Nghiên cứu xác định công suất động cơ cho liên hợp máy xúc lật truyền động thủy lực

PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG..................................................................................................................ii
DANH MỤC HÌNH...................................................................................................................iii
ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................................1
1.3.7.Các đường ống dầu thủy lực....................................................................................33
2.3.4. Các phương pháp đo công suất động cơ dùng trong chẩn đoán..................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................69

i


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Số liệu thí nghiệm khi liên hợp máy xúc chạy không.

Error:

Reference source not found
Bảng 2: Số liệu thí nghiệm khi liên hợp máy xúc lật có tải
Reference source not found

ii

Error:


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Máy gặt KUBOTA

Error: Reference source not found

Hình 1.2 Máy kéo Yanmar 3000

Error: Reference source not found

Hình 1.3 Sơ đồ các bộ phận chính của hệ thống truyền lực máy YM3000
Error: Reference source not found
Hình 1.4 Động cơ YM – 3000 Error: Reference source not found
Hình 1.5 Sơ dồ nguyên lý ly hợp máy kéo YM - 3000

Error:

Reference

source not found
Hình 1.6 Sơ đồ hộp số máy kéo YM-3000

12

Hình 1.7 Cơ cấu lái bi tuần hoàn trên YM – 3000 Error: Reference source not
found
Hình 1.8 Cầu sau động cơ YM - 3000 Error: Reference source not found
Hình 1.9 Sơ đồ phân bố các phần tử thủỷ lựcError: Reference source not found
Hình 1.10 Bơm thủy lực Vickers, PVB 29

Error: Reference source not found

Hình 1.11 Đặc tính làm việc của bơm. Error: Reference source not found
Hình 1.12 Lắp đặt bánh xích vào mặt bích.......Error: Reference source not found
Hình 1.13 Sử dụng mối ghép then

Error: Reference source not found

Hình 1.14 Sử dụng mối ghép hàn kết nối đế bơm lên khung

Error:

Reference source not found
Hình 1.15 Lắp ráp bộ truyền xích

Error: Reference source not found

Hình 1.16 Các đường dầu vào và ra lên bơm Error: Reference source not found
Hình 1.17 Van giới hạn áp suất Error: Reference source not found
Hình 1.18 Bố trí van an toàn trên máy Error: Reference source not found
Hình 1.19 Van tiết lưu thay đổi lưu lượng

Error: Reference source not found

Hình 1.20 Mạch thủy lực điều khiển bằng van tiết lưu

Error:

Reference

source not found
Hình 1.21 Đồ thị đặc tính tải có dạng Error: Reference source not found

iii


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Hình 1.22 Đồ thị đặc tính điều khiển có dạng

Error: Reference source not

found
Hình 1.23 Van phân phối , sơ đồ (a) - ký hiệu (b)

Error: Reference source not

found
Hình 1.24 Sơ đồ nguyên lý hoạt động Error: Reference source not found
Hình 1.25 Các dạng điều khiển van

Error: Reference source not found

Hình 1.26 Bố trí van phân phối trên máy.........Error: Reference source not found
Hình 1.27 Động cơ thủy lực

Error: Reference source not found

Hình 1.28 Động cơ sau khi được lắp lên máy kéo Error: Reference source not
found

Hình 1.29 Bố trí thùng dầu và két làm mát trên máy

Error:

Reference

source not found
Hình 1.30 Cấu tạo ống thủy lực mềm Error: Reference source not found
Hình 1.31 Cấu tạo ống dẫn mềm kim loại

Error: Reference source not found

Hình 1.32 Các dạng đầu nối thủy lực Error: Reference source not found
Hình 1.33 Bộ xúc lật được gá trên YANMAR-3000Error: Reference source not
found
Hình 3.1 Cảm biến quang

Error: Reference source not found

Hình 3.2 Bộ gom tín hiệuError: Reference source not found
Hình 3.3 Cảm biến lưu lượng - Áp suất LAW-LAKE

Error:

Reference

source not found
Hình 3.4 Cảm biến đo nhiệt độ Error: Reference source not found
Hình 3.5 Bố trí cảm biến quang đo động cơ Error: Reference source not found
Hình 3.6 Bố trí cảm biến đo lưu lượng và ấp suât Error: Reference source not

found
Hình 3.7 Bố trí cảm biến đo nhiệt độ Error: Reference source not found
Hình 3.8 Lắp đặt bộ gom và máy tính. Error: Reference source not found
Hình 3.9 Máy phát được lắp trên xe

Error: Reference source not found

iv


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Hình 3.10 Sơ đồ kết nối các cảm biến với bộ gom và máy tính Error:
Reference source not found
Hình 3.11 Sơ đồ liên kết các modun – đo 8 kênh.....Error: Reference source not
found
Hình 3.12 Thí nghiệm khi máy hoạt động ở trạng thái không tải.Error:
Reference source not found
Hinh 3.13 Thí nghiệm khi máy hoạt động ở trạng thái có tải......Error: Reference
source not found
Hình 3.14 Ảnh màn hình kết quả xác định các thông số hệ thống thủy lực khi
LHM di chuyển điều khiển gầu xúc (không tải)

Error: Reference source not

found
Hình 3.15 Ảnh màn hình kết quả xác định các thông số hệ thống thủy
lực khi LHM di chuyển xúc đầy gầu nâng lên cao đổ
source not found

v

Error:

Reference


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nước, vấn đề công
nghiệp hóa – hiện đại hóa nông nghiệp và nông thôn là một nhiệm vụ trọng tâm
để đẩy mạnh cơ cấu kinh tế tiến đến xây dựng nông thôn mới. Vì thế việc sản
xuất nông nghiệp giải phóng sức lao động của con người nhằm thúc đẩy hiệu
quả trong sản suất nông nghiệp là một vấn đề hết sức quan trọng và được sự
quan tâm của toàn xã hội.
Trong đó máy kéo là nguồn động lực chủ yếu để thực hiện nhiệm vụ cơ
giới hóa trong sản suất nông nghiệp.Chúng là nguồn động lực chủ yếu góp phần
giải quyết sức kéo, vận chuyển đáp ứng thời vụ, tăng năng suất và chất lượng
trong sản suất nông nghiệp đồng thời giải phóng một phần sức lao động của
người nông dân.
Máy kéo là các xe tự hành bánh lốp hoặc dải xích, nó có thể di chuyển trên
đường và làm việc ở địa hình không có đường xá hay trên đồng ruộng.Máy kéo
là nguồn động lực chính cho các máy công tác theo sau để hoàn thành các công
việc trong sản suất nông nghiệp công nghiệp giao thông vận tải, xây dựng, ….
Trong những năm gần đây ở nước ta cùng với sự tăng trưởng của nền sản
suất nông nghiệp, nhiều loại máy móc, thiết bị sử dụng trong sản suất nông
nghiệp ngày càng nhiều về số lượng cũng như chủng loại. Mặt khác trước tình
hình nông nghiệp đang dần thiếu hụt về lao động , do sự chyển dịch lao động trẻ
ở các vùng nông thôn sang các khu vực kinh tế khác đang có xu hướng gia

tăng.Việc cơ giới hóa nông nghiệp sẽ là cách tháo gỡ gánh nặng cho người nông
dân trong sản xuất nông nghiệp, là giải pháp để nâng cao năng suất và chất
lượng sản phẩm nông nghiệp .
Từ những phân tích trên ta thấy rằng việc đưa cơ giới hóa vào trong sản
suất nông nghiệp là yêu cầu cấp thiết và là nhiệm vụ hàng đầu để giải quyết nhu
cầu đặt ra. Để đáp ứng được với nhu cầu sản xuất cũng như là đạt hiệu quả tốt
nhất của những thiết bị máy móc sẵn có thì việc nghiên cứu cải tiến chúng là

1


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

nhiệm vụ của các kỹ sư nông nghiệp cũng như là chủ các thiết bị máy móc luôn tìm
hiểu và cải tiến những máy móc sẵn có để nó có thể phục vụ tốt nhất cho sản xuất.
Với những lý do trên và được sự phân công của bộ môn Động Lực khoa
Cơ – Điện và dưới sự hướng dẫn, giúp đỡ của thầy PGS.TS Đặng Tiến Hòa ,em
đã tiến hành và thực hiện đề tài “ Nghiên cứu xác định công suất động cơ cho
liên hợp máy xúc lật truyền động thủy lực “
Đối tượng được nghiên cứu ở đây là máy kéo YANMAR - 3000 (do hãng
YANMAR – Nhật Bản chế tạo và lắp ráp) 4 bánh có công suất động cơ
22,38KW, hộp số cơ khí phân cấp với 4 số tiến 1 số lùi, với 2 cấp tốc độ hộp số.
Truyền động từ động cơ xuống hộp số là truyền động bằng trục then, việc chế
tạo và lắp ráp loại này phức tạp và khó khăn trong quá trình lắp ghép và cần một
không gian lớn đã làm tăng chiều dài cơ sở của máy. Để khắc phục được nhược
điểm của hệ thống truyền động bằng cơ khí. Hiện nay việc thiết kế và phát triển
các loại máy phức hợp có điều khiển bằng thủy lực đang ngày càng phát triển
đặc biệt trong lĩnh vực cơ khí hóa nông lâm nghiệp nước ta.

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Quá trình phát triển liên hợp máy truyền động cơ khí –thủy lưc.
Máy nông nghiệp tự hành vạn năng là một nguồn động lực di động, được
truyền động từ một động cơ và được thiết kế chế tạo để thực hiện các công việc

2


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

khác nhau. Máy nông nghiệp tự hành có thể làm việc đồng thời với các công
việc trong nông nghiệp, công nghiệp....

Hình 1.1 Máy gặt KUBOTA
Trong lịch sử nhân loại, con người đã hướng việc nghiên cứu chất lỏng
vào mục đích áp dụng rộng rãi để nó phục vụ nhu cầu của mình.
Thủy lực học, là khoa học nghiên cứu về quy luật vận động, cân bằng
của chất lỏng và phương pháp sử dụng những quy luật đó, đẻ giải quyết nhiệm
vụ thực tế của sản xuất. Trong máy thủy lực, chất lỏng tác dụng tương hỗ vào
các thành phần và tổ hợp của máy.
Truyền động thủy lực là tổ hợp các cơ cấu thủy lực và máy thủy lực. Nó
có công dụng, là 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. Truyền động thủy lực phù
hợp với việc truyền công suất lớn, nhưng êm dịu, ổn định và dễ tự động hóa mà
các truyền động khác không có.
Các thiết bị của hệ thống thủy lực có sẵn rất nhiều trên thị trường, gí
thành khá đa dạng phụ thuộc vào loại thiết bị sản xuất. Các thiết bị thủy lực
phần nhiều là các thiết bị ngoại nhập từ các nước như: Đan Mạch, Nhật Bản,
Đức......Các thiết bị sản xuất trong nước tuy có giá thành rẻ nhưng lại hạn chế về

