Tổng quan các máy của hãng caterpillar
Giới thiệu chung về về hãng Caterpillar
- Caterpillar là một công ty ở Mỹ, chuyên về thết kế, sản xuất, quảng cáo và bán máy móc, động cơ đốt trong,
Các dòng máy Caterpillar
a Máy xúc đào bánh xích Caterpillar
Các sản phẩm bánh xích được thiết kế để có sức tải lớn, cho phép di chuyển hiệu quả trên những địa hình phức tạp như vũng bùn lầy và trong các hoạt động khai thác khoáng sản Chúng sử dụng động cơ Caterpillar C9, mang lại hiệu suất mạnh mẽ và độ bền cao.
ACERT có công suất vượt trội lên đến 201kW và tốc độ quay 1800 vòng/phút, cho phép các máy bánh xích hoạt động liên tục trong thời gian dài Đặc biệt, cánh tay đào dài và khả năng đào sâu tối đa lên tới 9m giúp tăng cường hiệu quả và tốc độ hoàn thành công việc.
Máy xúc bánh xích thường di chuyển chậm do hạn chế về khối lượng, phù hợp với địa hình ít cơ động Giá thành của máy xúc này rất đa dạng, phụ thuộc vào dung tích gàu; gàu lớn hơn sẽ có giá cao hơn Hiện tại, máy xúc bánh xích mini 0.6m có giá khoảng 1.5 – 1.8 tỷ đồng cho hàng nhập khẩu.
Hình 1.1 Máy xúc đào bánh xích b Máy xúc đào Caterpillar bánh lốp
Máy xúc bánh lốp Caterpillar có đặc điểm và chức năng tương tự như máy xúc bánh xích, nhưng với ưu điểm di chuyển nhanh chóng và bám đường tốt hơn Chính vì vậy, bánh lốp thường được trang bị cho các dòng máy mini cần di chuyển nhiều.
Hình 1.2 Máy xúc đào bánh lốp c.Máy san Caterpillar
Máy san là thiết bị quan trọng trong xây dựng, được sử dụng để san bằng và tạo hình dáng bề mặt nền công trình, giúp cho quá trình đầm tiếp theo dễ dàng và hiệu quả Với lưỡi máy linh hoạt, máy san có thể đào rãnh thoát nước, đào đắp nền đường, và làm phẳng các mái ta luy Ngoài ra, máy còn được dùng để san lấp rãnh lắp đặt đường ống, thu dọn hiện trường sau khi hoàn thành công trình Khi được trang bị thêm thiết bị phun xăng xới và lưỡi ủi, máy san có khả năng cày xới đất và ủi đất với cự ly lên đến 30m, mang lại hiệu quả cao khi làm việc với đất cấp I.
II Với cấp đất cao hơn hay có lẫn sỏi đá, nên cày xới đất trước khi cho máy san làm việc
Tổng quan về máy ủi
Qúa trình làm việc của máy ủi
Máy ủi là thiết bị phổ biến trong lĩnh vực đào và vận chuyển đất, thường được sử dụng cho các khoảng cách dưới 100 mét.
Máy ủi là loại máy làm việc theo chu kỳ, một chu kỳ làm việc bao gồm các giai đoạn sau:
- Cắt đất và tích lũy đất trước lưỡi ủi
- Chuyển đất về phía trước và đổ đất
Để nâng cao năng suất máy ủi, cần tối ưu hóa chế độ lực kéo trong từng giai đoạn làm việc, đặc biệt là trong giai đoạn cắt đất và tích lũy đất trước lưỡi ủi Việc chạy không tải về vị trí cũ và tiếp tục chu kỳ mới sẽ giúp rút ngắn thời gian làm việc của máy.
Qúa trình cắt đất và tích lũy đất của máy ủi được tiến hành theo 3 cách:
Hình 1.7 Sơ đồ thi công máy ủi
+ Cắt đất và tích đất và tích lũy đất có chiều dày phoi không đổi trên suốt quãng đường đào L1 (sơ đồ a)
Cách sử dụng máy ủi để đào đất không hợp lý do không tận dụng triệt để chế độ lực kéo, dẫn đến quãng đường đào lớn và thời gian làm việc kéo dài, giảm năng suất Phương pháp này ít được áp dụng, chỉ sử dụng khi máy ủi hoạt động trên địa hình dốc lớn, lúc này lực cản giảm dần và chuyển thành lực đẩy.
+Cắt theo sơ đồ b: nó chỉ sử dụng khi thi công gặp đất rắn có lực cản cắt riêng lớn
Quá trình đào đất theo sơ đồ c được chia thành hai giai đoạn: đầu tiên, lưỡi dao cắt sâu vào đất cho đến khi đạt độ sâu cắt tối đa C3, sau đó nâng lưỡi ủi lên để giảm chiều sâu cắt xuống mức tối thiểu hmin, tạo ra vết cắt hình thang Sơ đồ này tối ưu hóa chu kỳ làm việc và chiều dài quãng đường cắt đất, mang lại năng suất cao, được áp dụng cho hầu hết các loại máy ủi trên mọi địa hình Mối quan hệ giữa chiều sâu cắt và chiều dài quãng đường đào đất theo ba sơ đồ là C1 < C2 < C3 và L1 > L2 > L3 Sau khi hoàn tất giai đoạn đào đất, máy ủi sẽ chuyển đất về phía trước, nhưng trong quá trình di chuyển, đất sẽ bị rơi vãi sang hai bên Để khắc phục tình trạng này, lưỡi ủi sẽ cắt đất với chiều sâu hmin để bù đắp lượng đất đã mất mà không thay đổi.
Giai đoạn đổ đất có thể đổ theo hai phương pháp:
-San rải thành lớp nếu nơi máy thi công cần lấy đất để san lấp
Rải đất theo đường chéo khi máy san lấp rãnh với bờ thoải giúp tăng hiệu quả công việc Phương pháp này không chỉ giúp máy san rải đất mà còn đảm bảo đất được đầm chặt, tạo nền tảng vững chắc cho công trình.
