Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực trên máy ủi KOMATSU D65EX 12

Khoa học kỉ thuật trong những thập kỉ gần đây phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử và công nghệ tin học. Nó tạo ra một tạo ra một tác động rất mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống, và đặc biệt mạnh mẽ trong các ngành công nghiệp chế tạo máy đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô và máy công trình.Trong những năm trở lại đây trên các phương tiện xe máy (ô tô và máy công trình) đều được trang bị các hệ thống điện tử nhằm nâng cao tính tự động hóa của máy móc thiết bị, tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành nhằm nâng cao hiệu suất làm việc và tính năng kinh tế của ô tô và máy công trình.Máy ủi là loại máy chuyên dùng để ủi, san lấp, vận chuyển đất đá, là thiết bị rất quan trọng và không thể thiếu trong các công trình xây dựng, cầu đường, thuỷ lợi, thuỷ điện và khai thác các loại khoáng (than đá, quặng…).Máy ủi được sử dụng rộng rãi vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công việc nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế, các loại truyền động và những bộ phận di chuyển khác nhau.Máy ủi Komat’su D65EX 12 là loại máy ủi với lưỡi ủi đa năng, có thể nâng, hạ, nghiêng lưỡi ủi dễ dàng nhờ hệ thống làm việc bằng thủy lực giúp cho máy ủi có nhiều nổi trội hơn. Nó giúp cho quá trình điều khiển các thao tác được đơn giản hơn, đặc biệt tính kinh tế của nó cao hơn so với các loại máy đào truyền động cơ khíXuất phát từ những ưu điểm về kết cấu và thao tác của máy, cũng như khả năng sử dụng máy trong nhiều lĩnh vực khác nhau đã đem lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình sử dụng nó vào các công trình xây dựng cơ bản, mà em đã chọn đề tài “Khảo sát, tính toán kiểm nghiệm và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực máy ủi Komat’su D65EX 12”, nhằm tìm hiểu kỹ càng, nắm rõ nguyên lý làm việc, cách sử dụng và phương pháp vận hành, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa, để nâng cao trình độ chuyên môn phục vụ cho quá trình công tác sau khi tốt nghiệp. Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ỦI1.1.MỤC ĐÍCHGiúp sinh viên ứng dụng những kiến thức đã học, cũng cố kiến thức để nhớ lâu, cặn kẽ. Đồng thời tạo điều kiện cho sinh viên tìm hiểu, nghiên cứu thêm các hệ thống truyền động thủy lực trên m, xy lanh thủy lực, van….Thông qua đó nắm bắt được quy trình làm việc, quá trình tính toán của máy công trình.Biết sử dụng các phần mềm để mô phỏng các mạch thủy lực làm việc của máy công trình và ứng các máy công trình. Nhằm giúp cho sinh viên biết được các cấu tạo của các loại bơdụng vào thực tiễn.1.2.Ý NGHĨAGiúp sinh viên tổng hợp kiến thức đã được học và ứng dụng kiến thức đó vào trong thực tế sản xuất. Để sinh viên tiếp cận gần hơn về các máy công trình, biết cách mô phỏng các đường đi của mạch thủy lực. Nhằm giúp sinh viên tự tin hơn khi ra trường khi chưa có nhiều kinh nghiệm.Cải thiện điều kiện lao động nhờ điều khiển tự động hóa, tạo ra khả năng nâng cao năng suất hiệu quả làm việc, tiết kiệm được nguồn năng lượng, nhân công….Xuất phát từ những khả năng sử dụng máy trong các lĩnh vực xây dựng đã đem lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình sử dụng nó vào các công trình xây dựng cơ bản, mà em đã chọn đề tài này, nhằm tìm hiểu kỹ càng và nắm nguyên lý làm việc, cách sử dụng và phương pháp vận hành, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa, để nâng cao trình độ chuyên môn phục vụ cho quá trình công tác sau khi tốt nghiệp.1.3.GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY ỦI1.3.1.Công dụng máy ủi Máy ủi là loại điển hình của máy đào chuyển đất, đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Ví dụ: Ở Mỹ máy ủi được sử dụng nhiều gấp 2 lần so với máy san và 5 lần so với máy cạp; Ở Nhật, máy ủi được sử dụng nhiều gấp 2 lần so với máy cạp và máy san; Còn ở Liên Bang Nga và Ucraina, máy ủi nhiều hơn 3,6 lần so với máy cạp và 8 lần so với máy san. Các hãng máy ủi nổi tiếng trên thế giới hiện nay như: hãng ChTZ của Liên Bang Nga, Tập đoàn Doosan, hãng máy xây dựng Hitachi, Tập đoàn công nghiệp nặng Huyndai, hãng máy xây dựng Mỹ Kobelco….Máy ủi dùng để đào vận chuyển đất ở cự ly thích hợp nhỏ hơn 100m. Đồng thời nó cũng được dùng để san sơ bộ mặt bằng.Trong thực tế, máy ủi thường được sử dụng làm các công việc sau:Đào hồ ao, kênh mương nông và rộng;Đào các móng nhà lớn;Đào đắp đường có độ cao không quá 2m;San sơ bộ, tạo mặt bằng lớn để xây dựng sân quảng trường, sân vận động, khu công nghiệp và các đô thị mới;San lấp rãnh đặt đường ông hoặc móng nhà, sau khi đã thi công xong;Thu dọn vật liệu phế thải trên hiện trường sau khi công trình đã hoàn thành;Dồn vật liệu thành đống cao để tạo điều kiện thuận lợi cho máy một gàu xúc vật liệu đổ lên ô tô;Trợ lực đẩy cho máy cạp khi máy cạp đào đất gặp đất rắn;Kéo các phương tiện khác.1.3.2.Phân loại máy ủiBộ phận làm việc chính của máy ủi là bàn ủi.a)Dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy:Máy ủi vạn năng: Bàn ủi được liên kết với khung ủi qua khớp cầu nên bàn ủi có thể quay được trong mặt phẳng ngang và đặt nghiêng so với trục dọc của máy một góc 45 hình vẽ (1.1). Hình 1.1. Thiết bị ủi vạn năngGóc quay này được sử dụng khi máy ủi thực hiện san lấp rãnh đặt ống, móng nhà sau khi thi công, san các mặt bằng nói chung và cho năng suất cao hơn máy ủi thường.Máy ủi thường (hay còn gọi là máy ủi cố định): Bàn ủi luôn luôn được đặt vuông góc với trục dọc của máy. Máy ủi thường được thể hiện ở hình 1.2. Hình 1.2. Thiết bị ủi thườngb)Dựa vào phương pháp điều khiển thiết bị ủi:Máy ủi điều khiển bằng thủy lực;Máy ủi điều khiển bằng cáp;Trong đó máy ủi điều khiển bằng thủy lực đang được sử dụng rộng rãi vì điều khiển nhẹ nhàng, êm và chắc chắn, kết cấu gọn, chăm sóc và bảo quản đơn giản dễ dàng.Lưỡi ủi ấn sâu vào trong khi đào, một phần nhờ trọng lượng thiết bị ủi, phần còn lại chủ yếu nhờ áp lực của dầu. Do đó trọng lượng của thiết bị ủi giảm đi từ 5 10% so với thiết bị ủi của máy điều khiển bằng cáp cùng công suất. Đồng thời máy ủi điều khiển bằng thủy lực có thể đào được đất rắn hơn máy ủi điều khiển bằng cáp.Ngoài ra còn có máy ủi điều khiển từ xa bằng điện từ, mới được người Nhật Bản áp dụng thí điểm cho những máy ủi khai thác khoáng sản dưới đại dương. Tuy nhiên loại máy ủi này có cấu tạo phức tạp, công nghệ chế tạo hiện đại, giá thành cao nên chưa được sử dụng phổ biến.c)Dựa vào công suất và lực kéo của máy, có thể