3


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

mặt chất lượng. Đó cũng là lý do cho các quá trình nghiên cứu tìm tòi và tính
toàn thiết kế hệ thống thủy lực ở nước ta.
Hiện nay cả trong và ngoài nước đang có những nghiên cứu về máy
nông nghiệp tự hành vạn năng nhằm hoàn thiện hơn về công dụng của máy, kết
cấu của máy. Các doanh nghiệp, nhà máy đang nghiên cứu tìm tòi để thiết kế các
loại máy phục vụ trong nông nghiệp.
1.1.1. Giới thiệu máy kéo YANMAR-3000 - Truyền lực cơ khí
1.1.1.1. Thông số kỹ thuật của máy kéo YANMAR-3000 - Truyền lực cơ khí
Máy nông nghiệp tự hành vạn năng 4 bánh Yanmar-3000 do hãng
YANMAR Nhật Bản chế tạo. Mã hiệu động cơ Diezen YM3T84 máy kéo
Yanmar-3000 công suất 30HP, bốn bánh cầu sau chủ động được thiết kế chế tạo
nhằm mục đích cơ giới hóa nông nghiệp và phát triển nông thôn.
Hệ thống truyền lực trên máy: Hệ thống truyền động bằng cơ khí từ bánh
đà thông qua ly hợp, ly hợp được nối với hộp số bằng trục then hoa 2 đầu.
-

Động cơ: Diezel 3 xilanh thẳn hàng
Ly hợp: ly hợp ma sát khô 1 đĩa thường xuyên đóng
Kiểu làm mát tuần hoàn cưỡng bức kín.
Hộp số:2 cấp,4 số tiến ,1 số lùi
Công suất động cơ : Nemax = 30 Hp
Số vòng quay định mức của động cơ: ne=2650(v/ph)
Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực chính: ic = 6
Momen xoắn lớn nhất: Memax = 135(13,8)Nm(KGm)
Kích thước của máy:

+ Chiều dài cơ sở của máy: L = 1820mm
- Truyền lực: Truyền động cơ khí
- Trọng lượng khô: 1390Kg
- Loại lốp cao su:
+ Lốp trước có kí hiệu: 550/600-16
+ Lốp sau có kí hiệu: 12,4/11-28

4


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Hình 1.2 Máy kéo Yanmar 3000

5


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

1.1.1.2. Sơ đồ các thành phần chính hệ thống truyền lực cơ khí trên máy
kéo YANMA 3000

Hình 1.3 Sơ đồ các bộ phận chính của hệ thống truyền lực máy YM3000
1- Trục thu công suất; 2 - ghế ngồi; 3 - cần số; 4 - bi ép lá côn ly hợp; 5 - vô
lăng lái; 6 - thùng dầu Diezel; 7 - nắp động cơ; 8 - két nước làm mát; 9 - quạt
làm mát động cơ; 10 - bánh trước; 11 –catte; 12 - ly hợp; 13 - thân máy kéo; 14 bánh sau; 15 - hộp số; 16 - cần gài trục thu công; 17 - cần gài tầng; 18 - vi sai
1.1.1.3. Động cơ
Động cơ là nguồn động lực chính để tạo nên hoạt động của máy. Từ xa xưa
đến nay con người đã chế tạo phát minh ra rất nhiều loại động cơ, chạy bằng các

dạng năng lượng khác nhau, ngày nay phổ biến nhất là động cơ đốt trong, sử
dụng nguồn năng lượng chủ yếu là xăng và dầu Diezel.

6


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Động cơ trên máy nông nghiệp tự hành vạn năng YM-3000 là loại động cơ
đốt trong sử dụng nhiên liệu là dầu Diezel, động cơ của YM-3000 là nguồn năng
lượng cần thiết đảm bảo cho máy chuyển động được và tạo nên lực kéo ở móc
và đồng thời truyền chuyển động cho các bộ phận của máy công tác. Sỡ dĩ YM3000 sử dụng động cơ dùng nhiên liệu Diezel là do nhiên liệu Diezel có những
tính chất đặc trưng như: Giá thành rẻ, tỉ số nén lớn…
Để thực hiện được việc nâng hạ các bộ phận của máy công tác thì YM3000 cần phải trang bị một bơm dầu thủy lực để thực hiện công việc này. Do đó
mà động cơ YM-3000 ngoài việc sử dụng công suất để cung cấp cho bơm nhiên
liệu, nó còn trích một phần công suất để cung cấp cho bơm của bộ phận nâng hạ.

Hình 1.4 Động cơ YM – 3000
1.1.1.4. Ly hợp
a. Kết cấu của ly hợp
Ly hợp là một bộ phận trong hệ thống truyền lực của máy nông nghiệp tự
hành vạn năng nói riêng của máy kéo nói chung, ly hợp dùng để truyền momen
từ động cơ qua trục sơ cấp hộp số đến trục thứ cấp hộp số. Cho phép ngắt truyền
động của động cơ đến hộp số một cách nhanh chóng và êm dịu,nó còn là bộ
phận an toàn khi động cơ làm việc quá tải.

