Bài giảng Xe chuyên dụng

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI GIẢNG DÙNG CHUNG HỌC PHẦN: XE CHUYÊN DỤNG SỐ TÍN CHỈ: 02 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ Hưng Yên, năm 2015 Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 1 MỤC LỤC Chương 1 TỔNG QUAN VỀ XE CHUYÊN DỤNG .............................................................. 2 1.1. Định nghĩa và yêu cầu chung. ............................................................................................. 2 1.1.1. Định nghĩa. ................................................................................................................ 2 1.1.2. Yêu cầu chung. .......................................................................................................... 2 1.2. Các tiêu chuẩn pháp lý Việt Nam liên quan đến xe chuyên dụng. ...................................... 3 1.3. Cấu tạo chung và phân loại. ................................................................................................ 3 1.3.1. Cấu tạo chung. ........................................................................................................... 3 1.3.2. Phân loại xe chuyên dụng. ......................................................................................... 8 Chương 2 CÁC HỆ THỐNG VÀ CƠ CẤU ĐẶC TRƯNG TRÊN XE CHUYÊN DỤNG 10 2.1. Truyền động cơ khí. ........................................................................................................... 10 2.1.1. Công dụng, phân loại và ưu nhược điểm của truyền động cơ khí. ................................. 10 2.1.2. Thông số cơ bản của truyền động cơ khí. ................................................................ 13 2.1.3. Phạm vi sử dụng của truyền động cơ khí. ............................................................... 13 2.2. Truyền động thuỷ lực. ................................................................................................ 13 2.2.1. Đặc điểm. ................................................................................................................. 13 2.2.2. Truyền động thủy lực thủy tĩnh: ..................................................................................... 15 2.2.3. Truyền động thuỷ động. ................................................................................................. 21 2.3. Truyền động khí nén. ......................................................................................................... 33 2.3.1. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khí nén. ................................................ 33 2.3.2. Phạm vi sử dụng của hệ thống. ................................................................................ 33 2.3.3. Cấu tạo chung của hệ thống bao gồm. ..................................................................... 34 2.4. Truyền động điện, điện từ. ................................................................................................ 41 2.4.1. Khái niệm, đặc điểm, phân loại và phạm vi ứng dụng. ........................................... 41 2.4.2. Cấu tạo chung hệ thống truyền động điện. .............................................................. 42 2.5. Các loại cơ cấu công tác điển hình của xe chuyên dụng. .................................................. 48 2.5.1. Cơ cấu nâng. ............................................................................................................ 48 2.5.2. Cơ cấu quay. ............................................................................................................ 49 2.5.3. Cơ cấu di chuyển. .................................................................................................... 57 Chương 3 XE XÍCH ................................................................................................................ 63 3.1. Các loại xe xích và phạm vi sử dụng: ................................................................................ 63 3.2. Cấu tạo cơ bản và hoạt động của xe xích: ......................................................................... 63 3.2.1. Cấu tạo chung: ......................................................................................................... 63 3.2.2. Hệ thống truyền lực: ................................................................................................ 65 3.2.3. Lái và phanh xe xích................................................................................................ 67 3.2.4. Các cơ cấu công tác của xe bánh xích: .................................................................... 74 Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 2 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ XE CHUYÊN DỤNG 1.1. Định nghĩa và yêu cầu chung. 1.1.1. Định nghĩa. Xe chuyên dụng là một khái niệm chung bao gồm ôtô chuyên dụng và máy chuyên dụng, chúng được sử dụng để thực hiện các công việc riêng, chúng có đặc điểm là có bộ phận công tác chuyên dụng để thực hiện một loại công việc đặc thù nào đó trong xây dựng cơ bản, khai thác mỏ, vận chuyển hay bốc xếp hàng hóa trong giao thông vận tải hoặc thực hiện các công việc đặc biệt trong nông lâm nghiệp và thủy lợi như đào mương, xúc đất đá, san ủi mặt bằng v.v Tóm lại, xe chuyên dụng là một loại xe trong đó gồm đầu xe kéo liên hợp hoặc xe cơ sở với một bộ phận công tác chuyên dụng để thực hiện một công việc đặc thù trong công nghiệp, trong giao thông vận tải, trong nông lâm nghiệp, đạt được hiệu quả kinh tế cao. * Xe chuyên dụng bao gồm 2 thành phần: - Xe cơ sở, được hiểu là đầu kéo hay xe chuyên dụng hoặc ôtô, trên đó có lắp hay kéo theo các máy công tác chuyên dụng để hoàn thành các công việc riêng, nó có thể di chuyển bằng bánh hơi hoặc bánh xích (ôtô tải, xe kéo, xe xích). - Bộ phận công tác chuyên dụng: là bộ phận đặc biệt được ghép với xe cơ sở để thực hiện một nhiệm vụ đặc biệt và cùng với xe cơ sở được gọi là xe chuyên dụng. Bộ phận chuyên dụng có thể là téc nước, téc xăng, thùng chở hàng, cơ cấu quét gom rác, moóc kéo, cần cẩu hàng,... 1.1.2. Yêu cầu chung. Để đáp ứng quá trình công nghệ trong các ngành xây dựng, giao thông vận tải, thủy lợi, nông lâm nghiệp v.v xe chuyên dụng cần bảo đảm các yêu cầu chung sau đây: - Yêu cầu về năng lượng: Chọn nguồn động lực với công suất động cơ hợp lý, cơ động (thông thường người ta sử dụng động cơ đốt trong chạy bằng diesel) và tiết kiệm; - Kích thước nhỏ gọn, nhẹ, dễ vận chuyển và dễ sử dụng trong địa bàn chật hẹp; - Các yêu cầu kết cấu - công nghệ: Có độ bền và tuổi thọ cao, công nghệ tiên tiến; - Các yêu cầu khai thác - công nghệ: Đảm bảo năng suất và chất lượng thi công trong điều kiện nhất định, có khả năng phối hợp làm việc cùng các máy khác, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, nhanh chóng, có khả năng dự trữ nhiên liệu làm việc một vài ca liên tục; - Sử dụng thuận tiện, an toàn và có khả năng tự động điều khiển; Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 3 - Không làm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh; - Yêu cầu kinh tế: Giá thành đơn vị sản phẩm thấp. 1.2. Các tiêu chuẩn pháp lý Việt Nam liên quan đến xe chuyên dụng. - Nghị định 36 CP ngày 29-5-1995 về đảm bảo trật tự an toàn giao thông đường bộ. - Quyết định 1260 QĐ/KHKT-PCVT ngày 4-6-1996 về tái tạo phương tiện cơ giới đường bộ. - Thông tư 112/1998/TT-BGTVT ngày 29-4-1998 hướng dẫn cấp phép xe quá tải, quá khổ, bánh xích. Nội dung của thông tư: + Quy định chung: Xe quá tải, quá khổ, xe xích lưu hành trên đường giao thông công cộng phải có giấy phép lưu hành đặc biệt, + Khái niệm xe quá tải: Vượt quá tải trọng thiết kế của nhà sản xuất, Vượt quá tải trọng phân bố lên các cầu, Vượt mức chịu tải của cầu và đường, + Khái niệm xe quá khổ: Vượt quá kích thước của nhà sản xuất, Kích thước bao quá qui định cho phép của cầu và đường, + Điều kiện cấp giấy phép lưu hành đặc biệt: Hàng hoá không tách rời được, container, giới hạn cho phép của cầu và đường. Các bạn có thể tham khảo trong trang web sau: 1.3. Cấu tạo chung và phân loại. 1.3.1. Cấu tạo chung. Xe chuyên dụng là tổ hợp của một loạt các hệ thống, gồm những bộ phận chính sau: (1) Động cơ: Có nhiều loại: động cơ đốt trong, động cơ điện. Động cơ thường dùng là loại động cơ đốt trong (động cơ xăng hoặc động cơ diesel) làm nguồn động lực của xe chuyên dụng, có công dụng biến nhiệt năng do nhiên liệu cháy thành cơ năng. + Nếu lắp động cơ ở phía trước và ngoài buồng lái thì thể tích chứa hàng hoặc bố trí số ghế hành khách sẽ bị giảm đi khi ôtô có cùng chiều dài chung. Bố trí động cơ phía trước, khi lái, người lái xe quan sát mặt đường không thuận lợi, tuy nhiên việc chăm sóc sửa chữa động cơ sẽ thuận lợi và dễ dàng hơn. + Nếu lắp động cơ phía trước xe và trong buồng lái, khi đó hệ số sử dụng chiều dài xe tăng lên, thể tích chứa hàng và hành khách lớn hơn, tuy nhiên việc chăm sóc, sửa chữa động cơ gặp khó khăn hơn, vì vậy ở các loại xe mà động cơ bố trí phía trước và trong buồng lái, nó thường được thiết kế ở dạng lật được, khi đó cấu tạo Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 4 buồng lái phức tạp hơn. + Phương án lắp động cơ phía sau xe có ưu điểm làm cho hệ thống truyền lực đơn giản hơn, người lái nhìn thoáng hơn, hệ số sử dụng chiều dài xe tăng lên, đồng thời hành khách được cách nhiệt với động cơ tốt hơn. Kiểu bố trí này thường gặp ở các xe du lịch, xe ôtô buýt, nhược điểm cơ bản của cách bố trí này là hệ thống điều khiển côn, số, ga phức tạp hơn do động cơ bố trí xa người lái. + Khi lắp động cơ ở giữa xe, tức là bố trí giữa buồng lái và thùng xe thường áp dụng trên các xe vận tải, kiểu bố trí này có ưu điểm làm tải trọng phân bố đều giữa hai cầu chủ động khi không có tải trọng hữu ích (xe chạy không tải). (2) Hệ thống truyền lực: Hệ thống truyền lực của xe chuyên dụng có tác dụng truyền mômen quay từ động cơ cho bộ phận di chuyển gồm có: ly hợp, hộp số, truyền động các đăng, truyền động chính, cơ cấu vi sai và truyền lực cuối cùng, bánh xe hoặc bánh sao chủ động hay từ động cơ dùng để vận hành cơ cấu công tác. + Đối với ôtô du lịch hoặc ôtô buýt, để cách nhiệt cho hành khách và giảm tiếng ồn, đồng thời cho người lái quan sát mặt đường tốt hơn, người ta thường bố trí cầu sau chủ động và động cơ được lắp ở phía sau và truyền chuyển động cho cầu sau chủ động (hình 1.1b). + Đối với sơ đồ 4X2 mà cầu trước vừa là chủ động vừa là cầu dẫn hướng, chúng ta thường gặp động cơ lắp dọc ở cầu trước (hình 1.1c) hoặc động cơ lắp ngang ở phía trước và truyền động trực tiếp cho hai bánh chủ động ở cầu trước (hình 1.1d), kết cấu này thường gặp trên các xe du lịch (ôtô con), khi động cơ lắp ngang, người ta có thể sử dụng truyền lực chính là các cặp bánh răng trụ, kết cấu hệ thống truyền lực được đơn giản và gọn nhẹ hơn. Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực ôtô hai cầu với các công thức bánh xe khác nhau. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 5 Đ. Động cơ; L. Ly hợp; H. Hộp số; C. Cầu chủ động; CĐ. Trục cácđăng; P. Hộp số phụ hay hộp phân phối; K. Khớp ma sát. Đối với ôtô ba cầu với công thức bánh 6X6 (6 bánh đều là chủ động) truyền động ra các cầu chủ động phía sau có thể thực hiện bằng một trục truyền (hình 1.2a) hoặc hai trục truyền động (hình 1.2b) nhờ truyền động cácđăng. Ở ôtô bốn cầu chủ động (8X8) lại có các đặc điểm riêng biệt. Truyền động theo một trục (hình 1.2c) có ưu điểm là đơn giản về kết cấu, nhưng nhược điểm là sinh ra tải trọng phụ lên hệ thống truyền lực bởi hiện tượng tuần hoàn công suất, do đó làm giảm hiệu suất, tăng độ hao mòn các chi tiết máy, giảm tuổi thọ của xe nói chung. Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống truyền lực ôtô nhiều cầu với các bánh đều là chủ động. Đ. Động cơ; L. Ly hợp; H. Hộp số; C. Cầu chủ động; CĐ. Trục cácđăng; P. Hộp số phụ hay hộp phân phối. Trên hình 1.3 là sơ đồ hệ thống truyền lực của ôtô vận tải hạng trung. Đặc điểm của hệ thống truyền lực này là người ta sử dụng ly hợp thủy lực hoặc bộ biến đổi mômen quay 1 làm việc đồng thời với ly hợp ma sát 2. Hộp số được bố trí ngay phía dưới buồng lái để thuận tiện cho điều khiển. Hình 1.3. Hệ thống truyền lực ôtô tải hạng nặng. 1. Ly hợp thủy lực hoặc bộ biến mô; 2. Ly hợp ma sát; 3. Truyền lực cuối cùng. Trong moayơ của bánh chủ động có lắp bộ truyền lực cuối cùng kiểu hành tinh 3, nhờ kết cấu này gầm máy không bị nâng lên quá cao.Trên ôtô nhiều cầu chủ Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 6 động (hạng nặng) người ta thường sử dụng hộp phân phối dạng vi sai giữa các cầu để giảm tác hại của tuần hoàn công suất, sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực của ôtô ba cầu chủ động được giới thiệu trên hình 1.3. Đặc điểm của sơ đồ này là có hộp số phụ 1, hộp số phụ nhận mômen từ trục thứ cấp hộp số chính truyền đến, từ hộp số phụ mômen được truyền đến hộp phân phối chính 2, là một vi sai bánh răng trụ không đối xứng, từ đây mômen được phân thành hai mạch, một mạch đến cầu chủ động trước, còn một mạch đến hộp phân phối phụ 3 để phân phối mômen cho cầu giữa và cầu sau, hộp phân phối 3 là vi sai nón đối xứng, mômen được phân bố đều đến hai cầu giữa và cầu sau. Hình 1.4. Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực ôtô ba cầu chủ động. 1. Hộp số phụ; 2. Hộp phân phối chính; 3. Hộp phân phối phụ; 4. Truyền lực chính và vi sai giữa các bánh trên cầu trước, cầu giữa và cầu sau. Giữa các bánh xe chủ động trên cùng một cầu chủ động đều bố trí truyền lực chính (truyền lực trung tâm) bánh răng nón hay bánh răng trụ. Để bảo đảm các bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi vào vòng hay khi lăn trên mặt đường không bằng phẳng, giữa chúng đều bố trí vi sai bánh răng nón. Trên đa số ôtô và xe chuyên dụng bánh nhiều cầu chủ động, khi có vi sai giữa các cầu và giữa các bánh chủ động đều được trang bị bộ phận khóa vi sai nhằm giúp ôtô, xe chuyên dụng bánh vượt khỏi vùng bị thiếu bám cục bộ của một bánh chủ động hay một cầu chủ động. Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống truyền lực của xe bánh xích. 1. Ly hợp; 3. Hộp số; 4. Bộ vi sai; 14. Bộ phận chuyển hướng; 15. Bánh sao chủ động; 16. Dải xích. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 7 Trên hình 1.5 trình bày sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực của xe chuyên dụng xích kiểu một dòng công suất, khác với truyền lực của xe chuyên dụng bánh, ở xe chuyên dụng xích, sau truyền lực trung tâm 4 là đến hai bộ phận chuyển hướng 14 của xe chuyên dụng xích, từ trục bị động của bộ phận chuyển hướng, mômen được truyền đến truyền lực cuối cùng 6 rồi đến bánh sao chủ động 15, bánh sao chủ động ăn khớp với mắt xích của dải xích và đẩy cho xe chuyên dụng dịch chuyển trên đường ray vô tận do dải xích tạo nên. Hiện nay trên một số xe chuyên dụng xích có công suất lớn dùng trong công nghiệp và các xe chuyên dụng, hệ thống truyền lực của chúng thường dùng kiểu hai dòng công suất truyền từ động cơ đến hai bánh sao chủ động của hai dải xích riêng biệt. Với sơ đồ hệ thống truyền lực hai dòng công suất như vậy, sẽ làm cho truyền lực chính cũng như các chi tiết trong hộp số có kích thước nhỏ gọn hơn vì chịu tải trọng thấp hơn. Điểm đặc biệt ở hệ thống truyền lực hai dòng công suất là trong hộp số của xe chuyên dụng có hai trục thứ cấp, mỗi trục thứ cấp truyền mômen cho một truyền lực chính riêng ở cầu chủ động và cho một bánh sao chủ động của một bên dải xích. (3) Hệ thống di chuyển và hệ thống treo: Hệ thống di chuyển tác dụng lên mặt đường để biến chuyển động quay tròn của bánh xe hoặc bánh sao chủ động thành chuyển động tịnh tiến của xe. Ngoài ra, hệ thống di chuyển còn có tác dụng đỡ toàn bộ khối lượng và thay đổi hướng chuyển động của xe. Hệ thống di chuyển của xe gồm có: bánh xe chủ động, bánh xe dẫn hướng hoặc xích. Hệ thống treo của xe có tác dụng nối đàn hồi giữa khung hay thân xe với hệ thống di chuyển, gồm có: bộ phận đàn hồi (nhíp hoặc lò xo) và bộ phận giảm xóc (loại tay đòn hoặc ống). (4) Khung, bệ máy, vỏ và cabin: Tuỳ theo đặc điểm dạng xe cơ sở mà có cấu tạo khung xe khác nhau; khung của xe thường được tổ hợp từ thép hình, thép tấm tạo thành kết cấu vững chắc. Vỏ của xe thường làm bằng những tấm kim loại, được dập hay gia công theo một hình dạng nhất định rồi hàn lại với nhau. Buồng lái (cabin): được làm bằng những tấm thép dập và hàn lại với nhau. Cửa buồng lái ôtô có kính điều khiển lên xuống và cả kính hứng gió xoay được. Các cửa đều có cửa khoá và tay nắm để mở cửa từ trong hay bên ngoài buồng lái. (5) Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển (lái, phanh, bộ phận chuyên dụng) có tác dụng thay đồi hướng chuyển động hoặc giảm tốc độ của xe, ngoài ra còn có nhiệm vụ điều khiển cơ cấu công tác chuyên dụng. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 8 (6) Các thiết bị phụ trợ, an toàn, chiếu sáng, tín hiệu hoặc các thiết bị điều khiển điện tử để xử lý số liệu và điểu khiển tự động: Các thiết bị phụ: Các thiết bị phụ dùng trong ôtô và xe chuyên dụng rất đa dang, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là việc nâng cao khả năng làm việc của máy hoặc cải thiện điều kiện làm việc của người lái. Các thiết bị phụ thường dùng trên xe là: cơ cấu rửa kính chắn gió, máy điều hoà nhiệt độ hay quạt mát, gương chiếu, tấm che nắng, rađiôcatset, điện thoại, hộp đựng đồ uống, gạt tàn thuốc lá. Điện là một trong những loại năng lượng được sử dụng rộng rãi trên xe. Điện năng dùng để khởi động máy, đốt cháy hỗn hợp hay hoà khí trong động cơ xăng hay động cơ có bộ chế hoà khí (các-bua-ra-tơ), cung cấp cho các thiết bị chiếu sáng, còi, tín hiệu ánh sáng, các bộ phận kiểm tra đo lường và các thiết bị phụ khác. Để có điện năng, trên xe được trang bị máy phát điện và bình ắc quy. Máy phát điện biến cơ năng thành điện năng, còn ắc quy biến hoá năng thành điện năng. Như vậy một xe chuyên dụng là tập hợp của tất cả các cơ cấu và hệ thống máy mà chúng ta đã được học trong giáo trình cấu tạo ôtô, các thiết bị đặc thù đi theo ôtô để thực hiện chức năng chuyên môn mà xe chuyên dụng cần hoàn thành. Tùy theo yêu cầu và chức năng, một xe chuyên dụng có thể có đủ các bộ phận kể trên hoặc chỉ có một số bộ phận trong đó mà thôi. 1.3.2. Phân loại xe chuyên dụng. Xe chuyên dụng là các xe tự hành, chúng được thiết kế chế tạo trên cơ sở của ôtô hoặc xe chuyên dụng cơ sở và được trang bị các thiết bị và máy công tác đặc biệt để hoàn thành một dạng công việc riêng hoặc trong các điều kiện làm việc đặc biệt. Vì vậy để phân loại xe chuyên dụng, người ta có thể phân theo nhiều cách khác nhau. Người ta thường phân loại xe chuyên dụng theo loại công việc mà chúng thực hiện hay theo công dụng của chúng. a/ Theo công dụng, phân loại thành 3 nhóm xe chuyên dụng: Nhóm 1: Ôtô tải: xe tự đổ, thùng kín, cần cẩu và các thiết bị nâng hạ, đông lạnh. Nhóm 2: Ôtô tải chuyên dụng: ôtô tải chở xe con, chở xe máy thi công, chở rác, xi téc, đầu kéo, chở bê tông tươi, bình ga. Nhóm 3: Ôtô chuyên dụng: chữa cháy, quét đường, hút chất thải, trộn vữa, trộn bê tông, cần cẩu, cứu hộ, chở tiền, truyền hình lưu động, xe dò sóng, rải nhựa đường, kiểm tra cáp điện ngầm, chụp x-quang, phẫu thuật lưu động. b/ Theo nhiệm vụ và mục đích sử dụng ta có thể phân loại xe chuyên dụng, tuy vậy mục đích sử dụng là rất đa dạng và biến đổi nên khó có một cách phân loại hoàn chỉnh, hiện tại ta có thể chấp nhận cách phân loại sau: Nhóm 1: Xe vận tải chuyên dụng gồm 5 loại: + Ôtô tải tự trút (tự đổ) hay xe ben dùng trong xây dựng, trong nông nghiệp,... Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 9 + Ôtô tải thùng kín thông thường, làm lạnh hoặc cách nhiệt. + Ôtô tải có téc: chở nhiên liệu, đồ uống, ga lỏng, hàng rời. + Ôtô chở hàng siêu trọng, siêu kích thước. + Ôtô tải tự xếp và tải container. Nhóm 2: Xe dùng trong vệ sinh môi trường: + Xe quét đường và gom rác. + Xe hút bùn, thông cống. + Xe chữa cháy. + Xe nâng chuyển, cẩu. Nhóm 3: Xe máy dùng trong xây dựng, nông nghiệp, thuỷ lợi, khai thác mỏ + Xe máy đào đất, + Xe máy san nền, + Xe máy đóng cọc, + Xe máy trộn bê tông. Nhóm 4 : Xe quân sự + Xe công trình xa, + Xe lội nước, + Xe vượt hào, + Xe bọc thép chống đạn, + Xe khí tài chuyên dụng. c/ Theo dạng máy cơ sở được sử dụng người ta phân xe chuyên dụng thành các loại là ôtô chuyên dụng hay xe chuyên dụng chuyên dụng ví dụ: Ôtô cần cẩu hay xe chuyên dụng cần cẩu; d/ Theo dạng hệ thống di động xe chuyên dụng được phân thành hai loại: Xe chuyên dụng bánh lốp (xe cần trục bánh lốp); xe chuyên dụng bánh xích (xe ủi bánh xích) và xe chuyên dụng phối hợp bánh lốp với bánh xích v.v e/ Theo phương pháp điều khiển máy công tác người ta phân xe chuyên dụng thành các loại: Xe chuyên dụng điều khiển cơ khí, điều khiển thủy lực hay điều khiển khí nén v.v f/ Theo loại công việc mà xe chuyên dụng cần thực hiện người ta chia xe chuyên dụng ra làm ba loại chính: + Xe chuyên dụng dùng để vận chuyển: Chủ yếu dùng để vận chuyển nguyên vật liệu hàng hóa có đặc thù riêng như bêtông, xe tự đổ hàng, xe trở hàng siêu nặng v.v + Xe chuyên dụng dùng để bốc xếp: Thường vận chuyển ở cự ly ngắn, chủ yếu dùng để xếp dỡ hàng hóa, vật liệu tại các bến bãi, nhà kho, chân công trình v.v + Xe chuyên dụng dùng để làm đất: đó là các máy tham gia thi công xây dựng hay các công việc đặc biệt mà đối tượng tác động của máy công tác thường là đất đá. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 10 Chương 2 CÁC HỆ THỐNG VÀ CƠ CẤU ĐẶC TRƯNG TRÊN XE CHUYÊN DỤNG 2.1. Truyền động cơ khí. 2.1.1. Công dụng, phân loại và ưu nhược điểm của truyền động cơ khí. 1/ Công dụng: Truyền động cơ khí là một dạng của truyền động cơ học có tác dụng truyền chuyển động hay công suất từ động cơ đến các bộ phận làm việc của máy hoặc từ trục này đến trục khác nhờ cơ năng. Hiện nay truyền động cơ khí vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và chế tạo máy; đặc biệt chiếm ưu thế trong lĩnh vực chế tạo ôtô, xe chuyên dụng và các máy xây dựng. 2/ Phân loại truyền động cơ khí: Có 2 loại chuyển động cơ bản trong cơ khí : - Chuyển động quay quanh một trục, - Chuyển động tịnh tiến theo một phương. Hai chuyển động cơ bản trên rất dễ thực hiện trong thực tế. Tất các các chuyển động phức tạp đều được thực hiện dựa vào việc phối hợp hai chuyển động cơ bản. Cụ thể còn được phân loại như sau : a/ Theo hình thức cấu tạo, chia thành truyền động ăn khớp, truyền động ma sát, truyền động dây cáp và truyền động thanh trục (xem hình 2.1). TruyÒn ®éng c¬ khÝ TruyÒn ®éng ma s¸tThanh trôc D©y c¸p TruyÒn ®éng ¨n khíp TruyÒn ®éng b¸nh ma s¸t, ®Üa ma s¸t TruyÒn ®éng ®ai B¸nh vÝt trôc vÝt B¸nh r¨ng thanh r¨ng B¸nh r¨ng Trôc vÝt §ai èc TruyÒn ®éng xÝch Hình 2.1. Sơ đồ phân loại truyền động cơ khí. b/ Theo tỷ số truyền động, 2 1 n n i  Khi i < 1 , tức n1 < n2 ta có truyền động tăng tốc. Khi i > 1 , tức n1 > n2 ta có truyền động giảm tốc. Khi i = 1 , tức n1 = n2 ta có truyền động trực tiếp. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 11 Ở đây n1, n2 là số vòng quay ở trục dẫn và trực bị dẫn. c/ Theo dạng truyền chuyển động: - Truyền chuyển động quay: Truyền chuyển động quay từ trục này sang trục khác; yêu cầu tỷ số truyền cố định. Hình 2.2a. Một số dạng truyền động quay. - Biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến: Hình 2.2b. Một số dạng truyền chuyển động quay thành tịnh tiến. d/ Theo chi tiết chuyển động:  Ổ quay: Nhiệm vụ tạo khớp quay cho trục. Gồm hai loại ổ lăn và ổ trượt. * Ổ lăn: - Gồm 4 bộ phận chính: vòng ngoài, vòng trong, con lăn và vòng cách. Ổ bi (ball bearing) Ổ đũa (roller bearing) Hình 2.2c. Ổ lăn. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 12 * Ổ trượt: - Ổ trượt dùng để đỡ hoặc chặn các trục quay, - Ma sát trên ổ trượt lớn hơn nhiều so với ổ lăn, - Phân loại: + Ổ đỡ chịu lực hướng tâm, + Ổ chặn chịu lực dọc trục, + Ổ đỡ chặn vừa chịu lực hướng tâm vừa chịu lực dọc trục. Hình 2.2d. Ổ trượt. * Ổ tịnh tiến: - Nhiệm vụ tạo phương chuyển động tịnh tiến cho một chi tiết hoặc cụm chi tiết, - Phân loại theo dạng ma sát trượt hay lăn, Hình 2.2e. Một số ví dụ sống trượt ma sát trượt. 3/ Ưu nhược điểm của truyền động cơ khí : + Ưu điểm cơ bản của truyền động cơ khí là: - Có khả năng truyền lực lớn và xa; - Hiệu suất truyền động tương đối lớn; - Có độ bền và độ tin cậy cao; - Cho phép thay đổi đặc tính làm việc linh hoạt (có nhiều chế độ lực và chế độ vận tốc); - Chế tạo đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo dưỡng và sửa chữa, riêng cơ cấu truyền động ma sát còn có khả năng chống quá tải (nhờ hiện tượng trượt). + Nhược điểm: - Cơ cấu làm việc ồn; - Điều khiển nặng và kém nhạy; Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 13 - Kích thước một số cơ cấu còn cồng kềnh (ví dụ như bộ truyền động đai, dây cáp và truyền động xích ...); 2.1.2. Thông số cơ bản của truyền động cơ khí. Thông thường trong mỗi cơ cấu truyền động đều có hai trục chính gọi là trục đầu vào (trục dẫn) và trục đầu ra (trục bị dẫn) còn trong cơ cấu truyền động nhiều cấp tốc độ, giữa hai trục chính nói trên còn có thêm trục trung gian. Ta qui ước như sau: - Gọi công suất ở trục đầu vào là N1 và ở trục đầu ra là N2 (kW). - Gọi số vòng quay ở trục đầu vào là n1 và ở trục đầu ra là n2 (v/ph). + Hiệu suất truyền động của cơ cấu  1 2 N N  hoặc 1 1 N Nm Nm - Công suất tiêu hao trong bộ truyền. Tỷ số truyền động: 2 1 n n i  2.1.3. Phạm vi sử dụng của truyền động cơ khí. Truyền động cơ khí được dùng rất nhiều trên các cơ cấu của xe chuyên dụng: Trong động cơ đốt trong: cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Trong hệ thống truyền lực trên xe như: hộp số, truyền động hành tinh, trục các đăng, cơ cấu vi sai, đến cả bộ phận di chuyển như ở xe di chuyển bánh xích. Trong truyền động cáp (ví dụ như bộ tời máy) được dùng nhiều trên các cần trục bánh lốp hay cần trục bánh xích. 2.2. Truyền động thuỷ lực. 2.2.1. Đặc điểm. Truyền động thủy lực là tổ hợp các cơ cấu thủy lực và máy thủy lực, dùng môi trường chất lỏng làm không gian để truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác, trong đó có thể biến đổi vận tốc, lực, mômen và biến đổi dạng theo quy luật của chuyển động. Truyền động thủy lực phù hợp với việc truyền công suất lớn, đặc điểm êm dịu ổn định và dễ tự động hóa mà các truyền động khác không có. 1/ Ưu điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực: + Truyền động được công suất cao và lực lớn (nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng). + Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp (dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn). + Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau. + Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 14 + Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh. + Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành. + Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn. + Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch. + Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần tử tiêu chuẩn. 2/ Nhược điểm: + Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng. + Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn. + Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi. 3/ Phân loại: Theo nguyên lý làm việc, truyền động thuỷ lực được chia làm hai loại: + Truyền động thuỷ tĩnh: được truyền năng lượng giữa các bộ phận, được thực hiện bằng áp năng của dòng chất lỏng, thường dùng các máy thể tích nên được gọi là truyền động thể tích. Truyền động thể tích được ứng dụng nhiều trong các ngành kỹ thuật. + Truyền động thuỷ động: truyền cơ năng giữa các bộ phận máy được thực hiện bằng động năng của dòng chất lỏng. Hình 2.3. Hai dạng truyền động cơ bản của TĐTL a) Thủy động, b) Thủy tĩnh. * Chất lỏng làm việc: Ta dùng tất cả các loại chất lỏng (nước, dầu tổng hợp, hỗn hợp cồn, glyxêrin và các chất khác). Vì tất cả các chất này đều có khả năng truyền năng lượng trong phạm vi áp suất lớn, chúng đồng thời là môi trường trung gian của truyền động, cũng là chất Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 15 bôi trơn các bộ phận làm việc. Có mâu thuẫn, để giảm rò rỉ cần chọn chất lỏng có độ nhớt lớn, nhưng giảm bớt ma sát của dòng chất lỏng và tổn thất năng lượng lại cần chất lỏng có độ nhớt bé. Các yêu cầu cơ bản của chất lỏng làm việc : 1. Tính chống rỉ và ít bị phân hủy trong quá trình làm việc. 2. Tính chịu nhiệt tốt và độ nhớt tương đối nhỏ để tăng độ nhạy và độ chính xác các bộ phận điều khiển. 3. Tính đồng chất và tính khiết; hàm lượng không khí ít. 4. Không ăn mòn không làm biến dạng đệm lót kín. 5. Tính ổn định môđun đàn hồi và khối lượng riêng, không được bốc hơi và tiêu hao nhiều trong phạm vi nhiệt độ làm việc. 6. Có khả năng tạo màng dầu bền vững cho bề mặt kim loại (yếu tố này giảm độ nhạy của các thiết bị). 7. Áp suất bay hơi bão hòa thấp, nhiệt độ sôi cao; có tính dẫn nhiệt tố, hệ số dãn nở nhiệt thấp. 8. Không hút ẩm và không hòa tan trong nước, dễ dàng tách nước khi bị lẫn vào, (hàm lượng nước thường nhỏ hơn 1%). 9. Có tính cách nhiệt tốt, không có mùi, không độc hại, không dễ cháy, dễ sản xuất, giá thành rẻ. 2.2.2. Truyền động thủy lực thủy tĩnh: a/ Phân loại truyền động thủy tĩnh: - Dựa vào loại bơm thủy tĩnh và môtơ người ta chia TLTT thành các loại: + Bơm bánh răng ăn khớp trong hay ăn khớp ngoài; + Bơm và môtô dạng piston; + Bơm và môtơ dạng mấu cam; Trong HTTL của ôtô xe chuyên dụng, TLTT được dùng phổ biến nhất là loại bơm và môtơ dạng pittông hướng trục. Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo bộ truyền thủy tĩnh bơm, môtơ dạng piston. - Dựa vào dạng liên kết giữa bơm và môtơ người ta chia TLTT ra làm bốn loại cơ bản sau: + Bơm chuyển đổi cố định truyền dầu áp suất cao cho môtơ chuyển đổi cố định; Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 16 + Bơm chuyển đổi biến đổi truyền động cho môtơ chuyển đổi cố định; + Bơm chuyển đổi cố định truyền động cho môtơ chuyển đổi biến đổi; + Bơm chuyển đổi biến đổi truyền động cho môtơ chuyển đổi biến đổi. Hình 2.5. Cấu tạo bộ truyền thủy tĩnh với bơm chuyển đổi biến đổi và môtơ chuyển đổi cố định. b/ Cấu tạo chung : Truyền động thủy tĩnh gồm 3 bộ phận chính: - Bơm: Nguồn cung cấp năng lượng cho chất lỏng (biến cơ năng thành áp năng) thông thường dùng bơm thể tích. - Động cơ thủy lực: Biến đổi áp năng dòng chảy thành cơ năng bằng cách thực hiện các chuyển động của nó (thẳng, quay, kết hợp). - Phần tử trung gian (phần tử thủy lực): Điều khiển hệ thống (đường ống, van một chiều, van an toàn cơ cấu phân phối). Hình 2.6. Sơ đồ tổng quát cấu trúc mạch truyền động thuỷ lực. - Cấu trúc của mạch thuỷ lực trong hệ thống truyền động thuỷ lực có thể là sơ đồ mạch kín, sơ đồ mạch hở và sơ đồ vi sai. + Truyền động thủy tĩnh mạch kín: (hình 2.7) chất lỏng từ động cơ thuỷ lực sau khi làm việc xong sẽ không trở về thùng chứa mà được chuyển về ống hút của bơm. Thường trong hệ mạch kín người ta bổ sung thêm bơm phụ có công suất nhỏ (hoặc một thùng chứa phụ), để bổ sung chất lỏng cho hệ thống và làm tăng áp suất làm việc lên cao. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 17 Hình 2.7 - Sơ đồ cấu trúc TĐTT mạch kín. 1. Máy lai; 2. Bơm chính; 3. Đường ống dẫn dầu; 4. Van một chiều;5. Động cơ thuỷ lực; 6. Bơm phụ; 7. Van an toàn; 8. Bộ truyền động xích; 9. Thùng dầu. + Ưu điểm: Hệ thống kín không có can thiệp bên ngoài. Muốn đạt được công suất lớn trong truyền động người ta lắp tăng áp suất bơm phụ, lắp bình ở nơi có áp suất thấp. + Nhược điểm: Nhiệt độ chất lỏng làm việc cao vì chất lỏng sau khi làm việc không được làm lạnh. Mà nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm dẫn đến rò rỉ tăng. 1. Bơm, 2. Van phân phối, 3. Động cơ piston, 5. Bình bù, 6. Van một chiều. Hình 2.8. Bố trí bình dầu bổ sung.  