TÍNH TOÁN hệ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY lực của máy xúc một gầu TRUYỀN ĐỘNG THỦY lực DI CHUYỂN BÁNH XÍCH

Khoa Cơ Khí Giao Thơng
Bộ mơn Cơ Kỹ Thuật
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Sinh viên thực hiện:
Lớp:
Mã sinh viên:

Đinh Xn Thắng
17C4A
103170039

Đề tài:
TÍNH TỐN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC CỦA MÁY XÚC
MỘT GẦU TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC DI CHUYỂN BÁNH XÍCH
Dung tích của gầu:
Áp suất làm việc của dầu:

V = 0,4 m3
p = 32 MPa

Nội dung:
- Xác định nhiệm vụ đồ án môn học theo công việc của máy.
- Xây dựng sơ đồ truyền động thủy lực.
- Tính chọn các thơng số cơ bản của máy.
- Tính chọn các phần tử bơm, động cơ thủy lực, chất lỏng, đường ống.
- Mô tả các phần tử trong hệ thống.
- Đánh giá tính kỹ thuật – kinh tế của hệ thống.

Ngày nhận …./…./ 2019
Ngày nộp …./.…/ 2019

Trưởng bộ môn

Ngày …tháng…năm 2019
Giáo viên hướng dẫn


Đồ án truyền động thủy lực

GVHD: TS. Lê Minh Đức

LỜI MỞ ĐẦU
Đồ án học phần Truyền động thủy khí động lực là một đồ án rất quan
trọng sau đối với sinh viên nghành động lực nói riêng và sinh viên nghành kĩ
thuật nói chung. Em được giao nhiệm vụ là: “Tính tốn hệ thống truyền động
thủy lực của máy xúc một gầu truyền động di chuyển bánh xích với áp suất dầu
làm việc 32MPa và dung tích gầu 0,4m3”
Bước vào thế kỉ XXI, đất nước ta đang trong giai đoạn đẩy mạnh cơng
nghiệp hóa, hiện đại hóa việc xây dựng ngày càng được đẩy manh, nhu cầu đào
và vận chuyện đất đá với khối lượng lớn là vô cùng bức thiết. Bên cạnh đó, việc
khai thác tài nguyên thiên nhiên phát triển mạnh cũng là lý do làm cho máy xúc
đất được sử dụng rộng rãi hiện nay. Vì máy xúc làm việc có năng suất cao, làm
việc trong nhiều điều kiện khó khăn, tiết kiệm được nhân cơng, cơng suất lớn
nên nâng cao được hiệu quả lao động. Trong máy xúc, hệ thống thủy lực là
quan trọng nhất vì nó đảm nhiệm cơng tác chính. Vì vậy việc tính tốn hệ thống
thủy lực của máy xúc là vơ cùng quan trọng.
Trong quá trình làm đồ án, do trình độ hạn chế, tài liệu chưa đầy đủ nên
không thể tránh khỏi sai sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô.
Cuối cùng, em xinh chân thành gửi lời cám ơn đến thầy Lê Minh Đức đã tận
tình hướng dẫn em trong q trình hồn thành đồ q. Em xin cảm ơn.

SVTH: Đinh Xuân Thắng
2

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực

GVHD: TS. Lê Minh Đức

PHẦN MỘT: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY XÚC
I.

Công dụng của máy xúc
Máy xúc một gầu là một trong những loại máy chủ đạo trong cơng tác làm
đất nói riêng và trong cơng tác xây dựng nói chung. Máy xúc thường làm nhiệm
vụ khai thác đất và đổ đất vào phương tiện vận chuyển, hoặc chúng tự đào và
vận chuyển đất trong phạm vi cự ly ngắn như đào trên kênh mương. Nó đảm
nhiệm 50-70% khối lượng cơng tác đào xúc đất. Trong các cơng trình xây dựng
đường, đê đập, thủy điện, khai thác mỏ… máy xúc một gầu là loại máy quan
trọng nhất.
Máy xúc một gầu là loại máy làm việc theo chu kỳ gồm các ngun cơng
đào tích đất và nâng gầu lên và đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành
đống.
Bên cạnh đó, máy xúc cịn thể thực hiện nhiều thiết bị cơng tác khác để
thực nhiều tính năng khác như búa đống cọc, phá đá, cầu, nhổ cây, đầm mặt…
II. Cấu tạo chung của máy xúc.
Máy xúc một gầu truyền động di chuyển bánh xích có các bộ phận chính

sau:
 Xe cơ sở với hệ thống vận hành xích
 Sàn quay
 Thiết bị cơng tác
 Hệ thống dẫn động thủy lực
 Hệ thống điện
 Các thiệt bị phụ khác: Gầu ngoặm, búa phá, gầu đào…

