khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào komat’su pc-400

Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Mục Lục
Mục Lục 1
LỜI NÓI ĐẦU 4
1. Mục đích, ý nghĩa đề tài 5
2. Cơ sở lý thuyết hệ thống thuỷ lực 6
2.1. Sơ lược về hệ thống thuỷ lực 6
2.1.1 Truyền động thuỷ tĩnh 6
2.1.2. Truyền động thuỷ động 6
2.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống thuỷ lực 6
2.2.1. Ưu điểm 6
2.2.2. Nhược điểm 7
2.3. Phạm vi sử dụng 7
3. Cấu tạo chung và các thông số kỹ thuật của máy đào Komat’su PC-400 8
3.1. Cấu tạo chung 8
3.2. Các thông số kỹ thuật của xe 10
3.2.1. Các thông số kỹ thuật 10
3.2.2. Các thông số về kích thước 10
3.2.3. Các thông số động cơ 11
3.2.4. Các thông số hệ thống thuỷ lực 11
4. Khảo sát một số cơ cấu trong hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su 12
PC-400 12
4.1. Giới thiệu chung về hệ thống thuỷ lực trên máy đào 12
4.2. Bơm thủy lực 13
4.2.1. Tổng quan về bơm và động cơ thuỷ lực dùng trong máy thuỷ lực thể tích
13
4.2.1.1. Nguyên lý chuyển đổi năng lượng 13
4.2.1.2. Các loại bơm 14
4.2.2. Bơm thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400 19
4.2.2.1. Nguyên lý hoạt động 20
4.2.2.2. Điều khiển thay đổi lưu lượng bơm 21

4.3. Mô tơ quay toa 22
1
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
4.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 22
4.3.2. Van hút- van an toàn 24
4.3.3. Hoạt động của phanh mô tơ 26
4.3.4. Van chống quay ngược 28
4.4. Mô tơ di chuyển 31
4.4.1. Cấu tạo 31
4.4.2. Nguyên lý hoạt động 32
4.4.2.1. Hoạt động ở tốc độ thấp ( Góc nghiêng của đĩa có giá trị lớn nhất) 32
4.4.2.2. Hoạt động ở tốc độ cao ( góc nghiêng của đĩa có giá trị nhỏ nhất) 33
4.4.3. Hoạt động của phanh hãm 34
4.4.3.1. Khi bắt đầu chuyển động 34
4.4.3.2. Khi ngừng chuyển động 35
4.4.4. Hoạt động của van phanh 36
4.4.4.1. Van đối trọng, van kiểm tra 36
4.4.4.2. Van an toàn ( hoạt động hai hướng, van an toàn hai mức độ) 38
4.5. Các loại van 43
4.5.1. Van LS 43
4.5.1.1. Chức năng 43
4.5.1.2. Khi van điều khiển ở vị trí trung gian 43
4.5.1.3. Hoạt động khi lưu lượng của bơm là lớn nhất 45
4.5.1.4. Hoạt động khi lưu lượng bơm là nhỏ nhất 46
4.5.1.5. Khi piston trợ động ở vị trí cân bằng 47
4.5.2. Van TVC 47
4.5.2.1. Chức năng 47
4.5.2.2. Vận hành 48
4.5.2.3. Khi van điều chỉnh, bộ điều khiển bơm ở chế độ không bình thường
và bộ chuyển mạch dài của van TVC ở chế độ ON 52

4.5.3. Van LS- EPC 54
4.5.3.1. Chức năng 54
4.5.4. Van điều khiển quay PPC 57
4.5.4.1. Ở vị trí trung gian 57
4.5.4.2 Quá trình điều khiển nhỏ ( từ vị trí trung gian đến điều khiển nhỏ) 57
4.5.4.3. Quá trình điều khiển nhẹ khi cần điều khiển quay trở lại 58
4.5.4.4. Khi cần điều khiển kéo hết cở 59
4.5.5. Van không tải 60
4.5.5.1. Chức năng: 60
4.5.5.2. Hoạt động 60
4.5.6. Van hợp và chia lưu lượng 61
4.5.6.1. Chức năng: 61
4.5.6.2. Hoạt động: - Khi hợp lưu lượng ( khi áp suất điều khiển PS bị ngắt)
61
4.5.7. Van giảm áp 63
4.5.7.1. Chức năng: Van này giảm áp suất dầu của bơm chính, cung cấp chúng
đến van điện từ và van PPC với chức năng là áp suất điều khiển 63
4.5.7.2. Hoạt động 64
2
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
4.6 Các mạch thuỷ lực 66
4.6.1 Mạch thuỷ lực tổng thể 66
4.6.2 Mạch thuỷ lực chuyển động tiến 66
4.6.3 Mạch thủy lực duỗi tay cần 67
4.6.4 Mạch thuỷ lực cuộn gầu 67
4.6.5 Mạch thuỷ lực co tay cần và nâng cần đồng thời 67
4.6.6 Mạch thuỷ lực quay toa trái và nâng cần đồng thời 67
5. Tính thiết kế một số chi tiết trên máy đào 68
5.1. Tính van an toàn tác dụng gián tiếp 68
5.1.1. Hoạt động: 68

