 thực hiện việc ra, vào chân chống, tuỳ theo mỗi trạng thái làm việc mà chân chống được đặt ở vị trí đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành cần trục. Cần trục ôtô KATO NK250E-V, việc dẫn động các thiết bị công tác được truyền từ động cơ chính lắp trên ôtô, qua hộp thu công suất, hộp giảm tốc trung giam để truyền cơ năng cho các thiết bị. Để hiểu rõ hơn các thông số kỹ thuật, mục này ta cần phải xét các khái niệm sau:  Chiều dài của cần: là khoảng cách tính bằng mét giữa tâm trục ngõng mút của cần, đến tâm trục của ròng rọc đầu cần. Trong quá trình làm việc ở mỗi vị trí, nếu SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. chiều dài cần vượt quá giá trị ghi trong bảng đặc tính, thì khả năng nâng tải của cần trục sẽ thấp hơn giá trị được quy định cho mỗi chiều dài cần. Lúc này cần trục sẽ làm việc ở khả năng nâng tải thấp hơn so với giá trị quy định.  Tầm với của cần: là khoảng cách nằm ngang từ trục quay của bàn quay đến đường trục đi qua trọng tâm của tải trọng được nâng, và trùng với đường tâm của ổ móc. Tầm với cho trong bảng đặc tính là giá trị thực tế đã tính cả độ võng cần. Vì vậy, khi sử dụng cần trục phải dựa trên cơ sở của bảng đặc tính đã cho. Tuy nhiên, tầm với cho trong bảng đặc tính tải, cho ta biết tải trọng khi sử dụng cần phụ phải bao gồm giá trị khi mà cần chính đã được đẩy ra hoàn toàn (31m). Nếu sử dụng cần phụ khi cần chính chưa đẩy ra hoàn toàn, khi đó mọi hoạt động của cần phụ sẽ chỉ còn phụ thuộc vào độ dài cần chính.  Sức nâng tải của cần trục: là trọng lượng lớn nhất được cần trục nâng lên ở tầm với này hay tầm với khác, khi đã đảm bảo sự dự trữ cần thiết về tính ổn định và sự vững chắc của các cơ cấu (sức nâng tải lớn nhất phù hợp với tầm với của cần, tầm với càng tăng thì sức nâng tải càng giảm, và ngược lại tầm với càng giảm thì sức nâng tải càng tăng). Khả năng nâng tải của cần trục sử dụng tương đương với khả năng nâng tải của cần chính ở mức tải lớn nhất là: 25000 kg. Khi đó tải trọng nâng phải bao gồm khối móc chính và cáp treo ở đầu cần. Khả năng nâng tải của cần trục được tính toán dựa trên độ bền, và sự làm việc ổn định của kết cấu cũng như tất cả các thiết bị khác của cần trục.  Tốc độ nâng tải: là đoạn đường mà tải di chuyển được theo phương thẳng đứng trong một đơn vị thời gian. Cần trục sẽ hoạt động ổn định và an toàn, khi sử dụng đúng các chế độ tải trọng và được điều khiển theo đúng theo quy định. Khi tốc độ gió lớn hơn 10 m/s, lúc đó không được vận hành cần trục.  Thời gian thay đổi tầm với của cần: là thời gian cần nâng lên từ vị trí tầm với lớn nhất, đến vị trí tầm với nhỏ nhất và ngược lại. SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp: KS. HT truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E-V.  Góc quay của bàn quay: là góc quay lớn nhất, mà trên đó cần có thể quay lại từ vị trí cuối đến vị trí nào đó ban đầu. Ở cần trục KATO NK250E-V, nó có thể quay được cả hai phía với góc quay 360 0 . 1.3.2. Các thông số kỹ thuật chính trên cần trục ôtô KATO NK250E-V. 1.3.2.1. Thông số kỹ thuật phần xe. 1. Tốc độ di chuyển lớn nhất : 65 km/h. 2. Khả năng leo dốc : 15 0 3. Bán kính quay vòng nhỏ nhất : 9,5 m. 4. Kích thước tổng thể : - Chiều dài toàn bộ: 11930 mm. - Chiều rộng rộng toàn bộ: 2500 mm. - Chiều cao toàn bộ : 3300 mm. 5. Khoảng cách trục : 4700 mm. 6. Khoảng cách chân chống : - Đẩy ra : 6000 mm. - Đẩy ra một nữa : 4000 mm. 7. Tổng khối lượng của cần trục : 24600 kg. Được phân bố như sau - Cầu trước : 6100 kg. - Cầu sau : 18500 kg. 8. Phần xe : - Loại xe : MITSUBISHI. - Kiểu : K 203 LA. - Công thức bánh xe : 6 x 4. SVTH: Nguyễn Văn Chuẩn - Lớp 02C4 Trang 10 . truyền động thuỷ lực trên cần trục ôtô KATO NK250E- V. 3.4. Kết cấu, nguyên lý làm việc một số van trong mạch thủy lực trên cần trục KATO NK250E- V. .43. v i mục tiêu kinh tế v sửa chữa dễ dàng, nên em đã chọn đề tài: KHẢO SÁT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC TRÊN CẦN TRỤC ÔTÔ KATO NK250E- V. Do việc khảo sát