Truyền động thủy tĩnh mạch hở: (hình 2.9) chất lỏng từ xilanh công tác (hoặc động cơ thuỷ lực) làm việc xong lại được chuyển về thùng chứa mà không quay về bơm. Với chuyển động tịnh tiến: khi làm việc bơm 2 cung cấp dầu hay chất lỏng từ thùng dầu qua van phân phối 8 và vào xilanh 5 làm cho piston 6 chuyển động tịnh tiến, van phân phối 8 có nhiệm vụ điều khiển dòng chất lỏng làm đảo chiều chuyển động của piston. Như vậy trong truyền động này, cơ năng của bơm được biến thành áp năng của chất lỏng, sau đó, trong xilanh 8, áp năng của chất lỏng lại biến thành cơ năng chuyển Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 18 động tịnh tiến của piston. Đối với truyền động có chuyển động quay: khi làm việc, bơm 2 cung cấp dầu hay chất lỏng từ thùng 11 qua van phân phối 8* vào động cơ thuỷ lực, làm rôtô quay. Muốn đảo chiều quay của rôto chúng ta điều khiển van phân phối làm thay đổi chiều chuyển động của dòng thuỷ lực cung cấp cho động cơ thuỷ lực. Như vậy trong hệ thống truyền động thuỷ lực này, cơ năng của bơm được biến thành áp năng của chất lỏng, sau đó ở động cơ thuỷ lực thì áp năng của chất lỏng lại biến thành cơ năng chuyển động quay của rôto. Hình 2.9. Sơ đồ cấu trúc mạch hở. 1. Máy lai; 2. Bơm thuỷ lực; 3. Đồng hồ áp lực; 4. Đường dầu cao áp; 5,6. Xilanh piston;7. Van an toàn; 8,8*. Van phân phối; 9. Động cơ thuỷ lực; 10. Bộ truyền động xích; 11. Thùng dầu; 12. Bầu lọc. - Các thông số lý thuyết (chưa kể đến tổn hao công suất do mát sát hoặc do rò rỉ dầu) của hệ thống truyền động thuỷ tĩnh có chuyển động quay được xác định như sau: + Lưu lượng bơm: QB=qB.nB (l/ph) Trong đó: qB – lưu lượng riêng của bơm (l/vg) nB - Số vòng quay của bơm trong một đơn vị thời gian (vg/ph). + Lưu lượng tiêu thụ của động cơ thuỷ lực: QD=qD.nD (l/ph) Trong đó: qD -lưu lượng riêng của động cơ (l/vg) nD - Số vòng quay của động cơ thuỷ lực trong một đơn vị thời gian (vg/ph). Quan hệ giữa số vòng quay của bơm thuỷ lực và động cơ thuỷ lực thông qua biểu thức: nD=nB.qB /qD + Công suất của bơm: NB=P.QB P: áp suất công tác của dầu, Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 19 + Công suất tiêu thụ của động cơ thuỷ lực: ND=P.QD=P.nD.qD . + Mô men quay do rôto của động cơ thuỷ lực tạo ra: MD=ND/(2.nD) = P.qD/(2.). Như vậy: + Vận tốc động cơ trong thực tế không chỉ phụ thuộc vào bơm QB mà còn phụ thuộc vào áp suất làm việc của hệ thống dù QB = const nếu áp suất trong hệ thống tăng thì vận tốc của động cơ thủy lực giảm. Nếu áp suất tăng đến lưu lượng rò rỉ bằng lưu lượng bơm thì vận tốc của động cơ thủy lực bằng 0. Lúc này chất lỏng trong hệ thống bị tháo hoàn toàn qua van an toàn và khe hở trong hệ thống, hiện tượng này gọi là hiện tượng quá tải. + Đối với lực và mômen của động cơ thì chúng phụ thuộc vào áp suất của động cơ và các thông số hình học của động cơ. Nếu các thông số hình học không thay đổi và áp suất không đổi p = const thì lưu lượng và mômen quay cũng không đổi. Tóm lại: Trong việc điều chỉnh vận tốc, lực, mômen quay của động cơ về trị số, phương hoặc chiều ngoài việc dùng bơm, động cơ còn điều chỉnh được bằng các phần tử thủy lực. Hình 2.10. Sơ đồ truyền động thủy tĩnh mạch hở chuyển động tịnh tiến. Hình 2.11. Sơ đồ truyền động thủy tĩnh mạch hở nâng hạ lưỡi ủi. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 20 + Truyền động thủy tĩnh sơ đồ vi sai: Trong sơ đồ chuyển động thủy tĩnh cần một phía lưu lượng chảy vào và chảy ra. Nếu ghép theo sơ đồ kín thì lưu lượng qua ống hút và đẩy bơm khác nhau. Để khắc phục hiện tượng này người ta bố trí thêm thùng chứa phụ (4) và ghép mạch truyền động theo sơ đồ vi sai. 1. Bơm cánh gạt, 2. Cơ cấu phân phối, 3. Động cơ thủy lực, 4. Bình bù chất lỏng, 5. Van một chiều, 6. Van điều khiển. Hình 2.12. Mạch truyền động thủy tĩnh theo sơ đồ vi sai. Bơm đẩy chất lỏng qua cơ cấu phân phối 2 làm piston chuyển động sang phải qua cơ cấu phân phối về ống hút của bơm, lúc này lưu lượng ra bơm nhỏ hơn lưu lượng vào bơm, chất lỏng từ thùng chứa phụ bổ sung qua van một chiều 5 vào ống hút. Lúc này do áp suất ở ống đẩy đóng van 6 lại. Nếu piston chuyển động ngược (qua trái) chất lỏng từ khoang trái về van phân phối về ống hút và một phần qua van 6 về bể chứa phụ, dưới áp suất cao van một chiều 5 đóng lại. Ưu điểm: sơ đồ vi sai giúp cho việc điều hòa chuyển động của hệ thống và còn bổ sung lượng dầu rò rỉ cho hệ thống. Hình 2.13. Tổng thể hệ thống thủy lực thủy tĩnh trên máy đào thủy lực. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 21 2.2.3. Truyền động thuỷ động. Trong truyền động thuỷ động năng lượng được truyền chủ yếu nhờ động năng của dầu, còn áp suất dầu không cần lớn. - Ưu điểm của truyền động thuỷ động: + Bảo vệ máy an toàn khi gặp quá tải, + Hệ thống máy linh hoạt, đơn giản về kết cấu, trọng lượng bản thân tương đối nhỏ. - Nhược điểm: + Hiệu suất thấp do có sự trượt (s), tổn thất, + Giá thành đắt, + Cần có thiết bị làm mát, bổ sung chất lỏng. - Tổn thất gồm: Do ma sát bề mặt cánh dẫn, phụ thuộc: Kích thước, hình dáng cánh dẫn, độ nhớt dòng chảy, độ nhám bề mặt. Do sự thay đổi đột ngột về phương chuyển động của dòng chảy nhất là tại các lối vào các bánh (hiện tượng tách dòng chảy, va đập thủy lực cửa vào, xoáy...). Do sự thay đổi nồng độ vận tốc dòng chảy tại các phần thu hẹp các rãnh bánh công tác. Vậy khi thiết kế phải giảm tối thiểu tổn thất để tăng hiệu suất. Truyền động thuỷ động có hai loại: Khớp nối thuỷ lực và biến tốc thuỷ lực. 1/ Khớp nối thuỷ lực (ly hợp thuỷ lực): a/ Cấu tạo chung: Hình 2.14a. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và làm việc của ly hợp thủy lực: a) Nguyên lý cấu tạo và làm việc; b) Cấu tạo; c) Mặt cắt ngang của ly hợp. 1. Vỏ ly hợp; 2. Bánh bơm; 3. Bánh tuabin; 4. Vách ngăn. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 22 Khớp nối thủy lực là loại truyền động thủy động truyền áp năng từ trục bơm sang trục tuốc bin thông qua sự chuyển động chất lỏng trong bánh công tác, nên nT < nB. Hiệu số giữa vòng quay của bánh bơm và bánh tuốc bin chia cho bánh bơm (s) được gọi là hệ số trượt của khớp nối thủy lực. i n n n nn s B T B TB    11  η = i. - Nếu s = 0  i = 1  nT = nB thì áp suất chất lỏng tác dụng lực ly tâm lối ra bánh bơm và lối vào bánh tuốc bin bằng nhau  chất lỏng không có chuyển động tương đối từ bánh bơm sang bánh tuốc bin, khi đó hệ thống quay như vật rắn. - Như vậy khớp nối làm việc khi nT < nB; s = (2÷3)%; η = i = (97÷98)%. Hình 2.14b. Các trường hợp thay đổi hệ số trượt s của ly hợp thủy lực. Khi hệ số trượt s = 0 thì không có sự chuyển động tương đối của chất lỏng trong các bánh của khớp nối thủy lực. Khi tăng tải trọng của trục tuốc bin s = (0,01 – 0,05) số vòng quay bánh tuốc bin giảm, gây ra chuyển động tương đối của chất lỏng trong bánh. Nếu s = (0,3 – 0,35) thì chất lỏng có xu hướng dịch chuyển về bánh tuốc bin nhiều hơn tạo thành vùng khép kín rỗng ở giữa. Tiếp tục răng mômen cản s = (0,4 – 0,45) thì vòng khép kín sẽ lớn dần. Sự biến đổi trạng thái từ vòng khép kín nhỏ sang vòng khép kín lớn xảy ra đột ngột làm mômen tăng đột ngột, làm mất ổn định chế độ làm việc khớp nối. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 23 Khắc phục: Làm sao cho chất lỏng chỉ chuyển động một vòng. Lắp thêm trên bánh một đĩa chắn thì khớp nối thủy lực chuyển động ổn định. b/ Nguyên lý làm việc: Khi trục dẫn 5 quay làm bánh bơm 2 quay, chất lỏng trong bánh bơm quay từ tâm ra rìa cánh và phóng sang rìa cánh tuabin 3 làm cánh tuabin quay. Dòng chất lỏng đó chạy từ ngoài vào tâm cánh tuabin, năng lượng dòng chất lỏng giảm dần. Cứ tiếp tục như vậy nối tiếp các dòng chất lỏng sẽ làm cho trục ra 4 nối liền với bánh tuabin quay. Chất lỏng trong khớp nối thủy lực thực hiện đồng thời hai chuyển động: Chuyển động tuần hoàn từ bánh bơm sang bánh tuốc bin rồi lại sang bánh bơm và chuyển động quay quanh trục khớp nối. Tổng hợp hai chuyển động này cho ta chuyển động xoắn của các phần tử chất lỏng trong khớp nối thủy lực.  Ứng dụng: thay thế cho ly hợp ma sát bởi tính an toàn và năng lượng truyền lớp của dòng chất lỏng.  Ưu điểm:  Truyền mômen được êm dịu,  Tốc độ mòn chậm hơn ly hợp ma sát nên thời gian sử dụng lâu hơn.  Nhược điểm:  Nếu quá tải sẽ bị trượt bánh tuabin và bánh bơm gây mất an toàn,  Nhiệt độ phát sinh ra lớn làm cho dầu bị lão hóa nhanh nên phải thay theo kỳ,  Chế tạo tốn kém, giá thành cao. - Mô men xoắn trên trục bị dẫn. M = . . D5. n2 : Hệ số biến mô, D: Đường kính có hiệu quả của ly hợp thủy lực, : Khối lượng riêng của chất lỏng, n: Số vòng quay của động cơ. 2/ Biến tốc thuỷ lực: a/ Cấu tạo: Biến tốc thủy lực có 3 bánh: Bánh bơm, bánh tuốc bin, bánh phản ứng. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 24 - Khi cần thay đổi mômen quay giữa trục bơm và trục tuốc bin thì người ta dùng biến tốc thủy lực, thường dùng để tăng mômen quay giữa trục bị dẫn vì số vòng quay của trục bị dẫn luôn luôn nhỏ hơn số vòng quay trục dẫn. Hình 2.15a. Biến tốc thủy lực. 1. Bánh bơm; 2. Bánh tuabin; 3. Bánh phản ứng; 4. Khớp một chiều; - Bánh phản ứng có tác dụng như sau: Thay đổi hướng dòng chảy cho phù hợp với lối vào của bánh công tác tiếp theo; Thay đổi trị số vận tốc của dòng chảy cho phù hợp với lối vào của bánh công tác tiếp theo. Sở dĩ gọi là bánh phản ứng vì chất lỏng khi đi qua bánh này truyền cho nó một mômen quay nhưng vì bánh cố định với vỏ có tác dụng như một điểm tựa và truyền lại cho chất lỏng một mômen động lượng (mômen phản ứng). Nếu bánh phản ứng quay thì mômen quay của trục dẫn truyền qua trục bị dẫn không thay đổi khi đó biến tốc thủy lực làm việc như khớp nối thủy lực. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 25 * Nguyên lý làm việc: - Bánh bơm: Bánh bơm được bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và nối với trục khuỷu qua đĩa dẫn động. Nhiều cánh hình cong được lắp bên trong bánh bơm. Một vòng dẫn hướng được lắp trên mép trong của các cánh để đường dẫn dòng dầu được êm Hình 2.15b. Mô tả hoạt động của bánh bơm. - Bánh tuabin: Rất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh bơm. Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của cánh bơm. Bánh tuabin được lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các cánh bên trong nó nằm đối diện với các cánh của bánh bơm với một khe hở rất nhỏ giữa chúng. Hình 2.15c. Mô tả hoạt động của bánh tuabin. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 26 - Bánh phản ứng: Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tuabin. Qua khớp một chiều nó được lắp trên trục stato và trục này được cố định trên vỏ hộp số. Hình 2.15d. Mô tả hoạt động của bánh phản ứng. - Hoạt động của stato: Dòng dầu trở về từ bánh tuabin vào bánh bơm theo hướng cản sự quay của bánh bơm. Do đó, stato đổi chiều của dòng dầu sao cho nó tác động lên phía sau của các cánh trên bánh bơm và bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm, do đó làm tăng mômen. - Hoạt động của khớp một chiều: Khớp một chiều cho phép stato quay theo chiều quay của trục khuỷu động cơ. Tuy nhiên nếu stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một chiều sẽ khóa stato để ngăn không cho nó quay. - Ứng dụng:  Dùng trong hệ thống truyền lực,  Thay cho ly hợp ma sát,  Có thể thay cho hộp số cơ khí với điều kiện biến mô phải phát ra mômen dư khi hộp số yêu cầu.Tạo thành hộp số vô cấp (sang số tự động tùy theo mômen cản). + Sự khác nhau giữa biến tốc thủy lực và khớp nối thủy lực là: Chất lỏng biến tốc thủy lực luôn luôn điền đầy thể tích làm việc, còn khớp nối thủy lực có lúc đầy có lúc không. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 27 Hình 2.15e. Mạch dầu đi trong biến mô thủy lực. 3/ Một số bộ phận chính. a/ Cơ cấu phân phối:  Con trượt phân phối: Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 28 Hình 2.15f. Con trượt phân phối.  Khóa phân phối.  