5.1.2. Tính toán 68
5.2. Tính van giảm áp 72
5.2.1 Nguyên lý hoạt động 72
6. Bảo dưỡng hệ thống thuỷ lực trên máy đào 75
7. Kết luận 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO 77
3
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
LỜI NÓI ĐẦU
Sau thời gian 5 năm học tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, được sự dạy dỗ
và chỉ bảo tận tình của các thầy, cô giáo. Em đã tiếp thu được những kiến thức cơ
bản mà thầy, cô giáo đã truyền đạt. Mỗi sinh viên khi ra trường cần phải qua một
đợt tìm hiểu thực tế mà và kiểm tra khả năng nắm bắt, sáng tạo của sinh viên. Do đó
quá trình thực tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là công việc rất cần thiết nhằm
giúp cho sinh viên tổng hợp lại những kiến thức mà mình đã được học, đồng thời nó
là tiếng nói của sinh viên trước khi ra trường.
Sau khi hoàn tất các môn học trong chương trình đào tạo, nay em được giao
nhiệm vụ là : KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THUỶ LỰC TRÊN
MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-400. Ở nước ta hiện nay, quá trình xây dựng các công
trình thuỷ lợi, thuỷ điện, các công trình giao thông, khai thác các loại khoáng sản…
đòi hỏi cần phải giải quyết những công việc đào và vận chuyển đất đá với khối
lượng lớn mà lao động phổ thông không đáp ứng được. Máy đào “Komat’su PC-
400” là một trong những loại máy được sử dụng để làm công việc này.
Komat’su PC-400 là loại máy đào gầu nghịch, một gầu, truyền động thuỷ lực, có
rất nhiều ưu điểm về kết cấu nên và điều khiển nên năng suất làm việc cũng như
tính năng kinh tế của máy cao.
Trong quá trình làm đồ án do trình độ còn hạn chế, tài liệu chưa đầy đủ nên chắc
chắn không tránh khỏi sai sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự
đóng góp ý kiến của các bạn.
Cuối cùng cho em được gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trong

nhà trường đã truyền đạt kiến thức cho em trong thời gian qua. Em xin chân thành
cảm ơn thầy giáo Huỳnh Văn Hoàng đã tận tình hướng dẫn cho em thực hiện đề tài
này và tất cả các bạn đã góp ý cho em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Mai Huy Tân

4
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
1. Mục đích, ý nghĩa đề tài
Ngày nay cách mạng khoa học kỹ thuật công nghệ đã tác động đến mọi mặt đời
sống kinh tế - xã hội của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Tự động hoá, cơ khí hoá
đã tham gia ngày càng nhiều trong quá trình sản xuất tạo nên hiệu quả rất cao.
không thể thiếu trong các công trình xây dựng, cầu đường , thuỷ lợi thuỷ điện và
khai thác các loại khoáng ( than , đá quặng ) . Trong các công việc làm đất chiếm
một khối lượng rất lớn , trong đó khoảng 45% là do máy đào đảm nhiệm.
Máy đào được sử dụng rộng rãi vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công việc
nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế, các loại truyền động và những bộ phận di
chuyển khác nhau.
Máy đào KOMAT’SU PC-400 là máy đào một gàu có hệ thống truyền động thuỷ
lực , có nhiều ưu điểm về thao tác kinh tế hơn so với máy đào truyền động cơ khí,
nó không những đạt năng suất gấp 1,25 ÷1,5 lần so với các loại máy tương tự có
cùng kích thước mà còn làm tăng mức độ cơ giới hoá một cách đáng kể khi sử dụng
vào những công việc làm đất khác nhau.
Máy đào KOMAT’SU PC-400 đã được tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá các
cụm thiết bị dẫn động thuỷ lực, danh mục các chi tiết dự trữ của máy được giảm bớt
đi nhiều và tạo ra khả năng vận dụng sửa chữa liên hợp để sửa chữa máy, nhờ vậy
giảm bớt được việc sửa chữa nhỏ trong công tác sửa chữa và tăng thêm được thời
gian sử dụng hữu ích.
Cải thiện điều kiện lao động nhờ điều khiển tự động hóa, tạo ra khả năng nâng

