Nghiên cứu hệ thống phanh thuỷ lực ô tô vận tải mỏ và mô phỏng tính năng làm việc của hệ thống phanh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

HỒNG NGỌC SƠN

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC
Ơ TƠ VẬN TẢI MỎ VÀ MƠ PHỎNG
TÍNH NĂNG LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


HÀ NỘI - 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

HOÀNG NGỌC SƠN

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC
Ơ TƠ VẬN TẢI MỎ VÀ MƠ PHỎNG
TÍNH NĂNG LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị mỏ
Mã số: 60.52.12

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS Nguyễn Đức Sướng

HÀ NỘI - 2010


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.
Người viết luận văn

HOÀNG NGỌC SƠN


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Sơ đồ truyền động thuỷ lực có chuyển động tịnh tiến ..................... 12
Hình 1.2 Sơ đồ truyền động thuỷ lực có chuyển động quay........................... 13
Hình 1.3 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống phanh xe ơ tơ Volvo A40D ............. 14
Hình 1.4 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống lái xe ô tô Volvo A40D ................... 15
Hình 1.5 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống phanh xe ô tô Volvo A35C ............. 16
Hình 1.6 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống lái xe ơ tơ Volvo A35C ................... 17
Hình 2.1 Sơ đồ thuỷ lực chung của xe ô tô Volvo A35C ............................... 20
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực xe ơ tơ Volvo A35C ....................... 21
Hình 2.3 Kích thước cơ sở của xe ô tô Volvo A 35C ..................................... 24
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh thuỷ lực bánh xe trước của xe
VolvoA35C ..................................................................................................... 29
Hình 2.5 Sơ đồ lực phanh tại một bánh xe ...................................................... 32
Hình 2.6 Sơ đồ cặp pít tơng phanh .................................................................. 34
Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý của TĐTLTT điều chỉnh bằng phương pháp thể
tích ................................................................................................................... 56
Hình 2.8 Đường đặc tính lý thuyết của TĐTLTT điều chỉnh bằng phương

pháp thể tích .................................................................................................... 56
Hình 2.9 Các đường đặc tính lý thuyết và thực tế của TĐTLTT Khi điều
chỉnh bằng phương pháp thể tích .................................................................... 60
Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý và các ĐĐT của TĐTLTT với tiết lưu đặt nối
tiếp ................................................................................................................... 64
Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý và các ĐĐT của TĐTLTT với tiết lưu đặt song
song ................................................................................................................. 67
Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý và các ĐĐT của TĐTLTT với bộ ổn lưu ............ 69
Hình 3-1 Mơ hình mơ phỏng cơ cấu phanh đĩa. ............................................. 74


Hình 3.2 Sơ đồ mơ phỏng xy lanh cầu dẫn hướng.......................................... 77
Hình 3.3 Sơ đồ mơ phỏng xy lanh phanh cầu chịu tải .................................... 79
Hình 3.4 Sơ đồ mơ phỏng má phanh và đĩa phanh ......................................... 81
Hình 3.5 Sơ đồ mơ phỏng chuyển động bánh xe trước ................................. 81
Hình 3.6 Sơ đồ mơ phỏng chuyển động bánh xe sau..................................... 82
Hình 3.7 Cân bằng lực trên khung xe ............................................................ 82
Hình 3.8 Sơ đồ mơ phỏng hệ thống phanh .................................................... 83
Hình 3.9 Đồ thị quãng đường phanh ............................................................... 85
Hình 3.10 Đồ thị vận tốc ................................................................................ 86
Hình 3.11 Đồ thị gia tốc ................................................................................ 86


DANH M ỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TĐTLTT: Truyền động thuỷ lực tịnh tiến
ĐĐT: Đường đặc tính


