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.
Các loại máy kéo như KOBUTA, TDT40, KT–12, MTZ, SHIBURA… đang được sử dụng trong nông lâm nghiệp thường được trang bi hệ thống hệ thống thuỷ lực với nhiệm vụ để nâng hạ các máy công tác. Các hệ thống thuỷ lực này được thiết kế theo công suất máy kéo hoặc tải trọng nâng, nhưng thông thường chúng có công suất khá nhỏ trừ một số loại như máy kéo MTZ – 80/82.
Một số loại như máy xúc, ủi hoặc các loại máy công trình khác, do yêu cầu về vị trí và khoảng cách giữa bộ phận truyền động và nhận truyền động mà các hệ thống truyền động cơ khí không đáp ứng được. Các loại máy này có phương, chiều chuyển động và khoảng cách giữa các bộ phận chấp hành liên tục thay đổi. Từ những yêu cầu thực tế trong các hoạt động sản xuất, các hệ thống truyền động mới được đưa vào là hệ thống truyền động khí nén, hệ thống truyền động thuỷ lực. Trong đó hệ thống thuỷ lực có ưu điểm hơn nhờ tính chịu nén của chất lỏng.
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. Vì vậy chúng có thể được lắp đặt ở bất kì một vị trí nào trên máy mà không đòi hỏi phải có khoảng không gian rộng lớn và hướng truyền động thẳng giữa các bộ phận.
Hiện nay, truyền động thuỷ lực đang được sử dụng rất phổ biến trên các loại ô tô máy kéo sử dụng trong nông lâm nghiệp:
- Hệ thống lái cơ học trợ lực thuỷ lực: Trong hệ thống này, lực đòi hỏi ở người điều khiển khi tác dụng vào vô lăng là đủ cho lực bánh lái mở các van
thuỷ lực để điều khiển các mạch thuỷ lực hoạt động tác động vào cơ cấu chấp hành giúp xe chuyển hưóng một cách nhẹ nhàng.
- Hệ thống lái bằng bơm điều tiết mạch tốc độ nhanh. Trong hệ thống này, người vận hành cần tác động vào vô lăng để tác động trực tiếp vào bơm điều tiết mạch tốc độ nhanh từ đó điều tiết lượng dầu vào phân phối và điều tiết đến bộ phận chấp hành và tác động vào hình thang lái.
- Hệ thống phanh trợ lực thuỷ lực: Bàn đạp phanh được liên kết với Piston của tổng phanh. Khi tác động vào bàn đạp phanh, qua cơ cấu dẫn động, Piston dịch chuyển, nén và đẩy dầu vào các đường ống dẫn đến các Xylanh phanh bánh, áp suất của dầu sẽ tác động làm cho các Piston của Xylanh phanh bánh dịch chuyển và tác động vào guốc phanh, tạo ra mômen phanh ở các bánh xe.
- Hệ thống nâng hạ trên các loại máy kéo hiện đại: Thông thường đi sau máy kéo là các loại máy công tác như máy cày, máy phay, máy bừa…. Trong quá trình làm việc chúng được nâng lên khi di chuyển, khi quay vòng hoặc hạ xuống khi làm việc. Để thực hiện công việc này, trên các máy kéo hiện đại có trang bị hệ thống thuỷ lực nâng hạ có cấu tạo khá đơn giản gồm: Bơm dầu, xylanh thuỷ lực, van điều khiển…. Muốn điều khiển thiết bị này ta chỉ cần tác động vào tay điều khiển để hạ xuống hoặc nâng lên. Ở các loại máy hiện đại, thiết bị này có thể được điều khiển bằng cả hai phương tiện là: Cần điều khiển và thiết bị cảm ứng tự động. Thiết bị này sẽ cảm ứng tải trọng của máy kéo qua lực cản của máy công tác.
- Trên một số liên hợp máy cày hiện đại có lắp đặt trục lắc cảm ứng thuỷ lực. Khi lưỡi cày chạm vào đất cứng lực cản tăng lên, qua các cầu trục tác động vào xylanh cảm ứng, kéo piston và van cảm ứng về phía sau, dầu sẽ chảy vào xylanh cảm ứng nhiều hơn qua giclơ biến thiên làm cho áp suất cảm ứng trước và van điều khiển tải gia tăng. Sự gia tăng áp suất cảm ứng dầu dẫn
đến sự chuyển động về phía sau của van điều khiển tải, bộ phận cam bị dẫn và khung nối vận hành van làm cho cam vận hành van xoay theo chiều kim đồng hồ. Cam xoay đi làm cho van áp lực mở ra và hướng dẫn dầu áp suất qua van tiết lưu đi vào phía cuối của piston ở vị trí trục lắc. Van tiết lưu điều khiển lượng dầu chảy vào và đi ra piston trục lắc, piston dịch chuyển về phía trước làm trục lắc xoay đi nâng các khớp nối trục và lưỡi cày lên làm giảm lực cản của cày.
