ứng dụng phần mềm automation studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều khiển hệ thống th

Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
LỜI NÓI ĐẦU
Qua một thời gian, sau khi hoàn thành các chương trình về đại cương và
chuyên ngành. Đến nay mỗi sinh viên chúng em được nhận đồ án tốt nghiệp. Đây là
một dung quan trọng nhất mà mỗi sinh viên cần phải hoàn thành để được công nhận
tốt nghiệp. Sau năm năm học chúng em có thể coi là một đợt tổng duyệt để tạo điều
kiện mỗi người tự tổng hợp, vận dụng các vấn đề về lý thuyết cũng như thực tế để làm
quen với công việc mà sau này bước vào đời sau khi rời ghế nhà trường.
Với đồ án này, đề tài có tên: “Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để
mô phỏng thiết kế quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 –
III”. Đây là đề tài được kết hợp giữa việc khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy công
trình và giới thiệu phần mềm Automation Studio 5.0 vào trong quá trình thiết kế hệ
thống và mô phỏng cả quá trình điều khiển của máy trong hệ thống truyền động thuỷ
lực.
Máy khoan ECM660 – III là một trong những thiết bị không thể thiếu trong các
công trình xây dựng và khai thác. So với các loại máy khác thì máy khoan ECM660 –
III có hệ thống truyền động thuỷ lực nên có rất nhiều ưu điểm về kết cấu và thao tác,
nó có khả năng tự động hoá quá trình điều khiển. Từ đó nó có thể nâng cao năng suất
làm việc đem lại hiệu quả kinh tế khi sử dụng.
Khi thực hiện đồ án này, bản thân em cũng đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các
tài liệu một cách nghiêm túc và mong muốn là đồ án đạt kết quả tốt nhất. Tuy nhiên vì
bản thân còn ít kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót. Một lần nữa Em
xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tụy truyền đạt các kiến thức quý
báu cho Em. Đặc biệt, em xin gởi lời biết ơn đến thầy Nguyễn Văn Đông, đã quan tâm
giúp đỡ trong suốt quá trình làm việc và em xin cảm ơn tất cả các thầy trong bộ môn
ôtô và máy công trình, thuỷ khí và máy thuỷ khí đã đóng góp ý kiến để tạo điều kiện
thuận lợi cho bản thân em hoàn thành.
Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2008
Sinh viên thực hiện

Phạm Minh Mận
1
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
1. Tổng quan.
1.1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài.
Hiện nay, có rất nhiều loại hệ thống truyền động được sử dụng điều khiển các
loại máy công nghiệp trong các lĩnh vực khác nhau như truyền động cơ khí, truyền
động điện, truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén, truyền động kết hợp Trong
đó, hệ thống truyền động thủy lực là hệ thống điều khiển phổ biến, nhất là trong giao
thông vận tải, công nghiệp nặng, thiết bị chuyên dùng
Đối với hệ thống truyền động thuỷ lực, ta có thể nhận thấy song hành với quá
trình phát triển kinh tế của đất nước. Đặc biệt là quá trình cải tiến, phát triển không
ngừng của hệ thống thuỷ lực trong công nghiệp nặng và các hoạt động sản suất hiện
nay. Tầm quan trọng của hệ thống này trên ô tô và máy công trình là một trong những
hệ thống không thể thiếu, trong lĩnh vực này quá trình điều khiển truyền động thuỷ lực
được áp dụng rộng rãi như: Điều khiển cơ cấu duy chuyển, trợ lực lái, dẫn động
phanh, điều khiển cơ cấu chấp hành…. Hệ thống truyền động thuỷ lực được cải tiến,
phát triển theo xu hướng ngày càng hoạt động chính xác hơn, tin cậy hơn, tiết kiệm
hơn, thuận lợi cho người sử dụng, tự động hoá quá trình điều khiển ở các chế độ
(nâng, hạ, gập dũi hay kéo dài cơ cấu công tác, duy chuyển, ), quá trình làm việc tốt
hơn, năng suất cao, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, Và từ những ưu điểm về kết cấu
với các thao tác của nó, cũng như khả năng sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau đã
đem lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình sử dụng vào các công trình xây dựng cơ
bản.
Trong thời đại ngày nay, việc thiết kế, mô phỏng quá trình điều khiển của hệ
thống truyền động thuỷ lực được cải tiến do sự bùng nổ công nghệ tin học. Việc xây
dựng, thiết kế đó đã rút ngắn đáng kể thời gian thử nghiệm, đánh giá các kết quả làm
việc của hệ thống.
Từ việc làm quen dần của người kỹ sư tới việc áp dụng công nghệ tin học vào

các vấn đề liên quan về chuyên ngành là một điều cấp thiết, và vì thế em đã mạnh
dạng tìm hiểu phần mềm Automation Studio 5.0, dùng tính toán, thiết kế mô phỏng
quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực cho máy công trình nói chung và máy khoan
ECM660 – III nói riêng.Từ đó khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của những thông số
điều khiển, những điều kiện liên quan, khả năng vận hành đến chất lượng làm việc của
hệ thống này. Đối tượng được chọn khảo sát là hệ thống truyền động thuỷ lực trên
máy khoan ECM660 – III.
Vì thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn cho nên đề tài chỉ mới dừng lại ở việc
thiết kế sơ đồ hệ thống thuỷ lực liên quan và mô phỏng các quá trình điều khiển ở các
2
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
chế độ làm việc khác nhau. Ngoài ra thông qua các đồ thị đặc tính và hình mô phỏng
ta đánh giá được quá trình làm việc của máy một cách nhanh chóng, sát với thực tế và
trực quan nhất. Với đề tài này emcó thể tiếp tục phát triển để áp dụng cho tất cả các
máy công nghiệp hiện nay để đem lại công việc hiệu quả nhất.
1.2. Hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy công trình.
1.2.1. Các hệ thống truyền động trên máy công trình.
Hệ thống truyền động bao gồm nhiều bộ phận kết hợp lại để có thể truyền công
suất, chuyển động từ động cơ hay các nguồn năng lượng khác đến các bộ phận công
tác. Trong ngành động lực nói chung, trên ôtô và máy công trình nói riêng các hệ
thống truyền động có thể sử dụng như: Truyền động cơ khí, truyền động điện - điện
tử, truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén hoặc truyền động kết hợp,…Tuy nhiên
với đề tài này chúng ta có thể tìm hiểu kỹ hơn về hai truyền động cơ khí, thuỷ lực.
1.2.1.1. Truyền động cơ khí.
Truyền động cơ khí là phương pháp truyền động quen thuộc và đã có một thời
gian dài được coi là hình thức truyền động quan trọng nhất. Hình thức truyền động
này được sử dụng để mang, tạo và truyền năng lượng chủ yếu dựa vào trục, bánh răng,
xích hay dây đai. Nhờ đó người ta có thể phân loại truyền động cơ khí bao gồm các
loại như: Truyền động bánh răng, truyền động xích, truyền động bánh vít

1.2.1.2. Truyền động thuỷ lực.
Trên các loại máy công trình nói chung, truyền động thuỷ lực là phương pháp
truyền động được sử dụng phổ biến đem lại hiệu quả kinh tế khá cao. Đặc biệt nó là
một phần không thể thiếu trong quá trình điều khiển và vận hành quá trình hoạt động
sản xuất hiện nay trong quá trình công nghiệp hoá. Theo nguyên lý làm việc của hệ
thống truyền động thuỷ lực người ta có thể chia ra: Truyền động thuỷ động và truyền
dộng thuỷ tĩnh (hay còn gọi là truyền động thể tích).
a) Truyền động thuỷ động.
Truyền động thuỷ động ra đời từ đầu thế kỷ thứ 20, xuất phát từ việc tìm
phương pháp truyền động công suất lớn với vận tốc cao. Trong vài năm gần đây việc
ứng dụng vào các ngành giao thông vận tải, chế tạo máy vận chuyển (ôtô, máy kéo,
máy công trình, máy chuyên dùng, tàu thuỷ,…) một cách rộng rãi. Trên thế giới hiện
nay nói chung và Việt Nam nói riêng hệ thống truyền động thuỷ lực được dùng càng
nhiều trong máy móc thiết bị và hệ thống điều khiển tự động dây chuyền sản xuất.
Trong truyền động thuỷ động không có mối liên hệ cứng giữa các khâu chủ động và
khâu bị động. Nên khi truyền năng lượng tới khâu bị động (trục tuabin), động năng
làm quay bánh công tác, trục bánh công tác quay được nhờ nhận trực tiếp chuyển
động quay từ trục động cơ hoặc cơ cấu tạo năng lượng khác.
3
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
b) Truyền động thể tích.
Khác với truyền động thuỷ động, truyền động thuỷ lực thể tích chủ yếu dựa vào
tính chất không nén được của chất lỏng để truyền được áp năng nhờ đó có thể truyền
được xa mà ít tổn thất năng lượng. Để tạo áp năng lớn, nâng cao công suất truyền
trong truyền động thể tích người ta dùng: Bơm (nguồn năng lượng), động cơ thuỷ lực,
bộ phận biến đổi và điều chỉnh. Với truyền động này ta có thể tạo nhiều dạng chuyển
động của bộ phận chấp hành với các quy luật tuỳ ý (chuyển động quay, chuyển động
tịnh tiến…).
Hệ thống truyền động thuỷ tĩnh trên máy khoan có thể xây dựng theo sơ đồ

