KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC300

KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


LỜI NÓI ĐẦU
Sau thời gian 5 năm học tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, được sự dạy dỗ
và chỉ bảo tận tình của quý thầy, cô giáo, em đã tiếp thu được những kiến thức cơ bản
mà mỗi kỹ sư cần phải có. Mỗi sinh viên khi ra trường cần phải qua một đợt tìm hiểu
thực tế và kiểm tra khả năng nắm bắt, sáng tạo của sinh viên. Do đó quá trình thực tập
tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là công việc rất cần thiết nhằm giúp cho sinh viên
tổng hợp lại những kiến thức mà mình đã được học, đồng thời nó là tiếng nói của sinh
viên trước khi ra trường.
Sau khi hoàn tất các môn học trong chương trình đào tạo, nay em được giao nhiệm
vụ là: KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300. Ở nước ta
hiện nay, quá trình xây dựng các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, các công trình giao
thông, khai thác các loại khoáng sản… đòi hỏi cần phải giải quyết những công việc
đào và vận chuyển đất đá với khối lượng lớn mà lao động phổ thông không đáp ứng
được. Máy đào “Komat’su PC-300” là một trong những loại máy được sử dụng để làm
công việc này. Komat’su PC-300 là loại máy đào gầu nghịch, một gầu, truyền động
thuỷ lực, có rất nhiều ưu điểm về kết cấu và điều khiển nên năng suất làm việc cũng
như tính năng kinh tế của máy cao.
Trong quá trình làm đồ án do trình độ còn hạn chế, tài liệu chưa đầy đủ nên chắc chắn
không tránh khỏi sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô. Cuối cùng cho
em được gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trong nhà trường đã truyền
đạt kiến thức cho em trong thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phan
Thành Long đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đề tài này.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015
Sinh viên thực hiện

Võ Văn Linh

KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300
1.1 Mục đích, ý nghĩa đề tài
Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì việc xây dựng các cơ
sở hạ tầng có ý nghĩa hết sức quan trọng. Hiện nay có nhiều công trình lớn đang được
xây dựng như các công trình thủy điện, cầu đường Trong đó việc đưa công nghệ tự
động hóa, cơ khí hóa tham gia vào quá trình sản xuất ngày càng nhiều, đem lại hiệu
quả rất cao.
Trong các công trình giao thông và các công trình xây dựng khác, việc giải quyết
mặt bằng, xây dựng nền móng là rất quan trọng và cần có số lượng máy phục vụ để
làm đất như máy đào, máy ủi, máy san Trong khối lượng lớn làm đất đó thì máy đào
đảm nhiệm khoảng 45%. Máy đào được sử dụng rộng rãi vì chúng dễ thích nghi với
nhiều loại công việc nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế, các loại truyền động và
những bộ phận di chuyển khác nhau.
Với sự phổ biến rộng rãi trong quá trình sản xuất đó và khả năng đem lại hiệu quả
cao trong quá trình sử dụng, em đã chọn máy đào KOMAT’SU PC-300 làm đề tài tốt
nghiệp nhằm tìm hiểu kỹ càng và nắm nguyên lý làm việc cũng như cách sử dụng,
phương pháp vận hành, quá trình bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa để nâng cao trình độ
chuyên môn phục vụ cho quá trình công tác sau này.
Mặt khác, đề tài này được thực hiện với ý nghĩa tạo một lượng kiến thức có ích cho
mọi thành phần muốn tìm hiểu về máy đào KOMAT’SU PC-300 để áp dụng vào trong
quá trình sản xuất thực tế. Hơn nữa, đề tài này còn là tiền đề cho các nghiên cứu khoa
học sau này của em.
1.2 Kết cấu chung
Máy đào Komat’su PC-300 là máy đào gầu nghịch, một gầu, dẫn động thuỷ lực, do
Nhật Bản sản xuất. Nó được sử dụng để cơ giới hoá công tác đào, xúc, lấp đất, khai
thác mỏ hoặc thay cho máy nâng.

Máy đào KOMAT’SU PC-300 có kết cấu gồm 2 phần chính: phần máy cơ sở (máy
kéo xích) và phần thiết bị công tác (thiết bị làm việc).
Phần máy cơ sở: Cơ cấu di chuyển chủ yếu dùng để di chuyển máy trong công
trường, nếu cần di chuyển máy với cự ly lớn phải có thiết bị vận chuyển chuyên dùng.
Cơ cấu quay dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá trình đào
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


và đổ đất. Trên bàn quay (9) người ta bố trí động cơ, các bộ truyền động, cơ cấu điều
khiển… Cabin (6) là nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của
máy. Đối trọng (8) là bộ phận cân bằng bàn quay và ổn định của máy.
Phần thiết bị công tác: Cần (5) một đầu được lắp khớp trụ với bàn quay còn đầu kia
được lắp với tay cần. Cần được nâng lên hạ xuống nhờ xy lanh cần (12). Tay cần (2)
một đầu lắp khớp trụ với cần còn đầu kia với gàu và co, duỗi nhờ xy lanh tay cần (4).
Quá trình đào và đổ đất của gầu được thực hiện nhờ xy lanh gầu (3). Gầu (1) thường
được lắp thêm các răng để làm việc ở nền đất cứng.

