L ỜI NÓI ĐẦU
2.6. Gầu đào của máy đào KOMATSU PC120-6
Hình 2.18 Cấu tạo gầu đào của máy đào KOMATSU PC120-6
1. Răng bên 5. Thành sau
2. Xilanh gầu 6. Tay lắp với thanh đòn điều khiển 3. Tay lắp với cần 7. Thành bên
4. Thanh đòn điều khiển 8. Răng gầu
Nhiệm vụ của gầu là đào và đổđất vào bãi thải hoặc phương tiện vận chuyển nhờ các bộ phận hỗ trợ (xilanh gầu, tay gầu, cần, xilanh cần,…).
Gầu được chế tạo bằng phương pháp hàn. Lưng gầu được uốn cong và 2 thành bên (7) có gân cứng vững nhằm tăng khả năng chịu đựng của gầu. Gầu có 2 vị trí kết nối, vị trí (3) gắn vào tay gầu nhờ trục; vị trí (6) gắn vào xilanh gầu (2) nhờ
các thanh thanh đòn điều khiển quay gầu, nhờ vậy mà gầu có thể làm việc được. Đất
CHƯƠNG III
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM AUTOMATION STUDIO V5.2
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY ĐÀO KOMATSU PC120-6 3.1. Giới thiệu phần mềm Automation Studio V5.2
Hiện nay, việc xây dựng tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực của các loại máy trong ngành công nghiệp có nhiều thuận lợi hơn so với trước, ít tốn thời gian và hiệu quả hơn nhờ rất nhiều phần mềm mô phỏng như: FLUIDSIM, ANSYS, LVSIM…và đặc biệt là phần mềm Automation Studio V5.2. Automation Studio V5.2 (AS5.2) là phần mềm được ứng dụng rộng rãi, trong đó, chúng ta có thể tính toán, thiết kế, mô phỏng một cách trực quan quá trình động học của từng phần tử
trong hệ thống thuỷ lực (điều khiển trực tiếp hay gián tiếp bằng điện, thuỷ lực, khí nén vi điều khiển, PLC, hay kết hợp…).
Ngoài ra, kết hợp các đường đặt tính và hình mô phỏng động xuất ra từ phần mềm khi điều khiển, chúng ta có thể đánh giá được quá trình làm việc của từng máy. Trên cơ sởđó vận dụng vào quá trình làm việc của nó trong thực tế.
Trong môi trường AS5.2:
Hình 3.1 Giao diện chính của phần mềm Automation Studio V5.2
Giao diện chính của AS5.2 bao gồm: - Bộ soạn thảo biểu đồ (Diagram Editor)
- Cửa sổ thư mục (Project Explorer)
- Thư viện tìm kiếm (Library Explorer)
Phần mềm này cho phép chúng ta tìm được hồ sơ (Document) trong đề tài
3.1.1. Diagram Editor (Bộ soạn thảo biểu đồ) Hình 3.2 Những thành phần chính trong cửa sổ của bộ soạn thảo biểu đồ Hình 3.2 Những thành phần chính trong cửa sổ của bộ soạn thảo biểu đồ Trong đó: A: Khối tiêu đề (tĩnh) B: Khối trình đơn (tĩnh) C: Dải các công cụ khác nhau (tĩnh) D: Thư viện tìm kiếm (động) E: Tham khảo đề tài (động) F: Bật trình đơn – ví dụ (động)
Trên thanh Menu có: File, Edit, View, Insert, Layout, Simulation, Tool, Window và Help (?).
File: có các phần giúp tạo mới một Project (đề án), mở hay đóng một Project, Diagram (biểu đồ), Save (lưu), Print (in), Report (báo cáo) cho phép chèn vào một bảng vật liệu Bill of Materia (BOM) hoặc một hồ sơ báo cáo,…
Edit: cho phép cắt dán, Undo (quay lại), xóa, chọn tất cả (Select all),…
Ngoài ra: Component Properties trong Edit cho phép sử dụng để xem, chọn và chỉnh sửa thông tin liên quan tới phần được chọn trong Project (đề án). Document
View: có các chức năng phóng to, thu nhỏ biểu đồ để tiện cho việc xem và thiết kế.
