cải tiến hệ thống xy lanh thủy lực trong máy xúc lật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA:XÂY DỰNG VÀ CƠ HỌC ỨNG DỤNG

PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TÊN ĐỀ TÀI: CẢI TIẾN HỆ THỐNG
XYLANH THỦY LỰC TRONG MÁY
XÚC LẬT
Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện: PHẠM LÊ KHẢI MSSV: 0810700
NGUYỄN VĂN DƯƠNG MSSV: 08107025
TP_HỒ CHÍ MINH 011/2011
[1]
LỜI NÓI ĐẦU
Máy xúc lật, là máy xây dựng thuộc loại thiết bị cơ giới, có công dụng chính để
bốc xúc đất, đá và vật liệu rời, vận chuyển chúng trong gầu xúc của máy, để đổ
lên thiết bị vận chuyển khác (ô tô tải) hay kho chứa với độ cao đổ nhất định cao
hơn nền đất. Máy xúc lật hoàn toàn có thể dùng để đào đất đá từ mềm đến cứng
vừa (đất cấp I, II), dạng rời hay liền thổ nhưng vị trí đào nằm ngang hoặc cao
hơn vị trí máy đứng (cao hơn nền đất máy đứng). Máy xúc lật được sử dụng
nhiều trong xây dựng, khai thác mỏ, vận tải (bốc xúc hàng hóa ở kho bãi),
Khả năng vận chuyển của máy được thực hiện nhờ cơ cấu tay máy và hệ thống
xy lanh thủy lực. Tuy nhiên việc thiết kế xy lanh thủy lực như thế nào để đạt
độ an toàn và năng suất cao nhất là một vấn đề rất được quan tâm hiện nay.
Chính vì lý do trên nhóm đã đưa ra ý tưởng cải tiến hệ thống xy lanh thủy lực.
Đề tài “ Cải tiến hệ thống xy lanh thủy lực trong máy xúc lật ” do nhóm thực
hiện áp dụng các bước của quá trình thiết kế được trình bày trong môn học
Phương pháp thiết kế kỹ thuật để đưa ra một hệ thống xy lanh thủy lực đảm bảo
an toàn và đạt năng suất cao hơn so với các sản phẩm trên thị trường.
Chúng em chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tạn tình của thầy đã hướng dẫn
chúng em thực hiện đề tài này.
[2]

PHÂN CHIA NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
I.1.Thành lập nhóm thiết kế:
Dựa trên sản phẩm cần thực hiện, để phù hợp với việc thiết kế, chúng tôi
thành lập nhóm. Các thành viên trong nhóm được tuyển chọn cẩn thận phù hợp
với mục tiêu đề ra. Sau đây là thành phần của nhóm và đặc điểm tính cách của
mỗi người:
1. Nguyễn Văn Dương
Sở thích: thể thao, đọc sách, âm nhạc.
Tính cách: hòa đồng, biết lắng nghe.
2. Phạm Lê Khải
Sở thích: thể thao, phim ảnh, đọc sách.
Tính cách: hòa động,ham học hỏi
Để nhóm thiết kế làm việc hiệu quả cần có 8 vai trò.
Vai trò thứ 1 - Người điều phối: là một người chin chắn, tự tin, có độ tin
cậy cao, có tính rộng rãi, không thành kiến, ó óc cầu tiến sẵn sàng tiếp thu cái
mới. Có khả năng trí tuệ và khả năng sáng tạo mức trung bình. Có khả năng
làm rõ mục tiêu và triển khai các quyết định đưa ra.
Vai trò thứ 2 – Người lập kế hoạch: là người năng động, thẳng thắn, quyết
đoán. Có tinh thần phấn đấu cao, ghét sự trì tuệ, sự không hiệu quả. Sắp đặt
công việc hợp lý, đưa ra các quyết định mang tính khách quan.
Vai trò thứ 3 – Người phát kiến (sáng tạo): là người giàu trí tưởng tượng,
nóng nảy, thông minh. Tính tình đôi lúc giống trẻ con. Có khả năng giải
quyết những bài toán khó. Có xu hướng tự mãn và có thể là một người khó
gần không thân thiện. thường không thực tế, không quan tâm đến nghi thức
và thường làm việc dựa vào tri thức hơn là thực tế.
Vai trò thứ 4 – Người đánh giá: là nggười thông minh, sắc sảo. có tầm
nhìn rộng, và khả năng đánh giá kết quả chính xác. Đôi lúc quá khe khắt và
tiêu cực, không thích làm lãnh đạo và ít khi đưa ra được ý kiến mới.
Vai trò thứ 5 – Người khám phá: là người hướng ngoại, giao tiếp tốt, có
khả năng tạo ra các cơ hội, nhiệt tình. Ít quan tâm đến các vấn đề chi tiết .