Hình 2.1 KOMAT’SU PC-300
1. Gàu; 2. Tay cần; 3. Xy lanh quay gầu; 4. Xy lanh tay cần; 5. Cần; 6. Cabin điều
khiển; 7. Cabin máy; 8. Đối trọng; 9. Bàn quay; 10. Ổ quay; 11. Xích; 12. Xy lanh cần
Trên máy đào KOMAT’SU PC-300 lắp 2 mô tơ thủy lực và có hộp giảm tốc hành
tinh để đảm bảo sự dẫn động độc lập của 2 dải xích (11). Mô tơ thủy lực dùng để quay
bàn quay (9) và mô tơ thủy lực còn lại dùng để di chuyển, ngoài ra còn bố trí hệ thống
phanh để phanh hãm việc di chuyển và bàn quay. Ngoài ra, để đảm bào các bộ phận
của máy không bị quá tải, đồng thời đảm bảo an toàn cho hệ thống truyền động thủy
lực, người ta lắp van an toàn, van giảm áp, van tháo tải, van 1 chiều.
Máy thường làm việc ở nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy (cũng có những
trường hợp máy làm việc ở nơi cao hơn, nhưng nền đất mềm). Đất được đổ qua miệng
gầu. Máy làm việc theo chu kỳ và trên từng chỗ đứng. Một chu kỳ làm việc của máy

bao gồm bốn giai đoạn sau:
- Xúc và tích đất vào gầu
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


- Quay gầu đến nơi dỡ tải (nơi đổ đất)
- Dỡ tải (đổ đất)
- Quay gầu không tải trở lại vị trí đào để bắt đầu chu kỳ tiếp
1.3 Các thông số kỹ thuật chính
Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật
Tên thông số
Giá trị
Đơn vị
Dung tích gầu
1,4
m
3
Trọng lượng toàn bộ
31100
kg
Biên
độ làm
việc

Chiều sâu đào lớn nhất
7380
mm
Bán kính đào lớn nhất
11100

mm
Bán kính lớn nhất tại vị
trí mặt bằng đất
10920
mm
Chiều cao đào lớn nhất
10100
mm
Chiều cao chất tải lớn
nhất
7050
mm
Lực đào lớn nhất
221,8(21600)
kN(kg)
Tốc độ quay
9,5
v/ph
Tốc độ di chuyển
Thấp: 3.2
Trung bình: 4.5
Cao: 5.5
Km/h
Khả năng leo dốc
35
độ
Áp lực trên mặt đất
62,9(0,64)
kPa(kg/cm
2

)

KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


Bảng 1.2 Các thông số về kích thước
Tên thông số
Giá trị
Đơn vị
Chiều dài toàn bộ của máy
11140
mm
Chiều rộng máy
3190
mm
Chiều cao máy (khi chuyển động)
3250
mm
Chiều cao đến đỉnh cabin
3110
mm
Chiều cao từ mặt đất đến phần đối trọng
1185
mm
Khoảng sáng gầm máy
498
mm
Bán kính quay nhỏ nhất thiết bị làm việc
4310

mm
Chiều cao thiết bị làm việc tại bán kính quay
nhỏ nhất
8520
mm
Chiều rộng bánh xích
3700
mm
Khổ ray
2590
mm
Chiều cao cabin máy
3100
mm

Bảng 1.3 Các thông số động cơ
Tên thông số
Giá trị
Đơn vị
Số máy
SAA6D114E

Số xylanh-hành trình x đường kính
6-114 x 135

Dung tích xy lanh
8,27(8270)
l(cc)
Thông
số kỹ

thuật

Công suất bánh đà
183,9/1980
kW/(v/ph)
Mô men lớn nhất
1108/1450
Nm/(v/ph)
Tốc độ lớn nhất khi không tải
2050
v/ph
Tốc độ nhỏ nhất khi không tải
1000
v/ph
Suất tiêu hao nhiên liệu
205
g/kW.h
Mô tơ khởi động
24 V; 7,5 kW

Máy phát
24 V; 60 A

Ắc quy
12 V; 126 Ah×2


KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300

Bảng 1.4 Các thông số hệ thống thủy lực
Tên thông số
Giá trị
Đơn vị
Bơm thuỷ lực
Kiểu bơm
HPV125+125, thay đổi lưu lượng, bơm kép

Lưu lượng
267,5×2
l/ph
Áp suất đặt
37,8
MPa
Van điều khiển
Kiểu van
6-spool+1-spool type+ 1 van phụ trợ

