ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC 1 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY MẪU: HITACHI SCX300 1.1. Giới thiệu chung về cần trục bánh xích: Cần trục bánh xích gồm những bộ phận sau: Cơ cấu nâng: Giúp cần lồng có thể nâng hạ hàng theo phương thẳng đứng. Cơ cấu thay đổi tầm với: Để lấy hàng ở vị trí xa hoặc gần theo phương nằm ngang. Cơ cấu quay: Để có thể đưa hàng tới những vị trí có cùng vị trí tầm với nhưng ở các phương khác nhau. Cơ cấu di chuyển: Giúp xe có thể di chuyển theo vị trí làm việc. Hệ thống điều khiển: Bao gồm người điều khiển cho tới các hệ thống tác dụng lên cơ cấu. 1.2.Các thông số tính toán: Áp suất làm việc của dầu: p = 14 MPa Tải trọng hàng nâng: G = 20 Tấn Sơ đồ tổng thể xe cần trục bánh xích HITACHI SCX300 SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 1 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC 4490 3710 3950 900 3300 2640 330 760 940 1620 3100 4715 3175 995 890 1495 3005 350 R 3 5 0 0 Thông số kỹ thuật của xe cần trục bánh xích HITACHI SCX300 Động Cơ Mã hiệu Hino H06C-T Hãng sản xuất HITACHI SUMITOMO Công suất, kW 110 kW Momen xoắn cực đại 530 Nm Cơ cấu quay Tốc độ quay 4 Vòng/phút Bộ di chuyển Tốc độ di chuyển 1.8 km/h Khả năng leo dốc 21.8 Độ Áp suất tác dụng lên đất 0.55 kN/m2 Chiều dài dải xích 4490 mm Chiều rộng dải xích 3300 mm Chiều rộng guốc xích 760 mm Cần nâng Chiều dài cơ sở 10000 mm Chiều dài lớn nhất 34000 mm Móc Tốc độ nâng 70 m/phút Khả năng nâng 30 Tấn SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 2 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC 2. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 2.1. Sơ đồ mạch thủy lực thiết kế M M 1 4a 2a 5a 6 7a 8a 9 10 11a I II III 13a 13b 14 15a 17a 16 17b 18 19 I II III 22 I II III 7b 8b 23 12a 12b 20 21 4b 5b 3 2b 15b 11b 11c 7c Hình 2.1. Sơ đồ mạch thủy lực thiết kế. Chú thích: SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 3 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC 1- Thùng dầu. 2- Lọc dầu. 3- Bộ làm mát dầu. 4- Động cơ dẫn động bơm. 5- Bơm piston roto hướng trục. 6,22- Bộ ổn định vận tốc. 7- Khóa. 8- Đồng hồ đo áp suất. 9,23- Van an toàn - tràn. 10,20,21- Van phân phối 4/3 điều khiển bằng điện. 11- Van tác dụng khóa lẫn. 12- Van một chiều. 13- Bộ chia lưu lượng kiểu van con trượt. 14- Cặp piston, xilanh nâng hạ cần lồng. 15- Cặp piston, xilanh điều khiển cơ cấu 17 bằng lực của người điều khiển. 16- Bình tích năng. 17- Cặp piston, xilanh mở phanh cho động cơ thủy lực. 18- Động cơ thủy lực kéo tời kiểu piston roto hướng trục. 19- Động cơ thủy lực quay toa kiểu piston roto hướng trục. 2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Động cơ quay sẽ dẫn động bơm quay theo. Bơm 5a cung cấp dòng dầu làm việc có áp suất cao cho piston thủy lực 14 để nâng hạ cần lồng, bơm 5b cung cấp dòng dầu làm việc cho động cơ thủy lực quay toa 19 và động cơ thủy lực kéo tời nâng hàng 18. Van an toàn kiểu tràn 9,23 luôn luôn có chất lỏng qua van để duy trì áp suất trong hệ thống luôn ở giá trị không đổi. Các