sau:
Hình 1-1 Sơ đồ cơ bản của hệ thống truyền động thuỷ tĩnh.
* Máy lai:
Cung cấp cơ năng để bơm thuỷ lực làm việc, được trích công suất từ động
diezen.
* Bơm thuỷ lực:
Tạo ra dòng dầu thuỷ lực có áp suất và lưu lượng theo yêu cầu. Điều khiển
bơm có thể bằng tay (theo ý của người lái và không phụ thuộc vào tải trọng ngoài)
hoặc có thể điều khiển tự động. Trong các máy khoan hiện đại thường sử dụng bơm
kép hoặc bơm ba. Lưu lượng chất lỏng công tác truyền từ bơm thuỷ lực đến động cơ
hoặc xi lanh thuỷ lực được điều chỉnh tự động, sự điều chỉnh tự động này đảm bảo
công suất luôn ổn định không phụ thuộc vào tải trọng bên ngoài.
* Van phân phối:
Có chức năng phân chia dầu cao áp từ bơm đến các bộ máy khác nhau và đưa
dầu thấp áp về thùng chứa. Van phân phối được chia thành ba nhóm chính: nhóm van
trượt, nhóm van thường và nhóm van nâng. Trong các loại van trượt người ta điều
khiển dòng dầu bằng cách trực tiếp làm cho van chuyển động tịnh tiến. Trong van
4
Động cơ hoặc xi lanh TL.
Hệ thống van thuỷ lực
Thùng dầu thuỷ lực
Máy lai Bơm
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
thường, việc điều khiển dòng chất lỏng được thực hiện bằng cách mở và đóng các vạn
chuyên dùng. Trong van nâng, dòng chất lỏng được điều khiển bằng cách quay bộ
phận phân phối của thiết bị van. Trong máy khoan đá ECM660 - III người ta thường
sử dụng van phân phối thuỷ lực kiểu van trượt, loại van này gồm có loại nhiều buồng
và loại liền khối. Van phân phối thuỷ lực nhiều buồng là loại được cấu tạo từ một số
buồng và kết cấu các buồng có thể khác nhau. Việc sử dụng các van phân phối nhiều

buồng có kết cấu khác nhau tạo ra sự thuận tiện trong thao tác, các buồng bị mòn có
thể thay thế và sửa chữa. Nhược điểm của van phân phối loại này chính là kích thước
và khối lượng lớn, phải có mặt làm kín ở trên mỗi buồng. Trong hệ thống thuỷ lực có
áp lực càng cao thì bề mặt làm kín này càng đòi hỏi chất lượng cao. Van phân phối
loại liền khối có kích thước nhỏ hơn nhiều so với loại nhiều buồng.
* Động cơ hoặc xilanh thuỷ lực:
Nhận thuỷ năng của dòng dầu cao áp biến thành cơ năng cung cấp cho bộ công
tác dưới dạng chuyển động quay hoặc chuyển động tịnh tiến.
Ngoài ra trong hệ thống truyền động thuỷ lực còn có các bộ phận phụ trợ khác
như: Van an toàn, van điều áp, van một chiều, van tiết lưu, bộ lọc dầu, các đồng hồ đo
nhiệt độ, áp suất dầu để đảm bảo an toàn, duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.
Trong truyền động thuỷ tĩnh năng lượng được dùng dưới hình thức dầu có áp suất cao
và chuyển động với vận tốc nhỏ. Cấu trúc mạch thuỷ lực trong hệ truyền động thuỷ
lực được cấu tạo theo hai sơ đồ mạch hở hoặc mạch kín. Trong sơ đồ mạch hở, dầu
công tác sau khi làm việc được đưa về thùng chứa mà không quay về bơm; còn đối
với mạch kín thì được chuyển về ống hút của bơm.
1.2.2. Ưu nhược điểm của truyền động thuỷ lực trên máy công trình.
Trên các máy công trình hiện nay, truyền động thuỷ lực là một phần không thể
thiếu trong hệ thống truyền động. Nó phát triển nhanh và đang thay thế dần vào các
máy chuyên dùng nói chung cũng như máy xây dựng nói riêng.
1.2.2.1. Ưu điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực.
+ Dể thực hiện điều chỉnh vô cấp vận tốc trong phạm vi rộng và tự động điều
chỉnh vận tốc chuyển động của các bộ phận công tác ngay cả khi máy đang làm
việc.
+ Truyền động công suất lớn.
+ Dể đảo chiều chuyển động của bộ công tác và dễ dàng thay đổi được quy
luật chuyển động: Biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và
ngược lại
+ Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi
tải trọng bên ngoài

5
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
+ Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suất
của truyền động nhỏ.
+ Tự bôi trơn tốt.
+ Truyền động êm, không có tiếng ồn.
+ Độ nhạy, chính xác cao khi điều chỉnh, tính ổn định cao trong chuyển động
của bộ công tác, điều khiển nhẹ nhàng và làm việc an toàn.
+ Dễ tiêu chuẩn hoá, thống nhất hoá các phần tử cấu thành của hệ truyền động,
do đó có thể tổ chức sản suất hàng loạt.
1.2.2.2. Nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực.
+ Yêu cầu cao về độ chính xác khi chế tạo, lắp ghép các chi tiết nên giá thành
đắt.
+ Nhiệt độ môi trường bên ngoài ảnh hưởng đến các thông số của hệ thống
truyền động thuỷ lực rất cao.
+ Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng làm việc dễ bị rò rỉ hoặc không
khí dễ lọt vào, làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của truyền
động.
+ Vận tốc truyền động bị hạn chế vì phải đề phòng hiện tượng va đập thuỷ lực,
tổn thất cột áp, tổn thất công suất lớn và xâm thực.
+ Yêu cầu chất lỏng làm việc tương đối phức tạp, độ nhớt phải thích hợp ít thay
đổi khi nhiệt độ và áp suất thay đổi.
Truyền động thuỷ lực có nhiều ưu điểm nên ngày càng được sử dụng rộng rãi
trên các máy công trình hiện nay. Để khắc phục một số nhược điểm của truyền động
thuỷ lực nêu trên cách dùng hệ thống truyền động thuỷ lực thường bố trí loại kết hợp
như truyền động thuỷ - cơ, điện- thuỷ- cơ, thuỷ- khí- cơ…. Từ đó hiệu quả kinh tế cao
hơn nhiều.
* Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc vào
nhau.

* Có khả năng đề phòng quá tải.
* Dễ theo dõi và quan sát, kể cả hệ phức tạp, nhiều mạch.
2. Khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 – III.
2.1. Giới thiệu chung về máy khoan ECM660 – III.
Máy khoan ECM660 – III là máy khoan đá do hãng Ingersoll - Rand của Mỹ
sản xuất vào năm 2006 sau khi được chuyển quyền từ hãng Caterpillar của Mỹ trước
kia. Nó là một trong những loại máy chuyên dùng để khoan đá trong các loại máy
công trình hay máy xây dựng có khả năng tự hành. Nhờ vào hệ thống truyền động
thuỷ lực và khả năng điều khiển tự động của một số thiết bị công tác mà máy này có
6
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
nhiều ưu điểm so với các máy khoan lộ thiên khác (Roc 442PC, Roc 452PC, Roc
642HP…) trong cùng một hãng sản xuất.
2.1.1. Cấu tạo của máy khoan ECM660 – III.
13
12
11
10
06
07
08
15
09
14
05
04
17
16
242318 19