Phương pháp san lấp theo hình thức lấn dần được áp dụng khi máy san lấp hồ ao có chiều sâu lớn và bờ dốc đứng Phương pháp này giúp giảm độ dốc thi công cho máy ủi, từ đó giảm lực cản khi máy chạy lùi không tải sau khi hoàn thành việc đổ đất Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không đảm bảo độ chặt cao cho đất.
Khi không cần lấy đất để san lấp, máy thi công sẽ đổ đất bằng cách nâng dần bàn ủi lên, tạo thành đống đất cao hơn mặt bằng thi công Phương pháp này giúp máy đào hoặc máy xúc dễ dàng xúc đất và đổ lên ô tô.
Các hệ thống trong máy ủi DR6
Hệ Thống Động Lực
Hệ thống động lực bao gồm động cơ diesel gắn trên khung máy, bộ biến mô và hộp số thủy lực lắp đặt phía sau động cơ Hệ thống này nhận động lực từ động cơ, chuyển đổi thành mô men xoắn và truyền tới bộ truyền lực cuối.
Bộ ly hợp lái và phanh kiểu ma sát ướt có vai trò quan trọng trong việc thay đổi hướng chuyển động của máy khi thực hiện các vòng quay trái hoặc phải Hai bộ ly hợp này được lắp đặt ở hai đầu trục ra, giúp ngắt hoặc truyền chuyển động tới bánh sao chủ động một cách hiệu quả.
Hình 1.8 Động cơ máy ủi
Hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động bao gồm biến mô thủy lực và hộp số hành tinh với 5 bộ ly hợp cho các chế độ tiến, lùi, số 1, số 2 và số 3 Bên trong hộp số, có bộ truyền bánh răng hành tinh và các cảm biến tốc độ đầu ra, đầu vào Cụm van điện-thủy lực điều khiển dòng dầu để mở hoặc đóng các ly hợp theo chế độ lựa chọn từ tay điều khiển, với 5 van điện tương ứng để điều khiển từng bộ ly hợp.
Bộ công tác
Bộ công tác bao gồm lưỡi ủi, hai xi lanh nâng hạ và xi lanh điều khiển nghiêng lưỡi ủi để bạt góc ta luy khi cần thiết Hai càng đỡ ở hai bên liên kết với khung máy bằng khớp ổ quay, đồng thời có thể bổ sung bộ công tác xới để tăng cường hiệu quả làm việc.
Hệ thống di chuyển
Bộ phận di chuyển của máy bao gồm hai bánh sao được gắn trên khung bằng các bu lông liên kết, cùng với hai bánh dẫn hướng và các bánh lăn bánh tỳ ở hai bên mỗi dải xích Bên trong hai bánh sao, có bộ bánh răng hành tinh được lắp đặt nhằm giảm tốc độ truyền từ bộ truyền mô men.
Bánh xích treo loại A bao gồm bánh sao chủ động được gắn trên khung máy, dẫn động mô men từ hộp số qua bộ ly hợp lái và phanh, cùng với trục láp của bộ truyền lực cuối kiểu giảm tốc bánh răng hành tinh.
Hình 1.9 Cơ cấu bánh xích treo loại A
Hệ thống điều khiển
Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống Điện- Thủy lực điều khiển biến mô, hộp số, phanh và lái máy ủi Caterpillar D6R
1 Hê thống điều khiển lái
5 Mô đun hệ thống điều khiển (CMS)
9 Van điều khiển phanh và lái
10 Van giảm áp chính và van điều khiển hộp số
13 Ly hợp phanh và lái
A Tốc độ đầu ra của biến mô
B Tốc độ đầu vào hộp số
C Tốc độ đầu ra của hộp số
E Nhiệt độ dầu thủy lực
Trên máy ủi Caterpillar D6R, hệ thống điều khiển hộp số, phanh và lái được vận hành bởi cơ cấu điện tử và thủy lực Hộp ECM nhận tín hiệu từ các cảm biến như bàn đạp phanh, lái, cần điều khiển đi số, cùng với cảm biến tốc độ đầu vào và đầu ra của hộp số, cảm biến nhiệt độ dầu và áp suất Sau đó, nó gửi tín hiệu điều khiển tới các van điện để điều chỉnh dòng dầu, mở van thủy lực để kiểm soát phanh, lái, thay đổi hướng di chuyển và điều chỉnh tốc độ truyền của hộp số hành tinh theo điều kiện làm việc của máy.
Hình 1.11 Hệ thống điều khiển
Hệ thống điện điều khiển bao gồm hộp ECU, thu nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí cần đi số, bàn đạp, công tắc phanh và cần lái, sau đó gửi tín hiệu 24V để điều khiển các van điện cho chế độ di chuyển, đi số, phanh và lái Hộp ECU cũng truyền tín hiệu qua mạng liên kết tới màn hình hiển thị, cho phép theo dõi thông số hoạt động và mã lỗi khi xảy ra sự cố Bên cạnh đó, máy còn tích hợp hệ thống nạp, sấy, khởi động, đèn chiếu sáng tín hiệu và hệ thống gạt nước rửa kính, cùng với bộ điều khiển lưỡi ủi và giàn xới.
Toàn bộ hệ thống điều khiển của máy ủi D6R được thiết kế nhằm giảm thiểu sức lao động và dễ dàng vận hành Cần điều khiển lưỡi ủi và giàn xới tích hợp hệ thống thủy lực dẫn hướng, mang lại sự thoải mái và chính xác cho người lái Khi hệ thống AccuGrade được kích hoạt, lưỡi ủi sẽ được điều khiển bằng điện và thủy lực Trong chế độ điều khiển thủ công, máy ủi hoạt động thông qua hệ thống thủy lực điều khiển.
