TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC CỦA MÁY XÚC MỘT GẦU TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC DI CHUYỂN BÁNH XÍCH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ ĐỘNG LỰC
TÍNH TỐN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC CỦA MÁY XÚC MỘT
GẦU TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC DI CHUYỂN BÁNH XÍCH
Dung tích gầu: V=0,5m3
Áp suất làm việc của dầu: 16Mpa

Sinh viên thực hiện: Ung Khả Ý
Lớp: 18C4A

: 18C4A

Mã sinh viên

:103180065

Giáo viên hướng dẫn: TS.PHAN THÀNH LONG
Đà Nẵng, ngày 8 tháng 5 năm 2021


LỜI NĨI ĐẦU

Trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, với sự đầu tư mạnh của
nhà nước, ngành xây dựng cơ bản đã và đang có bước phát triển nhảy vọt tạo đà cho sự
phát triển kinh tế và xã hội ở nước ta. Trong sự phát triển chung đó, ngành máy xây
dựng đã và đang có những tiến bộ vượt bậc về công nghệ tiên tiến cũng như chủng loại
sử dụng.Trong đó, máy làm đất là một trong những nhóm máy rất quan trọng trong cơng
tác thi công. Máy làm đất giúp tăng năng suất lao động, đặc biệt nó cịn bảo vệ sức khỏe

cho người cơng nhân, là một trong những tiêu chí hàng đầu về vấn đề lao động. Đặc
biệt, máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực là máy được sử dụng khá phổ biến hiện
nay, phục vụ nhiều cơng trình quan trọng.
Đồ án môn học máy làm đất là đồ án được giao song song với q trình học mơn
Máy và Truyền Động Thủy Khí. Do đó, đồ án này giúp em củng cố lại kiến thức của
môn học máy làm đất, đồng thời hệ thống lại kiến thức các môn học trước đó như dung
sai, kỹ thuật gia cơng cơ khí, chi tiết máy, sức bền vật liệu…
Dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo TS. Phan Thành Long, đến nay em đã
hồn thành đồ án mơn học máy làm đất với đề tài : “Thiết kế máy đào gầu nghịch dẫn
động thủy lực”. Em xin cảm chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy
TS.Phan Thành Long đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án.
Trong q trình làm đồ án do kiến thức cịn hạn chế nên vẫn cịn những sai sót,
em rất mong các thầy góp ý để em có thể hồn thiện đồ án hơn. Em xin chân thành cảm
ơn.

Đà Nẵng, ngày 8 tháng 5 năm 2021
Sinh viên thực hiện
Ung Khả Ý

2


CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN CHUNG
1.1. Công dụng, phân loại, lịch sử phát triển máy làm đất.
1.1.1. Lịch sử phát triển máy làm đất.
Cơng nghiệp chế tạo máy xây dựng nói chung, máy làm đất nói riêng là nền cơng
nghiệp cịn non trẻ và q trình phát triển nó động hành với q trình phát triển của các
ngành khoa học và cơng nghiệp của loài người.
Bức tranh tổng thể ngành chế tạo máy làm đất có thể chia thành các giai đoạn
chính:

1.1.1.1. Giai đoạn 1: Thế kỷ 16 đến thế kỷ 18.
Xuất hiện những phương tiện cơ giới và cơ giới hóa đầu tiên dùng trong khâu làm
đất, động lực dùng trên các tiện cơ giới lúc đó chủ yếu là sức người, sức ngựa và bước
đầu sử dụng động cơ hơi nước. Loài người đã chế tạo và sử dụng máy xúc 1 gầu q =
0,75m3 đầu tiên.
1.1.1.2. Giai đoạn 2: Thế kỷ 19 đến năm 1910.
Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các cơng trình xây dựng lớn, nhất là
các cơng trình xây dựng giao thơng, giao thơng đường sắt, xuất hiện máy xúc một gầu
quay tồn vịng 3600 – chạy trên ray, cùng các loại máy làm đất khác.
1.1.1.3. Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910.
Khâu làm đất trong công tác xây dựng đã được tiến hành cơ giới hóa ở mức độ
ngày càng cao do xuất hiện nhiều loại máy làm đất, như: máy xúc đất quay tồn vịng
3600 di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích, kể cả máy xúc di chuyrn bằng thiết bị tự bước.
Đồng thời để đáp ứng khối lượng công tác đất ngày càng lớn trong xây dựng cơ bản.
Nền công nghiệp đã chế tạo nhiều loại máy làm đất có chức năng, công dụng, kết cấu
khác nhau: Máy xúc nhiều gầu, máy ủi đất, máy cạp đất, máy đầm đất,…
Xu hướng phát triển máy làm đất trong giai đoạn này là nâng cao năng suất làm
việc, tăng vận tốc di chuyển máy và vận tốc làm việc; sử dụng vật liệu kim loại, phi kim
loại chất lượng cao để giảm khối lượng riêng của máy, nâng cao độ tin cậy của các chi
tiết máy, giảm thời gian bảo dưỡng trong quá trình sử dụng; hồn thiện các thiết bị động
lực và truyền động cùng các hệ thống khác trên máy – chế tạo các bộ công tác (thiết bị
3


