nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống thủy lực cho máy công tác cho máy kéo xích cao su thuộc dự án sản xuất thử nghiệm b 2013 11 04 da

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM VIỆT DŨNG

-------

-------

NGUYỄN ĐÌNH CƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
THỦY LỰC CHO MÁY CƠNG TÁC CHO MÁY KÉO XÍCH
CAO SU THUỘC DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM
B.2013-11-04.DA

HÀ NỘI, 2015

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM VIỆT DŨNG

-------

-------

NGUYỄN ĐÌNH CƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
THỦY LỰC CHO MÁY CƠNG TÁC CHO MÁY KÉO XÍCH
CAO SU THUỘC DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM
B.2013-11-04.DA

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
MÃ SỐ

: 60.52.01.03

HÀ NỘI, 2015

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

HÀ NỘI, NĂM 2014

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này không trùng lặp với các luận văn, luận án và
các công trình nghiên cứu đã cơng bố
Mọi tài liệu, số liệu dùng trong tính tốn, dẫn chứng đều hợp lệ và trung
thực. Thơng tin trích dẫn đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng

năm 2015

Học viên

Nguyễn Đình Cường

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page ii


LỜI CẢM ƠN
Có được kết quả này nghiên cứu này, tơi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ
nhiệt tình của rất nhiều cá nhân, tập thể.
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Nguyễn Ngọc Quế người đã
tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ tơi trong suốt q trình hồn thành đề tài.
Tơi xin chân thành cảm ơn tồn thể thầy giáo, cơ giáo, cán bộ công nhân viên
Bộ môn Động lực, Khoa cơ điện, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tơi
trong q trình học tập, nghiên cứu và hồn chỉnh đề tài của mình.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho tơi trong q trình học tập tại Trường Hoc Viện Nông Nghiệp Hà Nội.

Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do thời gian và khả năng cịn hạn chế của
bản thân lên đề tài khơng tránh khỏi những thiếu sót, tơi rất mong được sự góp ý
của các thầy, cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng

năm 2015

Học viên

Nguyễn Đình Cường

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page iii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN

ii

LỜI CẢM ƠN

iii

MỤC LỤC

iv

DANH MỤC BẢNG

vi

DANH MỤC HÌNH

vii

MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN MÁY
SAN ỦI

4

1.1

Hệ thống máy kéo dùng trong sản xuất nông lâm nghiệp

4

1.2.

Hệ thống nâng hạ thủy lực trên máy chuyên dùng

5

1.3.

Tổng quan về máy san ủi

7

1.3.1. Phân loại máy san ủi

7

CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC NÂNG HẠ
MÁY SAN ỦI LẮP TRÊN MÁY KÉO XÍCH CAO SU CÔNG SUẤT 30
2.1.

MÃ LỰC.

10

Các phương pháp nâng hạ ben của máy san ủi

10

2.1.1. Phương pháp truyền động cơ học:
2.2.

10

Phương pháp truyền động thuỷ lực:

11

2.2.1. Truyền lực thuỷ lực thuỷ động.

11

2.2.2. Truyền động thuỷ lực thể tích:

12

2.3.

Tính tốn thiết bị thủy lực nâng hạ máy san ủi lắp trên máy kéo xích của
dự án sản xuất thử nghiệm B2013-04-DA

13

2.3.1. Kết cấu chung của máy san ủi

13

2.3.2. Các thông số kỹ thuật chính của máy ủi B-2013-11-04DA

14

2.4

Thiết kế tổng thể hệ thống nâng hạ thủy lực trên máy ủi B-2013-11-04DA

16

2.5.

Nguyên lí hoạt động của hệ thống thủy lực

16

2.5.1 Truyuền động khi di chuyển khơng tải.

17

2.5.2 Truyền động trong q trình làm việc có tải

18

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page iv


2.6.

Tính tốn các thơng số cơ bản của thiết bị thủy lực

20

2.6.1. Xác định lực tác dụng lên máy ủi

20

2.6.2 Tính tốn cặp xy lanh nâng hạ bộ cơng tác

23

2.6.3. Tính tốn hành trình piston

24

2.6.4 Tính chọn bơm dầu

26

2.6.5. Tính chọn van phân phối

26

CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG SIMULINK MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA
3.1.

HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN MÁY SAN ỦI

28

Giới thiệu phần mền Matlab-Simulink 7.0.

28

3.1.1. Các khối chức năng có sẵn thường dùng trong phần mềm Matlab-Simulink

30

3.1.2. Ứng dụng của Matlab Simulink

37

3.2.

Mơ hình hệ thống nâng hạ thủy lực máy san ủi

37

3.2.1. Các giả thiết

37

3.2.2. Thiết lập mơ hình

38

3.2.3. Mơ hình Simulink khảo sát động lực học hệ thống thủy lực

42

3.3.

Khảo sát động lực học hệ thống thủy lực nâng hạ máy san ủi sau khi thiết
kế.

