Thiết kế cơ cấu hạ hàng dẫn động thuỷ lực lắp trên máy kéo shibaura

LỜI CẢM ƠN
Sau hơn 3 tháng nghiên cứu triển khai và thực hiện khoá luận tốt nghiệp
chuyên ngành cơ điện, dưới sự nỗ lực của bản thân cùng sự hướng dẫn giúp đỡ và
tạo điều kiện của các thầy giáo, cơ giáo, bạn bè đồng nghiệp. Đến nay bản khố
luận đã hồn thành.
Nhân dịp này, tơi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong bộ
môn Máy lâm nghiệp – Khoa công nghiệp phát triển nông thôn –Trường Đại học
Lâm nghiệp. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Th.s Nguyễn
Văn An, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn dạy bảo tơi trong suốt q trình làm
khố luận tốt nghiệp.
Do lần đầu làm quen với cơng tác thiết kế máy, trình độ kiến thức bản thân
còn nhiều hạn chế. Nên bản luận văn này khơng tránh khỏi những thiếu sót nhất
định. Vậy tơi kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến quý báu của các thầy cô
cùng các bạn đồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
Hà tây, ngày 7 tháng 5 năm 2008
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Dương

1


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong sự nghiệp cơng nghiệp hố, hiện đại hoá của nước ta hiện nay việc cơ
giới hoá các khâu công việc là yêu cầu cấp thiết đối với tất cả các ngành sản xuất
và đặc biệt là khâu vận chuyển hàng hố.
Trong khâu vận chuyển hàng hố thì bốc dỡ là một trong những khâu công
việc nặng nhọc và nguy hiểm đối với người lao động. Nó ảnh hưởng đến năng
suất, chất lượng và giá thành vận chuyển. Do đó để nâng cao năng suất, cải thiện
điều kiện làm việc cho người lao động trong việc bốc dỡ thì cần phải áp dụng

những thiết bị cơ giới hố.
Có rất nhiều phương pháp bốc dỡ hàng hoá như: Phương pháp bốc dỡ thủ
công, phương pháp bốc dỡ sử dụng các thiết bị phụ trợ như dùng hệ thống tời cáp,
cần cẩu, tay bốc thuỷ lực, hệ thống trợ lực tự đổ…Tuỳ vào điều kiện cụ thể mà
người ta sử dụng các phương pháp bốc dỡ hàng hoá khác nhau cho phù hợp với
các mục đích và yêu cầu của việc bốc dỡ.
Nước ta với dân số 85 triệu người và tốc độ tăng trưởng kinh tế trung bình
hàng năm 8% thì nhu cầu hàng hố và vận chuyển hàng hố để phục vụ sự nghiệp
cơng nghiệp hố, hiện đại hóa là rất lớn. Do đó việc rút ngắn thời gian bốc dỡ, để
góp phần giảm sức lao động, hạ giá thành trong khâu vận chuyển hàng hoá là một
yêu cầu hết sức cần thiết.
Trên thực tế việc bốc dỡ hàng hố trong các ngành sản xuất nói chung và
bốc dỡ sản phẩm trong xưởng chế biến nói riêng vẫn còn sử dụng chủ yếu là
phương pháp bốc dỡ thủ cơng, vì vậy tốn rất nhiều thời gian, tốn nhân lực, thiếu
an tồn, giảm tính cơ giới. Để khắc phục những tồn tại trên và tận dụng thời gian
nhàn rỗi của máy kéo bánh hơi đang được sử dụng trong nông lâm nghiệp, được
sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn An tôi làm đề tài :
“Thiết kế cơ cấu nâng hạ hàng dẫn động thuỷ lực lắp trên máy kéo
Shibaura”
2


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Chúng ta đã biết rằng bốc dỡ là công việc hết sức quan trọng trong qúa trình
vận chuyển hàng hố nói chung và bốc dỡ gỗ trong nghành lâm nghiệp nói riêng,
nó quyết định đến năng suất và giá thành vận chuyển.
Để bốc dỡ hàng hóa nói chung hoặc các sản phẩm gỗ nối riêng có nhiều
phương pháp khác nhau. Từ phương pháp bốc dỡ thủ công đến bốc dỡ thủ công
kết hợp với cơ giới và bốc dỡ bằng các thiết bị chuyên dùng như: Máy kéo và thiết

bị tời cáp, máy bốc dỡ bằng tay bốc thủy lực, máy nâng hạ chuyên dùng sử dụng
bộ phận nâng hạ thủy lực,…
1.1. Phƣơng pháp bốc dỡ thủ cơng