làm việc) thay thế để máy có thể làm việc ở các điều kiện, chế độ khác nhau (tức là vạn
năng hóa máy làm đất), nên năng suất làm việc của máy ngày càng được nâng cao.
Trong những năm gần đây, khối lượng của một số loại máy làm đất giảm nhẹ đi
20 – 30%, nhưng công suất trên máy tăng lên 50 – 80%. Công suất trang bị trên máy
tăng lên kéo theo hiệu suất làm việc của máy tăng lên. Cùng với việc khơng ngừng cải
tiến, hồn thiện về nguyên lý, kết cấu của máy, người ta còn sử dụng các bộ phận, các

máy cơ sở được chế tạo theo tiêu chuẩn, theo mơđun để hịa nhập xu hướng thống nhất
hóa, tiêu chuẩn hóa và vạn năng hóa ngành sản xuất máy làm đất.
1.1.2. Công dụng của máy làm đất.
Máy làm đất có rất nhiều cơng dụng khác nhau, phục vụ các mục đích khác nhau như
dọn mặt bằng, đào (xới), vận chuyển, san (lấp), đầm lèn, … với đối tượng làm việc chủ
yếu là đất.
Việc sử dụng máy làm đất có ý nghĩa rất to lớn do tính ưu việt của nó ở các điểm sau:
-

Tăng năng suất lao động, rút ngắn thời gian thi công.

-

Nâng cao chất lượng cơng trình và giảm giá thành cơng trình

-

Cho phép thực hiện được những công việc hết sức nặng nhọc, thay thế sức người,
giảm cường độ lao động, bảo vệ sức khỏe và an tồn cho cơng nhân.

1.1.3. Phân loại máy làm đất
Để phục vụ cho công tác đất, ngày nay có rất nhiều cách phân loại khác nhau. Có
thể phân ra thành 6 nhóm chính thường được sử dụng trong xây dựng:
-

Máy đào đất : đào, xúc đất vào gầu rồi đổ vào các phương tiện vận chuyển hoặc
đi

hoặc đổ thành đống ( như máy đào gầu nghịch, gầu thuận,…)
-

Máy đào chuyển đất: đào và gom lại thành đống rồi chyển đi hoặc san ra thành
lớp (như máy ủi, máy san, máy capk, máy xúc lật,…)

-

Máy đầm đất : máy lu, máy đầm cóc,…

-

Máy và thiết bị gia cố nền móng : máy đóng ( ép ) cọc, máy khoan cọc nhồi,…

4


-

Nhóm máy phụ : làm các cơng tác chuẩn bị mặt bằng ( máy dọn sạch mặt bằng,
máy nhổ gốc cây, cắt xén bụi rậm, gom phế thải,…) và phụ trợ ( máy xới tơi
đất,…)

-

Thiết bị khai thác bằng thủy lực : tàu hút bùn, cát, sung phun thủy lực,..

1.2. Công dụng và phân loại máy đào một gầu.
1.2.1. Công dụng của máy đào một gầu.
Máy đào một gầu chủ yếu dùng để đào và khai thác đất, cát phục vụ công việc xây
dựng cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực: Xây dựng dân dụng và công nghiệp, khai thác
mỏ, xây dựng thủy lợi, xây dựng cầu đường…Cụ thể, nó có thể phục vụ các cơng việc

sau:
-

Trong xây dựng dân dụng và cơng nghiệp: Đào hố móng, đào rãnh thoát nước,
đào rãnh dùng để lắp đặt đường ống cấp thoát nước, đường điện ngầm, điện thoại,
bốc xúc vật liệu ở các bãi, kho chứa vật liệu. Ngồi ra có lúc làm việc thay cần
trục khi lắp các ống thoát nước hoặc thay các búa đóng cọc để thi cơng móng
cọc, phục vụ thi cơng cọc nhồi…

-

Trong xây dựng thủy lợi: Đào kênh, mương; nạo vét sơng ngịi, bến cảng, ao, hồ,
khai thác đất để đắp đập, đắp đê…

-

Trong xây dựng cầu đường: Đào móng, khai thác đất, cát để đắp đường; nạo, bạt
sườn đồi để tạo ta luy khi thi cơng đường sát sườn núi…

-

Trong khai thác mỏ: Bóc lớp đất tẩm thực vật phía trên bề mặt đất; khai thác mỏ
lộ

-

thiên ( than,đất sét, cao lanh, đá sau nổ mìn…).