42

3.3.1. Ảnh hưởng của khối lượng ben đến hoạt động của hệ thống nâng hạ

43

3.3.2. Ảnh hưởng của diện tích piston đến hoạt động của hệ thống nâng hạ thủy
lực

48

Chương 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

53

TÀI LIỆU THAM KHẢO

54

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page v


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

1.1

Phân loại máy ủi theo công suất và lực kéo:

2.1

Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy kéo dự án

14

2.2

Trọng lượng riêng ρ, góc ma sát trong ϕ2, và hệ số bám C của đất.

22

2.3

Bảng tóm tắt kết quả tính tốn các thơng số của xy lanh

27

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

7

Page vi


DANH MỤC HÌNH
STT

Tên hình

Trang

1.1.

Sơ đồ hệ thống nâng hạ thủy lực trên máy chuyên dụng

6

1.2.

Cơ cấu treo ba thanh

7

1.3.

Sơ đồ thiết bị ủi vạn năng

8

1.4.

Sơ đồ thiết bị ủi thường

8

2.1.

Sơ đồ truyền động bằng cáp

10

2.2.

Sơ đồ truyền động thuỷ lực

12

2. 3.

Kết cấu chung của máy ủi B-2013-11-04DA

14

2.4.

Sơ đồ hệ truyền động

16

2.5.

Sơ đồ truyền động thuỷ lực bộ công tác lái không tải

17

2.6.

Sơ đồ mạch thuỷ lực nâng lưỡi ben

18

2.7.

Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng hạ thủy lực

20

2.8.

Tính tốn lực nâng cực đại ở chế độ nâng ben

21

2.9.

Tính hành trình làm việc của piston

25

3.1.

Màn Matlab

29

3.2.

Cửa sổ tra cứu các khối trong thư viện

29

3.3.

Màn xây dựng sơ đồ khối (New model window)

30

3.4.

Các khối của thư viện Commomly Used Blocks

31

3.5.

Các khối của thư viện continuous

34

3.6.

Các khối của thư viện Math Operrations

35

3.7.

Mơ hình vật lý hệ thống nâng ben máy san ủi

38

3.8.

Mơ hình tốn khảo sát động lực học hệ thống thủy lực

39

3.9.

Mơ hình khảo sát động lực học hệ thống thủy lực nâng hạ máy san ủi.

42

3.10.

Hoạt động hệ thống thủy lực với khối lượng ben M=400 kg.

43

3.11.

Hoạt động hệ thống thủy lực với khối lượng ben M=500 kg.

44

3.12.

Hoạt động hệ thống thủy lực với khối lượng ben M=600 kg.

45

3.13.

Hoạt động hệ thống thủy lực với khối lượng ben M=700 kg.

46

3.14.

Hoạt động hệ thống thủy lực với khối lượng ben M=800 kg.

47

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page vii


3.15.

Hoạt động hệ thống thủy lực với khối lượng ben M=1000 kg.

48

3.16.

Ảnh hưởng của diện tích piston đến hoạt động của hệ hơng

49

3.17.

Ảnh hưởng của diện tích piston đến hoạt động của hệ hông

50

3.18.

Hoạt động hệ thống thủy lực với khối lượng ben M=1000 kg.

51

3.19.

Hoạt động hệ thống thủy lực ở vị trí hạ ben xuống vị trí làm việc với
khối lượng ben M=700 kg.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

52

Page viii


MỞ ĐẦU
Cơ giới hóa nơng lâm nghiệp ở nước ta hiện nay đã đạt được những thành
tựu nhất định, phụ thuộc từng vùng kinh tế, từng loại cây trồng và tính chất đất đai,
địa hình mà mức độ cơ giới hóa đạt được ở trình độ khác nhau.