MỤC LỤC
Trang phụ bìa

Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các hình vẽ và đồ thị
Danh mục các từ viết tắt
Mở đầu ............................................................................................................. 1
Chương 1: Tổng quan về ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực
trong ôtô mỏ ..................................................................................................... 5
1.1. Sự phát triển và ứng dụng của kỹ thuật truyền động thuỷ lực trong ô tô
mỏ. ..................................................................................................................... 5
1.1.1 Lịch sử phát triển của ô tô ........................................................................ 5
1.1.2. Lịch sử phát triển của thuỷ lực ................................................................ 8
1.1.3. Ứng dụng thuỷ lực trên ô tô vận tải mỏ ................................................ 10
1.2. Ưu nhược điểm của truyền động thuỷ lực trong ô tô vận tải mỏ ............. 10
1.2.1. Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống thuỷ lực ...................................... 10
1.2.2- Một số sơ đồ thuỷ lực được dùng trong ô tô vận tải mỏ....................... 14
1.3. Những vấn đề kỹ thuật cần được nghiên cứu trong việc sử dụng hệ thống
truyền động thuỷ lực ô tô mỏ. ......................................................................... 18
Chương 2: Hệ thống thủy lực trong xe ôtô Volovo A35C và tính tốn
hệ thống phanh thủy lực. .............................................................................. 20
2.1. Sơ đồ thuỷ lực của xe và nguyên lý làm việc. ......................................... 20
2.1.1. Sơ đồ thuỷ lực chung của xe ................................................................. 20
2.1.2. Sơ đồ thuỷ lực hệ thống phanh ............................................................. 21
2.2. Tính tốn hệ thống phanh ơtơ Volvo A35C ............................................. 23
2.2.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh ............................................... 23


2.2.2. Tính tốn lực phanh và mơ men phanh ................................................. 24
2.2.3. Tính tốn kiểm tra mạch thuỷ lực hệ thống phanh bánh xe trước ........ 29
2.3. Các phương pháp điều chỉnh trong hệ thống thuỷ lực ............................. 55
2.3.1. Điều chỉnh bằng phương pháp thể tích ................................................. 56

2.3.2. Điều chỉnh bằng tiết lưu ........................................................................ 62
2.3.3. Điều chỉnh bằng bộ ổn lưu .................................................................... 69
Chương 3: Mô phỏng về mối quan hệ giữa các thông số làm việc trong
hệ thống phanh ôtô ........................................................................................ 71
3.1. Giới thiệu nội dung chính của Matlab – Simulink ................................... 71
3.2. Sơ đồ mô phỏng ...................................................................................... 72
3.2.1. Xây dựng mơ hình tính tốn.................................................................. 72
3.2.2. Mơ hình mơ phỏng xy lanh phanh cầu dẫn hướng ............................... 74
3.2.3. Mơ hình mơ phỏng xy lanh phanh cầu chịu tải..................................... 77
3.2.4. Mơ hình mô phỏng má phanh và đĩa phanh .......................................... 80
3.2.5. Mô phỏng hệ thống phanh ................................................................... 81
3.3. Trình tự chạy chương trình và kết quả mơ phỏng.................................... 83
3.3.1. Trình tự chạy chương trình ................................................................... 83
3.3.2. Kết quả mơ phỏng ................................................................................. 85
Kết luận, kiến nghị ........................................................................................ 88
Tài liệu tham khảo ........................................................................................ 89


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Theo chỉ đạo của chính phủ, đến năm 2015, Tập đồn Cơng nghiệp
than – Khoáng sản Việt Nam phải khai thác được 100 triệu tấn than/ năm. Với
mục tiêu đó ngành than đã không ngừng mở rộng sản xuất, đầu tư mới các
thiết bị khai thác than, các thiết bị vận chuyển than…
Sau một thời gian làm việc, các thiết bị khai thác, vận chuyển than phát
sinh một số vấn đề cần được giải quyết để đảm bảo an toàn trong sản xuất và
nâng cao hiệu quả khai thác thiết bị.
Thuỷ lực và áp dụng thuỷ lực vào các ngành công nghiệp, máy móc,
thiết bị hiện nay tương đối phổ biến đặc biệt là trong ngành tự động hố. Tuy

nhiên những cơng trình nghiên cứu về các phần tử thuỷ lực và hệ thống thuỷ
lực trong các thiết bị cụ thể làm việc tại các mỏ khai thác than ở Việt Nam
còn hạn chế, đặc biệt là hệ thống thuỷ lực trên ôtô vận tải mỏ, vì vậy cần thiết
phải có nghiên cứu cụ thể về ảnh hưởng của các phần tử thuỷ lực, sơ đồ thuỷ
lực và môi trường làm việc đến hiệu suất, tính ổn định của hệ thống thuỷ lực
trong các thiết bị vận chuyển than.
Hiện nay việc sử dụng các thiết bị vận chuyển khai thác than tại vùng
mỏ Quảng Ninh có rất nhiều chủng loại thiết bị khác nhau như băng tải, tàu
điện, tàu hoả, ơtơ…trong đó vận chuyển than, đất đá bằng ôtô là phổ biến hơn
cả. Hiệu suất sử dụng, tính ổn định, tính an tồn của ôtô vận tải mỏ phụ thuộc
rất nhiều vào hệ thống phanh của chúng. Do đó việc nghiên cứu hệ thống
phanh thuỷ lực trên ôtô vận tải mỏ, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, là
cần thiết, thuận lợi và có tác dụng thiết thực.
2. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu hệ thống phanh ôtô vận tải mỏ, tính tốn và mơ phỏng
tính năng làm việc của hệ thông phanh nhằm nâng cao hiệu quả phanh của ôtô
để phục vụ sản suất. Từ đó có thể:


2
- Tư vấn cho công nhân lái xe mỏ hiểu và vận dụng kết quả nghiên cứu
trong quá trình phanh để đạt hiệu quả cao nhất khi phanh.
- Tư vấn cho các nhà quản lý trong việc mua sắm ôtô để phù hợp điều
kiện sản xuất.
- Dùng làm tài liệu phục vụ giảng dạy các khố đào tạo về ơ tô mỏ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các ôtô vận tải trên các mỏ khai
thác than tại vùng mỏ Quảng Ninh.
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài: hệ thống phanh thuỷ lực trên ôtô vận
tải mỏ, đi sâu nghiên cứu hệ thống phanh ô tô Volvo A35C.

4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Tổng quan về ứng dụng hệ thống truyền động thuỷ lực trong ôtô vận
tải mỏ.
- Nghiên cứu hệ thống thuỷ lực trong xe ơtơ Volvo A35C và tính tốn
hệ thống phanh thuỷ lực.
- Mô phỏng về mối quan hệ giữa các thông số làm việc trong hệ thống
phanh ôtô.
- Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và kết quả tính tốn mơ phỏng đánh
giá sự ảnh hưởng của điều kiện làm việc đến tính ổn định và hiệu quả phanh
của ơtơ. Từ đó đưa ra những kiến nghị, đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả sử
dụng thiết bị.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu lý thuyết thuỷ lực và hệ thống thuỷ lực trong ôtô vận tải mỏ
và các phương pháp điều chỉnh lưu lượng, áp suất trong hệ thống thuỷ lực.
Tìm hiểu sơ đồ thuỷ lực chung và hệ thống phanh của xe ơtơ Volvo A35C.
Phân tích, đánh giá, kiểm tra mạch thuỷ lực, các phương pháp điều chỉnh
trong mạch thuỷ lực của hệ thống phanh xe ôtô Volvo A35C.


3
- Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với tính tốn để làm rõ mối quan hệ giữa
các thông số làm việc của hệ thống phanh ô tô, thể hiện được các phương pháp
điều chỉnh, sự ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến quá trình phanh, hiệu
suất phanh và quãng đường phanh. Đây là nội dung quan trọng nhất của đề tài,
nó chiếm nhiều thời gian và cơng sức của người thực hiện. Yêu cầu là phải cụ
thể, tỉ mỉ, chính xác để đảm bảo kết quả mơ phỏng có được độ tin cậy cao.
- Phân tích các kết quả tính tốn và mơ phỏng trên cơ sở lý thuyết và
các cơng trình khoa học nghiên cứu trước để tổng hợp đưa ra các kết luận cụ
thể về ảnh hưởng của các phần tử thuỷ lực, các phương pháp điều chỉnh lưu
lượng, áp suất đến hiệu quả của quá trình phanh, thời gian và quãng đường

khi phanh.
- Sau khi đưa ra những kết luận về ảnh hưởng của các phần tử thuỷ lực,
các phương pháp điều chỉnh lưu lượng, áp suất đến hiệu quả của quá trình
phanh, thời gian và quãng đường khi phanh, đưa ra những khuyến cáo khi vận
hành ôtô và áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế vận hành để nâng cao
hiệu quả làm việc, tính ổn định của ơtơ và tư vấn trong việc mua sắm, quản lý,
bảo dưỡng, sửa chữa ôtô.
- Đề tài nghiên cứu này hồn thành sẽ góp một phần nhỏ vào việc nâng
cao hiệu quả hoạt động của ôtô vận tải trên vùng mỏ Quảng Ninh. Giúp cán
bộ kỹ thuật, công nhân lái xe nâng cao kiến thức về hệ thống thuỷ lực đặc biệt
là hệ thống phanh thuỷ lực trên các xe ơtơ mà mình quản lý.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần hồn thiện cơ sở lý thuyết về
hệ thống thuỷ lực của hệ thống phanh ôtô vận tải mỏ.
- Đánh giá được ảnh hưởng của các phần tử thuỷ lực, các phương pháp
điều chỉnh lưu lượng, áp suất đến hiệu quả của quá trình phanh, thời gian và
quãng đường khi phanh.