-

Trong các lĩnh vực khác: Nhào trộn vật liệu trong các nhà máy hóa chất (phân
lân, cao su,…).Khai thác đất cho các nhà máy gạch, sứ,…Tiếp liệu cho các trạm
trộn bê tông,bê tông asfalt…Bốc xếp vật liệu trong các ga tàu, bến cảng. Khai
thác sỏi, cát ở lịng sơng…

-

Ngồi ra, máy cơ sở của máy xúc một gầu có thể lắp các thiết bị thi cơng khác
ngồi thiết bị gầu xúc như: cần trục, búa đóng cọc, thiết bị ấn bấc thấm,…

5


-

1.2.2. Phân loại máy đào một gầu.

-

1.2.2.1. Phân dạng theo dạng thiết bị làm việc.

-

Máy đào gầu thuận (gầu ngửa ): làm việc ở những nơi cao hơn mặt bằng đững
của máy

-

Máy đào gầu nghịch ( gầu sấp ): làm việc ở những nơi thấp hơn ( hoặc cao hơn)
mặt bằng đứng của máy.

-

Máy đào gầu dây (gầu quăng ): làm việc ở những nơi thấp hơn mặt bằng đứng
của máy

-

Máy đào gầu ngoạm : làm việc ở những nơi thấp hơn ( hoặc cao hơn ) mặt bằng
đứng của máy.

-

Máy đào gầu bào.

-

Máy xúc lật.

-

1.2.2.2. Phân loại theo hệ thống di chuyển.

-

Máy đào di chuyển bánh xích.

-

Máy đào di chuyển bánh phao.

-

Máy đào di chuyển tự bước.

-

1.2.2.3. Phân loại theo dung tích gầu.

-

Loại nhỏ : q < 1 m3.

-

Loại trung bình : q = 1,0 …2,0 m3.

-

Loại lớn : q > 2 m3.

-

1.2.2.4. Phân loại theo hệ thống dẫn động thiết bị làm việc.

-

Máy đào một gầu dân động cơ khí.

-

Máy đào một gầu dẫn động thủy lực.

-

1.2.2.5 Phân loại theo động cơ trang bị trên máy.

-

Máy đào một gầu trang bị một động cơ.

-

Máy đào một gầu trang bị nhiều động cơ.

-

Máy đào một gầu trang bị tổ hợp.
1.2.2.6 Phân loại theo công dụng.
-Máy đào một gầu thông dụng.
-Máy đào một gầu chuyên dung.

6


1.3. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của máy đào một gầu, gầu nghịch, dẫn động
thủy lực.
1.3.1. Sơ đồ nguyên lý.
14

13

12

11
10

9

1

2

3

4

5

6

7

8

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý của máy đào gầu nghịch.
1.Cơ cấu di chuyển

8.Tay cần

2.Cơ cấu quay

9.Xi lanh co duỗi tay cần

3.Bàn quay

10.11.Cần

4.Xi lanh nâng hạ cần

12.Cabin

5.Đòn gánh

13.Động cơ

6.Gầu xúc

14.Đối trọng

7.Xi lanh quay gầu

1.3.2. Nguyên lý làm việc.
-Đặc điểm làm việc của máy :
+ Máy làm việc ở những nơi thấp hơn hoặc cao hơn mặt bằng máy đứng
+ Máy làm việc ở nền đất cấp IV
+ Đất xả qua miệng gầu
+ Máy làm việc trên từng chỗ đứng
+ Máy làm việc theo chu kì

7


-Nguyên lý làm việc: Trong một chu kì làm việc của máy có các ngun cơng
+ Đưa máy đến vị trí làm việc
+ Đưa gầu vươn xa và hạ xuống, răng gầu tiếp xúc với nền đất
+ Cắt đất và tích đất vào gầu từ I – II – III
+ Đưa gầu ra khỏi tầng đào
+ Quay máy về vị trí xả đất
+ Xả đất
+ Quay máy về vị trí làm việc tiếp theo
1.4. Giới thiệu máy thiết kế
Máy cần thiết kế là máy đào gầu nghịch, dẫn động thủy lực. Kết cấu của máy đào
gầu nghịch dẫn động thủy lực gồm 2 phần chính là phần máy cơ sở và phần thiết bị
công tác:
-Máy cơ sở là loại máy Komatsu PC130-8 của hãng Komatsu-Nhật Bản ,có cơ cấu di

chuyển bánh xích, cơng suất động cơ là 68,4 kW .
-Phần thiết bị công tác bao gồm cần, tay cần, gầu xúc cùng hệ thống xi lanh thủy lực
dẫn động thiết bị làm việc.
* Máy cơ sở Komatsu PC130-8 Máy thiết kế có dung tích gầu q = 0.5m3, với máy cơ
sở là loại máy Komatsu PC130-8 có cơ cấu di chuyển bánh xích, cơng suất động cơ là
68,4kW. Có các thơng số hình học sau:

8


Tay đòn

2500 mm

A

Chiều dài tổng thể

7590 mm

B

Chiều dài di chuyển

4410 mm

C

Chiều cao tổng thể của cần

2875 mm

D

Chiều cao tổng thể

2500 mm

E

Chiều cao tổng thể của cabin

2855 mm

F

Khoảng sáng gầm, đối trọng

895 mm

G

Khoảng sáng gầm nhỏ nhất

400 mm

H

Bán kínhvịng quay phần khung phía sau

2190 mm

I

Khoảng cách giữa hai khối dẫn xích

2880 mm

J

Chiều dài xích chạy

3610 mm

K

Khoảng cách tâm giữa hai xích chạy

1990 mm

L

Bề rộng khung gầm

2490 mm

M

Bề rộng bản xích

500 mm

N

Chiều cao của xích

20 mm

O

Chiều cao vào cabin

1925 mm

P

Chiều rộng vào cabin

2500 mm

Q

Chiều dài phần khung phía sau

2110 mm

9


-Phạm Vi Làm Việc Của Xe:

A

Chiều cao đào tối đa

8650 mm

B

Chiều cao đổ tối đa

6210 mm

C

Độ sâu đào tối đa

5520 mm

D

Độ sau thành vẹt đào lớn nhất

4980 mm

E

Độ sau đào lớn nhất tính từ điểm 2440
mm

5320 mm

F

Tầm với đào lớn nhất

8290 mm

G

Tầm với đào lớn nhất tính từ mặt đất

8170 mm

H

Bán kính vịng quay nhỏ nhất

2450 mm

10


-Động cơ :
+ Kiểu : komatsu SAA6D 107E-1
+ Loại : động cơ 4 kỳ ,làm mát bằng nước ,phun nhiên liệu trực tiếp
+ Số xylanh :6
+ Đường kính : 107mm.
+ Hành trình của pittơng : 124mm.
+ Cơng suất : 110kW (148 hp)
+ Tốc độ quay của trục động cơ :2000 vòng /phút.
+ Tốc độ di chuyển : lớn nhất : 5,5 km/h,Chậm : 2,9 km/h
+ Tốc độ quay : 11 vịng/phút
Gầu nghịch dung tích q = 0,5m3 , dầu bơi trơn, nước làm mát, thùng đầy nhiên liệu,
thợ vận hành và các thiết bị tiêu chuẩn với loại xích 500mm là 12380kg
Lấy g =10m/s2, trọng lượng máy xúc mẫu là Gm = 128,3 kN.

11


Phần II , Thiết kế mạc thuỷ lực máy xúc một gầu chạy bằng xích
1 , Thiết kế mạch thuỷ lực

1. Xilanh gầu
2. Xi lanh tay cần
3. Xilanh cần
4. Cụm van điều tốc
5. Van phân phối
6. Van an toàn

7. Bộ lọc dầu
8. Thùng dầu
9. Bơm thuỷ lực
10. Van một chiều
11. Bộ làm mát
12. Van tác động khố lẫn

-Ngun lí làm việc:
Khi động cơ 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 người vận hành sẽ tác động đến các cần điều khiển thiết bị công tác, quay toa, di
chuyển. Khi có sự tác động của người vận hành một dòng dầu điều khiển sẽ được mở
12


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 cơng tác. Đường dầu chính đến các xi lanh
cần (3), xilanh tay cần (2) hoặc xilanh gầu(1).
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 mô tơ di chuyển làm cho các mô tơ này quay. Mô tơ
sẽ kéo cho toa quay hoặc động cơ duy chuyển.
3 , Cấu tạo và nguyên lý của các phần tử trong mạch
+ Xi lanh thuỷ lực

- Cấu tạo :

- 1,10: thân và ắc phía đầu cần xi lanh.
- 2: Vú mỡ.
- 8: Vít Khóa.
- 9: Bạc đạn tự xoay (bạc đạn nhào).
- 6,7,11,12: Bích của xi lanh thủy lực phía khơng cần ,gồm các lỗ gắn ống cấp
dầu,giảm chấn, phốt làm kín giữa cần piston và phần ắc có cần ,bạc lót dẫn hướng, lỗ
vào ống dầu.

13


- 4,5,19,20: Mặt bích phần đầu cần xi lanh thủy lực gồm phốt làm kín giữa cần piston
và phần ắc có cần, bạc lót dẫn hướng, lỗ vào ống dầu.
- 13,14,15,16: piston đây là bộ phận chính của xi lanh thủy lực để ngăn cách giữa hai
khoang có áp và không áp.bao gồm thân piston và các phốt bằng cao xu vừa chịu áp
suất vừa làm kín cả hai chiều với vỏ xi lanh lót giữa hai phốt bằng vật liệu chịu mịn
thường thì chiều dài nhỏ nhất của thân piston sẽ lớn hơn 2/3 kích thước đường kính
trong lịng xi lanh.
- 21: cần piston được làm thử thép crom, được luyện cũng, bề mặt được mài tròn mạ
một lớp crom chống rỉ.
- 18: vỏ ngoài xi lanh thủy lực, thường được chế tạo bằng thép hợp kim dẻo và bền,
chịu được mài mòn và nhiệt độ.
- Nguyên lý hoạt động : nguyên lý chung là lực được áp dụng tại một thời điểm
chuyển đến một địa điểm khác thông qua việc sử dụng một chất lỏng không nén
được.
Tất cả lực được xi lanh tạo đều nhờ vào chất lỏng thủy lực mà cụ thể ở đây đó là dầu,
nhớt
Bơm thuỷ lực sẽ bơm dầu vào van phân phối để chuyển đến bên trong xi lanh . Nhờ

vào áp suất của dầu mà piston di chuyển và biến năng lượng dầu thành động năng
thực hiên công tác , chuyển động tịnh tiến .
+ Mô tơ thuỷ lực