Kiểu điều khiển
Thuỷ lực

Mô tơ thuỷ lực
Mô tơ di chuyển
HMV160ADT-2, Kiểu piston×2 (piston
hướng trục)

Mô tơ quay toa
KMF230ABE-5, kiểu piston (piston hướng
trục)

Xy lanh thuỷ lực
Kiểu xy lanh
Xy lanh thuỷ lực tác dụng kép

Cần
Tay cần
Gầu

Đường kính trong
140
160
140
mm
Đường kính piston
100
110
100
mm
Hành trình
1480
1825
1285
mm
Khoảng cách lớn
nhất giữa hai chốt
3525
4255
3155
mm

Khoảng cách nhỏ
nhất giữa hai chốt
2045
2430
1870
mm
Thùng dầu thuỷ lực
Kiểu hộp
Làm lạnh dầu
Làm lạnh bằng không khí: CF40-1

KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


1.4 Phạm vi sử dụng
Máy đào KOMAT’SU PC – 300 là một loại máy đào nghịch 1 gàu được sử dụng
trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Máy đào này đào đất nơi nền đất thấp hơn
mặt bằng đứng máy, dùng để đào móng, đào rãnh thoát nước, lắp đặt đường cấp thoát
nước, đường ngầm, cáp điện thoại…
1.5 Giới thiệu sơ bộ về các hệ thống trên máy đào KOMAT’SU PC-300
1.5.1 Hệ thống động lực
Hệ thống động lực là hệ thống đóng vai trò hết sức quan trọng trên máy công trình,
có nhiệm vụ truyền tải công suất từ trục khuỷu động cơ thành mômen và tốc độ cho
máy, tạo ra lực kéo cần thiết để máy thực hiện các chuyển động. Nguồn động lực của
máy đào KOMAT’SU PC-300 là động cơ đốt trong có mã hiệu là SA6D114E (nguồn
động lực chính) và máy phát (nguồn động lực phụ).
* Nguồn động lực chính:
Động cơ đốt trong là nguồn động lực chính, là bộ phận truyền lực chính cho bơm
thủy lực để dẫn động thiết bị công tác. Động cơ của máy đào KOMAT’SU PC-300 là

động cơ diesel 4 kỳ, làm lạnh bằng nước, phun dầu trực tiếp, tăng áp có làm lạnh. Kết
cấu của động cơ gồm các cơ cấu và hệ thống chính sau:
- Cơ cấu trục khuỷu, thanh truyền: có các chi tiết chính như piston, chốt piston,
xécmăng, thanh truyền, bulông thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà, các loại ổ đỡ của
trục khuỷu
- Cơ cấu phân phối khí: có nhiệm vụ điều khiển quá trình trao đổi khí trong xilanh.
Yêu cầu đối với cơ cấu phân phối khí là phải thải sạch và nạp đầy. Cơ cấu phân phối
khí có các chi tiết như: xupap, đế xupap, ống dẫn hướng xupap, lò xo xupap, con đội,
trục cam.
- Hệ thống nhiên liệu: có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu tạo thành hỗn hợp cho động
cơ phù hợp với chế độ làm việc. Đối với động cơ sử dụng diesel trên máy đào
KOMAT’SU PC-300 thì nhiên liệu được phun vào trong xylanh để hình thành khí hỗn
hợp và điều chỉnh tải của động cơ.
- Hệ thống bôi trơn: có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt làm việc của các
chi tiết để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ cũng như tăng tuổi thọ
của chi tiết. Các bộ phận chính như: bơm dầu, lọc dầu, thông gió hộp trục khuỷu
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


- Hệ thống làm mát: khi động cơ làm việc, các chi tiết động cơ nhất là các chi tiết
trong buồng cháy tiếp xúc với khí cháy nên có nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ đỉnh piston có
thể lên đến 600
o
C, còn nhiệt độ xupap có thể đến 900
o
C. Do đó hệ thống làm mát rất
quan trọng, nếu không thì động cơ sẽ không làm việc được. Do đặc thù của máy đào là
làm việc trong phạm vi hẹp, không di chuyển nhiều nên lợi dụng gió tự nhiên để làm
mát là hầu như không có. Vì vậy hệ thống làm mát của động cơ là làm mát bằng nước.