Vai trò thứ 6 – Người làm việc: là người thực hiện các ý tưởng thành công
việc cụ thể. Có tính kỷ luật cao, thực tế và hiệu quả. Có khả năng tổ chức và có
nhiều hiểu biết trong thực tế.
[3]
Vai trò thứ 7 - Người chăm sóc nhóm: là nguời xây dựng tình cảm trong
nhóm, là cái khung giúp gắn bó cả nhóm lại với nhau. Thường ra các quyết
định chủ quan và không thích sự bất đồng trong nhóm.
Vai trò thứ 8 - Người kết thúc công việc: là người có tính nguyên tắc, tỉ mỉ.
Hay lo lắng về các chi tiết nhỏ. Thường lo lắng về tiến độ công việc và thường
bàn giao kết quả đúng thời hạn hạn.
Thang điểm cho các vai trò:
Trên trung
bình
Mức trung bình Thấp
Người làm việc 12+ 7 - 11 0 - 6
Người điều phối 11+ 7 - 11 0 - 6
Người lập kế hoạch 14+ 9 - 13 0 - 8
Người phát kiến 9+ 5 - 8 0 - 4
Người khám phá 10+ 7 - 9 0 - 6
Người đánh giá 10+ 7 - 9 0 - 6
Người chăm sóc
nhóm
13+ 9 - 12 0 - 8
Người kết thúc 7+ 4 - 6 0 - 3
Phát biểu bài toán thiết kế:
Máy xúc lật, là máy xây dựng thuộc loại thiết bị cơ giới, có công dụng chính để
bốc xúc đất, đá và vật liệu rời, vận chuyển chúng trong gầu xúc của máy, để đổ
lên thiết bị vận chuyển khác (ô tô tải) hay kho chứa với độ cao đổ nhất định cao
hơn nền đất. Máy xúc lật hoàn toàn có thể dùng để đào đất đá từ mềm đến cứng
vừa (đất cấp I, II), dạng rời hay liền thổ nhưng vị trí đào nằm ngang hoặc cao

hơn vị trí máy đứng (cao hơn nền đất máy đứng). Máy xúc lật được sử dụng
nhiều trong xây dựng, khai thác mỏ, vận tải (bốc xúc hàng hóa ở kho bãi),
Khả năng vận chuyển của máy được thực hiện nhờ cơ cấu tay máy và hệ thống
xy lanh thủy lực. Tuy nhiên việc thiết kế xy lanh thủy lực như thế nào để đạt
độ an toàn và năng suất cao nhất là một vấn đề rất được quan tâm hiện nay.
Chính vì lý do trên nhóm đã đưa ra ý tưởng cải tiến hệ thống xy lanh thủy lực.
Đề tài “ Cải tiến hệ thống xy lanh thủy lực trong máy xúc lật ” do nhóm thực
hiện áp dụng các bước của quá trình thiết kế được trình bày trong môn học
Phương pháp thiết kế kỹ thuật để đưa ra một hệ thống xy lanh thủy lực đảm bảo
an toàn và đạt năng suất cao hơn so với các sản phẩm trên thị trường.
 NHIỆM VỤ CỦA TỪNG NGƯỜI
[4]
Biểu đồ thành lập lịch trình thiết kế của nhóm:
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN
I) Xác định yêu cầu khách hàng
Bước 1: xác định các thông tin cần thiết
Đối tượng sẽ tiến hành thu thập thông tin: nhà cung cấp máy móc, công nhân
trực tiếp vận hành, nhà thiết kế
Đối tượng nào sẽ là khách hàng chính sử dụng máy xúc
Các thông tin về hệ thống xy lanh thủy lực như: mục đích sử dụng, tính năng,
mức độ an toàn,…
[5]
Bảng tóm tắt kế hoạch thực hiện
Thành viên thứ nhất và thư 2