cao nưng suất của máy đào, còn tự động hoá sự dẫn động của nó thì dẫn động tiết
kiệm được nguồn năng lượng do việc nâng cao hiệu suất của máy.
Xuất phát từ những ưu điểm về kết cấu và thao tác của máy, cũng như khả năng
sử dụng máy trong nhiều lĩnh vực khác nhau đã đem lại hiệu quả kinh tế cao trong
quá trình sử dụng nó vào các công trình xây dựng cơ bản, mà em đã chọn đề tài này,
nhằm tìm hiểu kỹ càng và nắm nguyên lý làm việc, cách sử dụng và phương pháp
vận hành, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa, để nâng cao trình độ chuyên môn phục
vụ cho quá trình công tác sau khi tốt nghiệp.
5
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
2. Cơ sở lý thuyết hệ thống thuỷ lực
2.1. Sơ lược về hệ thống thuỷ lực
Muốn truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận làm việc của các máy,
các thiết bị, ngoài dẫn động bằng cơ khí, điện thì trong những năm gần đây người ta
còn dùng khí nén và chất lỏng.
Truyền động thuỷ lực là tổ hợp các cơ cấu thuỷ lực và máy thuỷ lực, dùng môi
trường chất lỏng làm không gian để truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ
phận công tác, trong đó có thể biến đổi vận tốc, lực, mô men, và biến đổi dạng theo
quy luật của chuyển động.
Theo nguyên lý truyền động, truyền động thuỷ lực chia làm hai loại: Truyền động
thuỷ động và truyền động thuỷ tĩnh.
2.1.1 Truyền động thuỷ tĩnh
Quá trình truyền năng lượng giữa các bộ phận được thực hiện bằng áp năng của
dòng chất lỏng, thường dùng các máy thể tích nên gọi là truyền động thể tích.
Truyền động thuỷ tĩnh gồm có ba bộ phận:
- Bơm: Nguồn cung cấp năng lượng cho chất lỏng ( biến cơ năng thành áp năng),
thông thường dùng máy thể tích.
- Động cơ thuỷ lực: Biến đổi áp năng dòng chảy thành cơ năng bằng cách thực hiện
các chuyển động của nó ( thẳng, quay, kết hợp).
- Phần tử trung gian ( phần tử thuỷ lực): Điều khiển hệ thống (đường ống, van một

chiều, van an toàn, cơ cấu phân phối…).
2.1.2. Truyền động thuỷ động
Quá trình truyền cơ năng giữa các bộ phận máy được thực hiện bằng động năng
của dòng chất lỏng. Là tổ hợp các máy cánh dẫn ( bơm, tuabin).
Truyền động thuỷ động có hai loại: Khớp nối thuỷ lực và biến tốc thuỷ lực
thường được dùng trong các nghành động lực, giao thông vận tải.
2.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống thuỷ lực
2.2.1. Ưu điểm
- Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản.
- Hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc bảo dưỡng.
- Dễ thực hiện việc điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển bộ
phận làm việc, thực hiện ngay khi máy đang làm việc.
- Dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc hoặc chương trình đã có sẵn.
- Cho phép đảo chiều chuyển động của cơ cấu chấp hành dễ dàng.
- Có khả năng giảm giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thuỷ lực
cao.Vị trí của các phần tử dẫn động không phụ thuộc lẫn nhau.
6
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thuỷ lực, nhờ tính chịu nén của dần nên
có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh.
- Do chất lỏng làm việc trong hệ truyền động thuỷ lực chủ yếu là dầu nên có điều
kiện bôi trơn rất tốt các chi tiết.
- Truyền động êm, hầu như không ồn.
- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.
2.2.2. Nhược điểm
- Vận tốc chuyển động bị hạn chế vì phải đề phòng sự va đập thuỷ lực, tổn thất
cột áp, tổn thất công suất và xâm thực.
- Khó khăn trong việc làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng dễ bị rò rỉ, hay bị
không khí bên ngoài lọt vào làm giảm hiệu suất và tính ổn định của truyền động.
- Yêu cầu chất lỏng làm việc rất phức tạp.