Hình 1.1 Hình vẽ động cơ SAA6D114E của máy đào Komat’su PC300-8
1. Đĩa truyền động; 2. Lò xo giảm chấn; 3. Chốt định vị; 4. Đĩa ma sát
giảm
chấn
; 5. Bộ phận ráp van điều tiết gió; 6. Bộ phận giảm thanh; 7. Giá đỡ
phía sau
;
8. Giá đỡ phía
trước

* Nguồn động lực phụ: đó là động cơ điện 1 chiều với máy phát có hiệu điện thế
24V, cường độ dòng điện 60A. Mô tơ khởi động có hiệu điện thế 24V và có công suất
7,5 kW
* Động cơ của máy đào PC-300 khởi động bằng ắc quy, ắc quy sẽ cung cấp năng
lượng cho động cơ điện một chiều làm quay động cơ đốt trong khi khởi động. Nguồn
ắc quy gồm có hai bình, mỗi bình có hiệu điện thế 12V, cường độ dòng điện 126Ah.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


1.5.2 Hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động của máy đào KOMAT’SU PC-300 là hệ thống truyền động
thủy lực. Truyền động thuỷ lực là tổ hợp các cơ cấu thuỷ lực và máy thuỷ lực, dùng
môi trường chất lỏng làm không gian để truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ
phận công tác, trong đó có thể biến đổi vận tốc, lực, mô men, và biến đổi dạng theo
quy luật của chuyển động. Đây chính là hệ thống chính điều khiển hoạt động của máy,
từ dẫn động các cơ cấu điều khiển, dẫn động các xylanh thủy lực, mô tơ di chuyển và
mô tơ quay toa. Cụ thể hơn, máy đào KOMAT’SU PC-300 sử dụng hệ thống truyền
lực thủy lực thể tích, đây là truyền động mà năng lượng truyền động là dầu thủy lực có

áp suất cao chuyển động với vận tốc nhỏ.

KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


Chương 2 KHẢO SÁT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN
MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300
2.1 Giới thiệu chung về hệ thống truyền động thủy lực
2.1.1 Khái quát về hệ thống truyền động thủy lực
Muốn truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận làm việc của các máy, các
thiết bị, ngoài dẫn động bằng cơ khí, điện thì trong những năm gần đây người ta còn
dùng khí nén và chất lỏng. Như vậy hệ thống dùng để truyền năng lượng bằng chất
lỏng và biến đổi nó thành cơ năng ở đầu ra của hệ thống (năng lượng chuyển động
động cơ thuỷ lực) đồng thời thực hiện chức năng điều khiển và điều chỉnh tốc độ của
khâu ra gọi là hệ thống truyền động thủy lực. Hệ thống truyền động thủy lực phát triển
nhanh và đang thay dần các hệ thống truyền động cơ khí, điện ở các máy xây dựng.
2.1.2 Phân loại
Trong hệ thống truyền động thủy lực, việc truyền công suất là do chất lỏng đảm
nhiệm. Tùy theo việc sử dụng năng lượng của dòng chất lỏng là thế năng hay động
năng, mà hệ thống còn gọi là truyền động thủy lực thủy tĩnh (thể tích) hay truyền động
thủy lực thủy động.
* Truyền động thủy lực thủy tĩnh (thể tích):
Quá trình truyền năng lượng giữa các bộ phận được thực hiện bằng áp năng của
dòng chất lỏng, thường dùng các máy thể tích nên gọi là truyền động thể tích.
Truyền động thể tích gồm có ba bộ phận:
- Bơm: nguồn cung cấp năng lượng cho chất lỏng (biến cơ năng thành áp năng),
thông thường dùng máy thể tích.
- Động cơ thuỷ lực: biến đổi áp năng dòng chảy thành cơ năng bằng cách thực hiện
các chuyển động của nó (thẳng, quay, kết hợp).

- Phần tử trung gian (phần tử thuỷ lực): điều khiển hệ thống (đường ống, van một
chiều, van an toàn, cơ cấu phân phối…).
Dựa vào chuyển động của động cơ thủy lực, có thể phân truyền động thủy lực thể
tích thành hai loại:
+ Động cơ thủy lực có chuyển động tịnh tiến: được sử dụng rộng rãi trên các máy
làm đất khác nhau như máy đào một gầu để thay đổi vị trí gầu, cần, tay đẩy,
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


+ Động cơ thủy lực có chuyển động quay: sử dụng trên máy làm đất dùng để dẫn
động di chuyển, cơ cấu quay máy xúc một gầu
2.1.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống truyền động thủy lực
* Ưu điểm:
- Điều chỉnh vô cấp vận tốc trong phạm vi rộng và tự động điều chỉnh vận tốc
chuyển động các bộ phận công tác ngay cả khi máy làm việc.
- Truyền động công suất lớn, êm, không gây tiếng ồn.
- Dễ đảo chiều chuyển động của cơ cấu chấp hành dễ dàng: biến chuyển động quay
thành chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại.
- Kết cấu gọn, nhẹ, có lực quán tính nhỏ.
- Do chất lỏng làm việc trong hệ truyền động thuỷ lực chủ yếu là dầu nên có điều
kiện bôi trơn rất tốt các chi tiết.
- Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi tải
trọng bên ngoài.
- Hoạt động với độ nhạy, độ chính xác, tính ổn định cao nhưng đòi hỏi ít về chăm
sóc bảo dưỡng, điều khiển nhẹ nhàng và làm việc an toàn.
* Nhược điểm:
- Vận tốc chuyển động bị hạn chế vì phải đề phòng sự va đập thuỷ lực, tổn thất cột
áp, tổn thất công suất và xâm thực.
- Khó khăn trong việc làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng dễ bị rò rỉ, hay bị

