Mô tơ di chuyển

4. Khảo sát một số cơ cấu trong hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su

4.4. Mô tơ di chuyển

4.4.1. Cấu tạo 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 2 3 4 15 16 17 18 14

Hình 4-23 Cấu tạo mô tơ di chuyển

1. Trục ra; 2. Vỏ; 3. Đĩa phanh; 4. Đĩa ma sát; 5. Piston; 6. Xy lanh; 7. Nắp sau; 8. Đĩa van; 9. Van hồi lưu chậm; 10. Bu lông; 11. Piston điều chỉnh; 12. Trục giữa;

13. Lò xo; 14. Nắp chặn dầu; 15. Ổ đũa côn; 16. Piston phanh; 17. Lò xo phanh; 18. Van đối trọng

4.4.2. Nguyên lý hoạt động

4.4.2.1. Hoạt động ở tốc độ thấp ( Góc nghiêng của đĩa có giá trị lớn nhất)

10 6 8 20 19 b c a 7 9 21 22 23 p M

Hình 4-24 Hoạt động của mô tơ di chuyển ở chế độ tốc độ thấp

6. Khối xy lanh; 7. Nắp sau; 8. Đĩa van; 9. Van hồi lưu chậm; 10. Piston điều chỉnh; 19. Van điều chỉnh; 20. Lò xo; 21. Van điện từ; 22. Van điều khiển chuyển động;

23. Van giảm áp * Hoạt động:

Van điện từ không được kích hoạt (cấp điện). Vì vậy, dòng dầu điều khiển từ bơm chính không chảy đến cửa p được. Vì lý do này, van điều chỉnh (19) bị đẩy lên bởi lò xo (20). Dòng dầu chính từ van điều khiển (22) đẩy van hồi lưu chậm (9) đi đến nắp sau (7) và tác động lên buồng a của piston điều chỉnh (10).

Cùng thời điểm này, dòng dầu chính đi qua lỗ c trong van điều chỉnh (19) và tác động lên buồng b. Khi điều này xảy ra, do đường kính buồng b lớn hơn buồng a nên piston điều chỉnh sẽ bị đẩy đi xuống. Kết quả, đĩa van (8) và khối xy lanh (6) di chuyển đến vị trí góc nghiêng của đĩa có giá trị lớn nhất. Lưu lượng của mô tơ đạt giá trị lớn nhất. Hệ thống được xác lập ở chế độ tốc độ thấp.

4.4.2.2. Hoạt động ở tốc độ cao ( góc nghiêng của đĩa có giá trị nhỏ nhất)M M 6 8 20 19 b c a 7 9 21 22 23 p 10

Hình 4-25 Hoạt động của mô tơ di chuyển ở chế độ tốc độ cao

Khi van điện từ (21) được kích hoạt, dòng dầu điều khiển từ bơm chính chảy đến cửa p và đẩy van điều chỉnh (19) đi xuống. Khi điều này xảy ra, đường dầu đến buồng b bị ngắt và dầu từ buồng b chảy ra đường dầu hồi. Vì lý do này, lực đẩy của dầu ( áp suất cao ) ở buồng a đẩy piston điều chỉnh (10) theo hướng đi lên.

Kết quả, đĩa van (8) và khối xy lanh (6) di chuyển đến vị trí góc nghiêng của đĩa có giá trị nhỏ nhất. Lưu lượng của mô tơ đạt giá trị nhỏ nhất. Hệ thống được xác lập ở chế độ chuyển động tốc độ cao.

4.4.3. Hoạt động của phanh hãm

4.4.3.1. Khi bắt đầu chuyển động

M

3 416 17

e

18

22

Hình 4-26 Sơ đồ hoạt động của phanh khi bắt đầu chuyển động

Khi cần điều khiển chuyển động được kích hoạt, dầu có áp suất cao từ bơm tác tác động lên van đối trọng (18) mở mạch đến phanh hãm. Dòng dầu chảy đến buồng e của piston phanh (16). Áp lực của dầu lớn hơn lực lò xo (17) nên piston phanh bị đẩy sang phía phải. Khi điều này xảy ra, lực ép đĩa ma sát và đĩa phanh ép vào nhau không còn nữa. Vì vậy, đĩa phanh (3) và đĩa ma sát (4) tách ra khỏi nhau và phanh được nhả ra.