SVTH: Đinh Xuân Thắng
3

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
4

GVHD: TS. Lê Minh Đức
5
6

7

8

2
10
3

1

9

11

Hình a: Sơ đồ kết cấu của máy xúc
1-Gầu; 2-Tay gầu; 3- Xylanh gầu; 4- Xylanh tay cần; 5- Cần; 6- Xy lanh cần;
7- Ca-bin; 8-Động cơ; 9- Dải xích; 10- Mô tơ di chuyển; 11- Sắt xi;

III. Nguyên lý hoạt động chung
Khi động cơ (8) làm việc. Công suất được truyền qua bánh đà đến bơm
thuỷ lực. Bơm thuỷ lực làm việc, hút dầu từ thùng dầu và đẩy đến cụm van phân
phối chính. Trên ca bin (7) người vận hành sẽ tác động đến các cần điều khiển
thiết bị cơng tác, quay toa, di chuyển. Khi có sự tác động của người vận hành
một dòng dầu điều khiển sẽ được mở đi đến cụm van phân phối chính. 
Dịng dầu điều khiển này sẽ có tác dụng đóng/mở cụm van phân phối tương ứng
cho thiết bị công tác, quay toa, di chuyển. Đường dầu chính đến xi lanh cần (6),
xi lanh tay gầu (4) hoặc xi lanh gầu (3). Như vậy thiết bị cơng tác có thể làm
việc theo ý muốn của người vận hành. Đường dầu đi đến mô tơ quay toa hoặc
SVTH: Đinh Xuân Thắng
4

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
GVHD: TS. Lê Minh Đức

mô tơ di chuyển (10) làm cho các mô tơ này quay. Mơ tơ sẽ kéo cho toa quay
hoặc kéo xích (9) thông qua truyền động cuối và bánh sao làm cho xe di chuyển
được. Đường dầu trước khi về thùng được làm mát ở két mát và được lọc bẩn ở
lọc dầu thuỷ lực. Áp lực của hệ thống thuỷ lực được giới hạn bởi van an tồn,
thơng thường được lắp ở cụm van phân phối chính. Khi áp lực hệ thống đạt đến
giới hạn của van thì van sẽ mở ra và cho dầu chảy về thùng.

SVTH: Đinh Xuân Thắng
5

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực

GVHD: TS. Lê Minh Đức

PHẦN HAI:
TÍNH TỐN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
I. Các thơng số cơ bản.
1. Các thông số cơ bản của máy tham khảo, máy xúc Kobelco - SK 100 [5]
Tên chi tiết

Giá trị

Đơn vị

Khối lượng xe

10500

Kg

Dung tích gầu

0,4

m3

Động cơ
Dung tích thùng nhiên liệu

ISUZU 4BD1
250

lít

Số xilanh động cơ

4

Chiều dài tay cần

2270

mm

Chiều dài toàn bộ

7240

mm

Chiều rộng toàn bộ

2490

mm

Chiều cao toàn bộ

2725

mm

Khoảng sáng gầm xe

455

mm

Khối lượng gầu

350

Kg

Khối lượng cần

730

Kg

Khối lượng tay cần

310

Kg

2. Thông số cho trước.
Dung tích gầu: V = 0,4 m3
Áp suất làm việc của gầu: p = 32 MPa
3. Thông số chọn.
Dựa vào bảng 1.II.1 trang 16 và bảng 1.III.1 trang 30, tài liệu [1], ta tra được
trọng lượng riêng và hệ số tơi của đất loại III và hệ số lực cản cắt của đất loại
III như sau:
Trọng lượng riêng của đất γ

18

Hệ số tơi (Kt)

1,2

SVTH: Đinh Xuân Thắng
6

Lớp: 17C4A

KN/m3
Trang


Đồ án truyền động thủy lực
Hệ số lực cản cắt (K1)

GVHD: TS. Lê Minh Đức
N/m2

20

4. Sơ đồ tổng thể máy.

5. Hệ thống thủy lực trên máy xúc.
11
9

10
8
7

6
SVTH: Đinh Xuân Thắng
7

5
Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực

GVHD: TS. Lê Minh Đức

3
4
1

2

Các phần tử trong sơ đồ mạch thủy lực trên:
1 – Thùng chứa dầu.
2 – Bơm thủy lực.
3 – Động cơ điện.
4 – Bầu lọc thủy lực.
5 – Van một chiều.
6 – Van an toàn.