STT
PT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
Tìm tài liệu thiết kế máy, các cơ cấu cơ khí thông dụng
2

Thiết lập công thức
3
Xác định yêu cầu kỹ thuật
4
Đưa ra ý tưởng thiết kế
5
Xác định các thông số kỹ thuật
6
Thực hiện tính toán đưa ra công thức.
7
Phát họa mô hình trên máy tính
8
Lắp ráp các chi tiết
9
Mô phỏng hoạt động của cơ cấu
Thành viên thứ ba PT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
Phân tích yêu cầu tính toán
2
Khảo sát thực tế
3
Tính toán so sánh lý thuyết với các mô hình
4
Thiết lập qui trình tính toán
5
Tính toán các ví dụ minh họa
6
Kiểm tra tính đúng đắn của mô hình
7
Phân tích yêu cầu mô phỏng sản phẩm

8
Vẽ các chi tiết dùng INVENTOR
9
Hoàn thành báo cáo
10
Đánh giá ưu nhược điểm
Bước 2: xác định các phương pháp thu thập dữ liệu được dùng
Sử dụng phương pháp thăm dò khảo sát đối tượng
- Nhà cung cấp: hỏi 10 người
- Công nhân trực tiếp vận hành: hỏi 10 người
- Nhà thiết kế công nghiệp: hỏi 15 người
Bước 3: Xác định câu hỏi cá nhân
Cần đưa ra 10 câu hỏi tập trung vào hệ thống xy lanh thủy lực gồm các nội dung
chính sau:
- Mục đích sử dụng
- Tính năng
- Mức độ an toàn tới đâu
Bước 4: Thiết kế câu hỏi
1. Câu hỏi dành cho người sử dụng và nhà cung cấp máy móc
a) Về mục đích sử dụng
Bạn sử dụng máy xúc với cường độ cao hay thấp?
Hoạt động trong môi trường làm việc nào?
Khối lượng cần nâng chuyển là bao nhiêu?
b) Về tính năng
Theo yêu cầu nơi sản xuất,khối lượng nguyên liệu nâng chuyển trong 1
giờ là bao nhiêu?
Bạn nghĩ dùng 1 xy lanh thay cho 2 xy lanh có mang lạ năng suất cao hơn
không?
Bạn muốn sử dụng xy lanh loại nào?
Vật liệu dùng để làm xy lanh phải đảm bảo yêu cầu gì?

Xy lanh đòi hỏi những yêu cầu gì về kỹ thuật?
[6]
c) Về mức độ an toàn
Sự đồng bộ của hệ thống xy lanh khi nâng vật nặng?
Mức độ rơi vải vật liệu khi vận chuyển?
2. Câu hỏi cho nhóm chuyên trách
- Theo bạn việc thay thế 2 xy lanh bằng 1 xy lanh có ưu nhược điểm gì?
- Bạn hãy mô tả 1 hệ thống xy lanh thủy lực như thế nào là hiệu quả nhất
- Đối tượng nào là khách hàng quan tâm nhiều nhất đến sản phẩm này?
Bước 5: Thu thập dữ liệu
Sau khi tìm hiểu lấy ý kiến ta thu được:
-Khách hàng muốn 1 máy xúc có yêu cầu hệ thống xy lanh:
•Đối với công nhân
Xy lanh 2 chiều
Gây ra ồn ào thấp
Không gỉ sét
Không che khuất tầm nhìn
Nâng được tải trọng 500kg
Vận chuyển nhanh
Dễ sử dụng
Dễ bảo trì sửa chữa
An toàn, đảm bảo chất lượng
Xy lanh có hình dáng đẹp và cứng cáp
Tuổi thọ cao, dễ thay thế phụ kiện
Giá thành hợp túi tiền
•Đối với kỹ sư
[7]
Xy lanh thiết kế không được rỉ dầu
Lắp ráp vào máy dễ dàng và chắc chắn
Xy lanh chống chịu được sự khắc nghiệt của môi trường làm việc