Nhờ cơ giới hóa phục vụ sản suất nơng lâm nghiệp được chú trọng nên vấn
đề hiện đại hóa nơng nghiệp nơng thơn được thực hiện khá thành công, bộ mặt nông
thôn Việt Nam hiện nay nhìn chung trong cả nước đã có những biến đổi khá nhanh,
tuy còn những mặt hạn chế nhất định như vấn đề cơ cấu lại sản xuất, vấn đề lao
động dư thừa chưa được bố trí một cách hợp lý và khoa học nhưng những thành quả
đạt được bước đầu là đáng khích lệ.
Trong cơ giới hóa nông nghiệp nông thôn, máy động lực là một vấn đề đóng vai
trị quan trọng để thực hiện các cơng việc chính trong cơ giới hóa sản xuất nơng lâm
nghiệp, trong đó máy kéo bánh và máy kéo xích là một trong các nguồn động lực chính.
Hiện nay máy kéo và ô tô phục vụ trong nông nghiệp nông thôn ở Việt Nam
chủ yếu được nhập từ các nước XHCN cũ như Liên Xô, Tiệp, CHDC Đức v.v…và
gần đây là của một số nước trong khu vực như Trung Quốc, Nhật và một vài nước
khác. Việc sử dụng các máy móc này đã đóng góp cho việc thực hiện thành cơng
việc cơ giới hóa trong nơng nghiệp nước ta trong giai đoạn vừa qua.
Tuy nhiên, do tình hình địa lý, đất đai và tập quán canh tác cũng như các yếu
tố tự nhiên và xã hội khác mà một số loại máy kéo nhập vào Việt Nam chưa phát
huy được hết tính năng kinh tế, kỹ thuật của chúng; những máy kéo công suất và
trọng lượng lớn như T150, T150K, K700 v.v… có thể sử dụng có hiệu quả cao khi
khai thác sử dụng trong cơng nghiệp, khai thác khống sản v.v… nhưng lại có hiệu
quả rất thấp khi đưa vào sử dụng trong nông nghiệp đặc biệt trong vùng đồng bằng
sông hồng, nơi chủ yếu sản xuất cây lúa nước, ở đó độ ẩm của đất cao, dẫn đến khả
năng di động của máy kéo giảm, hiệu suất kéo cũng như các chỉ tiêu kinh tế, kỹ
thuật của các loại máy này thường rất thấp thậm chí nhiều vùng, nhiều nơi máy
khơng có khả năng làm việc do thụt lún.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 1

Mỗi quốc gia đều có những đặc thù riêng về điều kiện tự nhiên, tập quán
canh tác nên vấn đề lựa chọn, tính tốn và chế tạo máy kéo có công suất, trọng
lượng, loại hệ thống di động (máy kéo bánh hay máy kéo xích) phù hợp với từng
vùng sản xuất là một vấn đề có ý nghĩa quan trọng để nâng cao hiệu quả sử dụng
nguồn động lực trong nông nghiệp hiện nay.
Các nước trong khu vực như Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, v.v… đã có
nghành cơng nghiệp chế tạo máy kéo khá phát triển, hệ thống máy kéo phục vụ
nơng nghiệp được chế tạo có nhiều mẫu mã khác nhau cả về kích cỡ cơng suất,
trọng lượng cũng như loại hệ thống di động, nhờ vậy vấn đề cơ giới hóa nơng
nghiệp nơng thơn ở các nước này phát triển ở mức độ cao.
Ở nước ta, ngành cơng nghiệp chế tạo máy kéo cịn khá non trẻ, chúng ta chỉ
mới chế tạo được các máy kéo bánh hiệu Bông sen tới 20 mã lực, hệ thống truyền
lực, hộp số và hệ thống trích cơng suất của các máy kéo này còn khá đơn giản và
chưa phù hợp với nhiều dạng công việc khác nhau, khả năng di động của máy kéo
thấp đặc biệt trên đất độ ẩm cao và đất đồi dốc.
Đối với máy kéo xích phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp, cho đến nay chúng
ta chủ yếu nhập từ nước ngồi. Việc nghiên cứu tính năng kéo bám, khả năng di
động trên đất nền yếu, đất độ ẩm cao và đất đồi dốc, khả năng quay vịng và điều
khiển, hiệu suất truyền động nói riêng và hiệu suất kéo của máy kéo xích nói chung
từ đó xác định các thơng số cở bản của máy kéo xích cũng như trọng lượng máy,
cơng suất động cơ v.v…làm cơ sở khoa học cho việc tính tốn thiết kế, chế tạo một
mẫu máy kéo xích phục vụ sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam là một vấn đề cần
thiết có ý nghĩa thực tiễn.
Trên cơ sở phân tích trên đây, một dự án sản xuất thử nghiệm đã được thực
hiện tại Bộ môn Động lực khoa Cơ điện, Học viện nông nghiệp Việt Nam, dự án đã
sản xuất ra một mẫu máy kéo xích cao su cơng suất 30 mã lực. Máy kéo dự án đã có
khả năng làm việc tốt trên nền đất nông nghiệp với độ ẩm cao. Để tăng tính vạn
năng cho máy kéo cần tính tốn thiết kế một số máy cơng tác đi theo máy kéo này
như máy phay, máy cày, máy chăm sóc cũng như các thiết bị san phẳng đồng ruộng.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 2