7 – Van phân phối.
8 – Bộ ổn tốc.
9 – Xylanh gầu.
10 – Xylnah tay cần.
11 – Xylanh cần.

6. Các phần tử thủy lực trong hệ thống.
a. Xylanh thủy lực.
Xylanh thủy lực là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi thế năng của dầu thành cơ

năng, thực hiện chuyển động thẳng.
Cấu tạo của xylanh có nhiều loại: xylanh đơn, xylanh kép. Xylanh thủy lực ta
dùng trong hệ thống là xylanh kép.
b. Van phân phối.
Cơ cấu phân phối được dùng để đổi nhánh dòng chảy ở các nút ở lưới đường
ống và phân phối chất lỏng vào các đường ống theo một quy luật nhất định. Nhờ
vậy, ta có thể đảo chiều chuyển động của bộ phận chấp hành hoặc điều khiển nó
theo một quy luật nhất định.
Chất lỏng từ bơm trước khi đến động cơ thủy lực qua cơ cấu phân phối. Cơ cấu
là nơi tập trung các đầu mối lưu thông của chất lỏng. Ở đây, chất lỏng từ bơm
đến được phân phối vào các nhánh khác nhau của đường lưới ống.
Van phân phối ta dùng trong hệ thống là van phân phối điều khiển bằng thủy
lực.
Ký hiệu:

c. Van an tịan.
Cơng dụng của van an toàn là dùng để khống chế áp suất chất lỏng trong hệ
thống thủy lực không vượt quá trị số quy định đề phòng quá tải. Nguyên tắc làm
việc của van là khi áp suất trong hệ thống vượt quá mức điều chỉnh, van an toàn
tự động mở ra để đưa dầu về bể. Van được thiết kế dựa trên cân bằng của áp suất
dầu tác dụng lên con trượt và ngược chiều với lực của lò xo. Khi áp suất vượt
qúa mức quy định, áp suất này sẽ thắng được lực lị xo và hình thành khe hở
SVTH: Đinh Xn Thắng
Lớp: 17C4A
Trang
8


Đồ án truyền động thủy lực
GVHD: TS. Lê Minh Đức

thông dầu để đưa dầu về thùng chứa. Khi chất lỏng chảy về thùng chứa làm cho
áp suất trong hệ thống giảm xuống như mức quy định đã được diều chỉnh trước.

Hình: a. Kết cấu của van an tồn

b. Ký hiệu

d. Van một chiều.
Van một chiều dùng để điều khiển đi theo một chiều nhất định và chặn theo
chiều ngược lại.
Ứng dụng của van một chiều: đặt ở đường ra của bơm (để chặn dầu về bể); đặt ở
cửa hút của bơm (chặn dầu ở trong bơm); khi sử dụng hai bơm dầu dùng chung
cho một hệ thống (nhằm giảm tiêu hao cơng suất).

Hình: a.

Kết cấu của van một chiều

b. Ký hiệu

e. Bộ ổn tốc.
Trong nhưng cơ cấu chấp hành cần chuyển động êm, độ chính xác cao, thì hệ
thống điều đơn giản như trên khơng đảm bảo được, vì nó không khắc phục được
SVTH: Đinh Xuân Thắng
Lớp: 17C4A
Trang
9


Đồ án truyền động thủy lực

GVHD: TS. Lê Minh Đức
nguyên nhân gây ra sự không ổn định chuyên động, như tải trọng thay đổi, độ
đàn hồi của dầu, độ rò dầu củng như sự thay đổi nhiệt độ. Ngoài những nguyên
nhân trên hệ thống dầu ép làm việc còn ảnh hưởng những thiếu sót về kết cấu
như: các cơ cấu điều khiển khơng chính xác, vv…
Do đó, muốn cho vận tốc được ổn định, duy trì trị số được đã điều chỉnh, trong
các hệ thống điều chỉnh vận tốc kể trên, cần lắp thêm một số bộ phận, để loại trừ
các nguyên nhân làm mất ổn định vận tốc.
Để cho vận tốc không thay đổi khi tải trọng thay đổi, người ta sử dụng bộ ổn tốc
gồm: van tiết lưu và van giảm áp. Bộ ổn tốc có nhiệm vụ giữ áp suất ∆ p qua van
tiết lưu không thay đổi.
Trong hệ thống ta lắp bộ ổn tốc ở trên đường về:
Ưu điểm:
- Xylanh làm việc với vận tốc nhỏ và tải trọng lớn.
- Có thể điều chỉnh vận tốc nhỏ.
- Nhiệt sinh ra sẽ về bể dầu.
Nhược điểm:
- Lực ma sát của xylanh lớn.
- Van tràn làm việc liên tục.