bộ ổn định vận tốc được đặt ở cửa ra nhằm đảm bảo vận tốc của piston nâng hạ cần lồng, các động cơ thủy lực luôn được ổn định. Điều khiển động cơ thủy lực nâng hạ hàng: SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 4 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC M 3 5b 15a 17a 18 20 11b I II III 22 2b 4b 23 Hình 2.2. Sơ đồ điểu khiển động cơ thủy lực nâng hạ hàng. + Động cơ thủy lực kéo tời nâng hàng 18 được điều khiển nhờ van phân phối 20, cùng với sự tác động của người lái vào bàn đạp 15a để điều khiển cơ cấu phanh 17a cho động cơ thủy lực kéo tời nâng hàng hoạt động. + Hạ hàng: được thực hiện khi con trượt của cơ cấu phân phối 20 ở vị trí I và mở cơ cấu phanh 17a nhờ tác động của người lái. Dầu được đẩy từ bơm 5b đến vị trí I của cơ cấu phân phối qua van tác dụng khóa lẫn 11b, qua động cơ thủy lực kéo tời 18, rồi từ động cơ thủy lực kéo tời về van tác dụng khóa lẫn, qua cơ cấu phân phối, qua bộ ổn định vận tốc 22, qua bộ làm mát dầu 3 rồi trở về thùng chứa dầu 1. + Nâng hàng: Khi con trượt của cơ cấu phân phối ở vị trí III, hành trình ngược lại so với vị trí I. + Khi con trượt của cơ cấu phân phối ở vị trí II động cơ thủy lực kéo tời không làm việc, dầu từ bơm 5b sẽ qua van tràn 23 và trở về thùng chứa dầu. + Van tác dụng khóa lẫn 11b được bố trí để khắc phục sự tụt hàng van phân phối ở vị trí III. Điều khiển piston 14 nâng hạ cần lồng như sau: SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 5 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC M 4a 2a 5a 3 9 10 11a I II III 13a 13b 14 12a 12b 6 Hình 2.3. Sơ đồ điểu khiển nâng hạ cần lồng. + Thực hiện hạ cần lồng: đẩy con trượt của van phân phối 10 sang vị trí I: dầu từ bơm 5a theo đường ống đến vị trí I của van phân phối, qua van tác dụng khóa lẫn 11a, qua van chia dạng con trượt 13a đến khoang dưới của xilanh 14. Dầu từ khoang trên của xilanh 14 được đẩy qua van một chiều 12b, qua van tác dụng khóa lẫn 11a đến van phân phối 10 qua bộ ổn định vận tốc 6, qua bộ làm mát dầu 3 rồi trở về thùng chứa dầu. + Đẩy con trượt sang vị trí III: Thực hiện hành trình ngược lại so với vị trí I. Lúc này cặp piston xilanh thực hiện nâng cần lồng. + Đẩy con trượt ở vị trí II: Piston xilanh nâng hạ cần lồng không làm việc. Dầu từ bơm 5a qua van tràn 9 trở về thùng chứa. + Bộ chia lưu lượng kiểu van con trượt 13 được bố trí trên các đường ống của các xilanh nâng hạ cần có tác dụng chia lượng dầu đến hai xilanh song hành, để hai xilanh cùng làm việc đồng thời, tránh hai xilanh làm việc không đều khi tải trọng đặt lên hai xilanh khác nhau. + Van tác dụng khóa lẫn 11a được bố trí để khắc phục sự tụt hàng van phân phối ở vị trí III. Điều khiển động cơ thủy lực cơ cấu quay toa 19 như sau: SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 6 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC M 3 5b 15b 17b 19 21 11c I II III 22 2b 4b 23 Hình 2.4. Sơ đồ điểu khiển động cơ thủy lực cơ cấu quay toa. + Động cơ thủy lực điều khiển cơ cấu quay toa 19 được điều khiển nhờ van phân phối 21, cùng với sự tác động