Tính toán và thiết kế hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào hố hai hàng

Trang bị thuỷ lực trên máy nông nghiệp tự hành .1 Khái quát về truyền động thuỷ lực

Hệ thống thuỷ lực trên các máy nông lâm nghiệp tự hành thong thường bao gồm các phần tử cơ bản: Máy bơm, động cơ thủy lực, van phân phối, các đường ống dẫn, thùng dầu, van an toàn, van áp suất….Trong đó bơm dầu nhận mô men từ động cơ bơm dầu từ thùng đẩy vào trong đường ống dẫn đến động cơ thuỷ lực, động cơ sẽ biến đổi năng lượng dòng chất lỏng do bơm tạo ra thành chuyển động quay của trục bơm và truyền đến động cơ và bộ phận đào hố. Hệ thống truyền động thuỷ lực có công suất truyền động cao, truyền động êm dịu, có thể truyền động giữa các chi tiết có khoảng cách thay đổi trong qúa trình làm việc, phần chủ động và phần bị động của hệ thống truyền lực được nối với nhau bằng các ống mềm dẫn dầu, các ống dẫn dầu thường được chế tạo bằng cao su và các chất phụ gia để tăng khả năng chịu lực. Khi liên hợp máy đi vào đoạn đường dốc ngang trên các sườn đồi, giả sử khi bánh xe bên trái thấp hơn bánh xe bên phải khi làm việc, khi đó thiết bị cảm ứng chất lỏng khởi động hệ thống điện, sẽ có dòng điện đi qua cuộn dây Solenoid tạo ra từ trường làm dịch chuyển ống van thăng bằng và hướng dẫn dầu tới xylanh thăng bằng tác dụng hai chiều trên mỗi bánh xe, hai xylanh bên trái duỗi thảng còn hai xylanh bên phải thụt vào giúp cho liên hợp máy giữ được trạng thái thăng bằng khi ở độ dốc nhất định.

Ngoài ra, hệ thống thủy lực ngày nay còn được lắp đặt trên các máy kéo cũng như liên hợp máy nông lâm nghiệp như: Máy vận chuyển gỗ, máy tời gỗ, máy bốc dỡ, máy cày, máy thu hoạch, máy chăm sóc cây trồng….Vì vậy, với đề tài thiết kế hệ thống thuỷ lực cho máy đào hố lâm nghiệp hai hàng này sẽ giúp cho việc chuẩn bị đất khi trồng cây sẽ nâng cao hiệu quả và rút ngắn thời gian, giảm sức lao động cho người dân.

Thị trường thuỷ lực ở Việt Nam

Khi lực ép tăng dần nó sẽ giảm được tải trọng động, ứng suất phân bố tương đối đều trên toàn bộ chi tiết làm cho các chi tiết biến dạng từ từ theo ý muốn, nó được vận dụng để uốn nguội các chi tiết. Tóm lại, với những ưu điểm của mình, truyền động thủy lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống máy phục vụ cho mọi lĩnh vực sản xuất. Có nhiều vị trí truyền động phức tạp mà các hề thống truyền động cơ học không thể đáp ứng được như: Truyền động trên các máy xúc, ủi và các máy công trình khác….

Đan Mạch, Nhật Bản, Đức, Italia…Các thiết bị sản xuất trong nước tuy có giá thành tương đối thấp nhưng chất lượng lại còn nhiều hạn chế.

Yêu cầu của máy đào hố hai hàng

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐA ĐIỂM CHO MÁY NÔNG NGHIỆP TỰ HÀNH.

Điều khiển truyền động hai nhánh cho máy đào hố .1 Mạch một bơm cung cấp cho 2 động cơ phụ tải

Mặt khác, nhược điểm lớn nhất của mạch điều khiển thủy lực như hình 2.1 là khi một trong hai động cơ thủy lực bị quá tải (chẳng hạn động cơ 5 bị quá tải), Khi đó toàn bộ lưu lượng dầu cung cấp cho động cơ cung cấp hoàn toàn cho động cơ còn lại (toàn bộ lưu lương Qb – QDr sẽ cung cấp cho động cơ 6). Khi đó, áp suât trong toàn bộ hệ thống sẽ tăng lên rất cao và có thể cao hơn giới hạn áp suất có thể chịu được của các thiết bị thủy lực như hệ thống đường ống dẫn, van phân phối….Do đó, nhờ có van an toàn gới hạn áp suất 2 sẽ đảm bảo cho hệ thống làm đảm bảo được an toàn khi bị quá tải. Khi áp suất ở trong hệ thống lớn hơn giới hạn áp suất cho phép của van giới hạn áp suất, lúc đó van sẽ được mở ra và cho dòng dầu được cung cấp từ bơm 1 đi qua van giới hạn áp suất 2 và chảy trực tiếp về thùng dầu.

Do đó, với hệ thống làm việc như thế này có ưu điểm so với hệ thống làm việc như hình 2.1 là khi một trong hai bơm làm việc ở chế độ quá tải thì van giới hạn áp suất tương ứng sẽ tự động đóng mở để đảm bảo nhánh làm việc an toàn.

Điều khiển truyền động hai nhánh chia dòng xác định

Với hệ thống thủy lực được bố trí như hình 2.2 thi sự làm việc của hai động cơ thủy lực 6 và 7 sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào sự làm việc của 2 bơm tương ứng 2 và 1. Toàn bộ thể tích dầu do bơm làm việc sẽ được cung cấp hoàn toàn cho động cơ thủy lực tương ứng (bỏ qua hao tổn thể tích khi hệ thống làm việc). Ngoài ra ta thấy với hệ thống được bố trí như vậy sẽ có nhiều thiết bị thủy lực và bộ phận đi kèm hơn, Lúc bố trí lắp đặt bơm lên hệ thống sẽ khó khăn và phức tạp hơn.

