Đồ án Tốt nghiệp tính toán thiết kế máy ủi D61EX-12

ng truyền động khác không có được. Ngày nay, khuynh hướng thủy lực hóa ngày càng chiếm ưu thế, các máy xây dựng và xếp dỡ như cần trục ô tô, xe nâng hàng, máy làm đất,… chiếm tới 94 % và ngày càng tăng. 6.2 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY LÀM ĐẤT Máy làm đất chiếm tỉ lệ lớn trong các máy xây dựng ở VN. Với các loại máy hiện đại thì không thể thiếu HTTĐTL. Hiện nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, với nhu cầu tự động hóa ngày càng cao thì xu hướng thủy lực hóa ngày càng rộng rãi. Trên máy đào: khi mới ra đời thì nó sử dụng hệ thống truyền động cơ học, tuy nhiên kết cấu của nó cồng kềnh, làm việc kém hiệu quả. Khi HTTĐTL ra đời và nó được áp dụng trên máy đào thì kết cấu của máy gọn, hình dáng đẹp, trọng lượng máy nhỏ, làm việc chính xác, quỹ đạo đào đa dạng, do vậy có thể đảm đương được những nhiệm vụ phức tạp hơn. Trên các bộ công tác, bộ di chuyển, bộ máy quay, bộ điều khiển đều sử dụng truyền động thủy lực. Trên máy ủi: với hệ thống truyền động cơ khí thì kết cấu của máy phức tạp, nặng, việc ấn lưỡi ủi xuống đất phải sử dụng trọng lượng của chính lưỡi ủi. Khi sử dụng HTTĐTL với cặp xl nâng hạ bộ công tác, nó có thể ấn sâu lưỡi ủi xuống đất làm giảm trọng lượng của lưỡi ủi, ngoài ra nó còn sử dụng các cặp xl để nghiêng hoặc quay lưỡi ủi (với máy ủi vạn năng) làm tăng khả năng làm việc của máy ủi. Trên máy san: việc sử dụng HTTĐTL với các xl nâng hạ bàn san, xl đẩy trượt lưỡi san, mô tơ thủy lực quay bàn san,… đã làm tăng khả năng làm việc cho máy san. Ở một số máy làm đất khác như máy lu, máy bốc xúc, lưỡi xới,… cũng sử dụng nhiều các thiết bị thủy lực ở bộ công tác. Hệ thống truyền động thủy động cũng được sử dụng trên các máy làm đất như các ly hợp, biến tốc thủy lực. Nó có thể đóng ngắt các chuyển động hoặc thay đổi vận tốc, mômen. Nhờ nó có thể giúp cho máy hoạt động êm dịu hơn khi thực hiện nối ly hợp, tránh các thành phần lực động, do đó tăng tuổi thọ cho động cơ và các chi tiết khác. Biến tốc thủy lực còn có thể thay đổi được vô cấp tốc độ và có thể thay đổi được mômen tùy theo sự điều khiển của người lái. Như vậy trên các máy làm đất đã sử dụng rộng rãi HTTĐTL . Nó đã mang lại rất nhiều ưu điểm, tạo ra nhiều khả năng làm việc cho máy, do vậy nó góp phần nâng cao các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật cho máy. 6.3 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ỦI Máy ủi là một trong các loại máy chủ đạo nằm trong nhóm máy đào và vận chuyển đất. Hiện nay số lượng máy ủi chiếm tỉ trọng khá lớn trong các máy làm đất, nó được sử dụng rộng rãi trong công tác xây dựng công nghiệp và dân dụng, trong giao thông, thủy lợi, khai thác mỏ,… Do máy ủi dùng để đào và vận chuyển đất nên bộ công tác của nó chủ yếu gồm lưỡi ủi và khung ủi. Để điều khiển hoạt động của bộ công tác hiện nay người ta sử dụng HTTĐTL với các xylanh nâng hạ lưỡi ủi. Ở các máy ủi thường: có sử dụng HTTĐTL thì nó chỉ gồm có bơm thủy lực để tạo ra lưu lượng dầu qua các van an toàn, van phân phối, van một chiều,… tới các xylanh thủy lực để nâng hạ lưỡi ủi, với một số máy ủi khác thì còn có xylanh nâng hạ lưỡi xới. Đây chính là hệ thống truyền động thủy lực được sử dụng với các máy ủi được áp dụng đầu tiên như các máy ủi của Liên Xô (cũ) và các máy ủi đời cũ của Komatsu,… Với các máy ủi hiện đại: ngoài các hệ thống trên nó còn có thêm nhiều các hệ thống tiên tiến, nhiều chi tiết hiện đại khác để phục vụ cho hoạt động của máy ủi như: - Hệ thống tự điều chỉnh góc nghiêng của bơm theo tải trọng - Hệ thống lái hiện đại với việc sử dụng mô tơ lái thủy lực điều khiển bằng van phân phối (khác với các máy ủi cũ sử dụng ly hợp để ngắt chuyển động cho một đĩa xích để lái) - Sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển các cấp ( số I,II,III) của hộp số. - Sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển van phân phối - Sử dụng biến tốc thủy lực - Sử dụng các cụm van ưu tiên, van hồi nhanh, van hút, van không tải, van hồi áp suất,… Tất cả các hệ thống, chi tiết này được sử dụng với mục đích giảm tiêu hao công suất, nâng cao năng suất của máy ủi, tận dụng hết công suất của máy,… Ngoài ra trên các máy ủi hiện đại còn có các hệ thống cảm biến về áp suất, cảm biến về tốc độ quay, cảm biến về nhiệt độ,…tất cả các tín hiệu này đều được đưa về hộp đen để sử lý. Với một biến cố bất thường nào sảy ra đều được đưa về hộp đen để phân tích và báo về màn hình hiển thị cho người lái biết để có biện pháp kiểm tra và sử lý. Do vậy mà máy có thể tránh khỏi các sự cố gây nguy hiểm, máy luôn làm việc ổn định, đảm bảo các chỉ tiêu về kỹ thuật, tiến độ và kinh tế. 6.4 TÌM HIỂU VỀ HTTĐTL TRÊN MÁY ỦI KOMATSU D61EX-12 6.4.1 Sơ đồ mạch thủy lực của bộ công tác Sơ đồ mạch thủy lực trên máy ủi D61EX-12 được trình bày chi tiết trong bản vẽ A0 số 05 hoặc được thể hiện ở phụ lục 6.1 6.4.2 Nguyên lý làm việc chung của mạch thủy lực trên máy ủi D61EX-12 Lưu lượng dầu được tạo ra nhờ bơm thủy lực (29) kiểu piston hướng trục có thể thay đổi được lưu lượng, nó hút dầu từ thùng dầu lên, qua bơm tới các van phân phối. Bơm (29) này được dẫn động từ động cơ S6D114 qua hộp trích công suất. Sự thay đổi lưu lượng bơm nhờ việc thay đổi góc nghiêng của đĩa nghiêng. Khi bộ công tác của máy ủi chưa làm việc thì góc nghiêng của bơm là nhỏ nhất để tránh tổn thất công suất. Khi khởi động bộ công tác thì nó sẽ tự động tăng góc nghiêng để tăng lưu lượng dầu tới bộ công tác. Dầu thủy lực được bơm từ thùng qua bơm tới cặp van ưu tiên (12), van an toàn chính cho cả hệ thống (14) và van không tải (15). Khi bộ công tác chưa làm việc thì dầu qua van không tải (15) về thùng dầu. Khi bộ công tác bắt đầu làm việc thì dầu sẽ qua van ưu tiên (12) tới cụm van phân phối Khi áp suất dầu vượt quá trị số cho phép (14,2 MPa) thì van an toàn sẽ mở để dầu qua van về thùng để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống Khi dầu qua van ưu tiên (12) sẽ tới van giảm áp và cặp van bù áp suất để tới cụm van phân phối Van giảm áp chỉ cho áp suất dầu lên bộ công tác là 20,6 MPa Van bù áp suất sẽ bù áp cho các cơ cấu đang làm việc Ở cụm van phân phối có 5 thớt van đó là: van phân phối cho cơ cấu lái, van phân phối cho xl nâng hạ lưỡi xới, van phân phối cho cặp xl