Van phân phối. b/ Cơ cấu tiết lưu. Dùng để điều chỉnh hoặc hạn chế lưu lượng của chất lỏng trong hệ thống bằng cách gây sức cản đối với dòng chảy. Cơ cấu tiết lưu có hai loại:  Tiết lưu không điều chỉnh được: Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 29 Cấu tạo đơn giản: Được bố trí trong các loại máy móc để giữ độ chênh áp cần thiết giữa hai khoang làm việc.  Tiết lưu điều chỉnh được: Hình 2.16. a. Tiết lưu không điều chỉnh được; b,c,d. Tiết lưu điều chỉnh được. a, b. Đóng không kín do va đầp trong quá trình đóng mở; c. Đóng kín tốt nhưng độ nhạy của van kém. c/ Các loại van. Van là phân ftử phổ biến nhất trong hệ thống truyền động thủy lực, nhờ phối hợp hợp lý các loại van trong hệ thống chúng ta có thể tạo nên chế độ làm việc ổn định theo ý muốn. Thông thường có 3 loại van: - Van một chiều, - Van an toàn, - Van giảm áp.  Van một chiều: Dùng để giữ cho chất lỏng chỉ chảy theo một chiều, tùy theo hình dáng của nắp van người ta có các tên gọi: Van bi, van côn, van piston. Van một chiều dùng để điều khiển dòng năng lượng đi theo một hướng, hướng còn lại dòng năng lượng bị chặn lại. Trong hệ thống điều khiển khí nén – thủy lực van một chiều thường đặt ở nhiều vị trí khác nhau tùy thuộc vào những mục đích khác nhau. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 30  Van an toàn: Dùng để bảo đảm cho hệ thống được an toàn khi quá tải, nó được lắp trên đường ống có điều chỉnh có áp suất cao. Nguyên lý hoạt động của loại van này dựa vào sự cân bằng lực tác dụng trên nắp van giữa áp lực với chất lỏng trong hệ thống với ứng lực của van. Nếu áp lực chất lỏng nhỏ hơn áp lực lò xo, hệ thống làm việc bình thường van đóng lại, nếu lớn hơn áp lực lò co hệ thống quá tải làm van mở ra tháo bớt chất lỏng về thùng chứa. Hình 2.17. Một số loại van thủy lực. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 31 + Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi được. + Van tiết lưu có tiết diện thay đổi. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 32 + Van tiết lưu mộtchiều điều chỉnh bằng tay. Van tiết lưu một chiều được ký hiệu như hình dưới. Dòng lưu chất sẽ đi từ A qua B còn chiều ngược lại thì van một chiều bị mở ra dưới tác dụng của áp suất dòng lưu chất, do đó chiều này không đảm bảo được tiết lưu. + Một số van công tác khác. Hình 2.18. Một số loại van công tác. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 33 2.3. Truyền động khí nén. 2.3.1. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khí nén. a/ Ưu điểm: + Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ. + Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, nên có thể tích chứa khí nén rất thuận lợi. Vì vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm tích chứa khí nén. + Không khí dùng để nén, hầu như có số lượng không giới hạn và có thể thải ra ngược trở lại bầu khí quyển. + Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống dẫn, do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn. + Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp, nhà máy đã có sẵn đường dẫn khí nén. + Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp. + Các thành phần vận hành trong hệ thống (cơ cấu dẫn động, van,...) có cấu tạo đơn giản và giá thành không đắt. + Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vận hành logic, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp. b/ Nhược điểm: + Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp. + Khi tải trọng trọng hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi theo, bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn. (Không thể thực hiện được những chuyển động thẳng hoặc quay đều). + Dòng khí thoát ra ở đường dẫn ra gây nên tiếng ồn; + Phải có biện pháp an toàn đặc biệt để phòng nổ, khó phát hiện rò rỉ hơi; + Kém chính xác, nhất là khi không đủ áp lực; + Công nghệ chế tạo phải chính xác và đắt tiền. 2.3.2. Phạm vi sử dụng của hệ thống. Trong các xe chuyên dụng, truyền động khí nén được sử dụng là hệ thống phanh hơi; cơ cấu đóng mở ly hợp, hệ thống phanh sử dụng khí nén. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 34 Hình 2.19. Lắp ráp mạng đường ống trực tiếp từ máy nén khí. Hình 2.20. Hệ thống khí nén công nghiệp. 2.3.3. Cấu tạo chung của hệ thống bao gồm. 1/ Cấu tạo chung. + Bộ sản xuất ra khí nén gọi là máy nén khí. + Bộ phận sử dụng khí nén gồm động cơ khí nén hoặc xilanh khí nén. + Các loại van khí: van an toàn, van phân phối, van một chiều. + Bình khí nén. + Các bộ phận khác như: lọc khí, ống dẫn, đồng hồ đo áp lực, van chờ, bộ tách nước... Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 35 Hình 2.21a. Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống phanh khí nén. 1. Máy nén khí; 2. Bộ điều áp; 3. Bình khí nén; 4. Tổng van phanh; 5. Bộ trợ lực; 6. Cơ cấu phanh. 2/ Nguyên lý làm việc: Khi động cơ ôtô hoạt động, động cơ sẽ dẫn động máy nén khí 1 thông qua đai truyền động, máy nén khí sẽ cấp khí vào bình khí 3. Khi áp suất khí trong bình chứa khoảng 0,75 Mpa thì máy nén khí ngưng cấp khí nén vào bình chứa nhờ hoạt động của thiết bị triệt áp, được điều khiển bởi bộ điều chỉnh áp suất 2. Ngoài ra còn có van an toàn gắn trên bình chứa khí. Khí nén vào bình chứa được chia đi theo bốn đường, hai đường khí đến tổng van điều khiển 4 rồi bị chặn ở đây, hai đường đến bầu van 5 và cũng bị chặn lại ở đây. Khi người điều khiển tác dụng lên bàn đạp phanh, tổng van khí nén sẽ mở cho khí nén theo đường ống dẫn đến bầu van làm mở van điều khiển ở bầu van, từ đó khí nén ở bình chứa đi qua bầu van vào xilanh lực và tác động piston lực. Piston lực sẽ tác dụng đẩy piston dầu, làm cho dầu bị nén lại tạo áp lực cao truyền qua đường ống dẫn đến cơ cấu phanh 6. Tại cơ cấu phanh, các xilanh con tác động vào guốc phanh, ép má phanh vào tang trống, tiến hành quá trình phanh. Khi người điều khiển nhả chân phanh thì tống van đóng lại, khí nén sẽ bị chặn lại tại trước tổng van và trước bầu van do cơ cấu lò xo hồi vị. Phần khí nén trong đường ống dẫn từ bầu van và tổng van thoát ra ngoài tại van xả ở tổng van, phần khí trong đường ống dẫn từ bầu van đến xilanh lực và xilanh lực thoát ra ngoài qua van xả ở bầu van. Cơ cấu lò xo hồi vị tại xilanh lực và tại cơ cấu phanh sẽ tác dụng đàn hồi trả guốc phanh về vị trí ban đầu và kết thúc quá trình phanh. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 36 3/ Các cơ cấu chính trong hệ thống truyền động khí nén. a/ Máy nén khí. Máy nén khí là máy có nhiệm vụ thu hút không khí, hơi ẩm, khí đốt ở một áp suất nhất định và tạo ra nguồn lưu chất có áp suất cao hơn. Máy nén khí được phân loại theo áp suất hoặc theo nguyên lý hoạt động. Đối với nguyên lý hoạt động ta có: - Máy nén khí theo nguyên lý thể tích: Máy nén piston, máy nén cánh gạt. - Máy nén tuốc bin là được dùng cho công suất rất lớn và không kinh tế khi sử dụng lưu lượng dưới mức 600 m3/phút. Vì thế nó không mang lái áp suất cần thiết cho ứng dụng điều khiển khsi nén và hiếm khi sử dụng. Máy nén piston là máy nén phổ biến nhất và có thể cung cấp năng suất đến 500m 3/phút. Máy nén 1 pisotn có thể nén khí khoảng 6 bar và ngoại lệ có thể đến 10 bar; máy nén kiểu piston 2 cấp có thể nén đến 15 bar; 3 – 4 cấp lên đến 250 bar. Hình 2.21b. Sơ đồ cấu tạo máy nén khí. * Máy nén khí kiểu piston: + Sơ đồ nguyên lý Hình 2.22. Máy nén khí kiểu piston. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 37 1. Xi lanh; 2. Piston; 3. ống dẫn khí nén; 4. Lò xo van xả; 5. Van xả; 6. Van hút; 7. Piston điều chỉnh; 8. Van điều chỉnh áp suất; 9. Van an toàn; 10.Bình chứa khí nén. + Nguyên lý làm việc: - Khi piston của máy nén khí đi xuống, áp suất trong xi lanh giảm, không khí từ ngoài qua van hút kiểu tấm vào xi lanh. - Khi piston đi lên không khí trong xi lanh bị nén áp suất tăng lên, van xả mở, van hút đóng, khí nén theo ống dẫn vào bình chứa. - Khi áp suất trong bình đạt mức quy định, sẽ đẩy viên bi của van điều chỉnh áp suất không cho khí nén thông từ khoang A sang khoang B, khí nén đẩy piston điều chỉnh đi lên làm mở van hút, khí nén từ bình chứa quay trở lại xi lanh. Máy nén khí làm việc ở chế độ không tải, giảm tiêu hao năng lượng của động cơ. - Khi áp suất trong bình chứa giảm, lò xo của con điều chỉnh áp suất đẩy viên bi đóng lại, mở thông khoang A với khoang B, khí nén được thoát ra ngoài. Piston điều chỉnh đi xuống, van hút đóng lại máy nén khí hoạt động bình thường trở lại . - Khi áp suất trong bình chứa vượt qua giá trị định mức, van an toàn mở, một phần khí nén thoát ra ngoài làm sáp suất giảm xuống để đảm bảo an toàn cho hệ thống. Hình 2.23. Máy nén khí cánh gạt. Lưu lượng của máy nén piston: Qv = V.n.ηv.10 -3 (lít/phút) Trong đó: V – Thể tích của khsi nén tải đi trong một vòng quay [cm3]; n – Số vòng quay của động cơ máy nén [vòng/phút]; ηv – Hiệu suất nén [%]. Nguyên lý làm việc của máy nén khí kiểu cánh gạt: Không khí sẽ được vào buồng hút. Nhờ rôto và stato đặt lệch tâm, nên khi rôto quay chiều sang phải, thì không khí vào buồng nén. Sau đó khí nén sẽ đi ra buồng đẩy: Lưu lượng của máy nén cánh gạt tính theo: Qv = (π.D – z.a).2.e.b.n.λ [m 3/phút] Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 38 Trong đó: a – Chiều dày cánh gạt (m); e – Độ lệch tâm (m); z – Số cánh gạt (m); D – Đường kính stato (m); n – SỐ vòng quay rôto (vòng/phút); b – Chiều rộng cánh gạt (m); λ – Hiệu suất (0,7 – 0,8). Hình 2.24. Máy nén khí trục vít. Bình trích chứa khsi nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khsi nén của máy nén khí chuyển đến, trích chứa, ngưng tụ và tách nước trước khi chuyển đến nơi tiêu thụ. Kích thước của bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí, công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng và phương pháp sử dụng khí nén. Bình trích chứa khí nén có thể đặt nằm ngang, nằm đứng. Đường ống ra của khí nén bao giờ cũng nằm ở vị trí cao nhất của bình trích chứa. Hình 2.25. Các loại bình trích chứa. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 39 Khí nén được tạo ra từ máy nén khí có chứa nhiều chất bẩn, độ bẩn có thể ở các mức độ khác nhau. Chất bẩn có thể là bụi, độ ẩm của không khí hút vào, những cặn bẩn của dầu bôi trơn và truyền động cơ khí. Hơn nữa trong quá trình nén nhiệt độ của khí nén tăng lên, có thể gây ra oxy hóa một số phần tử của hệ thống. Do đó việc xử lý khí nén cần phải thực hiện bắt buộc. Khí nén không được xử lý thích hợp sẽ gây hư hỏng hoặc gây trở ngại tính làm việc của các phần tử khsi nén. Đặc biệt sử dụng khí nén trong hệ thống điều khiển đòi hỏi chất lượng khí nén rất cao. Mức độ xử lý khí nén tùy thuộc vào từng phương pháp xử lý. Trong thực tế người ta thường dùng bộ lọc để xử lý khí nén. Hình 2.26. Bộ lọc khí. Bộ lọc khí có 3 phần tử: Van lọc, van điều chỉnh áp suất và van tra dầu.  