4
- Đưa ra được những định hướng cho việc mua sắm ôtô vận tải phù hợp
với điều kiện sản xuất của đơn vị và hướng dẫn vận hành, khai thác thiết bị
hiệu quả.
7. Kết cấu của luận văn
Nội dung luận văn được trình bày gồm phần mở đầu, 3 chương mục
được trình bày trong 90 trang có 30 hình vẽ và đồ thị , phần kết luận, kiến
nghị được trình bày trong 2 trang.
Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Máy và Thiết bị mỏ - Trường
ĐH mỏ-địa chất Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn
Đức Sướng.

Nhân dịp này, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành tới các thầy giáo
trong Bộ môn Máy và thiết bị mỏ, dầu khí, đặc biệt là PGS.TS Nguyễn Đức
Sướng, Phòng sau đại học Trường ĐH mỏ - địa chất Hà Nội, Ban giám hiệu
Trường ĐH mỏ - địa chất Hà Nội, Phịng kỹ thuật Cơng ty than Hà Tu-TKV,
Ban giám hiệu, các phòng ban Trường CĐ nghề mỏ Hồng Cẩm-TKV, và các
bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận
văn này.


5
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
THUỶ LỰC TRONG Ô TÔ MỎ
1.1. Sự phát triển và ứng dụng của kỹ thuật truyền động thuỷ lực trong ô
tô mỏ.
1.1.1 Lịch sử phát triển của ô tô
Như chúng ta đã biết, ô tô không được phát minh ra chỉ trong ngày một
ngày hai và là phát minh riêng của nhà sáng chế nào. Lịch sử của ô tô phản
ánh sự tiến bộ diễn ra trên khắp thế giới. Ước tính đã có khoảng trên 100.000
sáng chế để tạo nên chiếc xe ô tô hiện đại ngày nay. Tuy vậy, chúng ta vẫn có
thể thấy được có rất nhiều phát minh ở thời kỳ sơ khai đã đặt nền móng cho
sự phát triển của xe hơi. Chúng ta hãy bắt đầu với những mơ hình lý thuyết
đầu tiên về ơ tô đã được Leonardo Da Vinci và Isaac Newton tạo dựng.
Vào năm 1769, chiếc xe tự vận hành đầu tiên là một chiếc xe kéo quân
sự do Nicolas Joseph Cugnot (1725- 1804), một kỹ sư kiêm thợ cơ khí người
Pháp chế tạo. Chiếc xe này được quân đội Pháp sử dụng vào việc kéo pháo,
chiếc xe chỉ có 3 bánh và đạt được với vận tốc 2,5 dặm/giờ (khoảng 5
km/giờ). Cứ sau 10 đến 15 phút vận hành thì xe lại phải dừng lại chờ cho đủ
hơi nước. Động cơ và nồi hơi được lắp đặt tách biệt ở phía trước xe.
Động cơ hơi nước làm xe chuyển động bằng cách đun sơi nước trong

nồi hơi sau đó dùng áp suất của hơi nước đẩy pít tơng, pít tơng lại được nối
với một thanh truyền để làm quay các bánh xe. Trong suốt thời kỳ đầu phát
triển của loại xe tự vận hành, cả hai loại xe ô tô và tầu hỏa đều phải dùng đến
động cơ hơi nước. Cugnot cũng đã chế tạo ra hai đầu tầu chạy bằng hơi nước.
Tuy nhiên, những động cơ này lại vận hành khơng được hồn hảo. Các sử gia
cho rằng loại xe gắn động cơ hơi nước chạy trên đường được xem là ơ tơ thì
Nicolas Cugnot chính là nhà phát minh ra ô tô.


