Ứng dụng phần mềm solidworks mô phỏng và xác định ứng suất tác dụng cần đào của máy đào bánh lốp

DANH MỤC CÁC BẢNG THÔNG SỐ TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
STT

Bảng

Tên bảng
Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW
210-1

Trang

1

1.1

2

1.2

Các thông số về tầm hoạt động của máy đào komatsu
PW210-1

19

3

3.1

Thơng tin chia lưới

71

18

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
STT
1
2
3
4
5
6
7

Hình vẽ
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7

8

1.8

9
10
11
12

13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

1.9
1.10
1.11
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8

2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19

Tên hình
Máy đào gầu ngược
Máy đào gầu thuận
Máy đào gầu ngoạm
Máy đào gầu dây
Tổng thể máy đào
Tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW 210-1
Hệ thống lái của máy đào
Sơ đồ hệ thống điều khiển di chuyển của máy đào
komatsu PW 210-1
Van lái
Van trợ lực chính
Hệ thống thủy lực của cụm cần đào
Hình ảnh chức năng cad của solidwork
Hình ảnh chức năng CAM của solidwork
Phân tích động lực học
Tính lực và tính bền của chức năng CAE
Chức năng Mold

Cần đào máy Komatsu PW 210-1
Hình chiếu đứng
Hình chiếu bằng
Vẽ biên dạng 2D của lỗ để lắp tay cần
Tạo mơ hình 3D lỗ lắp tay cần
Tạo lỗ lắp tay cần
Tạo lỗ lắp tay cần
Biên dạng 2D để tạo lỗ lắp tay cần
Tạo lỗ lắp tay cần
Tạo mặt phẳng plane 1
Vẽ biên dạng 2D trên plane 1
Extrede cut để tạo lỗ lắp tay cần
Lỗ lắp tay cần hoàn chỉnh
Vẽ biên dạng 2D của tấm ốp để hàn chốt cần đào

Trang
10
11
12
13
16
19
21
22
23
24
26
29
30
31

32
33
34
34
34
35
35
36
36
37
37
38
38
39
39
40


31
32
33
34
35
36

2.20
2.21
2.22
2.23
2.24

2.25

37

2.26

38
39

2.27
2.28

40

2.29

41
42

2.30
2.31

43

2.32

44
45
46
47

48
49

2.33
2.34
2.35
2.36
2.37
2.38

50

2.39

51
52

2.40
2.41

53

2.42

54

2.43

55
56

57
58
59
60
61
62
63
64
65

2.44
2.45
2.46
2.47
2.48
2.49
2.50
2.51
2.52
2.53
2.54

66

2.55

67

2.56

Extrude boss/base biên dạng 2D của tầm ốp
Tấm ốp để hàn với lỗ lắp tay cần đào hoàn chỉnh
Biên dạng 2D thành trước của cần đào
Extrude boss/base biên dạng thành trước của cần đào
Thành trước của cần đào hoàn chỉnh
Biên dạng 2D thành trên của cần đào
Extrude boss/base biên dạng 2D thành trên của cần
đào
Thành trên của cần đào hoàn chỉnh
Biên dạng 2D thành dưới của cần đào
Extrude boss/base biên dạng 2D thành trên của cần
đào
Thành dưới cảu cần đào hoàn chỉnh
Biên dạng 2D thành bên của cần đào
Extrude boss/base với biên dạng 2D của thành bên
cần đào
Thành bên của cần đào hoàn chỉnh
Biên dạng 2D lỗ chốt chân cần
Extrude boss/base biên dạng 2D lỗ chốt chân cần
Extrude cut biên dạng 2D lỗ chốt chân cần
Tạo mặt phẳng plane 5 trên lỗ chốt chân cần
Vẽ biên dạng 2D trên plane 5 để tạo lỗ chốt chân cần
Extrude cut biên dạng 2D trên plane 5 để tạo lỗ chốt
chân cần
Lỗ chốt chân cần hoàn chỉnh
Biên dạng 2D lỗ chốt xy lanh tay cần
Extrude boss/base biên dạng 2D lỗ chốt xy lanh tay
cần
Trên sketch 2 vẽ biên dạng 2D phía dưới khối 3D lỗ
chốt xy lanh tay cần

Extrude cut biên dạng 2D ở trên sketch 2
Vẽ biên dạng 2D trên sketch 3
Extrude boss/base biên dạng 2D ở trên sketch 3
Chốt xy lanh tay cần hoàn chỉnh
Biên dạng 2D gân tăng cứng số 1
Extrude boss/ base biên dạng 2D gân tăng cứng số 1
Gân tăng cứng số 1 hoàn chỉnh
Biên dạng 2D gân tăng cứng số 2
Extrude boss/base biên dạng 2D gân tăng cứng số 2
Gân tăng cứng số 2 hoàn chỉnh
Biên dạng 2D lỗ chốt xy lanh cần đào trên sketch
Extrude boss/base biên dạng 2D lỗ chốt xy lanh cần
đào trên sketch 1
Biên dạng 2D trên sketch 2