như nhiệt độ, độ ẩm, bụi, cường độ làm việc
Cường độ làm việc của xy lanh
Sự đồng bộ của xy lanh với các chi tiết khác
Đường kính xy lanh phù hợp với trọng lượng vật nâng
II) Yêu cầu kỹ thuật
1)Khách hàng là ai?
+kỹ sư
+công nhân
2)khách hàng muốn gì
+ dễ sử dụng
+ năng suất cao
+ vận chuyển nhanh
+ kết cấu cứng vững, thẩm mỹ cao
+ xy lanh có độ bền cao,dễ thay thế phụ kiện
+ giá thành hợp lý
3) Xác định tính năng quan trọng và các mối quan hệ
+ tinh an toàn liên quan tới vật liệu làm xylanh
Vận chuyển nhanh :liên quan tới công suất động cơ
+tiếng ồn ít : liên quan tới cấu tạo,kết cấu
+ dễ dàng sử dụng :liên quan tới độ phức tạp của kết cấu,lực cần
vận hành
+ dễ dàng lắp ráp bảo trì : liên quan tới các khớp nối,các ổ
[8]
+ tuổi thọ cao :liên quan tới độ bền ,độ maì mòn,nhiệt độ nơi làm
việc
+giá thành :liên quan tới kiểu dáng xylanh,vật liệu
4) đánh giá mức cạnh tranh
 Đánh giá theo các mức :
1. Thiết kế hoàn toàn không thỏa mãn nhu cầu.
2. Thiết kế thỏa mãn chút ít nhu cầu.

3. Thiết kế thõa mãn nhu cầu về mặt nào đó
4. Thiết kế hầu như thỏa mãn nhu cầu.
5. Thiết kế hoàn toàn thỏa mãn nhu cầu.
Các yêu cầu
khách hàng
Mức độ
yêu cầu
Các sản phẩm
trên thị trường
Chỉ tiêu thiết kế
Dễ sử dụng 4 3 5
Năng suất cao 5 4 5
Sự đồng bộ của xylanh
khi ra và về
5 5 5
An toàn dễ sữa chữa.
5 3 5
Kết cấu nhỏ gọn, thẩm
mĩ.
4 2 5
Tuổi thọ cao, dễ thay
phụ kiện.
4 3 5
Giá thành vừa phải.
5 3 4
5) Biên dịch yêu cầu khách hàng thành các yêu cầu kỹ thuật (bảng dưới).
6)Mối liên hệ giữa yêu cầu khách hàng và yêu cầu kỹ thuật.
Đánh giá theo các mức:
9: có quan hệ chặc chẽ.
3: Có mối quan hệ vừa phải.

1: Có một chút quan hệ.
Ô trống: không có quan hệ.
Yêu cầu khách hàng
Yêu cầu kỹ thuật Quan hệ
[9]
Dễ sử dụng
Kết cấu xylanh 9
Lực cần vận hành 9
Năng suất cao
Tải trọng làm việc(500kg) 3
Di chuyển nhanh 3
Dễ vận hành
Sự đồng bộ của xylanh
khi ra và về
Dòng thủy lực 9
Chiều dài xy lanh 3
Kết cấu nhỏ gọn, thẩm
mĩ.
Hình dạng thiết bị 1
Kích thước phủ bì 3
Tuổi thọ cao, dễ thay
phụ kiện.
Môi trường làm việc 3
Giá thành vừa phải. Vật liệu 9
7)Ngôi nhà chất lượng:
1: hoàn toàn đáp ứng yêu cầu.
9: quan hệ chặt chẻ
3: quan hệ vừa phải
1: quan hệ kém
2: đáp ứng chút ít yêu cầu.