nâng hạ bộ công tác, van phân phối cho cặp xl quay lưỡi ủi và van phân phối cho xl nghiêng lưỡi ủi. Với van phân phối cho cặp xl nâng hạ lưỡi xới Đây là van phân phối kiểu: 6 cửa 3 vị trí. Van phân phối điều khiển bằng tay gạt và lò xo Hình 6.1 Van phân phối cho cặp xl nâng hạ lưỡi xới 3 vị trí của van phân phối là: - Vị trí giữ : ở vị trí này thì xl nâng hạ lưỡi xới không làm việc - Vị trí hạ: ở vị trí này xl sẽ hạ lưỡi xới xuống để xới đất - Vị trí nâng: ở vị trí này xl nâng lưỡi xới lên 6 cửa của van phân phối: - Cửa 1: đưa dầu cao áp vào - Cửa 2,3: đưa dầu ra van bù áp (8) - Cửa 4: đưa dầu thấp áp về thùng dầu - Cửa 5,6: đưa dầu tới xl nâng hạ lưỡi xới Việc điều khiển tới các vị trí này nhờ tay gạt, khi không tác động lên tay gạt thì nó tự động về vị trí giữ (nhờ các lò xo), xl không làm việc Với van phân phối cho cặp xl quay lưỡi ủi Cũng tương tự như van phân phối cho xl nâng hạ lưỡi xới, nó cũng gồm 6 cửa, 3 vị trí: giữ, quay trái, quay phải. Do nó có hai xl hoạt động đồng thời và ngược nhau nên việc bố trí các đường dầu cho hai xl này là ngược nhau, đảm bảo có thể quay được lưỡi ủi. Với van phân phối cho xl lanh nghiêng lưỡi ủi Cũng tương tự như van phân phối cho xl nâng hạ lưỡi xới, nó cũng gồm 6 cửa, 3 vị trí: giữ, nghiêng sang trái, nghiêng sang phải. Với van phân phối cho cơ cấu lái Cũng tương tự như van phân phối cho xl nâng hạ lưỡi xới, nó cũng gồm 6 cửa, 3 vị trí: giữ, lái trái, lái phải. Với van phân phối cho cặp xl nâng hạ bộ công tác Van phân phối này có khác với ba van ở trên do nó có 6 cửa và 4 vị trí, điều khiển bằng tay gạt và lò xo. Hình 6.2 Van phân phối cho cặp xl nâng hạ bộ công tác 4 vị trí của van tương ứng là: - vị trí 1: vị trí giữ ( không làm việc) - vị trí 2: vị trí nâng bộ công tác - vị trí 3: vị trí hạ bộ công tác - vị trí 4: vị trí trôi Vị trí trôi sử dụng khi máy ủi làm việc, lưỡi ủi có thể tự dâng lên hoặc hạ xuống tùy theo tải trọng tác dụng lên nó. Vị trí các cửa cũng tương tự như ở trên. - Cửa 1: đưa dầu cao áp vào - Cửa 2,3: đưa dầu ra van bù áp - Cửa 4: đưa dầu thấp áp về thùng dầu - Cửa 5,6: đưa dầu tới cặp xl nâng hạ bộ công tác Khi dầu qua van phân phối sẽ tới các xl hoặc mô tơ thủy lực để thực hiện công việc của nó. Ngoài ra trên mạch thủy lực của máy ủi D61EX này còn có một bơm thuỷ lực nữa, bơm (33) nó cũng được dẫn động từ động cơ và qua hộp trích công suất. Bơm này hơi khác so với bơm (29), nhiệm vụ của nó là: Bơm dầu từ thùng để cho nó qua lọc dầu, từ đó dầu được lọc quay trở về thùng. Bơm dầu qua bộ phận làm mát (30) để làm mát cho dầu. Dầu chỉ được bơm đi làm mát khi áp suất trên đường dầu từ bơm vượt quá giá trị giới hạn của van tràn (34) là 2,94 MPa, khi đó dầu sẽ chảy qua van tràn tới bộ làm mát. Cung cấp dầu cho bộ điều khiển (24). Đây là bộ điều khiển cho hệ thống lái ( lái trái, lái phải). Dầu cao áp từ bơm tới cơ cấu này, dưới sự tác động của người lái máy lên cần điều khiển sẽ cho dầu đi theo một trong hai đường, qua van (23) sẽ đưa dầu cao áp lên van phân phối cho cơ cấu lái (18). Áp suất dầu này sẽ đẩy ngăn kéo trong van phân phối của cơ cấu lái từ đó sẽ cho dầu đi đến mô tơ lái để làm quay mô tơ, từ đó tạo ra sự khác nhau về vận tốc giữa hai cặp bánh răng của bộ truyền động cuối và làm thay đổi hướng chuyển động của máy. Như vậy van phân phối (18) khác với các van phân phối ở trên do việc điều chỉnh nó không phải trực tiếp bằng tay mà thông qua hệ thống thủy lực điều khiển gián tiếp van (18). Trên đây là nguyên lý chung cho hoạt động của mạch thủy lực của máy ủi D61EX-12. Để tìm hiểu kỹ hơn về các phần tử trong mạch thủy lực này sẽ được trình bày trong phần sau. 6.4.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một vài phần tử quan trọng trong mạch thủy lực trên máy ủi Komatsu D61EX-12 Trên các máy ủi hiện đại, việc xuất hiện thêm một vài phần tử trong mạch thủy lực đã góp phần giảm tiêu hao công suất cho máy, giúp cho máy hoạt động an toàn và chắc chắn hơn, tăng tuổi thọ cho các chi tiết trong mạch, phát huy tối đa công suất của máy,…Như vậy chúng có một ý nghĩa rất quan trọng trong mạch thủy lực. Phần dưới đây sẽ được trình bày về: chức năng nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý, cấu tạo, nguyên lý làm việc của một vài hệ thống và phần tử chính như: hệ thống tự điều chỉnh góc nghiêng bơm, hệ thống cân bằng tải trọng cho mô tơ thủy lực, các van bù áp suất, van an toàn, van ưu tiên, van xả nhanh, van hút, van giảm áp, van không tải,… 1. Hệ thống tự điều chỉnh góc nghiêng bơm a. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của hệ thống này là nhận giá trị áp suất dầu từ đường điều khiển (nét đứt) từ các van bù áp suất (8) cùng với áp suất dầu từ bơm hiện có để cân đối và từ đó nó sẽ điều khiển góc nghiêng của bơm một cách hợp lý để đảm bảo công suất dành cho bơm là ít nhất nhưng vẫn đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng dầu cho các xl và mô tơ thủy lực. Khi bộ công tác chưa làm việc thì nó sẽ điều chỉnh góc nghiêng của bơm là nhỏ nhất, tránh tiêu hao công suất. Khi bộ công tác bắt đầu làm việc nó sẽ điều khiển tăng dần góc nghiêng của bơm và tăng lưu lượng để cung cấp đủ dầu cho xl, mô tơ thủy lực hoạt động, khi đó máy sẽ hoạt động khỏe hơn. b.Sơ đồ nguyên lý Hình 6.3 Sơ đồ nguyên lý của cơ cấu điều chỉnh góc nghiêng bơm (trường hợp điều chỉnh bơm cho góc nghiêng nhỏ nhất) Trong đó: Bơm thủy lực điều chỉnh được góc nghiêng Van điều chỉnh tiết lưu Van LS Cơ cấu chấp hành điều chỉnh góc nghiêng bơm a: đường dầu ra khỏi bơm c: đường dầu vào bơm b: đường dầu rò về thùng d: đường dầu điều khiển (LS) e: đường dầu về thùng c. Nguyên lý làm việc Khi khởi động động cơ, qua hộp trích công suất sẽ dẫn động cho bơm, trường hợp bình thường: bơm sẽ hút dầu từ thùng qua đường (c) vào bơm và tạo ra lưu lượng dầu ra ngoài qua đường (a), dầu rò từ bơm sẽ quay trở về thùng dầu qua đường (b). Khi bộ công tác chưa làm việc (máy chạy không tải) thì áp suất dầu trên đường đường d (PLS) nhỏ, khi đó trên van LS ( van 3) sẽ được thể hiện ở hình vẽ: Áp suất dầu từ bơm sẽ thắng được áp suất dầu trên đường (d) và áp lực lò xo, và van (3) sẽ ở vị trí như trên hình vẽ. Do đó nó sẽ cho đường dầu từ bơm lên qua van (3) lên van (2) điều khiển cơ cấu (4). Khi dầu từ van (3) qua van (2) lên cơ cấu (4) tùy theo áp