Hình: a. Kết cấu của bộ ổn tốc

b. Ký hiệu

f. Thùng chứa dầu.
Thùng dầu có nhiệm vụ chính sau:
- Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín (cấp và nhận dầu
chảy về).
- Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc.
SVTH: Đinh Xuân Thắng

10

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
GVHD: TS. Lê Minh Đức
- Lắng đọng các chất cạn bã trong quá trình làm việc.
- Tách nước.

Cách chọn kích thước bể dầu:
Đối với các loại bể dầu di chuyển, ví dụ bể dầu trên các xe vận chuyển thì
có thể tích bể dầu được chọn như sau:
V = 1,5.Qv

Hình: Kết cấu của bể dầu

1-Động cơ điện; 2- ống nén ; 3- bộ lọc ; 4- phía hút; 5- vách ngăn ; 6- Phía xả ;
7- mắt dầu ; 8- đổ dầu ; 9- ống hồi dầu từ hệ thống
Bể dầu được ngăn làm hai ngăn bởi một màng lọc (5). Khi mở động cơ (1),
bơm dầu làm việc, dầu được hút lên qua bộ lọc (3) cấp cho hệ thống điều khiển,
dầu xả về được cho vào một ngăn khác. Dầu thường đổ vào bể qua một cửa (8)
bố trí trên nắp bể lọc và ống xả (9) được đặt vào gần sát bể chứa. Có thể kiểm
tra mức dầu đạt yêu cầu nhờ mắt dầu (7). Nhờ các màng lọc và bộ lọc, dầu cung
cấp cho hệ thống điều khiển đảm bảo sạch. Sau một thời gian làm việc định kỳ
thì bộ lọc phải được tháo ra rữa sạch hoặc thay mới. Trên đường ống cấp dầu
(sau khi qua bơm) người ta gắn vào một van tràn điều chỉnh áp suất dầu cung
cấp và đảm bảo an toàn cho đường ống cấp dầu.

g. Bầu lọc dầu.
Trong q trình làm việc, dầu khơng tránh khỏi bị nhiễm bẩn do các chất
bẩn từ bên ngoài vào, hoặc do bản thân dầu tạo nên. Những chất bẩn ấy sẽ làm
kẹt các khe hở, các tiết diện chảy có kích thước nhỏ trong các cơ cấu dầu ép, gây
nên những trở ngại, hư hỏng trong các hoạt động của hệ thống. Do đó trong các
SVTH: Đinh Xuân Thắng
11

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
GVHD: TS. Lê Minh Đức
hệ thống dầu ép đều dùng bộ lọc dầu để ngăn ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên
trong các cơ cấu, phần tử dầu ép. Bộ lọc dầu thường đặt ở ống hút của bơm.
Trường hợp dầu cần sạch hơn, đặt thêm một bộ nữa ở cửa ra của bơm và một bộ
ở ống xả của hệ thống dầu ép.

Kết cấu và ký hiệu:
Hình: Kết cấu và ký hiệu của bầu lọc dầu

SVTH: Đinh Xuân Thắng
12

Lớp: 17C4A

Trang

Đồ án truyền động thủy lực

GVHD: TS. Lê Minh Đức

II.Tính toán thủy lực hệ thống.
1.Sơ đồ phân bố lực.

2.Các lực tác dụng lên xylanh.
Trọng lượng xe: Gxe = 9,81.10500 = 103005 N
Trọng lượng đất: Gd = V.γ = 0,4.18.103 = 7200 N
Trọng lượng cần: Gc = 9,81.730 = 7161,3 N
Trọng lượng tay cần: Gtc = 9,81.310= 3041,1 N
Trọng lượng gầu:
Gg = 350.9,81 = 3433,5 N
Trọng lượng gầu và đất:
Gg+d = Gg + Gd = 3433,5 + 7200 = 10633,5 N
Giả sử áp suất dầu làm việc p = 32 MPa là đặt trên xylanh cần.