Panning: dùng để di chuyển biểu đồ.
3.1.2. Simulation Toolbar (Thanh công cụ mô phỏng)
Hình 3.3 Thanh công cụđể mô phỏng của bộ soạn thảo biểu đồ
A: Normal (bình thường) - mô phỏng mạch ở tốc độ bình thường.
B: Stepby step (từng bước) - mô phỏng mạch ở nơi mà chuột nhấn làm thay
đổi 1 chu trình (vòng).
C: Slow Motion (chuyển động chậm) - mô phỏng mạch ở tốc độ chậm nhất.
D: Pause (ngắt mô phỏng) E: Stop (dừng mô phỏng) J: Plotter (máy vẽ)
3.1.3. Insert Toolbar (Thanh công cụ chèn)
Hình 3.4 Thanh công cụ chèn
A: Selection – cho phép chọn một phần tử trong vùng làm việc. B: Links – tạo liên kết công nghệ.
C: Line – vẽđường thẳng. D: Rectangle – vẽ hình chữ nhật E: Ellipse – vẽ hình elíp
F: % Arc – vẽđường hình cung G: Polygon – vẽ hình đa giác
H: Text – chèn hộp văn bản I: Image – chèn ảnh
J: Field – chèn các trường
3.1.4.Library Explorer (Thư viện tìm kiếm)
Hình 3.5 Thư viện tìm kiếm
Thanh công cụ này cho phép việc lựa chọn thư viện cung cấp đáp ứng những yêu cầu về đồ họa trong việc giảm thiểu mức độ phức tạp để tạo nên mạch. Thư
viện cho phép sử dụng hiển thị dạng cây và lựa chọn theo những nhóm và những họ
phần tử thủy - khí đặc biệt.v.v…
Từ những thông tin trên, chúng ta có thể ứng dụng phần mềm AS5.2 mô phỏng các mạch thủy lực một cách dể dàng, đặc biệt là ứng dụng vào mô phỏng mạch thủy lực máy đào KOMATSU PC120-6.
3.2. Ứng dụng phần mềm Automation Studio V5.2 mô phỏng các mạch thủy lực của máy đào KOMATSU PC120-6 lực của máy đào KOMATSU PC120-6
3.2.1. Mạch điều khiển bàn quay máy đào KOMATSU PC120-6
Hình 3.6 Mạch điều khiển bàn quay của máy đào KOMATSU PC120-6
Nguyên lý làm việc:
Khi muốn quay bàn quay, người lái tác động vào cần điều khiển (chẳng hạn quay sang trái), công tắc đóng, mạch điều khiển kín, khi đó, một dòng dầu từ bơm
điều khiển đến van điều khiển (công tắc điện), dầu từ bơm chính đến van phân phối chính, áp lực của dầu từ van điều khiển ép lò xo van chính làm con trượt của van chính dịch chuyển về một phía, dầu được bơm với áp lực cao qua van chính theo
đường ống dẫn đến động cơ làm quay mâm. Con trượt của van chính cũng mở phía còn lại cho dầu về thùng. Đồng thời, van điện từ của hệ thống phanh được kích hoạt mở thông đường dầu từ bơm kích đến khoan của van phanh, ép lò xo về bên trái làm nhả phanh, động cơ quay.
Van an toàn có tác dụng hạn chế sự tăng áp suất và ngăn chặn bất cứ sự phá hoại nào của động cơ khi ngừng quay do mômen quán tính tạo nên. Lúc này, van an toàn mở cho dầu vượt qua từ cửa thoát về thùng, áp suất được cân bằng ở 2 cửa của
Van chống chuyển động lùi có tác dụng dừng động cơ tức thời khi ta dừng mà không bị quay quá đà (cần điều khiển về vị trí trung gian). Áp suất của van điện từ phanh giảm hoặc bị khử hoàn toàn làm cho lò xo căng ra và động cơđược ngừng ngay tức thời.