suất dầu từ bơm mà nó có thể phải qua tiết lưu hoặc không qua. Như vậy van điều chỉnh tiết lưu (2) có nhiệm vụ tránh sự thay đổi đột ngột góc nghiêng của bơm khi áp suất dầu trong bơm đang lớn. Khi áp suất bơm thấp không thắng được lực đẩy của lò xo: vị trí van(2) được thể hiện ở hình vẽ. Lúc này dầu không qua tiết lưu. Khi dầu qua van (2) lên cơ cấu (4) khi đó nó sẽ điều chỉnh góc nghiêng của bơm. Cấu tao của (4) giống như một xl có tiết diện hai đầu piston khác nhau. Hình 6.4 Nguyên lý làm việc Hai đầu của piston (4) có tiết diện khác nhau. Dầu từ van (2) vào khoang (2) và từ bơm sẽ vào khoang (1), tiết diện hai piston ở hai khoang này cũng khác nhau: Áp suất dầu từ bơm tác dụng lên piston (4) lực P1 Áp suất dầu từ van (2) tác dụng lên piston (4) lực P2 Lò xo tác dụng lên piston (4) lực Plx Trong trường hợp này áp suất dầu từ (2) cũng bằng áp suất dầu từ bơm, do tiết diện khác nhau nên P2 > P1 + Plx như vậy nó sẽ đẩy piston (4) sang trái và do đó làm thay đổi góc nghiêng của bơm về vị trí có góc nghiêng nhỏ nhất. Khi bộ công tác làm việc, qua hệ thống van bù áp suất (8) sẽ cho dầu có áp suất cao vào đường dầu điều khiển ( nguyên lý của nó sẽ được trình bày trong phần van bù áp suất (8) ). Như vậy đường dầu (d) sẽ có áp suất cao. Nhờ thêm áp lực của lò xo tác dụng lên van nên nó đủ thắng được áp lực dầu từ bơm tác dụng lên van. Vị trí van (3) được thể hiện ở hình vẽ: Trong trường hợp này dầu từ bơm sẽ không lên được van (2), lúc đó dầu từ khoang (2) sẽ qua van (3) và van (2) quay trở về thùng bằng đường (e) Như vậy áp lực của dầu từ bơm ở khoang (1) sẽ đẩy piston (4) sang bên phải và làm tăng góc nghiêng của bơm. Hình 6.5 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống điều khiển góc nghiêng bơm ( Trường hợp điều chỉnh bơm cho góc nghiêng nhỏ nhất) Trong đó: Bơm thủy lực điều chỉnh được góc nghiêng Van điều chỉnh tiết lưu Van LS Hệ thống chấp hành thay đổi góc nghiêng bơm Dầu thủy lực từ bơm Dầu thủy lực từ đường điều khiển về 2. Hệ thống điều khiển hoạt động của mô tơ thủy lực (cụm van hãm). a. Chức năng Hệ thống điều khiển hoạt động của mô tơ thủy lực có tác dụng đảm bảo cho mô tơ thủy lực và máy ủi hoạt động an toàn, nhịp nhàng, tránh những hoạt động đột ngột có thể làm hỏng mô tơ. Hệ thống này đảm bảo: Cung cấp dầu tới mô tơ đều đặn. Áp suất tăng hoặc giảm từ từ, không gây giật cục làm hỏng mô tơ Đảm bảo cho máy làm việc an toàn (nhất là trong trường hợp máy xuống dốc ) b. Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển hoạt động của mô tơ thủy lực (cum van hãm) rất phức tạp, tuy nhiên có thể sơ đồ hóa nó đơn giản như hình vẽ sau: Hình 6.6 Sơ đồ nguyên lý của cụm van hãm Trong đó: Van cân bằng Van một chiều Van an toàn hoạt động hai chiều Mô tơ thủy lực c. Nguyên lý làm việc Nguyên lý làm việc của các chi tiết trong cụm van này có mối quan hệ mật thiết với nhau, các hoạt động của chúng luôn gắn kết với nhau. Tuy nhiên có thể trình bày nguyên lý hoạt động của chúng như sau: - Với van an: Đây là van an toàn hoạt động hai chiều. Nó có tác dụng đảm bảo cho mô tơ thủy lực có thể hoạt động trong vùng áp suất cho phép. Với mô tơ thủy lực, áp suất hoạt động của nó cho phép là 41,2 MPa. Van an toàn được đặt áp suất là 38,7 MPa để đảm bảo cho mô tơ có thể hoạt động an toàn. a’, b’: đường dầu điều khiển van an toàn Do một lý do nào đó mà áp suất dầu trên đường a tăng vượt quá giá trị áp suất đặt trên van an toàn ( 38,7 MPa). Khi đó dầu sẽ qua đường dầu điều khiển a’ lên tác động tới van an toàn và sẽ nối trực tiếp đường dầu từ a sang b không đi qua mô tơ thủy lực nữa. Tương tự như vậy khi dầu có áp suất cao quá mức cho phép trên đường b nó cũng làm cho van an toàn mở và không cho dầu qua mô tơ thủy lực nữa. Với cụm van cân bằng và van một chiều: Nhiệm vụ của cụm van này là đảm bảo cho mô tơ hoạt động an toàn. Trên sơ đồ thì khi dầu cao áp tới cung cấp cho mô tơ thì chúng sẽ qua van một chiều tới thẳng mô tơ và không qua van cân bằng (1), đường dầu từ mô tơ thủy lực về sẽ không qua được van một chiều mà phải đi qua van (1). Khi qua van (1) thì nó sẽ phải qua tiết lưu. Khi áp suất đường dầu vào tăng vượt quá giá trị 4,5 KPa thì nó sẽ tác động vào van (1) qua đường dầu điều khiển, khi đó nó sẽ làm cho đường dầu từ mô tơ về thùng dầu sẽ không phải qua tiết lưu nữa, làm tăng khả năng lưu thông dầu. Nguyên lý này sẽ được thể hiện rõ hơn nhờ hình vẽ sau: Hình 6.7 Sơ đồ nguyên lý làm việc của cụm van cân bằng và van 1 chiều Trong đó: Van phân phối Van cân bằng Van một chiều Mô tơ thủy lực Ngoài ra cụm van này còn đảm bảo cho máy ủi hoạt động an toàn khi xuống dốc trên nền nghiêng. Đây là trường hợp hay gặp phải do máy ủi phải làm việc trên những địa hình phức tạp để ủi đất. Trong trường hợp này do trọng lượng bản thân của máy nên nó sẽ kéo máy ủi xuống và do nền nghiêng nên nó có thể làm quay mô tơ lái (4). Khi chưa thực hiện thao tác lái trên van phân phối của cơ cấu lái lúc đó máy đang di chuyển thẳng. Khi máy xuống dốc và di chuyển trên nền nghiêng, nó có xu hướng sẽ quay. Như vậy mô tơ lái sẽ quay trong khi không điều khiển trên van phân phối. Hình 6.8 Hoạt động của cụm van cân bằng và van một chiều khi máy ủi di chuyển thẳng và xuống dốc Ban đầu áp suất dầu trên hai đường (a) và (b) cân bằng nhau và lực tác dụng lên ngăn kéo bằng nhau, và do đó nó ở vị trí giữa ngăn không cho dầu từ (a) hoặc từ (b) về thùng. Khi mô tơ thủy lực quay, trong trường hợp này nó làm cho áp suất dầu trên đường (b) sẽ tăng lên do nó đã bị ngăn cản trở về thùng ở van cân bằng. Áp suất này tăng sẽ làm ngăn cản chuyển động quay của mô tơ và do đó nó ngăn cản máy ủi quay. Nếu áp suất dầu trên đường (b) tăng quá giới hạn cho phép thì nó sẽ qua van an toàn (3) và trở về thùng dầu, đảm bảo an toàn cho hoạt động của máy ủi, tránh hỏng mô tơ thủy lực Khi đã điều chỉnh van lái để cho mô tơ của máy ủi quay, tuy nhiên do địa hình xuống dốc và nền bị nghiêng này nên mô tơ thủy lực sẽ quay nhiều hơn và cũng sẽ gây nguy hiểm cho máy ủi. Với sự có mặt của cụm van cân bằng và van một chiều sẽ ngăn cản chuyển động qua đó. Hình 6.9 Hoạt động của cụm van cân bằng và van một chiều khi máy ủi xuống dốc khi thực hiện lái Khi mô tơ thủy lực quay với với vận tốc lớn hơn vận tốc do áp suất dầu tạo ra, lúc đó nó sẽ làm cho áp suất dầu trên đường (b) tăng và lớn hơn trên đường (a). Như vậy nó sẽ đẩy ngăn kéo sang phải ( theo chiều mũi tên) và làm cho dầu về trên đường (b) sẽ phải đi qua tiết lưu. Áp suất dầu trên đường (b) tăng sẽ ngăn cản chuyển động quay của mô tơ thủy lực và do đó nó ngăn cản chuyển động quay của máy ủi. Khi áp suất trên đường (b) tăng quá mức cho phép thì nó cũng qua van an toàn và trở về thùng dầu Như vậy cụm van hãm này có tác dụng rất lớn trong việc bảo vệ mô tơ thủy lực và đảm bảo cho máy ủi làm việc an toàn. 3. Hệ thống điều khiển hoạt động của cơ cấu lái a. Chức năng Hệ thống điều khiển hoạt động của cơ cấu lái có nhiệm vụ phân phối dầu lên van phân phối cơ cấu lái. Các hoạt động của máy ủi: tiến trái, tiến phải, lùi trái, lùi phải đều được điều khiển bằng cơ cấu này. b. Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý của cơ cấu này như sau: Hình 6.10 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển cơ cấu lái Trong đó: Bơm thủy lực dẫn động hệ thống điều khiển cơ cấu lái Cần điều khiển hướng lái ( tiến, lùi) Cần điều khiển lái trái, lái phải Van đảo chiều Van phân phối cho mô tơ lái Đường dầu từ bơm lái tới van phân phối b,c Đường dầu hồi về thùng dầu d,e Đường dầu tới mô tơ lái f. Đường dầu về thùng dầu b. Sơ đồ nguyên lý Toàn bộ hệ thống này có nhiệm vụ tạo đường dầu điều khiển tới van phân phối. Dầu được lấy từ bơm điều khiển (1) tới các đầu chờ ở các cần (2) và (3) Dưới tác động của người lái vào các cần điều khiển (2) và (3) sẽ tạo hướng chuyển động cho máy ủi. Bình thường van đảo chiều (4) có lò xo luôn đặt ở chế độ tiến cho máy ủi. Khi điều khiển cần (3) sang phải: đường dầu đi như hình vẽ Khi đó nó qua van (4) tới van phân phối cơ cấu lái và điều khiển van (5) sang trái. Tương tự như vậy khi điều khiển cần (3) sang phải thì nó sẽ cho đường dầu tới van phân phối (5) đẩy ngăn kéo sang phải và thay đổi chiều quay của mô tơ. Khi đã tác động lên cần điều khiển để nối đường dầu đi điều khiển thì áp lực dòng dầu cũng tác động lại cần điều khiển và luôn có xu hướng đẩy nó về vị trí cũ. Như vậy khi người lái không tác động vào cần nữa thì nó tự động trở lại vị trí ban đầu và không nối đường dầu nữa. Đường dầu đi được thể hiện trên hình vẽ. Trường hợp lái khi máy ủi di chuyển lùi thì sử dụng cả hai cần (2) và(3). Khi tác động vào cần (2) sang trái nó sẽ mở đường dầu tác động vào van đảo chiều (4) và đẩy ngăn kéo di chuyển sang phải. a: đường dầu đi điều khiển b: đường dầu hồi về thùng Như vậy do yêu cầu về khả năng làm việc của cơ cấu lái nên việc điều khiền nó khác với các cơ cấu khác, đó là sự điều khiển gián tiếp bằng thủy lực có dẫn động bằng bơm riêng cho van phân phối của cơ cấu lái, còn các van phân phối cho bộ phận công tác khác đều điều khiển trực tiếp bằng tay. 4. Cụm van an toàn và van không tải cho cả hệ thống a. Chức năng Dầu thủy lực từ thùng sau khi đi qua bơm sẽ tới cụm van này trước. Chức năng của từng van như sau: Van an toàn: đảm bảo cho toàn bộ các phần tử thủy lực trong mạch hoạt động an toàn, nó đảm bảo cho áp suất dầu trong mạch luôn nằm trong giới hạn cho phép. Van không tải: là van cho dầu đi qua khi máy ủi chạy nhưng bộ công tác của máy không làm việc, lúc đó dầu được bơm lên sẽ không phục vụ cho các phần tử trong mạch thủy lực. Trong trường hợp này máy ủi sẽ tiêu hao công suất trích cho bơm. Dầu được bơm lên sẽ đi qua van không tải và lúc đó góc nghiêng của bơm là nhỏ nhất để giảm tối thiểu công suất tiêu hao. Khi bộ công tác làm việc thì dầu sẽ không đi qua van không tải mà nó đi cung cấp cho bộ công tác, lúc đó góc nghiêng của bơm lớn để đủ cung cấp dầu cho bộ công tác. b. Sơ đồ nguyên lý. Hình 6.11 Cụm van an toàn và van không tải Trong đó: Van an toàn Van không tải Đường dầu từ bơm lên Đường dầu từ van về thùng dầu Đường dầu điều khiển Đường dầu lên các van phân phối của bộ công tác c. Nguyên lý làm việc. - Với van an toàn Đây là van an toàn chính cho mạch nên giá trị của nó là lớn nhất. Giá trị của nó được đặt là 40,2 MPa. Khi áp suất dầu vượt quá trị số này thì nó sẽ nối đường dầu từ bơm về thùng mà không qua cơ cấu công tác nữa. Khi áp suất dầu >40,2 MPa thì dầu sẽ đi như sau: dầu từ bơm dầu về thùng - Với van không tải. Giá trị áp suất đặt lên van không tải là 3,4 MPa. Nguyên lý hoạt động của van không tải này khác so với van an toàn do chế độ làm việc của nó phụ thuộc vào hai yếu tố đó là áp suất dầu từ bơm và áp suất dầu từ đường dầu điều khiển (đường LS) còn ở van an toàn chỉ phụ thuộc vào áp suất dầu từ bơm. Trường hợp 1: khi bộ công tác (cả mô tơ lái ) chưa làm việc (tức là áp suất dầu trên đường điều khiển còn thấp). Khi đó dầu từ bơm lên có áp suất cao sẽ tác dụng vào van không tải, tới một lúc nào đó áp suất vượt quá giá trị 3,4 MPa thì lực tác dụng lên van thắng áp lực của lò xo, và nó sẽ nối đường dầu, cho dầu đi qua và về thùng. a. dầu từ bơm dầu về thùng dầu điều khiển Vậy tác dụng của van không tải này là tạo đường dầu về thùng cho bơm trong khi bơm hoạt động mà các bộ phận khác trên bộ công tác chưa hoạt động. Trong trường hợp tác động vào van phân phối để kết thúc hoạt động của bộ công tác, khi đó áp suất dầu từ bơm đang cao và áp suất dầu trên đường dầu điều khiển giảm dần do nó qua tiết lưu về thùng, thông qua van không tải nó cũng cho dầu về thùng. Giá trị 3,4 MPa được đặt ra vừa để tạo độ chênh lệch với áp suất trên đường dầu điều khiển vừa để tạo ra một giá trị áp suất ban đầu cho bơm để khi điều khiển van phân phối cho bộ công tác hoạt động không bị đột ngột và độ trễ của nó ít. Trường hợp 2: khi bộ công tác làm việc Khi tác động vào van phân phối để thực hiện các thao tác của bộ công tác thì qua cụm van bù áp suất nó sẽ đưa dầu tới đường dầu điều khiển làm cho áp suất trên đường dầu điều khiển tăng lên. Cùng với áp lực của lò so nó sẽ thắng được áp lực dòng dầu từ bơm và đóng kín đường dầu trên van không tải, không cho dầu về thùng, như vậy áp suất dầu sẽ tăng. Tuy nhiên cùng với sự tăng áp suất dầu từ bơm thì áp suất dầu trên đường dầu điều khiển cũng tăng nên nó không thể làm mở đường dầu trên van không tải. a. dầu từ bơm b. dầu về thùng c. dầu điều khiển Vậy trong trường hợp này van không tải sẽ đóng để tránh tổn thất dầu từ bơm qua van về thùng. 