Xuất phát từ các vấn đề phân tích trên đây, được sự phân công của Bộ môn
Động lực, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế tôi được giao và thực
hiện đề tài: “Nghiên cứu, tính tốn và thiết kế hệ thống thủy lực cho máy công tác
cho máy kéo xích cao su thuộc dự án sản xuất thử nghiệm B.2013-11-04.DA
Mục tiêu của đề tài:
- Trên cơ sở phân tích điều kiện làm việc của máy san ủi, lựa chọn hệ thống
truyền lực và tính tốn thiết kế các bộ phận chính trong hệ thống thủy lực để bảo
đàm hệ thống làm việc an tồn, tin cậy và có hiệu quả kinh tế.
- Khảo sát động lực học hệ thống nâng hạ thủy lực từ đó, phân tích xác định
các thơng số chính của các thiết bị thủy lực trong hệ thống nâng hạ máy san ủi, góp
phần vào việc hoàn thiện việc thiết kế và chế tạo hệ thổng thủy lực trên máy sản ủi
lắp ráp với máy kéo thuộc dự án sản xuất thử nghiệm B2013-04-11DA.
Nhiệm vụ của đề tài:
Để thực hiện được mục tiêu đặt ra của đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài
cần hồn thành nhiệm vụ sau:
- Tìm hiểu tổng quan về máy kéo và xe chun dụng trong nơng nghiệp
- Tìm hiểu về hệ thống điều khiển thủy lực trên máy san ủi
- Tính tốn thiết kế hệ thống thủy lực của máy sản ủi
- Khảo sát khả năng làm việc của hệ thống thủy lực trên máy san ủi bằng

phần mềm Matlab Simulink.
- Phân tích và lựa chọn các thơng số chính của thiết bị thủy lực hệ thống

nâng hạ máy san ủi lắp theo máy kéo của dự án sản xuất thử nghiệm B2013-11-04.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC
TRÊN MÁY SAN ỦI
1.1 Hệ thống máy kéo dùng trong sản xuất nông lâm nghiệp
Máy kéo dùng trong nông nghiệp hiện nay gồm hai loại máy cơ bản phân
theo hệ thống di động đó là máy kéo bánh và máy kéo xích.
Về kết cấu máy kéo bánh có những ưu điểm só với máy kéo xích, chúng có
thể di động được ở nhiều địa hình khác nhau, có khá năng cơ động cao, thuận tiện
khi chăm sóc kỹ thật và giá thành chế tạo rẻ hơn, hiện nay trong nông nghiệp máy
kéo bánh thường chiếm một tỷ lệ tởi 70 % về số lượng so với máy kéo xích.
Máy kéo xích có một số ưu điểm vượt trội so với máy kéo bánh, đặc biệt về
tính ổn định ngang và dọc khi làm việc trên đất đồi dốc, diện tích tiếp xúc của xích
với đất lớn hơn nhiều so với máy kéo bánh vì vậy áp lực riêng trên đất nhỏ, khả
năng bám hay hệ số bám của máy kéo xích lớn. Những đặc điểm này làm cho máy
kéo xích phát huy lực kéo lớn với độ trượt nhỏ [4], máy kéo có thể làm việc trên
đất độ ẩm cao, độ dốc lớn hơn so với máy kéo bánh có cơng suất tương đương song
vẫn bảo đảm không bị trượt, bị lật và an tồn lao động.
Tuy nhiên máy kéo xích cũng tồn tại một số nhược điểm so với máy kéo
bánh: nhược điểm lớn nhất đó là có cấu tạo hệ thống di động xích phức tạp, chế tạo
khó khăn và giá thành một máy kéo xích thường đắt hơn máy kéo bánh có cơng suất
tương đương từ 25-30%. Máy kéo xích với loại xích sắt khơng được phép di chuyển
trên đường giao thơng, hiện nay có thể thay xích sắt bằng xích cao su vì vậy nhược
điểm này đã được khắc phục.
Từ những ưu nhược điểm chính trên đây của máy kéo xích, chúng ta thấy
q trình nghiên cứu, chế tạo và sử dụng máy kéo xích ở trong nước và trên thế giới
là rất khác nhau:

Ở nước ngoài, theo các tài liệu [4] do điều kiện đồng ruộng có kích thước
lớn, máy kéo làm việc chủ yếu trên nền đất khơ, vì vậy máy kéo xích đã được sử
dụng khá phổ biến và chiếm một tỷ lệ khoảng 40% trong tổng số máy kéo trang bị
trong một cơ sở sản xuất nông lâm nghiệp. Thông thường công suất của máy kéo