2.3. Phạm vi sử dụng
Ngày nay hệ thống thuỷ lực được ứng dụng rộng rải trong công nghiệp, nông
nghiệp như máy công cụ, máy nông nghiệp, máy nâng chuyển , máy xúc, máy
đào…và trong lĩnh vực hàng không.
7
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
3. Cấu tạo chung và các thông số kỹ thuật của máy đào Komat’su PC-400
Komat’su PC-400 là máy đào gầu nghịch, một gầu, dẫn động thuỷ lực. Nó được
sử dụng để cơ giới hoá công tác đào, xúc, lấp đất, khai thác mỏ hoặc thay cho máy
nâng. Ngoài ra, nó còn có thể thực hiện nhiều chức năng khác như: Cần trục, búa
đóng cọc, nhổ gốc cây…
3.1. Cấu tạo chung
Hình 3-1 Komat’su PC-400
1. Gàu; 2. Tay cần; 3. Xy lanh quay gầu; 4. Xy lanh tay cần; 5. Cần; 6. Cabin điều
khiển; 7. Cabin máy; 8. Đối trọng; 9. Bàn quay; 10. Ổ quay; 11. Xích; 12. Xy lanh
cần.
Kết cấu của máy gồm có hai phần chính: Phần máy cơ sở (máy kéo xích) và phần
thiết bị công tác(thiết bị làm việc).
Phần máy cơ sở: Cơ cấu di chuyển chủ yếu dùng để di chuyển máy trong công
trường. Nếu cần di chuyển máy với cự ly lớn phải có thiết bị vận chuyển chuyên
dùng. Cơ cấu quay dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá
trình đào và đổ đất. Trên bàn quay (9) người ta bố trí động cơ, các bộ truyền động,
cơ cấu điều khiển… Cabin (6) là nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ quá trình
hoạt động của máy. Đối trọng (8) là bộ phận cân bằng bàn quay và ổn định của
máy.
8
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Phần thiết bị công tác: Cần (5) một đầu được lắp khớp trụ với bàn quay còn đầu
kia được lắp với tay cần. Cần được nâng lên hạ xuống nhờ xy lanh cần (12). Tay
cần (2) một đầu lắp khớp trụ với cần còn đầu kia với gàu và co, duỗi nhờ xy lanh

tay cần (4). Quá trình đào và đổ đất của gầu được thực hiện nhờ xy lanh gầu (3).
Gầu (1) thường được lắp thêm các răng để làm việc ở nền đất cứng
Nguyên lý làm việc:
Máy thường làm việc ở nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy (cũng có
những trường hợp máy làm việc ở nơi cao hơn, nhưng nền đất mềm). Đất được đổ
qua miệng gầu. Máy làm việc theo chu kỳ và trên từng chỗ đứng. Một chu kỳ làm
việc của máy bao gồm bốn giai đoạn sau:
• Xúc và tích đất vào gầu
• Quay gầu đến nơi dỡ tải ( nơi đổ đất)
• Dỡ tải (đổ đất)
• Quay gầu không tải trở lại vị trí đào để bắt đầu chu kỳ tiếp
K
O
M
A
T
'
S
U
PC
400
1
2
3 4 5
6
78910
Hình 3- 2 Sơ đồ tổng thể của máy đào Komat’su PC-400
9
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
3.2. Các thông số kỹ thuật của xe

3.2.1. Các thông số kỹ thuật
Tên thông số Giá trị Đơn vị
Dung tích gầu 1.8 m
3
Trọng lượng toàn bộ 41400 kg
Chiều sâu đào lớn nhất 7760 mm
Biên
độ
làm
việc
Bán kính đào lớn nhất 12020 mm
Bán kính lớn nhất tại vị trí mặt
bằng đất
11810 mm
Chiều cao đào lớn nhất 10920 mm
Chiều cao chất tải lớn nhất 7570 mm
Lực đào lớn nhất 224.7(22900) kN(kg)
Tốc độ quay 9.3 v/ph
Tốc độ quay
Thấp: 3.2
Trung bình: 4.5
Cao: 5.5
Km/h
Khả năng leo dốc
Áp lực trên mặt đất 77.42(0.79) kPa(kg/cm
2
)
3.2.2. Các thông số về kích thước
Tên thông số
Giá trị Đơn vị