5. Cụm van giảm áp và van điều chỉnh tiết lưu a. Chức năng Cụm van này có chức năng điều hòa áp suất, giữ cho áp suất lên bộ công tác có một giá trị nhất định và tránh gây va đập khi có sự tăng áp suất đột ngột từ bơm Van giảm áp giúp cho áp suất lên bộ công tác (nâng – hạ, quay, nghiêng lưỡi ủi) không vượt quá giá trị 20,6 MPa để đảm bảo sự hoạt động của bộ công tác. Van điều chỉnh tiết lưu có tác dụng phân bổ lưu lượng dầu cho bộ công tác và mô tơ lái một cách hợp lý để phát huy hết công suất của bơm. Do mô tơ lái và bộ công tác rất ít khi hoạt động cùng nhau nên người ta sử dụng van này. Đồng thời nó còn tránh sự thay đổi đột ngột lưu lượng dầu khi chuyển từ điều khiển hoạt động của bộ công tác sang điều khiển hoạt động của mô tơ lái và ngược lại. Do cách bố trí vị trí của lò xo nên khi máy bắt đầu làm việc thì dầu qua van điều chỉnh tiết lưu sẽ được ưu tiên cho mô tơ lái trước. Trong trường hợp nào đó cả hai đều làm việc: - Nếu dầu đủ cung cấp cho cả hai bô phận trên thì tỉ lệ cung cấp gần bằng nhau - Nếu dầu không đủ cung cấp cho cả hai bộ phận thì dầu được ưu tiên cho mô tơ lái trước để đảm bảo hoạt động của máy ủi vì lúc đó máy ủi cần ưu tiên cho cơ cấu lái để lái máy hơn là sự hoạt động của bộ công tác. Lúc đó tỉ lệ phân bố dầu cho hai bộ phận này là khác nhau. Chính vì thế nên van này còn được gọi là van ưu tiên lái. Nguyên lý làm việc của nó được trình bày ở phần dưới đây nhờ sơ đồ nguyên lý của nó. b. Sơ đồ nguyên lý Hình 6.12 Sơ đồ nguyên lý của cụm van giảm áp và van điều chỉnh tiết lưu Trong đó: Van điều chỉnh tiết lưu ( van ưu tiên lái ) Van giảm áp. Đường dầu cung cấp từ bơm lên Đường dầu qua van (1) tới cơ cấu lái Đường dầu qua van (1) tới van (2) lên bộ công tác Đường dầu điều khiển (đường LS) Nguyên lý làm việc Với van điều chỉnh tiết lưu là loại van tự động điều khiển với hai đường dầu: đường điều khiển (LS) và đường trích từ đường dầu phục vụ cho mô tơ lái ( đường b). Nó còn có lò xo để luôn ưu tiên cho cơ cấu lái. Ban đầu khi máy bắt đầu làm việc, do chưa có áp suất dầu trên cả hai đường điều khiển nên dưới tác dụng của lò xo sẽ đẩy ngăn kéo sang phải để ưu tiên cho cơ cấu lái trước ( được thể hiện trong hình 6.12) Khi dầu qua van (1) lên cơ cấu lái qua đường (b) nếu cơ cấu này hoạt động thì lúc đó dầu vẫn được ưu tiên cho cơ cấu này. Nếu cơ cấu lái không hoạt động thì áp suất trên đường (b) sẽ tăng lên (trên đường d vẫn giữ nguyên) tới một lúc nào đó nó đủ áp lực tác dụng lên ngăn kéo thắng được lực đẩy của lò xo thì nó sẽ đẩy ngăn kéo sang trái. Lúc đó dầu lên cơ cấu lái sẽ bị qua tiết lưu còn lên bộ công tác sẽ không qua. Nguyên lý hoạt động của nó được thể hiện trong hình dưới đây. Khi dầu lên bộ công tác, nếu điều khiển van phân phối cho bộ công tác hoạt động thì áp suất dầu trên đường điều khiển (d) (đường LS) sẽ tăng tuy nhiên áp lực do nó tạo ra lên ngăn kéo sẽ không thắng được áp lực do đường (b) tạo ra, nó chỉ thắng được và đẩy ngăn kéo sang phải khi tác động vào van phân phối của cơ cấu lái để cho nó hoạt động. Có thể biều diễn sơ đồ cấu tạo của nó như sau: Hình 6.13 Sơ đồ cấu tạo của van điều chỉnh tiết lưu khi nó làm việc ở chế độ ưu tiên cho bộ công tác Trong đó Đường dầu cung cấp từ bơm lên Đường dầu qua van (1) tới cơ cấu lái Đường dầu qua van (1) tới van (2) lên bộ công tác Đường dầu điều khiển (đường LS) Như vậy mối quan hệ giữa lưu lượng dầu qua van (1) tới bộ công tác và qua van (1) tới cơ cấu lái có thể biểu diễn theo biểu đồ sau: Hình 6.14 Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng tới cơ cấu lái và lưu lượng tới bộ công tác theo hành trình của ngăn kéo Trong đó Q- Lưu lượng S- Hành trình của ngăn kéo 1- Lưu lượng tới cơ cấu lái 2- Lưu lượng tới bộ công tác Với van giảm áp: hoạt động của nó giống như một van tràn, khi áp suất dầu vượt quá 20,6 MPa thì nó sẽ mở cho dầu về thùng. Hình 6.15 Cấu tạo của van giảm áp Trong đó: Đường dầu từ van điều chỉnh tiết lưu tới Đường dầu về thùng Đường dầu lên bộ công tác Khoang dầu tạo áp lực lên ngăn kéo Ngăn kéo Lò xo Khoang dầu tạo áp lực lên ngăn kéo Đầu trục Khi dầu từ van (1) lên van giảm áp (2), nếu áp suất còn thấp, nó chưa đủ đẩy ngăn kéo (2) sang phải mà dưới tác dụng của lò xo (3) nó sẽ đẩy ngăn kéo sang trái mở rộng cửa thoát dầu ra đường (c) lên bộ công tác. Khi áp suất dầu vượt quá giá trị 20,6 MPa thì dầu qua lỗ trên ngăn kéo tác động vào đầu trục (5) mở cửa cho dầu về thùng. Khi đó áp suất dầu trên khoang (4) giảm và sự khác nhau về áp lực giữa hai khoang (1) và (4) tạo nên trên ngăn kéo sẽ đẩy nó sang phải làm dầu từ van điều chỉnh tiết lưu tới bộ công tác phải qua cửa tiết lưu, tiết diện mở của tiết lưu giảm dần và ngăn kéo cứ di chuyển sang phải sẽ đóng van (2) lại, dầu sẽ không lên bộ công tác nữa. Khi áp suất trên đường (c ) giảm (nhỏ hơn 20,6 MPa) thì lúc đó áp lực đẩy lên ngăn kéo của khoang (1) không còn đủ thắng áp lực và lực đẩy lò xo trên khoang (4), ngăn kéo sẽ lại di chuyển sang trái và mở đường dầu cho dầu từ van điều chỉnh tiết lưu lên bộ công tác. Như vậy do yêu cầu làm việc của mô tơ thủy lực mà áp suất dầu trên mạch thủy lực có thể tăng tới 40,2 MPa ( tạo ra mô men lớn để lái máy ủi ), tuy nhiên các phần tử thủy lực trên bộ công tác ( gồm các xl thủy lực ) không yêu cầu áp suất cao như thế, nhờ có van giảm áp nên nó luôn giữ cho dầu đi vào bộ công tác không vượt quá 20,6 MPa mặc dù áp suất áp suất bơm tạo ra có thể lên tới 40,2 MPa 5. Cặp van liên động . a. Chức năng Tại trước mỗi van phân phối nào trên mạch thủy lực của máy ủi Komatsu D61EX-12 đều có một cặp van liên động. Dầu sẽ tới cặp van này trước sau đó mới tới cung cấp cho van phân phối. Chức năng, nhiệm vụ của cặp van liên động này như sau: Phân bổ áp suất tới các van phân phối, nó đảm bảo áp suất tới các xl đều khiển bộ công tác hợp lý. Khi hai xl cùng làm việc nếu trên hai xl này( giả sử là xl nâng bộ công tác và xl quay lưỡi ủi) có sự khác nhau về tải trọng từ đó tạo ra sự khác nhau về áp suất thì cặp van liên động này có tác dụng bù áp suất cho xl có tải trọng lớn để giúp nó có thể thực hiện tốt công việc. Do đó cặp van này còn gọi là van bù áp. Tạo áp suất dầu trên đường điều khiển( đường LS), mỗi khi cơ cấu đó làm việc thì cặp van liên động của cơ cấu đó sẽ tạo áp suất dầu trên đường dầu điều khiển để đưa về bơm điều khiển góc nghiêng của bơm( tăng góc nghiêng bơm) b. Sơ đồ nguyên lý Để hiểu rõ hơn về nguyên lý của cặp van liên động này ta sẽ tìm hiểu sơ đồ nguyên lý của nó có nối với một van phân phối bất kỳ . Hình 6.16 Sơ đồ cặp van liên động nối với van phân phối Trong đó: Van phân phối Cặp van liên động Bơm thủy lực Đường dầu từ bơm qua cặp van liên động Đường dầu từ cặp van liên động tới van phân phối Đường dầu từ van phân phối về điều khiển van liên động Đường dầu từ van liên động tới bơm thủy lực ( đường LS) e, e’ . Đường dầu từ van phân phối về thùng f, f’. Đường dầu từ van phân phối tới bộ công tác g. Đường dầu rò của van phân phối về thùng c. Nguyên lý làm việc Do cặp van này có hai chức năng chính là tạo áp suất trên đường dầu điều khiển và bù áp nên nguyên lý của nó được trình bày riêng cho mỗi trường hợp. Trường hợp tạo ra áp suất trên đường dầu điều khiển ( đường LS) Như ở trong phần điều chỉnh góc nghiêng của bơm đã được trình bày ở trước thì việc điều chỉnh góc nghiêng của bơm là lấy áp suất dầu trên đường dầu điều khiển, tuy nhiên cơ chế của việc điều khiển này như thế nào, áp suất dầu trên đường dầu điều khiển được tạo ra từ đâu, việc thay đổi áp suất điều khiển này như thế nào thì chính là do cụm van liên động này chịu trách nhiệm. Khi có sự thay đổi áp suất trên đường dầu tới cơ cấu công tác là các xl thủy lực thì lập tức cặp van liên động này sẽ tạo ra sự thay đổi áp suất trên đường dầu điều khiển để về bơm điều khiển góc nghiêng bơm. Có thể nó làm giảm góc nghiêng của bơm nếu bộ phận công tác không làm việc nữa hoặc cũng có thể nó làm tăng góc nghiêng của bơm nếu bộ phận công tác cần bổ sung thêm dầu để làm việc. Hình 6.17 Sơ đồ làm việc của cụm van liên động Nguyên lý của việc điều khiển này như sau: Ban đầu khi chưa điều khiển ngăn kéo thì đường dầu (b) bị ngắt, áp suất của nó tăng và bằng áp suất trên đường (a). Do có lực đẩy của lò so trong cặp van liên động nên nó sẽ đóng van này lại không cho dầu từ đường (a) sang đường (b). Khi thực hiện thao tác trên van phân phối ( điều khiển ngăn kéo bằng tay gạt ) sang phải (như hình vẽ) thì nó sẽ nối đường dầu tới các xl công tác: nối (b) với (f) và với (c), khi đó áp suất dầu trên đường (b) bị tụt xuống, tạo ra sự chênh lệch về áp suất trên cặp van liên động ( van 2’) như vậy nó sẽ nối đường dầu từ (a) sang (b), đưa lưu lượng dầu từ bơm lên van phân phối và tới các xl thủy lực. Cũng trong thời gian này thì dầu được chuyển từ (b) sang (f) và sang (c). Khi lưu lượng dầu tới (c) thì áp suất ở đây tăng lên. Như vậy cùng với áp lực do đường (a) tao ra, áp lực dầu do đường (c) tạo ra sẽ đẩy ngăn kéo liên động giữa hai van (2’) và (2’’) sang phải nhiều hơn thắng áp lực của lò xo trên van (2’’) Khi ngăn kéo di chuyển sang trái thì nó sẽ nối đường dầu trên van (2’’) và như vậy đường dầu (a) cũng thông với đường (d) là đường dầu điều khiển về bơm. Khi đó với nguyên lý của van LS đã được trình bày ở trên thì nó sẽ điều khiển bơm, tăng góc nghiêng của bơm từ nhỏ nhất lên cao hơn. Trong trường hợp máy gặp tải lớn khiến cho áp suất trên đường dầu cung cấp (f) lớn, nó được nối với đường (c) về đẩy tiếp ngăn kéo sang phải tăng tiết diện lưu thông dầu từ đường (a) về đường (d) đi điều khiển: tăng tiếp góc nghiêng bơm để giúp cho bộ công tác có thể thắng được tải tác dụng lên nó. Ngoài ra trên sơ đồ còn thể hiện một đường dầu phụ có van tiết lưu nối từ đường dầu điều khiển trở về thùng. Khi cặp van liên động làm việc nó sẽ trích một phần dầu từ đường dầu công tác trở về đường dầu điều khiển để điều khiển bơm. Như vậy trên nguyên tắc thì dầu ở đường dầu điều khiển một phần sẽ qua van tiết lưu trở về thùng dầu làm tổn thất dầu trên đường điều khiển. Tuy nhiên đây chỉ là một đường dầu phụ và diện tích lỗ tiết lưu nhỏ nên dầu qua đây ít mà chủ yếu sẽ về bơm. Đường dầu phụ và van tiết lưu này có tác dụng rất quan trọng đó là giảm áp trên đường dầu điều khiển. Khi bộ công tác ngừng làm việc dầu sẽ không được cung cấp cho đường dầu điều khiển nữa, lúc này yêu cầu đĩa nghiêng của bơm phải trở về vị trí có góc nghiêng nhỏ nhất nhờ hệ thống điều khiển góc nghiêng bơm (LS valve). Muốn như vậy thì áp suất trên đường điều khiển phải giảm. Nhờ có van tiết lưu trên đường dầu phụ nó sẽ giảm áp suất dầu trên đường dầu điều khiển. Có thể thể hiện cấu tạo đơn giản của cặp van liên động này theo hình vẽ dưới đây (thể hiện lúc bộ công tác đang làm việc và van mở cho đường dầu lưu thông theo chiều mũi tên) Hình 6.18 Cấu tạo đơn giản của cặp van liên động Trong đó: Đường dầu từ bơm lên Đường dầu lên van phân phối Đường dầu từ van phân phối về điều khiển van liên động Đường dầu từ van liên động đi điều khiển bơm ( Chiều mũi tên thể hiện đường đi của dầu) Trường hợp bù áp suất Khi bộ công tác làm việc và có tới hai hoặc nhiều cơ cấu cùng làm việc đồng thời. Giả sử vừa thực hiện ấn bộ công tác xuống vừa tiến hành quay lưỡi ủi. Lúc đó có hai van phân phối cùng mở. Trong trường hợp bình thường hai tháo tác này có tải trọng tác dụng lên tương đương nhau thì dầu cung cấp cho chúng tương đương nhau. Giả sử khi ấn bộ công tác xuống và gặp đất rắn, khi đó cặp xl hạ bộ công tác cần có áp suất dầu lớn hơn để có thể ấn sâu lưỡi ủi xuống đất, tiến hành cắt đất. Để bù áp suất cho cặp xl này thì cặp van liên động sẽ làm nhiệm vụ trên. Nó sẽ phân bổ áp suất tương ứng với tải trọng tác dụng lên từng cơ cấu. Hình dưới đây thể hiện trường hợp máy ủi vừa tiến hành ấn sâu lưỡi xuống nền vừa quay lưỡi ủi, và khi ấn sâu lưỡi ủi xuống thì gặp phải đất rắn. Cặp van liên động làm việc như các van bù áp suất nên chúng còn được gọi là van bù áp suất. Hình 6.19 Sơ đồ làm việc của hai cặp van liên động Trong đó: Van phân phối cho cặp xl nâng hạ bộ công tác Cặp van liên động cho van phân phối (1) Van phân phối cho cặp xl quay lưỡi ủi Cặp van liên động cho van phân phối (2) Bơm thủy lực Khi áp suất trên đường dầu ra của van phân phối nâng hạ bộ công tác lớn hơn áp suất trên đường ra của van phân phối cho cơ cấu quay lưỡi ủi thì áp suất trên đường dầu điều khiển c’ lớn hơn trên đường c, và nó cũng tạo ra áp suất trên đường dầu điều khiển (d’) lớn để về điều khiển tăng góc nghiêng của bơm. Như vậy trên hai van (2) và (4) có áp suất trên đầu vào từ bơm giống nhau (Pa) đầu ra giống nhau (Pd) nhưng áp suất trên đường dầu điều khiển lại khác nhau ( Pc’ > Pc). Do đó