40
41
41
42
42
43
43
44
44
45
45
46
46
47
47

48
48
49
49
50
50
51
51
52
52
53
53
54
54
55
55
56
56
57
57
58
58


68

2.57

Extrude cut biên dạng 2D ở sketch 2
Mở sketch 3 trên mặt bên của lỗ chốt xy lanh cần vẽ

biên dạng 2D
Extrude cut với biên dạng 2D ở sketch 3
Mở sketch 4 trên mặt bên của lỗ chốt xy lanh cần đào
vẽ biên dạng 2D
Sử dụng lệnh Revolve cut biên dạng 2D ở sketch 4
Sử dụng lệnh Fillet, bo tròn với bán kính lỗ chốt xy
lanh cần đào
Lỗ chốt xy lanh cần đào hoàn chỉnh
Cần đào hoàn chỉnh
Mối hàn giữa tấm ốp để hàn lỗ chốt cần đào với
thành trên và thành dưới cần đào

69

2.58

70

2.59

71

2.60

72

2.61

73

2.62

74
75

2.63
2.64

76

2.65

77

2.66

78

2.67

79

2.68

80
81

3.1
3.2

82

3.3

83

3.4

Giải phóng liên kết cứng của cần đào

67

84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97

3.5
3.6
3.7

3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18

Đặt vị trí liên kết khớp bản lề ở lỗ chốt chân cần
Đặt lực X0 lên lỗ chốt chân cần
Đặt lực Y0 lên lỗ chốt chân cần
Đặt lực : PXLC lên lỗ chốt xy lanh cần
Đặt lực PXL lên lỗ chốt xy lanh tay cần
Đặt lực X lên lỗ chốt tay cần
Đặt lực Y lên lỗ chốt tay cần
Thông tin chia lưới
Mơ hình lưới cần đào ở cảnh nhìn Isometric
Mơ hình lưới cần đào ở cảnh nhìn Back
Mơ hình lưới cần đào ở cảnh nhìn Top
Kết quả ứng suất của cần đào
Điểm chịu ứng suất lớn nhất trên cần đào
Kết quả chuyển vị của cần đào

67
68
68

69
69
70
70
71
72
72
73
74
75
76

Mối hàn giữa lỗ chốt xy lanh cần đào với hai thành
bên cụm cần đào
Mối hàn giữa chốt xy lanh tay cần với thành trên cần
đào
Mối hàn giữa chốt chân cần với thành trên và tành
dưới cần đào
Các lực tác dụng lên cần đào
Gán vật liệu cho các lỗ chốt
Gán vật liệu cho thành trên cảu cần, thành dưới của
cần, hai mặt bên của cần, gần tăng cứng số 1 và 2 của
cần, tấm ốp của cần

59
59
60
60
61
61

62
62
63
63
64
64
65
66
66


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP...............................1
Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI..............................................................................................2
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI...........................................................................................2
NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI...........................................................................................2
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐÀO THỦY LỰC.........................3
1.1. Cơng dụng máy đào.....................................................................................................................3
1.2.Q trình phát triển của máy đào.................................................................................................3
1.2.1.Giai đoạn 1: Thế kỷ XVI đến thế kỷ XVIII...............................................................................3
1.2.2. Giai đoạn 2: Thế kỷ XIX đến năm 1910..................................................................................3
1.2.3. Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910..............................................................................................3
1. 3.Phân loại máy đào.......................................................................................................................4
1.3.1. Máy đào gầu ngược.............................................................................................................4
1.3.2. Máy đào gầu thuận..............................................................................................................5
1.3.3. Máy đào gầu ngoạm............................................................................................................6
1.3.4. Máy đào gầu dây..................................................................................................................7
1.4. Ý nghĩa cơ giới hố cơng tác đất.................................................................................................8
1.5. Giới thiệu máy đào komatsu PW 210.......................................................................................10
1.5.1. Kết cấu của máy đào Komatsu PW 210-1...........................................................................10

1.5.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản..............................................................................................12
1.5.3. Hệ thống lái của máy đào Komatsu PW210-1.....................................................................14
1.5.4.Các dạng kết cấu khác của hệ thống lái...............................................................................17
1.5.5. Hệ thống thủy lực điều khiển cụm cần đào.......................................................................20

CHƯƠNG II: MÔ PHỎNG 3D.................................................................................22
CỤM CẦN ĐÀO MÁY ĐÀO BÁNH LỐP KOMATSU PW210-1.........................22
2.1. Giới thiệu phần mềm và các chức năng của Solidworks............................................................22
a. Chức năng CAD.........................................................................................................................22
b. Chức năng CAM (SolidCam).....................................................................................................24
c. Chức năng CAE.........................................................................................................................24
d. Chức năng Mold:......................................................................................................................27
2.2. Cấu tạo và kính thước cần đào của máy đào bánh lốp Komatsu PW210-1................................27
2.2.1 Cấu tạo cần đào...................................................................................................................27