Chiều dài toàn bộ của máy 11835 mm
Chiều rộng máy 3340 mm
Chiều cao máy (khi chuyển động) 3635 mm
Chiều cao đến đỉnh cabin 3265 mm
Chiều cao từ mặt đất đến phần đối trọng 1320 mm
Khoảng sáng gầm máy 554 mm
Bán kính quay nhỏ nhất thiết bị làm việc 4770 mm
Chiều cao thiết bị làm việc tại bán kính quay
nhỏ nhất
9200 mm
Chiều rộng bánh xích 4020 mm
Khổ ray 2740 mm
Chiều cao cabin máy 2715 mm
10
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
3.2.3. Các thông số động cơ
Động cơ 4 kỳ, làm lạnh bằng nước, phun dầu trực tiếp, tăng áp có làm lạnh.
Tên thông số Giá trị Đơn vị
Số máy SA6D 125-2
Số xylanh-hành trình- đường kính 6-125-150
Dung tích xy lanh 11040(11040) ml(cc)
Thôn
g số
kỹ
thuật
Công suất bánh đà 228/2050 kW/(v/ph)
Mô men lớn nhất 1213/1400 Nm/(v/ph)
Tốc độ lớn nhất khi không tải 2250 v/ph
Tốc độ nhỏ nhất khi không tải 10920 v/ph
Suất tiêu hao nhiên liệu 280 g/kW.h

Mô tơ khởi động 24 V, 75 W
Máy phát 24 V, 33 A
Ăc quy 12 V, 150 Ah×2
3.2.4. Các thông số hệ thống thuỷ lực
Tên thông số Giá trị Đơn vị
Bơm thuỷ lực
11
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Kiểu bơm
HPV160+160, thay đổi lưu lượng, bơm
kép
Lưu lượng 326×2 l/ph
Áp suất đặt 34.8 MPa
Van điều khiển
Kiểu van 6-spool+1-spool type+ 1 van phụ trợ
Kiểu điều khiển Thuỷ lực
Mô tơ thuỷ lực
Mô tơ di chuyển KMV280ATD, Kiểu piston×2
Mô tơ quay toa KMF160ABE, kiểu piston
Xy lanh thuỷ lực
Kiểu xy lanh Xy lanh thuỷ lực tác dụng kép
Cần Tay cần Gầu
Đường kính trong 160 185 160 mm
Đường kính piston 110 130 110 mm
Hành trình 1570 1985 1270 mm
Khoảng cách lớn nhất
giữa hai chốt
3830 4740 3265 mm
Khoảng cách nhỏ nhất
giữa hai chốt

2260 2755 1995 mm
Thùng dầu thuỷ lực Kiểu hộp
Làm lạnh dầu Làm lạnh bằng không khí
4. Khảo sát một số cơ cấu trong hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su
PC-400
4.1. Giới thiệu chung về hệ thống thuỷ lực trên máy đào
Hệ thống thuỷ lực của máy đào gồm một số chi tiết, cụm chi tiết sau: Thùng
dầu, bơm thuỷ lực, cụm van phân phối, trục chia dầu, mô tơ chuyển động, mô tơ
quay toa, xy lanh thuỷ lực, hệ thống đường ống, lọc dầu, két làm mát dầu thuỷ lực.
12
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Hình 4-1 Hệ thống thuỷ lực trên máy đào
Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ làm việc, công suất được truyền qua bánh đà đến bơm thuỷ lực.
Bơm thuỷ lực làm việc, hút dầu từ thùng dầu thuỷ lực và đẩy đến cụm van phân
phối chính. Từ ca bin người điều khiển sẽ tác động đến các cần điều khiển thiết bị
công tác, quay toa, di chuyển. Khi có sự tác động của người điều khiển, một dòng
dầu điều khiển sẽ được mở đi đến cụm van phân phối chính. Dòng dầu điều khiển
này có tác dụng đóng /mở cụm van phân phối ( van điều khiển) tương ứng cho thiết
bị công tác, quay toa, di chuyển. Dầu từ đường dầu chính đi đến cơ cấu công tác,
mô tơ quay toa, mô tơ di chuyển tuỳ theo sự điều khiển của người điều khiển.
Đường dầu trước khi về thùng chứa được làm mát ở két làm mát, và được lọc bẩn ở
lọc dầu thuỷ lực. Áp lực của hệ thống thuỷ lực được giới hạn bởi van an toàn
thường được lắp ở cụm van phân phối chính. Khi áp lực của hệ thống đạt đến giới
hạn của van thì van sẽ mở ra và cho dầu chảy về thùng.
4.2. Bơm thủy lực
4.2.1. Tổng quan về bơm và động cơ thuỷ lực dùng trong máy thuỷ lực thể tích
4.2.1.1. Nguyên lý chuyển đổi năng lượng
Bơm và động cơ thuỷ lực là hai thiết bị có chức năng khác nhau. Bơm là thiết bị
tạo ra năng lượng, còn động cơ thuỷ lực là thiết bị tiêu thụ năng lượng này. Tuy