20
21
22
26
25
1890
2520
3330
7660
2630
28
27
29
30
01
03
02
Hình 2-1 Sơ đồ kết cấu tổng thể của máy khoan ECM660 – III.
1-Bộ truyền xích dẫn động búa khoan; 2-Giá cố định ống dẫn thuỷ lực; 3-Bánh
xích di chuyển; 4-Cơ cấu cân bằng máy; 5-Chụp hút bụi; 6-Bộ phận định vị cần
khoan; 7-Cánh tay robot lấy cần khoan; 8-Bộ phận thay đổi cần khoan tự động; 9-Cơ
cấu thay đổi vị trí cần khoan; 10- Môtơ dẫn động búa khoan; 11-Bộ phận định vị dầm
khoan; 12-Bộ phận tạo áp suất đập của búa khoan; 13-Búa khoan; 14-Bộ lọc bụi; 15-
Đầu gắn với cần khoan; 16-Thanh dẫn hướng trên dầm khoan; 17-Môtơ làm thay đổi
7
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
vị trí cần khoan; 18- Cần nâng; 19-Xilanh cần nâng; 20-Cửa ra vào cabin; 21-Buồng
điều khiển; 22-Bộ phận bảo vệ thiết bị; 23-Bộ giảm âm; 24-Bộ phận giữ dầm khoan;
25-Thang quan sát; 26-Đối trọng; 27-Bộ xử lý bụi; 28-Thùng nhiên liệu; 29-Bộ phận

làm mát; 30- Nắp đậy có lỗ thông.
Máy khoan ECM660 – III là máy khoan đá lộ thiên có khả năng tự hành, được
truyền động nhờ vào hệ thống truyền động thuỷ lực kết hợp. Nó được sử dụng rộng
rãi trong các công trình xây dựng cở lớn như; khoan đá khối ở các đỉnh núi cao, khai
thác mỏ, xây dựng thuỷ lợi - thuỷ điện, …Máy khoan ECM 660 - III có đặc điểm; thiết
bị công tác chính của máy là dầm khoan, cần khoan, và cần nâng. Khả năng khoan của
nó có thể được trang bị theo các dạng cần khoan có các đường kính khác nhau và khả
năng điều khiển lắp cần một cách tự động. Hơn nữa cũng tuỳ theo độ cứng của đất đá
mà có các cách điều chỉnh tương ứng cho các lực trong quá trình khoan và khai thác
đá.
Hiện nay, các loại máy khoan ngày được thay đổi. Nó được chuyển dần từ quá
trình điều khiển bằng tay qua điều khiển tự động nhờ vào khả năng kết hợp nhiều hệ
thống truyền động trong quá trình làm việc của nó. Máy khoan ECM660 - III được
vận hành được theo người lái, người lái phải tiến hành điều khiển các van trượt di
chuyển. Quá trình đó có thể được thực hiện bằng: tay, nam châm điện, thuỷ lực,.v.v…
thông qua các cần hay nút điều khiển. Máy có thiết bị di chuyển loại bánh xích. Việc
truyền động từ động cơ DIESEL, 4 kỳ, động cơ được làm mát bằng nước. Nên loại
máy này có tính linh động cao, di chuyển tuỳ theo từng địa hình làm việc. Trong quá
trình di động, máy có khả năng đạt tốc độ tối đa 3 km/h.
2.1.2. Các thông số kỹ thuật của máy khoan ECM660-III.
Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật của máy khoan ECM660 -III
1. Trọng lượng tổng cộng : 13000 [kg]
2. Kích thước tổng thể.

+ Chiều dài toàn bộ : 9980 [mm]
+ Chiều rộng toàn bộ : 2630 [mm]
+ Chiều cao toàn bộ : 3330 [mm]
+ Chiều rộng bánh xích : 330 [mm]
3. Động cơ và công suất của máy.

+ Loại động cơ : CUMMINS
+ Model : 6CTAA8.3
+ Công suất cực đại : 194 [kW]
+ Số vòng quay ứng với công suất cực đại : 2200 [vòng/ phút].
4. Tốc độ duy chuyển lớn nhất : 3,4 [Km/h]
5. Khả năng leo dốc : 30
o
8
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
6. Áp suất khí lớn nhất : 0,95 [Mpa]
7. Các điểm đặc trưng của búa khoan

+ Loại búa khoan : MONTABERT
+ Model : HC160
+ Năng lượng va đập lớn nhất : 600 [J]
+ Mô men quay lớn nhất : 1225 [N.m]
+ Tốc độ quay lớn nhất : 130 [v/ph]
+ Áp lực lên đá : 155,93 [N/m
2
]
8. Đặc điểm bộ phận dẫn hướng của dầm khoan.

+ Chiều dài toàn bộ dầm khoan : 7660 [mm]
+ Chiều dài bộ phận cung cấp cần khoan : 4250 [mm]
+ Góc quay lớn nhất của dầm khoan phải/trái : 20
o
/40
o
+ Lực dẫn tiến cho cần khoan : 19,6 [kN]

+ Chiều dài phần dẫn hướng dũi thêm ra : 1500 [mm]
+ Góc dở lớn nhất của phần dẫn hướng : 135
o
+ Tốc độ nhanh nhất khi dẫn tiến : 40 [m/phút]
+ Tốc độ chậm nhất khi dẫn tiến : 10 [m/phút]
9. Bộ phận lắp búa khoan vào cần khoan.

+ Chiều dài toàn bộ : 2760 [mm]
+ Phần duy chuyển dũi thêm ra : 800 [mm]
10. Bộ phận xử lý bụi.

+ Model : SDC – 100A
+ Áp suất chân không : 7845 [Pa]
+ Diện tích vùng lọc : 23 [m
2
]
+ Lưu lượng của quạt hút bụi : 28 [m
3
/phút]
11. Thể tích thùng chứa dầu.

+ Dầu nhiên liệu : 400 [L]
+ Dầu thuỷ lực : 200 [L]
12. Cần khoan.

+ Chiều dài lớn nhất : 3660 [mm]
+ Đường kính : 76 ÷114 [mm]
+ Số cần khoan lắp vào : 6 [Thanh].
2.1.3. Đặc điểm và công dụng của máy khoan ECM660 -III.
Với những ưu điểm máy khoan có khả năng điều khiển tự động trong quá trình

làm việc, kết cấu gọn nhẹ, cải thiện sức lao động cho người dùng từ đó nâng cao được
năng suất và tiến độ làm việc của máy, tiết kiệm nhiên liệu đem lại hiệu suất cao, giảm
thời gian chăm sóc bảo dưỡng, cho phép nâng cao hệ số sử dụng của máy.
Máy khoan được điều khiển bằng hệ thống truyền động thuỷ lực. Nhờ thế khả
năng làm việc của máy được ứng dụng trên các công trình khai thác đất đá, hầm mỏ,
9
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
khai thác khoáng sản…Ở đây ta khảo sát quá trình điều khiển bằng hệ thống truyền
động thuỷ lực của nó để thấy được công dụng đối với các ngành công nghiệp nói
chung và ngành khai thác nói riêng trong máy công trình hiện nay.
Hệ thống điều khiển thiết bị dẫn động thuỷ lực của máy khoan dùng để thay đổi
hướng chuyển động và điều chỉnh tốc độ của khâu đi ra (các dầm khoan, cần khoan)
trong các động cơ thuỷ lực, cũng như để đảm bảo cho kết cấu của máy khoan không bị
quá tải. Thực hiện việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi lượng tiêu thụ chất lỏng
đưa vào động cơ thuỷ lực. Các thành phần chính của hệ thống điều khiển là cơ cấu
điều chỉnh (van các kiểu, bộ phân phối thuỷ lực, van tiết lưu .v.v ) cũng như các cơ
cấu khớp, đòn và hệ thống khác mà nhờ chúng người điều khiển có thể điều khiển quá
làm việc một cách tự động từ các cơ cấu điều chỉnh.
Để điều chỉnh công việc của thiết bị dẫn động thuỷ lực trong máy khoan, người
ta sử dụng trực tiếp các cơ cấu điều khiển: Áp lực trong ống dẫn và hệ thống thiết bị
dẫn động thuỷ lực; hướng chuyển động của dòng chất lỏng công tác, trong đó bao
gồm cả việc phân phối dòng này vào các động cơ thuỷ lực; lượng cung cấp (lưu
lượng) chất lỏng công tác tới các động cơ thuỷ lực.
2.1.4. Các bộ phận công tác của máy khoan ECM660 – III.
Thiết bị công tác của máy khoan ECM660 – III, là những bộ phận làm việc cần
thiết của máy khoan nó bao gồm: Cần nâng, dầm khoan, búa khoan, phần dẫn hướng,
các môtơ, bộ phận thay đổi cần khoan tự động, …Ngoài các cơ cấu như di chuyển, lái,
phanh dẫn động thuỷ lực được bố trí bên trong, còn có bộ phận của thiết bị công tác
đặt sau cabin như; bộ xử lý bụi, bộ giảm âm,…