2.2.2. Kích thước cần đào.............................................................................................................28
2.3. Mơ phỏng cụm cần đào của máy đào bánh lốp Komatsu PW210-1..........................................29
2.2.3. Các bước thiết kế cụm cần đào của máy đào Komatsu PW210-1 bằng phần mềm
Solidworks 2012...........................................................................................................................29

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH ỨNG XUẤT.................................................................60
TÁC DỤNG LÊN CẦN ĐÀO KOMATSU PW 210-1.............................................60
3.1.Thiết lập điều kiện tính tốn.......................................................................................................60
3.2.Chọn vật liệu chế tạo các chi tiết của cần đào............................................................................62
3.3. Đặt các ngoại lực tác dụng lên tay gầu.......................................................................................63
a. Đặt vị trí liên kết khớp bản lề ở lỗ chốt chân cần......................................................................63
b. Đặt phản lựcX0 = 433500 N tại lỗ chốt chân cần.....................................................................64
c. Đặt lực Y0 = 349560 N tại lỗ chốt chân cần...............................................................................64
d. Đặt lực : PXLC = 725500 Ntại lỗ chốt xy lanh cần......................................................................65

e. Đặt lực PXL = 424740 N tại lỗ chốt xy lanh tay cần..................................................................65
f. Đặt lực X = 323270 N tại lỗ chốt lắp tay cần.............................................................................66
g. Đặt lực Y = 252770 N tại lỗ chốt lắp tay cần..............................................................................66
3.4. Chia lưới mơ hình 3D cần đào...................................................................................................67

KẾT LUẬN................................................................................................................. 73
KIẾN NGHỊ...............................................................................................................73
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................74


LỜI NÓI ĐẦU
Sau thời gian 4 năm học tại trường, được sự dạy bảo và hướng dẫn tận tình của
các thầy cô giáo, em đã tiếp thu những kiến thức quý báu mà thầy cô đã truyền đạt.
Mỗi sinh viên trước khi ra trường cần phải qua một đợt tìm hiểu thực tế để kiểm tra và
bổ sung thêm những kiến thức đã học. Quá trình làm đồ án tốt nghiệp cũng là điều hết
sức cần thiết đối với mỗi sinh viên, nó khơng những giúp cho mỗi sinh viên tiếp xúc
và làm quen với những chi tiết, hệ thống đã được học trên lý thuyết mà còn giúp cho ta
biết phải giải quyết các vấn đề kỹ thuật có liên quan đến nó.
Trong đề tài tốt nghiệp này em được giao nhiệm vụ: “Ứng dụng phần mềm
SolidWorks mô phỏng và xác định ứng suất tác dụng cần đào của máy đào bánh
lốp”. Đây là loại máy đào được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng các cơng
trình giao thông, khai thác mỏ, đào và vận chuyển đất đá, …Thông qua đề tài này cho
em nắm vững hơn về kết cấu cũng như nguyên lý làm việc của tất cả các hệ thống có
liên quan.
Trong q trình làm đồ án tốt nghiệp, em cũng đã cố gắng làm việc, học hỏi,
tìm tịi, nghiên cứu rất nhiều các tài liệu có liên quan đến hệ thống thủy lực và các loại
máy đào bánh lốp nhằm mong muốn đồ án đạt kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, vì bản thân
cịn ít kinh nghiệm, kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em
xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tụy truyền đạt các kiến thức quý

báu. Em chân thành gởi lời cảm ơn đến Thạc sỹ Nguyễn Xuân Hòa – giáo viên hướng
dẫn, đã quan tâm giúp đỡ trong suốt quá trình làm việc. Em xin được cảm ơn tất cả các
thầy, cô giáo trong bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Ơ tơ đã đóng góp ý kiến q giá tạo
điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng tiến độ.
Hưng Yên, ngày .... tháng 06 năm 2013
Sinh viên thực hiện

Lê Hải Quân

1


Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài giúp sinh viên năm cuối khi sắp tốt nghiệp có thể củng cố, tổng hợp và
nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức ngoài thực tế, xã hội. Đề tài
nghiên cứu về“Ứng dụng phần mềm SolidWorks mô phỏng và xác định ứng suất
tác dụng lên cần đào của máy đào bánh lốp”.không chỉ giúp cho chúng em tiếp cận
với thực tế mà còn trở nên quen thuộc với học sinh - sinh viên các khóa sau có thêm
tài liệu để nghiên cứu, học tập.
Những kết quả thu thập được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên xẽ giúp cho em,
sinh viên lớp ĐLK7 hiểu sâu hơn về phần mềm SolidWorks va hoạt động của một số
loại máy đào.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
−
Xác định ứng suất tác dụng lên cụm cần đào của máy đào Komatsu PW
210-1.
−
Dùng phần mềm SolidWorks mô phỏng 3D cụm chi tiết cần đào của
máy đào Komatsu PW 210-1.

NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
Nội dung của đề tài gồm 3 phần chính:
Chương 1: Giới thiệu chung về máy đào thủy lực
Chương 2:Mô phỏng 3D cụm cần đào Komatsu PW 210-1 .
Chương 3: Dùng phần mềm SolidWorks đưa ra ứng suất tác dụng lên cần đào của máy
đào Komatsu PW 210-1 .

2


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐÀO THỦY LỰC
1.1. Công dụng máy đào.
Máy đào một gầu là loại máy chủ đạo trong cơng việc thi cơng đất nói riêng và
trong cơng tác xây dựng cơ bản nói chung. Chúng được để đào đất, đá hoặc xúc than,
quặng và các loại vật liệu rời đổ lên các phương tiện vận chuyển nên chúng cịn có tên
gọi khác là máy xúc. Nếu đào kênh mương dẫn nước thì máy đào một gầu thường đổ
đất sang hai bên lòng kênh để tạo thành hai bờ kênh.
Máy đào một gầu thường đảm nhiệm 50% - 70% khối lượng công tác đào, xúc đất, đá
và khai thác mỏ. Máy đào một gầu làm việc theo chu kỳ và mang tính vạn năng. Ngồi
các thiết bi đào đất như gầu thuận, gầu ngược, gầu dây, gầu ngoạm và gầu bào, trên
máy cơ sở của máy đào có thể lắp các bộ phận làm việc với các chức năng khác như
đóng (hạ) cọc để gia cơng móng, thiết bị cần trục, nhổ gốc cây

1.2.Q trình phát triển của máy đào
Cơng nghiệp chế tạo máy nói chung, máy làm đất nói riêng là nền cơng nghiệp
cịn non trẻ và q trình phát triển của nó đồng hành với quá trình phát triển của các
ngành khoa học và cơng nghiệp của lồi người.
Bức tranh tổng thể của ngành chế tạo máy làm đất có thể chia thành các giai đoạn
chính:

1.2.1.Giai đoạn 1: Thế kỷ XVI đến thế kỷ XVIII
Xuất hiện những phương tiện cơ giới và cơ giới hoá đầu tiên dùng trong khâu
làm đất, động lực dùng trên các phương tiện cơ giới lúc đó chủ yếu là sức người, sức
ngựa và bước đầu dùng động cơ hơi nước. Loài người đã chế tạo và sử dụng máy xúc
một gầu q = 0,75 m3 đầu tiên.
1.2.2. Giai đoạn 2: Thế kỷ XIX đến năm 1910
Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các cơng trình xây dựng lớn, nhất là
cơng trình xây dựng giao thơng, giao thơng đường sắt, xuất hiện máy xúc một gầu
quay tồn vòng 3600 – chạy trên ray, cùng các loại máy làm đất khác.
1.2.3. Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910
Khâu làm đất trong công tác xây dựng đã được tiến hành cơ giới hoá ở mức độ
ngày càng cao do xuất hiện nhiều loại máy làm đất như: máy xúc đất quay tồn vịng
3600, di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích kể cả máy xúc di chuyển bằng thiết bị tự
bước. Đồng thời để đáp ứng khối lượng công tác đất ngày càng lớn trong xây dựng cơ
3


bản.Nền công nghiệp đã chế tạo nhiều loại máy làm đất có chức năng, cơng dụng, kết
cấu khác nhau.
Xu hướng phát triển máy làm đất trong giai đoạn này là nâng cao năng suất làm
việc, tăng vận tốc di chuyển máy và vận tốc làm việc; sử dụng vật liệu kim loại, phi
kim loại chất lượng cao để giảm khối lượng riêng của máy, nâng cao độ tin cậy của
các chi tiết máy, giảm thời gian bảo dưỡng trong quá trình sử dụng, hồn thiện các
thiết bị động lực và truyền động cùng các hệ thống khác trên máy, chế tạo các bộ công
tác (thiết bị làm việc) thay thế để máy có thể làm việc ở các điều kiện, chế độ khác
nhau (tức là vạn năng hoá máy làm đất) nên năng suất làm việc của máy ngày càng
được nâng cao.
Trong những năm gần đây, khối lượng của một số máy làm đất giảm nhẹ đi 20 ÷
30% nhưng cơng suất máy tăng lên đến 50 ÷ 80%. Cơng suất trang bị trên máy tăng
lên kéo theo hiệu suất làm việc của máy tăng lên. Cũng với việc không ngừng cải tiến,

hoàn thiện về nguyên lý, kết cấu, người ta còn sử dụng các bộ phận, các máy cơ sở
được chế tạo theo tiêu chuẩn, theo mơdun để hồ nhập xu hướng thống nhất hoá, tiêu
chuẩn hoá và vạn năng hoá ngành sản xuất máy làm đất.