Hình 3.7 Hoạt động của mạch điều khiển bàn quay mô phỏng bằng AS5.2
Hình 3.7 mô phỏng quá trình hoạt động của tất cả các đường dầu khi bàn quay làm việc. Với việc điều khiển bằng mạch điện thì tất cả các chi tiết trong hệ
thống sẽ làm việc một cách chính xác hơn, hạn chế được việc kéo quá đà làm hỏng các ngăn kéo của hộp phân phối khi ta điều khiển trực tiếp bằng tay.
3.2.2. Mạch điều khiển di chuyển của 2 bánh xích máy đào KOMATSU PC12-6
Hình 3.8 Mạch điều khiển di chuyển của 2 bánh xích máy đào KOMATSU PC120-6
Nguyên lý làm việc:
Khi cần di chuyển (chẳng hạn đi thẳng về phía trước) thì người lái tác động
đồng thời vào 2 cần đẩy về phía trước, lúc này công tắc sẽđóng, mạch kín. Khi đó, dầu từ bơm điều khiển đến van điều khiển, dầu điều khiển đến van chính ép lò xo của van chính về một phía (trường hợp này là về bên trái) làm dịch chuyển con trượt của van chính làm mở cửa van cho dầu có áp lực cao đi qua theo đường ống đến làm quay 2 motor của 2 bánh xích. Con trượt cũng mở cửa van còn lại cho dầu hồi về thùng. Đồng thời, van từ tính của hệ thống phanh được kích hoạt mở thông
đường dầu từ bơm kích đến khoang của phanh, áp lực của dầu ép lò xo làm nhả
phanh, động cơ quay.
Khi xuống dốc thì van đối trọng làm việc, van đối trọng có tác động ngăn chặn sự chạy quá đà khi xuống dốc, vì lúc này động cơ hoạt động như một bơm
điều khiển dẫn đến sự phá hỏng các cơ cấu. Van đối trọng làm việc và giữ cho con trượt của mình ở vị trí cân bằng mới mà tại đó ngăn chặn động cơ không quay nhanh hơn chuyển động do dầu tạo ra.
Van an toàn sẽ nối thông 2 cửa của động cơ khi ngừng di chuyển hoặc di chuyển xuống dốc để áp lực dầu 2 bên được cân bằng.
Hình 3.9 Hoạt động của mạch điều khiển di chuyển của 2 bánh xích mô phỏng bằng phần mềm AS5.2
Hoạt động của các đường dầu điều khiển được mô phỏng trên AS5.2 như
hình 3.9. Yêu cầu trong mạch trên là phanh và van đối trọng phải hoạt động thạt chính xác nhằm ngăn chặn sự phá hủy bơm điều khiển. Hạn chế sự tốn kém chi phí sửa chữa.
3.2.3. Mạch điều khiển cần (2 cây dựng) máy đào KOMATSU PC120-6
Hình 3.10 Mạch điều khiển cần (2 cây dựng) máy đào KOMATSU PC120-6
Nguyên lý làm việc:
Khi muốn nâng cần, người lái tác động vào tay đòn cần điều khiển, công tắc
đóng, mạch kín. Khi đó, dầu từ bơm điều khiển đến van điều khiển, dầu điều khiển
đến van chính, áp lực dầu từ van điều khiển làm dịch chuyển con trượt van chính, van cho dầu có áp lực cao từ bơm chính chạy qua, dầu được bơm vào đầu piston của xilanh nâng cần lên. Lúc này, van điều khiển chính cũng mở phía còn lại để cho dầu hồi về thùng. Việc nâng cần cần có áp lực rất cao, khi đủ áp lực điều khiển thì van nâng cần sẽ mở cho dầu cao áp qua 2 van để tăng thêm lưu lượng dầu chảy vào đầu piston của xilanh để nâng cần lên với tốc độ cao.