4.4.3.2. Khi ngừng chuyển động3 416 17 3 416 17 e 18 22 24 8 M

Hình 4-27 Hoạt động của phanh khi ngừng chuyển động

Khi cần điều khiển chuyển động ở vị trí trung gian, van đối trọng (18) trở về vị trí trung gian và mạch đến phanh hãm bị đóng. Dầu có áp suất cao trong buồng e của piston phanh (16) chảy qua lỗ tiết lưu trong van hồi lưu chậm (8) và xả về thùng qua lỗ (24). Piston phanh bị đẩy hoàn toàn sang trái bởi lò xo (19). Kết quả, đĩa phanh (9) và đĩa ma sát (10) bị đẩy vào nhau, sự phanh được thiết lập.

4.4.4. Hoạt động của van phanh

Van phanh bao gồm một van kiểm tra, van đối trọng và van an toàn.

1 2 3 PA PB MA MB 4

Hình 4-28 Cấu tạo van phanh

1. Van kiểm tra; 2. Van đối trọng; 3. Van an toàn; 4. Van điều khiển Chức năng và hoạt động của từng van được đưa ra sau đây

4.4.4.1. Van đối trọng, van kiểm tra

PA PB

MA MB

1a 1b

2 4

Hình 4-29 Van đối trọng- Van kiểm tra 1. Van kiểm tra; 2. Van đối trọng; 4. Van điều khiển

- Chức năng: Khi máy chuyển động xuống dốc, trọng lượng của máy làm cho máy di chuyển nhanh hơn so với tốc độ của mô tơ di chuyển. Kết quả, nếu máy chuyển động ở chế độ thấp của động cơ, mô tơ sẽ quay không tải và máy sẽ chạy xa ( tự chạy), điều này rất nguy hiểm. Để ngăn cản điều này, các van sẽ tác động tạo chuyển động cho máy dựa trên tốc độ động cơ ( lưu lượng xả ra của bơm).

- Hoạt động khi dầu có áp suất cao được cung cấp:

PA PB MA MB 1a 1b 2 4 E1 S1 E2

Hình 4-30 Hoạt động của van đối trọng, van kiểm tra khi dầu áp suất cao được cung cấp

Khi cần điều khiển chuyển động được kích hoạt, dầu có áp suất cao từ van điều khiển được cung cấp tới cửa PA. Nó đẩy mở van kiểm tra (1a) và chảy từ cửa vào MA đến cửa ra MB của mô tơ. Tuy nhiên, đầu ra của mô tơ bị đóng bởi van kiểm tra (1b) và van đối trọng (2) nên áp suất dầu ở nhánh cung cấp tăng lên. Dầu áp suất cao từ nhánh cung cấp chảy đến lỗ E1 của van đối trọng (2) và lỗ E2 trong van này đến buồng S1. Khi áp suất trong buồng S1 đạt giá trị cao hơn áp suất trong mạch van, van đối trọng (2) bị đẩy sang phải. Kết quả, cửa MB và MA thông nhau, mạch ở cửa ra của mô tơ được mở và mô tơ bắt đầu quay.

- Hoạt động khi chuyển động xuống dốc:

Nếu máy tự chuyển động xuống dốc, mô tơ sẽ chạy không tải. Vì vậy, áp suất dầu ở cửa vào của mô tơ bị giảm xuống và áp suất ở buồng S1 qua lỗ E1, E2 cũng giảm xuống. Khi áp suất trong buồng S1 giảm xuống đến giá trị thấp hơn áp suất

trong mạch van, van đối trọng (2) bị quay lại phía trái bởi lò xo van, cửa ra MB bị tiết lưu.