Tuy nhiên với việc bố trí van chia dòng 5 như được bố trí trên hình 2.3 thì tốc độ quay của hai động cơ được xác định và được giữ ổn định bởi van chia dòng 5 này.

Điều khiển chuyển động hai nhánh cần ổn định vâm tốc quay

Khi một trong hai động cơ làm việc gặp sự cố thì động cơ còn lại vẫn làm việc bình thường và ổn định số vòng quay nhờ van chia dòng 5.

Điều khiển chuyển động nhiều nhánh

Động cơ thủy lực 7 và 8 được điều chỉnh và giữ ở một tốc độ quay xác định nhờ các van được điều chỉnh dòng 3 ngả 5 và 6. Trên đây là một số phương án mạch điều khiển thủy lực truyền động cho hai hay nhiều phụ tải chuyển động quay tương thích với một số bộ phận làm việc chủ động trên máy nông lâm nghiệp tự hành. Nguồn năng lượng thủy lực được ứng dụng là dạng mạch nguồn lưu lượng không đổi với các phần tử cấu trúc mạch đơn giản nhất, giá cả hợp lý.

Tuỳ theo yêu cầu về độ chính xác điều khiển cũng như mức độ tự động hoá có thể lựa chọn các phương án mạch cao hơn và cũng đắt tiền hơn.

Lựa chọn mạch thuỷ lực phù hợp

Mạch điều khiển một bơm cho 3 động cơ phụ tải bằng van chi dòng 3 ngả. Thí dụ mạch nhạy tải (Load sending system) với các van điều khiển liên tục tác động điện như van tỷ lệ. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC TRÊN MÁY ĐÀO HỐ HAI HÀNG.

Tính toán thông số của động cơ

Ngoài ra, Khoan khi làm việc được nhận truyền động từ động cơ thủy lực thông qua bộ truyền xích với tỷ số truyền i = 2. Khoan được nhận truyền động từ động cơ thủy lực thông qua bộ truyền xích với tỷ số truyền ix = 2. Từ đường đặc tính của động cơ ta xác định được hiệu suất của động cơ là ηv= 0,85.

Tính toán chọn kích thước đường ống dẫn từ van chia dòng tới động cơ

Tra bảng [1] theo kích thước tiêu chuẩn của đường ống tiêu chuẩn ta chọn giá trị tiêu chuẩn: D=12 mm. Hao tổn áp suất dọc đường trên đường dầu từ van chia dòng tới động cơ với chiều dài dường ống chọn l1=1 m. Van chia dòng có nhiệm vụ chia dòng dầu cung cấp từ bơm thành hai (hoặc nhiều) phần dòng theo tỷ lệ xác định trước.

Dựa vào đường đặc tính và lưu lượng hao tổn áp suất qua van chia dòng ta xác định được hao tổn áp suất là: Δp4= 7 bar.

Tính toán hao tổn đường ống từ van phân phối tới van chia dòng

Hao tổn áp suất dọc đường trên đường dầu từ van chia dòng tới van phân phối với chiều dài dường ống chọn l1=1,5 m. Loại thứ nhất chỉ dùng để điều khiển khởi hành, dừng lại và điều khiển chiều dòng dầu, còn loại thứ hai có thêm các phương án khuếch đại lưu lượng. Chúng cho phép thay đổi vô cấp số lượng bất kỳ các vị trí trung gian giữa hai vị trí đầu và cuối của hành trình.

Van phân phối không tiết lưu chỉ có hai vị trí cuối cùng, không có các vị trí trung gian, chỉ điều khiển khởi hành, dừng lại và chiều của dòng dầu.

Tính toán hao tổn đường ống từ van phân phối tới bơm Kích thứơc đường ống dẫn từ van phân phối tới động cơ;

Hao tổn áp suất dọc đường trên đường dầu từ van phân phối tới bơm với chiều dài dường ống chọn l1=2 m.

Tính toán chọn loại bơm trong mạch thủy lực

Tuy nhiên cũng có nhược diểm sau: Thể tích làm việc không đổi, lưu lượng thay đổi nhờ tiết lưu, làm nóng dầu. Để hệ thống làm việc ổn định thì thể tích dầu cung cấp cho bơm tốt thiểu phải đủ lưu lượng Qct để động cơ làm việc. Do đó phải chọn loại bơm có thể tích dầu làm việc lớn hơn thể tích dầu cung cấp cho động cơ Vct.

Δpo hao tổn áp suất trên đường ống (bar);. Δpvcd hao tổn áp suất trên van chia dòng bar);. Δppp hao tổn áp suất trên van phân phối bar);.

Chọn loại van tiết lưu

Về cơ bản thùng dầu cần được lựa chọn lớn đến mức có thể để dẫn nhiệt và loại bỏ cặn bẩn, nước và không khí tan trong khoảng thời gian đủ nhỏ. Thùng dầu cần phải đủ lớn sao cho khi nạp đầy vẫn còn một khoảng không khí bên trên mặt thoáng của chất lỏng, khoảng 15% thể tích dầu. Thùng dầu kín thường dùng cho các thiết bị có thể tích dầu nhỏ, thí dụ trên xe cộ, hàng không,…, còn đa số các thiết bị thuỷ lực sử dụng thùng dầu hở.

Đặc biệt quan trọng là khi bố trí tấm bình ổn dòng dầu 5, nó được lắp đặt sao cho đường dầu về có khoảng cách đến cửa nạp là dài nhất có thể, để ngăn cách dòng dầu động và làm bình ổn dòng dầu trước cửa nạp.