Đồ án Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Kobelco SK-200

LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển chung của đất nước, cơ sở hạ tầng cho ngành giao thông vận tải nói riêng và trên tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội nói chung đang phát triển rộng khắp. Để phục vụ cho lĩnh vực này, máy công trình là một trong những công cụ chủ lực, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng các công trình. Ngày nay khoa học công nghệ của thế giới nói chung và nước ta nói riêng đã và đang phát triển mạnh; đặc biệt là điều khiển tự động bằng thủy lực, khí nén, điện cũng như điện tử. Trên các máy công trình ngày nay cũng được hiện đại hóa không chỉ với hệ điều khiển mà cả hệ truyền lực, hầu như tất cả chức năng điều khiển và truyền động đều bằng thủy lực. Đề tài đồ án tốt nghiệp em chọn cũng theo xu hướng này, tên đề tài là “Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Kobelco SK-200”. Đề tài tốt nghiệp sẽ giúp em củng cố thêm những kiến thức đã học, nâng cao và hiểu sâu hơn về khả năng ứng dụng của truyền động thủy lực trên tất cả các lĩnh vực. Đặc biệt trong lĩnh vực máy công trình, truyền động thủy lực đã thay thế các truyền động cơ khí cổ điển. Được sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Võ Đạo cùng cô Phạm Thị Kim Loan, quý thầy cô cùng các bạn; với sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, sau hơn ba tháng em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình. Vì thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được quý thầy cô đóng góp thêm ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Võ Đạo cùng cô Phạm Thị Kim Loan, quý thầy cô trong khoa Cơ khí giao thông và trong trường Đại học Bách khoa đã tận tình hướng dẫn, giáo dục đào tạo em trong suốt 5 năm ở dưới mái trường Đại học. Mục đích, ý nghĩa của đề tài Như chúng ta đã biết, nền kinh tế nước ta đang có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng hội nhập vào sự phát triển chung của nền kinh tế thế giới. Vì vậy mà các cơ sở hạ tầng ngày càng được quan tâm đầu tư mạnh mẽ và có kế hoạch để thu hút nguồn đầu tư nước ngoài và đóng góp vào sự phát triển chung của nền kinh tế - xã hội nước nhà. Và chúng ta thấy rằng, ngày nay, bất kỳ công trình xây dựng quy mô lớn nào cũng không thể thiếu vai trò hỗ trợ của các thiết bị máy móc, công cụ lao động; trong đó máy đào thủy lực đóng vai trò rất quan trọng, hầu như không thể thiếu được trong việc cơ giới hóa công tác đất. Cụ thể nó có thể phục vụ các công việc sau: + Trong xây dựng dân dụng và công 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. Ngoài ra có lúc làm việc thay cần trục khi lắp các ống thoát nước hoặc thay các búa đóng cọc để thi công móng cọc, phục vụ thi công cọc nhồi… + Trong xây dựng thủy lợi: đào kênh, mương; nạo vét sông ngòi, 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 công đường sát sườn núi… + Trong khai thác mỏ: bóc lớp đất tấm 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 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 át phan… Bốc xếp vật liệu trong các ga tầu, bến cảng. Khai thác sỏi, cát ở lòng sông… Ngoài ra, máy cơ sở của máy xúc một gàu có thể lắp các thiết bị thi công khác ngoài thiết bị gầu xúc như: cần trục, búa đóng cọc,… Hiện nay trên thị trường Việt Nam có nhiều hãng sản xuất, cung cấp các loại máy xúc khác nhau như: Komatsu, Caterpiller, Kobelco, Liugong, Hitachi, Volvo, Huyndai, Daewoo… Trong