2.1.4.1. Cần nâng.
Cần nâng của máy khoan kết cấu dưới dạng hình hộp, cần này được nối trực
tiếp qua khớp nối (7) với sườn máy khoan. Độ rộng của cần đủ lớn để đảm bảo được
độ ổn định ngang khi ở trạng thái gây ra lực và mômen lớn. Cần được nâng lên và hạ
xuống ngoài xilanh thuỷ lực ra còn có bộ phận xoay của cả thân máy khoan (thông
qua trục xoay chính giữa của máy). Cấu tạo của cần nâng được thể hiện trên hình 2-2:
03 04 05 06 0701 02
Hình 2-2 Sơ đồ cấu tạo cần nâng của thiết bị công tác máy khoan ECM660 - III
10
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
1-Phần trung gian liên kết cần nâng và xilanh dầm khoan; 2-Khớp nối; 3-Thân
cần khoan; 4-Tai liên kết với xilanh thuỷ lực; 5- Xilanh gập dũi cần nâng; 6- Khớp
liên kết xilanh với thân cần nâng; 7- Khoá liên kết với thân máy.
Trong các thiết bị công tác của máy khoan thì cần nâng đóng vai trò rất quan
trọng, nó có thể nâng lên hạ xuống, kéo dài hay thu ngắn giúp cho các cơ cấu thừa
hành khác thực hiện các chức năng riêng của mình.
2.1.4.2.Dầm khoan.
01 02 03 04 11100908070605
Hình 2-3 Sơ đồ cấu tạo của dầm khoan máy khoan ECM660 – III.
1-Chụp hút bụi; 2-Phần định vị mũi khoan; 3-Cơ cấu thay đổi cần khoan tự
động; 4-Xilanh thuỷ lực kéo dài dầm khoan; 5-Bộ phận giữ cần khoan; 6-Bộ lấy cần
khoan; 7-Khớp liên kết dầm với cơ cấu thay đổi cần khoan; 8-Mô tơ hút bụi; 9-Búa
khoan; 10-Bộ phận tạo áp suất đập búa khoan; 11- Môtơ quay búa khoan.
Trên máy khoan đá ECM660 – III dẫn động thuỷ lực, dầm khoan là một bộ
phận công tác chính, nó có vai trò không nhỏ. Trên dầm khoan được gắn rất nhiều bộ
phận ngoài các bộ phận trên hình 2-3 còn có các bộ phận như: Bộ phận cố định ống
dẫn, phần dẫn hướng, phần định vị, các đường ống bôi trơn,
Dầm khoan của máy được dẫn động từ các thiết bị công tác của hệ thống
truyền động thuỷ lực chính, sau khi qua các bộ phận tạo năng lượng truyền cơ năng

cho các thiết bị công tác trong dầm khoan hoạt động. Dầm khoan truyền động thuỷ lực
có những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao, bảo đảm an toàn trong quá trình làm việc, sử
dụng đơn giản. Đồng thời tăng năng suất lao động, cải thiện điều kiện lao động của
người sử dụng (nhờ khả năng tự hành của máy). Sau đây là một số bộ phận chính liên
kết với dầm khoan.
2.1.4.3. Búa khoan.
11
1
`
2 3
4
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
Hình 2-4 Sơ đồ cấu tạo chung của búa khoan.
1-Đầu liên kết với cần khoan để truyền lực; 2-Bộ phận gây áp lực đập; 3-Bộ
phận tạo mômen quay; 4- Các khối van điều khiển búa khoan.
Trong quá trình làm việc nó vừa tạo mômen để quay cần khoan, vừa tạo lực
đập để cần khoan tạo lỗ khi bắt đầu tiếp xúc với đá. Mô tơ gắn trên búa khoan được
dẫn động bằng thuỷ lực tạo ra lực đập và mô men xoắn cho búa khoan sau đó truyền
đến cần khoan.
2.1.4.4. Phần dẫn hướng mũi khoan.
Hình 2-5 Sơ đồ cấu tạo của bộ phận dẫn hướng trên dầm khoan
1-Phần cố định cần khoan phía dưới; 2-Cần khoan; 3-Bộ phận cố định ống dẫn;
4-Lỗ bôi trơn cần khoan; 5-Phần cố định cần khoan phía trên.
Phần dẫn hướng này có dạng đường thẳng, nó được kết cấu bởi một dầm có hai
rây, đầu phần dẫn hướng có bạc lót và bộ phận làm sạch mũi khoan trước khi chạm
đá
2.1.4.5. Cơ cấu thay đổi mũi khoan tự động.
12
1 2

3 4 5
1
2
3
4
6
7
5
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
Hình 2-6 Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu thay đổi cần khoan tự động.
1-Đầu gắn búa khoan; 2-Cánh tay robot; 3-Cần khoan sau khi lắp vào dầm
khoan; 4-Cơ cấu truyền lực cho cánh tay robot lấy cần khoan; 5-Bộ phân định vị mũi
khoan; 6-Bộ phận định vị cần khoan; 7-Cơ cấu giữ cần khoan.
Trên cơ cấu này khi máy khoan được điều khiển dưới dạng làm việc tự động thì
các cần khoan được gắn vào một cách tự động tuỳ theo độ sâu và lực cần thiết khi
khoan. Với sáu cần khoan tương ứng (mỗi cần khoan có chiều dài 3660 mm và đường
kính phụ thuộc vào độ cứng của đá có thể chọn 5XR).
Với máy khoan ECM660 - III ta khảo sát ngoài các cơ cấu trên còn có nhiều bộ
phận khác như: Phần tra cần khoan, phần bôi trơn cần khoan, phần trả cần khoan tự
động về vị trí giữ cần, phần quay tự động,…
2.1.5. Hệ thống di chuyển máy khoan ECM 660 – III.
Hệ thống di chuyển dùng để di chuyển máy trong quá trình làm việc, đồng thời
truyền áp suất và tải trọng ngoài lên nền. Các máy khoan hiện nay thường được trang
bị bộ di chuyển bánh xích hoặc bánh lốp. Đối với máy khoan khảo sát bộ phận di
chuyển bằng bánh xích.
Hệ thống di chuyển bánh xích được sử dụng rộng rãi trên các máy khoan, đặc
biệt là các máy chuyên dùng thi công trên nền đất yếu. Bánh xích gồm có các phần tử
cấu tạo chính sau: Bánh sau chủ động lấy công suất từ động cơ truyền đến, bánh dẫn
hướng, các con lăn tỳ, hai hoặc nhiều con lăn đỡ, vòng xích, dầm tựa. Việc sử dụng

dẫn động thuỷ lực cho phép sử dụng dẫn động riêng biệt từng bánh xích từ một động
cơ thuỷ lực độc lập và kết cấu của khung di chuyển giữa rất đơn giản so với máy
khoan có dẫn động cơ khí. Sự đơn giản hoá kết cấu được xác định bằng việc không sử
dụng xích động của truyền động bánh răng và truyền động xích mà sử dụng các ly hợp
vấu, ly hợp ma sát điều khiển được và các cơ cấu khác để truyền năng lượng từ động
cơ đặt trên bàn quay đến các bánh xích.
Trên mỗi bánh xích chỉ cần một thiết bị căng xích. Sự dẫn động riêng biệt của
bánh xích cho phép máy khoan có thể quay được (quay xung quanh trục của thiết bị
dẫn động) nhờ sự chuyển động của giải xích theo các hướng khác nhau. Ngoài ra, khi
sử dụng bơm điều chỉnh tự động thì tốc độ di chuyển trên đường tốt sẽ tăng lên bởi vì
13
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
khi giảm trợ lực di chuyển thì lưu lượng chất lỏng được cung cấp từ thiết bị bơm vào
động cơ thuỷ lực của hành trình tự động tăng lên. Các bánh xích chủ động nhận
chuyển động quay từ động cơ thuỷ lực qua các hộp giảm tốc (các hộp giảm tốc được
chế tạo theo kiểu các cơ cấu riêng biệt hoặc kiểu lắp vào khung của bánh xích). Phanh
làm nhiệm vụ giữ máy khoan khi làm việc, tháo tải cho động cơ thuỷ lực, đảm bảo an
toàn khi xuống dốc và dừng trên dốc. Phanh thường dùng là phanh đĩa kiểu thường
đóng được điều khiển nhờ bộ ngắt thuỷ lực.
2.1.5.1. Ưu điểm của của bộ phận di chuyển bằng bánh xích.
+ Bánh xích cho phép giảm áp suất đè của máy xuống nền, nói chung nó có trị
số từ 0,4 ÷ 1 Kg/cm
2
. Với bánh xích đặc biệt cho các máy chạy trên đồng lầy,
áp suất đè xuống nền đất của nó rất nhỏ, nhưng máy vẫn chạy được.
+ Có khả năng vượt dốc lớn, đối với các máy cỡ lớn có thể lên dốc 10÷30%,
máy cỡ vừa lên dốc 30÷35%, máy cỡ nhỏ có thể vượt dốc 35÷40%.
+ Sức bám của máy lớn cho phép tận dụng sức kéo của động cơ.
2.1.5.2. Nhược điểm của bộ phận di chuyển bằng bánh xích.