6
Sau phát minh của Cugnot, một số nhà sáng chế khác cũng đã thiết kế
các loại xe chạy bằng động cơ hơi nước.
- Năm 1789, Oliver Evans được cấp bằng sáng chế cho mẫu xe chạy
bằng hơi nước đầu tiên của Mỹ.
- Năm 1801, Richard Trevithick chế tạo chiếc xe kéo chạy bằng hơi
nước đầu tiên của Anh.
- Tại Anh từ năm 1820 đến 1840, xe chở người dùng động cơ hơi nước
được đưa vào sử dụng rộng rãi, nhưng sau đó bị loại bỏ khỏi hệ thống giao
thơng cơng cộng và chính điều này đã thúc đẩy giao thơng đường sắt của Anh
quốc phát triển.
- Loại xe kéo động cơ hơi nước chuyên chở hành khách từ Paris tới
Bordeaux cũng đã rất phổ biến cho tới tận năm 1850.
- Tại Mỹ, từ năm 1860 đến năm 1880, một lượng xe buýt động cơ hơi
nước ra đời với tên tuổi các nhà phát minh như Harrison Dyer, Joseph Dixon,
Rufus Porter và William T. James.
- Đặc điểm của động cơ hơi nước rất cồng kềnh, quá trình vận hành
phức tạp, do đó tại cùng thời điểm này các kỹ sư, các nhà khoa học nghiên
cứu và thiết kế ra động cơ đốt trong để thay thế cho động cơ hơi nước.
Động cơ đốt trong là loại động cơ sử dụng lực đẩy do nhiên liệu cháy
nổ để đẩy pít tơng bên trong xi lanh, chuyển động tịnh tiến của pít tơng làm

quay trục cơ sau đó làm bánh xe chuyển động nhờ xích tải hoặc trục truyền
động. Các loại nhiên liệu phổ biến nhất cho ô tô là xăng và dầu hỏa.
Lịch sử ô tô sử dụng động cơ đốt trong bao gồm những sự kiện đáng
chú ý như sau:
- 1807: Francois Isaac De Rivaz người Thụy Điển phát minh loại động
cơ đốt trong dùng hỗn hợp khí hydro và oxi làm nhiên liệu. Rivaz thiết kế
riêng một chiếc xe sử dụng động cơ này (chiếc xe đầu tiên gắn động cơ đốt
trong), tuy nhiên thiết kế của ông đã thành công không như mong đợi.


7
- 1824: Kỹ sư người Anh, Samuel Brown cải tiến một động cơ hơi
nước cũ Newcomen thành động cơ chạy gas và thử nghiệm trên một chiếc xe
trên khu đồi Shooter ở Anh.
- 1858: Jean Joseph, một Kỹ Sư người Bỉ xin cấp bằng sáng chế chiếc
xe động cơ đốt trong tác động kép, đánh lửa điện sử dụng nhiên liệu khí than
(1860).
- 1863: Lenoir gắn động cơ này (đã được cải tiến, sử dụng nhiên liệu
xăng và bộ chế hịa khí đơn giản) vào một chiếc xe cng ba bánh và thực
hiện thành cơng chuyến đi mang tính lịch sử với quãng đường 50 dặm.
- 1862: kỹ sư người Pháp ông Alphonse Beau De Rochas đệ đơn cấp
bằng sáng chế động cơ bốn kỳ số 52593 ngày 16 tháng 01 năm 1862 (nhưng
đã không sản xuất).
- 1864: Siegfried Marcus, kỹ sư người Áo đã chế tạo một loại động cơ
xi lanh với bộ chế hịa khí rất thơ sơ và sau đó gắn lên một chiếc xe ngựa và
đã vận hành thành công trên quãng đường đá dài 500 foot. (152,4m). Vài năm
sau đó, Marcus thiết kế một chiếc xe có thể vận hành với tốc độ 10dặm/giờ và
một số sử gia cho rằng đây mới chính là chiếc xe sử dụng động cơ xăng đầu
tiên trên thế giới.
- 1873: kỹ sư người Mỹ, George Brayton phát triển (nhưng không

thành công) loại động cơ 2 kỳ chạy dầu hỏa (loại động cơ này dùng hai xilanh bơm ngoài). Tuy vậy, loại động cơ này được coi như là động cơ dầu an
tồn có giá trị ứng dụng đầu tiên.
- 1866: Hai kỹ sư người Đức, Eugen Langen và Nikolas August Otto
cải tiến các thiết kế của Lenoir và De Rochas và đã tạo ra được động cơ chạy
gas có hiệu suất lớn hơn.
- 1876: Nikolas August Otto phát minh thành công và được cấp bằng sáng
chế động cơ bốn kỳ thì hai loại động cơ này thường được gọi là “Chu kỳ Otto”