của người lái vào bàn đạp 15b để điều khiển cơ cấu phanh 17b cho động cơ thủy lực quay toa hoạt động. + Quay toa theo chiều cùng chiều kim đồng hồ: được thực hiện khi con trượt của cơ cấu phân phối 21 ở vị trí I và mở cơ cấu phanh 17b nhờ tác động của người lái. Dầu được đẩy từ bơm 5b đến vị trí I của cơ cấu phân phối qua van tác dụng khóa lẫn 11c, qua động cơ thủy lực quay toa 19, rồi từ động cơ thủy lực quay toa về van tác dụng khóa lẫn 11c, qua cơ cấu phân phối 21, qua bộ ổn định vận tốc 22, qua bộ làm mát dầu 3 rồi trở về thùng chứa dầu 1. + Quay toa theo chiều ngược lại: Khi con trượt của cơ cấu phân phối 21 ở vị trí III, hành trình ngược lại so với vị trí I. + Khi con trượt của cơ cấu phân phối 21 ở vị trí II động cơ thủy lực quay toa không làm việc. Dầu từ bơm 5b qua van tràn 23 trở về thùng chứa. 3. KHẢO SÁT BỘ CHIA LƯU LƯỢNG KIỂU VAN CON TRƯỢT (CHI TIẾT THẦY GIAO). SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 7 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC 3.1. Sơ đồ kết cấu Hình 3.1. Kết cấu bộ chia lưu lượng kiểu van con trượt. 1- Vỏ bộ chia lưu lượng. 2- Van chia lưu lượng. 3- Lò xo. 4- Lỗ thông với đường dầu tới xylanh lực. 5- Lỗ tiết lưu cố định. 6- Lỗ thông với đường dầu từ bơm. 7- Vỏ van chia lưu lượng. 3.2. Nguyên lý làm việc Bộ chia lưu lượng kiểu van con trượt, phụ thuộc vào áp suất làm việc giữa hai cửa ra của van chia (PL1 và PL2). Trên van chia lưu lượng (2) có khoan lỗ tiết lưu (5) để đưa dầu ra hai phía đầu lỗ (4). SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 8 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC Hình 3.2. Khi lưu lượng chảy qua hai lỗ tiết lưu (5) là như nhau Q1 = Q2 thì áp suất ở hai đầu ống trượt P1 = P2. Khi đó ống trượt (2) được định vị ở giữa vỏ van (7) (Hình 3.2.) Hình 3.3. Nếu áp suất một cửa ra của van thay đổi dưới tác dụng của tải trọng PL1 > PL2, thì lưu lượng dầu sẽ dồn về phía áp suất thấp P2, gây ra sự chênh lệch áp suất tại lỗ tiết lưu (5) và PL2. Áp suất P1 sẽ tác dụng vào van chia lưu lượng (2) đẩy dịch chuyển sang trái đóng bớt lưu lượng Q2 cho đến vị trí mà lưu lượng ở hai cửa Q1 = Q2. (Hình 3.3. ). Như vậy khi áp suất làm việc ở hai cửa ra thay đổi, van chia lưu lượng (2) cũng chuyển động liên tục nhằm đảm bảo cho lưu lượng giữa hai cửa là như nhau. SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 9 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 4.1. Tính toán thiết kế xilanh nâng hạ cần trục Theo máy mẫu thì bán kính làm việc của cần trục là (R = 00 8030 → ), ta xét chế độ làm việc ổn định của cần trục khi cần trục làm việc ở bán kính là (R = )5,5430 00 → . Để tính các thông số cần thiết cho piston, ta xét trường hợp hạ cần trục khi cần trục đang làm việc ở góc α = 54,4 0 22 ° 20 ° 5 4 , 4 ° y y x o o F 1 F 2 F Trong đó: O - Tâm quay của cần trục F - Tải trọng nâng cho trước F = 20 tấn 1 F - Lực giữ cần trục 2 F - Lực tác dụng vào piston xilanh nâng hạ cần Theo sơ đồ trên thì tổng các lực tác dụng trên phương X là: SVTH: Phan Văn Vũ _ Lớp 12C4LT/MSV:103120040 Trang 10