Kết quả, áp suất trong mạch ra tăng lên. Lực cản được thiết lập tới sự quay của mô tơ. Điều này ngăn cản máy tự chạy. Trong một trường hợp khác, van di chuyển đến một vị trí nơi mà áp suất tại cửa ra cân bằng với áp suất tại cửa vào và lực sinh ra do trọng lượng của máy gây ra. Nó tiết lưu mạch ra và điều khiển mô tơ quay theo lượng dầu cung cấp từ bơm.

E1 S1 E2 PA PB MA MB 1a 1b 2 4

Hình 4-31 Hoạt động của van đối trọng, van kiểm tra khi chuyển động xuống dốc 4.4.4.2. Van an toàn ( hoạt động hai hướng, van an toàn hai mức độ)

- Chức năng:

1 2 3

MA

MB

Hình 4-32 Kết cấu van an toàn 1. Piston; 2. Lò xo; 3. Van tiết lưu

Khi máy dừng lại ( hoặc chuyển động xuống dốc), mạch dầu vào và ra khỏi mô tơ bị đóng lại bởi van đối trọng. Tuy nhiên, mô tơ vẫn tiếp tục quay do lực quán tính. Vì vậy, áp suất ở cửa ra của mô tơ trở nên cao bất thường và sẽ phá hỏng mô

tơ hoặc các đường ống. Van an toàn tác động để giảm áp suất của dầu và gửi nó đến cửa vào bên ngoài của mô tơ để ngăn cản sự phá huỷ các thiết bị.

- Hoạt động cả hai hướng:

* Khi áp suất trong buồng MB trở nên cao ( Khi quay phải ).

Khi ngừng chuyển động hoặc chuyển động xuống dốc, buồng MB ở cửa ra của mạch bị đóng bởi van kiểm tra của van đối trọng, nhưng áp suất tại cửa ra tăng do sự chuyển động theo quán tính của máy.

Ta có : 1 2 2 2 1 1 4 ) D ( p D F = π× − ×

p1: áp suất chất lỏng trong buồng MB

Nếu áp suất tăng quá áp suất đặt, Lực sinh ra ( F1) thắng lực lò xo (2) nên van tiết lưu (3) sẽ bị đẩy sang trái. Vì vậy, dầu sẽ chảy từ buồng MB sang buồng MA trong mạch.

1 2 3

MA

MB

* Khi áp suất trong buồng MA trở nên cao ( Khi quay ngược chiều): 1 MA MB 3 2

Hình 4-34 Hoạt động của van an toàn khi áp suất ở buồng MA cao

Khi ngừng chuyển động ( hoặc chuyển động xuống dốc), buồng MA trong mạch cửa ra bị đóng bởi van kiểm tra của van đối trọng nhưng áp suất ở cửa ra tăng do quán tính của máy.

Ta có : 12 2 2 3 2 4 ) D ( p D F = π× − ×

p2: áp suất chất lỏng trong buồng MA

Nếu áp suất tăng quá áp suất đặt, lực sinh ra (F2) sẽ thắng lực lò xo (2) nên van tiết lưu (3) sẽ bị đẩy sang trái. Vì vậy, dầu sẽ chảy từ buồng MA tới buồng MB trong mạch.

- Hoạt động của van an toàn hai mức độ

* Khi bắt đầu chyển động ( thiết lập áp suất cao):

M 1 2 3 4 G H J 5 MA MB

Hình 4-35 Hoạt động của van an toàn ở chế độ thiết lập áp suất cao 1. Piston; 2. Lò xo; 3. Van tiết lưu; 4. Van đối trọng; 5. Van điều khiển chuyển

động

Khi cần điều khiển chuyển động được kích hoạt, dầu áp suất cao từ bơm tác động lên van đối trọng (4) và mở mạch điều khiển đến van an toàn. Dầu chảy từ buồng G qua H rồi đến buồng J, đẩy piston sang phải và nén lò xo để thiết lập một tải trọng lớn hơn. Vì lý do này, áp suất đặt của van an toàn được chuyển đến áp suất đặt cao hơn.