phân loại theo bảng dưới đây:Phân loại máy ủi theo công suất và lực kéoLoại máy ủiCông suất động cơ (kW)Lực kéo (F)Rất nhỏĐến 15Đến 2,5Nhỏ15 602,5 7,5Trung bình60 1107,5 15Lớn110 22015 20Rất lớn 220 30Xu hướng phát triển máy ủi: Chế tạo những máy ủi có công suất nhỏ và trung bình, điều khiển bằng thủy lực vì máy ủi nhỏ và trung bình có năng lượng riêng (công suất trên một đơn vị trọng lượng) lớn hơn nhiều so với máy ủi có công suất lớn.d)Dựa vào cơ cấu di chuyển:Máy ủi bánh xích, có áp suất xuống đất nhỏ, bán kính quay vòng nhỏ, khả năng bám vào mặt đất tốt nên có thể hoạt động ở những nơi có nền đất yếu, những nơi có độ dốc lớn, địa hình chật hẹp.Máy ủi bánh hơi, có tốc độ di chuyển nhanh hơn, nhưng áp suất xuống đất lớn hơn so với máy ủi bánh xích cùng trọng lượng.1.3.3.Yêu cầu chung:Chọn hợp lí và sử dụng nguồn năng lượng. Đối với động cơ dẫn động thường được chọn là động cơ đốt trong, tổ hợp động cơ đốt trong, có độ bền và tuổi thọ cao.Kích thước gọn nhẹ, dễ vận chuyển, dựng lắp; có khả năng thi công trong địa hình chật hẹp, điều kiện khắc nghiệt, khả năng thay đổi cơ cấu công tác, khả năng thay thế, sửa chữa.Đảm bảo yêu cầu vệ sinh môi trường cũng như vệ sinh công nghiệp theo quy định lao động, an toàn khi vận hành, thuận tiện trong làm việc….Giá thành hợp lí, thõa mãn tính kinh tế, tính mỹ thuật công nghệ….. Chương 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY ỦI KOMATSU D65EX 122.1.GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY ỦITruyền động dùng để truyền công suất, truyền động từ động cơ đến bộ công tác, trên máy ủi có thể sử dụng truyền động cơ học, truyền động cơ điện, truyền động thủy lực, truyền động khí nén hoặc sử dụng truyền động kết hợp.2.1.1.Truyền động cơ học:Truyền động cơ học bao gồm các bộ truyền động cơ khí cơ cấu đảo chiều, truyền động bằng cáp….Truyền động bằng cáp có cấu tạo đơn giản, nhưng chỉ truyền theo một chiều nâng ủi còn muốn hạ xuống chỉ cần nhả phanh thì dưới tác dụng của trọng lượng thân lưỡi ủi sẽ hạ xuống Hình 2.1. Sơ đồ truyền động bằng cáp1.Bộ công tác, 2. Cáp nâng, 3. Cụm dẫn động.2.1.2.Truyền động thủy lựcTruyền động thủy lực là phương pháp truyền động được sử dụng phổ biến và trở thành một trong những khuynh hướng phát triển của loại máy này. Truyền động thủy lực được chia làm hai loại sau:Truyền động thủy lực thủy động: Trong truyền động thủy lực thủy động, việc truyền cơ năng giữa các bộ phận máy chủ yếu được thực hiện bằng động năng của dòng chất lỏng. Truyền động thủy động có hai loại: khớp nối thủy lực và biến tốc thủy lực, thường được dùng nhiều trong ngành cơ khí động lực và vận chuyển.Truyền động thủy lực thể tích: Trong truyền động thủy lực thể tích, việc truyền cơ năng giữa các bộ phận máy chủ yếu được thực hiện bằng áp năng của dòng chất lỏng, thường dùng các máy thủy lực thể tích. Truyền động thể tích có rất nhiều dạng khác nhau như: truyền động thủy lực thể tích có chuyển động tịnh tiến, truyền động thủy lực thể tích có chuyển động quay, truyền động thủy lực thể tích có chuyển động tùy động, được dùng rất phổ biến trong các ngành chế tạo máy và các hệ thống điều khiển tự động.Chất lỏng làm việc trong các máy thủy lực và truyền động thủy lực có nhiều loại như nước, các loại dầu, không khí ….