nhiên, kết cấu và phương pháp tính toán của bơm và động cơ thuỷ lực cùng loại
giống nhau.
-Bơm dầu: là một cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để biến cơ năng thành thành
năng lượng của dầu ( dòng chất lỏng). Trong hệ thống dầu ép thường chỉ dung bơm
thể tích, tức là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể
tích các buồng làm việc, khi thể tích của buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực
13
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
hiện chu kỳ hút và khi thể tích của buồng giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ
nén.
Tuỳ thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc, bơm thể tích
được phân ra hai loại:
• Bơm có lưu lượng cố định
• Bơm có lưu lượng có thể điều chỉnh, gọi tắt là bơm điều chỉnh
Thông số cơ bản của bơm là lưu lượng và áp suất.
- Động cơ thuỷ lực: Là thiết bị dùng để biến năng lượng của dòng chất lỏng thành
động năng quay trên trục động. Quá trình biến đổi năng lượng là dầu có áp suất
được đưa vào buồng công tác của động cơ. Dưới tác dụng của áp suất, các phần tử
của động cơ quay.
4.2.1.2. Các loại bơm
* Bơm bánh răng:
Hình 4-2 Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng
1. Bánh răng chủ động; 2. Bánh răng bị động; 3. Vỏ bơm; A. Buồng hút
B. Buồng đẩy
Nguyên lý làm việc của bơm là sự thay đổi thể tích: Khi thể tích của buồng hút A
tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút. Khi thể tích giảm, bơm thực hiện chu kỳ
nén, bơm đẩy dầu ra ở buồng B.
Loại bơm này được dùng rộng rãi vì nó có kết cấu đơn giản dễ chế tạo. Phạm vi
sử dụng của bơm bánh răng chủ yếu là ở những hệ thống có áp suất nhỏ trên các
máy khoan, doa…Áp suất của bơm bánh răng từ 10÷200 bar.

Bơm bánh răng gồm có các loại: Bánh răng ăn khớp ngoài, ăn khớp trong . Loại hai
răng hoặc ba răng. Loại bánh răng thẳng hoặc bánh răng nghiêng.
14
3
1
2
A
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Trên máy đào bơm bánh răng được sử dụng để cung cấp dầu cho hệ thống điều
khiển.
Bơm bánh răng không điều chỉnh được lưu lượng.

Hình 4-3 Bơm bánh răng
a. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài; b. Bơm bánh răng ăn khớp trong;
b. Ký hiệu bơm; A. Buồng hút; B. Buồng đẩy
* Bơm trục vít:
Hình 4-4 Bơm trục vít
A. Buồng hút; B. Buồng đẩy
Dầu được hút từ buồng A sang buồng đẩy B theo chiều trục và không có hiện
tượng chèn dầu ở chân ren.
Bơm trục vít thường được sản xuất làm ba loại:
Loại có áp suất thấp( p = 10÷15 bar), loại có áp suất trung bình ( p= 30÷60 bar),
loại có áp suất cao ( p= 60÷200 bar).
Nhược điểm của bơm trục vít là chế tạo trục vít khá phức tạp. Ưu điểm căn bản
là chạy êm, độ nhấp nhô lưu lượng nhỏ.
Bơm trục vít không thay đổi được lưu lượng
15
a b
c
A