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 4


xích chế tạo dùng trong nơng lâm nghiệp ở Tây Âu, Mỹ hay Canada được chia ra
làm 3 loại: loại công suất vừa nằm trong khoảng 50-80 Mã lực, loại công suất lớn
nằm trong khoảng 100-200 Mã lực, và loại cực lớn để làm việc trong xây dựng,
công nghiệp khai thác hầm mỏ có cơng suất từ 300 đến 1600 Mã lực.
Các tài liệu chuyên môn [3], đã chứng minh rằng khi điều kiện đồng ruộng
có kích thước rộng, khi cần thực hiện các công việc với lực kéo lớn hoặc cần làm
việc trên đất dốc hay đất có độ ẩm cao, máy kéo xích cho hiệu quả kinh tế và kỹ
thuật cao hơn nhiều so với máy kéo bánh.
Đối với các nước lân cận trong khu vực như Nhật Bản, Thái Lan hay Trung
Quốc, máy kéo xích cũng đã được các hãng như Mitsubishi, Kubota (Nhật Bản),
Lifan hay Zhengzhou Unique Industrial (Trung Quốc) v. v…chú ý chế tạo. Do đặc
điểm về cây trồng cũng như điều kiện đất đai và tập quán canh tác ở các nước vùng
đông nam châu Á có nhiều đặc thù của nền nơng nghiệp lúa nước, kinh tế hộ gia
đình, quy mơ trang trại vừa và nhỏ vì vậy các hãng chế tạo máy kéo của Nhật,
Trung Quốc đã chế tạo máy kéo xích với nhiều loại công suất khác nhau từ 30 đến
300 mã lực.
Ở trong nước hiện nay chúng ta cũng đã nhập ngoại một số máy kéo xích,
tuy nhiên phần lớn máy kéo xích nhập ngoại có cơng suất trung bình và lớn được sử
dụng chủ yếu trong xây dựng, trong cơng nghiệp khai khống, các máy kéo này
thường khi sử dụng trong nông nghiệp nhiều nơi không phù hợp do trọng lượng lớn

gây nún va chỉ phù hợp với các công việc cần lực kéo lớn như khi cày ngầm trong
lâm nghiệp.
Để san phẳng đồng ruộng, thu rọn nguyên vật liệu như thức ăn gia súc, thu
rọn phân trong các trại chăn nuôi v.v…trong các trại cần các máy san ủi có cơng
suất trung bình, vì vậy việc tính tốn thiết kế và chế tạo máy san ủi lắp cho máy kéo
dự án sản xuất thử là việc có ý nghĩa thực tiễn.
1.2. Hệ thống nâng hạ thủy lực trên máy chuyên dùng
Thông thường để thiết kế chế tạo và hồn thiện cơng nghệ chế tạo hệ thống
nâng hạ thủy lực, ta cần dựa vào yêu cầu hệ thống nâng hạ thủy lực. Đối với các
máy công tác treo sau máy kéo như máy cày, máy phay v.v…thông thường hệ thống

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 5


nâng hạ thủy lực được liên kết cùng với hệ thống treo ba thanh như trình bày dưới
đây. Trong hệ thống này ta thấy hệ thống nâng hạ gồm các thiết bị thủy lực như:
nguồn cung cấp áp lực dầu (bơm dầu), bộ van điều khiển hay van phân phối, cơ cấu
chấp hành (xylanh thủy lực), hệ thống ống dẫn dầu, thùng dầu và hệ thống làm mát.

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống nâng hạ thủy lực trên máy chuyên dụng
Hệ thống gồm: 1-Bơm dầu, 2- thùng dầu, 3- hộp phân phối, 4-tay điều khiển,
5- ngăn kéo hộp phân phối, 6-xilanh thủy lực, 7-cơ cấu nâng hạ ba khâu; 8-máy
công tác; 9-máy kéo xích.
Xy lành thủy lực được liên kết với cơ cấu nâng hạ ba thanh, qua cơ cấu tay
đòn và trục xoay, nhờ tay điều khiển của van phân phối người lái có thể điều khiển
máy cơng tác nâng hoặc hạ xuống vị trí làm việc tại bất kỳ thời điểm nào trong quá
trình làm việc.
Xi lanh thủy lực sẽ tạo ra các lực đẩy và kéo tác động vào tay địn 9 (xem

hình 1.2) làm trục xoay 2 xoay đi một góc, qua tay địn nâng 3 sẽ nâng hoặc hạ hai
thanh treo dưới và từ đó máy công tác sẽ được nâng và hạ.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 6


Hình 1.2. Cơ cấu treo ba thanh
1- xilanh thủy lực; 2 trục xoay, 3 tay đòn nâng; 4- thanh kéo; 5- tay địn trên; 6- hai
tay địn dưới; 7- xích liên kết; 8- trục bản lề tay đòn dưới; 9- tay quay.
1.3.Tổng quan về máy san ủi
1.3.1. Phân loại máy san ủi
a. Phân loại dựa vào công suất và lực kéo của máy:
Máy san ủi được phân loại theo công suất động cơ hoặc theo lớp lực kéo
(hoặc lực đẩy của máy cơ sở). Dựa vào cách phân loại này, máy san ủi được chia
thành loại rất nhỏ, loại nhỏ, trung bình, lướn và rất lớn theo bảng 1.1 dưới đây.
Bảng 1.1 Phân loại máy ủi theo công suất và lực kéo:
Loại máy ủi

Công suất động cơ(KW)

Lực kéo (T)

Rất nhỏ

Đến 15

Đến 2,5

Nhỏ

15 ÷ 60

2,5 ÷ 7,5

Trung bình

60 ÷ 110

7,5 ÷ 15

Lớn

110 ÷ 220

15 ÷ 20

Rất lớn

> 220

> 30

b. Phân loại dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy:
Máy ủi vạn năng: Bàn ủi được liên kết với khung ủi qua khớp cầu vì vậy bàn
ủi có thể quay được trong mặt phẳng ngang và đặt nghiêng so với trục dọc của máy
ủi một góc φ=45 ÷ 600 (hình vẽ 1.3).