Chỉ cần chạm một ngón tay, công tắc thanh truyền sẽ kích hoạt chế độ không tải thấp hoặc cao Bàn đạp giảm tốc giúp vận hành viên điều khiển tốc độ động cơ khi công tắc ga ở vị trí không tải cao Người dùng có thể dễ dàng điều chỉnh tốc độ động cơ ở bất kỳ khoảng nào giữa vùng không tải cao và thấp bằng cách sử dụng bàn đạp ga để đặt tốc độ mong muốn và ấn công ga trong khoảng ba giây.
Người vận hành sử dụng bộ điều khiển tay cầm duy nhất để thực hiện các thao tác chọn hướng và số, giúp tăng cường độ chính xác trong các khu vực chật chội Bộ điều khiển thanh lái cho phép làm việc gần các kết cấu, cọc tiêu và máy thi công khác một cách hiệu quả Lái vi sai mang lại khả năng điều biến tốt nhất, trong khi công tắc khóa bộ công tác đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
-Van khóa bộ công tác giúp tránh được hoạt động không mong muốn của bộ công tác giúp làm tang tính an toàn
HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ỦI VÀ MÔ
HÌNH HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ DR6 2.1 Hệ thống cơ điện tử điều khiển hoạt động của máy ủi DR6
2.1.1 Giới thiệu chung về hệ thống cơ điện tử a) Giới thiệu chung về hệ thống cơ điện tử
Cơ điện tử là sự kết hợp đa dạng của nhiều lĩnh vực như cơ khí, điện tử, điều khiển và tin học, nhằm tạo ra những sản phẩm mới với tính năng vượt trội Sự liên kết này không chỉ mang lại những giải pháp sáng tạo mà còn thúc đẩy sự phát triển công nghệ hiện đại.
Hệ thống cơ điện tử hiện đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật, đặc biệt trong bối cảnh số hóa và sự phát triển của công nghệ trí tuệ nhân tạo.
Hình 2.2 Liên ngành và phạm vi ứng dụng của hệ thống cơ điện tử
Theo cấu trúc hệ thống, các thành phần cơ bản của hệ thống cơ điện tử bao gồm:
+ Giao tiếp thời gian thực
Theo cấu trúc module có thể mô tả hệ thống cơ điện tử như sau:
Hình 2.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống cơ điện tử
2.1.2 Giới thiệu chung máy ủi D6R Caterpillar
Máy ủi Caterpillar D6R là máy bánh xích treo loại A với công suất 199 HP, chuyên dùng cho thi công nền mặt Máy được trang bị hệ thống truyền động thủy lực, cho phép điều khiển bộ công tác để san lấp và bạt góc ta luy Với tính năng di chuyển tiến, lùi linh hoạt thông qua công tắc đảo chiều và cảm biến gửi tín hiệu về hộp ECM, máy có thể điều chỉnh tốc độ di chuyển bằng cách ấn nút điều khiển tương ứng Hệ thống phanh và lái sử dụng ly hợp ma sát ướt, giúp máy quay vòng ổn định khi thực hiện thao tác lái sang trái hoặc phải Caterpillar D6R được ứng dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng nhờ vào hiệu suất và tính năng vượt trội.
Máy có khả năng thực hiện nhiều công việc như san lấp mặt đường, cày xới bề mặt, bạt góc ta luy và điều chỉnh tốc độ di chuyển linh hoạt ở các mức khác nhau.
Trong hệ thống thủy lực của máy ủi Caterpillar, bơm thủy lực chính sử dụng bơm piston rô to hướng trục, trong khi bơm lái và hộp số sử dụng bơm bánh răng Hệ thống thủy lực của bộ công tác hoạt động cơ khí thông qua cần kéo để đóng mở các van thủy lực, cho phép dầu chảy tới các xi lanh thủy lực thực hiện nhiệm vụ Động cơ máy ủi sử dụng động cơ diesel thông thường với 6 máy, có công suất 199 HP.
Bơm cao áp trên máy là loại bơm dãy PE, được điều khiển bằng tay qua dây cáp kéo, giúp điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt và từ đó thay đổi tốc độ của động cơ Vòi phun sử dụng là loại vòi phun cơ khí thông thường.
2.1.3.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ủi D6R a Cấu tạo
Hình 2.4.Cấu tạo máy ủi Caterpillar D6R
1 Lưỡi ủi 5 Cabin điều khiển
2 Xylanh thanh chống xiên 6 Bộ di chuyển bánh xích
3 Xy lanh nâng hạ 7 Khung ủi
Hình 2.5 Các bộ máy của máy ủi D6R
Các bộ máy của máy ủi được sơ đồ hóa như hình 2.2 với các thao tác làm việc của máy như sau:
+ Di chuyển tiến lùi (nhờ động cơ thủy lực)
+ Thay đổi tốc độ (sang số nhờ hộp số hành tinh)
+ Nâng hạ lưỡi ủi (dùng cặp xi lanh thủy lực làm việc đồng thời)
+ Điều chỉnh góc cắt của lưỡi ủi b Nguyên lý làm việc.
Nguồn động lực của hệ thống là động cơ Diesel, truyền chuyển động và công suất qua hệ thống trung gian đến bơm thủy lực Khi bơm hoạt động, nó tạo ra dầu thủy lực với áp suất cao, cung cấp cho các cơ cấu thủy lực như xi lanh và động cơ thủy lực, từ đó thực hiện quá trình làm việc của máy.
Người lái máy thực hiện các thao tác điều khiển máy một cách đồng thời hoặc độc lập, bao gồm di chuyển máy tiến và lùi, nâng hạ lưỡi ủi, và thay đổi góc cắt của lưỡi ủi.
- Quá trình làm việc của máy gồm 2 giai đoạn:
Người lái máy điều khiển cắm lưỡi ủi xuống nền đất với độ dày cắt phù hợp, sau đó tiến máy về phía trước để tích tụ đất trước lưỡi ủi.