không khí bên ngoài lọt vào làm giảm hiệu suất và tính ổn định của truyền động.
- Yêu cầu chất lỏng làm việc rất phức tạp.
2.1.4 Phạm vi sử dụng
Ngày nay hệ thống thuỷ lực được ứng dụng rộng rải trong công nghiệp, nông
nghiệp như máy công cụ, máy nông nghiệp, máy nâng chuyển, máy xúc, máy đào…
và trong lĩnh vực hàng không.
2.2 Tổng quan về hệ thống truyền lực trên máy đào KOMAT’SU PC-300
Hệ thống thuỷ lực của máy đào gồm một số chi tiết, cụm chi tiết sau: thùng dầu,
bơm thuỷ lực, cụm van phân phối, trục chia dầu, mô tơ chuyển động, mô tơ quay toa,
xylanh thuỷ lực, hệ thống đường ống, lọc dầu, két làm mát dầu thuỷ lực.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300



Hình 2.1 Hệ thống thuỷ lực trên máy đào
Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ làm việc, công suất được truyền qua bánh đà đến bơm thuỷ lực. Bơm
thuỷ lực làm việc, hút dầu từ thùng dầu thuỷ lực và đẩy đến cụm van phân phối chính.
Từ ca bin người điều khiển sẽ tác động đến các cần điều khiển thiết bị công tác, quay
toa, di chuyển. Khi có sự tác động của người điều khiển, một dòng dầu điều khiển sẽ
được mở đi đến cụm van phân phối chính. Dòng dầu điều khiển này có tác dụng đóng
/mở cụm van phân phối (van điều khiển) tương ứng cho thiết bị công tác, quay toa, di
chuyển. Dầu từ đường dầu chính đi đến cơ cấu công tác, mô tơ quay toa, mô tơ di
chuyển tuỳ theo sự điều khiển của người điều khiển. Đường dầu trước khi về thùng
chứa được làm mát ở két làm mát, và được lọc bẩn ở lọc dầu thuỷ lực. Áp lực của hệ
thống thuỷ lực được giới hạn bởi van an toàn thường được lắp ở cụm van phân phối
chính. Khi áp lực của hệ thống đạt đến giới hạn của van thì van sẽ mở ra và cho dầu
chảy về thùng.
2.3 Kết cấu một số bộ phận trong hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào

KOMAT’SU PC-300
2.3.1 Bơm thủy lực:
Bơm là bộ phận của truyền động thủy lực. Nó biến đổi cơ năng chính (động cơ đốt
trong) thành năng lượng của dòng chảy của dòng chất lỏng công tác. Thông số cơ bản
của bơm là lưu lượng và áp suất. Hiện nay, trong hệ thống truyền động thủy lực của
các loại máy xây dựng thường sử dụng loại bơm thể tích và đối với máy đào
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


KOMAT’SU PC-300 cũng sử dụng loại bơm này. Bơm thể tích là loại bơm thủy lực
mà nó biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc, khi thể tích
của buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút và khi thể tích của buồng
giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén.
Cụ thể loại bơm thể tích đang dùng trong hệ thống truyền động thủy lực trên máy
đào KOMAT’SU PC-300 là loại bơm piston roto hướng trục tác dụng kép, dùng để
cung cấp dầu cao áp cho bộ phận công tác.

Hình 2.2 Bơm thuỷ lực piston hướng trục tác dụng kép
1. Trục bơm trước; 2. Bệ đỡ; 3. Vỏ bơm trước; 4. Đĩa cam lắc; 5. Đế piston
6. Piston ; 7. khối xylanh; 8. Đĩa phân phối; 9. Mặt bích nối bơm trước và bơm
sau; 10. Chốt định vị; 11.Trục bơm sau; 13. Vỏ bơm sau;
Nguyên lý làm việc:
- Giai đoạn 1:
+ Khối xylanh (7) cùng quay với trục (1), và đế (5) trượt trên mặt phẳng (A).
+ Khi đó, cam lắc (4) di chuyển dọc theo mặt trụ (B), từ đó tạo thành góc (

) giữa
đường tâm (X) của cam lắc (4) và đường tâm trục của khối xylanh (7).
+ Góc (


) là góc nghiêng.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300



Hình 2.3 Giai đoạn 1
- Giai đoạn 2
+ Đường tâm (X) của cam lắc (4) tại góc nghiêng (

) chuyển động tương đối với
đường tâm trục của khối xylanh (7) còn mặt phẳng (A) như quả cam chuyển động so
với đế (5).
+ Theo cách này, piston (6) trượt bên trong khối xylanh (7), từ đó tạo sự chênh lệch
thể tích giữa (E) và (F) trong khối xylanh (7).
+ Quá trình hút vào đẩy ra được tiếp tục nhờ sự chênh lệch (F) - (E).
+ Khi khối xylanh (7) quay và thể tích của buồng (E) là nhỏ hơn từ đó tạo áp lực
đẩy dầu đi trong suốt trong suốt quá trình làm việc.
+ Mặt khác, thể tích của buồng (F) tăng lên lớn hơn, trong chu trình dầu được hút
nhờ vào chênh áp.