3: đáp ứng một số mặt
4: đáp ứng yêu cầu. 5: Hoàn thành đáp ứng yêu cầu.
[10]
9
9
3
3
9
9
9
[11]
Kích
Thước
Động
Cơ
năng
suất
Vật

Liệu
Kết
cấu
máy
Thời

gian
làm

Việc
Kết

Cấu
Tự
định
Vị
Vỏ
m
áy
Chi
tiết
thay
Thế
Giá
thành
Mức
Yêu
Cầu
Mức
Hiện
Tại
Mức
Thiết
Kế
Tỉ
Lệ
Cải
Tiến
Tỉ
Lệ
Tầm
Quan

trọng
Hệ
số
cải
tiến
Hệ số
cải
tiến
tương
đối
+ yêu cầu
chức
năng
.xúc
nhiều
9 4 3 4 1.3 1.4 7.3 0.073
.chịu
lực tốt
3 9 4 3 5 1.7 1.5 10.2 0.1
. ít
nhiên liệu
3 4 3 3 1 1 4 0.04
.
không rĩ
sét
9 4 3 4 1.3 1.4 7.3 0.073
+con
người
.sơn
chống rĩ

3 5 4 4 1 1.4 7 0.07
. dễ
vận hành
9 5 4 5 1.3 1.5 9.4 0.09
.
chuyễn
động
nhanh,chí
nh xác
3 3 4 4 4 1 1.3 5.2 0.05
+ đk tự
nhiên

.không vô
nước
9 5 5 5 1 1.5 7.5 0.08
. chịu
nắng
nhiệt độ
9 5 4 5 1.3 1.4 8.8 0.09
+ độ tin
cậy
. làm
việc lâu
9 5 5 5 1 1.5 7.5 0.08
. ít hư
hỏng
3 4 4 4 1 1.3 5.2 0.05
. dễ
bão trì

sữa chữa
3 3 5 5 5 1 1.4 7 0.07
. an
toàn
3 5 4 5 1.5 1.5 6.3 0.064
. vừa
túi tiền
9 5 5 3 1 1.2 6 0.06
+tầm
quan
trọng
tuyệt đối
0.66 0.15 0.45 0.66 1.26 0.72 1 1.53 0.21 0.87 7.51
Xác định mối liên quan giữa các yêu cầu kỹ thuật
Bước 8: Thiết lập các tiêu chuẩn kỹ thuật (bảng QFD)
Đánh giá theo mức độ:
9: quan hệ chặt chẻ.
3: quan hệ vừa phải.
1: ít quan hệ.
Ô trống không có quan hệ.
Tải trọng làm
việc
Độ bám chặt
9
Tải trọng làm
việc
Độ ổn định khi di chuyển
9
Số lượng chi tiết Nguyên lý làm việc đơn
giản

3
III) ĐƯA RA Ý TƯỞNG

1) Phân tích chức năng chung
Yêu cầu chung của thiết kế là làm sao để thay thế 2 xylanh nhỏ bằng
1 xylanh lớn.
2) Mô tả kết cấu
Với máy xúc như ngoài thị trường ta thấy hầu như việc dùng 2
xylanh ở bộ phận điều kiển gâu là phổ biến nhưng nó chưa mang lại
năng suât chưa cao và kết cấu thi cồng kềnh…vì vậy việc thiêt kế
thay bằng 1 xylanh cở lớn sẽ mang lại kết cấu nhỏ gọn hơn va việc
điều khiển dể dàng hơn nên có thể năng suât sẽ cao hơn
[12]
Xylanh hoạt động nhờ hệ thống bơm dầu bằng thủy lực,xylanh ra va
về bằng việc tác động vào 2 đầu của xylanh bằng ống dẫn dầu
chuyên dụng
3) Đưa ra ý tưởng
-Cải tiến dùng hai xy lanh ở hai bên tay máy giáp buồng lái kết hợp
với cơ cấu cơ khí điều khiển gầu múc
-Cải tiến dùng một xy lanh thủy lực ở chính giữa tay máy thay cho
hai xy lanh thủy lực hai bên điều khiển gầu múc
-Cải tiến dùng hai xy lanh ở hai bên tay máy cách xa buồng lái kết
hợp với cơ cấu cơ khí điều khiển gầu múc
Đánh giá ý tưởng
Sau khi phân tích để thoả mãn những nhu cầu của khách hàng và phù
hợp với yêu cầu kỹ thuật ( nhóm thiết kế quyết định cải tiến dùng một xy
lanh thủy lực đặt chính giữa tay máy thay cho xy lanh thủy lực hai bên
điều khiển gầu múc )
Cải tiến dung một xy lanh thủy lực cỡ lớn đặt ở chính giữa thay thế cho hai xy
lanh thủy lực đặt ở hai bên :