Để vận chuyển, người lái máy nâng lưỡi ủi lên một mức nhất định mà chưa thoát khỏi nền đào, nhằm đào thêm lượng đất bù lại cho đất rơi vãi, sau đó di chuyển máy về phía vị trí cần vận chuyển.
Mô hình hệ thống cơ điện tử trên máy ủi D6R
Hộp số bánh răng hành tinh điều khiển điện thủy lực
Biến mô và hộp số hành tinh nhận động lực từ động cơ, sau đó truyền mô men tới bộ truyền lực cuối để di chuyển máy với các tốc độ khác nhau Quá trình này dựa vào tín hiệu điều khiển từ hộp ECM, gửi đến các van điện để điều chỉnh hoạt động.
Hộp ECM nhận tín hiệu từ các cảm biến như vị trí tay đi số, công tắc đảo chiều, công tắc lựa chọn tốc độ và cảm biến tốc độ, sau đó gửi tín hiệu điều khiển đến các van điện Điều này cho phép ECM thực hiện chức năng đảo chiều chuyển động và điều chỉnh tốc độ máy bằng cách đóng mở các ly hợp.
Hình 2.8.Cấu tạo hộp số máy ủi D6R
1 Van giảm áp chính; 2 Vỏ hộp số; 3 Van điều khiển hộp số và biến mô; 4.Van giảm áp dầu bôi trơn; 5 Trục đầu vào; 6 Bánh răng mặt trời của số lùi; 7 Trục bánh răng hành tinh ; 8 Vành răng của di chuyển lùi; 9 Bánh răng hành tinh số lùi; 10 Đĩa ma sát; 11 Đĩa thép; 12 Piston; 13 Bánh răng hành tinh di chuyển tiến; 14 Bánh răng hành tinh tốc độ số 3; 15 Vành răng cho tốc độ bánh răng thứ 3; 16 Bánh răng mặt trời cho tốc độ số 2; 17 bánh răng hành tinh cho tốc độ số 1; 18 Bánh răng mặt trời cho tốc độ số 1; 19 Đầu ra trục; 20 Vòng bánh cho tốc độ bánh răng 1; 21 Giá đỡ cho bánh răng tốc độ 1; 22 Giá đỡ ly hợp cho bánh răng tốc độ 1; 23 Giá đỡ ly hợp cho bánh răng tốc độ 2; 24 Bánh răng hành tinh cho tốc độ số 2; 25 Vòng răng cho tốc độ số 2; 26 Giá đỡ ly hợp cho bánh răng tốc độ 3; 27 Giá đỡ bánh răng tốc độ số 2 và 3; 28 Giá đỡ ly hợp di chuyển tiến; 29 Bánh răng mặt trời cho di chuyển tiến 30
Vành răng của di chuyển tiến và các bộ phận liên quan như giá đỡ số tiến, giá đỡ ly hợp số lùi, lò xo hồi vị, và vành răng số lùi đóng vai trò quan trọng trong hệ thống truyền động Chốt và giá đỡ bộ truyền số lùi cũng là những thành phần không thể thiếu, đảm bảo hoạt động hiệu quả của cơ cấu này.
Khi bật công tắc đảo chiều sang vị trí tiến và chọn số 1, ly hợp số 2 và số 5 sẽ đóng, giúp truyền động lực từ bộ chuyển đổi mô-men xoắn (biến mô) đến trục đầu vào 5, sau đó được chuyển tiếp đến đầu ra trục 19.
Hoạt động của tốc độ số tiến 1 trên mô hình ly hợp số 2 được điều khiển bởi áp lực dầu thủy lực tác động lên các piston ly hợp, giữ các vòng răng 30 ở vị trí cố định Trong khi đó, ly hợp số 5 cũng được kích thích bởi áp lực dầu thủy lực cho các piston, kết hợp với vành răng 20 Động lực từ bộ chuyển đổi Biến mô được truyền đến đầu vào trục 5, và chuyển động quay của trục đầu vào đi qua bánh răng mặt trời 29, sau đó được chuyển đến bánh răng hành tinh.
Vòng răng 30 được cố định ở vị trí ly hợp số 2, do đó bánh răng hành tinh13 quay dẫn động 31 quay ở bên trong vòng răng 30
Giá đỡ hành tinh 31 và giá đỡ 27 kết hợp với trục bánh răng hành tinh, tạo thành một khối xoay đồng nhất Do đó, vòng quay của giá đỡ 31 chuyển hóa thành mô men, mặc dù bánh răng hành tinh 24 được truyền đến các vòng bánh răng 25.
Giá đỡ hành tinh 21 được ăn khớp với vành răng 25, do đó họ xoay như một khối, và tự quay được chuyển đến bánh răng hành tinh 17
Vòng răng 20 được gắn cố định tại vị trí số 5 của ly hợp, dẫn đến việc bánh răng hành tinh quay Sự quay của bánh răng mặt trời 17 làm cho bánh răng 18 cũng quay, từ đó tạo ra chuyển động cho trục 19 và truyền mô men ra ngoài.
(số tiến 2,3 tương tự chỉ thay đổi sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng để tạo ra momen và tỷ số truyền khác nhau)
Khi chọn số lùi 1, ly hợp số 1 và số 5 của hộp số sẽ được đóng, giúp truyền động lực từ bộ chuyển đổi biến mô tới trục đầu vào 5, sau đó lực được chuyển tiếp đến đầu ra trục 19.
Hoạt động của ly hợp số 1 và số 5 được kích thích bởi áp lực dầu thủy lực tác dụng lên các piston ly hợp, với ly hợp số 1 có các vòng răng 36 ở vị trí cố định và ly hợp số 5 tham gia cùng vành răng 20 Động lực từ bộ chuyển đổi Biến mô được truyền tới đầu vào trục 5, với vòng quay của trục đầu vào được chuyển qua bánh răng mặt trời 6 và tiếp tục đến bánh răng hành tinh.