7


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Yêu cầu của ly hợp
- Đảm bảo truyền động hết momen quay của động cơ trong bất kỳ điều
kiện làm việc nào.
- Đóng êm dịu để tăng từ từ momen quay lên trục của hệ thống truyền lực,
không gây va đập giữa các bánh răng của hộp số. Do đó mà khi khởi động máy
không bi giật.
- Mở dứt khoát và nhanh, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực một
cách nhanh chóng và dứt khoát.
- Momen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để dễ gài số, giảm
va đập giữa các bánh răng trong hộp số khi khởi động hoặc sang số.
- Phải làm được nhiệm vụ của cơ cấu an toàn để tránh hiện tượng quá tải
cho hệ thống truyền lực.
- Điều khiển nhẹ nhàng, lực tác dụng lên bàn đạp vừa phải.
- Hệ số ma sát cao và ổn định.
- Thoát nhiệt tốt và ổn định.
- Làm việc tin cậy, hiệu suất cao.
- Kích thước nhỏ gọn, kết cấu sữa chữa và bảo dưỡng đơn giản.
- Giá thành hợp lý.
Ly hợp được phân thành các loại sau:
- Ly hợp thủy lực: Là ly hợp truyền momen quay bằng chất lỏng. Có kết
cấu phức tạp.
- Ly hợp điện từ: Loại ly hợp này có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, khả
năng tự động hóa quá trình điều khiển cao, trong sử dụng ít phải chăm sóc bảo
dưỡng. Nhưng nó có nhược điểm lớn là hiệu suất thấp, momen ma sát tạo ra
không ổn định.
- Ly hợp ma sát: Tryền momen quay nhờ các bề mặt ma sát tiếp xúc với
nhau, theo hình dạng bề mặt ma sát thì ly hợp ma sát chia thành những loại sau:
Ly hợp dạng đĩa, dạng hình nón, dạng guốc.
Trên các loại xe tự hành hiện nay thì ly hợp ma sát được sử dụng nhiều hơn

do những ưu điểm của nó như: Kết cấu đơn giản, hiệu suất cao, giá thành rẻ và
kích thước tương đối nhỏ. Theo bề mặt ma sát mà có ly hợp ma sát một đĩa, ly
hợp ma sát 2 đĩa và ly hợp ma sát nhiều đĩa ma sát.

8


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Hiện nay, trên máy kéo và máy nông nghiệp tự hành phụ thuộc vào trị số
momen mà có thể sử dụng ly hợp 1 đĩa hoặc ly hợp 2 đĩa. Máy nông nghiệp ta
đa xét là loại máy có công suất trung bình nên được sử dụng ly hợp ma sát một
đĩa ép bằng lò xo trụ.
Ta có kết cấu ly hợp của máy nông nghiệp trong đề tài như sau:

Hình 1.5 Sơ dồ nguyên lý ly hợp máy kéo YM - 3000
1 - đầu trục khuỷu; 2 - bánh đà; 3 - đĩa ma sát; 4 - lò xo giảm chấn;5 - bulong cố định
vỉ ly hợp; 6 - vỏ ly hợp; 7 - bi ép đĩa ma sát; 8 - trục then hoa; 9 - cần đạp ly hợp

b. Nguyên lý làm việc của ly hợp trên YM-3000
Bánh đà 2 có khối lượng lớn để tăng momen quán tính, mặt sau của bánh
đà là mặt làm việc được gia công cẩn thận có khoan 2 hàng lỗ có ren để bắt với
thân ly hợp và với thân trung gian nối với hộp số.
Thân ly hợp 6 được dập bằng thép, có lỗ để bắt và định vị tâm với bánh đà
trên thân ly hợp có ép vào các cốc để đặt lò xo trụ 4, lỗ ở tâm của thân ly hợp
được ép và hàn vào một moayơ có ren trong,moayơ này ăn khớp với trục 8 có
răng ngoài để truyền momen đến hộp số.

9

PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Đĩa ép 3 được làm bằng họp chất gang, có khả năng dẫn nhiệt tốt. Mặt tiếp
giáp với đĩa bị động được gia công nhẵn.
Tay đòn trong một đầu liên kết với đĩa ép đầu kia được tỳ bởi bi ép 7 khi
mở ly hợp ổ bi sẽ đi vào dưới tác động của cần đạp và lực đạp làm ly hợp ngắt
khỏi bánh đàngắt truyền momen từ động cơ đến hộp số. Phần bị động của ly hợp
gồm đĩa bị động 3, đĩa liên kết với moayơ, moayơ này liên kết với đầu trục bị
động 8 bằng then hoa.
Moayơ nằm trong cùng có then hoa và dịch chuyển được trên trục bị động.
Phần ngoài của mayơ có dạng hoa thị trên các phần chống có chỗ lắp lò xo trụ
giảm chấn. Ôm bên ngoài là 2 vành thép lá, hai vành này được tán chặt trên
xương đĩa nhờ các đinh tán bằng thép, nhưng cho phép dịch chuyển nhỏ đối với
moayơ. Giữa các vành thép va moayơ có các tấm ma sát bị ép chặt nhờ đinh tán
trên các vành thép có các ô cửa sổ nhỏ ,lồng vào đó là lò xo giảm chấn. Một đầu
của lò xo giảm chấn tỳ vào moayơ đầu kia tỳ vào cửa sổ. Sự dịch chuyển nhỏ
giữa moayơ và vành thép chỉ được thực hiện khi các lò xo bị biến dạng tiếp và
đủ để thắng được lực ma sát giữa các tấm ma sát và vành thép.
Đĩa được làm bằng thép đàn hồi, phần trong được tán với vành thép phần
ngoài được tán với tấm ma sát 3 của ly hợp, xương đĩa được chế tạo bằng thép
lá, được uốn vênh làn sóng, do đó mà xương đĩa có thể biến dạng dọc trục khi
làm việc, xương đĩa có khả năng biến dạng dọc trục và theo chiều xoắn nên có
thể làm êm quá trình đóng mở ly hợp.
Lò xo ép 4 là loại lò xo trụ được chế tạo bằng loại thép tốt có tình đàn hồi
cao.
Trục ly hợp 8 được lắp trên 2 ổ bi cầu trong khoang trung gian nối với hộp
số, nửa trước của ly hợp phân bố trong khoang ly hợp được lồng vào trục rỗng
chế tạo liền với bánh răng truyền lực cho trục thu công suất.
c. Cơ cấu điều khiển ly hợp