1. 3.Phân loại máy đào
Có rất nhiều loại máy đào đang được sử dụng và máy đào được phân ra những
loại
cơ bản sau :
1.3.1. Máy đào gầu ngược

Hình 1.1 Máy đào gầu ngược
4


Gầu của máy đào được đặt sấp.Khi đào đất, gầu được bổ xuống ở nơi xa máy
nhất rồi chuyển động lại gần máy để thực hiện quá trình cắt đất và tích đất vào gầu.Có
thể hiểu một cách đơen giản là nó dựa trên nguyên lý đào đất cái cuốc.Máy đào gầu
ngược có thể dùng để đào đất ở cả nơi cao hơn và nơi thấp hơn mặt bằng máy đứng
đều hợp lý và cho năng suất cao.Nó có thể thay thế cho máy đào gầu thuận.
Vì vậy, trong thực tế hiện nay, máy đào gầu ngược đang được sử dụng rộng rãi
nhất trong các loại máy đào một gầu
1.3.2. Máy đào gầu thuận

Hình 1.2 Máy đào gầu thuận
Gầu của máy đào này được đặt ngửa, nên nó thường được dùng để đào đất ở
nhưng nơi cao hơn mặt bằng máy đứng là hợp lý. Có thể hiểu một cách đơn giản là nó
dựa trên nguyên lý đào đất của cái xẻng. Khi đào đất, gầu chuyển động từ vị trí thấp
nhất và gần máy nhất rồi đi ra xa dần so với máy và đồng thời được nâng lên một cách
từ từ để thực hiện quá trình cắt đất và tích đất vào gầu

5


1.3.3. Máy đào gầu ngoạm

Hình 1.3. Máy đào gầu ngoạm
Máy loại gầu ngoạm có hai loại: máy đào gầu ngoạm điều khiển bằng cáp và
máy đào điều khiển bằng thủy lực. Máy đào điều khiển bằng cáp lại có một dây cáp và
loại dùng hai dây cáp để điều khiển. Trong đó, máy đào điều khiển bằng hai dây cáp
được sử dụng phổ biến hơn loại một dây cáp
Khác với máy đào gầu ngược và máy đào gầu thuận, máy đào gầu ngoạm có thể
làm việc được ở dưới nước, nó thường được dùng nạo vét bùn ở đáy hồ, đáy mương
hoặc khai thác cát ở đáy song.Nó cịn được dùng đào những hố hẹp và sâu thẳng đứng
như giếng khơi, móng trụ cầu.Hiện nay, thiết bị gầu ngoạm đang được sử dụng rất phổ
biến để đào đất đá tạo thành lỗ với chiều sâu lớn để thi công cọc baret trong cơng tác
gia cố móng cho các nhà cao tầng có tầng hầm.Việc này, những máy đào một gầu khác
khơng thể làm được. Ngồi ra, máy đào gầu ngoạm còn được dùng để bốc xúc các loại
vật liệu rời như than, quặng, cát, đá, sỏi…

6


1.3.4. Máy đào gầu dây

Hình 1.4. Máy đào gầu dây
Khác với các loại trên, ở máy đào gầu dây, gầu ngược lien kết mềm với cần qua
hệ thống dây cáp và dây xích nên được gọi là máy đào gầu dây. Khi bắt đầu đào đất,
người điều khiển máy nâng gầu lên sát đầu cần và dùng kinh nghiệm của mình, quăng
gầu ra xa. Do đó, máy đào này cịn có tên là máy đào gầu quăng. Nhờ có đắc điểm nêu
trên mà máy đào gầu dây có bán kính đào lớn nhất trong các loại máy đào một gầu.

Ngoài bốn thiết bị làm việc chính nói trên, ở máy cơ sở của máy đào một gầu có
cơ cấu quay còn lắp một số thiết bị khác như gầu bào, thiết bị cần trục, thiết bị đóng
(hạ) cọc và thiết bị nhổ gốc cây… Vì vậy, máy đào một gầu có cơ cấu quay là loại máy
có tính vạn năng.

7


1.4. Ý nghĩa cơ giới hố cơng tác đất.
Trong xây dựng cơ bản: xây dựng dân dụng, công nghiệp, xây dựng giao thông,
xây dựng thuỷ lợi… Đối tượng thi công trước tiên có khối lượng lớn – có thể nói lớn
nhất là cơng tác đất. Trong các cơng trình xây dựng, đất là đối tượng được xử lý với
các phương pháp, mục đích khác nhau nhưng có thể tập hợp theo các quy trình cơng
nghệ chính: Đào – Khai thác, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm chặt. Trong đó, máy
đào gầu nghịch thi công chủ yếu ở khâu Đào – Khai thác.
Cơ giới hố cơng tác đất có ý nghĩa trọng yếu và đó là vấn đề cấp bách, cần thiết
do khối lượng cơng việc rất lớn, địi hỏi nhiều nhân lực, lao động nặng nhọc, ảnh
hưởng đến tiến độ thi cơng và năng suất lao động nói chung.
Nhiệm vụ chủ yếu của cơ giới hoá là nâng cao năng suất lao động như V.I. Lênin
nói “ Năng suất lao động là điều kiện quan trọng và cơ bản nhất để xã hội mới chiến
thắng xã hội cũ”
Cơ giới hố là biện pháp chủ yếu chứ khơng phải là biện pháp duy nhất nhằm
tăng năng suất lao động.
Năng suất lao động cịn có thể tăng lên bằng cách hồn chỉnh quy trình cơng
nghệ đã ổn định thì áp dụng cơ giới hoá tiến tới tự động hoá khâu làm đất là biện pháp
chủ yếu để tăng năng suất lao động. Do vậy, có thể rút ra một số ý nghĩa của cơ giới
hố cơng tác đất:
− Cơ giới hố là bước đầu tiên và là một trong những biện pháp chủ yếu để tăng
năng suất lao động trong khâu làm đất.
−