Vòng răng 36 được cố định tại vị trí số ly hợp 1, dẫn đến việc bánh răng hành tinh 9 quay và làm cho vòng răng 8 xoay Vòng răng 8 quay ngược chiều từ trục vào và quay giá đỡ hành tinh 31.
Giá đỡ 31 và giá đỡ 27 cùng với trục bánh răng hành tinh kết hợp với nhau để xoay thành một khối thống nhất Sự quay của giá đỡ 31 tạo ra mô men xoắn, được truyền tới bánh răng hành tinh 24 và sau đó chuyển tiếp đến vành răng 25.
Giá đỡ hành tinh 21 kết hợp với vành răng 25, cho phép chúng xoay như một khối Sự quay này được truyền đến bánh răng hành tinh 17, trong khi vòng răng 20 được cố định ở vị trí số 5 của ly hợp Điều này dẫn đến việc bánh răng hành tinh quay và bánh răng mặt trời 17 cũng quay, từ đó làm quay bánh răng mặt trời 18 Cuối cùng, điều này khiến trục 19 quay và truyền mô men ra ngoài.
(số lùi 2,3 tương tự chỉ thay đổi sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng để tạo ra momen và tỷ số truyền khác nhau)
2.2.2 Hệ thống điều khiển hệ thống phanh lái liên hợp
Hình 2.10.Sơ đồ hệ thống điện điều khiển phanh, lái máy ủi D6R trên mô hình
* Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái và hệ thống phanh
Hình 2.11.Sơ đồ hệ thống Điện-Thủy điều khiển biến mô, hộp số, phanh và lái máy ủi D6R
1 Công tắc điều khiển lái; 2 Công tắc phanh dừng; 3 Liên kết mạng data link; 4 Hộp điều khiển ECM 5 Hệ thống màn hình; 6 Giắc kết nối ECM; 7 Giắc kết nối
Hệ thống ECM bao gồm nhiều thành phần quan trọng như giắc kết nối chẩn đoán, van điều khiển phanh và lái, van giảm áp chính cùng với van điều khiển hộp số, và van ưu tiên Ngoài ra, bàn đạp phanh và ly hợp phanh cũng đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo hiệu suất và an toàn của hệ thống.
A Cảm biến tốc độ đầu ra biến mô
B Cảm biến tôc độ đầu vào hộp số
C Cảm biến tốc độ đầu ra hộp số
D Cảm biến tốc độ động cơ
E Cảm biến nhiệt độ dầu hộp số
Hệ thống điều khiển áp suất ly hợp bằng điện tử (ECPC) kết hợp với hệ thống điều khiển điện tử nguồn công suất, sử dụng mô đun điều khiển điện tử ECM (4) để xử lý tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ, tốc độ đầu vào và ra của hộp số, cùng với tín hiệu nhiệt độ dầu hộp số Mỗi ly hợp được điều khiển bởi một van điện từ tương ứng trong mạch điều khiển thủy lực, hoạt động theo tỷ lệ Mô đun ECM (4) điều chỉnh dòng điện đến các van này, đảm bảo thời gian mở van điện cung cấp dầu đầy đủ cho ly hợp khi người vận hành yêu cầu dịch chuyển, đồng thời điều chế áp suất ly hợp một cách hiệu quả.
Hệ thống tự chẩn đoán lỗi của thiết bị máy ủi D6R
Màn hình hiển thị
Hình 2.26 Hệ thống màn hình máy ủi D6R
A Đồng hồ báo nhiệt độ nước làm mát
B Đồng hồ báo nhiệt độ dầu thủy lực
C Đồng hồ báo nhiệt độ dầu hộp số
D Đồng hồ báo mức nhiên liệu
E Các đèn chỉ thị cảnh báo
Hệ thống giám sát màn hình Catterphillar là một giải pháp điện tử giúp theo dõi liên tục hoạt động của máy móc Được thiết kế theo kiểu mô đun linh hoạt, hệ thống này bao gồm nhiều thiết bị khác nhau để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho các hệ thống máy.
Mô đun hiển thị chính
Các cảm biến và các công tắc khác nhau
Mô đun đồng hồ đo là bộ phận quan trọng trong hệ thống giám sát màn hình, chịu trách nhiệm hiển thị thông tin từ các công tắc, cảm biến và các thiết bị điện tử khác trên máy thông qua dữ liệu CAT Mô đun này không chỉ xử lý tất cả thông tin mà còn kích hoạt các phần tử đầu ra khác nhau, đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.
Các phần tử dầu ra cần được hiển thị rõ ràng trên mô đun hiển thị chính, bao gồm cụm 4 đồng hồ đo, đèn cảnh báo, còi cảnh báo và các chi tiết thể hiện tình trạng của hệ thống máy Điều này giúp người vận hành và thợ sửa chữa dễ dàng nắm bắt thông tin chẩn đoán hệ thống.
- Mô đun hiển thị chính
Hình 2.27.Mô đun hiển thị chính
Mô đun hiển thị là phần quan trọng nhất của hệ thống, nhận thông tin từ các công tắc, cảm biến và các điều khiển điện tử khác trên máy thông qua dữ liệu.
Mô đun hiển thị chính của hệ thống CAT xử lý thông tin và kích hoạt các phần tử đầu ra khác nhau Hệ thống này hoạt động trên nhiều loại máy khác nhau, tuy nhiên không phải tất cả các chức năng đều khả thi trên mọi máy Mô đun hiển thị chính nhận diện máy được cài đặt và chỉ hiển thị các chức năng tương ứng, đồng thời liên tục theo dõi tất cả các hệ thống của máy để đưa ra quyết định dựa trên thông tin từ hệ thống hoặc từ mô đun điều khiển điện tử ECM.