+ Trọng lượng lớn, có khi tới 40% trọng lượng toàn bộ máy.
+ Tốc độ di chuyển thấp, trung bình 6÷8Km/h.
+ Cấu tạo phức tạp, chế tạo, lắp ghép, sửa chữa khó khăn, chóng mòn, hoạt
động ồn, thời gian hoạt động của bánh xích chỉ khoảng 1500÷2000 giờ không
kể đến việc phải bảo dưỡng, điều chỉnh liên tục trong quá trình sử dụng.
+ Việc cơ động từ công trường này đến công trường khác khó khăn, dễ làm
hỏng mặt đường bộ.
2.2. Hệ thống thuỷ lực của máy khoan ECM660 – III.
Trong hệ thống thuỷ lực máy khoan ECM660 - III, người ta sử dụng nhiều
phần tử thuỷ lực theo nhiều loại khác nhau. Để đảm bảo các bộ phận của máy không
bị quá tải, an toàn cho hệ thống thuỷ lực, người ta lắp các van trong hệ thống như;
Van an toàn, van tháo tải, van giảm áp, van 1 chiều, bộ ổn định tốc độ của các động cơ
dầu và mô tơ hay bơm thuỷ lực trong hệ thống…
2.2.1. Khảo sát sơ đồ mạch thuỷ lực tổng thể của máy khoan ECM660 - III.
2.2.1.1. Sơ đồ mạch thuỷ lực tổng thể.
Trong mạch thuỷ lực tổng thể, có nhiều phần tử trong các mạch được kết hợp
như: Sơ đồ điều khiển búa khoan, sơ đồ điều khiển hệ di chuyển, sơ đồ điều khiển
thay đổi cần khoan tự động, Sau đây ta tìm hiểu sơ đồ tổng thể để thấy được nguyên
lý làm việc của từng chế độ của máy.
14
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
T
P
B2
A2A1
B1 B1
A1 A2
B2
P

T
T
P2
P1
AB
ABA
BABABAB
T
P2
P1
1 2 3 4 5 6
23
27
28 292625
24 30
31 32
0910
11
01
02
030406
07
08
05
12
13 14 15
56
55
54
57

58
53
16
17
18
19
21
2220
33
40
41
42
44
43
45
48
47
46
49
50
52 51
P1
P2 P3
34
35
S L
X
B
P1
P2

T
T
P1P2 T
A
B
P2 P1
A
B
B
A
B
A
A
D
B
T
T
P1
P2
T
P1P2 T
B
A
P T
A
B
T
B
A
P

P
T
P1
P2
A B
P1
P1
P2
T
P T
P
T
P1 T
BA A B A B A B A B
A
B A B
36 39
P1
BA
P2
P1
38
37
P2
T
P1
ABABB A
Hinh 2-7 Sơ đồ mạch thuỷ lực tổng thể của máy khoan ECM660 – III.
1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Cụm bơm chính P1 và van điều khiển nó;
3-Đồng hồ đo áp lực; 4-Cụm van đảo chiều điều khiển chính tại cabin; 5-Cụm van

đóng mở nối tiếp và van tràn; 6-Cụm van an toàn của cơ cấu truyền động xích búa
khoan; 7-Van điều khiển cơ cấu hãm truyền động xích búa khoan; 8-Van đảo chiều
điều khiển bằng tay của cơ cấu xích búa khoan; 9-Cụm van điều khiển định vị bộ phận
công tác bên ngoài cabin. 10-Cụm van tràn và van điều khiển cân bằng máy khoan;
15
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
11-Thùng dầu hồi; 12-Xilanh kéo dài cần nâng; 13-Xilanh gập duỗi dầm khoan theo
góc công tác; 14-Cụm xilanh cơ cấu cân bằng máy khoan; 15-Động cơ truyền động
xích cho búa khoan; 16-Cụm van điều khiển định vị bộ phận công tác bên trong cabin;
17-Xilanh nâng hạ chân chống; 18-Xilanh dẫn tiến dầm khoan; 19-Xilanh nâng cần
nâng; 20-Van khoá lẫn; 21-Cụm van điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện định vị
cần khoan trên dầm khoan; 22- Van an toàn điều khiển chụp hút bụi; 23-Van điều
khiển cơ cấu giữ cần khoan; 24-Xilanh cơ cấu giữ cần khoan; 25-Van khóa lẫn của cơ
cấu giữ cần; 26-Xilanh của hai cánh tay robot lấy cần khoan; 27-Xilanh quay tay robot
lấy cần khoan; 28-Xilanh đưa cần khoan vào dầm khoan; 29-Xilanh định vị cần khoan
phía trên dầm khoan; 30-Xilanh định vị cần khoan phía dưới dầm khoan; 31-Xilanh
dẫn tiến chụp hút bụi; 32-Quạt hút bụi; 33-Van đóng mở nối tiếp; 34-Cụm động cơ di
chuyển bánh xích trái; 35-Cụm van cản của động cơ di chuyển bên trái; 36-Van an
toàn cho cơ cấu phanh xích bên trái; 37-Động cơ di chuyển bánh xích bên phải; 38-
Van 1 chiều; 39-Van an toàn cho cơ cấu phanh bên phải; 40-Van điều khiển cho cơ
cấu phanh; 41-Van logic OR; 42-Cụm van đảo chiều điều khiển bên ngoài cabin của
hệ thống di chuyển; 43-Cụm van đảo chiều điều khiển bên trong cabin của hệ thống di
chuyển; 44-Cụm van lựa chọn và van tràn; 45-Van đảo chiều điều khiển quay động cơ
của búa khoan; 46-Van an toàn; 47-Van tiết lưu ổn định tốc độ quay của động cơ búa
khoan; 48-Cụm bơm tăng cường P2, P3; 49-Bộ lọc; 50-Cụm van điều khiển áp suất và
van tràn; 51-Rơ le điều khiển áp suất; 52-Búa đập của búa khoan ;53-Bộ phân dòng
bằng máy thuận nghịch; 54-Xilanh dẫn tiến búa khoan; 55-Van cản của cơ cấu điều
khiển áp suất búa khoan; 56-Van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực cho áp suất búa
khoan; 57-Cụm van điều khiển bằng nam châm điện cho áp suất búa khoan; 58-Van 1

chiều có lò xo điều khiển.
2.2.1.2. Nguyên lý làm việc mạch thủy lực tổng thể.
Chất lỏng từ thùng chứa dầu chính (1) được chuyển đến các cụm van điều
khiển thông qua dãy bơm P
1
, P
2
, P
3
. Cụm van điều khiển, bao gồm các van đảo chiều
có số lượng cửa thông tùy thuộc vào mục đích sử dụng của mỗi bộ phận của máy ở
các chế độ khác nhau. Khi một trong các van này ở vị trí làm việc, thì lúc đó các cơ
cấu chấp hành của máy khoan thực hiện các chức năng riêng của mình. Cụm bơm
chính được động cơ của máy dẫn động thông qua khớp nối và hộp giảm tốc. Lúc này
dầu cao áp được bơm tạo ra, đưa tới các cụm van điều khiển. Để dẫn động các cơ cấu
chấp hành, mỗi mạch có lắp thêm các cụm van hỗ trợ riêng. Tuỳ theo từng bộ phận
mà có thể có các van khác nhau về các cửa và vị trí khác nhau. Bây giờ theo sơ đồ
mạch tổng thể ta tìm hiểu từng nhánh bơm để thấy rõ hơn nguyên lý của nó.
16
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
Từ thùng chứa dầu thuỷ lực chính (1) chất lỏng được bơm từ bơm P1 đi đến
cụm van điều khiển (4) dưới dạng van phân phối thuỷ lực sáu cửa ba trạng thái (6/3
hay sáu cửa ba vị trí). Ở vị trí ban đầu, khi chưa có thao tác nào tác dụng vào cần điều
khiển thì tất cả van này tại cabin ở vị trí đóng. Nó không cho dầu đi qua các khối van
tác động lên búa khoan mà được dẫn động thẳng đến điều khiển các van của cơ cấu di
chuyển của máy khoan. Ngược lại khi tác động vào cần điều khiển tại cụm van chính
(4), dầu được dẫn động đến dẫn tiến búa khoan thông qua khối van và xilanh (54),
hoặc tạo áp suất đập cho búa khoan khi khoan thông qua các van điều khiển trực tiếp
bằng nam châm điện. Ở van điều khiển dùng cho búa khoan có thể điều chỉnh tự động