Các bộ phận cải tiến :
+ Gầu múc : cần xác định được
- Vật liệu làm gầu
- Thể tích gầu múc
- Chiều dài gầu
- Chiều sâu gầu
- Dự trù được lực lớn nhất tác dụng lên gầu khi làm việc
- Từ đó ta xác định được số gân cần gia công và chiều dày lớp thép làm gầu
để đảm được hệ số an toàn cho phép
+ Xy lanh thủy lực: cần xác định được
[13]
- Vật liệu
- Ống xy lanh thủy lực
- Cần xy lanh thủy lực
- Quả piston
+ Phần cổ xy lanh
- Áp suất làm việc lớn nhất
- Áp suất kiểm tra
- Đường kính trong xy lanh (mm)
- Đường kính cần xy lanh (mm)
- Hành trình xy lanh
- Kiểu lắp xy lanh
- Bản vẽ thiết kế xy lanh
+ Ống dẫn dầu
- Vật liệu làm ống
- Đường kính ống
- Áp suất lớn nhất mà ống chịu được
- Nhiệt độ sinh ra trong ống
+ Cơ cấu tay máy
- Vật liệu làm cơ cấu

- Thông số hình học của cơ cấu tay máy
- Chiều dài, bề rộng ,bề dày
- Các kết cấu khác gắn nên cơ cấu tay máy
 Kiểm nghiệm các tiêu chuẩn có phù hợp với yêu cầu của khách hàng và
những yêu cầu kỹ thuật đề ra.
[14]
 So sánh ưu và nhược điỂm của sản phẩm sau khi cải tiến so với những
sản phẩm khác trên thị trường.
[15]
Một số hình ảnh của máy xuc lật ngoài thị trường dùng 2 xylanh thủy lực
[16]
Sơ đồ điều khiển gầu múc

[17]
IV) Tính Toán Thiết Kế – Chế Tạo Xi Lanh Thuỷ Lực
Để tính toán các thông số của xy lanh, trước tiên chúng ta phải biết các thông tin
“đầu vào” như sau:
1- Lực tác động lên cán (hoặc vỏ) xy lanh – tính bằng kgs, tấn, N…: Xy lanh sẽ
phải được cung cấp dầu có áp suất để thắng lại được lực này.
2- Khoảng hành trình làm việc của xy lanh (quãng đường di chuyển = S): m
hoặc cm
3- Thời gian để xy lanh đi hết hành trình này – t: giây (s)
4- Ngành ứng dụng, sử dụng: để lựa chọn áp suất làm việc và loại kết cấu xy
lanh.
Khi đã có câu trả lời cho các câu hỏi ở trên rồi, ta cóthể tính được các thông số
làm việc và lựa chọn xy lanh.
a- Lựa chọn áp suất làm việc MAX của xy lanh.
Giá trị này được xem xét lựa chọn ở hai mặt:
- Nếu đã có sẵn hệ thống bơm thủy lực thì giá trị này là giá trị max mà hệ thống
bơm có thể cung cấp được và