40 chân ở phía sau màn hình kết nối dây liên kết cần thiết với đầu vào, đầu ra
10 đèn cảnh báo E, báo tình trạng không bình thường của máy
Vùng hiển thị F, hiển thị cảnh báo các chế độ
Số giờ vận hành của máy (đồng hồ số giờ làm việc của máy)
Tốc độ động cơ bó vòng tua của máy
Các mã cốt chẩn đoán
Bảng 3: Giắc kết nối tín hiệu vào ra của màn hình chính
Chân giắc Chức năng Màu dây Tín hiệu
1 + Ắc quy Màu cam xọc đỏ
3 Mã khai thác số 1 BK (đen)
5 Data link + Xanh lá cây
6 Mã khai thác số 5 BK (đen)
8 Nhiệt độ nước làm mát Cam
10 Nhiệt độ dầu thủy lực Xanh lá cây xọc vàng
12 Mã khai thác số 2 BK (đen)
13 Đèn cảnh báo PK (Hồng)
14 Data link - BR Đen xọc đỏ
16 Mã khai thác số 4 BK (đen)
18 Công tắc hoạt động PU
19 Áp suất dầu động cơ GY
20 Lọc dầu hộp số BR
22 Mã khai thác số 3 BK (đen)
28 Nhiệt độ dầu hộp số YL
31 Mã khai thác số 0 BK (đen)
33 Công tắc xóa cảnh báo BK
Liên kết dữ liệu Cat (chân kết nối 5 và 14) cho phép kết nối hai chiều với hộp ECM, giúp các mô đun thông tin đầu vào và đầu ra chia sẻ dữ liệu quan trọng như áp suất dầu động cơ và mã khai thác chẩn đoán.
Liên kết dữ liệu hiển thị (chân kết nối 15, 25, 35) cung cấp tín hiệu để vận hành các mô đun hiển thị, bao gồm cả mô đun hiển thị chính và các mô đun phụ, giúp cung cấp thông tin về hệ thống máy Mỗi mô đun được xác định bởi mô đun hiển thị chính, và mô đun hiển thị sẽ trả dữ liệu về mô đun chính để xác nhận việc nhận dữ liệu Các đầu vào cho biết cách vận hành và trạng thái của hệ thống máy, với ba loại đầu vào chính là loại chuyển đổi, loại cảm biến và loại cảm biến thay đổi điện trở.
Các đầu vào của mô đun hiển thị chính được lập trình trong quá trình cài đặt để hoạt động như các đầu vào không cam kết, bao gồm cả đầu vào từ cảm biến loại điện trở.
Các thiết bị 0-240 ohm và 70-800 ohm có thể được lập trình để hoạt động thông qua một công tắc, cho phép điều khiển khu vực hiển thị chính một cách hiệu quả.
Các chỉ thị cảnh báo được lập trình dựa trên các đầu vào từ cảm biến Trong số 10 đèn cảnh báo, có một đèn thường dành riêng cho hệ thống nạp, hoạt động dựa trên nguồn ắc quy và tín hiệu từ cực R của máy phát điện.
Switch inputs: Lập trình cho công tắc chuyển đổi từ các chân (31,3,12,22,16 và chân
6) cho biết cách vận hành Mô đun chính hoạt động theo cách tương ứng với trạng thái mở hoặc nối mát của các đầu vào chuyển đổi lập trình Những đầu vào này nhận thông tin từ các kết nối cố định hoặc đầu nối mã khai thác trong hệ thống dây dẫn, các đầu vào chuyển đổi lập trình bao gồm thông tin mã khai thácđược cài đặt trên đó, thông tin mô hình là cần thiết vì sự khác biệt trên máy
Đầu vào cảm biến PWM được kết nối tại các chân 7, 17, 27 và 37, cho phép nhận dữ liệu từ các cảm biến nhiệt độ, áp suất và mức độ Mô-đun hiển thị chính đo chu kỳ nhiệm vụ của đầu ra cảm biến PWM và gửi thông tin này đến cụm đo để hiển thị các thông tin khác nhau.
Các đầu vào cảm biến tại các chân 26, 30, và 36 nhận tín hiệu AC từ cảm biến tốc độ của máy Mô đun chính hiển thị tần số Hz của tín hiệu AC và gửi thông tin này đến mô đun tốc độ Ngoài ra, tín hiệu đầu vào AC từ cực R của máy phát cũng xác định tình trạng nạp điện cho ắc quy.
Cảm biến điện trở có đầu vào từ 0-240 ohm tại chân (9,18) được lập trình để hoạt động như đầu vào chuyển đổi, với giá trị điện trở tương ứng với các điều kiện của hệ thống, chẳng hạn như cảm biến mức nhiên liệu Điện trở đầu ra của cảm biến phản ánh độ sâu mức nhiên liệu trong bình chứa, và mô đun đo giá trị điện trở sẽ gửi thông tin này đến đồng hồ đo để hiển thị Các cảm biến này được lập trình để thực hiện đo thông số, chỉ báo cảnh báo hoặc chỉ báo và cảnh báo.
- Mô đun cụm đồng hồ đo
Mô đun hiển thị đồng hồ đo bao gồm bốn đồng hồ hiển thị thông tin quan trọng như nhiệt độ, áp suất và mức độ, nhận dữ liệu từ các đầu vào cảm biến Mô đun này sử dụng thông tin từ cảm biến hoặc dữ liệu Cat để tính toán giá trị hiển thị trên đồng hồ Mỗi đồng hồ được chỉ định cho một tham số cụ thể trong hệ thống, bao gồm áp suất dầu động cơ, nhiệt độ dầu hộp số, nhiệt độ dầu phanh, nhiệt độ dầu thủy lực và mức nhiên liệu.