Là biện pháp chính giảm nhẹ cường độ lao động cho cơng nhân.

Ngồi ý nghĩa trên, việc cơ giới hố cơng tác đất cịn góp phần:
−

Nâng cao chất lượng cơng trình xây dựng.

−

Giảm đáng kể diện hoạt động trên cơng trường.

− Dễ dàng áp dụng tiêu chuẩn hố, tiến hành cơng xưởng hố các cơng đoạn của
q trình sản xuất, góp phần thực hiện thành cơng chủ trương cơng nghiệp hoá.
− Đồng thời áp dụng cơ giới hoá khâu làm đất cịn tiền hành được các cơng việc mà
lao động thủ cơng khơng làm được hoặc khó làm được.
Cơ giới hoá khâu làm đất thường thực hiện bằng các hình thức sau:
−

Máy và thiết bị cơ khí (Máy xúc, máy cạp, máy nỉ…)

−

Máy và thiết bị thuỷ lực (Súng phun thuỷ lực, tầu hút bùn…)

−

Chất nổ (mìn phá đá…)

−

Dịng điện cao tần, siêu âm …(phá tan vỡ đất)
8


Cơ giới hoá khâu làm đất bằng máy và thiết bị cơ khí (phương pháp cơ học) là
phổ biến nhất vì tính phổ biến và phổ cập của nó, đồng thời năng lượng tiêu tốn tính
cho 1m3 đất rất nhỏ chỉ bằng khoảng 0,05 ÷ 0,3 KW.h.
Năng lượng tiêu tốn khi dùng phương pháp thuỷ lực cao hơn nhiều – khoảng
0,2÷ 2 KW.h, có khi cịn cao hơn, như đối với đất chặt lên tới 3 ÷ 4 KW.h
Trên các cơng trình xây dựng, cơ giới hố khâu làm đất bằng phương pháp cơ
học chiếm khoảng 80 ÷ 85%, bằng phương pháp thuỷ lực khoảng 7 ÷ 8% và dùng chất
nổ chỉ 1 ÷ 3%, cịn lại là các phương pháp khác.

9


1.5. Giới thiệu máy đào komatsu PW 210
1.5.1. Kết cấu của máy đào Komatsu PW 210-1

Hình 1.5. Tổng thể máy đào Komatsu PW 201-1
1. Máy cơ sở

5. Tay gầu

9. Lưỡi ủi

2. Cần

6. Xylanh gầu

10. Bánh xe

3. Xylanh cần

7. Thanh giằng

11. Chân chống
10


4. Xylanh tay gầu

8. Gầu

12. Bàn quay

Cấu tạo chung của máy đào Komatsu PW 210-1 bao gồm các bộ phận chính
sau:
Trên máy cơ sở số 1 có lắp thiết bị gầu ngược bao gồm: Cần số 2 là một dầm cong liên
tục, có tiết diện hình hộp, được liên kết với bàn quay số 12 bằng khớp bản lề O 1. Tay
gầu số 5 được liên kết với đầu cần bằng khớp bản lề O2. Gầu số 8 được liên kết với tay
gầu bằng khớp bản lề O3 và hai thanh giằng số 7. Xilanh số 3 để nâng hạ thiết bị làm
việc. Xilanh số 4 để điều khiển tay gầu. Xi lanh số 6 để quay gầu quanh khớp O 3.
Bộ phận di chuyển của máy đào Komatsu PW 210-1 là hệ thống di chuyển bằng bánh
lốp có hai cầu chủ động. Bộ truyền động cơ khí của bộ phận di chuyển của nó bao gồm
hộp số, truyền động các đăng, truyền lực chính, cầu trước và cầu sau chủ động. Bộ
truyền động thủy lực của hệ thống di chuyển bao gồm bơm được dẫn động bằng động
cơ diêzen, hệ thống van, mô tơ thủy lực... Thiết bị di động bánh hơi sử dụng dẫn động
thuỷ lực đã làm cho kết cấu của khung di động và bộ di chuyển đơn giản đi rất