- Nếu chưa có hệ thống bơm cấp thủy lực (có nghĩa là chúng ta phải lựa chọn hệ
thống bơm thủy lực này dựa trên yêu cầu của xy lanh đang chọn) thì phải lựa
chọn giá trị áp suất MAX. Về nguyên tắc, với một lực tác dụng cho trước, áp
[18]
suất càng cao thì xy lanh càng nhỏ, gọn (về đường kính) và ngước lại. Tuy
nhiên, áp suất cao cũng đồng nghĩa với hệ thống nguồn cấp và điều khiển phải
làm việc ở chế độ cao áp và chi phí sẽ càng đắt. Do đó, tùy thuộc vào các ứng
dụng – tính chất công việc khác nhau, người ta sẽ quyết định mức áp suất sử
dụng khác nhau. Thông thường trong công nghiệp có hai dải áp suất chính là:
đến 200 bar và từ 250 – 400 bar.
Sau khi đã biết/chọn được áp suất MAX của hệ thống, sẽ tính toán đến đường
kính làm việc của xy lanh.
b-Xácđịnh đường kính làm việc của xy lanh thủy lực
Đường kính xy lanh bao gồm hai thông số:
- D: Đường kính lòng xy lanh
- d: Đường kính cán xy lanh
Một cách chung nhất, các đường kính này được tính toán dựa trên Diện tích làm
việc (A) của xy lanh dưới tác dụng của áp suất dầu thủy lực (p) để thắng lại lực
cản lên nó (F)
A (cm2) = F (kg) / [p (kg/cm2) * 0.95] trong đó hiệu suất chuyển đổi cơ khí ->
thủy lực = 0.95
Các thông số theo hình vẽ trên:
Ak: Diện tích làm việc phía đuôi xy lanh
Fz: Lực đẩy tác dụng lên cán xy lanh
Ar: Diện tích làm việc phía cần xy lanh
Fd: Lực kéo tác dụng lên cán xy lanh
Nếu cấp vào hai phía xy lanh với cùng một áp suất p thì:
Ak = Fz / [0.95*p] và
Ar = Fd / [0.95*p]
Từ đây sẽ tính được đường kính làm việc của xy lanh: (SQRT là khai căn bậc 2

nhé!)
[19]
D = SQRT(4*Ak/3.14) và
d = SQRT(D*D – 4*Ar/3.14)
Các yếu tố tác động đến lực cản F bao gồm các yếu tố sau:
- Lực cản lại (kéo/đẩy) của riêng tải tác động lên cán xy lanh. Ví dụ như lực kéo
của tải xuống dưới hoặc lực ma sát của tải trọng khi cán xy lanh đẩy nó…)
- Lực cản lại của bản thân áp lực dầu có sẵn ở khoang xy lanh phía đối diện.
Trong rất nhiều trường hợp sẽ có một áp suất tồn tại trong khoang đối diện khi
dầu bị nén, chảy qua lỗ hẹp hoặc tổn hao áp suất qua các valve an toàn, valve
phân phối, đường ống, lọc dầu, bộ làm mát… Áp suất này cũng gây ra một lực
cản tính trên diện tích hiệu dụng ở trong xy lanh.
- Bản thân ma sát của xy lanh ở các phần quả piston, cần xy lanh với cổ xy lanh.
c- Tính vận tốc và Lưu lượng cần cấp vào xy lanh
Vận tốc của cần xy lanh thò/thụt v (m/s) = S (m) / t (s)
Theo nghiên cứu trong phần lớn trường hợp, vận tốc của cán xy lanh không nên
vượt quá v = 0.5 m/s vì lý do làm kín của phần gioăng phớt và đảm bảo an toàn
làm việc.
Lưu lượng Q cần cấp vào xy lanh để xy lanh đi hết hành trình trong thời gian
yêu cầu
Q (l/phút) = A * v * 6 / 0.95 trong đó hiệu suất lưu lượng của xy lanh = 0.95
Lưu ý là lưu lượng cần cấp vào phía cán xy lanh Qr sẽ nhỏ hơn lưu lượng cấp
vào phía đầu xy lanh Qk.
d- Tính toán chiều dài chịu uốn của cần xy lanh
Kết cấu của xy lanh thủy lực có khả năng chịu kéo/nén đúng tâm rất tốt nhưng
khả năng chịu uốn của cán/vỏ xy lanh rất kém, nhất là khi xy lanh đã duỗi ra.
Chính vì vậy phải tính toán chiều dài chịu uốn lớn nhất (Lm) của xy lanh để
quyết định kiểu lắp ghép của xy lanh.
Để xác định, cần dựa vào các thông số tính toán về đường kính cán d và áp suất
làm việc ở trên và tra trên biểu đồ sau để xác định được lực lớn nhất trên cán xy