đó hãng Kobelco là một trong những hãng có số lượng máy đào nhập khẩu lớn nhất vào thị trường Việt Nam trong những năm vừa qua. Trong những chủng loại máy xây dựng được nhập khẩu về Việt Nam thì máy xúc đào luôn là chủng loại được nhập nhiều nhất. Với nhu cầu máy móc cho các công trình xây dựng cơ sở hạ tầng, giao thông ngày càng tăng nên trong tháng 03/2009 lượng máy xúc đào đã tăng mạnh (tăng 46% về lượng) đưa chủng loại này lần đầu tiên kể từ tháng 07/2008 đạt con số nhập khẩu trên 1000 chiếc/tháng. Trong đó số lượng máy đào Kobelco nhập khẩu chỉ đứng sau Komatsu và Daewoo (Komat su 288 chiếc, Daewoo 215 chiếc, Kobelco 122 chiếc), hứa hẹn trong tương lai sẽ còn tăng nhiều về số lượng. Cùng với sự tăng nhanh về số lượng các loại máy xúc đào nhập khẩu thì vấn đề bảo dưỡng, sửa chữa chúng trong suốt thời gian làm việc là điều cần được quan tâm, trong đó truyền động thủy lực là loại truyền động chính trên các máy đào hiện nay. Vì vậy mà em chọn đề tài “Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Kobelco SK-200”, ngoài việc củng cố thêm những kiến thức đã học, nâng cao hiểu biết về khả năng ứng dụng của truyền động thủy lực trên tất cả các lĩnh vưc, đặc biệt là lĩnh vực máy công trình, còn có thể tìm hiểu kỹ hơn về cách vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa một loại máy đào nhằm phục vụ tốt hơn cho quá trình công tác sau này. Tổng quan về các phương pháp truyền động trên máy đào Truyền động cơ khí Đây là phương pháp truyền động quen thuộc và có một thời gian dài từng được coi là hình thức truyền động quan trọng nhất. Những kiểu truyền động này bao gồm: truyền động bánh răng, truyền động xích, truyền động bánh vít. + Truyền động bánh răng: loại truyền động này thường được sử dụng rộng rãi nhất . Người ta thường dùng nó để truyền chuyển động quay cho trục ra. Tùy theo cách bố trí trục ra song song hoặc lệch góc mà người ta sử dụng bánh răng trụ hoặc bánh răng côn. Loại truyền động này vẫn còn được sử dụng trong các bộ giảm tốc. + Truyền động xích: là cơ cấu truyền chuyển động giữa các trục song song nhờ dây xích ăn khớp vào các răng của hai đĩa xích. Căn cứ vào số dãy răng trên đĩa xích chủ động và bị động mà ta có truyền động xích một dãy hoặc nhiều dãy. + Truyền động bánh vít: Với phương pháp truyền động này ta có thể truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau là trục vít và bánh vít đối tiếp với nó. Bộ truyền động bánh vít có đặc điểm kích thước nhỏ gọn, tỷ số truyền lớn, làm việc êm và không ồn, có khả năng tự hãm; nhưng hiệu suất thấp, nhiệt sinh nhiều phải dùng các biện pháp làm nguội, vật liệu làm bánh vít tương đối đắt tiền để giảm ma sát. Nhìn chung bộ truyền động cơ khí có những ưu, nhược điểm sau: Ưu điểm: Cấu tạo tương đối đơn giản Chế tạo dễ dàng Làm việc chắc chắn, có khả năng chịu tải lớn Giá thành chế tạo rẻ Nhược điểm: Kích thước bộ truyền lớn, trọng lượng nặng Làm việc gây tiếng ồn lớn Khi truyền công suất đi xa thường tổn thất công suất do ma sát và quán tính lớn Tốc độ và mô men xoắn được biến đổi theo cấp Truyền động thủy lực (TĐTL) Truyền động thủy lực là phương pháp truyền động được sử dụng phổ biến hiện nay và trở thành một trong những khuynh hướng phát triển của loại máy này. Theo nguyên lý làm việc truyền động thủy lực được chia làm hai loại: truyền động thủy động và truyền động thủy tĩnh (truyền động thể tích). + Truyền động thủy động: với phương pháp truyền động này không có mối liên hệ cứng giữa khâu chủ động và khâu bị động. Để truyền chuyển động tới khâu bị động (trục tuabin), động năng được sử dụng làm quay bánh bơm. Ở đây, trục bánh bơm quay được nhờ nhận trực tiếp chuyển động quay của trục động cơ hoặc cơ năng khác. + Truyền động thể tích: là phương pháp truyền động có chức năng đảm bảo mối liên hệ cứng (trong giới hạn không thể nén được của chất lỏng) giữa khâu chủ động và khâu bị động của bộ truyền động thủy lực, có truyền dẫn năng lượng do bơm tạo ra đến bộ phận chấp hành (xy lanh thủy lực hoặc động cơ thủy lực) qua chất lỏng công tác để truyền vào một khoang kín. Ưu, nhược điểm của phương pháp truyền động thủy lực: Ưu điểm: Dễ thực hiện điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển động của bộ phận làm việc trong máy ngay cả khi máy đang làm việc Truyền động công suất làm việc lớn và xa Cho phép đảo chiều chuyển động của các bộ phận làm việc của máy dễ dàng Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi tải trọng ngoài Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suất của truyền động nhỏ Do chất lỏng làm việc trong truyền động thủy lực là dầu khoáng nên có điều kiện bôi trơn tốt các chi tiết Truyền chuyển động êm hầu như không có tiếng ồn Độ tin cậy và độ bền cao Điều khiển nhẹ nhàng Nhược điểm: Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng làm việc dễ bị rò rỉ hoặc không khí dễ bị lọt vào, làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của truyền động Vận tốc truyền động bị hạn chế vì phải đề phòng hiện tượng va đập thủy lực, tổn thất cột áp, tổn thất công suất lớn và xâm thực Yêu cầu chất lỏng làm việc tương đối phức tạp, độ nhớt phải thích hợp ít thay đổi khi nhiệt độ và áp suất thay đổi Áp lực dầu công tác khá cao đòi hỏi công nghệ chế tạo đạt độ chính xác cao, do đó giá thành của bộ truyền động thủy lực đắt hơn các bộ truyền động khác. Các thông số kỹ thuật của máy đào Kobelco SK-200 Đặc điểm kỹ thuật của máy đào Kobelco SK-200 Bảng 3-1: Các đặc điểm kỹ thuật của máy đào Kobelco SK-200 Dung tích gàu  m3  0,7   Phạm vi làm việc của gàu  m3  0,45(1,1   Trọng lượng toàn bộ  tấn  18,7 (loại bánh xích rộng 600 mm)   Năng suất  Tốc độ quay  Vòng/phút  13    Tốc độ di chuyển  km/h  4 (số 1)  5,5 (số 2)    Khả năng leo dốc  %  70 (350)    Lực đào  Gàu  tấn  11,0     Tay cần  tấn  10,4  8,9  8,2     Độ dài tay cần  mm  2400  2940  3300    Lực kéo  tấn  11,5/16,3   Kích thước tổng quát  Chiều dài tay cần  mm  2400  2940  3300    Chiều dài toàn bộ  mm  9310  9320  9310    Bề rộng toàn bộ  mm  2800  2800  2800    Chiều cao toàn bộ  mm  3060  2910  2890    Khoảng sáng gầm  mm  465  465  465   Bánh xích  Chiều dài toàn bộ của xích  mm  4070    Khoảng cách tâm của máy  mm  2200    Khoảng cách tâm của xích  mm  3280    Bề rộng của mắt xích / Áp lực lên mặt đất  mm; KG/cm2  Đế có gân  600 / 0,44       800 / 0,34      Đế tam giác  900 / 0,30   Động cơ  Hãng sản xuất / kiểu mẫu   MITSUBISHI 6D31T    Loại   4 kỳ làm mát bằng nước, phun trực tiếp, tuabin tăng áp bằng khí xả    Công suất đầu ra  ps;vg/ph  135/ 2150    Mô men lớn nhất  KGm;vg/ph  47 / 1700    Số xi lanh – D x S  mm  6 – 100 x 105    Dung tích tổng cộng  cc  4948    Tiêu thụ nhiên liệu  g / psh  165    Trọng lượng khô  KG  440    Sức chứa thùng nhiên liệu  L  300   Đặc điểm kỹ thuật các cấu thành hệ thống truyền động thủy lực (HTTĐTL) trên máy đào Kobelco SK-200 Bảng 3-2: Các đặc điểm kỹ thuật của các