Hình 1: Sơ đồ bốc dỡ hàng hố bằng phương pháp thủ cơng
1– Xe vận chuyển
2– Hàng hoá trên xe (gỗ)
3– Thùng chở hàng
Đây là phương pháp bốc dỡ hàng mà con người tác động trực tiếp vào đối
tượng lao động bằng tay (bốc, vác, bê, nâng …) hoặc dùng các công cụ khác như
cuốc, xẻng, dây kéo… Để đưa hàng (gỗ) lên xuống xe. Phương pháp này được sử
dụng nhiều trong những năm trước đây, đến nay vẫn được sử dụng rộng rãi ở
3


những nơi có điều kiện kinh tế khó khăn, vùng sâu vùng xa hoặc bốc dỡ các loại
hàng hoá rời rạc, dễ vỡ.
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, dễ làm, tiện lợi ở mọi nơi,
không cần đầu tư trang thiết bị bốc dỡ.
Nhược điểm của phương pháp này là tốn nhiều sức lao động của công nhân,
thời gian bốc dỡ hàng hoá dài, giá thành bốc dỡ cao và đặc biệt là nguy hiểm cho
người lao động .
1.2. Phƣơng pháp bốc dỡ bằng xeo bắn thủ công kết hợp với hầm mà

Hình 2: Sơ đồ bốc hàng bằng xeo bắn thủ công kết hợp với hầm mà
1. Xe chở hàng

4. Thanh bẩy

2. Hàng hoá (gỗ) 5. Đà nghiêng

3. Đòn kê
Phương pháp này cho xe di chuyển xuống rãnh đã được đào sẵn hoặc lợi
dụng thế đất tự nhiên và thùng xe khi đó ở vị trí thấp hơn nơi để hàng, giữa nơi để
hàng và thùng xe có đà kê.
Dùng xeo bắn kết hợp sức người để bẩy khối gỗ từ nơi để xuống thùng xe,
khi bẩy khối gỗ đến mép của đà nghiêng khối gỗ sẽ tự lăn từ đà nghiêng xuống
thùng xe nhờ trọng lựơng khúc gỗ.

4


Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, dễ làm, đầu tư trang thiết bị
không nhiều.
Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là phụ thuộc vào địa hình tự
nhiên hoặc phải mất công đào khoét, xây đắp nơi xe lên xuống, mất nhiều sức lực
của người lao động, phải di chuyển tập trung hàng hóa về một điểm cố định và
thiếu an toàn cho người lao động.
1.4. Phƣơng pháp bốc dỡ hàng dựa hàng dựa vào nguyên lý cầu bập bênh
1
4

5

2
3

Hình 5: Sơ đồ dỡ hàng dựa vào nguyên lý cầu bập bênh
1. Xe chở hàng (gỗ)

4. Hàng hóa (gỗ)

2. Trụ quay

5. Sàn sắt hoặc gỗ (cầu bập bênh)

3. Mấu hãm
Phương pháp này dùng ván gỗ chắc hoặc bệ sàn sắt (2) đặt trên một trục
quay (2) như chiếc cầu bập bênh. Xe chở hàng (1) lùi lên cầu cho đến khi trọng
tâm của xe vượt quá trục quay (sang bên phải trục quay) sẽ làm cho cầu bập bênh
tự xoay quanh trục để cho thùng xe có chiều dốc xuống, với độ nghiêng phù hợp
nắp sau của thùng xe đã tháo chốt hãm sẽ tự mở, hàng hố (4) trên thùng trượt trơi
trên sàn và rơi xuống đất. Sau khi hàng hoá rơi hết cho xe chuyển động về phía
trước (sang bên trái trục quay) để trọng tâm xe trở lại vị trí bên trái của trục quay
(2), cầu bập bênh trở về trạng thái ban đầu để xe tiến ra khỏi vị trí cầu bập bênh.
5


Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, dễ điều khiển, thời gian tiến
hành nhanh, năng suất cao, không tốn sức lao động. Có thể cố định hoặc di động
bệ đỡ để phục vụ cho việc dỡ hàng cơ động.
Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là chỉ áp dùng được với một số
loại hàng hóa nhất định, chịu va đập khi trơi xuống. Khi hàng có trọng lượng lớn
dễ gây nguy hiểm cho bệ sàn, phương tiện và hàng hóa vận chuyển bởi tác động
va đập.
1.3. Phƣơng pháp bốc dỡ hàng bằng máy kéo và thiết bị tời cáp

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý dỡ hàng bằng máy kéo và thiết bị tời cáp
1. Máy kéo

3. Dây cáp

2. Puli cuốn cáp

4. Khúc gỗ

5. Xe chở hàng (gỗ)
Phương pháp này được dùng với hàng hoá là vật thể có kích thước tương
đối lớn, được phép va chạm mạnh (sắt, gỗ). Nguyên lý của phương pháp dỡ này
là: Khi dỡ hàng xuống dùng dây cáp (3) buộc vào hai đầu khúc gỗ cần dỡ sau đó
cho tời cuốn cáp và khúc gỗ trên xe sẽ được kéo xuống. Ở đây nguồn động lực để
dẫn động cho tời được lấy từ trục thu công suất của máy kéo.