14


- Cấu tạo và nguyên lý bơm thuỷ lực :là bộ phận chấp hành chuyển dòng thủy lực áp
suất cao thành chuyển động quay để thực hiện quá trình bơm các lưu lượng chất
lỏng. Nó có thiết kế các phụ tùng tương tự như bơm thủy lực và điểm khác nhau
giữa mô tơ thủy lực và bơm thủy lực là bơm thủy lực biến năng điện thành năng
lượng dòng thủy lực, cịn mơ tơ thủy lực biến năng lượng của dịng thủy lực thành
cơ năng. Mơ tơ hay động cơ thủy lực được sử dụng trong nhiều thiết bị cơ khí di
chuyển chất lỏng hoặc mục đích nào khác. Việc vận dụng các động cơ thủy lực này
xuất hiện trong gần như tất cả các thứ cơ cấu có cơ chế thủy lực, động cơ có ngun
lí làm việc đơn giản bằng cách nén lại chất lỏng và di chuyển. Các động cơ thủy lực
thực sự là một thiết bị có cấu tạo phù hợp để giúp chuyển đổi áp lực thủy lực mơ
men xoắn và chuyển động góc. Và trở thành bộ phận không thể tách rời của máy
thủy lực, làm việc kết hợp với máy bơm lưu lượng xilanh thủy lực.
+ Bơm thuỷ lực
- Cấu tạo : Bơm chọn là bơm piston-rotor , có khối xi lanh- piston quay quanh trục
bơm , đĩa nghiêng cố định ,hai rảnh hìn vịng cung hút và đẩy dầu , cơ cấu điều chỉnh
đĩa nghiêg và vỏ bơm
- Nguyên lý hoạt động : Trước hết về cấu tạo, bơm piston khá giống với xi lanh nhưng
có một điểm khác biệt đó là số lượng xi lanh. Chính sự thay đổi thể tích sẽ tạo ra năng
lượng của dầu, nhớt hay chất lỏng thủy lực.
Bơm piston sẽ hoạt động như sau: Trục của bơm sẽ nối với động cơ điện cụ thể là
motor. Các piston sẽ được bố trí trong khoang bơm. Thơng thường một bơm piston sẽ
có trung bình 6 piston. Các đầu piston lắp tì vào đĩa nghiêng.
Trong nửa vịng quay đầu tiên, các piston sẽ biến đổi khoảng cách để tạo nên khoảng

trống bên trong bơm là, giảm áp suất và hút dầu, chất lỏng thủy lực đi vào.
Tiếp nửa vòng quay còn lại, piston sẽ chuyển động để thể tích trong bơm giảm đi, dầu
và các chất được bơm bị ép ra ngoài với một áp nhất định. Và do kết nối với motor
nên khi motor quay vài nghìn vịng trên 1 phút thì lượng dầu hút và đẩy ra liên tục rất
lớn.
Khi trục qua làm cho các xi lanh chuyển động theo do sự đứng yên của đĩa nghiêng ,
làm cho sự thay đổi thể tích hút và đâyr dầu vào hai rảnh khác nhau

15


Hoạt động theo hình trên của bơm được mơ tả như sau:trục bơm quay truyền mô men
đến đĩa bán cầu mang cụm (block) piston-xilanh quay,đồng thời mang cả cụm này
trượt trên đĩa nghiêng làm cho các piston di chuyển qua lại trong các xi lanh.Khi
piston ở vị trí thấp hút chất lỏng vào các khoang đó (trên hình được mơ tả bằng màu
xanh),được gọi là khoang hút.Khi quay tiếp sang dần sang vị trí cao nhất chất lỏng
được nén dần sang khoang đẩy (màu đỏ sẩm).Nhờ cấu tạo của đĩa phân phối chất lỏng
cứ tuần hoàn hút nén tạo nên bơm.Đĩa nghiêng khi ở góc nghiêng lớn nhất thì có lưu
lượng riêng lơn nhất.con khi bằng 0 độ là lưu lượng riêng cũng bằng 0.Bởi vậy lưu
lương riêng của loại bơm piston hướng trục này có thể chỉnh được nhờ cơ cấu cơ khí
chỉnh đặt vị trí góc của đĩa nghiêng.
Ngoài ra cơ cấu này liên hệ với cơ cấu chỉnh lưu lượng tự động để cân bằng và ổn
định vị trí đĩa nghiêng.Bơm thơng minh này tùy thuộc việc cài đặt chế độ chỉnh lưu
lượng bơm làm việc theo chế độ đó
+Van phân phối
- Cấu tạo và nguyên lý : gồm có vỏ và bộ phận đổi nhánh . Vỏ có kht các cửa lưu
thơng nối với các đường ống thuỷ lực . Bộ phận đổi nhánh có thể di chuyển tịnh tiến
để phân phối dầu vào các đường ống lưu thơng .
+Van an tồn
- Cấu tạo đơn giản :