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 7


Hình 1.3. Sơ đồ thiết bị ủi vạn năng
Góc quay này được sử dụng khi máy ủi thực hiện san lấp rãnh đặt đường ống,
móng nhà sau khi thi cơng, san các mặt bằng nói chung và cho năng suất cao hơn
máy ủi thường. Khung ủi của máy ủi vạn năng là một dầm liên tục, hình chữ “U”.
Máy ủi thường (hay còn gọi là máy ủi cố định):
Bàn ủi ln ln được đặt cố định vng góc với trục dọc của máy. Máy ủi
thường được thể hiện ở hình 1.4.

Hình 1.4. Sơ đồ thiết bị ủi thường

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 8


c. Phân loại dựa vào phương pháp điều khiển thiết bị ủi:
Máy ủi điều khiển bằng thủy lực.
Máy ủi điều khiển bằng cáp.
Trong hai loại trên thì loại máy ủi điều khiển bằng thủy lực đang được sử
dụng rộng rãi vì nó có những ưu điểm sau:
Điều khiển nhẹ nhàng, êm dịu và chắc chắn, kết cấu gọn chăm sóc và bảo
quản đơn giản dễ dàng.
Lưỡi ủi ấn sâu vào đất trong khi đào, một phần nhờ trọng lượng thiết bị ủi,
phần còn lại chủ yếu nhờ áp lực của dầu. Do đó trọng lượng của thiết bị ủi giảm đi
từ 5 ÷ 10% so với thiết bị ủi của máy điều khiển bằng cáp có cũng cơng suất. Đồng
thời máy ủi điều khiển bằng thủy lực có thể đào được đất rắn hơn so với máy ủi

điều khiển bằng cáp.
Ngồi ra cịn có máy ủi điều khiển từ xa bằng điện tử, mới được người Nhật
Bản áp dụng thí điểm cho những máy ủi khai thác khoáng sản dưới đại dương. Tuy
nhiên loại máy ủi này có cấu tạo hết sức phức tạp, công nghệ chế tạo hiện đại, giá
thành cao nên chưa được sử dung phổ biến.
d. Phân loại dựa vào cơ cấu di chuyển, máy ủi chia làm hai loại:
Máy ủi bánh xích: Có áp suất xuống đất nhỏ, bán kính quay vịng nhỏ, khả
năng bám váo đất tốt nên có thể hoạt động ở những nơi có nền đất yếu, những nơi
có độ dốc lớn, địa hình chật hẹp.
Máy ủi bánh hơi: Có tốc độ di chuyển nhanh hơn, nhưng áp suất xuống đất
lớn hơn so với máy ủi bánh xích có cùng trọng lượng.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 9


CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC NÂNG HẠ MÁY
SAN ỦI LẮP TRÊN MÁY KÉO XÍCH CAO SU CÔNG SUẤT 30 MÃ LỰC.
2.1. Các phương pháp nâng hạ ben của máy san ủi
Để nâng hạ bộ phân cơng tác nói chung và ben của thiết bị san phẳng nói
riêng có thể sử dụng các bộ truyền động khác nhau: truyền động cơ học, truyền
động cơ điện, truyền động thủy lực hay truyền động khí nén v.v…
2.1.1. Phương pháp truyền động cơ học:
Truyền động cơ học bao gồm các bộ truyền động cơ khí có cơ cấu đảo chiều,
truyển động bằng cáp ... có khi dùng cả truyền động bằng thanh dẫn hoặc truyền
động bằng xích.
- Truyền động bằng cáp có cấu tạo đơn giản, nhưng chỉ truyền theo một
chiều nâng ủi còn muốn hạ xuống chỉ cần nhả phanh thì dưới tác dung của trọng
lượng bản thân lưỡi san ủi sẽ được hạ xuống.

2
3

1

Hình 2.1. Sơ đồ truyền động bằng cáp
1. Bộ công tác
2. Cáp nâng
3. Cụm dẫn động

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 10


Nhìn chung bộ truyền động cơ khí có những ưu điểm, nhược điểm như sau:
* Ưu điểm:
+ Cấu tạo tương đối đơn giản;
+ Chế tạo dễ dàng, làm việc chắc chắn;
+ Có khả năng chịu tải lớn, giá thành chế tạo rẻ.
* Nhược điểm:
+ Kích thước bộ truyền lớn, trong lượng cao;
+ Bộ truyền thường có kết cấu phức tạp;
+ Làm việc gây tiếng ồn lớn;
+ Khi truyền công suất đi xa tiêu hao công suất do ma sát và qn tính lớn;
+ Tốc độ mơ men xoắn được biến đổi theo cấp;
+ Khi cần thiết phải điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng.
2.2. Phương pháp truyền động thuỷ lực:
Truyền động thuỷ lực là phương pháp truyền động được sử dụng phổ biến và