6


Hình 4: Sơ đồ nguyên lý bốc hàng bằng máy kéo và tời cáp
1. Máy kéo

2. Puli cuốn cáp

3. Cần trục

4. Ròng rọc

5. dây cáp

6. Xe chở hàng

Nguyên lý hoạt động: Mômen quay từ động cơ của ôtô qua hộp van phân
phối (hộp số phụ) dẫn động một phần cho tời (2) cuốn cáp (5) để kéo cây gỗ lên

sàn xe(6).
Ưu điểm của phương pháp này là năng suất cao, thời gian giỡ hàng ngắn,
tốn ít sức lao động, thao tác đơn giản, tương đối an toàn cho người phục vụ và
người điều khiển máy.
Nhược điểm: Phải đầu tư trang thiết bị tương đối lớn, thiết bị sử dụng cồng
kềnh, phải mất thời gian cho việc buộc cáp vào gỗ và tháo cáp ra khỏi gỗ khi công
việc dỡ hàng kết thúc, hàng hoá phải là vật thể cho phép va chạm mạnh, địa hình
cần rộng rãi cho việc di chuyển xe kéo.

7


1.5. Phƣơng pháp dỡ bằng cách nâng hạ thùng xe
1.5.1. Dỡ hàng bằng cách nâng hạ thùng xe bằng tời cáp

2
3
1
4

Hình 6: Phương pháp dỡ hàng bằng cách nâng hạ thùng bằng tời
1. Xe vận chuyển

2. Bu li

3. Dây cáp

4.Thùng xe

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Trên đỉnh cabin phía sau xe có một trụ

treo puli (2), dây cáp (3) một đầu buộc vào đầu trên thùng xe một đầu buộc vào tời
dẫn động từ trục thu công suất của xe vận chuyển và được ròng qua puli (2). Khi
cho tời cuốn cáp (3), phía trước thùng xe (4) từ từ nâng lên tạo nên độ nghiêng dọc
của thùng xe với phía sau, hàng hóa tự rơi xuống đất. Ở đây nguồn động lực dùng
cuốn cáp được dẫn động từ trục thu công suất của máy kéo hay từ hộp số phụ của
xe ơ tơ vận chuyển, thậm chí có thể dùng tời quay tay.
Ưu điểm của phương pháp này đơn giản, dễ áp dụng, thời gian dỡ hàng
ngắn, chi phí đầu tư cho thiết bị vận chuyển khơng nhiều.
Nhược điểm: Hàng hố phải chịu sự va đập, đơi khi đầu xe bềnh lên mất an
toàn nguy hiểm cho người.

8


1.5.2. Dỡ hàng bằng phƣơng pháp trợ lực thuỷ lực

2
4

1

6

3

5

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý dỡ hàng bằng phương pháp trợ lực bằng thuỷ lực
1. Xe vận chuyển

2. Thùng xe

3. Xi lanh thuỷ lực

4. Hàng hóa (gỗ)

5. Secsi

6. Chốt quay

Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến ở nước ta. Để bốc dỡ hàng hố,
người ta bố trí một cơ cấu nâng dẫn động bằng thuỷ lực đặt ở dưới gầm xe. Cơ cấu
này gồm xi lanh thuỷ lực (3) nối khớp với dầm nâng, hai đầu dầm nâng liên kết
với secsi (5) bằng chốt quay (6). Muốn dỡ hàng ta điều khiển van thủy lực cho dầu
vào ngăn dưới của xilanh khi đó dưới áp lực của dầu thủy lực cán của pít tơng đẩy
dầm nâng và phía trước thùng xe (2) từ từ được nâng lên đến một độ dốc nào đó
nắp sau của thùng đã được tháo chốt mở ra hàng hóa trên thùng xe tự trượt hoặc
lăn từ thùng xuống bãi chứa.
Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng đơn giản, nhẹ nhàng, máy có kết
cấu gọn nhẹ, cơ động, thời gian dỡ hàng ngắn, năng suất cao, giá thành bốc dỡ
thấp, an toàn cho người và thiết bị hàng hoá. Lợi dụng được công suất của xe khi
đứng yên để dẫn động cho hệ thống thủy lực hoạt động.
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là hàng hố phải là vật thể chịu
được va đập khi rơi xuống đất (bãi chứa hàng), giá thành thiết bị cao.
9


1.6. Máy bốc dỡ bằng tay bốc thuỷ lực (cần cẩu thuỷ lực)
5

3

7

4
1

2

6

8

9

Hình 8: Sơ đồ biểu diễn phương pháp bốc dỡ hàng bằng tay bốc thuỷ lực
2,3. Xi lanh thủy lực

1. Ca bin
4. Cánh tay thủy lực

5. Cẳng tay thủy lực

6. Xi lanh càng ngoạm

7. Khối hàng

8. Xe chở hàng

9. Bãi để hàng

Cần cẩu có bộ phận bốc dỡ hàng hoạt động nhờ hệ thống thuỷ lực gọi là cần
cẩu thuỷ lực.
Nếu bốc dỡ hàng bằng hệ thống tời cáp thì việc nâng hạ tải và nâng hạ cần
bốc nhờ tời quấn, ta có thể quay cần cẩu về các phía khác nhau nhờ hệ thống bánh
răng ăn khớp đặt ở dưới đáy và làm quay bệ đỡ, gọi là cần cẩu cáp.
Nếu bộ phận bốc dỡ là tay bốc thuỷ lực thì nhờ hệ thống trang bị thuỷ lực
làm cho xi lanh co duỗi để nâng hạ cần cẩu. Xi lanh thủy lực (2) hoạt động để
nâng hạ cánh tay (4), xi lanh thủy lực (3) hoạt động để co duỗi cẳnh tay (5), xi
lanh (6) hoạt động để đóng mở càng ngoạm và kẹp giữ gỗ.
Ưu điểm phương pháp này dễ sử dụng, thời gian bốc dỡ ngắn, năng suất
cao, an toàn cho người và thiết bị vận chuyển.
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là giá thành bốc dỡ cao, chỉ sử
dụng với lượng hàng hố lớn, xe vận chuyển đi thành đồn.
10