Van lọc khí: là làm sạch các chất bẩn và ngưng tụ hơi nước chưa trong nó. Khí nén sẽ tạo chuyển động xoắn khi qua lá xoắn kim loại, sau đó qua nhiều phần tử lọc, các chất bẩn được tách ra và bám vào màng lọc, cùng với những phần tử nước được để lại nằm ở đáy của bầu lọc. Tùy theo yêu cầu chất lượng của khí nén mà chọn phần tử lọc. Độ lớn của phần tử lọc nên chọn từ 20 - 50μm. Hình 2.27. Van lọc khí nén. Van điều chỉnh áp suất: là ổn định áp suất điều chỉnh, mặc dù có sự thay đổi bất thường của áp suất làm việc ở đường ra hoặc sự dao động của áp suất ở đầu vào. Áp suất ở đầu vào luôn luôn là lớn hơn áp suất ở đầu ra. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 40 Hình 2.28. Van điều áp. Van điều chỉnh áp được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh tác động lên màng kín. Phía trên của màng chịu tác dụng của áp suất đầu ra, phía dưới chịu tác dụng của lò xo sinh ra do vít điều chỉnh. Bất kỳ sự tăng áp ở đầu tiêu thụ gây cho màng kín dịch chuyển chống lại lực cản của lò xo vì vậy hạn chế dòng khí đi qua miệng van cho tới lúc có thể đóng cắt. Khi khí nén được tiêu thụ, áp suất đầu ra giảm, kết quả là đĩa van được mở bởi lực cản lò xo. Để ngăn cản đĩa van dao động chập chờn phải dùng đến lò xo cản gắn trên đĩa van. Van tra dầu: Được sử dụng đảm bảo cung cấp bôi trơn cho các thiết bị trong hệ thống điều khiển khí nén nhằm giảm ma sát, sự ăn mòn và sự gỉ. Hình 2.29. Van tra dầu. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 41 Hình 2.30. Một số loại xilanh công tác khí nén. 2.4. Truyền động điện, điện từ. 2.4.1. Khái niệm, đặc điểm, phân loại và phạm vi ứng dụng. - Khái niệm: Hệ thống truyền động điện thực chất là một hệ thống gồm các thiết bị dùng biến đổi điện năng thành cơ năng và các thiết bị để điều khiển các bộ phận công tác đó - Ưu điểm: + Truyền được xa và rất xa nhưng kích thước vẫn nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ; + Có khả năng tự động hoá cao, truyền động nhanh và chính xác; + Đảm bảo vệ sinh môi trường; + Hoạt động tương đối êm, không gây tiếng ồn lớn; + Chăm sóc kỹ thuật dễ dàng. - Nhược điểm: + Đòi hỏi chặt chẽ các biện pháp và thiết bị bảo vệ an toàn cho người và thiết bị; + Yêu cầu trình độ sử dụng cao; + Trong hầu hết các xe chuyên dụng, truyền động điện phải phối hợp với các hệ thống truyền động khác, ít khi làm việc độc lập. Mặt khác công suất truyền thường không quá 100KW. Với công suất lớn hơn, các động cơ thường rất hiếm và giá thành rất cao; Do đặc thù công việc, đa số các xe chuyên dụng được trang bị hệ thống truyền động điện phối hợp. - Phân loại hệ thống truyền động điện: Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 42 Truyền động điện rất đa dạng số ta có thể phân ra thành các dạng theo nguyên tắc sau: + Căn cứ theo dòng điện phân thành truyền động điện dòng xoay chiều vớ i tần số công nghiệp và tần số cao, truyền động điện dòng một chiều và truyền động điện dòng xoay chiều-một chiều. + Theo số lượng động cơ dẫn động phân thành truyền động điện một động cơ đơn chiếc, truyền động điện một động cơ theo nhóm (một động cơ điện dẫn động cho nhiều cơ cấu máy), truyền động điện nhiều động cơ (nhiều động cơ điện dẫn động cho một cơ cấu). + Theo cấu tạo của động cơ điện phân thành truyền động điện dòng một chiều (kích thích song song, kích thích nối tiếp, kích thích hỗn hợp). Truyền động điện dòng xoay chiều (loại một pha, loại ba pha, loại đồng bộ, loại không đồng bộ rôto lồng sóc, loại không đồng bộ rôto dây quấn). - Phạm vi ứng dụng: Truyền động điện thường được dùng trên các máy xây dựng làm việc tĩnh tại hoặc theo tuyến, thường được áp dụng ở các cơ cấu của máy trục – vận chuyển, máy xếp dỡ ở các nhà ga bến cảng, các cần trục, cổng trục, trạm trộn bê tông át phan, các máy sản xuất vật liệu xây dựng,... 2.4.2. Cấu tạo chung hệ thống truyền động điện. a/ Mạch điện và các phần tử của mạch: Mạch điện là tập hợp các thiết bị và linh kiện điện nối với nhau bằng các dây dẫn (phần tử dẫn) tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua. Trong phạm vi truyền động điện trên máy, chúng ta lại xét sâu hơn về hai khái niệm: mạch động lực và mạch điều khiển, - Mạch động lực là sơ đồ điện trên đó biểu thị sự ghép nối các thiết bị động lực với nguồn điện thông qua hệ dây dẫn và các linh kiện phụ trợ, - Mạch điều khiển là sơ đồ điện biểu thị sự ghép nối giữa mạch điện động lực với các thiết bị và linh kiện. Nó có chức năng điều hành sự hoạt động hoặc điều chỉnh chế độ làm việc của các thiết bị động lực trong quá trình máy làm việc. Như vậy truyền động điện trên máy bao giờ cũng bao gồm mạch động lực và mạch điều khiển. b/ Sơ đồ dẫn động điện xoay chiều cho các máy hoạt động tĩnh tại. - Trên hình 2 . 3 1 là một hệ thống truyền động điện đơn giản, đó là sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ rôto lòng sóc 5 kW. Áttômát thường ngắt hoặc đóng đồng thời cả ba pha của các bộ khởi động từ vào mạch điện chính, nó dùng để bảo vệ mạch khi quá tải, ngắn mạch, sụt áp,... Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 43 - Áttômát thường ngắt hoặc đóng đồng thời cả ba pha của các bộ khởi động từ vào mạch điện chính nó dùng để bảo vệ mạch khi quá tải, ngắn mạch, sụt áp,... * Khi động cơ có công suất nhỏ N  5 kW thì chỉ cần trang bị một áttômát bảo vệ chung cả mạch động lực và mạch điều khiển. Hình 2.31. Sơ đồ truyền động điện dùng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc N<5kW. M. Động cơ điện; B. Átômát; p1 Khởi động từ; p2 Rơle nhiệt; KH1. Nút bấm dừng; KH2.Nút bấm khởi động. Nguyên lý hoạt động sơ đồ hình 2.31: + Khi ấn nút KH2 thì có dòng điện chạy qua cuộn dây của khởi động từ p1 làm các tiếp điểm p1 đóng, động cơ được cấp điện sẽ hoạt động, đồng thời tiếp điểm tự duy trì p1 trên mạch điều khiển cũng như đóng để đảm bảo hoạt động của mạch điều khiển. + Khi ấn nút KH1 để dừng máy, cuộn dây p1 bị ngắt điện, các tiếp điểm p1 của khởi động từ mở ra, động cơ mất điện dẫn tới ngừng hoạt động. * Khi công suất của động cơ N ≥ 5 kW thì trong mạch điều khiển cần trang bị thêm một áttômát nữa do các lý do khác cần phải tách mạch điều khiển ra khỏi mạch động lực (cần an toàn, liên động) cũng phải trang bị thêm như vậy. + Trên hình 2.32. là sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. Hình 2.32. Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc N>5kW. M. Động cơ điện; B1,B2. átômát; p1 Khởi động từ; p2 Rơle nhiệt; KH1 Nút bấm dừng; KH2 Nút bấm khởi động. Nguyên lý làm việc sơ đồ điện hình 2.32: Tương tự như của sơ đồ hình 2.31. + Điều khiển động cơ không đồng bộ rôto dây quấn (mở máy, điều chỉnh n, đảo chiều) có thể sử dụng bộ khống chế hình trống điều khiển bằng tay hoặc tự động điều khiển M Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 44 bằng bộ khống chế chỉ huy (rơle thời gian) đối với các động cơ cần điều khiển từ xa hoặc N > 50 kW. Hình 2.33. Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ rôto dây quấn N>50kW có bộ khống chế hình trống. M. Động cơ điện; B1. áptômát của mạch động lực; p 1 . Khởi động từ; p2 Rơle nhiệt; KK. Bộ khống chế điện lực; R. Điện trở. Mạch điện có hai áttômát bảo vệ mạch là B1 và B2. Khi đóng áttômát và ấn khóa khởi động KH2 thì điện trở p1 có điện sẽ đóng các tiếp điểm P1 trên mạch động lực và mạch điều khiển. Ngoài ra còn có rơle nhiệt p2, khi nhiệt độ trên mạch động lực quá nhiệt của rơle nhiệt p2 thì công tắc p2 trên mạch điều khiển ngắt, đảm bảo an toàn cho mạch điều khiển. Các công tắc trên bộ khống chế được sử dụng thì lần lượt các tiếp điểm KK sẽ đóng để ngắt lần lượt các phần của điện trở R sẽ bị ngắt khỏi mạch động lực để giảm tải khống chế cho động cơ. c) Sơ đồ dẫn động điện cho các máy di chuyển. - Nguyên tắc xây dựng sơ đồ dẫn động cũng giống như đối với máy hoạt động tĩnh tại, nhưng cần chú ý là các thiết bị, linh kiện sử dụng cho quá trình điều khiển và bảo vệ cần có độ ổn định cao đối với quá trình di chuyển, rung, lắc chao đảo của máy khi làm việc. Ngoài ra thiết bị và linh kiện của hệ thống này phải thích ứng với điều kiện khắc nghiệt ngoài công trường (nhiệt độ thay đổi, bụi, ẩm...) Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 45 Hình 2.34. Sơ đồ nguyên lý truyền động điện của một máy thi công bề mặt bê tông. P. Máy phát đồng bộ; B1. Áp tô mát; M1. Động cơ cơ cấu di chuyển; M2, M3. Động cơ của đầm rung (dọc và ngang); BT. Biến tốc ba pha 220V/36; p1, p2, p3, p4. Các bộ khởi động từ; p5, p6, p7. Các rơ le nhiệt, p8. Rơ le điều khiển phanh điện từ; PH. Cụm nam châm điện phanh; KH1, KH4, KH6, KH8. Các nút dừng; KH2, KH3, KH5, KH7, KH9. Các nút khởi động. Điều khiển hoạt động: - Ấn nút khởi động KH2 cuộn dây p1 có điện làm các tiếp điểm p1 đóng dẫn tới động cơ quay theo chiều thuận. Khi dừng ấn nút KH1 làm cho cuộn dây p1 mất điện dẫn tới động cơ dừng. Khi cần đổi chiều quay ấn nút KH3 cuộn dây p2 có điện làm các tiếp điểm p2 đóng cấp điện cho động cơ quay theo chiều ngược lại. - p5 là tiếp điểm của rơ le nhiệt khi quá tải nó sẽ ngắt mạch điện, - Khi cần cho động cơ M2 hoạt động, ấn nút KH5 làm cuộn dây p3 có điện, tiếp điểm p3 đóng cấp điện cho động cơ M3. Cần dừng ấn nút KH6. - Khi cần phanh hãm ấn KH9 làm p8 đóng dẫn tới cấp điện cho phanh điện từ PH. Khi cần dừng phanh ấn nút KH8 cuộn dây p8 mất điện làm p8 mở dẫn tới phanh nhả ra. d/ Sơ đồ điều khiển hai động cơ điện. * Hai động cơ quay đồng thời (hai động cơ của một cơ cấu - ví dụ cơ cấu di chuyển của MXD). M1 M2 M3 B1 P p1 p3 p2 p4 KH1 KH2 P5 p2 p1 P5 KH3 KH4 KH5 KH6 KH7 p3 KH8 KH9 p4 p8 p8 PH p8 p4 p3 p2 p1 220/36V BT p6 p7 Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 46 Hình. 2.35. Sơ đồ nguyên lý điều khiển hai động điện quay đồng thời. * Hai động cơ quay độc lập: Hình 2.36. Sơ đồ nguyên lý điều khiển hai động điện quay độc lập. * Sơ đồ điều khiển động cơ quay hai chiều, hai tốc độ (cơ cấu quay) K1 K2 K3 K4 L1 L2 L3 L4 L1 L2 L3 L4 M1 M2 K1 K2 L1 L2 L1 L2 L1’ L2’ B M1 M2 PH1 PH2 Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 47 Hình 2.37. Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ quay hai chiều hai tốc độ. * Sơ đồ điện của giá búa C429 (bộ máy nâng hạ cọc) Hình 2.38. Sơ đồ điện của giá búa đóng cọc C429 * Sơ đồ điều khiển pa lăng Hình 2.39a. Sơ đồ điều khiển palăng điện. K1 K2 K3 K4 L1 L2 L3 L4 L3 L4 R M L1 L2 KC B p1 p2 K1 K2 p1 p2 p3 p3 K3 K4 p2 p1 B L1 L2 L3 L4 M1 M2 Mn DH MT DL Dn MH DT ML L1 L2 L3 L4 KC L1 L2 L3 L4 PH Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 48 2.5. Các loại cơ cấu công tác điển hình của xe chuyên dụng. 2.5.1. Cơ cấu nâng. Cơ cấu nâng là một trong các cơ cấu công tác quan trọng và không thể thiếu được dùng để nâng hạ vật (hàng hoá) theo phương thẳng đứng (trong một số trường hợp dùng để kéo vật theo phương ngang hoặc nghiêng). Tải trọng chủ yếu tác dụng lên cơ cấu nâng là trọng lực và lực quán tính của vật nâng. Cơ cấu nâng có thể là một bộ phận máy hoặc là một máy làm việc độc lập. Theo cách trường lực lên phần chuyển động phân ra: - Cơ cấu nâng với truyền động là cáp thông thường được cấu tạo bởi các bộ phận chính như: động cơ dẫn động (có thể là động cơ điện, mô tơ thuỷ lực hoặc động cơ đốt trong), hộp giảm tốc (hộp giảm tốc có thể dạng bánh răng trụ, dạng trục vít bánh vít, dạng hộp giảm tốc hành tinh v.v), tang quấn cáp (tang có thể là tang đơn, tang kép, tang hình trụ, tang hình côn.v.v.), puli, cụm móc treo để liên kết vật nâng với cơ cấu nâng và phanh để đảm bảo an toàn cho quá trình làm việc; - Cơ cấu nâng với truyền động thanh răng, truyền động vít; - Cơ cấu nâng hạ nhờ xilanh thuỷ lực; 1/ Cơ cấu nâng dẫn động cơ khí: - Sơ đồ nguyên lý: Hình 2.39b. Cơ cấu nâng dẫn động bằng cơ khí. 1. Động cơ; 2. Khớp nối;3. Phanh dải; 4. Hộp giảm tốc; 5. Tang; 6. móc cẩu. - Nguyên lý làm việc: Khi muốn nâng hàng, động cơ 1 hoạt động, phanh 3 được mở, qua khớp nối 2 truyền mômen tới hộp giảm tốc 4. Sau đó truyền động cho tang 5 quay cuốn cáp thực hiện nâng hàng. - Khi muốn hạ hàng, nhờ trọng lượng của hàng, tang 5 quay theo chiều ngược lại hàng được hạ xuống. 