hành trình của ngăn kéo trên hai van này cũng khác nhau. Ở van (4) áp suất trên đường điều khiển (Pd’) lớn và áp suất trên đường c là (Pc) lại nhỏ hơn là trên đường c’. Pd’ sẽ đẩy ngăn kéo sang trái, khi đó nó sẽ làm giảm lưu lượng dầu từ bơm tới van phân phối (3). Khi đó lưu lượng dầu vào van phân phối (3) sẽ giảm đi và do đó áp suất tới cặp xl quay lưỡi ủi cũng giảm. Như vậy dầu sẽ được cung cấp tới van phân phối (1) nhiều hơn để cung cấp tới xl nâng hạ lưỡi ủi khi nó gặp tải lớn. Vậy khi hai xl cùng làm việc và tải tác dụng lên chúng khác nhau thì với cặp xl liên động này nó sẽ ưu tiên xl nào có tải tác dụng lớn hơn. Do đó nó còn được gọi là van bù áp. 6. Van lựa chọn đường dầu điều khiển . a. Chức năng Chức năng chính của van này là lựa chọn một trong hai đường dầu điều khiển: từ bộ công tác tới hoặc từ cơ cấu lái tới. Trong hai đường này đường nào có áp suất cao hơn sẽ được chọn để tới điều khiển góc nghiêng của cơ cấu lái ( tăng góc nghiêng) vì nó đang cần tăng lưu lượng phục vụ cho hoạt động của mình. Như vậy nhờ có van lựa chọn đường dầu điều khiển này mà dầu sẽ từ đường có áp suất cao liên điều khiển trực tiếp góc nghiêng bơm chứ không hòa vào đường dầu điều khiển khác mới tới điều khiển bơm. Nó sẽ làm tăng độ nhạy điều khiển cho bơm. b. Sơ đồ nguyên lý Hình 6.20 Sơ đồ nguyên lý van lựa chọn đường dầu điều khiển Trong đó Van lựa chọn đường dầu điều khiển Đường dầu điều khiển từ cơ cấu lái Đường dầu điều khiền từ bộ công tác Đường dầu tới điều khiển góc nghiêng bơm c. Nguyên lý làm việc Khi chỉ có một cơ cấu làm việc thì van (1) sẽ chọn luôn đường dầu điều khiển từ cơ cấu đó tới van LS để điều khiển góc nghiêng của bơm. Khi có cả hai cơ cấu cùng làm việc tức là vừa thực hiện ủi vừa thực hiện lái máy. Khi đó van (1) sẽ lựa chọn đường nào có áp suất cao hơn ( tức là cần điều khiển hơn) để đưa về van LS Dầu ở hai đường (a) và (b) đều tạo áp lực lên bi trong van (1). Đường nào có áp suất cao hơn sẽ đẩy bi về phía còn lại để thông dầu từ đường đó ra đường (c) lên điều khiển góc nghiêng bơm. Nếu dầu trên đường điều khiển của cơ cấu lái được lựa chọn thì nó sẽ tới đường (c) và tới bơm tuy nhiên trên đường (c) cũng có một đường dầu phụ qua tiết lưu về thùng để hạ áp trên đường dầu điều khiển này xuống lúc không cần tăng thêm lưu lượng của bơm nữa. 7. Van hút . a. Chức năng Chức năng của van hút là bù vào áp suất trên đường dầu đặt van hút khi ở đó có sự tụt áp (áp suất giảm nhỏ hơn áp suất dầu ở đầu kia của van hút). Trên mạch thủy lực của máy ủi Komatsu D61EX này có rất nhiều van hút kiểu như vậy. b. Sơ đồ nguyên lý Có thể hiểu sơ đồ nguyên lý của van hút như một van một chiều chỉ cho dầu từ van ra các xl thủy lực chứ không cho quay trở về. Tuy nhiên cấu tạo của nó thì phức tạp hơn. Hình 6.21 Cấu tạo của van hút Trong đó Đường dầu tới các xl Đường dầu thấp áp c. Nguyên lý làm việc Trong trường hợp nào đó áp suất trên một đường dầu cấp tới xl bị tụt áp. Giả sử khi đang quay lưỡi ủi thì gặp vật cản nhỏ nó làm tăng áp suất cung cấp tới xl quay lưỡi ủi. Khi thắng được lực cản này lưỡi ủi sẽ quay tiếp và do quán tính lưỡi ủi nó sẽ hút tiếp dầu. Như vậy trên đường cấp dầu sẽ bị thiếu dầu ( đó là đường a trên hình vẽ). Nhờ van hút này nó sẽ có nhiệm vụ cung cấp lượng dầu thiếu cho đường (a). Khi đường dầu (a) bị tụt áp thì áp lực dầu do đường (a) và (b) tác dụng lên một đầu ngăn kéo sẽ thắng được áp lực dầu do đường (a) tạo ra trên khoang (c) và lực nén của lò xo. Khi đó ngăn kéo di chuyển sang phải và nối hai đường dầu (a) và (b), dầu sẽ từ đường (b) tới đường (a) Sau một thời gian áp suất trên đường (a) sẽ tăng lên do dầu ở van phân phối cung cấp tiếp cho nó, áp lực của nó tạo ra trên khoang (c) và lực nén của lò xo đủ để đẩy được ngăn kéo sang trái và không nối đường (a) với (b) nữa. 8. Van hồi áp suất. a. Chức năng Van hồi áp suất được đặt trên cụm van lái để hồi áp suất trên đường dầu hồi về thùng. Áp suất đặt trên van này là 0,2 MPa tức là nó luôn giữ cho áp suất trên đường hồi từ van lái về thùng luôn bằng 0,2 MPa. Nhờ có van này nó sẽ làm tăng hiệu quả của việc sử dụng van hút trên hệ thống lái. b. Sơ đồ và nguyên lý làm việc. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của van hồi áp suất tương tự như van giảm áp được trình bày ở phần 5. 8. Van xả nhanh. a. Chức năng Van xả nhanh được đặt trên hai đường dầu cung cấp tới cặp xl nâng hạ bộ công tác và nó nối hai đường dầu này với nhau. Chức năng của van xả nhanh này là sẽ xả áp suất trên đường dầu cao áp xuống ngay đường thấp áp của cặp xl nâng hạ bộ công tác. Van này chỉ mở trong trường hợp máy ủi bắt đầu hạ bộ công tác xuống. Khi đó có sự thay đổi áp suất trên đường dầu cung cấp cho xl và van xả nhanh này sẽ làm việc. b. Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý trên van xả nhanh này được thể hiện như hình vẽ Hình 6.22 Sơ đồ nguyên lý làm việc của van xả nhanh Hình 6.23 Sơ đồ nguyên lý van xả nhanh Trong đó: Cặp xl nâng hạ bộ công tác Van xả nhanh Van phân phối cho cặp xl (1) Đường dầu hồi Đường dầu từ bơm lên van phân phối Đương dầu điều khiển Đường dầu từ cặp xl (1) về thùng Đường dầu cung cấp tới cặp xl (1) c. Nguyên lý làm việc Khi chưa điều khiển van phân phối (3) tức là vẫn giữ nguyên vị trí của bộ công tác ở trên cao thì do trọng lượng của nó sẽ làm cho áp suất dầu trên đường (d) lớn. Khi thực hiện điều khiển van phân phối thực hiện hạ bộ công tác xuống thì áp suất dầu trên đường (d) phía đầu van phân phối giảm. Thông qua tiết lưu nên áp suất dầu trên đường (d1) cũng giảm theo. Tuy nhiên vẫn do trọng lượng của bộ công tác kéo xl và do tiết lưu nên áp suất dầu trên đường (d2) chưa giảm Áp lực của đường (d2) tác dụng lên ngăn kéo đủ thắng được áp lực của (d1) và lò xo tác dụng lên ngăn kéo. Nó sẽ đẩy ngăn kéo sang phải (như hình vẽ 6.23), khi đó nó sẽ thông đường dầu từ (d) sang (e) và làm cho lưỡi ủi hạ xuống nhanh hơn. Như vậy không cần tới lưu lượng dầu từ bơm cung cấp nó cũng có thể làm cho lưỡi ủi hạ xuống đất để đào đất khi điều khiển van phân phối, nó sẽ giảm tiêu hao công suất cho bơm. Khi lưỡi ủi đã cham vào đất, trọng lượng của bộ công tác không còn tác dụng lên xl nữa thì lúc đó áp suất hai đầu (d1) và (d2) sẽ cân bằng nhau. Khi đó do lực đẩy của lò xo sẽ đóng van xả nhanh lại, không cho dầu từ (d) sang (e) nữa. 6.5 MẠCH THỦY LỰC PHỤC VỤ CHO BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN, BÔI TRƠN VÀ PHANH 6.5.1 Sơ đồ mạch thủy lực Trên máy ủi, ngoài hệ thống thủy lực phục vụ cho bộ công tác còn có hệ thống thủy lực phục vụ cho hệ thống bôi trơn, hệ thống điều khiển, hệ thống phanh,… Như vậy trên máy ủi có nhiều bơm thủy lực để phục vụ cho các hệ thống trên như: bơm cho bộ công tác, bơm cho hệ thống bôi trơn, bơm cho hệ thống điều khiển và phanh,… Sơ đồ mạch thủy lực của các hệ thống phụ này như: hệ thống bôi trơn, hệ thống điều khiển, hệ thống phanh được trình bày trong sơ đồ thủy lực ở bản vẽ A0 số 07 hoặc trong phụ lục 6.2 6.5.2 Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực Đây chỉ là mạch thủy lực phụ trên máy ủi, ý nghĩa của mạch này là nó thể hiện được sơ đồ lọc dầu và đi bôi trơn, sơ đồ thủy lực của cơ cấu điều khiển, sơ đồ thủy lực của cơ cấu phanh,… Để phục vụ cho việc bôi trơn, lọc dầu , điều khiển và phanh cần có các bơm thủy lực đó là các bơm (1), (4) và (5) Dẫn động cho các bơm này là nhờ có động cơ (3) và nó truyền công suất tới các bơm qua hộp trích công suất (6) Với bơm bôi trơn (4) là một bơm bánh răng, nó có nhiệm vụ lấy dầu từ thùng dầu (12) lên và đi bôi trơn cho cụm bánh răng của bộ truyền cuối, cơ cấu lái,… Với bơm (1) cũng là một bơm bánh răng, nhiệm vụ của nó là lọc dầu và mang đi bôi trơn. Dầu được lấy từ thùng (12) hút qua lọc dầu (15) để lọc hết các cặn bẩn trong dầu và đem đi bôi trơn Bơm thủy lực (5) là một bơm bánh răng, nó hút dầu từ thùng lên qua lọc dầu và tới bơm. Bơm (5)có rất nhiều nhiệm vụ: Bơm dầu từ thùng lên qua van phân phối cho cơ cấu phanh. Khi điều khiển van phân phối để mở đường dầu đi tới các xl thì các xl này sẽ ép các đĩa ma sát lại để thực hiện quá trình phanh. Bơm dầu từ thùng qua biến tốc thủy lực (14) qua lọc dầu và làm mát dầu và đi bôi trơn cho các cặp bánh răng trên hộp trích công suất, hộp số. Bơm dầu lên cơ cấu điều khiển các cấp số của hộp số (do đó nó còn được gọi là bơm điều khiển). Khi dầu tới cơ cấu này thì trong đó có các van phân phối điều khiển bằng tay gạt được đặt trong cabin do người lái điều khiển, qua đó nó sẽ đưa dầu đi tới hộp số ép các đĩa ma sát trong hộp số để thực hiện một cấp nào đó theo ý người lái. 6.5.3 Nguyên lý làm việc của cụm van điều khiển hộp số a. Chức năng Chức năng của cụm van này là điều chỉnh sự ăn khớp của các bánh răng trên hộp số bằng cách đưa các đường dầu cao áp vào các xl ép các đĩa ma sát trên hộp số. Trên cụm van này có rất nhiều van trong đó có các van tự động điều chỉnh và có các van điều chỉnh bằng tay. Cụm van này cũng đảm bảo khi chưa điều khiển hộp số thì nó cho dầu đi qua và về thùng dầu. Khi tác động vào các cần điều khiển thì nó đảm bảo cho quá trình dầu tới điều kiển được nhanh, nhạy. b. Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý làm việc của cụm van này được trình bày rõ hơn ở hình dưới đây: Hình 6.24 Sơ đồ nguyên lý của cụm van điều khiển hộp số Trong đó: Bơm thủy lực Van an toàn Van hồi dầu Van tự động điều khiển nhanh Van phân phối điều khiển các số I, II, III của hộp số Van điều khiển cấp tiến và lùi của hộp số c. Nguyên lý làm việc Dầu được bơm từ thùng qua bơm (1) tới điều khiển mọi hoạt động của hộp số. Khi chưa tác động vào các van (5) và (6) thì thông qua các van (2), (3) và (4) dầu sẽ trở về thùng dầu. Quá trình đưa dầu về thùng này đều được tự động điều chỉnh Nguyên lý của nó như sau: Hình 6.25 Sơ đồ làm việc của van (4) khi chưa điều khiển hộp số Dầu từ bơm (1) xuống van (4) qua đường (a) tới đường (b) Khi chưa điều khiển hộp số thì vị trí của van (4) như hình vẽ. Dầu từ đường (b) qua (b’’) trở về thùng qua tiết lưu. Khi tác động vào các van phân phối (5) hoặc (6) Hình 6.26 Sơ đồ làm việc của van (4) khi điều khiển hộp số Khi điều khiển hộp số, tức là điều khiển một hoặc cả hai van phân phối (5) và (6) khi đó áp suất trên đường (b) đột ngột tụt áp và do đó áp suất trên đường (b’) cũng bị tụt. Theo đó áp lực trên đường dầu điều khiển (b’) tác dụng lên ngăn kéo không thể thắng được áp lực trên đường dầu điều khiển (a’), ngăn kéo sẽ di chuyển sang trái. Khi ngăn kéo di chuyển sang trái thì đường dầu từ (a) sẽ sang thẳng (b) và không qua tiết lưu nữa do vậy sự điều khiển các van phân phối sẽ trở nên nhanh hơn và do đó nó còn được gọi là van điều khiển nhanh. Đồng thời khi đó dầu sẽ không qua được đường (b’’) để trở về thùng dầu nữa. Trên các xl dùng để nén các đĩa ma sát là các xl một chiều. Khi điều khiển van phân phối (5) hoặc(6) nó sẽ cấp dầu tới các xl này. Khi không điều khiển nữa thì dưới tác động của lực nén lò xo sẽ ép cho dầu trở về van (4). Khi đó do không có sự điều khiển các van phân phối nên vị trí của van (4) như trong hình trước ( Hình 6.25), dầu sẽ qua đường (b’’) về thùng. Trong trường hợp áp suất dầu vượt quá trị số cho phép thì thông qua van an toàn (3) sẽ cho dầu trực tiếp về thùng Hình 6.27 Sơ đồ nguyên lý làm việc của van an toàn Khi áp suất trên đường (a) tăng quá mức cho phép thì nó sẽ mở van an toàn (3) và mở van (2) cho dầu trực tiếp trở về thùng, đảm bảo an toàn cho cả hệ thống. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Vũ thế lộc, Vũ Thanh Bình: Máy làm đất NXB Giao thông vận tải [2]. Phạm Hữu Đồng, Hoa Văn Ngũ, Lưu Bá Thuận Máy làm đất NXB Xây dựng – Hà Nội 2004 [3]. Lưu Bá Thuận Tính toán máy thi công đất NXB Xây dựng [4]. Vũ Đình Lai, Nguyễn Xuân Lựu, Bùi Đình Nghi Sức bền vật liệu NXB Giao thông vận tải – Hà Nội 1997 [5]. Vũ Văn Thinh, Nguyễn Đăng Cường, Vũ Minh Khương Máy thủy lực NXB Đại học Thủy lợi [6]. Nguyễn Đắc lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt Sổ tay công nghệ chế tạo máy – Tập II NXB Khoa học kỹ thuật – Hà Nội 2006 [7]. Vũ Thanh Bình, nguyễn Đăng Điệm Truyền động máy xây dựng và xếp dỡ NXB Giao thông vận tải – Hà Nội 1999 [8]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí NXB Giáo dục 2005 [9]. Trương Tất Đích Chi tiết máy NXB Giao thông vận tải – Hà Nội 2001 [10]. Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa Kết cấu thép NXB Giao thông vận tải – Hà Nội 1996 [11]. Komatsu Các tài liệu tham khảo về sử dụng và bảo dưỡng máy ủi D61EX, D85A, D85PX,… [12]. Át lát máy làm đất. Ngoài ra còn một số tài liệu tham khảo trên Internet, các catalog của các công ty,…