* Các chế độ vận hành và chế độ chẩn đoán
Bảng 4: Chế độ vận hành
Chế độ hoạt động Chê độ số Chế độ vận hành có sẵn
Hiển thị số * Yes Đồng hồ số giờ làm việc * Yes Đồng hồ báo tốc độ * Yes
Bảng 5: Chế độ chẩn đoán
Chế độ chẩn đoán Chê độ số Chế độ vận hành có sẵn
Mã cốt cuộn dây 1 No
Tiểu sử * No Đơn vị * No
Hình 2.29.Màn hình hiển thị Caterpillar
2 Mô đun đồng hồ tốc độ vòng tua
3 Mô đun hiển thị chính
6 Đồng hồ tốc độ vòng tua
7 Hiển thị tốc độ của máy
8 Hiển thị tay số đang đi
VIEW/ LỰA CHỌN HIỂN THỊ
Hình 3.6 Thanh công cụ VIEW
• Custom: Lựa chọn các hiển thị trên thanh công cụ và các phím bấm nhanh
Hình 3.7 Thanh công cụ DIAGNOSTICS
Mã lỗi hiện tại cung cấp thông tin quan trọng cho người vận hành, giúp họ nhận biết các cảnh báo và cho phép nhân viên kỹ thuật xác định nguyên nhân của vấn đề một cách hiệu quả.
Hình 3.8 Giao diện mã lỗi hiện tại
• Logged Diagnostic Codes (Mã lỗi quá khứ): Cung cấp một danh sách các mã lỗi đã xảy ra trong quá khứ và được lưu trữ bởi hộp đen
Hình 3.9 Giao diện mã lỗi quá khứ
+ Occ: Số lần xảy ra
+ First: Thời điểm xảy ra lần đầu
+ Last: Thời điểm xảy ra gần đây nhất
• Diagnostic Tests: Thực hiện kiểm tra tình trạng hoạt động (Thông số ) của một số bộ phận
Hình 3.10 Giao diện kiểm tra thông số hoạt động + Injector solenoid Test: Kiểm tra van điện từ kim phun (Khi bật khóa điện và không nổ máy)
Hình 3.11 Giao diện kiểm tra van điện từ Khi nổ máy
Change: Thay đổi chế độ (Powered/Cutout)
Power All: Bật tất cả nguồn điều khiển kim phun
Cutout All: Tắt tất cả nguồn điều khiển kim phun
Start: Bắt đầu kiểm tra lần lượt từng kim phun
Test Results: Kết quả kiểm tra
Not OK (* Short): Hở mạch
+ Injection Actuation Pressure Test: Kiểm tra áp suất bơm ép kim phun (Khi nổ máy)
Hình 3.12 Giao diện kiểm tra áp suất bơm
Injection Actuation Pressure: Áp suất bơm ép kim phun thực tế
Desired Injection Actuation Pressure: Áp suất định mức
Injector Actuation Current: Dòng điện điều khiển bơm
Start: Bắt đầu kiểm tra
Step Up: Điều khiển tăng dần áp suất bơm
Step Down: Điều khiển giảm dần áp suất bơm
+ Override Parameters: Thay đổi nhất thời chế độ làm việc
+ Cylinder Cutout Test: Kiểm tra từng máy của động cơ (Khi nổ máy)
Hình 3.13.Giao diện kiểm tra từng máy của động cơ
Change: Thay đổi chế độ (Powered/ Cutout)
Power All: Cấp nguồn điều khiển cho tất cả các máy
Start: Bắt đầu kiểm tra lần lượt các máy
Results: Kết quả kiểm tra
Hình 3.14.Giao diện kết quả kiểm tra
Start: Bắt đầu kiểm tra từng máy
Questionable (not OK): Nghi vấn
Create Report: Tạo báo cáo
+ Wiggle Test: Kiểm tra các vấn đề về kết nối của mạch điện
+ Fuel Rail Pump Solenoid Test: Kiểm tra van điện từ điều khiển bơm ép kim phun (Khi bật khóa điện và không nổ máy)
Hình 3.15 Giao diện kiểm tra van điện từ khi chưa nổ máy
Change: Thay đổi chế độ (Power/Cutout)
Power All: Bật nguồn điều khiển van điện tử
Cutout All: Tắt nguồn điều khiển van điện từ
Start: Bắt đầu kiểm tra
Test Results: Kết quả kiểm tra
+ Fuel System Verification Test Kiểm tra hệ thống nhiên liệu (Khi nổ máy)
Hình 3.16 Giao diện kiểm tra hệ thống nhiên liệu (khi nổ máy)
Next: Thực hiện các bước tiếp theo khi đủ điều kiện cho phép
Test Results: Kết quả kiểm tra
• Active Events (Những sự mã sự cố hiện tại): Các mã lỗi này chỉ ra các vấn đề xảy ra trong quá trình vận hành
Các sự kiện đã ghi lại (Những mã sự cố trong quá khứ) cung cấp danh sách các mã lỗi được lưu trữ bởi ECM, giúp người quản lý và nhân viên kỹ thuật nhận biết thời điểm máy móc hoạt động không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.