A B
B
A
B
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400

Hình 4-5 Hình thực tế của bơm trục vít
* Bơm cánh gạt:
Bơm cánh gạt được dùng ở hệ thống thuỷ lực có áp thấp và trung bình. So với
bơm bánh răng, bơm cánh gạt đảm bảo lưu lương đều hơn, hiệu suất thể tích cao
hơn.
Kết cấu bơm cánh gạt có nhiều loại khác nhau, nhưng có thể chia làm hai loại
chính: Bơm cánh gạt đơn và bơm cánh gạt kép.
Hình 4-6 Bơm cánh gạt đơn
Lưu lượng của bơm cánh gạt đơn có thể thay đổi bằng cách thay đổi độ lệch tâm e
16
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Hình 4-7 Bơm cánh gạt loại kép
* Bơm piston:
Bơm piston là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu piston
xy lanh. Vì bề mặt làm việc của cơ cấu này là mặt trụ, do đó dễ dàng đạt được độ
chính xác gia công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, có khả năng thực hiện được
với áp suất làm việc lớn (áp suất lớn nhất có thể đạt được là p= 700 bar).
Bơm piston thường được dùng ở những hệ thống thuỷ lực cần áp suất cao và lưu
lượng lớn như máy đào, máy nâng…
Dựa vào cách bố trí piston, bơm có thể chia làm các loại sau:
+/ Bơm piston đơn
+/ Bơm piston dãy phẳng
+/ Bơm piston – rô to hướng tâm
+/ Bơm piston – rô to hướng trục (đồng trục và trục cong).

Bơm piston đơn và piston dãy phẳng không điều chỉnh được lưu lượng. Bơm
piston – rôto có thể chế tạo không thay đổi lưu lượng hoặc có thể thay đổi lưu
lượng.
Hình 4-8 Bơm piston – rô to đồng trục
17
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Hình 4-9 Bơm piston- rô to trục cong
Hình 4-10 Bơm piston- rôto hướng tâm
18
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
4.2.2. Bơm thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
2
1
3 4 5
6 7
8
9
11
14
10 12 13
15
Hình 4-11 Bơm thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
1. Trục bơm trước; 2. Bệ đỡ; 3. Vỏ bơm trước; 4. Đĩa cam lắc; 5. Đế piston
6. Piston ; 7. Block xylanh; 8. Van đĩa phân phối; 9. Mặt bích nối bơm trước và
bơm sau; 10. Khớp nối; 11. Bu lông; 12. Trục bơm sau; 13. Vỏ bơm sau;
14. Piston trợ động; 15. Bánh răng dẫn động bơm phụ.
Trên máy đào Komat’su PC-400 có một bơm chính (bơm kép) và một bơm phụ.
Bơm chính dùng để cung cấp dầu cao áp cho bộ phận công tác.
19
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400

Bơm chính là loại bơm piston- rô to đồng trục dạng kép, để tăng công suất của
bơm. Loại bơm này có hai block xy lanh ( rô to), đặt đối xứng và quay cùng chiều.
Các phần tử điều khiển lưu lượng được tích ngay trong bơm làm tăng khả năng
điều khiển
4.2.2.1. Nguyên lý hoạt động
α
x
1
2
3
4
5
A
Hình 4-12 Nguyên lý hoạt động bơm piston ứng với góc nghiêng α
Xy lanh (5) được nối cứng với trục (1) nhờ then hoa. Trục dẫn (1) được dẫn động
từ động cơ. Khi trục (1) quay xy lanh (5) và piston (4) cũng quay theo. Đế piston
(3) quay theo và trượt trên mặt A của đĩa cam lắc (2). Các piston chuyển động tịnh
tiến lên xuống trong khối xy lanh thực hiện quá trình hút và đẩy chất lỏng ( dầu
thuỷ lực). Hành trình hút tương ứng với quá trình hành trình piston tăng dần (thể
tích buồng làm việc tăng dần) và ngược lại với quá trình đẩy.
Lưu lượng và áp suất của bơm phụ thuộc vào góc nghiêng α của đĩa cam lắc (2).
Góc nghiêng càng lớn thì lưu lượng của bơm càng lớn. khi α=0 thì không có dầu ra
khỏi bơm.
Hình 4-13 Nguyên lý hoạt động bơm piston ứng với góc nghiêng α=0
20
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
4.2.2.2. Điều khiển thay đổi lưu lượng bơm.
2
1
3 4 5