8
- 1876: Dougald Clerk chế tạo thành công động cơ hai kỳ đầu tiên
- 1885: Gottlieb Daimler phát minh loại động cơ có thể được coi như là
nguyên mẫu của động cơ xăng hiện với xi lanh thẳng đứng và sử dụng bộ chế
hịa khí (cấp bằng năm 1889). Daimler lần đầu tiên chế tạo xe hai bánh gắn
động cơ có tên “Reitwagen”, một năm sau đó loại động cơ này ông chế tạo
chiếc ô tô 4 bánh đầu tiên trên thế giới.
- 1889: Daimler chế tạo động cơ 4 kỳ cải tiến có xu páp hình nấm và 2
xi lanh nghiêng kiểu chữ V
- 1890: Wilhelm Mayback chế tạo động cơ 4 kỳ, 4 xi lanh đầu tiên.
Thiết kế động cơ và thiết kế ô tô là việc làm không thể tách rời, hầu hết
các nhà thiết kế động cơ được nhắc đến ở trên kiêm luôn việc thiết kế xe ô tô
và một số đã trở thành nhà sản xuất ô tô lớn nhất thế giới. Tất cả các nhà sáng
chế và những phát minh của họ đều có đóng góp quan trọng trong tiến trình
của ơ tơ với động cơ đốt trong.
Như vậy từ buổi đầu, sự ra đời của ô tô đánh dấu một bước phát triển vĩ
đại trong lịch sử khoa học cơng nghệ. Ơ tô được ứng dụng vô cùng rộng rãi
trong tất cả các ngành đặc biệt là giao thông và vận tải trong đó có vận tải mỏ.
Cho đến thời điểm này, chưa có một phương tiện vận tải nào có thể thay thế
hồn tồn ơ tơ trong q trình vận tải người và hàng hoá.
- Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật ô tô, các ngành

khoa học khác cũng đạt được những tiến bộ vượt bậc. Để đáp ứng được nhu
cầu vận tải, tính an tồn, hiệu quả kinh tế các ngành khoa học kỹ thuật khác
cũng tham gia ngày càng nhiều trên các hệ thống, cơ cấu của ơ tơ trong đó sự
đóng góp của thuỷ lực và hệ thống thuỷ lực có vai trị rất quan trọng.
1.1.2. Lịch sử phát triển của thuỷ lực
Cơ học chất lưu và thủy lực kênh hở đã bắt đầu cần thiết để kiểm soát
nước ở Ai Cập, Lưỡng Hà, Ấn Độ, Trung Hoa và Việt Nam. Người xưa đã có


9
những ghi chép về mực nước sông và hiểu theo kinh nghiệm sự vận chuyển
nước. Họ đã áp dụng các nguyên lý cơ bản để tạo ra các máy móc dùng sức
nước, thuyền buồm, kênh tưới và hệ thống cấp nước, v.v… Người Ai Cập đã
dùng những con đập để phân lưu nước và cho nó chảy theo trọng lực qua các
dịng kênh để phân phối nước từ sơng Nile, người dân từ vùng Lưỡng Hà đã
xây dựng các con kênh để chuyển nước từ con sông Euphrates và sông Tigris,
nhưng cũng chưa có các bằng chứng ghi nhận là ở thời này đã có các hiểu biết
về nguyên lý dòng chảy theo lý thuyết. Người Trung Hoa đã biết tạo ra hệ
thống đê điều để ngăn lũ hàng ngàn năm nay. Hơn 2000 năm trước, nhiều hệ
thống kênh mương và đê điều đã được xây dựng ở đồng bằng sông Hồng,
miền Bắc Việt Nam. Người Việt, dưới sự lãnh đạo của Ngô Quyền, đã biết
ứng dụng qui luật thủy triều trong trận chiến Bạch Đằng Giang vào năm 939
(sau công nguyên) đánh đuổi quân Hán để trở nên một trận kỳ tích trong lịch
sử Việt Nam.
Trước năm 250 (trước công nguyên) Archimedes đã khám phá và ghi
chép về nguyên lý thủy tĩnh và đẩy nổi. Vào thế kỷ thứ 17 và 18, Isaac
Newton, Daniel Bernoulli và Leonhard Euler đã thành lập các nguyên lý vĩ
đại về thủy động lực học với các cơng trình xuất sắc: “Thuỷ động lực học”
(1738) trong đó chứng minh phương trình năng lượng (phương trình
Bernoulli), cơng trình “Các ngun lý chung về chuyển động của chất lỏng”