nhiều.Việc sử dụng hệ truyền dẫn thuỷ lực cho phép điều khiển máy đào thuận tiện
hơn và tốc độ trung bình tăng lên. Việc sử dụng các bơm điều chỉnh tự động có bộ
phận điều chỉnh vô cấp cung cấp dầu cao áp cho các động cơ di chuyển làm tăng thêm
đặc tính kéo giãn của máy. Hiện nay, nhằm tăng thêm độ ổn định của máy đào bánh
hơi khi làm việc người ta sử dụng chân chống ngồi có dẫn động thuỷ lực được điều
khiển từ buồng lái.
Toa quay của máy đào được đặt trên khung di chuyển thơng qua vịng ổ quay
con lăn. ở trên toa quay có thiết bị động lực (động cơ Diesel) và thiết bị thuỷ lực, hệ
thống điều khiển, bộ phận quay, bình nhiên liệu, ca bin điều khiển và đối trọng. Bộ
phận dưới của cần, xi lanh thuỷ lực nâng cần là một bộ phận được lắp cố định với toa
quay. Các bộ phận cịn lại có thể tháo ra được khi thay thế thiết bị công tác này bằng
một kiểu thiết bị công tác khác. Ca bin điều khiển được trang bị hệ thống thơng gió,
cách âm và các thiết bị khác để làm việc được ở các điều kiện thời tiết khác nhau.
Trong buồng lái còn bố trí ghế ngồi êm, các thiết bị kiểm tra, đo lường và các cần điều
khiển. Ngoài ra ca bin điều khiển cịn được trang bị hệ thống chiếu sáng, tín hiệu,...
Cơ cấu quay được dẫn động bằng một động cơ thuỷ lực và được truyền chuyển động
quay thông qua hộp giảm tốc và bánh răng di động. ở đầu phía trên của trục bánh răng
có lắp phanh đĩa kiểu thường đóng, vỏ bọc ngồi của nó được lắp vào giữa động cơ
thuỷ lực và vỏ hộp giảm tốc. Khi không có áp lực ở trong hai ống dẫn cơng tác cung
cấp dầu cho động cơ thuỷ lực thì phanh đĩa được đóng lại. Việc sử dụng phanh ở trên

11


trục vào của hộp giảm tốc tạo ra khả năng giữ cho toa quay không bị quay dưới tác
dụng của phụ tải ngang phát sinh trong lúc đào và dừng máy đào trên đường dốc.
Các hệ thống khác như hệ thống lái, hệ thống phanh, hệ thống nâng hạ chân chống
lưỡi ủi, ...
1.5.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản
Máy đào Komatsu PW 210-1 một gầu truyền động thủy lực, di chuyển bánh lốp

của hãng Komatsu với các thông số kỹ thuật cơ bản như sau:
Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW 210-1
Mã hiệu

PW 210-1

Khối lượng

23730 [kg]

Độ đào với tối đa

8850 [mm]

Độ đào sâu tối đa

5380 [mm]

Cơ cấu di chuyển
Vận tốc di chuyển lớn
nhất tốc di chuyển nhỏ
Vận

Bánh hơi

nhất kính quay nhỏ
Bán
nhất
Tốc độ quay của bàn

3010 [mm]

quay tích gàu
Dung

0,83-1,13 [m3]

Động cơ mã hiệu

S6D105

Cơng suất thiết kế

116 [KW]

Số vòng quay

2000 [v/ph]

Khối lượng cần

1511 [kg]

Khối lượng tay gầu

601 [kg]

Khối lượng gầu

620 [kg]

30 [km/h]
3 [km/h]
12,4 [v/ph]

12


Các thông số về tầm hoạt động của máy đào.
Bảng 1.2. Các thông số về tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW 210-1
Tên thơng số

Giá trị

Bán kính đào lớn nhất:

8660 [mm]

Chiều sâu đào lớn nhất:

5380 [mm]

Bán kính xả đất lớn nhất:

8850 [mm]

Chiều cao xả đất lớn nhất:

6630 [mm]

8850
8660
3010

om
K

6460

9200

su
at

u
Komats

5340

5800

Kom
atsu

0

2440

Hình 1.6. Tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW 210-1

13


1.5.3. Hệ thống lái của máy đào Komatsu PW210-1
1.5.3.1.Giới thiệu về hệ thống lái trên máy đào Komatsu PW210-1
- Hệ thống lái trên máy đào dùng để:
+Giử cho máy đào chuyển động theo một hướng xác định nào đó.
+ Thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe.
- Yêu cầu của hệ thống lái:
+ Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định
+Đảm bảo tính cơ động cao tức là xe có thể quay vịng thật ngoặt trong thời gian rất
ngắn trên một diện tích bé.
+ Đảm bảo động lực học quay vòng đúng
+ Giảm được các va đạp từ bánh xe dẫn hướng truyền lên vô lăng khi chạy trên đường
xấu hoặc gặp chướng ngại vật.
+ Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện.
+ Đảm bảo sự tỉ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mômen quay các bánh xe dẫn
hướng.
-Hệ thống lái trên máy đào Komatsu PW210-1 là hệ thống lái dẫn động thủy lực bao
gồm:
+ Cơ cấu điều khiển gồm có vơ lăng, trục lái dùng dùng để điều khiển các van thủy
lực.
+ Hệ thống thủy lực gồm bơm, các van điều khiển, xilanh lái, đường ống thủy lực
dùng để dẫn động xilanh lái qua đó truyền đến dẫn động lái để điều khiển quay các
bánh xe.
+ Dẫn động lái gồm các đòn, cơ cấu đảm bảo động học quay vịng đúng (hình thang
lái). Dùng để truyền chuyển động từ xilanh đến các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo
động học quay vòng đúng của chúng.