bằng nam châm điện hoặc gián tiếp bằng thủy lực hoặc kết hợp với lò xo, nó có khả
năng điều chỉnh phù hợp với từng vận tốc, gia tốc trong quá trình khởi động trước khi
làm việc và dừng sau khi khoan xong.
Đối với bơm P
2
dầu cao áp đến bộ ổn định tốc độ của búa khoan (47), sau đó
tiếp tục đến các cụm van điều khiển (45) làm quay động cơ tạo quay mô men cho búa
khoan. Khi các van ở vị trí mở thì đường dầu sẽ dẫn động đến động cơ thuỷ lực làm
quay động cơ theo hai chiều khác nhau, một phần được điều khiển gián tiếp vào các
van bằng thuỷ lực làm dẫn tiến búa khoan. Tuỳ theo người vận hành điều khiển van ở
các vị trí để cơ cấu chấp hành tiến hay lùi, tháo hay lắp mà động cơ sẽ quay theo
chiều làm việc. Để bảo đảm áp suất làm việc và tính an toàn, trên mạch này có lắp một
số van được điều khiển bằng các nam châm từ và các van an toàn, vị trí của nó được
đặt sát động cơ thủy lực.
Ở vị trí bơm P
3
dầu cao áp sau khi đi từ thùng chứa (1) nó trực tiếp đến các
cụm van lựa chọn (44). Sau đó tuỳ theo các chế độ, nó sẽ được điều khiển cụ thể hơn.
Đầu tiên dầu thuỷ lực đi đến cụm van chính điều khiển tại cabin (4) để định vị các vị
trí của cần nâng, dầm khoan, chân chống, bộ phận cân bằng máy, bộ phận thay đổi cần
khoan, hay bộ phận xử lý bụi. Tiếp theo nếu van lựa chọn (44) mở thông với cụm van
điều khiển tự động bên ngoài cabin (9), thì nó cũng dẫn động đến và điều khiển định
vị các ví trí của các thiết bị công tác như; cần nâng, bộ phận cân bằng máy và truyền
động xích cho búa khoan bằng thao tác tương tự. Hơn nữa trong sơ đồ dẫn động chính
này từ bình chứa dầu được dẫn động để làm việc sau khi qua các bộ lọc quay về nó
được làm mát thông qua các bộ phận làm mát để trở về trạng thái ban đầu chuẩn bị
cho việc làm tiếp theo. Từ đó bảo đảm độ nhớt cho dầu và giữ cho dầu tồn tại được
tính chất của nó. Đồng thời làm tăng thời gian sử dụng các thiết bị thủy lực.
Để hiểu rõ hơn ta đi khảo sát nguyên lý làm việc của máy thông qua từng sơ đồ
của từng mạch cụ thể trong hệ thống truyền động thủy lực của máy khoan ECM660 – III.

2.2.2. Sơ đồ mạch thuỷ lực cho hệ thống di chuyển của máy khoan ECM660 - III.
17
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
Các bộ phận di chuyển điều khiển bằng thuỷ lực hay kết hợp có trong máy
khoan ECM660 – III. Được điều khiển ở hai vị trí: Có thể từ cabin hay điều khiển tự
động bên ngoài cabin thông qua các cần đến các cụm van đảo chiều điều khiển bằng
tay điều khiển. Người lái có thể cho máy di chuyển đến vị trí làm việc hay quay về sau
khi làm việc bằng cách tác động vào cần điều khiển tại các cụm van điều khiển hay
van phân phối có trong hệ thống. Ở trạng thái làm việc vị trí của các van tuỳ theo mỗi
trạng thái làm cho máy có thể làm việc an toàn nhất trong suốt quá trình. Đồng thời
khả năng tự cân bằng khi máy di chuyển được đặt ở vị trí đảm bảo chính giữa của máy
để có thể lên xuống dốc không bị chúc đầu hay lật.
2.2.2.1. Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ di chuyển.
Mạch thuỷ lực của hệ thống di chuyển bao gồm nhiều bộ phận, mỗi bộ phận
đóng một vai trò riêng. Trong hệ thống di chuyển của máy khoan ECM660 – III, do
máy di chuyển bằng bánh xích nên quá trình điều khiển của nó được mô tả trong sơ đồ
và bao gồm các bộ phận sau:
A2
B2
P
T
12
13
P1
P2
A B
P1
1411
P1

BA
P2
P1
P
A B
T
T
T
P2
P1
B
X
LS
10
09
P1
18
19
20
17
16
15
05
06
07
08
04
03
02
01

T
P
B2
A2A1
B1B1
A1
Hình 2-8 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ di chuyển của máy khoan ECM660 – III.
1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Cụm bơm chính P1 và van điều khiển nó;
3-Áp kế(đồng hồ đo áp lực); 4-Bộ phân dòng bằng máy thuận nghịch;5-Cụm van đảo
chiều điều khiển bên trong cabin; 6-Van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực cho bánh
xích bên trái; 7- Cụm van cản của động cơ di chuyển bánh xích trái; 8-Động cơ di
chuyển bánh xích trái; 9-Xilanh của cơ cấu phanh bánh xích; 10-Van đảo chiều điều
18
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
khiển bằng thuỷ lực của cơ cấu phanh xích trái; 11-Van an toàn cho cơ cấu phanh bên
trái; 12-Động cơ di chuyển bánh xích phải; 13-Van 1 chiều; 14-Van an toàn cho cơ
cấu phanh bên phải; 15-Van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực cho bánh xích bên
phải; 16-Van logic OR; 17-Cụm van đảo chiều điều khiển bên ngoài cabin(điều khiển
tự động); 18-Van lựa chọn; 19-Van giảm áp; 20-Cụm van tràn và van điều khiển bằng
thuỷ lực.
2.2.2.2. Nguyên lý làm việc của hệ di chuyển máy khoan ECM660 – III.
Khi ở trạng thái di chuyển, dầu từ thùng chứa chính (01) được bơm từ cụm
bơm chính P
1
(có thể điều chỉnh được áp suất và lưu lượng) dẫn động đến cụm van
điều khiển chính rồi đến bộ phận dòng bằng máy thuỷ lực (04). Tại đây đường dầu
chính được dẫn động đến tại hai cụm van đảo chiều điều khiển bằng thuỷ lực (06) và
(15) hai bên cơ cấu bánh xích của máy khoan, sau khi qua bộ chia bằng máy thuận
nghịch (04).

Một phần trước khi qua van điều khiển chính, có một đường dầu qua van lựa
chọn (18) để người điều khiển lựa chọn quá trình điều khiển tại cụm cabin hay điều
khiển tự động bên ngoài cabin. Do đó ta có hai cách điều khiển để máy di chuyển
trong quá trình làm việc:
a) Khi điều khiển tại cụm van đảo chiều trong cabin.
Lúc chưa gạt cần điều khiển tác động lên các van đảo chiều (5) tại cabin, dòng
dầu điều khiển đến tại cửa van điều khiển 3 cửa 2 vị trí (3/2) và chờ người điều khiển
tác động vào cần, các cửa còn lại được thông với bình chứa. Cùng lúc này đường dầu
chính sau khi qua bộ phân dòng (4) lên hai cụm van đảo chiều 6 cửa 3 ngăn điều khiển
bằng thuỷ lực (6) và (15) cũng quay về bình chứa.
Khi người lái tác động vào cần, cần này tác động lên các van điều khiển bên
trong cabin (5) làm cho lò xo tác động vào van nối cửa của đường dầu chính với
đường dầu điều khiển và đường công tác đến điều khiển gián tiếp vào van 6 cửa 3 vị
trí (6) và (15) đồng thời cắt đường dầu khỏi bình chứa. Khi đó dầu đến cụm van cản
van (7) và (13) ở hai bên của bánh xích dẫn động cơ làm việc theo hai chiều nhờ vào
van logic OR. Từ đó làm cho hai dãy xích di chuyển.
Bộ chia (4) đóng vai trò vừa là bơm vừa là động cơ thuỷ lực. Từ bộ chia này
phân ra làm hai dòng dẫn động đến hai van sáu cửa ba vị trí (6/3) điều khiển bằng
thuỷ lực để điều khiển cho hai bánh có thể chuyển động được tốc độ khác nhau khi
quay vòng hoặc leo dốc. Sau khi máy di chuyển để đảm bảo cân bằng khi lên, xuống
dốc thì có các xilanh cân bằng máy được đặt chính giữa và muốn dừng lại thì người ta
hãm phanh bằng cách tác động vào van điều khiển (10) ở hai bên để dừng lại hoặc
một bên để quay vòng theo ý muốn của người lái.
19
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
b) Khi điều khiển tại cụm van đảo chiều bên ngoài cabin.
Tương tự như điều khiển trong cabin, điều khiển tự động bên ngoài cabin cũng
được người lái làm theo các thao tác tương tự nhưng sẽ ở vị trí xa nơi làm việc hơn.
Tuy nhiên trong quá trình điều khiển bên ngoài này, cụm van (17) được mắc song