(Phương trình Euler) và cơng trình của Chezy về lực cản dòng chảy đã bắt
đầu vào năm 1768.
Thế kỷ 20 là kỷ nguyên mới của việc áp dụng công nghệ cơ học chất
lỏng vào trong các ngành công nghiệp. Hiện nay, hệ thống truyền động thuỷ
lực đã và đang sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công nghệ và kỹ thuật của
các ngành như: Chế tạo máy, đúc, luyện kim, giao thông, hàng hải, khai thác
mỏ, hàng không và đặc biệt được áp dụng ngày càng nhiều trên ơ tơ trong đó
có ơ tơ vận tải mỏ.


10
1.1.3. Ứng dụng thuỷ lực trên ô tô vận tải mỏ
Nhiệm vụ ô tô vận tải mỏ là phục vụ cho ngành mỏ nói chung và vận
chuyển than, đất đá nói riêng, với đặc điểm là điều kiện làm việc khắc nghiệt,
tải trọng lớn. Do đó khi thiết kế ơ tô vận tải mỏ, các nhà sản xuất phải chú ý
đến các điều kiện an toàn, khả năng điều khiển, vận hành nhẹ nhàng, chính
xác. Dựa trên những tiêu chuẩn đó, thuỷ lực và truyền động thuỷ lực là lựa
chọn hàng đầu cho việc tính tốn thiết kế ơ tơ vận tải mỏ. Trên ô tô vận tải
mỏ, truyền động thuỷ lực được áp dụng rất nhiều trong các cơ cấu, hệ thống
như: Hệ thống truyền động (ly hợp, biến mô, hộp số…) hệ thống lái, hệ thống
nâng-hạ thùng xe, đặc biệt là hệ thống phanh…
Hệ thống truyền động thuỷ lực được áp dụng rộng rãi trên ô tô vận tải
mỏ vì chúng có những đặc điểm mà các hệ thống truyền động khác khơng có
được, đó là:
- Truyền được cơng suất lớn.
- Có phạm vi điều chỉnh vơ cấp vận tốc ở các nhánh ra rộng, nhờ vậy
cho phép tạo ra một chế độ làm việc hợp lý của cơ cấu chấp hành.
- Có khả năng đề phịng được sự cố khi máy bị quá tải.
- Kết cấu đơn giản, dễ sử dụng và điều khiển đơn giản.
- Chuyển động êm, ổn định, kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhỏ.

- Dầu truyền động là dầu khống nên có khả năng bôi trơn các chi tiết
làm việc.
1.2. Ưu nhược điểm của truyền động thuỷ lực trong ô tô vận tải mỏ
1.2.1. Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống thuỷ lực
Trong truyền động thuỷ lực, chất lỏng làm việc vừa là môi trường để
mang năng lượng, vừa là chất bôi trơn. Nó ln chịu tác động của biến đổi áp
suất, biến đổi vận tốc và nhiệt độ. Ví dụ trong truyền động thuỷ lực của các
máy mỏ thì độ chênh áp lên tới 2500N/m2, ở các cơ cấu chèn chống thuỷ lực
lên tới 8000N/m2, còn ở các máy xúc thuỷ lực có thể lên tới 500.105 N/m2


11
Tốc độ chuyển động của chất lỏng ở một số bộ phận truyền độnh thuỷ
lực tới 80m/s, còn nhiệt độ chất lỏng dao động 10 – 80 0C
Để đảm bảo cho truyền động thuỷ lực làm việc bình thường, chất lỏng
làm việc cần có những tính chất tương ứng, trước hết là khả năng ít thay đổi
tính chất lý hố trong q trình vận hành. Thơng thường người ta dùng dầu
khoáng làm chất lỏng làm việc trong truyền động thuỷ lực. Tuy nhiên với
truyền động thuỷ lực có độ tuần hồn cao của chất lỏng làm việc thì phải dùng
chất lỏng có độ nhớt thuỷ lực nhỏ để giảm tổn thất thuỷ lực.
Trong truyền động thuỷ lực ở các máy mỏ nói chung và ơ tơ mỏ nói
riêng thì truyền động thuỷ lực thể tích được áp dụng rất phổ biến. Truyền
động thuỷ lực thể tích (cịn gọi là truyền động thuỷ lực thuỷ tĩnh) nó chủ yếu
dựa vào tính chất không nén được của chất lỏng để tạo áp năng, nhờ đó mà có
thể truyền động được xa mà ít tốn năng lượng
Truyền động thuỷ lực thể tích là hệ truyền động trong đó bơm và động
cơ thuỷ lưc thuộc nhóm máy thuỷ lực thể tích. Cấu tạo của hệ thống truyền
động thuỷ lực thể tích gồm có ba bộ phận chính:
- Máy bơm (Bộ phận tạo áp)
- Động cơ thuỷ lực ở nhánh ra (Cơ cấu chấp hành)