14

1.5.3.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái
a. Cấu tạo hệ thống lái

Hình 1.7. Hệ thống lái của máy đào komatsu PW210

1 . Khớp cầu trung tâm

4 . Van tiết lưu lái chính

2 . Thùng dầu thủy lực

5 . Van lái

3 . Bơm lái

6 . Xy lanh lái

15


Sơ đồ mạch lái thủy lực của máy đào Komatsu PW210-1

Hình 1.8. Sơ đồ hệ thống điều khiển di chuyển của máy đào Komatsu PW210-1
1. Thùng dầu thủy lực

5. Núm điều khiển lái

2. Bơm trợ lái

6. Bơm thủy lực

3. Van tiết lưu lái chính

7. Khớp cầu trung tâm

4. Vơ lăng

8. Xy lanh lái

b. Nguyên lý làm việc
16


Đối với hệ di chuyển là một cơ cấu độc lập cần cơng suất lớn do đó năng lượng
của hệ thống thủy lực được cung cấp từ bơm chính là loại bơm kép điều khiển được.
Bơm trợ lái (2) được dẫn động từ động cơ khi bơm hoạt động dầu được hút từ
bình chứa qua van tiết lưu lái chính (3) đến mơ tơ làm quay nó. Cơng suất do mô tơ
tạo ra được truyền đến các bánh xe chủ động qua hệ thống truyền động cơ khí của cơ
cấu di chuyển.Sau đó dầu được dẫn trở về bình chứa thơng qua hệ thống các van. Các
van một chiều có tác dụng không cho dầu chảy ngược trở lại về bơm
1.5.4.Các dạng kết cấu khác của hệ thống lái
1.5.5.1.Van lái

Hình 1.9 Van lái
1. Vòng chụp

5. Than van

9. Van trợ lực chính

13. Kiểm tra van lị xo

2. Kim van

6. Vỏ van

10. Trung tâm lái

14. Kiểm tra chỗ đặt van lò xo

3. Pin trung tâm

7. Giảm chấn

11. Bào ngoài

15. Đĩa

4. Trục lái

8. Ống lót

12. Ống chỉ

16. Khớp lái

Hệ thống lái thủy lực hoàn toàn.Khối lượng dầu được gửi tới các xy lanh lái do
van lái tương ứng với số lượng các tay lái được bật.

Một máy bơm được lắp vào van,vì vậy nếu có bất kỳ sự hư hỏng trong bơm hoặc
động cơ,dầu bị hút trực tiếp từ bình chứa và máy có thể được hoạt động

17


1.5.5.2. Van trợ lực lái chính

Hình 1.10 Van trợ lực chính
1. Lị xo van chính

3. Bi

2. Vít điều chỉnh

5. Van chính

4. Lị xo

Chức năng: Van trợ lái chính được cái đặt vào van lái.Khi lái được hoạt
động,nếu có áp lực bất thường được tạo ra,dầu gửi từ bơm được giảm xuống thơng qua
van trợ lực lái chính để ngăn thiệt hại cho bơm điều khiển và các thiết bị khác.

18


Hoạt động:

Phần A hình thành các mạch bơm,phần
C hình thành mạch bình chứa dịng

chảy.Dầu từ bơm đi qua lỗ a bên trong
thân van và lấp đầy buồng B.

Khi áp lực ở phần A và phần B đặt đến
mức lò xo,bi được mở ra và áp lực
trong phần B thoát đến phần C. Vì vậy
áp lực trong phần B bị giảm xuống

Khi áp lực phần B đi xuống,một sự
khác biệt giữa phần A và phần B được
tạo ra bởi lỗ a. Van chính được đẩy mở
bởi áp lực ở phần A và áp suất thủy lực
tại phần A được giảm

19


1.5.5. Hệ thống thủy lực điều khiển cụm cần đào

Hình 1.11. Hệ thống thủy lực của cụm cần đào
1. Bình chứa thủy lực

7. sạc bơm

13. van điều khiển cần

2. Dầu máy lạnh

8.Van cần

14. van điều khiển tay cần

3. Bộ lọc thủy lực

9. bình ắc quy

15. van tiết lưu tay cần

4.Phía sau bơm chính

10. van điều khiển

17. van điều khiển

5. Trước bơm chính
6. Van vận chuyển

11 van an tồn với bộ hút áp lực 250kg /cm² 18. xy lanh cần
12 van an toàn với bộ hút áp lực 340kg /cm²

20