* Khi ngừng chuyển động ( thiết lập áp suất thấp) MA MB M 1 2 3 4 G H J PA 5

Hình 4-36 Hoạt động của van an toàn ở chế độ thiết lập áp suất thấp

Khi cần điều khiển ở vị trí trung gian, áp suất trong buồng MA giảm và van đối trọng (4) quay về vị trí trung gian. Trong khi van đối trọng quay về vị trí trung gian, dầu áp suất cao từ buồng J chảy qua H và thoát ra buồng PA từ buồng G. Piston chuyển động sang trái, áp suất đặt trở nên nhỏ hơn. Vì lý do này, áp suất đặt của van an toàn được chuyển đến áp suất đặt thấp hơn và giảm sự rung động khi giảm tốc độ.

4.5. Các loại van

4.5.1. Van LS

4.5.1.1. Chức năng

Van LS có chức năng phát hiện ( cảm nhận) tải trọng và điều khiển lưu lượng của bơm.

Van này điều khiển lưu lượng của bơm chính (Q) dựa trên sự chênh lệch áp suất ∆PLS ( ∆PLS = PP2-PLS). Trong đó, PP2 là áp suất ở cửa ra của bơm chính còn PLS là áp suất ở cửa ra của van điều khiển. Áp suất bơm chính đến từ cửa vào của van điều khiển và áp suất PLS đến từ đầu ra của van điều khiển, áp suất Psig ( gọi là áp suất lựa chọn LS) từ van điện từ tỷ lệ LS- EPC đi vào van này.

4.5.1.2. Khi van điều khiển ở vị trí trung gian

f e d a b c 5 j 4 i 3 g 2 1 h 6 7 A A 8 PP2 PLS Psig PP PT

Hình 4-37 Hoạt động của van LS khi van điều khiển ở vị trí trung gian 1. Cần; 2. Piston trợ động; 3. Lò xo; 4. Piston; 5. Nút; 6. Phần đường kính nhỏ; 7.

Phần đường kính lớn; 8. Van TVC

Van LS là một van có ba đường điều khiển, với áp suất PLS từ cửa ra của van điều khiển được đem tới buồng i và áp suất PP2 của bơm chính được đem tới buồng j của đầu nút (5). Giá trị của lực của áp suất PLS với lực lò xo (F) và áp suất PP2

từ cửa vào van điều khiển Từ cửa ra van

của bơm chính quyết định vị trí của piston (4). Tuy nhiên, giá trị áp suất Psig của van EPC đi vào cửa e của van LS cũng quyết định vị trí của piston (4).

8 9 2

Hình 4-38 Mặt cắt A_A 8. Lò xo; 9. Đĩa; 2. Piston trợ động

Trước khi động cơ khởi động, piston trợ động bị đẩy sang phải bởi lò xo (8) tác dụng lên đĩa (9). Khi động cơ khởi động và cần điều khiển ở vị trí trung gian, giá trị áp suất PLS bằng 0 MPa ( nó được nối với đường dầu hồi thông qua van piston điều khiển). Tại thời điểm này, piston (4) bị đẩy sang trái, cửa d và c thông nhau. Áp suất PP của bơm đi vào phía cuối phần đường kính lớn, và đường kính nhỏ của piston trợ động (2). Vì vậy, đĩa cam lắc bị di chuyển đến vị trí tương ứng với góc nhiêng nhỏ nhất.