16


Qua bản vẽ trên ta thấy cấu tạo van an toàn gồm những bộ phận sau: 1- Thân van, 2Bộ phận kết nối vào đường ống, 3- Phần xoay xả lưu chất ra ngồi ,4- Đệm Lị xo,5 –
Đ, 7 - Lị x ,8 - Nút bịt, 9 - Vít điều chỉnh ,10 - Tay giật
- Nguyên lý làm việc : van thường đóng , cho đến khi áp suất dầu trong đường ống
quá cao vượt qua lực đàn hồi của lò xo làm cho nút mở dầu chảy ra và trở lại thùng
dầu . Van được thiết kế dựa vào sự cân bằng áp suất dầu tác dụng lên con trượt và
ngược chiều với lò xo . Khi áp suất thắng áp suất lò xo dầu sẽ tự động chảy về thùng
dầu
+ Bộ ổn tốc
- Cấu tạo : gồm một van giảm áp và một van tiết lưu .
- Nguyên lý hoạt động : Trong hệ thống thủy lực để cho vận tốc không thay đổi khi tải
trọng thay đổi, người ta sử dụng bộ ổn tốc. Bộ ổn tốc bao gồm van tiết lưu và van
giảm áp. Bộ ổn tốc có nhiệm vụ giữ chênh áp ΔP qua van tiết lưu 1 không đổi. Dưới
đây là một số phương pháp lắp và tính tốn bộ ổn tốc trong hệ thống thủy lực.
+ Bộ lọc dầu: sử dụng bộ lọc lá , sợi thuỷ tinh :
- Cấu tạo : dầu vào , đầu ra của dầu, thành van , ống trụ rộng và quan trọng nhất là
phần tử lọc .
- Nguyên lý hoạt động :dầu sẽ đi vào theo của vào và chảy qua các tấm lọc , từ đó lọc
được các tạp chất từ cơ cấu chấp về và tấm lưới còn giúp giảm nhiệt độ của dầu khi
làm việc trong hệ thống .

17


CHƯƠNG 2:
TÍNH TỐN CHUNG
2.1. Xác định, lựa chọn các thơng số cơ bản của máy.
2.1.1. Cơ sở để chọn các thông số cơ bản.

Chọn các thông số cơ bản dựa vào quy luật đồng dạng so với máy cơ
sở theo công thức của N.G.Dômbrôvski: ( TL [1] trang 87 90 )
**

A13 G1 N1 q1 t13 v13


  
A23 G2 N2 q2 t23 v23

; trong đó

+ A : Thơng số các kích thước (m)
+ G : Thơng số về khối lượng (tấn)
+ N : Thông số về công suất (mã lực)
+ q : Thơng số về dung tích gầu (m3)
+ t : Thông số về thời gian chu kỳ làm việc của máy (s)
+ v : Thông số về vận tốc (m/s)
Với chỉ số 1 của máy cơ sở, chỉ số 2 của máy thiết kế.

18


Tên thông số

Giá trị

Đơn vị

Loại động cơ

-kiểu
-Mã hiệu

komatsu SAA6D 107E-1
2200

v/p

68,4

kw

-Lớn nhất

5.5

Km/h

-Nhỏ nhất

2.9

Km/h

Khả năng leo dốc

35

Độ

Tốc độ quay toa

11

v/p

Dung tích gầu

0.5

m3

Áp suất trên nền đất

41.4

KPa

Khối lượng tồn xe

12380

kg

-Tốc độ quay
-Cơng suất
Tốc độ di chuyển

Chọn sơ bộ thông số trọng lượng các cụm cơ bản.
Bảng 2.2: Chọn sơ bộ phân bố trọng lượng

Tỷ lệ
(%)

Trọng lượng
(kN)

Trọng lượng
chọn sơ bộ (kN)

16 - 20

27,17 – 33,96

20.086

Gầu và đòn gánh

3,5 – 4,5

5,94 – 7,64

4.463

Tay cần

3,0 – 4,0

5,09 – 6,79

3.905

Cần

7,0 – 8,0

11,89 – 13,58

8.367

Xi lanh điều khiển gầu

0,3 – 0,5

0,51 – 0,85

0.447

Xi lanh co duỗi tay cần

0,8 – 1,0

1,36 – 1,7

1.005

Xi lanh nâng hạ cần

1,2 – 1,5

2,04 – 2,55

1.507

36 -39

61,13 – 66,23

41.836

6,0 – 7,0

10,19 – 11,89

7.302

Tên các bộ phận chính
Bộ phận cơng tác của máy đào gầu nghịch

Bàn quay và các cơ cấu:
Động cơ và khung máy

19


Thiết bị thủy lực và thiết bị phụ

6,0–10,0

10,19 – 16,98

8.925

Cơ cấu quay

1,0 – 3,0

1,7 – 5,09

2.232

Bàn quay

10–16,0

16,98 – 27,17

14.503

Bộ phận điều khiển

0,5 – 1,0

0,85 – 1,7

0.837

Vỏ máy

2,0 – 2,5

3,4 – 4,25

2.51

Đối trọng

0 – 1,0

0 – 1,7

0.558

Phần di chuyển:

38 - 42

64,53 – 71,32

44.625

1,0 – 1,8

1,7 – 3,06

1.562

7 – 10

11,89– 16,98

9.483

Ngõng trục trung tâm

0,6 – 0,8

1,02 – 1,36

0.781

Cơ cấu di chuyển

3,0 – 5,0

5,09 – 8,49

7.581

Khung xích

6,5 – 7,0

11,04 – 11,89

7.581

Bánh chủ động, bánh bị động, bánh tì

5 – 10

8,49 – 16,98

8.367

Dải xích

8 – 10

13,58 – 16,98

10.041

Vòng ổ quay
Khung dưới và vòng bánh răng

Các thông số về gầu, tay cần và cần:
Thông số

Giá trị

Đơn vị

Gầu
-Khối lượng mg

400

Kg

-chiều rộng b

0.859

m

-Chiều dài lg

1,1

m

-Số răng

4

Tay cần
-Khối lượng mtc

371,4

-Chiều dài tay cần ltc

2.5

Kg
m

Cần
-Khối lượng cần

990.4

Kg

-Chiều dài lc

4.5

m

20


2.TÍNH TỐN, XÁC ĐỊNH LỰC TRONG XI LANH CẦN, TAY CẦN VÀ GẦU
CỦA MÁY XÚC THIẾT KẾ

Hình 2.1 Sơ đồ phần bố lực của máy đào
2.Các lực tác dụng lên xilanh
Trọng lượng xe:

Gxe = 10. 12380 = 123,8 kN

Trọng lượng cần:

Gc

= 0,08.Gxe = 0,08. 12380 = 0,9904

kN

Trọng lượng tay cần: Gtc = 0,03. Gxe = 0,03.119682 = 0,3714 k N
Trọng lượng gầu:

Gg

= 400.g = 400.10 = 4 kN

Xác định lực cản cắt đất P01:

1.1

Xác định chiều dày phoi cắt lớn nhất:
Cmax =

𝑞
𝐵𝑔∗𝐻𝑛∗𝐾𝑡

=

0,5
0,859∗5,52∗1,3

= 0,081 m

Trong đó:
●

q: Dung tích gầu máy xúc thiết kế (m3), q = 0,5 m3.

●

Bg: Bề rộng gầu máy xúc thiết kế (m), Bg = 0,859 m.

●

Hn: Độ đào sâu tối đa (m), Hn = 5,52 m.

●

Kt: Hệ số tơi của nền đất cấp I, chọn Kt = 1.3 theo trang 16 TL[1].

P01 = K1*Bg*Cmax = 30*0.859*0.081= 2.087kN
Với K1 là hệ số cản cắt riêng của nền đất cấp I, chọn K1 = 3 N/cm2 = 30 kN/m2
theo bảng số liệu trang 29 TL [1].
2 Xác định lực trong xi lanh tay cần Ptc:

21


Trong q trình xúc đất từ vị trí I đến II thì lực Ptc sẽ biến thiên từ giá trị 0 đến giá trị
lớm nhất. lực Ptc lớn nhất khi răng gầu gần kết thúc quá trình cắt đất và có Cmax.
Phương trình cân bằng mơmen của hệ gầu và tay cần đối với khớp O2:

∑ MO2 = 0 ⬄ P01*r01 + Gg+đ*rg+đ + Gtc*r’tc - Ptc*rtc = 0
=> Ptc =
=

𝑃01∗𝑟01 + 𝐺𝑔+đ∗𝑟𝑔+đ + 𝐺𝑡𝑐∗𝑟’𝑡𝑐
𝑟𝑡𝑐
2.087∗2.815+9.85∗2.3045+0.3714∗0.625

0.4419

= 65.18 kN

Với Gg+đ : Trọng lượng gầu và đất, Gg+đ = Gg + Gđ =4+5.85 = 9.85 kN
Trọng lượng gầu: Gg = 4 kN
Trọng lượng đất: Gđ = γ.V = 11,7*0,5 = 5,85 kN
γ là trọng lượng riêng của đất, chọn γ = 11,7 kN/m3 theo trang 16 TL [1].
V là dung tích gầu máy thiết kế, V = q = 0,5 m3
Gtc: Trọng lượng tay cần, Gtc = 0.3714 kN
r01, rg+đ, r’tc, rtc là cánh tay đòn tương ứng của các lực tới tâm O2
r01 =1.875 + 0.859 +0.081 = 2.815 m
rg+đ = 1.875+ 0.4295= 2.3045 m
1

r’tc = Ltc= 0.625 m
4

3

rtc = (Ltc Ltc )*sin(45)= 0,4419 m
4

Xác định lực nâng cần Pc:
22


Lực nâng cần xuất hiện khi gầu đã kết thúc q trình cắt đất và tích đất vào gầu,
nâng cần – tay cần – gầu và đất lên độ cao cần thiết để xả đất.