Hình 3.17 Giao diện mã lỗi hiện tại và quá khứ
3.2.4 STATUS/ KIỂM TRA GIÁ TRỊ CÁC THÔNG SỐ
C4.4: Các thông số của động cơ
Product Link Elite: Các thông số của hệ thống quản lý và giám sát thiết bị
Custom Status Groups: Nhóm các thông số tự chọn
Full Screen: Tùy chọn các thông số cần kiểm tra (Không quá 06 thông số)
Groups: Tạo nhóm các thông số cần kiểm tra
- Chọn Groups- New: Nhập tên nhóm các thông số
- Chọn các thông số cần kiểm tra tình trạng hoạt động
- Lưu vào nhóm đã được tao sẵn
Hình 3.19 Giao diện các nhóm thông số cần kiểm tra
Hình 3.20.Cửa sổ các giá trị
Value: Giá trị đo thực tế
Min: Giá trị tối thiểu cho phép
Max: Giá trị tối đa cho phép
Hình 3.21 Giao diện các thống số của động cơ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ
- Engine Speed: Tốc độ động cơ
- Engine Fan Speed: Tốc độ quạt làm mát
- Battery Voltage : Điện áp ắc qui
- Boost Pressure : Áp suất Turbo tăng áp
- Desired Injector Actuation Pressure : Áp suất ép kim phun định mức
- Injector Actuation Pressure : Áp suất ép kim phun thực tế
- Engine Oil Pressure: Áp suất dầu động cơ
- Fuel Pressure : Áp suất nhiên liệu
- Atmospheric Pressure: Áp suất khí quyển
- Engine Coolant Temperature: Nhiệt độ nước làm mát
- Intake Manifold (Inlet) Air Temperature: Nhiệt độ khí nạp
- Ambient Air Temperature: Nhiệt độ môi trường xung quanh
- Engine Oil Temperature : Nhiệt độ dầu động cơ
- Throttle Position: Vị trí ga
- Engine Load Factor: % tải của động cơ
- Engine Power Derate: % hạn chế công suất của động cơ
- User Shutdown: Công tắc tắt khẩn cấp
- Fuel Consumption Rate: Lượng tiêu thụ nhiên liệu
- Active Diagnostic Codes Present: lỗi hiện tại có hay không
- Air Filter Restriction Status: Tình trạng lọc gió có tắc hay không
- Alternator Status: Tình trạng máy phát có nạp hay không
ECM SUMMARY/ SƠ LƯỢC VỀ CÁC ECM ĐƯỢC TRANG BỊ
Hình 3.22.Giao diện ECM SUMMARY Cho phép người dùng xem các thông tin về ECM
Những ECM có thể truy cập sẽ được hiển thị trên màn hình
Những thông tin về ECM sẽ được dùng trong các báo cáo sửa chữa khi cần thiết
3.2.6 CURRENT TOTALS/ THEO DÕI SỐ GIỜ HOẠT ĐỘNG VÀ TIÊU HAO
Hình 3.23 Giao diện CURRENT TOTALS
Total Operating Hours: Tổng số giờ hoạt động
Total Fuel: Tổng lượng nhiên liệu tiêu hao
Total Idle Time: Tổng số giờ hoạt động không tải
Total Idle Fuel: Tổng tiêu hao nhiên liệu khi hoạt động không tải
Percentage Idle Time: % thời gian hoạt động không tải
Average Fuel Rate: Lượng tiêu thụ nhiên liệu trung bình.
DATA LOG/ LƯU TRỮ CÁC THÔNG SỐ THEO DẠNG BIỂU ĐỒ
Hình 3.24.Giao diện lưu trữ
Recorder: Lưu trữ các thông số dữ liệu theo dạng biểu đồ trong 1 khoảng thời gian nhất định
Viewer: Xem dữ liệu đã được lưu trữ
Start: Bắt đầu lưu trữ dữ liệu
Settings: Cài đặt các thông số được lưu trữ
Graph: Biểu đồ dữ liệu
REAl TIME GRAPHING/ THEO DÕI THỰC TẠI CÁC THÔNG SỐ DƯỚI DẠNG BIỂU ĐỒ
Hình 3.25.Giao diện REAL TIME Graph Sets: Cài đặt các thông số cần theo dõi
New: Tạo mới nhóm các thông số cần theo dõi
Change: Thay đổi các thông số theo dõi
Delete: Xóa nhóm đã tạo
Enter Graph Set Name: Tạo tên cho nhóm các thông số
Settings: Cài đặt định dạng biểu đồ
Legend: Xem các thông số đang theo dõi
PRODUCT STATUS REPORT/ BÁO CÁO TỔNG THỂ VỀ TÌNH TRẠNG HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ
HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ
Hình 3.26.Giao diện PRODUCT STATUS REPORT
Prognostics Download: Báo cáo về số giờ hoạt động, tiêu hao nhiên liệu, mã Code lỗi
Product Status Report: Báo cáo tổng thể
Create Report: Tạo báo cáo
Open Report: Mở báo cáo đã được lưu.
SERVICE/ PHẦN MỀM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3.2.11 UTILITIES/ CÀI ĐẶT PHẦN MỀM & CHỌN CỔNG KẾT NỐI
3.2.12 HELP/ TÀI LIỆU THAM KHẢO
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Nhóm nghiên cứu đã thu được một số kết quả như sau:
- Tổng quan về một số loại máy làm đất như máy ủi, máy san, máy đào
- Nắm được cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ủi D6R do hãng Caterppiler của Mỹ sản xuất
- Nắm được sơ lược về hệ thống cơ điện tử
- Nghiên cứu hệ thống truyền động cơ khí, thủy lực của máy ủi D6R
- Nghiên cứu hệ thống cơ điện tử của máy ủi D6R
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình điều khiển của hệ thống cơ điện tử do Trường
Cao đẳng GTVT trung ương 1 chế tạo
Mô hình điều khiển hệ thống cơ điện tử của máy ủi D6R được sử dụng để mô phỏng trực quan nguyên lý điều khiển tự động Hệ thống này kết nối bộ điều khiển trung tâm với các van điện - thủy lực, điều khiển các cơ cấu chấp hành như bộ máy di chuyển, hệ thống xi lanh nâng lưỡi ủi, và điều chỉnh góc cắt.
- Nghiên cứu các hư hỏng, lỗi thường gặp của máy ủi D6R
- Nghiên cứu phần mềm C.E.T kết nối giữa thiết bị chẩn đoán lỗi, hư hỏng và bộ điều khiển trung tâm ECU của máy ủi D6R
- Sử dụng thiết bị chẩn đoán lỗi của hãng Caterpiller
- Nghiên cứu các hệ thống cơ điện tử trên các loại máy khác như máy đào, máy san, máy lu …
- Trang bị kiến thức tổng quan về kỹ thuật cơ điện tử cho sinh viên chuyên ngành Cơ khí động lực nói chung và máy xây dựng nói riêng
- Nghiên cứu các thiết bị chẩn đoán lỗi của các hãng máy khác như Komatsu,