4.5.1.3. Hoạt động khi lưu lượng của bơm là lớn nhấtf f e d a b c 5 j 4 i 3 g 2 1 h 6 7 8 PP2 PLS Psig PP PT

Hình 4-39 Hoạt động của van LS khi lưu lượng của bơm là lớn nhất

Khi sự chênh lệch áp suất ( ∆PLS) giảm ( ví dụ, khi van điều khiển mở lớn và áp suất bơm PP2 giảm), piston (4) bị đẩy sang phải bởi lực liên kết giữa áp suất PLS và lực lò xo (3). Khi piston (4) di chuyển, cửa b và c nối thông với nhau và nối với van TVC. Khi điều này xảy ra, van TVC được nối với cửa xả nên mạch c-h trở thành trở thành mạch xả với áp suất PT. Vì lý do này, áp suất tại cuối phần đường kính lớn của piston trợ động (2) trở thành áp suất xả PT và áp suất PP của bơm đi vào phần cuối đường kính nhỏ đẩy piston trợ động (2) sang phải. Vì vậy, cần (1) và đĩa cam lắc cũng chuyển động sang phải làm cho lưu lượng của bơm đạt giá trị lớn hơn. Khi góc nghiêng của đĩa cam lắc đạt giá trị lớn nhất thì lưu lượng của bơm cũng đạt giá trị lớn nhất.

Nếu áp suất ở cửa ra Psig của van LS- EPC đi vào cửa e, áp suất này tạo ra một lực đẩy van piston chuyển động sang trái. Nếu piston (4) chuyển động sang trái, nó sẽ tác động làm cho áp suất đặt của lò xo nhỏ hơn và sự chênh lệch áp suất giữa áp suất PLS và PP2 thay đổi khi cửa b và c của piston (4) được nối với nhau.

Từ cửa vào van điều khiển Từ cửa ra van điều

4.5.1.4. Hoạt động khi lưu lượng bơm là nhỏ nhấtPP2 PP2 PLS Psig PP PT f e d a b c 5 j 4 i 3 g 2 1 h 6 7 8

Hình 4-40 Hoạt động của van LS khi lưu lượng của bơm là nhỏ nhất

Khi sự chênh lệch áp suất (∆PLS) tăng ( ví dụ, khi van điều khiển mở nhỏ và áp suất bơm chính tăng), áp suất bơm chính PP2 đẩy piston (4) sang trái. Khi piston di chuyển, áp suất bơm PP đi từ cửa d sang cửa c và đến cửa h, nó đi vào phần cuối đường kính lớn và đường kính nhỏ của piston trợ động (2). Do đó, piston trợ động (2) bị đẩy sang trái. Kết quả, cần (2) và đĩa cam lắc cũng bị đẩy sang trái, lưu lượng của bơm nhỏ dần. Khi góc nghiêng đạt giá trị nhỏ nhất thì lưu lượng của bơm cũng nhỏ nhất.

Nếu áp suất Psig đi vào cửa e, nó tác động làm cho áp suất đặt của lò xo trở nên yếu hơn. từ cửa vào van điều khiển Từ van LS-EPC Từ cửa ra van điều khiển

4.5.1.5. Khi piston trợ động ở vị trí cân bằngpen pen f e d a b c 5 j 4 i 3 g 2 1 h 6 7 8 PP2 PLS Psig PP PT

Hình 4-41 Hoạt động của van LS khi piston trợ động ở vị trí cân bằng Gọi: A1 là diện tích phần cuối đường kính lớn (7) của piston trợ động

A0 là diện tích phần cuối đường kính nhỏ (6) của piston trợ động Pen là áp suất dầu ở phần cuối đường kính lớn piston trợ động

Nếu áp suất ra của bơm chính ( PP2) của van LS cân bằng với tổng hợp của lực lò xo (3) và áp suất PLS, và A0×pp=A1×pen thì piston trợ động sẽ dừng lại ở vị trí này và đĩa cam lắc sẽ được giữ ở vị trí trung gian.

4.5.2. Van TVC

4.5.2.1. Chức năng

Khi áp suất đầu ra của hai bơm chính lần lượt là pa1 và pa2 tăng cao, van TVC điều khiển bơm để lượng dầu không vượt quá một lượng dầu cố định ( phù hợp với áp suất đầu ra của bơm), dòng chảy không đổi nếu van điều khiển mở lớn hơn. Bằng cách này, công suất nó mang ra bằng công suất điều khiển. vì vậy, công suất tiêu thụ của bơm không vượt quá công suất động cơ.

Nói cách khác, nếu tải trọng trong quá trình vận hành và áp suất đầu ra của bơm tăng cao, nó giảm lưu lượng từ bơm. Nếu áp suất bơm giảm xuống, nó sẽ tăng lưu