song với các cụm van ở trong cabin và có thêm khối van logic OR để các đường dầu
điều khiển phía cabin được khoá lại tạo điều kiện đường dầu điều khiển ở buồng điều
khiển bên ngoài cabin được dẫn động đến khối van 6 cửa 3 vị trí (6) và (15) và tiếp
tục thực hiện giống như khi điều khiển từ buồng điều khiển ở cabin.
Trong quá trình điều khiển, nếu dầu thuỷ lực vượt quá giá trị định mức của
động cơ (8), (12) hay bơm (2) thì các khối van an toàn được mở ra cho đường dầu
quay về thùng chứa đảm bảo cho quá trình di chuyển. Hơn nữa khi điều khiển trong
cabin hay bên ngoài cabin thì một dòng dầu tại một trong hai nơi điều khiển cũng
được quay về thùng chứa để đảm bảo lưu lượng.
2.2.3. Sơ đồ mạch thuỷ lực định vị vị trí các bộ phận công tác của máy khoan
ECM660 - III.
Để thực hiện việc nâng, hạ cần nâng, dẫn tiến dầm khoan, thay đổi góc công
tác của dầm khoan, điều khiển cân bằng máy khi di chuyển và làm việc các chế độ
khác của máy như; hạ chân chống khi làm việc, gập duỗi dầm khoan… Quá trình làm
việc của các bộ phận được mô tả trong sơ đồ, tuỳ theo từng nhóm mà có các chi tiết
khác nhau. Tuy nhiên trong mạch thuỷ lực định vị các bộ phận công tác của máy
khoan ECM 660 – III được chia ra làm hai vị trí điều khiển: Điều khiển từ các cụm
van bên trong cabin và điều khiển từ các cụm van bên ngoài cabin.
2.2.3.1. Điều khiển các bộ phận công tác bằng cụm van đảo chiều điều khiển bằng tay
đặt bên trong cabin.
Dựa theo sơ đồ của mạch định vị bộ phận công tác của máy khoan ta có thể
xây dựng sơ đồ điều khiển các thiết bị này tại cụm van đặt trong cabin như sau:
20
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
11
09
100807
06
654321

P1
P2
T
B A B A B
A B
A
B A B A
P T
A
B
P
T
P2 P3
02
04
05
12
13
01
03
Hình 2-9 Sơ đồ mạch thủy lực định vị các bộ phận công tác bằng van đảo chiều điều
khiển bằng tay bên trong cabin.
1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Bơm P2; 3. Bơm P3; 4-Cụm van lựa chọn;
5-van tràn; 6-Xilanh dẫn tiến dầm khoan; 7-Xilanh nâng cần nâng; 8-Xilanh kéo dài
cần nâng; 9-Xilanh gập duỗi dầm khoan theo góc công tác; 10-Xilanh cơ cấu cân bằng
máy khoan; 11-Van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí điều khiển bằng tay của cơ cấu cân bằng
máy; 12-Xilanh nâng hạ chân chống; 13-Cụm van đảo chiều 6 cửa 3 vị trí điều khiển
bằng tay đặt trong cabin.
Trong sơ đồ này bao gồm nhiều bộ phận công tác khác nhau, mỗi bộ phận đảm
nhận một chức năng làm việc riêng của nó. Để hiểu kỹ hơn ta tìm hiểu nguyên lý làm

việc của từng bộ phận công tác. Khi dầu cao áp đi qua bơm P
3
từ bình chứa dầu thuỷ
lực chính (1) của hệ thống, sau khi áp suất hiển thị trên đồng hồ đo đi đến cụm van lựa
chọn và van tràn (4), tại đây dầu được lựa chọn có thể đến khối van điều khiển tại
cabin (5) hoặc cụm van định vị điều khiển tự động bên ngoài cabin. Sau đó được dẫn
động đến các van tương ứng của từng bộ phận công tác mà tác động vào các xilanh
nhằm thực hiện các chức năng riêng biệt.
a) Khi nâng, hạ cần nâng.
Cần nâng là thiết bị công tác chính, nó thực hiện việc thay đổi góc nâng của
cần ở các chế độ. Khi người tác dụng vào cần điều khiển trên van ở vị trí thứ 2 tại cụm
van điều khiển (5) đặt tại cabin. Việc nâng hạ cần nâng nhằm thay đổi vị trí làm việc
của cả các bộ phận công tác, tùy thuộc vào thời điểm đóng mở van mà hành trình
nâng, hạ cần nâng có các vị trí xác định sau khi đi qua van 1 chiều có tác dụng khoá
lẫn và van tiết lưu 1 chiều trên chụm xilanh (7). Nhưng trong quá trình nâng cần phải
nằm trong khoảng xác định của góc nâng theo yêu cầu. Khi người lái tác dụng vào
cần điều khiển của van đảo chiều (5), cung cấp dầu cao áp từ bơm P
3
đi qua van lựa
21
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
chọn (4) để dẫn tới xilanh thuỷ lực (7) thông qua các van 1 chiều có tác dụng đổi lẫn
thực hiện quá trình nâng. Trường hợp khi áp suất dầu vượt quá giá trị cho phép, lúc đó
van tràn trong cụm (4) và van một chiều được điều chỉnh đảm bảo cho quá trình nâng.
Trong quá trình nâng, người lái vẫn để vị trí cần điều khiển ở trạng thái nâng cần. Khi
hạ hay giữ nâng cần, ta đưa cần điều khiển về vị trí trung gian. Trong quá trình làm
việc nếu áp suất dầu quá lớn, lúc đó cần nâng sẽ được tự động ngừng ngay, mặc dù
van điều khiển đang ở vị trí làm việc.
Ngược lại, khi hạ cần nâng người lái tác động vào cần điều khiển cắt đường

dầu qua các cửa đến van điều khiển (5) tại vị trí 2 để nâng cần và trả piston trong
xilanh thuỷ lực quay về vị trí trung gian hoặc ban đầu. các đường dầu quay về thùng
chứa để đảm bảo áp suất làm việc của máy. Còn đường dầu chính sẽ đi đến điều khiển
việc tháo lắp cần khoan.
b) Khi thay đổi chiều dài khi dẫn tiến dầm khoan.
Cả hai trường hợp kéo dài và thu dầm khoan chỉ thực hiện khi đang đứng tại vị
trí làm việc. Tương tự như khi nâng, hạ cần nâng sự điều khiển của người lái đến van
thứ 1 của cụm van (5) và thực hiện kéo dài ra và thu dầm khoan một cách hiệu quả
nhờ vào xilanh (6).
Khi kéo dài dầm khoan: Từ bơm P3, dầu cao áp tới cho xi lanh (6) đẩy dầm
thực hiện việc thay đổi chiều dài của dầm. Tùy thuộc vào yêu cầu của trạng thái làm
việc mà chiều dài của dầm khoan được kéo dài trong khoảng (1000÷1500) mm. Khi
kéo dài dầm khoan, người điều khiển tác dụng vào van đảo chiều (5) tại vị trí thứ 1.
Cung cấp dầu cao áp xuống phía đáy xi lanh (6), đẩy piston trong xilanh (6) dịch
chuyển lên để dầm khoan dài ra.
Khi làm việc nếu đường ống dẫn dầu bị nứt vỡ, lúc đó được các van tràn của cụm van
điều khiển bảo vệ không cho dầm khoan làm việc nữa. Để người điều khiển nhận biết
được chiều dài dầm khoan khi làm việc, trên dầm đều có lắp cảm biến hành trình. Khi
chiều dài dầm đã đến giá trị xác định, cảm biến sẽ truyền tín hiệu xuống bảng điều
khiển báo mức chiều dài dầm tạo điều kiện thuận lợi cho người lái điều khiển khi làm
việc.
Khi thu dầm khoan: Để thay đổi trạng thái làm việc hay di chuyển máy tới vị trí
làm việc mới, người lái điều khiển thực hiện việc thu dầm khoan đồng thời hạ cần
nâng. Quá trình được thực hiện ngược lại trường hợp kéo dài dầm khoan. Dầm khoan
sẽ không làm việc khi người điều khiển đưa cần điều khiển van đảo chiều thứ 1 của
cụm van (5) về vị trí trung gian, lúc đó dầu cao áp sẽ được hồi về thùng chứa mà
không dẫn động thiết bị chấp hành. Dầu vẫn được các van một chiều giữ lại để đảm
22
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III