10


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Dẫn động ly hợp là điều khiển mở ly hợp khi cần thiết. Trên oto máy kéo
ngày nay thường dùng 2 loại dẫn động là: Dẫn động cơ khí và dẫn động thủy
lực, có thể kết hợp giữa khí nén để điều khiển trợ lực cho quá trình ngắt ly hợp
được nhanh chóng và nhẹ nhàng, nhằm tách momen truyền từ động cơ xuống
nhanh chóng để không gây va đập trong quá trình gài số.
Để giảm lực ép lên bàn đạp ly hợp, ở máy nông nghiệp tự hành vạn năng ta
sử dụng cơ cầu điều khiển trực tiếp có trợ lực cơ học- trợ lực lò xo, ly hợp trợ
lục lò xo có kết cấu đơn giản, giá thành rẻ dễ sử dụng và sữa chữa nên được sử
dụng khá phổ biến trên oto máy kéo.
1.1.1.5 Hộp số
Hộp số dùng để thay đổi momen đến các bánh chủ động đủ thắng được sức
cản chuyển động của ôtô - máy kéo thay đổi quá nhiều trong quá trình làm việc.
Ngoài làm cho xe chuyển động tiến thì hộp số còn dùng để chuyển động lùi hay
đứng yên trong thời gian lâu mà không cần tắt máy.
Các yêu cầu của hộp số:
- Hộp số phải có đủ tỷ số truyền cần thiết để đảm bảo tính chất truyền lực
và tiết kiệm nhiên liệu.
- Khi gài số không sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ
thống truyền lực nói chung, do đó khi gài số cần ngắt truyền động đến hộp số.
- Hộp số phải có vị trí chung gian để ngắt chuyển động đến các bánh răng
truyền động, hộp số phải có cơ cấu chống gài 2 số một lúc.
- Hộp số phải có số lùi và có hệ thống tránh gài số lùi một cách ngẫu
nhiên.
- Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm dịu và công suất cao.

Hộp số sử dụng trên máy kéo YANMAR-3000 là hộp số cơ học có cấp,
nhận momen quay từ động cơ xuống thông qua trục trung gian. Chuyển số bằng
cần cài số tác động lên các bánh răng bên trong hộp số thông qua các càng được
gắn trực tiếp lên bánh răng. Hộp số được phân làm 2 phần, phần dùng cho
chuyển động của máy, phần truyền cho bộ phận làm việc là trục thu công suất

11


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

phía sau. Tất cả chuyển động truyền cho hộp số đều từ động cơ truyền xuống
thông qua trục truyền động.
Phần hộp số dùng cho chuyển động có 5 số truyền, trong đó có 4 số tiến và
1 số lùi với 2 cấp truyền nhanh, chậm.
Phần hộp số dùng cho trục thu công suất có 2 số truyền với 2 cấp truyền
nhanh và chậm.
4

6

3

2

BOM

1

C

i4

i1

i2

I
i3

N
II

III

11
10
12

9

7
8

Hình 1.6 Sơ đồ hộp số máy kéo YM-3000
*Tầng chậm:

*Tầng nhanh:

số 1: bánh răng 2-8-11-5-6-1- TC III

số 1: bánh răng 2-8-11-12 - TC III

số 2: bánh răng 3-9-11-5-6-12- TC III

số 2: bánh răng 2: 3-9-11-12- TC III

số 3: bánh răng 1-7-11-5-6-12 - TC III

số 3: bánh răng 3: 7-1-11-12- TC III

số 4: bánh răng 4-10-11-5-6-12- TC III

số 4 : bánh răn

4: 4-10-11-12- TC III

1.1.1.6. Hệ thống phanh sử dụng trên máy kéo YM - 3000
Phanh là hệ thống an toàn mà trên xe tự hành nào cũng có để đảm bảo khả
năng an toàn cho xe khi di chuyển. Có rất nhiều loại phanh khác nhau, tuy vậy
chúng đều có một công dụng chung duy nhất là đảm bảo hãm chuyển động của
xe khi gặp chướng ngại vật cũng như khi đừng đỗ xe mà không bị trôi xe.