- Hệ thống cân bằng thuỷ lực (thường được sử dụng với các liên hợp máy làm việc trên sườn đồi). Hệ thống này đặc biệt gồm ba phần: Hệ thống thăng bằng chất lỏng, hệ thống điện và hệ thống thuỷ 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 thổng thuỷ lực còn được sử dụng trên các loại xe – máy chuyên dung trong các lĩnh vực khác:
- Hệ thống thuỷ lực trên xe nâng - chuyển: Máy nâng được điều khiển, nâng và chất đống sản phẩm và nguyên liệu. Nhiều loại, máy nâng được bố trí nằm phía sau máy kéo chuyên dụng, máy kéo vận hành ngược lại, người vận hành đối mặt với máy nâng. Hệ thống nâng thường gồm các xylanh thủy lực, tùy thuộc vào chuyển động của bộ phận chấp hành mà số xylanh là khác nhau. Khung thẳng đứng gọi là cột và thiết bị nâng được gọi là cái nĩa. Máy nâng có thể có hệ thống thủy lực riêng, các van điều khiển loại ống và các xylanh tác động một chiều hoặc hai chiều. Các máy nâng thường gồm ba chuyển động:
nâng và hạ nĩa, nghiêng cột, chuyển cột từ bên này sang bên kia. Để nâng một vật nặng, người điều khiển tác động vào cần điều khiển các van để đưa dầu có áp suất tới xylanh nâng.
- Hệ thống thuỷ lực trên máy ủi đất: Đây là hệ thống có cấu tạo tương đối phức tạp, và gầu của máy xúc có chiều chuyển động trong quá trình làm việc. Khi người điều khiển được gầu có chứa hàng, ống di chuyển cần điều khiển đưa tới cả hai xylanh của gầu. Các xy lanh được cung cấp dầu vào và duỗi thẳng đỡ gầu xuống, trong khi đó dầu được giữ trong các xylanh nâng cần để giữ cho máy ở vị trí làm việc đã được xác lập. Các xylanh của cần và của gầu đều là xylanh tác động hai chiều để vừa có thể nâng vừa có thể hạ, vừa xúc vừa đổ tải.
- Đối với mạch thuỷ lực của máy ủi đất, thong thường có ba điều chỉnh trong quá trình làm việc: Nâng và hạ lưỡi, xoay phải, xoay trái và nghiêng qua lại. Ở một số loại máy cả ba điều khiển trên đều được điều khiển bằng thuỷ lực, một số máy thì chỉ có hai trong ba chuyển động trên được điều khiển bằng thuỷ lực.
- Hệ thống thủy lực trên xe đào đất: Nó thường bố trí phía sau một máy kéo công nghiệp như xe chuyên chở hoặc xe ủi đất. Dầu thuỷ lực cho máy công tác được cung cấp từ hệ thống thủy lực của máy kéo. Người vận hành điều khiển máy đào đất bằng các tay điều khiển đống mở các van được đặt trên cabin. Điều khiển dòng dầu tới các xylanh thích hợp để vận hành cần, gầu hoặc thiết lập các chức năng khác. Các xylanh tác động hai chiều để cung cấp đủ lực theo cả hai hướng. Các đường ống dẫn trong hệ thống đề sử dụng là các loại ống dẻo nên cho phép máy đào chuyển động tự do mà không làm ảnh hưởng đến hệ thống thuỷ lực.
- Hệ thống thuỷ lực trên các máy ép thuỷ lực: Dựa vào tính chất không bị nén của chất lỏng, người ta chế tạo hệ thống thủy lực trên các máy ép tĩnh với
lực ép rất lớn nhờ vào áp suất lớn của chất lỏng do bơm tạo ra và kích thước lớn của xylanh thủy lực. Ưu điểm của máy ép thủy lực là lực ép tăng từ từ cho tới khi cho tới khi đạt được lực ép cần thiết. 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…. Truyền động thủy lực đã mang lại nguồn lợi rất lớn cho các hoạt động sản xuất của con người.
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.