1.7. Phƣơng pháp bốc dỡ hàng bằng cần cẩu cổng
4

3

1

2

Hình 9: Sơ đồ biểu diễn phương pháp bốc dỡ hàng bằng cần cẩu tời cáp
1. Xe vận chuyển

2. Hàng hoá (gỗ)

3. Động cơ kéo cáp

4. Xe goòng

Phương pháp này sử dụng goòng (4) chạy trên các đường ray được lắp trên
cao trong các xưởng với hệ thống ròng rọc và dây cáp phụ trợ. Bộ phận chịu tải
chủ yếu của cần cần cẩu là dầm chịu tải và được chế tạo bằng các loại thép góc,
hàn cứng với các mạch xiên. Hàng sẽ được móc hoặc buộc vào dây cáp của cần
cẩu. Nhờ sự di chuyển ra xa về gần của khung cần cẩu, sự chuyển động sang trái
hay sang phải của xe goòng và hoạt động lên xuống của hệ thống tời cáp khi đó
hàng hố được bốc theo 6 hướng.
Ưu điểm của phương pháp này là năng suất cao, thời gian dỡ hàng cho một
chuyến là ngắn, chỉ cần 1 cơng nhân cho việc điều khiển xe gng.
Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là tốn nhiều chi phí cho việc
mua sắm trang thiết bị bốc dỡ, chỉ sử dụng ở nơi có hàng hố tập chung như nhà
xưởng, bãi tập chung gỗ và phái có khối lượng bốc dỡ lớn, khi có sự cố mất điện
hệ thống sẽ ngừng hoạt động khi đó mất an tồn cho người và thiết bị.

11


1.8. Phƣơng pháp tự bốc dỡ hàng bằng cần bốc thủy lực

Hình 10: Sơ đồ phương pháp tự bốc dỡ hàng bằng cần bốc thủy lực
Trên hình 9 là sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của cần bốc thủy lực. Cần bốc gồm
có trụ (2) lắp chặt với bán khung sau của máy kéo (1), cần bốc (4,7), các xi lanh
thủy lực (3,5) , tấm truyền động (6), động cơ thủy lực (8) để xoay tay bốc (9) khi
cần thiết, tay bốc (9) dùng để gom và giữ hàng khi bốc dỡ. Cần bốc gồm hai đoạn
(4) và (7) có thể quay tương ứng với nhau trong mặt phẳng đứng để thay đổi độ

vươn của cần.
Để quay cần trong mặt phẳng nằm ngang có xi lanh thủy lực, có thanh răng
ăn khớp với bánh răng gắn dưới đế trụ (2) của cần bốc. Dưới tác động của áp lực
dầu thủy lực cán pistông là thanh răng chuyển động tịnh tiến để quay bánh răng
làm quay trụ cần bốc.
Ưu điểm của phương pháp này là có kết cấu tương đối gọn nhẹ, cơ động dễ
điều khiển. Thời gian bốc hàng cho một chuyến ngắn, năng suất cao, sử dụng tốt
cho nhiều loại hàng hoá và phục vụ được trên nhiều địa hình phức tạp.
Nhược điểm của nó là chi phí để chế tạo trang thiết bị cho việc bốc dỡ cao,
không phù hợp cho xe vận chuyển với cự ly quá xa và tần xuất bốc dỡ hàng ít.
12


1.9. Phƣơng pháp bốc dỡ hàng bằng xe nâng hạ chuyên dùng dẫn động bằng
hệ thống thủy lực
Đây là một phương pháp bốc dỡ hiện đại được tích hợp nhiều tính năng ưu
việt, được sử dụng rộng rãi ở các nước phát triển như: Nhật Bản, Mỹ, Pháp, Hàn
Quốc…Ở Việt Nam máy nâng hạ chuyên dùng được sử dụng nhiều ỏ hải cảng,
kho hàng lớn, bến bãi trung chuyển hàng hóa…

13


Cấu tạo:

Hình 11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của xe nâng hạ chuyên dùng dẫn động
bằng hệ thống thủy lực
1. Xe nâng hàng