lanh và giá trị Lm
[20]
Giá trị Lm tra bảng trên
[21]
Với mỗi kiểu lắp ghép khác nhau, chiều dài làm việc cho phép của cán xy lanh
L = Lm * k
Hệ số k được tra trong bảng dưới đây
V ) TẠO DÁNG SẢN PHẨM
Với yêu cầu làm việc nơi công trường nên kết cấu của máy cần nhỏ gọn để
tránh vướng víu do môi trường làm việc chặt hẹp
Vì vậy cần xác định các yêu cầu
- Cách phối màu cho sản phẩm:
Màu sắc không nên quá sặc sở mà cần phối cho hợp lí.
Tránh màu đỏ :vì đó là màu máu,dễ gây chói mắt cho người điều khiển
- Cách gắn xy lanh vào thân xe
Kiểu lắp có chuyển động: Thân vỏ xy lanh có thể chuyển động khi xy
lanh thò – thụt. Các kiểu lắp ghép loại này như: Xỏ chốt hai đầu, chao cầu
tự lựa, ngõng trục giữa thân…
- Cách bố trí các công tắc điều khiển
[22]
Vì nó liên quan trực tiếp tới khả năng linh hoạt của người điều khiển
Cách bố trí hệ thống xylanh thủy lực
Bố trí cho hơp lí để tránh cản trở tầm nhìn của ngươi điều khiển
- Cách thiết kế về hình dáng và kích thước của xe phù hợp với người Việt
Nam
• Kết cấu và vật liệu chế tạo xy lanh thủy lực
Các xy lanh thủy lực thường được chế tạo từ thép có cường độ cao. Để
xy lanh chống chịu được sự khắc nghiệt của môi trường làm việc như
nhiệt độ, độ ẩm, bụi, cường độ làm việc… các cơ phận bằng thép của xy
lanh được xử lý chống chịu mài mòn và ăn mòn như mạ crome lòng,

cán xy lanh, sơn phủ epoxy bề ngoài.
• Gioăng phớt làm kín xy lanh
Việc lựa chọn bộ gioăng phớt làm kín xy lanh dựa trên nhiều yếu tố quan
trọng như: Tính tương thích về mặt hóa học với dầu sử dụng, nhiệt độ và
áp suất làm việc…
Khi làm việc, gioăng phớt làm kín phải đủ độ mềm dẻo để có khả năng
làm kín dầu giữa các chi tiết chuyển động đồng thời phải đủ cứng, khỏe để
chịu được áp suất cao. Có hai loại gioăng phớt được sử dụng trong xy lanh
thủy lực là gioăng tĩnh và gioăng động.
Gioăng động (dynamic seal) được dùng ở những nơi có sự chuyển động
giữa hai bề mặt cần làm kín, ví dụ như ở quả piston. Loại thông dụng nhất
là gioăng U hoặc gioăng V nhưng tùy thuộc vào áp suất, vận tốc và tính
chất làm việc mà nó có nhiều kiểu biên dạng khác nhau. Nó thường được
ép vào rãnh nằm giữa hai bề mặt trượt để làm kín.
- Gioăng tĩnh được sử dụng để làm kín giữa hai chi tiết không có sự chuyển
động với nhau ví dụ như giữa quả piston với cán, giữa nắp xy lanh với
[23]
vỏ… Biên dạng của loại này thường là O-ring hoặc gioăng chỉ hình vuông,
các đệm làm kín… Hai yêu tố là áp suất & nhiệt độ làm việc sẽ quyết định
kích cỡ và vật liệu chế tạo loại gioăng này.
VI ) KẾT LUẬN
Hệ thống điêu khiển bằng 1 xylanh có thiết kế và kiểu dáng phức tạp các
bộ phận có thể tìm thây trên thị trường nên việc chế tạo là có khả thi
Việc bảo trì và sửa chữa dễ dàng.thiết bị rất hữu ít trong việc vận chuyển
đất đá
[24]