Khi hạ cần, người ta tác động vào cần điều khiển theo hướng ngược lại, lúc này dầu từ bơm điều khiển làm con trượt van chính trượt theo hướng ngược lại mở
thông dầu áp cao từ bơm vào đầu cần đẩy xilanh hạ cần. Lúc này, van điều khiển chính cũng mở phía còn lại để cho dầu hồi về thùng. Để tránh hiện tượng dầu chảy ra khỏi xilanh nhanh hơn lượng dầu mà bơm cung cấp vào, mạch thủy lực sẽ mở
Hình 3.11 Hoạt động của mạch điều khiển 2 cây dựng mô phỏng bằng AS5.2
Việc nâng cần cần có áp lực rất cao, vì vậy, cần có van cao áp đặt trước
đường dầu vào xilanh. Việc hạ cần không cần một áp lực lớn, vì vậy chỉ cần một van xả là đủ.
3.2.4. Mạch điều khiển gầu của máy đào KOMATSU PC120-6
Hình 3.12 Mạch điều khiển gầu của máy đào KOMATSU PC120-6
Nguyên lý làm việc:
Khi muốn gập gàu người lái tác động vào tay đòn cần điều khiển, công tắc đóng, mạch kín. Khi đó, dầu từ bơm điều khiển đến van điều khiển, dầu điều khiển đến van chính, áp lực cao của dầu ép lò xo van chính làm dịch chuyển con trượt, mở cửa van chính cho dầu có áp lực cao đi qua, dầu chảy vào đầu piston của xilanh đẩy piston ra, gầu gập lại. Lúc này van điều khiển chính cũng mở phía còn lại cho dầu hồi về thùng.
Khi muốn đưa gầu ra, người lái tác động vào tay đòn cần điều khiển theo hướng ngược lại. Lúc này, con trượt của van chính di chuyển theo hướng ngược lại mở thông dầu cao áp từ bơm vào đầu cần kéo piston vào, gầu đưa ra. Đồng thời van
3.2.5. Mạch điều khiển tay gàu (xilanh co duỗi) máy đào KOMATSU PC120-6
Hình 3.14 Mạch điều khiển tay gầu máy đào KOMATSU PC120-6
Nguyên lý làm việc:
Khi muốn co tay gầu, người lái tác động vào tay đòn cần điều khiển, công tắc
đóng, mạch kín. Khi đó, dầu từ bơm điều khiển đến van điều khiển, áp lực của dầu
điều khiển ép lò xo van chính làm dịch chuyển con trượt, mở cửa van chính cho dầu có áp lực cao đi qua, dầu chảy vào đầu piston của xilanh đẩy piston ra co tay gầu lại. Lúc này, van điều khiển chính cũng mở phía còn lại cho dầu hồi về thùng. Việc co tay gầu có van co tay gầu nhanh, khi đủ áp lực điều khiển thì van co tay gầu nhanh sẽ mở cho dầu cao áp qua 2 van để tăng thêm lưu lượng dầu chảy vào đầu piston của xilanh để co tay gầu nhanh.
Khi muốn duỗi tay gầu, người lái tác động vào tay đòn cần điều khiển theo hướng ngược lại. Lúc này, dầu từ bơm điều khiển qua cần đến van chính làm di chuyển con trượt theo hướng ngược lại mở thông dầu cao áp từ bơm vào đầu tay gầu đẩy piston vào trong, tay gầu duỗi ra. Đồng thời van điều khiển chính cũng mở
cửa van còn lại cho dầu hồi về thùng. Để tránh hiện tượng dầu chảy ra xilanh nhanh hơn dầu bơm vào, thì ta có van duỗi tay gầu nhanh, khi đủ áp lực điều khiển van duỗi tay gầu sẽ mở cho dầu áp cao qua 2 van để tăng thêm lưu lượng dầu bơm vào. Ngoài ra trong các quá trình cho dầu hồi về thùng ở van chính có bố trí thêm van tiết lưu để có thể hạn chế dầu chảy về thùng nhanh hơn lượng dầu bơm vào.