4. Con chạy

2. Giá đứng

5. Xi lanh thủy lực

3. Càng nâng

6. Xi lanh điều chỉnh độ nghiêng khung đỡ

Tuỳ vào vị trí của khối hàng cần bốc dỡ ở trên cao hay dưới thấp mà người
công nhân điều khiển van phân phối cho dầu thuỷ lực bơm vào ngăn trên hoặc
ngăn dưới của xilanh (5) khi đó việc nâng khối hàng lên cao hay hạ khối hàng
xuống thấp sẽ được thực hiện.
Nguyên lý hoạt động hệ thống thủy lực khi ta hạ khối hàng từ trên cao
xuống vị trí thấp hơn: Khi khối hàng ở trên cao muốn bốc dỡ xuống vị trí thấp hơn
ta điều khiển van phân phối để dầu thuỷ lực vào ngăn dưới của xilanh (5) đẩy càng
nâng từ vị trí ban đầu (dưới thấp) đi lên đến độ cao của đáy khối hàng cần bốc
xuống. Khi đó dưới áp suất của dầu thuỷ lực pistông đẩy con chạy (4) di chuyển
lên trên dọc theo rãnh của khung đỡ (2), kéo theo càng nâng 3 đi lên. Khi càng
nâng (3) đến độ cao của đáy khối hàng cần bốc ta điều khiển van phân phối ngừng
cung cấp dầu thuỷ lực vào ngăn dưới của xilanh (5), lúc này người lái điều khiển
14


cho máy nâng tiến đến khối hàng để hai càng nâng (3) lùa vào đế của khối hàng và
nâng khối hàng lên một chút khoảng (8  14 cm) rồi lùi máy ra và di chuyển
chuyển máy tiến hoặc lùi để đưa khối hàng đến vị trí cần thiết.
Sau khi di chuyển khối hàng đến vị trí cần dỡ xuống, ta điều khiển van phân
phối để cho dầu thuỷ lực vào ngăn trên của xilanh (5), dưới áp suất của dầu thuỷ
lực đẩy pistông dịch chuyển xuống dưới kéo con chạy (4) di chuyển trên khung đỡ

(2) và khi đế của khối hàng chạm bệ kê hàng ta điều khiển hạ càng nâng xuống
một chút (5  8cm) để tách càng nâng ra khỏi đế hàng rồi lùi máy ra kết thúc quá
trình hạ khối hàng. Để tránh hiện tượng khi xe di chuyển hàng bị rơi ta có thể thay
đổi độ nghiêng của khung đỡ (2) thông qua xilanh (6).
Còn nguyên lý hoạt động của bộ phận nâng hạ thuỷ lực khi ta nâng khối
hàng từ dưới thấp nên cao cũng hoàn toàn tương tự như việc hạ khối hàng từ trên
cao xuống vị trí thấp hơn chỉ khác là ta cho bơm, bơm dầu thủy lực vào ngăn dưới
của xilanh (5).
Ưu điểm nổi bật là có năng suất bốc dỡ hàng cao, cơ động, dễ điều khiển,
thời gian cho một chuyến bốc dỡ ngắn, có thể bốc dỡ cho nhiều loại hàng hoá kể
cả những loại hàng hoá đặc biệt như hàng hoá dễ vỡ, các chất hoá học…
Nhược điểm: Giá thành đầu tư vốn ban đầu lớn, cần chế độ bảo dưỡng
thường xuyên cho máy, địa bàn hoạt động phải tương đối bằng phẳng.
1.10. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thực tế ở bất kỳ ngành sản xuất nào cũng cần có sự lưu thơng vận
chuyển hàng hóa. Để vận chuyển được hàng hóa thì đều phải có khâu bốc dỡ hàng
hóa lên và xuống cho các phương tiện vận chuyển.
Để cải thiện điều kiện làm việc, tăng năng suất, hạ giá thành và đảm bảo an
toàn lao động cho con người chúng ta ngày càng đẩy mạnh việc cơ giới hóa các
khâu cơng việc nói chung và khâu bốc dỡ hàng hóa nói riêng. Đó cũng chính là

15


mục tiêu cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa mà đại hội Đảng toàn quốc lần thứ IX và
thứ X đã đề ra.
Nước ta với dân số 85 triệu người, trong đó có 70% dân số sống về nghề sản
suất nơng lâm nghiệp vì vậy để đáp ứng sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa
nơng nghiệp nơng thơn thì việc cơ giới hóa các khâu sản suất nói chung và cơ giới
hóa khâu bốc dỡ hàng hóa trong sản xuất lâm nghiệp nói riêng là điều quan trọng

và cần thiết.
Ngồi việc chúng ta đã và đang nhập ngoại các thiết bị chuyên dùng để bốc
dỡ hàng hóa cho các khu khai thác, chế biến như: Máy Volvo, LKT 80, TDT 55,
vv… Bên cạnh đó trong nghành nơng, lâm nghiệp nước ta cũng nhập ngoại một số
loại máy kéo bánh xích và bánh hơi cỡ vừa và nhỏ như: Shibaura, Komatsu,
Kubota, vv….Tuy nhiên trong sản xuất nông lâm nghiệp các loại máy này vẫn chỉ
được sử dụng theo tính chất thời vụ, thời gian nhàn rỗi của máy cịn nhiều vì thế
để phát huy hết công suất, thời gian và hiệu quả làm việc của máy chúng ta cần
phải nghiên cứu thiết kế ra các thiết bị canh tác chuyên dùng đa dạng phục vụ
nhiều cơng việc khác nhau. Chính vì vậy để phát huy thế mạnh của máy kéo
Shibaura như có kích thước nhỏ gọn, cơng suất vừa phải, ngồi việc cơ động trên
địa bàn nông lâm nghiệp để cầy bừa theo thời vụ chúng tôi nghiên cứu thiết kế bộ
phận nâng hạ hàng để bốc dỡ gỗ trong xưởng chế biến và phục vụ các công việc
khác trong đời sống xã hội.
Đó là lý do tơi lựa chọn đề tài: “Thiết kế cơ cấu nâng hạ hàng dẫn động
bằng thủy lực lắp trên máy kéo Shibaura”.