3.Tính tốn xilanh cần.
a. Chiều dày phoi cắt lớn nhất và lực cản đào:
SVTH: Đinh Xuân Thắng
13

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực

GVHD: TS. Lê Minh Đức
Quá trình xúc đất và tích đất vào gầu là tứ dưới lên ( vị trí I đến vị trí II). Giả sử
góc nghiên cần khơng đổi và khớp O có độ cao nang mặt bằng đứng của máy.
Chiều dày phoi cắt lớn nhất theo công thức 2.III.44, trang 100, tài liệu [1]:
V

Cmax = b . Hn . Kt
Trong đó:
V: Thể tích gầu.

V = 0,4 m3

b : Chiều rộng gầu. b = 0,85 m
Hn : Chiều sâu xúc đất. Hn = ltg + lg = 1,9 + 1,21 = 3,11 m
ltg, lg : Chiều dài của tay gầu và chiều dài gầu.
Kt : Hệ số tơi của đất Kt = 1,2
Vậy:

0,4

Cmax = 0,85.3,11 .1,2 = 0,126 m

Hình: Sơ đồ phân bố lực dung để tính tốn cần và tay cần
Xác định lực cản đào theo công thức Dombrovski trang 30, tài liệu [1]:
P01 = K1.b.Cmax
Trong đó :
K1 : hệ số cản cắt riêng của nền đất cấp III, K1 = 20
Vậy:

P01 = 20.0,85.0,126 = 2,14 N

b. Tính tốn cho xilanh cần:
SVTH: Đinh Xn Thắng
14

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
GVHD: TS. Lê Minh Đức
Lực lớn nhất trong xilanh cần xuất hiện khi gầu chưa đầy đất ở vị trí xa khớp
quay O1 nhất và xilanh cần thực hiện việc nâng cần.
Lực Pc được xác định bằng cách lập phương trình cân bằng mơmen của tất các
các lực tác dụng lên hệ cần - tay cần - gầu xúc đối với khớp chân cần với bàn
quay O1:
Pc =

G g +đ . r ' g +đ + G tc . r ' ' tc + G c. r ' c
rc

Trong đó:
r ' g+đ : khoảng cách từ trọng tâm gầu đến O 1,
r ' g+đ = 5,31 m
r ' ' tc : khoảng cách từ trọng tâm tay cần đến O 1, r ' ' tc = 4,86 m
r 'c
r 'c
: khoảng cách từ trọng tâm cần đến O 1,
= 2,2 m

rc
: Khoảng cách từ điểm đặt lực nâng cần đến O1, r c = 0,55 m
Ta tính được lực nâng cần:
Pc =

10633,5. 5,31+3041,1. 4,86+7161,3. 2,2
= 158179,1 N
0,55

 Tính chọn xilanh cần
Phương trình cân bằng lực trong xilanh cần :

p1. A p = p2. Ar +

Ft
+ Fms + Fqt
❑

Trong đó:
p1 : áp suất ở cửa vào xilanh, p1 = 32.106 N/ m2
2
A p : diện tích piston ở buồng công tác, A p = π D
4

p2 : áp suất ở cửa ra xilanh, chọn
Ar : diện tích piston ở buồng trả,

p2 = 6.105 N/ m2
Ar =

π
( D2 – d2 )
4

d : đường kính của cần piston, d = 0,7D
SVTH: Đinh Xuân Thắng
15

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
Ft : tải trọng công tác,

GVHD: TS. Lê Minh Đức
Ft =

Pc
2

Fms: Lực ma sát.
Fqt :Lực quá tính.
: Hiệu suất của xylanh, chọn = 0.93.
Giả sử bỏ qua lực quán tính trong hệ thống, piston chuyển động tịnh tiến và
Fms = 10%Pc phương trình cân bằng lực trở thành:
p1. π

√

D=

P
π
D2
= p2. 4 ( D2 – d2 ) + c + 0,1.Pc
2
4

Pc (2+0,4)
158179,1.(2+0,4.0,93)
=
= 0,06365m = 63,65mm
π ( p1 −0,51. p2 )
π .0,93 .(32.10 6−0,51.6 . 105)

√

Tra bảng tiêu chuẩn, dựa vào trang 7, tài liệu [7], chọn loại xilanh có khớp cầu
tự lựa AMP5-RP, có các thơng số: D = 80 mm và d = 56 mm
III.Tính chọn bơm thủy lực.
1.Tính lưu lượng trong xylanh cần.
Chọn vận tốc chuyển động của xylanh: v = 0,15 m/s (tiêu chuẩn bơm).
Diện tích phần làm việc Ap của xylanh gầu:
2
2
A p = π D =π 0.08 = 5,03.1 0−3 m2
4
4