12


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Đối với các loại máy kéo thì hệ thống phanh được sử dụng chủ yếu đó là
phanh guốc (phanh tang trống). Bởi kết cấu đơn giản dễ, bảo dưỡng sữa chữa.
Do đặc tính chuyển động cũng như kết cấu của máy kéo mà sử dụng phanh

guốc. Phanh tác động vào truyền lực cuối cùng trước khi momen truyền lực ra
các bánh phía sau.
Hệ thống tác động lên phanh là kết cấu cần đạp và có trợ lực bằng cơ khí
1.1.1.7. Cơ cấu lái sử dụng trên máy kéo YANMAR-3000
Cơ cấu lái là bộ phận quan trọng giúp xe di chuyển đúng hướng theo ý muốn
của người điều khiển, có rất nhiều loại cơ cấu lái cũng như trợ lục lái được sử
dụng trên các xe tự hành. Trong đó có cơ cấu lái trục vít thanh răng được sử
dụng trên máy kéo YANMAR-3000. Để giảm lực tác động lên vô lăng lái của
người điều khiển các nhà thiết kế sử dụng cơ cấu trợ lực bằng cơ khí, trợ lực
theo kiểu bi tuần hoàn tác động lên bánh răng rẻ quạt từ đó mà tác động ra 2
bánh dẫn hướng phía trước làm xe chuyển động theo ý của người điều khiển.
Khi người lái tác động vào vô lăng lái làm quay trục lái nhờ vào sự tuần hoàn
của các viên bi bên trong bánh răng và trục vít làm bánh răng dịch chuyển lên
xuống và tác động vào bánh răng rẻ quạt làm quay bánh răng rẻ quạt kéo theo sự
dịch chuyển của các thanh rằng đưa bánh đi theo chiều của người lái.

13


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Hình 1.7 Cơ cấu lái bi tuần hoàn trên YM – 3000
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Đòn kéo dọc

Trụ lái
E-cu cung răng
Bi lăn
Cung răng
Trục vít

1.1.1.8. Hệ thống di động
Máy nông nghiệp tự hành vạn năng YM-3000 là máy kéo 4 bánh một cầu,
cầu sau chủ động, đặc điểm làm việc của máy nông nghiệp tự hành vạn năng là
cần lực kéo lớn ở móc, do kích thước các chi tiết của hệ thống truyền lực của
cầu sau lớn, khối lượng lớn. Do đó mà trọng lượng của máy được phận bố về
phía sau (2/3 trọng lượng của máy được phân bố phía cầu sau), việc bố trí như
vậy sẽ tăng khả năng kéo bám của xe. Ngoài ra trong quá trình làm việc lực cản
của máy nông nghiệp còn tác động làm tăng lực cản pháp tuyến tác dụng lên các
bánh sau của xe. Do đó khi bố trí cầu sau là cầu chủ động sẽ làm tăng thêm một
phần trọng lượng bám nghĩa là sẽ tăng thêm lực chủ động cho máy kéo.
Phần quan trọng nhất của hệ thống di động là bánh xe, bánh xe là loại bánh
lốp cao su có săm. Với các vấu bám to và dày giúp cho máy kéo bám tốt khi làm

14


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

việc ở môi trường trơn trượt cần độ bám cao, và đảm bảo di chuyển êm dịu khi
di chuyển trên đường bộ.

Hình 1.8 Cầu sau động cơ YM - 3000
1.1.1.9. Liên hợp máy phay truyền động cơ khí
Máy kéo YANMAR 3000 liên kết với máy phay đất HOWARD

Cơ cấu treo 3 điểm: giúp liên kết với máy kéo khi hoạt động.
- Bộ phận truyền chuyển động cho lưỡi phay làm việc:
+) Trục các đăng: truyền chuyển động cho hai trục chéo nhau
+) Trục bánh răng nón: truyền chuyển động cho hai trục vuông góc với
nhau.
+) Bộ bộ truyền xích: truyền chuyển động cho hai trục song song với
nhau.
* Nguyên lí làm việc:
Máy phay phải liên kết với máy kéo bằng cơ cấu treo 3 điểm, khi làm
việc, trục thu công suất máy kéo quay thông qua trục các đăng bộ truyền bánh
răng nón, bộ truyền xích làm cho trục phay quay. Khi trục phay quay các đĩa
quay trên trục phay sẽ quay theo. Khi ấy lưỡi phay chuyển động thực hiện việc
cắt đất làm nhỏ đất. Lưỡi phay tham gia đồng thời 2 chuyển động: chuyển động

15


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

thẳng theo máy kéo và quay quanh trục phay. Nhờ có 2 chuyển động đó mà lưỡi
phay thực hiện việc cắt đất hất về phía sau để làm tơi nhỏ nhuyễn đất.
1.2. Ưu nhược điểm của truyền động thủy lực cho liên hợp máy
1.2.1. Khái niệm về truyền động thủy lực
Truyền động thủy lực có thể hiểu là một quá trình chuyển hóa và truyền
năng lượng từ bộ phận này sang bộ phận khác trong các công tác. Truyền động
cơ học là quá trình truyền dẫn năng lượng trực tiếp từ bộ phận này sang bộ phận
khác mà dạng năng lượng không bị thay đổi. Đối với truyền động thủy lực, trong
quá trình chuyển động năng lượng trải qua hai lần chuyển hóa: Năng lượng cơ
học được chuyển hóa thành năng lượng của dòng chất lỏng, dòng chất lỏng được
chuyển đến vị trí thuận lợi, sau đó được chuyển hóa thành cơ năng và chuyển