16


Chƣơng 2
TÌM HIỂU VỀ MÁY KÉO SHIBAURA
2.1. Tìm hiểu về máy kéo Shibaura
Máy kéo Shibaura có rất nhiều loại, để phù hợp với tính chất cơng việc là
nâng hạ hàng tơi chọn loại máy Shibaura bốn bánh chủ động, có công suất 34 mã
lực. Loại máy này lái bằng vô lăng trợ lực thuỷ lực nên sử dụng dễ dàng và thao
tác đơn giản.

Hình 12: Máy kéo Shibaura
Máy kéo Shibaura là loại máy kéo bốn bánh, do Nhật Bản sản xuất được

nhập vào Việt Nam. Máy có cơng suất 34 mã lực, tiêu thụ nhiên liệu thấp có trục
thu cơng suất phụ thuộc được bố trí ở phía sau. Máy kéo Shibaura có kích thước
nhỏ ngọn nên khả năng làm việc cơ động và linh hoạt ở những nơi diện tích hẹp.
Bên cạnh đó máy có khả năng làm việc đa năng như có thể sử dụng làm nơng, lâm
nghiệp như cầy, bừa, phay đất, vận chuyển nông lâm sản như lúa,gỗ…
17


 Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy kéo Shibaura

Máy kéo Shibaura SD4000 là loại máy kéo bốn bánh, hai cầu chủ động.
Số vòng quay định mức: n =2500 v/p
Các kích thước chung:
Chiều dài: 2650 mm
Chiều rộng: 1220 mm
Chiều cao: 1250 mm
Khoảng cách giữa hai vết bánh xe:
Bánh trước: 980 mm
Bánh sau: 980 mm
Chiều dài cơ sở của máy kéo là: 1500 mm
Chiều cao ánh sáng: 450 mm
Trọng lượng máy kéo: Gd =1200Kg
Toạ độ trọng tâm:
Thoe chiều dọc: 960 mm
Theo chiều ngang: 620 mm
Theo chiều cao: 580 mm
Trục thu cơng suất bố trí phía sau loại phụ thuộc.
Kiểu lốp:
Lốp trước: Đường kính D1 =640 mm
Bề rộng lốp B1 =180 mm

Lốp sau: Đường kính D2 =1020 mm
Bề rộng lốp B2 =260 mm
Hệ thống truyền lực có cơn ma sát thường đóng.

18


2.2. Hệ thống thủy lực trên máy kéo Shibaura

Hình 13: Sơ đồ hệ thống thủy lực trên máy kéo Shibaura
1. Bình chứa dầu

5. Xi lanh thủy lực

2. Bơm dầu

6. Tay điều khiển

3. Bầu lọc dầu

7. Van an toàn

4. Hộp van phân phối
Nguyên lý hoạt động: Dầu từ bình chứa (1) được bơm (2) bơm, đẩy với áp
suất cần thiết qua bầu lọc dầu (3) đến hộp van phân phối (4). Tùy vào vị trí của tay
điều khiển thủy lực (6) mà dầu có áp lực từ bơm đưa tới sẽ theo các đường dẫn
đến một trong hai khoang trên hoặc dưới của xilanh thủy lực (5) để xi lanh làm
việc theo hành trình nâng hoặc hạ. Và dầu ở khoang còn lại theo ống dẫn qua hộp
van phân phối trở về bình chứa.
Khi bơm dầu tạo nên áp suất cao hơn định mức, lúc đó van an tồn (7) mở

ra một phần dầu qua van an tồn về bình chứa làm giảm và giữ ổn định áp suất
dầu trên đường dẫn tới hộp van phân phối và xi lanh thủy lực.

19


Chƣơng 3
ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ
3.1. Tiêu chí lựa chọn phƣơng án thiết kế
Việc đưa ra phương án thiết kế phù hợp để tính tốn là cơng việc hết sức
quan trọng và mang ý nghĩa quyết định cho sự tồn tại và hiệu quả của thiết bị.
Phương án được lựa chọn để tính tốn, thiết kế phải là phương án tối ưu, đáp ứng
được những yêu cầu kỹ thuật sau đây:
1. Phải có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo trong nước với vốn đầu tư thấp.
2. Đảm bảo làm việc liên tục, cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao.
3. Tuổi thọ của chi tiết máy phải cao.
4. Dễ tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa.
5. Thao tác đơn giản thuận tiện cho người sử dụng.
6. Khả năng ổn định của liên hiệp máy phải cao.
3.2. Các phƣơng án thiết kế
3.2.1. Phƣơng án 1: Hệ thống nâng hạ hàng lắp sau máy kéo