bảo áp xuất trong các xilanh. Tuỳ thuộc vào sự tác động vào cần điều khiển của người
lái mà quá trình nâng hạ cũng như thay đổi chiều dài của dầm nhanh hay chậm.
c)Khi nâng, hạ chân chống.
Để thực hiện việc nâng hạ chân chống, dầu cao áp được bơm số P3 cung cấp
dầu cao áp tới các thiết bị thừa hành. Dầu có áp suất cao được van điều khiển thứ 3
của cụm van (5) dẫn động đến thực hiện quá trình nâng, hạ chân chống như trên sơ đồ.
Tùy thuộc vào từng vị trí và lực cần thiết khi khoan mà chân chống được hạ xuống
hoàn toàn hoặc một phần đúng chiều cao cần thiết. Lúc này van dẫn hướng được di
trượt lên trên, van đảo chiều thực hiện việc hạ chân chống sau thang máy (máy chỉ
dùng một chân chống chính giữa sau thang máy). Trong thời gian đó, nếu áp suất dầu
thủy lực cao quá giá trị cho phép, khi đó van tràn cho dầu cao áp nối thông với bình
chứa. Khi hạ chân chống xuống, ta tiến hành điều khiển van (5) về vị trí ban đầu. Van
này, có tác dụng bảo đảm an toàn cho các thiết bị công tác có áp suất làm việc khi các
đường ống trong hệ thống bị nứt vỡ. Trường hợp áp suất cao quá giá trị định mức của
van tràn, lúc đó dầu sẽ trở về bình chứa. Tất cả các chân chống sau khi nâng lên đều
được khóa lại bởi thiết bị khóa chân chống.
Khi thu chân chống lại quá trình thực hiện ngược lại quá trình hạ chân chống. Các
đường dầu thực hiện việc nâng, hạ chân chống đều được thể hiện theo hành trình làm
việc.
d) Khi điều khiển cân bằng máy khi di chuyển.
Khi máy di chuyển lên dốc hay xuống dốc, để đảm bảo máy không bị chúc đầu,
nghiêng ngửa, lật đổ hay va chạm thân máy với mặt đường. Trong hệ thống truyền
động thuỷ lực gồm có hai xilanh thuỷ lực (10), các khối van điều khiển trực bằng nam
châm điện và cụm van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí (11) cùng cần điều khiển của nó được
miêu tả trên sơ đồ.
Khi dầu cao áp qua cụm van điều khiển (5) tại van thứ 6, sau khi người lái tác
động vào cần điều khiển làm cho van 6 cửa 3 vị trí mở ra nối thông với cụm van điều
khiển cân bằng và cắt đường thông với bình chứa. Hai xilanh này làm việc khi người
lái tiếp tục tác động vào cần điều khiển cho xilanh trái hay phải để đảm bảo theo chiều
chuyển động. Khi nào áp suất vượt quá giới hạn các van an toàn cho phép dầu hồi về

bình chứa.
e) Khi điều khiển gập duỗi dầm khoan.
Dầm khoan sau khi được dẫn tiến theo chiều làm việc nó có thể gập duỗi theo
các góc công tác nhất định. Sau khi người lái tác động vào cần điều khiển của van thứ
5 của cụm van (5), dầu cao áp được điều khiển đến xilanh (9) để thực hiện quá trình
23
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
gập duỗi theo góc công tác của dầm khoan. Trong quá trình này thường được thực
hiện để làm điều chỉnh dầm khoan theo các góc làm việc và vị trí đứng của máy.
f) Khi điều khiển kéo dài cần nâng.
Cần nâng ngoài việc được nâng lên nhờ vào xilanh (7) nó còn được kéo dài ra
nhờ điều khiển xilanh (8). Khi dầu cao áp đi qua van đảo chiều thư 4 của cụm van (5)
sẽ đến xilanh (8). Tại cụm van này có cụm van cản chỉ cho dầu đến bằng một chiều
thông qua van 1 chiều. Quá trình làm việc được thực hiện một cách hiệu quả.
2.2.3.2. Điều khiển các bộ phận công tác bằng cụm van đảo chiều điều khiển bằng tay
đặt bên ngoài cabin.
Trong quá trình điều khiển cụm van này cũng được thực hiện một số động tác
tương tự. Tuy nhiên quá trình làm việc được thực hiện chỉ điều khiển mộ t số thiết bị
công tác như; kéo dài cần nâng, gập duỗi dầm khoan theo góc công tác, điều khiển cân
bằng máy. Tất cả các quá trình đó được thực hiện trên sơ đồ trên.
3'
6'
5'
P2
T
P1
ABABB A
P T
A

B
P
T
P2 P3
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
Hình 2-10 Sơ đồ mạch thủy lực định vị các bộ phận công tác bằng van đảo chiều điều
khiển bằng tay bên ngoài cabin.
1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Lọc dầu; 3.Cụm bơm P2, P3; 4-Cụm van
lựa chọn và van tràn; 5-Xilanh kéo dài cần nâng 6-Xilanh gập duỗi dầm khoan theo
góc công tác; 7-Xilanh cơ cấu cân bằng máy khoan; 8-Van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí
điều khiển bằng tay của cơ cấu cân bằng máy; 9-Cụm van đảo chiều 6 cửa 3 vị trí điều
khiển bằng tay đặt ngoài cabin; 10-Van tràn.
Tương tự như khi điều khiển bên trong cabin, khi điều khiển bên ngoài cabin
cũng được thực hiện theo các chế độ làm việc của các bộ phận công tác. Tuy nhiên so
với điều khiển trước thì quá trình điều khiển này sẽ đảm bảo an toàn cho người khi
làm việc ở các vị trí khá phức tạp như đồi dốc, trên truyền núi. Lúc này nhờ vào quá
trình điều khiển này mà người lái có thể thực hiện các quá trình từ xa thông qua hệ
24
Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều
khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 - III
thống này. Đây là một ưu điểm rõ nét hơn hẵn các máy khoan của các hãng khác trong

quá trình điều khiển thuỷ lực.
2.2.4. Sơ đồ thuỷ lực điều khiển thay đổi cần khoan tự động và quạt xử lý bụi.
Trong quá trình điều khiển thay đổi cần khoan tự động cũng như điều khiển xử
lý bụi khi khoan. Trong mạch thuỷ lực của máy được điều khiển sau khi qua cụm van
đảo chiều bên trong cabin.
2.2.4.1. Điều khiển thay đổi cần khoan tự động.
a) Sơ đồ mạch thuỷ lực.
Khi thay đổi cần khoan tự động, sau khi dầu được bơm P3 chuyển lên từ thùng
chứa dầu chính đến các van điều khiển trực tiếp bằng nam châm để điều khiển các quá
trình như; Điều khiển cơ cấu giữ cần khoan, điều khiển hai cánh tay robot lấy cần
khoan, định vị cần trên dầm khoan, … Tất cả các quá trình đó được thực hiện trên sơ
đồ sau.
06
05
04
01
02
03
AB
ABA
B
ABABAB
T
P2
P1
1
2
3
4
5 6

P3P2
T
P
B
A
TP
P1 T
BA A B A B A B A B
A
B
10
11 120908
07 13
14
151617
18
19
20
Hình 2-11 Sơ đồ mạch thuỷ lực thay đổi cần khoan tự động
1-Thùng chứa dầu thuỷ lực chính; 2-Lọc dầu; 3- Bơm P3,P2; 4-Van điều khiển
cơ cấu giữ cần khoan( trực tiếp bằng nam châm điện); 5-Van tiết lưu; 6-Thùng dầu
hồi; 7-Xilanh cơ cấu giữ cần khoan; 8-Van khoá lẫn của cơ cấu giữ cần khoan; 9-
Xilanh của hai cánh tay robot lấy cần khoan; 10-Xilanh quay cánh tay robot lấy cần
khoan; 11-Xilanh đưa cần khoan vào dầm khoan; 12- Xilanh định vị cần phía trên
25