Diện tích phần làm việc Ar của xylanh gầu:
2
2
2
¿
Ar = π (D −d ) =π (0,08 ¿ 2−0,056 ) ¿ = 2,56.1 0−3 m2
4
4

Lưu lượng đi của xylanh cần:
Q1 = v. A p = 0,15. 2,83.1 0−3 = 7,54.1 0−4 m3/s
Lưu lượng về của xylanh cần:
Q 2 = v. Ar = 0,15. 1,57.1 0−3 = 3,84.1 0−4 m3/s
2.Tính tốn các thơng số của bơm.
Lưu lượng cần thiết của bơm đưa vào xilanh cần, với hiệu suất thủy lực của
xilanh là Hxl = 0.95
−4
Q b = 2. Q1 = 2 . 7,54.1 0 = 1,6. 10−3m3/s
0.95
❑

(Vì máy xúc dùng 2 xylanh cần)
SVTH: Đinh Xuân Thắng
16

Lớp: 17C4A

Trang

Đồ án truyền động thủy lực
Chọn:
Hiệu suất lưu lượng của bơm: ❑Q=0,96
Hiệu suất cơ khí của bơm: ck =0,94
Lưu lượng lý thuyết của bơm:
Q

GVHD: TS. Lê Minh Đức

1,6.10−3

Qlt,b = ❑b =
= 1,67.1 0−3 m3/s
0.96
Q
Dựa vào trang 167, tài liệu [2], chọn số vòng quay của bơm:
n b=1800vòng/phút

Lưu lượng riêng của bơm:
qb =

Q¿, b .60
1,67.10−3 .60
=
= 5,57.10-5 m3/vòng = 55,7 cm3/vòng
nb
1800

Ta chọn bơm piston rơ-to hướng trục vì loại bơm này có ưu điểm kết cấu bơm

nhỏ gọn, hiệu suất và áp suất làm việc cao.
Dựa vào lưu lượng riêng và tốc độ quay ta tra được bơm theo trang 17, tài liệu
[6], có các thơng số như :
Loại bơm : P2060
Lưu lượng riêng lớn nhất : 60 cm3/vòng
Tốc độ quay lớn nhất : n b=2800 vòng / phút
Áp suất làm việc lớn nhất : p = 320 bar
Chọn các thông số cơ bản của bơm theo trang 154 và trang 170, tài liệu [2] :
Góc nghiêng lớn nhất của đĩa : γmax = 20o
Số xilanh
: z=7
Tỉ số giữa đường kính vịng chia đi qua các xilanh và đường kính xilanh :
m=

Dr
d

Tra bảng trang 256, tài liệu [4], ta lấy m = 3,1
Ta tính được đường kính của xilanh từ cơng thức tính lưu lượng riêng
d =

√
3

4. q b
3,1. πztanγ max

4. 5,57.10−5
=
= 0.021 m = 21 mm

3,1. π .7 . tan20 o

√
3

Chọn đường kính xylanh : d = 21 mm
Đường kính vịng chia đi qua các xilanh Dr = 3.1.d = 65,1 mm.
SVTH: Đinh Xuân Thắng
17

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
Đường kính làm việc của đĩa nghiêng:
D=

GVHD: TS. Lê Minh Đức

Dr
65,1
= cos 20 ° = 69,3 [mm]
cos α

Hành trình piston:
S = D.sin = 69,3.sin200 = 23,7 [mm]
3.Cơng suất của bơm.
Ta có: p=320 ¯¿ 320.10 5 N/m2

 N = p .Q b=320.10 5 . 1,6.10−3 = 51200 W
Công suất trên trục bơm ( hay công suất của động cơ):
N đc =

N
51200
=
0,94.0,96 = 56737,6 W
ck .❑Q

IV.Tính chọn các phần tử thủy lực.
1. Tính tốn van phân phối.
a. Nguyên lý làm việc

Ký hiệu van phân
phối 4/3 điều khiển bằng thủy lực
Tại vị trí ban đầu làm việc tất cả các ống nối với A, B, P, T đều bị khóa . Khi
phần tử điều khiển bị đẩy sang nhánh trái, P và A được nối với nhau, B và T
được nối với nhau, dòng dầu cao áp từ bơm qua cổng P và A đến cơ cấu chấp
hành, dòng dầu hồi từ cơ cấu chấp hành qua B và T trở về thùng chứa. Khi phần
tử điều khiển đẩy sang nhánh phải, A và T được nối với nhau, P và B sẽ thơng
với nhau, dịng dầu cao áp qua cổng P và B đến cơ cấu chấp hành, dòng dầu hồi
từ cơ cấu chấp hành qua cổng A và T trở về thùng chứa.
b.Tính tốn các thơng số của van phân phối.