cấu thành HTTĐ thủy lực SK-200 Bơm thủy lực  Sản suất   KAWASAKI HEAVY    Mẫu   K3V112DT-123R-9C09    Bơm chính  Loại   Bơm piston thay đổi lưu lượng     Lưu lượng riêng  cc/vòng  97,2 / 2     Lưu lượng cực đại  L/phút  208 / 2     Áp suất  KG/cm2  290 (350 tăng áp di chuyển)    Bơm điều khiển  Loại   Bơm bánh răng     Lưu lượng riêng  cc/phút  9,08     Lưu lượng cực đại  L/phút  19,4     Áp suất làm việc  KG/cm2  50    Trọng lượng  KG  125 + 1,6   Van phân phối  Sản xuất   KAWASAKI HEAVY    Mẫu   KMX15C / 23015    Áp suất làm việc của van an toàn  KG/cm2  290    Hệ điều khiển   Điều khiển từ xa    Trọng lượng  KG  127 (5 van); 19 (1 van)   Mô tơ quay toa  Sản xuất   KAWASAKI HEAVY    Mẫu   M2X150AOB-10A-02    Loại   Pit tông hướng trục    Lưu lượng riêng  cc/vòng  148,5    Áp suất làm việc  KG/cm2  250    Tỷ số giảm tốc   13,287    Bôi trơn  L  12    Trọng lượng  KG  225   Mô tơ di chuyển  Sản xuất   NIPPON AIR BRAKE    Mẫu   MV150/110Z    Loại   Pit tông hướng trục    Lưu lượng riêng  cc/vòng  114,1 / 156,6    Áp suất làm việc của van hãm  KG/cm2  350    Tỷ số của bộ giảm tốc   40,67    Dầu bôi trơn  L  6    Trọng lượng  KG  290   Van điều khiển  Sản xuất   KAWASAKI HEAVY    Mô men hoạt động  KGcm  6    Góc công tác  Độ  25 (cổng 2,4) 19 (cổng 1,3)    Trọng lượng  KG  6,4   Xy lanh  Sản xuất   NIPPON AIR BRAKE    Cần  Lỗ x Cần x Hành trình  mm  (125 x (85 x 1290     Số lượng   2     Trọng lượng  KG  170    Tay cần  Lỗ x Cần x Hành trình  mm  (145 x (100 x 1453     Số lượng   1     Trọng lượng  KG  250    Gàu  Lỗ x Cần x Hành trình  mm  (120 x (80 x 1110     Số lượng   1     Trọng lượng  KG  135   Sức chứa của thùng dầu thủy lực  L  150   Trọng lượng các cấu thành của máy đào Kobelco SK-200 Bảng 3-3: Trọng lượng của các cấu thành (trọng lượng khô); Đơn vị: KG Toàn bộ máy  18700   Cụm phía trên Đối trọng Cabin Xy lanh cần Động cơ, bộ tản nhiệt Cụm bơm Van phân phối Thùng nhiên liệu Thùng dầu thủy lực Mô tơ quay toa và bộ giảm tốc  8660 3850 260 205 550 260 130 95 170 235   Cụm phía dưới Bàn quay Mô tơ di chuyển và bộ giảm tốc Cụm bánh sao dẫn hướng Cụm bánh tỳ dưới Cụm bánh tỳ trên Cụm bánh sao chủ động Bánh xích Khớp nối Mắt xích với cụm đế 600 mm Mắt xích với cụm đế 800 mm  6780 245 305 x 2 115 x 2 34 x 14 18 x 4 95 x 2 115 30 1275 x 2 1570 x 2   Phụ tùng Cụm gàu xúc (0,7 m3) Cụm tay cần (2,94 m) Tay cần Xy lanh điều khiển gàu Khâu nối đệm Khâu nối gàu xúc Chốt (để lắp ghép xy lanh tay cần và gàu) Cụm cần Cần Xy lanh tay cần Chốt (lắp ghép tay cần)  3265 620 1000 620 145 60 90 50 1635 1330 270 20   Dầu, mỡ, nước làm mát… Dầu thủy lực, dầu máy Nhiên liệu Nước làm mát  525 255 250 20   Khả năng làm việc với các loại thiết bị công tác Kích thước các thiết bị công tác a/ Kích thước cần
 A: Chiều dài cần B: Chiều rộng chân cần C: Chiều rộng phía trong đầu cần D: Chiều rộng phía ngoài đầu cần E: Chiều cao của chốt định tâm F: Chiều cao của chốt lắp xy lanh tay cần G: Khoảng cách các chốt ở phần bướu cần H: Khoảng cách các chốt ở phần giá đỡ I: Chiều rộng phía trong của xy lanh tay cần d1: Đường kính của chốt chân cần d2: Đường kính của chốt xy lanh cần d3: Đường kính của chốt đầu cần d4: Đường kính của chốt xy lanh tay cần b/ Kích thước tay cần