đến bộ phận nhận năng lượng để thực hiện công việc theo thiết kế của từng bộ
phận.
Trong một hệ thống thủy lực có thể có một hoặc nhiều động cơ thủy lực và
bơm thủy lực. Trong truyền động thủy lực bao gồm nguồn lưu lượng chất lỏng,
phần lớn là các loại bơm thủy lực, động cơ thủy lực chuyển hóa thẳng hoặc
chuyển động quay, cơ cấu điều khiển và điều chỉnh, đường ống và các thiết bị
phụ.
1.2.2. Các loại truyền động thủy lực được dùng trên ô tô máy kéo
Dựa theo nguyên lý làm việc, truyền động thủy lực được chia thành 2 loại
sau:
- Truyền động thủy tĩnh (truyền động thủy lực thủy tĩnh).
- Truyền động thủy động.
1.2.2.1. Truyền động thủy tĩnh
Đây là loại truyền động được làm theo nguyên lý choán chỗ.
Về cơ bản ta có thể hiểu rằng, hệ thống có bơm được truyền động cơ học sẽ
cung cấp một lưu lượng chất lỏng làm chuyển động một xilanh hoặc một động
cơ thủy lực. Áp suất tạo ra bởi tải trọng trên động cơ hay xi lanh cùng với lưu

16


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

lượng đưa đến từ bơm của thiết bị tạo thành công suất cơ học truyền đến các
máy.
Đặc tính của truyền động thủy tĩnh có tính chất đó là: tần số quay cũng như
vận tốc máy trong thực tế không phụ thuộc vào tải trọng của nó. Do có khả năng
tách bơm và sử dụng các đường ống rất linh động lên không cần một không gian
lắp đặt xác định ở giữa động cơ và máy. Trên hệ thống truyền động thủy tĩnh ta
có thể thay đổi tỷ số truyền vô cấp trong một khoảng rộng.

Các loại chất lỏng thủy lực hiện nay có thể sử dụng là chất lỏng khó cháy,
dầu có nguồn gốc thực vật, dầu mỏ, hoặc nước.
Truyền động thủy tĩnh gồm ba bộ phận chính:
• Bơm: Nguồn cung cấp năng lượng cho chất lỏng (biến cơ năng thành áp
năng), thông thường dung bơm thể tích.
• Động cơ thủy lực: Biến 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 thủy lực): Điều khiển hệ thống (đường ống,
van một chiều, van an toàn, cơ cấu phân phối).
Ưu điểm:
- Có thể bố trí các linh kiện thủy lực hợp lý làm cho hệ thống nhỏ gọn, có
tính thẩm mỹ
- Có khả năng tạo ra lực lớn, áp suất dầu có thể đến 16Mpa (ống mềm),
32Mpa (ống cứng).
- Hệ thống này an toàn với người vận hành.
Nhược điểm:
- Các linh kiện đòi hỏi phải được chế tạo chính xác, ngoài ra giá thành của
các linh kiện này khá cao
- Độ nhạy thấp cùng với việc bị nhiễm bẩn do rò rỉ dầu từ bên ngoài.
Phạm vi ứng dụng:
- Truyền động thủy tĩnh được dung nhiều trong các ngành kỹ thuật như:
truyền động thủy lực dung máy cắt kim loại, trong xe máy công trình, trong máy
tuabin, hệ thống phanh-trợ lực lái trên ô tô, máy kéo…..
1.2.2.2. Truyền động thủy động

17


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Truyền động thủy động, là phương pháp truyền động mà việc truyền cơ
năng giữa các bộ phận máy được thực hiện bằng động năng của dòng chất lỏng.
Nó bao gồm một thiết bị tổ hợp, trong đó chủ yếu có hai loại máy thủy lực cánh
dẫn: Bơm ly tâm và tuabin thủy lực. Việc truyền động năng lượng từ trục dẫn
sang trục bị dẫn được thực hiện bởi khớp nối thủy lực hoặc biến tốc thủy lực.
Ưu điểm:
- Dễ thực hiện việc điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh vận tốc
chuyển động của bộ phận làm việc trong các máy, ngay cả khi máy làm việc :
- Truyền được công suất làm việc lớn.
- Cho phép đảo chiều chuyển động bộ phận làm việc của máy dễ dàng.
- Có thể đảm bảo cho thiết bị làm việc ổn định, không phụ thuộc vào sự
thay đổi của tải trọng ngoài.
- Kết cấu gọn, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suất
truyền động lớn. Điều này rất có ý nghĩa trên hệ thống tự động.
- Do chất lỏng công tác trong hệ thống truyền động là dầu khoáng nên
điều kiện bôi trơn và tự bảo vệ khỏi bị rỉ rất tốt.
- Truyền động êm dịu, gây tiếng ồn thấp.
- Có thể đề phòng sự cố khi máy quá tải.
Nhược điểm:
- Vận tốc truyền động bị hạn chế vì phải đề phòng hiện tượng va đập thủy
lực, tổn thất thủy lực và xâm thực.
- Yêu cầu có một không gia xác định giữa động cơ và thiết bị cần dẫn
động
-

