Chương 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
2.5. Thiết kế hệ thống thủy lực của cẩu đặt lên xe
2.5.2. Tính toán hệ thống dẫn động
2.5.2.1. Chọn phương án của hệ thống dẫn động
Dẫn động điều khiển cẩu là dẫn động thuỷ lực với nguồn năng lượng thuỷ lực được cung cấp từ bơm thuỷ lực lắp ở mặt bích phía sau của bộ trích công suất lắp trên hộp số của ôtô, bộ trích công suất dẫn động bơm điều khiển bằng van điện hơi.
Bơm thuỷ lực cung cấp cho hệ thống được chọn là loại bơm bánh răng có đặc điểm là mặt bích ở phía trục bánh răng chủ động có kích thước phù hợp để lắp ghép với mặt bích ở phía đấu trục ra của bộ trích công suất, áp suất và lưu lượng của bơm ứng với số vòng quay ở đầu trục ra của bộ trích công suất phải đảm bảo yêu cầu của cẩu. Bơm thuỷ lực loại bánh răng có đặc tính là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, chắc chắn, làm việc tin cậy, tuổi bền cao, kích thước nhỏ gọn, có khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn, ..., đặc biệt là áp suất tương đối phù hợp với áp suất yêu cầu của cẩu.
Điều khiển bơm: trục bánh răng chủ động của bơm được nối trực tiếp với trục ra của bộ trích công suất, do đó khi ta gài khớp cho bộ trích công suất hoạt động thì bơm cũng hoạt động. Vậy điều khiển bộ trích công suất cũng là điều khiển bơm.
Sơ đồ dẫn động hệ thống thuỷ lực của cẩu lắp trên xe được thiết kế được thể hiện ở sơ đồ sau:
Hình 2.15. Sơ đồ hệ thống thuỷ lực dẫn động cẩu
1- tổng van; 2- Van chia;3- dòng điều khiển chiều dài cần cẩu; 4- dòng điều khiển móc cẩu; 5- dòng điều khiển nâng hạ cần cẩu; 6- dòng điều khiển xoay cần cẩu; 7- dòng điều khiển chân chống bên phụ; 8- dòng điều khiển chân chống bên tài; 9-Dòng điều khiển lên cẩu, hạ cẩu; 10- Dòng điều khiển vô ra cần; 11- Dòng điều khiển ra vào cáp; 12-Dòng điều khiển quay; 13- Bầu lọc; 14-Thùng chứa dầu; 15-Bơm thủy lực; 16-Bộ trích công suất; 17- Van điện hơi; 18- Bình chứa khí nén; 19- Xilanh khí nén; 20- Đèn tín hiệu; 21- Công tắc; 22- Cầu chì; 23- Nguồn điện
2.5.2.2. Điều khiển bơm thuỷ lực
Trục bánh răng chủ động của bơm được nối trực tiếp với trục ra của bộ trích công suất, do đó điều khiển bơm thuỷ lực cũng là điều khiển bộ trích công suất. Theo sơ đồ
hình 2.15, ta có thể nêu được nguyên lý vận hành điều khiển bộ trích công suất như sau:
- Lúc đầu khi bộ trích công suất chưa hoạt động thì công tắc điện gài bộ trích công suất ở vị trí tắt.
- Khi muốn gài bộ trích công suất để hoạt động, ta ngắt ly hợp hoàn toàn và bật công tắc gài bộ trích công suất ở vị trí bật.
- Lúc này, đèn tín hiệu sẽ được bật sáng, dòng điện qua cầu chì vào cuộn dây của rơle làm cho rơle mở van khí nén, khí nén từ bình chứa vào buồng khí nén của bộ trích công suất, khí nén sẽ ép màng và đẩy trục gài khớp cho bánh răng nối trục ra của bộ trích công suất ăn khớp với bánh răng trung gian ăn khớp với bánh răng trên hộp số. Khi gài ly hợp thì bộ trích công suất làm việc kéo theo bơm hoạt động và cung cấp dầu thuỷ lực cho hệ thống thuỷ lực của cẩu lắp trên xe hoạt động.
2.5.2.3. Tính thiết kế bộ trích công suất của xe Isuzu FVR34S a. Xác định tỷ số truyền của hộp trích công suất
Ta chọn tỷ số truyền từ hộp số sang bộ trích công suất it = 1,3 Chọn số vòng quay của động cơ khi cẩu hoạt động ndc = 2600 v/p Số vòng quay của bơm : nb=2500 v/p
Vậy tỷ số truyền của hộp trích công suất : 2600 0,8
. 2500.1, 3
dc ht
b t
i n
= n i = =
Trong đó :
+ ndc: Số vòng quay của động cơ, chọn ở số vòng quay khi cẩu hoạt động + nb: Số vòng quay làm việc của bơm thủy lực, nb = 2500 v/p
+ it : Tỷ số truyền từ trục khủy đến bánh răng trích công suất của hộp số it = 1,3
b. Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục
Hình 2.16. Sơ đồ bộ trích công suất Trong đó:
I. Trục chủ động của hộp trích công suất II.Trục bị động của hộp trích công suất III. Trục số của hộp số
Theo [1] ta có:
M = n
.P 10 . 55 ,
9 6 (2.40) Trong đó:
+ M: Mômen trên trục (N.mm) + P: Công suất trên trục (kW) + n: Số vòng quay của trục (v/ph) nII = 2500 v/ph
Công suất bơm được tính theo [4]:
. 600.
II
b b
P Q P
= (2.41) Trong đó:
+ Qb: Lưu lượng bơm (lít/phút) + P: Áp suất làm việc của bơm (bar)s +b : Hiệu suất của bơm, chon b = 0,85 Thay số vào (2.41), ta được :
𝑃II = 101,5.226
1,02.600.0,85 = 44,1(𝑘𝑊) Thay số vào (2.40) ta có: MII= 9, 55.106. 44,1
2500 = 168462 (N.mm) Tỷ số truyền của hộp trích công suất iht = 0,8
Ta có: PI =
ol br
PII
. (2.42) Trong đó:
+ PII: Công suất trên trục II.
+ br: Hiệu suất bộ bánh răng trụ, br = 0,97 + ol: Hiệu suất 1 cặp ổ bi, ol = 0,99
Thay số vào công thức (2.42) ta tính được : PI = 44,1
0,97.0,99 =46,1kW
n1 = n2.iht
n 1= 2500.0,8 = 2000 v/ph
Vậy MI =9, 55.106. 46
2000 = 219650 N.mm
Bảng 2.7. Thông số tính toán các trục của bộ trích công suất Trục
Thông số I II
Công suất, P(kW) 46 44,1
Tỷ số truyền, i 0.8 0.8
Số vòng quay, n(v/ph) 2000 2500
Moomen xoắn,
M(N.mm) 219650 168462
Dựa vào các thông số trên ta chọn được bộ trích công suất với các thông số phù hợp với các chế độ làm việc của cần cẩu.