Hình 14: Sơ đồ hệ thống nâng hạ hàng lắp sau máy kéo

20


1. Máy kéo

5. Puli

2. Xy lanh thủy lực

7. Thanh chạy

3,6. Các con chạy

8. Giá đứng

4. Xích kéo

9. Càng nâng

10. Xilanh điều chỉnh độ nghiêng
Nguyên lý cấu tạo: xilanh thủy lực (2) đầu trên được lắp cố định với thanh
chạy (7) đầu dưới được hàn với khung máy kéo, thanh chạy (7) dịch chuyển tịnh
tiến trên rãnh của giá đứng (8) nhờ các con chạy (3). Xích kéo (4) một đầu được
hàn cố định vào con chạy (6) một đầu được lắp cố định vào xilanh (2). Con chạy
(6) dịch chuyển trên rãnh của thanh chạy (7), càng nâng (9) lên xuống được là nhờ
có xích kéo (4). Puli (5) chuyển động song phẳng theo hành trình lên xuống của
xilanh (2), có nhiệm vụ thay đổi hướng chuyển động của xích kéo (4). Khi thanh
chạy (7) dịch chuyển lên trên, puli (5) có chiều quay cùng chiều kim đồng hồ và
ngược lại khi thanh chạy (7) dịch chuyển xuống dưới puli (5) có chiều quay ngược
chiều kim đồng hồ. Càng nâng (9) được hàn cố định với con chạy (6) và được
nâng hạ theo chiều dịch chuyển của thanh chạy (7) và chiều quay của puli (5).
Xilanh (11) hoạt động độc lập dùng để điều chỉnh độ nghiêng của càng nâng (9).
Ngồi ra giá đứng (8) cịn được lắp khớp quay với khung xe nâng.
Hoạt động: Di chuyển máy nâng đến gần khối hàng cần bốc dỡ, tuỳ vào vị
trí của khối hàng ở trên cao hay ở dưới thấp mà người công nhân điều khiển hệ
thống thủy lực để cho xilanh (2) hoạt động.

Nếu khối hàng ở vị trí dưới thấp ta điều khiển hạ càng (9) xuống rồi lùi máy
đến, lùa 2 thanh của càng nâng (9) vào phía dưới của đáy khối hàng cần bốc, khi
hai thanh của càng nâng đã lùa vào đế khối hàng lúc này ta điều khiển van phân
phối cho dầu thủy lực vào ngăn dưới của xilanh (2). Dưới áp suất của dầu thủy lực
pistông được đẩy lên kéo theo thanh chạy (7) và càng nâng (9) cũng dịch chuyển
lên trên khi đó khối hàng trên càng nâng được nâng lên nhờ sự chuyển động của
21


xích kéo (4). Sau khi bốc khối hàng nên đến độ cao cần thiết, điều khiển van phân
phối ngừng cung cấp dầu thuỷ lực vào ngăn dưới của xilanh (2), rồi tiến máy ra di
chuyển khối hàng đến vị trí cần để hàng.
Và quá trình dỡ hàng cũng giống với quá trình bốc khối hàng chỉ khác là lúc
này ta điều khiển van phân phân phối cho dầu thủy lực bơm vào ngăn trên của xi
lanh (2), dưới áp suất của dầu thủy lực pistông được đẩy xuống làm cho thanh
chạy (7) và càng nâng (9) cũng di chuyển xuống, puli (8) quay theo chiều ngược
chiều kim đồng hồ khi đó khối hàng được hạ xuống, khi khối hàng xuống tới vị trí
cần đặt ta điều khiển tay thủy lực để càng nâng và vật nâng (hàng hóa) dừng lại
trên đà kê sau đó hạ càng nâng thấp hơn cao độ của đế khối hàng một chút khoảng
(7cm  10cm) sau đó tiến máy và vật nâng sẽ được để lại trên giá đỡ hoặc mặt đất
kết thúc một hành trình bốc hàng, chuyển hàng, dỡ hàng. Để tránh hiện tượng khi
xe di chuyển hàng bị rơi ta có thể thay đổi độ nghiêng của càng nâng (9) thông
qua xilanh (10).
3.2.2. Phƣơng án 2: Hệ thống nâng hạ hàng lắp trƣớc máy kéo

Hình 15: Sơ đồ bộ phận nâng hạ hàng được lắp vào phía trước sécsi
(khung) máy kéo
22