 A: Chiều dài tay cần D,E: Khoảng cách giữa chốt bướu và chốt giá đỡ D1, D2, D3: Đường kính trong của ống lót F: Khoảng cách giữa các chốt của bướu G, H: Chiều cao giữa chốt bướu và chốt giá đỡ J: Chiều rộng của đầu tay cần (với bạc lót) K, M: Chiều rộng của ống lót L: Chiều rộng của đầu tay cần N, O: Chiều rộng phía trong của giá đỡ P: Chiều dài của bản lề Q: Chiều dài của cần đẩy d1, d2, d3, d4, d5: Đường kính của chốt c/ Kích thước gàu A: Khoảng cách giữa các chốt của giá đỡ B: Khoảng cách từ chốt giá đỡ tới đỉnh răng gàu D: Chiều rộng bên ngoài của giá đỡ E: Chiều rộng bên trong của giá đỡ F: Chiều rộng ngoài của lưỡi cắt I, IO: Bước răng gàu d1, d2: Đường kính của chốt Bảng 4-1: Bảng giá trị kích thước của thiết bị công tác trên máy đào SK-200 [mm]  Cần  Tay cần  Gàu [m3]    5,6 m  2,4m  2,94m  3,3m   0,45  0,6  0,7  0,8  0,9  1,1   A  5600  2400  2940  3300   430  430  430  430  430  430   B  680  -  -  -   R1450  R1450  R1450  R1450  R1450  R1450   C  353  -  -  -   -  -  -  -  -  -   D  490  R840  R815  R815   399  399  399  399  399  399   D1  -  (95  (95  (95   -  -  -  -  -  -   D2  -  (85  (85  (85   -  -  -  -  -  -   D3  -  (95  (95  (95   -  -  -  -  -  -   E  1025  R2208  R2206  R2206   327  327  327  327  327  327   F  1165  R420  R420  R420   837  1064  1157  1282  1407  1547   G  R2466  681  601  600   -  -  -  -  -  -   H  R2700  352.3  272  238.5   -  -  -  -  -  -   I  122  -  -  -  I  287  200  223  255  230  280   J  -  325  325  325  IO  287  200  223  254  237  280   K  -  305  305  305          L  -  325  325  325          M  -  352  352  352          N  -  122  122  122          O  -  102  102  102          P  -  646  646  666          Q  -  640  640  640          d1  (70  (80  (80  (80   (80  (80  (80  (80  (80  (80   d2  (75  (70  (70  (70   (80  (80  (80  (80  (80  (80   d3  (70  (85  (85  (85   -  -  -  -  -  -   d4  (70  (80  (80  (80   -  -  -  -  -  -   d5  -  (80  (80  (80   -  -  -  -  -  -   Cự ly làm việc Bảng 4-2: Cự ly làm việc với các loại thiết bị đào gàu nghịch [m] Loại thiết bị Cự ly  Tay cần 2,4 m; Gàu 0,8 m3  Tay cần 2,94 m; Gàu 0,7 m3  Tay cần 3,3 m; Gàu 0,6 m3  Tay cần 2,4 m + 1,5 m nối dài; 0,45 m3 gàu  Tay cần 2,94 m + 1,5 m nối dài; 0,45 m3 gàu   A: Tầm với đào xa nhất  9,39  9,85  10,14  10,79  11,26   A’: Tầm với xa nhất ở mức chuẩn  9,21  9,68  9,98  10,64  11,11   B: Độ sâu đào lớn nhất  6,12  6,67  7,02  7,64  8,18   C: Độ cao đào lớn nhất  9,43  9,59  9,62  10,14  10,28   D: Cự ly đổ cao nhất  6,59  6,76  6,82  7,30  7,45   E: Cự ly đổ thấp nhất  2,87  2,33  1,97  1,35  0,81   F: Độ sâu đào thẳng góc  5,46  6,00  6,19  6,97  7,48   G: Bán kính quay nhỏ nhất  3,59  3,48  3,52  3,35  3,48   H: Độ cao ở bán kính quay nhỏ nhất  7,59  7,54  7,54  7,59  7,54   I: Độ cao ở đáy đào phẳng  5,90  6,46  6,82  7,50  8,05   K: Khoảng đặt gàu ngang  4,08  5,24  5,90  6,37  7,65   L: Khoảng đào gần nhất  2,98  2,28  1,91  2,09  1,29   Bảng 6-3: Cự ly làm việc với các loại thiết bị đào gàu thuận [m] Loại thiết bị Cự ly  Tay cần 2,4 m; Gàu 0,8 m3  Tay cần 2,94 m; Gàu 0,7 m3  Tay cần 3,3 m; Gàu 0,6 m3  Tay cần 2,4 m + 1,5 m nối dài; 0,45 m3 gàu  Tay cần 2,94 m + 1,5 m nối dài; 0,45 m3 gàu   A: Tầm với đào xa nhất  9,50  9,96  10,25  10,90  11,37   A’: Tầm với xa nhất ở mức chuẩn  9,33  9,79  10,09  10,75  11,23   B: Độ sâu đào lớn nhất  6,23  6,77  7,13  7,75  8,29   C: Độ cao đào lớn nhất  9,60  9,77  9,83  10,31  10,46   D: Cự ly đổ cao nhất  6,51  6,66  6,71  7,23  7,36   D’: Cự ly đổ cao nhất (450)  6,37  6,63  6,72  6,88  7,18   E: Cự ly đổ nhỏ nhất  2,76  2,22  1,86  1,24  0,70   F: Bán kính quay nhỏ nhấ