trở thành một trong những khuynh hướng phát triển chính trên các máy san ủi nói
riêng và máy chuyên dụng nói chung.
Theo nguyên lý làm việc truyền động thuỷ lực được chia ra làm hai loại sau:
- Truyền động thuỷ lực thuỷ động.
- Truyền động thuỷ lực thể tích.
2.2.1. Truyền lực thuỷ lực thuỷ động.
Trong truyền động thuỷ động năng lượng được truyền cơ bản là do kết quả
sử dụng động năng của đầu có áp suất không cần lớn. Với phương pháp truyền động
này không có mối liên hệ cứng giữa các khâu chủ động và khâu bị động. Để truyền
năng lượng tới khâu bị động (trục tua bin) động năng của dòng chất lỏng được sử
dụng để làm vận hành bánh tuocbin. Ở đây, trục bánh bơm quay được nhờ nhận trực
tiếp chuyển động quay của trục động cơ máy cơ sở. Các loại máy ủi công suất lớn
thường sử dụng hệ thống truyền động thủy động để dẫn động hệ di động của máy cơ
sở đồng thời trích một phần động năng để qua hệ thống điều khiển điều khiển hệ
thống nâng hạ ben.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 11


2.2.2. Truyền động thuỷ lực thể tích:
Truyền động thể tích là phương pháp truyền động có chức năng đảm bảo mối
liên hệ cứng (trong giới hạn không thể nén được của chất lỏng) giữa khâu chủ động
và khâu bị động của bộ truyền thuỷ lực có truyền dẫn năng lượng do bơm tạo ra đến
cơ cấu chấp hành (xy lanh thuỷ lực hoặc động cơ thuỷ lực) làm cho bộ chấp hành
thực hiện công cơ học như chuyển động tịnh tiến của xilanh hay chuyển động quay
của mô tơ thủy lực. Nhờ truyền động thuỷ lực thể tích, chúng ta có thể tạo ra được
nhiều dạng chuyển động của bộ phận chấp hành với qui luật tuỳ ý (chuyển động
quay, chuyển động tịnh tiến)

5
6
3

4

1

7
8
9
2

Hình 2.2. Sơ đồ truyền động thuỷ lực
1- Bình dầu; 2- Bộ lọc; 3- Bơm thuỷ lực; 4- Van an toàn; 5- Cơ cấu điều
khiển; 6- Đường ống dẫn dầu; 7- Piston; 8- Xy lanh thuỷ lực; 9-Cần Piston
* Truyền động thể tích có ưu điểm sau:
- Điều chỉnh vô cấp trong phạm vi rộng và tự động điều chỉnh vận tốc
chuyền động các bộ phận công tác ngay cả khi máy đang làm việc.
- Truyền động được công suất lớn.
- Dễ đảo chiều chuyển động của bộ cơng tác.
- Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định khơng phụ thuộc vào tải trọng
bên ngồi.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 12


- Kết cấu gọn nhẹ, có lực qn tính nhỏ, ưu điểm này có ý nghĩa lớn trong hệ

thống tự động.
- Truyền động êm dịu, ít tiếng ồn.
- Tính ổn định cao trong chuyển động của bộ công tác quá trình điều khiển
nhẹ nhàng và làm việc an tồn.
- Tự bơi trơn tốt.
- Dễ tiêu chuẩn hố, thống nhất hố các phần tự cấu thành của hệ truyền
động. Do đó có thể tổ chức sản xuất hàng loạt.
* Tuy nhiên truyền động thể tích có nhược điểm chính như sau:
- Yêu cầu cao về độ chính xác khi chế tạo, lắp ghép các chi tiết nên giá thành đắt.
- Nhiệt độ mơi trường bên ngồi ảnh hưởng đến các thơng số của truyền
động thuỷ lực.
- Yêu cầu đối với chất lượng cao của chất lỏng dùng trong hệ truyền động.
- Tổn thất công suất khá lớn để khắc phục ma sát khi chất lỏng chuyển động
trong ống dầu, Tổn thất chất lỏng do bị rò rỉ bên trong và bên ngồi ống dẫn.
- Nếu khơng khí lọt vào trong hệ thống sẽ làm hệ thống mất khả năng làm
việc hoặc làm việc khơng ổn định.
Những đặc điểm trên có thể khắc phục được một phần bằng cách sử dụng
chất lỏng đặc biệt, nâng cao chất lượng.
2.3. Tính tốn thiết bị thủy lực nâng hạ máy san ủi lắp trên máy kéo xích của
dự án sản xuất thử nghiệm B2013-04-DA
2.3.1. Kết cấu chung của máy san ủi
Máy kéo dự án là máy kéo cơng suất trung bình nhỏ, máy kéo này chỉ phù
hợp với việc lắp ráp thiết bị san ủi, làm phẳng đồng ruộng, san lấp mương rãnh
cũng như thu rọn nguyên vật liệu sản phẩm trong các trang trại.
Máy san ủi có hệ thống di động xích cao su, hệ thống truyền lực cơ học với 4
số tiến và hai số lùi, để lắp ben san ủi cần thiết kế thêm khung ben, cũng như giá đỡ
ben, giá đỡ xilanh thủy lực.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 13