Hình 2.4 Giai đoạn 2
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


- Giai đoạn 3
+ Khi đường tâm (X) của cam lắc (4) trùng với đường tâm trục của khối xylanh (7)
((Góc (


) = 0), thì sự chênh lệch thể tích (E) và (F) trong khối xylanh là 0.
+ Quá trình hút và đẩy dầu không thực hiện trong giai đoạn này. Như vậy bơm
không làm việc. (Thực tế góc nghiêng không bao giờ đặt bằng 0).

Hình 2.5 Giai đoạn 3
* Van LS trong cụm bơm thủy lực:
Chức năng của van LS
Van LS phát hiện tải và điều khiển giá trị lưu lượng. Van LS điều khiển lưu lượng
bơm chính (Q) theo sự chênh áp (∆PLS) [=PP-PLS], đ
ược
gọi là chênh áp LS (trong
đó PP là áp suất bơm chính và PLS là áp suất ở cửa ra của van điều khiển). Áp suất PP
đến từ cửa ra của van điều khiển còn áp suất (PSIG) (gọi là áp suất lựa chọn LS) đến
từ van điện từ tỷ lệ nhập vào van LS.
Mối quan hệ giữa sự chênh áp LS (∆PLS) [=PP-PLS] và sự thay đổi
lưu lượng
của
bơm
được
biểu diễn trong đồ thị theo chế độ chọn dòng chảy LS (ISIG) của van LS-
EPC.

Hình 2.6 Van LS
1. Bạc lót ; 2. Piston ; 3. Van trượt ; 4. Lò xo ; 5. Bệ gắn lò xo ; 6. Bạc lót ;
7. Nút bít; 8. Đai ốc
khóa
PA: Cổng bơm; PDP: Cổng xả; PLP: Cổng điều khiển áp suất ra của van LS PLS:
ổng áp suất vào của van LS; PP: Cổng bơm; PPL: Cổng điều khiển áp suất vào;
PSIG: cổng chọn chế độ điều khiển LS

KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


Nếu (ISIG) thay đổi từ 0 đến 1A thì lực nén của lò xo cũng thay đổi theo. Theo kết
quả đó, sự thay đổi giá trị trung bình lưu lượng thể tích của bơm được biểu diễn
nhờ
trong đồ thị. Về bơm phía trước, nó sẽ thay đổi trong khoảng giá trị từ 0,98 đến 2,45
MPa (trong khoảng giá trị từ 10 đến 25 kg/cm
2
) và với bơm phía sau, nó sẽ thay đổi
trong khoảng giá tri từ 1,08 đến 2,55 MPa (trong khoảng giá trị từ 11 đến 26 kg/cm
2
).

a )Bơm trước b) Bơm sau
Hình 2.7 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ chênh áp LS (∆PLS) với
lưu
lượng (Q) của bơm
2.3.2. Mô tơ quay toa
2.3.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc mô tơ quay toa:

Hình 2.8 Cấu tạo mô tơ quay toa
1. Lò xo phanh; 2. Trục ra; 3. Bích chặn dầu; 4. Vỏ; 5. Ổ đũa côn; 6. Đĩa phanh
7. Đĩa ma sát; 8. Piston; 9. Xy lanh; 10. Lò xo; 11. Trục giữa; 12. Đĩa phân phối;
13- Piston phanh
2
3
4
5

6
7
8
9
11
10
12
13
1
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300



Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.9 Nguyên lý hoạt động của mô tơ thuỷ lực
1. Áp suất cao; 2. Áp suất thấp; 3. Lực vòng; 4. Lực dọc trục; 5. Lực tác dụng lên
đuôi piston.
Dầu thuỷ lực từ bơm chính đi vào mô tơ theo đường (1). Đầu áp suất cao nén
piston chuyển động cùng chiều với chiều chuyển động của chất lỏng. Lúc này, đuôi
piston tác dụng lên đĩa trục lực (5). Lực này được chia thành hai thành phần: Lực dọc
trục (4) và lực vòng (3). Trong đó, lực vòng (3) gây ra mô men quay làm cho trục của
mô tơ quay. Dầu thuỷ lực sau đó lại quay về thùng theo đường thấp áp (2).
2.3.2.2 Hoạt động của phanh motor quay toa
a) Khi van điện từ không
được
cấp điện
Khi van điện từ không
được

cấp điện thì áp suất dầu không qua van giảm áp (dòng
dầu từ bơm chính bị ngắt). Lúc này cổng (B) được nối với mạch dầu hồi về thùng.
Piston phanh (4) bị đẩy xuống bởi lò xo phanh (1). Đĩa ép (3) và đĩa ma sát (2) được
ép lại với nhau, quá trình phanh motor quay toa
được
thiết lập.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300