3.3. Hệ thống van điều khiển 3.3.1. Van an toàn
Van an toàn dùng để bảo vệ các cơ cấu và các thành phần dẫn động thủy lực của máy không bị quá tải, hạn chế áp lực dầu trong hệ thống ở một giới hạn cho phép. Van an toàn được lắp trực tiếp trên bơm, motor thủy lực, bộ lọc, ống dẫn. Các van này đảm bảo sự tin cậy khi làm việc, có độ nhạy cao, độổn định áp lực đối với lượng tiêu thụ chất lỏng khác nhau và độ nung nhỏ nhất đối với thành phần mở và
đóng cửa van, qua đó dầu công tác được chảy qua khi áp lực vượt quá mức quy
định.
Van an toàn thường được điều chỉnh khi áp lực vượt quá mức quy định (10- 20%) khi áp lực trong hệ thống vượt quá mức cho phép thì van mở cho phép dầu chảy vào khoang áp suất thấp (hoặc hồi về thùng)
3.3.2. Van tiết lưu
Hình 3.16 Sơđồ kết cấu van tiết lưu
Van tiết lưu dùng để điều chỉnh lưu lượng dầu, được thực hiện bằng cách thay đổi tiết diện lỗ đi qua của van tiết lưu. Khi tiết lưu dòng chảy, thì phải sinh nhiệt trong dầu việc đó gây nên tổn thất áp lực và giảm hiệu suất của sự dẫn động thủy lực. Nhưng sự khác nhau về áp lực khi điều chỉnh van tiết lưu là không đáng kể.
Trong hệ thống thủy lực, van tiết lưu thường được lắp trên ống dẫn cao áp (điều chỉnh đường vào) hoặc lắp trên đường dầu hồi (điều chỉnh đường ra) hoặc lắp song song với động cơ thủy lực. Tùy theo mục đích yêu cầu, nguyên lý làm việc của từng cơ cấu thừa hành mà có cách bố trí khác nhau, chẳng hạn van tiết lưu dùng để
hạn chế tốc độ hạ cần, còn dung để thay đổi tốc độ cơ cấu thừa hành. Van tiết lưu có 2 kiểu:
- Kiểu điều khiển trong quá trình làm việc thợ lái có thể điều chỉnh tiết diện thông qua lỗ tiết lưu tăng lên hoặc giảm xuống để thay đổi tốc độ của cơ cấu thừa hành. - Kiểu không điều chỉnh được là tiết diện thông qua không thay đổi trong quá trình làm việc nó thường được sử dụng kết hợp với các cơ cấu điều chỉnh khác.
3.3.3. Van một chiều
Hình 3.17 Sơđồ kết cấu van một chiều
Van một chiều dung đểđưa dầu đi theo một chiều và không cho chảy ngược lại. Dung đểđiều chỉnh dòng chất lỏng theo một chiều đã chọn trước.
3.3.4. Van phân phối
Van phân phối hay là van đảo chiều dung để đóng mở các ống dẫn để khởi
động các cơ cấu biến đổi năng lượng, dung để đảo chiều các cơ cấu chấp hành. Tên gọi van phân phối theo cửa, theo vị trí. Thông thường van phân phối có hai hoặc ba vị trí (trạng thái ổn định của van). Số lỗ dầu vào và ra van gọi là số cửa.
3.3.5. Van điều chỉnh momen (TVC)
Khi áp lực ở cửa bơm cao, van TVC giữ lưu lượng bơm ở giá trị không đổi sao cho công suất yêu cầu cho bơm không vượt quá công suất động cơ. Nếu tải trên