Hình 2. 3. Kết cấu chung của máy ủi B-2013-11-04DA
Hệ thống thủy lực chủ yếu được tính tốn để nâng hạ ben từ thế làm việc lên
thế vận chuyển, như vậy chúng tơi cần phải tính tốn và lựa chọn các thiết bị chính
trong hệ thống thủy lực của máy san ủi
2.3.2. Các thơng số kỹ thuật chính của máy ủi B-2013-11-04DA
Bảng 2.1.Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy kéo dự án
TT

Đại lượng

Đơn vị

Giá trị

kW (Mã lực)

22 (30)

v/p

2000

1

Động cơ JD32

2

Cơng suất danh nghĩa

3

Số vịng quay danh nghĩa

4

Mơ men danh nghĩa

N.m (kgf.m)

107,4 (10,74)

5

Mơ men cực đại tại số vịng
quay 1600 v/p

N.m (kgf.m)

126,7 (12,67)

Kg/h

5,2

6

Chi phí nhiên liêu giờ

7

Ly hợp chính

Ly hợp ma sát khơ nhiều đĩa
thường xun đóng.

8

Hộp số

Hộp số cơ học 4 số tiến, 2 số
lùi

9

Tỷ số truyền ở tầng chậm

I1=49; I2 =39; Ilui =69,3

10

Tỷ số truyền ở tầng nhanh

I3=17 ; I4 =13 ; Ilui =22

11

Vận tốc làm việc
V1

Km/h
Km/h

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

1,9
Page 14


V2

Km/h

2,9

V3
V4
Vlui1
Vlui2

Km/h
Km/h
Km/h
Km/h

7,3
10,8

1.4
4,3

11

Hệ thống lái

12

Lực tác động vào cần lái

13

Hệ thống di động

14

Bánh đè xích
-Bánh đè nhỏ
-Bánh đè lớn

Hệ thống lái bằng cần với ly
hơp quay vòng kiểu ma sát
N

49,9

8 bánh, r =62,5 mm
4 bánh, r=85,5 mm

- Cụm bánh đè cân bằng

2 bánh, bán kính r=62,5

15

Bánh nâng xích

4 bánh, bán kính r= 62,5 mm

16

Bánh căng xích

2 bánh, bán kính r= 85,5 mm

17

Bánh sao chủ động

2 bánh, bán kính rk= 150 mm

18

Xích
- Số mắt xích Z
- Bước xích t
-

Bề rộng xích b

Chu vi dải xích L
Lực kéo cực đại của

Cái
mm

42
90

mm
mm
N

350
3780
10000

một dải xích
18

Hệ thống điện
- Acquy
- Máy phát
-Máy khởi động điện

19

Thùng nhiên liệu

20

Cabin

21

Cơ cấu treo

22

Trọng lượng máy kéo

Acquy loại SMF NX 120-7.
JEW 170-750W-14V
SL/DK180:12V,nmin=180(v/p)
Lit

30
Loại hở có mái che mưa
Loại ba thanh treo, nâng hạ
bằng thủy lực

N

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

12500

Page 15

2.4 Thiết kế tổng thể hệ thống nâng hạ thủy lực trên máy ủi B-2013-11-04DA
Hệ thống nâng hạ ben san ủi lắp trên máy kéo B-2013-11-04DA được sử
dụng bằng hệ truyền động thuỷ lực dạng truyền động thể tích. Sơ đồ cấu tạo hệ
thống nâng hạ thủy lực thiết bị san ủi được trình bày trên hình
8

5

6

1

7
4

9
3
2

Hình 2.4. Sơ đồ hệ truyền động
1.Thùng dầu

6. Xy lanh

2.Bơm

7. Van một chiều(nạp co)

3.Van an toàn

8. Van một chiều( nạp duỗi)

4. Van điều khiển

9. Van một chiều

5. Bình lọc dầu
2.5. Ngun lí hoạt động của hệ thống thủy lực
Dầu từ bình dầu số 1 (hình 2.4) được truyền qua bơm bánh răng số 2 qua
van điều khiển. Từ cụm van điều khiển dầu được phân phối đi tới xy lanh nâng hạ
bộ công tác. Mọi hoạt động chuyển hướng của đường dầu đều do sự điều khiển của
cụm van số 4. Và hệ truyền động được chỉnh vận tốc trong phạm vi rộng và tự động
điều chỉnh vận tốc truyền động với công suất lớn, để đảo chiều chuyển động của bộ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 16