Hình 2.10 Hoạt động của phanh khi van điện từ chưa được cấp điện
1. Lò xo phanh; 2. Đĩa ma sát; 3. Đĩa ép; 4. Piston phanh; 5. Van điện từ; 6. van
giảm áp
b) Khi van điện từ được cấp điện
Khi được cấp điện thì van điện từ được bật lên. Lúc này áp suất dầu từ van giảm
áp sẽ được dẫn đến buồng (a) qua cổng (B). Sau khi vào buồng (a), áp suất dầu này sẽ
ép lò xo phanh (1) và đẩy piston phanh (4) đi lên.
Kết quả, đĩa ép (3) tách khỏi đĩa
ma sát (2), quá trình nhả phanh
được thực hiện.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300



Hình 2.11 Hoạt động của phanh quay toa khi van điện từ được cấp
điện
1. Lò xo phanh; 2. Đĩa ma sát; 3. Đĩa ép; 4. Piston phanh; 5. Van điện từ; 6. van
giảm áp

KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300



2.3.3 Mô tơ di chuyển
2.3.3.1 Cấu tạo
8
1
5
6
7
9
10
111213
2
3
4

15 17
16
18
14

Hình 2.12 Cấu tạo mô tơ di chuyển
1. Trục ra; 2. Vỏ; 3. Đĩa phanh; 4. Đĩa ma sát; 5. Piston; 6. Xy lanh; 7. Nắp sau;
8. Đĩa van; 9. Van hồi lưu chậm; 10. Bu lông; 11. Piston điều chỉnh; 12. Trục
giữa; 13. Lò xo; 14. Nắp chặn dầu; 15. Ổ đũa côn; 16. Piston phanh; 17. Lò xo
phanh; 18. Van đối trọng
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN

ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


2.3.3.2 Nguyên lý hoạt động
a) Hoạt động ở tốc độ thấp (góc nghiêng của đĩa có giá trị lớn nhất)
10
6 8
20
19
b
c
a
7
9
21
22
23
p
M

Hình 2.13 Hoạt động của mô tơ di chuyển ở chế độ tốc độ thấp
6. Khối xy lanh; 7. Nắp sau; 8. Đĩa van; 9. Van hồi lưu chậm; 10. Piston điều
chỉnh; 19. Van điều chỉnh; 20. Lò xo; 21. Van điện từ; 22. Van điều khiển chuyển
động; 23. Van giảm áp
Nguyên lý hoạt động:
Van điện từ không được kích hoạt (cấp điện). Vì vậy, dòng dầu điều khiển từ bơm
chính không chảy đến cửa p được. Vì lý do này, van điều chỉnh (19) bị đẩy lên bởi lò
xo (20). Dòng dầu chính từ van điều khiển (22) đẩy van hồi lưu chậm (9) đi đến nắp
sau (7) và tác động lên buồng a của piston điều chỉnh (10).
Cùng thời điểm này, dòng dầu chính đi qua lỗ c trong van điều chỉnh (19) và tác

động lên buồng b. Khi điều này xảy ra, do đường kính buồng b lớn hơn buồng a nên
piston điều chỉnh sẽ bị đẩy đi xuống. Kết quả, đĩa van (8) và khối xy lanh (6) di
chuyển đến vị trí góc nghiêng của đĩa có giá trị lớn nhất. Lưu lượng của mô tơ đạt giá
trị lớn nhất. Hệ thống được xác lập ở chế độ tốc độ thấp.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


b) Hoạt động ở tốc độ cao (góc nghiêng của đĩa có giá trị nhỏ nhất)
M
6 8
20
19
b
c
a
7
9
21
22
23
p
10

Hình 2.14 Hoạt động của mô tơ di chuyển ở chế độ tốc độ cao
6. Khối xy lanh; 7. Nắp sau; 8. Đĩa van; 9. Van hồi lưu chậm; 10. Piston điều
chỉnh; 19. Van điều chỉnh; 20. Lò xo; 21. Van điện từ; 22. Van điều khiển chuyển
động; 23. Van giảm áp
Nguyên lý hoạt động:
Khi van điện từ (21) được kích hoạt, dòng dầu điều khiển từ bơm chính chảy đến

cửa p và đẩy van điều chỉnh (19) đi xuống. Khi điều này xảy ra, đường dầu đến buồng
b bị ngắt và dầu từ buồng b chảy ra đường dầu hồi. Vì lý do này, lực đẩy của dầu (áp
suất cao) ở buồng a đẩy piston điều chỉnh (10) theo hướng đi lên.
Kết quả, đĩa van (8) và khối xy lanh (6) di chuyển đến vị trí góc nghiêng của đĩa có
giá trị nhỏ nhất. Lưu lượng của mô tơ đạt giá trị nhỏ nhất. Hệ thống được xác lập ở chế
độ chuyển động tốc độ cao.
2.3.3.3 Hoạt động của phanh hãm
a) Khi bắt đầu chuyển động

KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


M
3
4
17
16
e
18
22

Hình 2.15 Sơ đồ hoạt động của phanh khi bắt đầu chuyển động
Khi cần điều khiển chuyển động được kích hoạt, dầu có áp suất cao từ bơm tác tác
động lên van đối trọng (18) mở mạch đến phanh hãm. Dòng dầu chảy đến buồng e của
piston phanh (16). Áp lực của dầu lớn hơn lực lò xo (17) nên piston phanh bị đẩy sang
phía phải. Khi điều này xảy ra, lực ép đĩa ma sát và đĩa phanh ép vào nhau không còn
nữa. Vì vậy, đĩa phanh (3) và đĩa ma sát (4) tách ra khỏi nhau và phanh được nhả ra.
b) Khi ngừng chuyển động
3

4
17
16
e
18
22
24
8
M

Hình 2.16 Hoạt động của phanh khi ngừng chuyển động
Khi cần điều khiển chuyển động ở vị trí trung gian, van đối trọng (18) trở về vị trí
trung gian và mạch đến phanh hãm bị đóng. Dầu có áp suất cao trong buồng e của
piston phanh (16) chảy qua lỗ tiết lưu trong van hồi lưu chậm (8) và xả về thùng qua lỗ
(24). Piston phanh bị đẩy hoàn toàn sang trái bởi lò xo (19). Kết quả, đĩa phanh (9) và
đĩa ma sát (10) bị đẩy vào nhau, sự phanh được thiết lập.
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


2.3.4 Xylanh thủy lực
* Nhiệm vụ:
Xylanh thủy lực bao gồm xylanh cần, xylanh tay cần, xylanh gầu. Các xylanh đều
có nguyên lý tương tự nhau và có nhiệm vụ biến đổi áp năng của dòng dầu cao áp
thành cơ năng để tạo chuyển động tịnh tiến tương đối giữa cặp xylanh – piston. Sự
phối hợp làm việc của các xylanh trên tạo nên quỹ đạo chuyển động của gàu xúc và
giúp chúng ta thực hiện công việc mông muốn như đào đất, xúc trộn, gạt chướng ngại
vật, phá tường…
* Kết cấu:

Hình 2.17 Xylanh cần

Hình 2.18 Xylanh tay cần


Hình 2.19 Xylanh gàu
KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO KOMAT’SU PC-300


* Nguyên lý hoạt động:
Các xylanh thủy lực trong hệ truyền động thủy lực trên máy đào đều có nguyên tắc
hoạt động 2 chiều, khi ta cấp dầu cao áp một đầu thì piston sẽ có chiều chuyển động về
phía đầu bên kia, chẳng hạn như khi ta cấp dầu cao áp phía bên phải piston thì lực đẩy
do áp năng của dầu tác dụng lên bề mặt tiếp xúc của piston với dầu cao áp sẽ đẩy
piston về phía bên trái, dầu trong khoang phía bên trái piston sẽ được dẫn về thùng
chứa. Nếu mà ta đóng van phân phối thì hai bên piston đều có dầu cao áp và đều tác
dụng lên piston, dầu cao áp không được cấp thêm và không được thoát đi nên piston sẽ
đứng yên và không di chuyển.
2.3.5 Van điều khiển
2.3.5.1 Van PC (van an toàn):
Chức năng của van PC
Khi áp suất tải bơm (PP1) và (PP2) (áp suất khác của bơm) lên cao, thì van PC
điều khiển bơm sao cho áp suất dầu trong bơm không vượt

quá áp suất cơ bản, đặc
biệt tốc độ dòng chảy không đổi cho dù hành trình điều khiển van tăng lên. Bằng cách
này công suất ra bằng công suất điều khiển, do đó công suất tiêu thụ của bơm không
vượt

quá công suất động cơ. Nói cách khác áp suất ra bơm và tải trọng vận hành tăng
cao, thì van PC sẽ làm giảm lưu lượng

của bơm, nếu áp suất bơm đi xuống mức thấp
thì nó sẽ tăng lưu lượng bơm.

Hình 2.20 Van PC
1. Nút bít ; 2. Bộ piston phụ ; 3. Chốt ; 4. Con trượt ; 5. Thiết bị giữ lò xo ;
6.
Đế lò xo; 7. Vỏ bọc; 8. Vòng dây

PA: Cổng bơm; PA2: Cổng điều khiển áp suất bơm; PDP: Cổng dẫn; PM: Cổng
điều khiển chọn chế độ áp suất; PPL: Cổng điều khiển áp suất ra (đến van LS)