- Bộ phận điều khiển và điều chỉnh.
Sau đây ta sẽ nghiên cứu hai dạng chuyển động của truyền động thuỷ lực thể
tích: Chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay


12
1.2.2.1 Truyền động thuỷ lực có chuyển động tịnh tiến
* Sơ đồ ngun lý
1- Van hút
2- Bơm pít tơng
3- Van đẩy
4- Động cơ pít tơng

2
1
3

4

5

5- Van phân phối
6- Bể chứa dầu

6

Hình 1.1 Sơ đồ truyền động thuỷ lực có chuyển động tịnh tiến
* Ngun lý làm việc
Khi pít tơng 2 di chuyển đi lên, chất lỏng được hút từ bể chứa 6 qua
van hút 1 vào buồng phía dưới của pít tơng của bơm 2. Khi pít tơng của bơm

di chuyển đi xuống, chất lỏng được tăng áp và đẩy qua van 3 qua cơ cấu phân
phối 5 để đi đến khoang trên của động cơ pít tơng 4. Do tác động của áp suất
chất lỏng lên pít tơng của động cơ pít tơng 4 nên pít tơng di chuyển đi xuống.
Chất lỏng từ buồng phía dưới pít tơng của động cơ pít tơng 4 theo đường dẫn
qua van phân phối 5 trở về bể chứa 6.
Nếu ta điều khiển van phân phối 5 xoay một góc 900 thì chất lỏng từ
ống đẩy của bơm pít tơng 2 qua van 3 và van phân phối 5 đi vào buồng phía
dưới của pít tơng đẩy pít tơng đi lên.
Tuỳ theo nhu cầu dẫn hướng của trục, bộ phận chấp hành (động cơ pít
tơng 4) có thể đặt thẳng đứng hoặc nằm ngang hoặc nghiêng một góc nào đó.


13
1.2.2.2 Truyền động thuỷ lực có chuyển động quay
* Sơ đồ nguyên lý

3

4

1- Bể chứa
2- Bơm rô to
3- Van phân phối

2
5

4- Động cơ rơ to
5- Van an tồn

1

Hình 1.2 Sơ đồ truyền động thuỷ lực có chuyển động quay
* Nguyên lý làm việc
Khi bơm rô to làm việc, chất lỏng được hút từ thùng chứa qua bơm rô
to 2 qua van phân phối 3 đến động cơ rô to 4. Dưới tác dụng của động năng
dòng chất lỏng làm động cơ rô to quay. Sau khi đi qua động cơ rô to 4, chất
lỏng theo đường dẫn qua van phân phối 3 để trở về thùng chứa. Khi điều
chỉnh van phân phối 3 một góc 900 thì động cơ rơ to 4 đổi chiều quay.
Nếu động cơ quá tải, áp suất trên đường ống quá cao khi đó van an toàn 5
sẽ mở ra đưa một phần chất lỏng trở về bể chứa, bảo đảm an toàn cho bơm 2.


14
1.2.2- Một số sơ đồ thuỷ lực được dùng trong ô tô vận tải mỏ
1.2.2.1 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống phanh xe ơ tơ Volvo A40D

Hình 1.3 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống phanh xe ô tô Volvo A40D


15
1.2.2.2 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống lái xe ô tô Volvo A40D

Hình 1.4 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống lái xe ô tô Volvo A40D


16
1.2.2.3 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống phanh xe ô tô Volvo A35C

Hình 1.5 Sơ đồ mạch thuỷ lực hệ thống phanh xe ô tô Volvo A35C