1. Máy kéo

2. Xilanh nâng hạ càng nâng

3. Puli

4,8. Các con chạy

5. Thanh chạy

6. Giá đứng

7. Càng nâng

9. Xích tải

10. Xilanh điều chỉnh độ nghiêng càng nâng
Về cấu tạo: Hệ thống nâng hạ hàng bằng thủy lực lắp trước máy kéo có cấu
tạo giống với cấu tạo của hệ thống nâng hạ lắp sau máy kéo.
Nguyên lý hoạt động của máy nâng khi hạ khối hàng từ vị trí trên cao xuống
vị trí thấp hơn: Điều khiển van phân phối cho dầu thủy lực vào ngăn dưới của xi
lanh (2), dưới áp suất của dầu thủy lực pistông được đẩy lên kéo theo thanh chạy
(5) và càng nâng (7) ở vị trí ban đầu (dưới thấp) dịch chuyển trên giá đứng (6), khi
càng nâng lên đến độ cao của đế khối hàng lúc này khóa van phân phối ngừng
cung cấp dầu vào ngăn dưới xi lanh (2). Cho máy nâng tiến đến khối hàng, lùa hai
thanh của càng nâng (7) vào đế khối hàng và khi hai thanh của càng nâng đã lùa
vào đế khối hàng ta điều khiển van phân phối cho dầu thủy lực vào ngăn dưới của
xi lanh (2) để nâng càng (7) và khối hàng lên một chút (7  10 cm). Thực hiện lùi
máy ra và di chuyển máy để đưa khối hàng đến vị trí cần thiết.
Sau khi khối hàng đã di chuyển đến vị trí cần dỡ cho máy tiến đến bệ kê

hàng sao cho đế khối hàng đặt đúng bệ kê và thực hiện quá trình dỡ hàng, tránh
hiện tượng đế khối hàng tiếp xúc với càng nâng trong khi dỡ hàng ta điều khiển
van phân phối cho đầu thủy lực vào ngăn trên của xi lanh (2) để càng nâng hạ thấp
xuống một chút (5  8cm) và lùi máy ra kết thúc quá trình bốc dỡ. Để tránh hiện
tượng khi xe di chuyển hàng bị rơi ta có thể thay đổi độ nghiêng của càng nâng (7)
thông qua xi lanh (9).

23


3.3. Phân tích ƣu nhƣợc điểm của các phƣơng án
3.3.1. Phƣơng án 1
a) Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản
- Dễ chế tạo và lắp ráp, tải trọng hàng tác dụng nên bánh sau là chủ yếu
b) Nhược điểm
- Việc điều khiển máy bốc dỡ hàng là khó khăn, khả năng ổn định của LHM
thấp có thể nguy hiểm khi sử dụng việc di chuyển máy nâng để bốc hàng là lùi xe.
3.3.1. Phƣơng án 2
a) Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản
- Dễ chế tạo và lắp ráp, liên hợp máy ổn định
- Việc điều khiển thuận tiện và chính xác hơn.
b) Nhược điểm
- Tải trọng hàng nâng tác dụng chủ yếu lên bánh trước
3.3. Lựa chọn phƣơng án thiết kế
Qua tìm hiểu nguyên lý cấu tạo, so sánh, đối chiếu ưu nhược điểm của hai
phương án đã đưa ra và căn cứ với những tiêu chí lựa chọn tơi thấy phương án 2 là
có nhiều ưu điểm, cấu tạo lại đơn giản và điều đặc biệt là dễ dàng điều khiển sử
dụng. Chính vì vậy tơi chọn phương án 2 để tính tốn thiết kế.

24


Chƣơng 4
THIẾT KẾ HỆ THỐNG NÂNG HẠ THỦY LỰC
4.1. Tính toán hệ thống thủy lực
4.1.1. Xác định tải trọng lớn nhất khi nâng hàng
Với mục tiêu đề tài “ Thiết kế cơ cấu nâng hạ hàng dẫn động bằng thủy
lực lắp trên máy kéo Shibaura” chủ yếu phục vụ việc bốc dỡ gỗ trong xưởng
chế biến lâm sản. Do đó để xác định tải trọng lớn nhất khi nâng hàng tôi đi khảo
nghiệm thực tế tại Trung tâm chuyển giao công nghiệp rừng Trường Đại học Lâm
nghiệp và công ty lâm sản Giáp Bát, ở đây chủ yếu chế biến các loại gỗ thuộc
nhóm 5 như: Keo, thơng, bạch đàn…và có khối lượng riêng trung bình  d = (1,32
 1,54)g/cm , với thể tích khối thành phẩm 1m  0,7m  0,5m = 0,35m , tải trọng
3

3

cho 0,35m 3 hàng hóa là 539 (kg).
Tải trọng nâng hàng an tồn:
Q nâng = k.  Qhàng  QKhB 
Trong đó:
k – hệ số an toàn, lấy k = 1,3
Q Hàng – Khối lượng hàng nâng, Q Hàng = 539 (kg)
Q KhB – Khối lượng khung bệ
Khối lượng khung bệ chính bằng khối lượng càng nâng (7), các thanh giằng,
khối lượng thanh chạy (5) và một số bu lông đai ốc lắp ghép. (H.15)
Stt

Tên gọi

Số lượng

Loại vât liệu

Khối lượng (kg)

1

Thanh chạy

2

Thép CT3

145

2

Càng nâng

2

Thép CT3

41

3

Thanh rằng

4

Thép CT3

28

4

Bulông,đai ốc

6

Thép 45

3

Q KhB = 145 + 41 + 28 +3 = 217 (kg)
 Q Nâng = 1,3.(539 + 217) = 983 (kg)

25