SVTH: Đinh Xuân Thắng
18

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực

GVHD: TS. Lê Minh Đức

Ký hiệu trên hình:
1 – Vít điều chỉnh.
2 – Lị xo.
3 – Nòng van.
4 – Thân cơ cấu phân phối.
5 – Lỗ giảm chấn.
6 – Vịng gioăng làm kín.
7 – Đĩa lò xo.
P – Cửa nối với nguồn áp suất.

T – Cửa nối về bể dầu.
Z, Y – Các tín hiệu điều khiển bằng thủy lực.
Lưu lượng qua van được tính theo công thức sau (theo trang 103, tài liệu [8]):
2. ∆ p
Q = μ.f

√

ρ

Trong đó :
Q: Lưu lượng chất lỏng qua van, Q = Qb = 1,6.1 0−3 m3/s
ρ : khối lượng riêng của dầu, chọn dầu công nghiệp 50 có ρ 870 kg/m3

μ: hệ số lưu lượng , μ = 0,6 ÷ 0,62, chọn μ = 0.6 (theo trang 106, tài liệu [8])
Δp: Độ chênh lệch áp suất trong van

Tổn thất áp suất của van phân phối với:
- Vận tốc dòng chảy qua van v = 5 m/s.
- Hệ số tổn thất cục bộ trên van phân phối ξ = 2 ÷ 4, chọn ξ =3 (trang 492,
tài liệu [9])
SVTH: Đinh Xuân Thắng
19

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
∆

ρ. v
p = ξ . 2

GVHD: TS. Lê Minh Đức
2

870 .52
= 3. 2 = 32625 N/m2

f : diện tích có ích khe hở thơng của van, m2
Q

1,6. 10−3
−4
2
2
f =
2. ∆ p =
2.32625 = 3,1.1 0 m = 310 mm
μ
0,6.
ρ
870

√

√

Mặt khác: f =π . d . x
Trong đó:
x: là độ mở của van ( kích thước khe hở ).
d: là đường kính nịng van.
f

310

 d . x = π = π = 98,68 mm2
Tra bảng 6.1 trang 109, tài liệu [8].
Ta có các thơng số cơ bản của van phân phối:
Ống dẫn vào:
12 mm
Gờ nòng van:

d = 22 mm
Cần nòng van:
d1 = 15 mm
Độ mở:
x = 9 mm
Khoảng chạy nòng van:
H = 12 mm

2. Hệ thống đường ống.
Ta có phương trình lưu lượng chạy qua ống dẫn:
Q = A.v
Tiết diện: A =

π . d2
π . d2
.v
Q=
4
4

Trong đó:
d - Đường kính trong của ống, [m];
Q - Lưu lượng chảy qua ống, [m3/s];
v - Vận tốc chảy qua ống, [m/s];
Từ đó, kích thước đường ống dẫn là:
d¿

√

4.Q

π .v

Chiều dày thành ống được tính theo cơng thức kiểm nghiệm sức bền ống:
p.d

[σ ] = 2. s

SVTH: Đinh Xuân Thắng
20

[N/m2]
Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực


s=

p.d
2.[σ ]

GVHD: TS. Lê Minh Đức

[m]

Trong đó:
s – Chiều dày thành ống, [m];

p – Áp suất làm việc của ống, [N/m2];
d – Đường kính trong của ống, [m];
[σ ] - Ứng suất cho phép đối với vật liệu ống dẫn,
Đối với ống thép: [σ ] = 500.1 05 N/m2
a. Đường ống nén.
Với đường ống nén: v = 5÷6 m/s chọn v = 6 m/s (trang 19, tài liệu [10]) và lưu
lượng chảy qua ống
Q = 1,67.1 0−3 m3/s.
Do đó, đường kính của ống nén được xác định:
d¿

√

4.Q1
¿
π .v

Chọn lấy d = 19 mm
Chiều dày thành ống:
s=

√

4.1,67 .10−3 ¿
0,019 m = 19 mm
π .6

p.d
32.106 .0,019
=

= 6,1.1 0−3 m = 6,1 mm
5
2.[σ ]
2.500.1 0

b. Đường ống xả.
Với đường ống xả: v = 2 m/s (trang 19, tài liệu [10]) và lưu lượng chảy qua ống
Q = 1,67.1 0−3 m3/s.