Khó làm kín các bộ phận làm việc do vậy kết cấu thiết bị cần phức tạp.
Yêu cấu chất lỏng là dầu khoáng làm việc tương đối khắt khe như độ

nhớt phải nhỏ, ít thay đổi khí nhiệt độ, áp suất thay đổi. Dầu khoáng phải ổn
định và bền vững về mặt tính chất hóa học; khó bị oxi hóa, khó cháy, ít hòa tan

nước và không khí, không ăn mòn kim loại, không độc.
1.2.3. Ưu điểm của truyền động thủy lực cho liên hợp máy.
Trong máy móc sử dụng truyền động bằng thủy lực,thì hệ thống truyền động
đóng vai trò hết sức quan trong và có những ưu điểm sau:

18


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không phụ thuộc vào
nhau.Thiết kế đơn giản, có tính linh hoạt cao, các bộ phận của hệ thống truyền
động được bố trí linh hoạt trong việc định vị.
Tốc độ và lưu lượng thay đổi được, hiệu suất cao. Động cơ thủy lực quay
có thể đảo chiều đến 500 lần/phút, động cơ truyền động thủy lực thẳng có thể
đảo chiều đến 1000 lần/phút. Tỷ số giữa mômen xoắn ở trục ra trên mô men
quán tính của roto lớn, nhờ đó mà thời gian đảo chiều và đạt tốc độ quay cực đại
của nó rất nhỏ: 0,03 - 0,05s.
Truyền động được công suất cao và lực lớn, điều chỉnh được vận tốc làm
việc của bộ phận công tác theo yêu cầu của công việc. Có thể sử dụng ở vận tốc
cao mà không sợ va đập, do quán tính của bơm và động cơ thủy lực nhỏ và sự
chịu nén của dầu dưới áp suất cao.
Dễ chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến
của các bộ phận chấp hành. An toàn cho các thiết bị phụ tải do được thiết kế có
các van an toàn áp suất, dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế. Tự động hóa đơn
giản, tuổi thọ của bơm và động cơ thủy lực thường đạt 20.000h và lớn hơn.
1.2.4. Nhược điểm của truyền động thủy lực trong liên hợp máy.
- Tính chính xác dựa vào chất lượng của dầu, điều kiện môi trường, nhiệt
độ, khí hậu…..
- Khó khăn trong bảo trì, chống ăn mòn, chống xuống cấp dầu….

- Gây ô nhiễm môi trường.
- Mất mát dầu trong đường ống và dò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm
hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng.
- Khó giữ được vận tốc không tải khi phụ tải thay đổi do tính nén của dầu
và tính đàn hồi của ống dẫn.
Khi mới khởi động nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay
đổi do độ nhớt của dầu thay đổi
1.3. Sự hình thành liên hợp máy xúc lật truyền động thủy lực.
Việc thiết kế và lắp đặt một hệ thống thủy lực không gặp nhiều khó khăn.
Hệ thống thủy lực trên các máy nông lâm nghiệp tự hành thông thường bao gồm

19


PHAN XUÂN TÌNH –K58-CKDL

các phần tử cơ bản sau: Bơm thủy lực – các van thủy lực – các ống dẫn - động
cơ thủy lực - thùng dầu…. Trong đó bơm dầu nhận momen từ động cơ chuyển
dầu từ thùng qua các đường ống và các van để đến động cơ thủy lực,lúc này
động cơ thủy lực quay sẽ biến đổi dòng năng lượng chất lỏng thành năng lượng
cơ học sau khi dẫn đến các bộ phận chấp hành.
Các loại máy kéo như KOBUTA, GL350, MTZ, SHIBURA ,…Đang được
sử dụng trong nông lâm nghiệp được trang bị hệ thống thủy lực với nhiệm vụ để
nâng hạ các bộ phận công tác đi theo máy. Các hệ thống này được tính toán thiết
kế theo công suất của máy và tải trọng làm việc của bộ phận công tác. Các hệ
thống thủy lực này được nghiên cứu thiết kế theo công suất của máy kéo hoặc
tải trọng nâng, thông thường thì chúng có công suất khá nhỏ trừ một số loại máy
như MTZ80/82.
Hệ thống truyền động thủy lực có công suất truyền động cao, truyền động
êm dịu, có thể truyền động giữa các chi tiết có khoảng cách thay đổi trong quá

trình làm việc, phần chủ động và bị động được nối với nhau bằng các ống mềm
dẫn dầu , các ống dẫn dầu thường được chế tạo bằng cao su và các chất phụ gia
để tăng khả năng chịu lực. Vì vậy mà chúng có thể lắp trên bất kỳ vị trí nào trên
máy mà không đòi hỏi khoảng không gian rộng lớn và hường truyền động thẳng
giữa các bộ phận.
Hiện nay hệ thống truyền động bằng thủy lực đang được ứng dụng phổ
biến trên các loại máy móc sử dụng trong sản suất nông lâm nghiệp như: hệ
thống lái cơ học trợ lực thủy lực, hệ thống phanh trợ lực thủy lực, hệ thống nâng
hạ thủy lực, hệ thống di chuyển bằng truyền động thủy lực.
1.3.1. Máy kéo YANMA-3000 sau chuyển đổi với truyền động thủy lực –Các
phần tử chính trong hệ thống truyền động thủy lực
1.3.2. Sơ đồ bố trí các phần tử truyền động thủy lực

20