Phương trình cân bằng mơ men của hệ cần – tay cần – gầu đối với khớp O1:
∑ MO1 = 0 ⬄ Gg+đ*r’g+đ + Gtc*r’’tc + Gc*r’c - Pc*rc = 0
=> Pc =

𝐺𝑔+đ∗𝑟’𝑔+đ + 𝐺𝑡𝑐∗𝑟’’𝑡𝑐 + 𝐺𝑐∗𝑟’𝑐
𝑟𝑐

=

9.85∗2.042+3.095∗3.72+0.9904∗2.25
0.45

= 75.23 kN

Với Gc là trọng lượng của cần, Gc =0.9904 kN
r’g+đ, r’’tc, r’c, rc là cánh tay đòn tương ứng của các lực tới tâm O1
r’g+đ =cos(15)*(Lc-

𝑟𝑔+đ

r’’tc = cos(15)*(Lcr’c =

𝐿𝑐
2

) = 2.042 m

cos(15)
𝑟′𝑡𝑐

) = 3.72 m

cos(15)

=2.25 m

1. Tính tốn xilanh gầu:
a. Chiều dày phoi cắt lớn nhất và lực cản đào:
Tính tốn lực gầu trong trường hợp cần và tay cần cố định. Q trình xúc đất
và tích đất vào gầu vị trí I đến vị trí II. Khi kết thúc quá trình cắt đất thì răng gầu ngang
với khớp O .
Chiều dày phoi cắt lớn nhất theo công thức 2.III.44, trang 100, Máy làm đất [1]:
Cmax =

V
b.H1.Kt

Trong đó:
V : thể tích gầu

V = 0,5 m3

b :chiều rộng gầu

b = 0,859 m
23


H1 : chiều sâu xúc đất H1 = lg = 5,52 m
lg :chiều dài của gầu

Kt : hệ số tơi của đất
Vậy:

Cmax =

0,5
0,89.5,52 .1,2

Kt = 1,2
= 0,08 m

Sơ đồ phân tích lực đối với xilanh quay gầu

Xác định lực cản đào theo công thức Dombrovski trang 30, sách Máy làm đất[1]:
P01 = K1.b.Cmax
Trong đó : K1 : hệ số cản cắt riêng của nền đất cấp III, K1 = 20
P01 = 20.0,89. 0,08 = 1.424 kN

a. Tính tốn cho xilanh gầu:
Lực Pg được xác định bằng cách lập phương trình cân bằng mômen của tất các
các lực tác dụng lên gầu xúc đối với khớp O1:
Pg =

P01 .r01 + Gg+đ. rg+đ
rg

Trong đó:
r01 : khoảng cách từ lực cản đào cần đến O,
rg+đ : khoảng cách từ trọng tâm gầu đến O,
rg

r01 = 2.815 m
rg+đ = 2.3045 m

: Khoảng cách từ điểm đặt lực gầu đến O, rc = 0,5 m
24


Ta tính được lực nâng quay gầu:
Pc =


1.424 .2.815+9.85∗2.3045
0.5

= 53.415 kN

Chọn xilanh gầu

Phương trình cân bằng lực trong xilanh gầu

p1.S1 = p2.S2 + Ft + Fms + Fqt
Trong đó:
p1 : áp suất ở cửa vào xilanh, p1 = 16. 106 N/ m2
S1 : diện tích buồng bên trai, S1 = 𝜋
p2 : áp suất ở cửa ra xilanh,

𝐷2
4

p2 = 5. 105 N/ m2
𝜋

S2 : diện tích buồng bên phải, S2 = ( D2 – d2 )
4

d : đường kính của cần piston, d = 0,7D
Ft : tải trọng công tác,

Ft = Pg

Fms: Lực ma sát
Fqt :Lực quá tính
Giả sử bỏ qua lực ma sát trong hệ thống và piston chuyển động tịnh tiến, phương
trình cân bằng lực trở thành:
p1. 𝜋
 D= √
π( p

𝐷2
4

𝜋

= p2. ( D2 – d2 ) + Pg

4Pg
1 −0,51.𝑝2 )

4

4.53415

=√

π.( 16.106 − 0,51,5.105 )

= 65.7 mm

Tra bảng tiêu chuẩn, chọn loại xilanh có khớp cầu tự lựa AMF 3-RB, có các
thơng số: D=80mm và d = 56 mm, có hành trình H=100
25