Do đó, đường kính của ống nén được xác định:
d¿

√

4.Q1
¿
π .v

Chọn lấy d = 33 mm
Chiều dày thành ống:
s=

√

4.1,67.1 0−3 ¿
0,033 m = 33 mm
π .2

p.d
32.106 .0,033

=
= 0,011 m = 11 mm
2.[σ ]
2.500.1 05

c.Đường ống hút.
Với đường ống xả: v = 0,5÷1,5 m/s chọn v = 1,5 m/s (trang 19, tài liệu [10]) và
lưu lượng chảy qua ống Q = 1,67.1 0−3m3/s.
Do đó, đường kính của ống nén được xác định:
SVTH: Đinh Xuân Thắng
21

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
d¿

√

4.Q1
¿
π .v

Chọn lấy d = 37 mm
Chiều dày thành ống:

√

GVHD: TS. Lê Minh Đức

4.1,67.1 0−3 ¿
0,037 m = 37 mm
π .1,5

p.d
32.106 .0,037
s=
=
= 0,012 m = 12 mm
2.[σ ]
2.500.1 05

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] “Máy làm đất”, Phạm Hữu Đỗng, Hoa Văn Ngủ, Lưu Bá Thuận. Nhà
xuất bản Xây Dựng, 2004.
[2] “Máy thủy lực thể tích”, Hồng Thị Bích Ngọc, Nhà xuất bản Khoa học
và kỹ thuật, 2000.
[3] “Hệ thống truyền động thuỷ lực và khí nén”, Trần Ngọc Hải, Trần Xuân
Tùy, Nhà xuất bản Xây Dựng, 2011.
[4] “Bài tập thủy lực và máy thủy lực”, Nguyễn Phước Hoàng, Nhà xuất bản
Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1976.
[5] Catalogue của máy xúc Kobelco, “SK60-220 MARK 3 HAND BOOK”,
1990.
SVTH: Đinh Xuân Thắng
22

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
GVHD: TS. Lê Minh Đức
[6] Hydraulic Pump and Power Systems Division.
[7] Cylinder Catalogue.
[8] “Truyền dẫn thủy lực trong chế tạo”, Trần Doãn Đinh và các tác giả, Nhà
xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2002.
[9] “Thủy lực và Máy thủy lực”, Nguyễn Phước Hoàng và các tác giả, Nhà
xuất bản giáo dục.
[10] “Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực” – Bản dịch, tác giả: Полякова
Л.Е, Ямпилов С, С. Блекус В.Г.

MỤC LỤC
Lời mở đầu 2
Phần I: Giới thiệu chung về máy xúc. 3
I.

Công dụng của máy xúc.

3

II.
III.

Cấu tạo của máy xúc. 3
Nguyên lý hoạt dộng chung. 4

Phần II: Tính tốn hệ thống truyền động thủy lực. 6
I.

Các thông số cơ bản.

6

1. Các thông số cơ bản của máy tham khảo, máy xúc Kobelco - SK 100 6
SVTH: Đinh Xuân Thắng
23

Lớp: 17C4A

Trang


Đồ án truyền động thủy lực
2. Thông số cho trước..
6
3. Thông số chọn.. 6
4. Sơ đồ tổng thể máy..
7
5. Hệ thống thủy lực trên máy xúc.
7
6. Các phần tử thủy lực trong hệ thống.. 8
II.

Tính tốn thủy lực hệ thống.. 13

1. Sơ đồ phân bố lực. 13

2. Các lực tác dụng lên xylanh.
3. Tính tốn xilanh cần..
13
III.

Tính chọn bơm thủy lực...

13
16

1. Sơ đồ phân bố lực. 16
2. Tính tốn các thông số của bơm bơm..
3. Công suất của bơm.
17
IV.

GVHD: TS. Lê Minh Đức

Tính chọn các phần tử thủy lực...

16
18

1. Tính toán van phân phối 18
2. Hệ thống đường ống..
20
Tài liệu tham khảo 22

SVTH: Đinh Xuân Thắng
24

Lớp: 17C4A

Trang