6 7
8
9
11
14
10 12 13
15
Khi góc nghiên α của đĩa cam lắc (4) thay đổi thì lưu lượng xả ra của bơm cũng
thay đổi theo. Góc nghiêng của đĩa cam lắc thay đổi nhờ piston trợ động (14).
Piston trợ động (14) chuyển động thẳng, qua lại theo lệnh điều khiển từ van điều
khiển. Piston trợ động (14) chuyển động làm đĩa cam lắc (4) chuyển động theo trên
mặt trụ của bệ đỡ (4), làm cho góc nghiêng α thay đổi. Do đó, lưu lượng xả ra của
bơm cũng thay đổi theo.
21
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
4.3. Mô tơ quay toa
4.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
2
3
4
5
6
7
8
9
11
10
12
13
1

Hình 4-14 Cấu tạo mô tơ quay toa
1.Lò xo phanh; 2. Trục ra; 3. Bích chặn dầu; 4. Vỏ; 5. Ổ đũa côn; 6. Đĩa phanh
7. Đĩa ma sát; 8. Piston; 9. Xy lanh; 10. Lò xo; 11. Trục giữa; 12. Đĩa phân phối;
13- Piston phanh
22
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
Nguyên lý hoạt động:
Hình 4-15 Nguyên lý hoạt động của mô tơ thuỷ lực
1.Áp suất cao; 2. Áp suất thấp; 3. Lực vòng; 4. Lực dọc trục; 5. Lực tác dụng lên
đuôi piston.
Dầu thuỷ lực từ bơm chính đi vào mô tơ theo đường (1). Đầu áp suất cao nén
piston chuyển động cùng chiều với chiều chuyển động của chất lỏng. Lúc này, đuôi
piston tác dụng lên đĩa trục lực (5). Lực này được chia thành hai thành phần: Lực
dọc trục (4) và lực vòng (3). Trong đó, lực vòng (3) gây ra mô men quay làm cho
trục của mô tơ quay. Dầu thuỷ lực sau đó lại quay về thùng theo đường thấp áp (2).
23
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
4.3.2. Van hút- van an toàn
- Chức năng: Khi mô tơ ngừng quay, mạch thuỷ lực ra bị đóng lại bởi van điều
khiển chính. Tuy nhiên, mô tơ vẫn tiếp tục quay do lực quán tính. Kết quả, áp suất ở
đầu ra cao bất thường, có thể gây ra sự phá huỷ mô tơ.
Van an toàn được lắp vào để ngăn cản điều này. Nó tác động để xả lượng dầu áp
có áp suất cao bất thường này ra khỏi đầu ra của mô tơ đến lỗ S và nó cũng có chức
năng như van phanh.
Van hút cung cấp một lượng dầu tương đương với lượng dầu xả ra bởi van an
toàn. Nó gửi lượng dầu này đến lỗ S đến cửa vào của mô tơ để ngăn cản một số sự
phá huỷ.
2
1
3

4
5
Hình 4-16: Van hút- Van an toàn
1. Lò xo van hút; 2. Van hút; 3. Vỏ; 4. Van an toàn; 5. Lò xo van an toàn
- Hoạt động của van khi mô tơ ngừng quay:
Khi cần điều khiển trở về vị trí trung gian, không có thêm dầu áp cao cung cấp từ
bơm đến cửa MA.
Tại thời điểm này, dầu từ cửa ra của mô tơ quay về van phân phối (6) và về
thùng, mạch thuỷ lực quay toa bị đóng.
Áp suất tại cửa MB tăng lên, lực cản chuyển động đối với mô tơ phát sinh, vì
vậy van phanh bắt đầu tác động.
Nếu áp suất tại cửa MB tăng đến áp suất đặt của van an toàn (4), van an toàn (4)
sẽ mở để xả dầu áp suất cao tại cửa MB đến cửa S. Không có dầu cao áp cung cấp
cho cửa MA nhưng sự quay vẫn tiếp tục, một lực âm được phát sinh. Khi lực âm
24
Khảo sát và tính toán hệ thống thuỷ lực trên máy đào Komat’su PC-400
này giảm đến áp suất đặt của van hút (2), van này sẽ mở và cung cấp dầu đến cửa S
để ngăn cản sự phá huỷ.
s
5
4
2
1
3
6
MA
MB
Hình 4-17 Hoạt động của van hút- van an toàn khi mô tơ ngừng quay
25