2/ Cơ cấu nâng với truyền động cáp dẫn động bằng động cơ điện: Như vậy, động lực quay ống tời quấn cáp là nguồn điện. Hộp giảm tốc có tác dụng giảm tốc độ quay cho phù hợp với tốc độ nâng vật, đồng thời tăng mômen của ống tời. 1 2 4 3 6 5 Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 49 Hình 2.40. Sơ đồ cấu tạo chung cơ cấu nâng với tời cáp. 1 - Ống tời; 2 - Hộp giảm tốc; 3 - Động cơ điện; 4 - Nối trục và phanh hãm; 5 -Ròng rọc treo cáp; 6 - Móc câu. Nguyên lý làm việc: Động cơ điện 3 chạy, thông qua khớp nối trục 4 công suất được truyền qua hộp giảm tốc 2, qua khớp nối (2-1) làm quay tang số 1, quán cáp thông qua hệ palăng làm dịch chuyển móc câu 6. Muốn đảo chiều chuyển động của móc câu 6, người ta chỉ cần đảo chiều quay của động cơ điện 3 (thông qua việc đảo 2 pha của động cơ điện 3 pha thông qua hệ điều khiển). 2 3 4 6 5 7 8 1 9 Hình 2.41. Sơ đồ mắc cáp cơ cấu nâng hạ hàng trên cần trục tháp. 1. Động cơ dẫn động; 2. Cáp thép; 3,4. Puly dẫn hướng cáp; 5. Cụm puly trên xe con; 6. Cụm puly móc câu; 7. Vị trí neo cáp đầu cần; 8. Tang quấn cáp; 9. Hộp giảm tốc. - Phương pháp này có ưu điểm là bố trí cơ cấu nâng dễ dàng và thuận lợi, cáp có chiều dài ngắn hơn, thời gian nâng hạ cáp nhỏ hơn, mức độ mòn của cáp thấp hơn, cụm động cơ - hộp giảm tốc có tác dụng làm đối trọng để đảm bảo ổn định cho cần trục. - Nhược điểm là đường kính cáp lớn hơn, nên các bộ phận khác cũng lớn hơn, cần có biện pháp để chống xoắn cáp. 2.5.2. Cơ cấu quay. Cơ cấu quay đươc bố trí trên trên một số dòng xe chuyên dụng thực hiện công tác quay vòng tại chỗ ví dụ như cần trục, máy xúc. Như vậy ở xe loại này thường có hai phần; phần quay và phần không quay. Trên phần quay bố trí các thiết bị công tác. Giữa Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 50 phần quay và phần không quay của máy được liên kết với nhau bằng thiết bị tựa quay. Nhờ có thiết bị tựa quay mà phần quay được lắp trên phần không quay và có thể quay quanh trục đứng một cách nhẹ nhàng. Thông qua thiết bị tựa quay, tải trọng được truyền từ phần quay xuống phần không quay và từ đó xuống nền. Cơ cấu dẫn động tạo ra chuyển động quay gọi là cơ cấu quay. 1/ Cấu tạo chung cơ cấu quay toa. Căn cứ vào khâu truyền lực cuối cùng đến phần quay, cơ cấu quay được chia ra 3 loại sau: Cơ cấu quay với truyền động bánh răng, cơ cấu quay với truyền động cáp và cơ cấu quay kiểu bánh xe dẫn. Cơ cấu quay với truyền động bánh răng được sử dụng phổ biến trên máy xây dựng (hình 2.42). Động cơ và hệ thống truyền lực thường được đặt trên phần quay của máy. Bánh răng dẫn cuối cùng của xích động học sẽ ăn khớp với vành răng lớn gắn cố định trên phần không quay. Khi hoạt động, bánh răng chủ động quay, lăn quanh vành răng cố định, kéo theo phần quay chuyển động. Trong một số trường hợp, cơ cấu quay có thể được đặt trên phần không quay của máy. Khi này vành răng lớn được gắn trên phần quay (hình 2.42c). Tốc độ quay nq được chọn tuỳ thuộc vào năng suất của máy. Tuy nhiên nếu dùng tốc độ quay lớn sẽ làm phát sinh tải trọng quán tính lớn. Tốc độ quay của phần quay trên các máy xúc, cần trục hiện nay nằm trong khoảng 0,8 ÷ 3,5 v/ph. Để đảm bảo tốc độ quay nq, hệ thống truyền động cơ cấu quay phải có tỷ số truyền rất lớn, khoảng 200 ÷ 1000. Để thực hiện tỷ số truyền cơ cấu quay, thường dùng kết hợp hộp giảm tốc có tỷ số truyền 50 ÷ 250 và cặp bánh răng ăn khớp (bánh dẫn – vành răng lớn) có tỷ số truyền 9 ÷ 12. Hộp giảm tốc thường dùng trong cơ cấu quay là hộp giảm tốc bánh vít có tỷ số truyền cao và kích thước nhỏ gọn, song hiệu quả thấp. Hộp giảm tốc hành tinh mặc dù có yêu cầu cao về độ chính xác trong chế tạo lắp ráp, có cấu tạo phức tạp song hiện nay được dùng nhiều do có tỷ số truyền cao, kích thước nhỏ gọn và hiệu suất cao (hình 2.43). Hình 2.42. Sơ đồ cơ cấu quay. a) Cơ cấu quay đặt trên phần quay với hộp giảm tốc bánh vít trục vít; b) Cơ cấu quay đặt trên phần quay với hộp giảm tốc bánh răng nón; c) Cơ cấu quay đặt trên phần không quay; 1. Vành răng lớn; 2. Bánh răng dẫn; 3. Bánh vít; 4. Trục vít; 5. Khớp nối có mômen giới hạn; 6. Lò xo khớp nối; 7. Động cơ địên; 8. Phần quay của máy. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 51 Ở một số cơ cấu quay còn dùng cả hộp giảm tốc bánh răng trụ thường (hình 2.44), hộp giảm tốc bánh răng trụ - bánh răng nón (hình 2.45). Nếu điều kiện cho phép, có thể bố trí cơ cấu quay có động cơ đặt nằm. Bố trí cơ cấu quay có động cơ đặt đứng có kết cấu gọn hơn. Động cơ đặt đứng được lắp trên hộp giảm tốc bằng mặt bích (hình 2.43 và hình 2.44). Để thuận tiện cho việc gá đặt và lắp ráp, trong cơ cấu quay đặt đứng, phanh cơ khí hai má có kết cấu được thay đổi đôi chút so với các phanh tiêu chuẩn thông thường. Hình 2.43. Cơ cấu với hộp giảm tốc hành tinh, động cơ đặt đứng. a, Cấu tạo chung; b) Sơ đồ truyền động. 1,4,7. Các bánh răng trung tâm; 2,5,8. Các bánh răng vệ tinh; 3,6,9. Các vành răng cố định; H1,H2,H3. Cần; 10. Bánh răng dẫn trong bộ truyền cuối cùng. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 52 Các cơ cấu có công suất lớn có thể phân thành nhiều cơ cấu dẫn động nhỏ. Mỗi cơ cấu nhỏ đó đều có một bánh răng dẫn ăn khớp chung với vành răng lớn (hình 2.44a). Hình 2.44a. Cơ cấu quay với hộp giảm tốc bánh răng thường trụ, động cơ đặt đứng. 2/ Cơ cấu quay bàn quay dẫn động bằng cơ khí. + Sơ đồ nguyên lý: Hình 2.44b. Cơ cấu quay bàn quay dẫn động bằng cơ khí. 1. Trục chủ động; 2, 17. Ổ quay con lăn; 3,13. Bàn quay; 4,15. Bánh răng lăn di động (bánh răng hành tinh); 5,16. Vành răng cố định; 6. Khớp nối quay; 7. Cơ cấu di chuyển; 8. Bánh răng trụ di động; 9,10. Bánh răng trụ lắp chặt trên trục; 11. Bánh Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 53 răng trụ lắp quay trơn trên trục;12. Ly hợp vấu; 14. Phanh dải; 18,19. Ly hợp 2 mặt côn; 20,21,26. Bánh răng côn; 22. Bánh răng trụ dẫn động cơ cấu nâng; 23. Truyền động đai; 24. Ly hợp chính; 25. Động cơ chính. + Nguyên lý làm việc: - Khi muốn quay bàn quay, đóng ly hợp vấu, mở phanh dải, nhóm truyền lực đưa tới qua các trục và bánh răng, ly hợp vấu truyền cho bánh răng hành tinh, vừa quay, vừa lăn trên vành răng cố định làm cho bàn quay quay trên ổ đỡ con lăn. - Khi muốn dừng bàn quay, cắt truyền lực đưa tới, đóng phanh dải, mở ly hợp vấu. Thay đổi chiều quay của bàn quay nhờ bộ đảo chiều trung tâm, lực truyền đến thay đổi. 3/ Cơ cấu quay bàn quay dẫn động bằng thủy lực. + Sơ đồ nguyên lý Hình 2.44c. Cơ cấu quay bàn quay dẫn động bằng thủy lực. 1 2 3 5 6 7 11 4 8 9 10 12 13 14 15 10 Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 54 1. Bình tích áp 6. Bơm truyền thủy lực 11. Môtơ quay 2. Van điều khiển 7. Bầu lọc 12. Phanh đĩa 3. Van phân ly 8. Van phân phối 13. Khớp nối 4. Xilanh mở phanh 5. Thùng chứa 9. Van một chiều 10. Van an toàn 14. Hộp giảm tốc 15. Bánh răng lăn di động(bánh răng hành tinh) + Nguyên lý làm việc. - Khi thực hiện quá trình quay bàn quay, bằng cách tác động vào tay điều khiển, van điều khiển mở, dòng dầu điều khiển đi từ bình tích áp hoặc bơm thuỷ lực phụ, qua van điều khiển một phần qua van phân ly tới xi lanh mở phanh, một phần đi tới đuôi van phân phối, đẩy van trượt dịch chuyển mở cửa dầu từ bơm chính qua van phân phối tới môtơ bàn quay, qua hộp giảm tốc truyền dẫn cho bánh răng lăn di động vừa quay, vừa lăn trên vành răng và cho bàn quay quay trên ổ đĩa con lăn. - Khi muốn đảo chiều quay của bàn quay, tác động vào tay điều khiển theo chiều ngược lại, cấp dầu tới môtơ theo chiều ngược lại. - Khi không tác động vào tay điều khiển, dòng dầu không được cấp tới xi lanh mở phanh và đuôi van phân phối; van trượt hồi vị đóng kín kênh dẫn từ bơm chính tới mô tơ phanh đóng, cơ cấu bàn quay được phanh hãm. - Van an toàn và van một chiều có nhiệm vụ bảo vệ khi dòng dầu trong mạch vượt quá giới hạn quy định. 4/ Một số cơ cấu quay toa khác. Hình 2.45. Cơ cấu quay với hộp giảm tốc bánh răng trụ - nón, động cơ đặt nằm. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 55 1. Thiết bị tựa quay với vành răng ăn khớp trong; 2. Động cơ điện; 3. Khớp nối vòng đàn hồi và phanh hai má kiểu điện - thuỷ lực; 4. Hộp giảm tốc bánh răng trụ - nón; 5. Khớp nối đĩa; 6. Trục dẫn; 7. Gối đỡ trục; 8. Bánh răng dẫn. Hình 2.47: Sơ đồ nguyên lý quay toa của máy khoan KH-125. 7. Động cơ quay toa ( đĩa nghiêng cố định); 11. Hộp giảm tốc quay toa; 12. Vòng quay trong có răng trong; 13. Khớp nối trung tâm. Hình 2.46. Cơ cấu quay toa với động cơ thủy lực đặt thẳng đứng của máy đào PC200-7. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 56 1. Vòng quay trong răng trong; 2. Bi cầu; 3. Vòng quay ngoài; 4. Khe hở khi lắp ráp 0.5-1.6 mm; a, b. Vòng mềm che chắn trong và ngoài. Hình 2.48: Sơ đồ kết cấu quay toa trên cần trục bánh lốp LW80-1. Hình 2.49. Sơ đồ kết cấu dẫn động cơ cấu quay toa trên máy đào thủy lực. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 57 2.5.3. Cơ cấu di chuyển. Cơ cấu di chuyển dùng thực hiện chức năng di chuyển cho xe chuyên dụng, cơ cấu di chuyển có hai loại chính: cơ cấu di chuyển bánh lốp và cơ cấu di chuyển bánh xích. Ngoài ra, trên một số thiết bị máy móc còn dùng di chuyển bánh sắt trên đường ray. 2.5.3.1. Cơ cấu di chuyển xe bánh lốp. 1/ Cấu tạo bánh lốp: Cơ cấu di chuyển bánh lốp cũng như bánh xích đều phải đảm bảo được khả năng cơ động cao. Đó là khả năng di chuyển máy trong những điều kiện nền đường phức tạp (đường xấu, lầy lội, gồ gề) mà không bị trượt. Ngoài ra, cơ cấu di chuyển bánh lốp phải có khả năng cơ động, linh hoạt để đáp ứng yêu cầu làm việc của thiết bị. Cơ cấu di chuyển bánh lốp được dùng nhiều ở các cần trục tự hành, máy đào, máy cạp, máy san, v.v... Cấu tạo chung của nó cũng giống như hệ di chuyển trên ôtô tải, bao gồm thiết bị truyền lực, các bánh xe, hệ thống treo, hệ thống điều khiển. Trong nhiều trường hợp người ta còn sử dụng ôtô tải làm máy cơ sở để lắp thiết bị công tác trên đó. Các bánh xe là bộ phận trực tiếp tác dụng lên mặt đường, gồm có lốp, săm, áo săm và vành bánh. Trên máy xây dựng thường sử dụng các bánh lốp cỡ lớn, có khả năng chịu tải cao, có gai lốp thích hợp với mọi địa hình công tác phức tạp, đảm bảo bám tốt và có loại có thể tăng giảm được áp suất hơi trong bánh tuỳ theo sự thay đổi của địa hình. Ngày nay người ta còn dùng lốp không săm, hơi được bơm vào lốp, còn lốp ép chặt vào vành. Dựa vào áp suất hơi trong bánh phân ra: - Lốp có áp suất cao: 0,5 ÷ 0,7 Mpa; - Lốp có áp suất thấp: 0,125 ÷ 0,350 Mpa; - Lốp có áp suất rất thấp: 0,05 ÷ 0,08 Mpa. Hình 2.50. Cấu tạo và kích thước cơ bản của lốp. B. Chiều rộng; D. Đường kính ngoài; d. Đường kính trong; H. Chiều cao. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 58 Áp suất trong lốp càng thấp thì khả năng vượt chướng ngại vật càng cao. Các thông số cơ bản của hệ di chuyển bánh lốp là hệ di chuyển bánh xe, số trục chủ động, sự phân bố tải trọng trên các trục, dạng và kích thước lốp (hình 2.50). Lốp có áp suất thấp thường có kí hiệu là B-d. Lốp có áp suất cao kí hiệu là DxB. Nhìn chung trên một xe, đường kính của các bánh xe đều bằng nhau. Nếu tải trọng ở cầu sau mà lớn thì đặt bánh kép. Ở xe chuyên dụng bánh lốp, do 70 ÷ 80% tải trọng phân bố trên cầu sau nên các bánh chủ động ở cầu sau phải lớn. Tuỳ theo tải trọng tác dụng lên phần di chuyển mà máy được trang bị hai trục, ba trục, có thể bốn trục, các bánh xe được lắp kiểu bánh đơn hoặc bánh kép. 2/ Hệ truyền lực của cơ cấu di chuyển bánh lốp thường có ba dạng sau: - Các bánh xe chủ động được nối cứng với nhau bằng hệ truyền động cơ khí (hình2.51a). - Các bánh xe chủ động được nối mềm với nhau qua bộ truyền vi sai (hình 2.51b). - Mỗi một bánh xe chủ động được dẫn động độc lập bởi một động cơ riêng (hình 2.51c). Hình 2.51. Sơ đồ hệ thống truyền lực cơ cấu di chuyển bánh lốp. a. Không có bộ vi sai; b. Có bộ vi sai; c. Với động cơ – bánh xe; D. Động cơ; A,B,C. Bộ vi sai; E. Máy phát hoặc bơm thuỷ lực; G. Động cơ điện hoặc thuỷ lực; T. Lực kéo. Hai sơ đồ đầu dùng cho các xe có dẫn động chung từ một động cơ (thường là động cơ đốt trong, động cơ điện) cho tất cả các bánh xe. Còn ở sơ đồ thứ ba sử dụng động cơ điện hoặc thuỷ lực, dẫn động cho từng bánh xe. Tổ hợp động cơ – bánh xe được thực hiện với việc bố trí động cơ và hộp giảm tốc bên trong bánh xe hoặc bên ngoài bánh xe. Kết cấu đầu chỉ có thể thực hiện được ở các bánh xe có đường kính lớn, sử dụng động cơ có tốc độ cao nhưng kích thước nhỏ, nối với nó là hộp giảm tốc có tỷ số truyền lớn. Cần làm mát tốt cho động cơ và hộp giảm tốc. (Hình 2.52) dẫn ra kết cấu của hai loại động cơ – bánh xe khác nhau. Ở phương án một (hình 2.52a), động cơ được lắp bên trong bánh xe, phương án hai, động cơ được tách ra khỏi bánh xe (hình 2.52b). Cũng có thể lắp giữa động cơ và hộp giảm tốc bằng một bộ biến tốc thuỷ lực (hình 2.53). Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 59 Hình 2.52. Kết cấu cụm động cơ – bánh xe. a) Động cơ đặt trong bánh xe; 1. Gía với mặt bích để bắt với khung dầm; 2. Động cơ đặt trong; 3. Hộp giảm tốc; 4. Ống để làm mát bằng không khí; 5. Cửa thoát khí; 6. Ổ đỡ bánh xe; 7. Vành bánh xe với vành răng trong; 8. Lốp. b) Động cơ đặt ngoài; 1. Gía đỡ để bắt với khung dầm; 2. Động cơ điện; 3. Hộp giảm tốc; 4. Ống lót dẫn động với vành răng trong; 5. Ổ đỡ; 6. Vành bánh xe; 7. Lốp. Hình 2.53. Động cơ – bánh xe với biến tốc thuỷ lực. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 60 1. Gía đỡ; 2. Động cơ điện; 3. Khớp nối; 4. Đường ống dẫn; 5. Gía đỡ bộ biến tốc thuỷ lực; 6. Bánh bơm; 7. Bánh tuốc bin; 8. Bánh phản lực; 9. Trục ra; 10. Khớp nối răng đầu ra; 11. Hộp giảm tốc; 12. Ống lót dẫn động với vành răng trong; 13. Vành bánh xe; 14. Lốp. 2.5.3.2. Cơ cấu di chuyển xe bánh xích. 1/ Nhiệm vụ: Cơ cấu di chuyển của xe bánh xích có nhiệm vụ biến chuyển động quay của bánh sao chủ động thành chuyển động tịnh tiến của xe. Ngoài ra nó còn có nhiệm vụ đỡ và giữ khung máy. 2/ Cấu tạo chung của cơ cấu di chuyển gồm 2 phần sau: + Cơ cấu di động. + Cơ cấu treo. Hệ thống truyền lực di chuyển bánh xích. Hình 2.55. Hệ thống di chuyển xích, có bánh sao chủ động đặt trên cao. 1. Dải xích; 2. Bánh dẫn hướng; 3. Cơ cấu căng xích; 4. Con lăn tỳ; 5. Bánh sao chủ động. Hình 2.54: Sơ đồ truyền động thuỷ lực cho cơ cấu di chuyển bánh xích. 1. Dải xích; 2. Bánh sao bị dộng; 3. Động cơ; 4,8. Ly hợp; 5. Bơm thuỷ lực; 6. Cụm van phân phối; 7. Mô tơ thuỷ lực; 9. Bánh sao chủ động. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 61 Hình 2.56. Kết cấu cơ cấu di chuyển máy đào bánh xích Komatsu. Hình 2.57. Kết cấu cơ cấu di chuyển máy ủi Komatsu. 3/ So sánh phần di động của xe chuyên dụng bánh xích và xe chuyên dụng bánh lốp a/ Ưu điểm - Nếu xích đủ rộng và dài thì mặt tựa của xích lên đất sẽ lớn, nên mặc dù trọng lượng xe chuyên dụng xích lớn mà áp suất của máy lên mặt đất vẫn nhỏ 0,5÷1 kG/cm 2. Vì vậy xe bánh xích có thể chuyển động trên mặt đất mềm hoặc đất độ ẩm tương đối cao, mà không lún, không nén sâu xuống đất. - Mấu bám của dải xích lớn hơn so với mấu bám của bánh lốp và số lượng nhiều hơn nên bám đất tốt hơn, ít bị trượt. b/ Nhược điểm - Có cấu tạo phức tạp, trọng lượng lớn; - Hao mòn nhiều, đòi hỏi chi phí chăm sóc sửa chữa nhiều hơn. Do các ưu, nhược điểm trên nên xe bánh xích được dùng ở những nơi và làm những công việc mà xe bánh lốp không thể làm được hoặc làm việc kém hiệu quả. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 62 Đối với một số dạng công việc như san ủi, cạp đất, cày trên đất độ ẩm caoxe bánh xích có năng suất và hiệu quả sử dụng cao hơn xe bánh lốp. Nhưng đối với xe chuyên dụng có công suất nhỏ thì việc dùng cơ cấu di động bằng xích bị hạn chế nhiều, ngoài ra tính cơ động của xe bánh xích thấp, giá thành chế tạo cũng như chăm sóc sửa chữa tốn kém hơn. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 63 Chương 3 XE XÍCH 3.1. Các loại xe xích và phạm vi sử dụng: - Xe bánh xích là những xe chuyên dụng có hệ thống di chuyển tiếp mặt nền bằng dải xích. - Mặt nền mà xe bánh xích làm việc thường không được bình thường, có thể là nền yếu, lầy lội hơn, Chính vì xe bánh xích được tiếp xúc với mặt nền bằng dải xích nên diện tích tiếp xúc ở đây thường lớn hơn nhiều so với xe bánh hơi, do đó làm giảm áp suất tác dụng trên đơn vị diện tích nền, làm tăng khả năng di động của xe bánh xích. - Mặt nền xe bánh xích làm việc có thể sỏi đá mấp mô hơn, địa hình với nhiều gốc cây bị đốn, Chính vì khả năng cứng vững của kết cấu dải xích nói riêng, kết cấu hệ thống di chuyển nói chung. Tuy nhiên chúng vẫn có những hạn chế nhất định. - Với khả năng làm việc trên mặt nền không bình thường như đã kể ở trên, xe bánh xích được dùng để công tác ở các địa hình phức tạp, công việc phức tạp, điều kiện làm việc phức tạp hơn xe bánh hơi. Việc phân loại xe bánh xích có thể dựa vào công dụng, nhiệm vụ chính và tốc độ di chuyển của xe. - Xe bánh xích được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như trong quân sự, dân sự, phục vụ tối ưu cho sự phát triển của nền kinh tế quốc dân, cụ thể trong lĩnh vực dân sự là phục vụ cho các ngành xây dựng-công nghiệp, khai thác mỏ-khoáng sản, gia cố nền móng, công trình cầu đường, Một số xe bánh xích như: cần trục bánh xích, máy đào thủy lực bánh xích, máy ủi, máy rải nhựa atphal, máy cắm cọc bấc thấm, máy đóng cọc cát, Có thể nói, xe bánh xích đóng vai trò rất quan trọng trong nền công nghiệp và phát triển đất nước. 3.2. Cấu tạo cơ bản và hoạt động của xe xích: 3.2.1. Cấu tạo chung: Xe bánh xích là các xe chuyên dụng, chúng được thiết kế để thực hiện các công việc đặc biệt, chính vì thế mà cấu tạo của xe bánh xích cũng có nhiều kết cấu đặc biệt so với xe bánh hơi. Cấu tạo cơ bản của xe bánh xích gồm: - Xe bánh xích cơ sở: là thiết bị tự hành với hệ thống di chuyển tiếp xúc với mặt nền bằng dải xích dài vô tận. Trên xe bánh xích cơ sở gồm: + Hệ thống khung gầm. + Hệ thống truyền lực: truyền lực cơ khí và truyền lực thủy động. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 64 + Hệ thống treo: là hệ thống nằm giữa hệ thống khung gầm với hệ thống di chuyển, chúng có nhiệm vụ liên kết và giảm chấn cho xe. + Hệ thống di chuyển: gồm dải xích, bánh sao chủ động, trực tiếp tiếp xúc với nền đường để xe di chuyển. - Thiết bị chuyên dụng: Tùy thuộc vào từng nhiệm vụ công tác của xe bánh xích. Cách khác, chúng ta có thể nhìn nhận kết cấu chung của một xe bánh xích dưới góc độ tổng quan: - Bộ phận công tác: thực hiện các công việc của nhiệm vụ chính. - Kết cấu tầng trên. - Kết cấu tầng dưới. Liên kết giữa kết cấu tầng trên và tầng dưới bằng cơ cấu quay toa. Điểm đặc biệt là có cụm chi tiết kết nối đường dầu từ tầng trên xuống tầng dưới để không làm trở ngại khi máy quay. Hình 3.1. Cấu tạo chung của máy đào thủy lực Komatsu. Hình 3.2. Cấu tạo chung của máy ủi lưỡi xới Komatsu. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 65 Hình 3.3. Tổng thể cần trục bánh xích. 3.2.2. Hệ thống truyền lực: Hệ thống truyền lực của xe bánh xích cũng có cấu tạo tương tự với hệ thống truyền lực của xe bánh lốp. Chủ yếu chia thành các loại sau: Hệ thống truyền lực cơ khí; Hệ thống truyền lực thủy động, Tùy thuộc vào nhiều yếu tố của xe bánh xích để lựa chọn kiểu hệ thống truyền lực nào. Nguồn công suất của động cơ được truyền qua ly hợp đến hộp số, tiếp tục truyền đến bộ vi sai chính rồi dẫn động ra bên ngoài. Ở xe bánh xích, nguồn công suất chủ yếu là động cơ đốt trong diesel 4 kỳ, chủ yếu là động cơ diesel vì loại động cơ này cho mômen xoắn lớn hơn động cơ xăng ở cùng thông số kích thước. Ly hợp cơ khí một hay nhiều đĩa ma sát, cũng có xe kết hợp ly hợp thủy lực, có xe dùng biến mô thủy lực. Hộp số cơ khí nhiều cấp, kết hợp hộp số phụ và hộp phân phối, một số loại xe hiện đại dùng hộp số tự động. Để tốc độ được tiếp tục giảm để tăng mômen xoắn, ở một số xe có thêm bộ truyền lực cuối cùng, bộ truyền lực cuối cùng chủ yếu là các hệ bánh răng ăn khớp. Khác hoàn toàn với xe bánh lốp, xe bánh xích có bộ phận truyền mômen xoắn ra cơ cấu di chuyển là bánh sao chủ động. Bánh sao chủ động này có răng để ăn khớp với chính các chốt của dải xích dài vô tận. Thêm một điều nữa, xe bánh xích có thêm bánh dẫn hướng, cùng kết hợp với bánh sao chủ động và cơ cấu căng xích để làm căng dải xích. 1/ Sơ đồ truyền lực dạng cơ khí. Nguyên lý làm việc: Động cơ số 1 hoạt động cung cấp công suất cho hệ thống truyền lực, thông qua ly hợp số 2, Hộp số số 3, Hộp phân phối số 4, Truyền động chính số 5, đến 2 ly hợp số 6, ly hợp số 6 có nhiệm vụ đóng hoặc ngắt đường truyền Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 66 công suất tới truyền lực cuối cùng để làm quay bánh sao chủ động. Muốn đổi hướng di chuyển của xe về phí nào ta chỉ việc ngắt ly hợp ở phía đó. Hình 3.4. Sơ đồ hệ thống truyền lực của một loại xe bánh xích. 1. Động cơ, 2. Ly hợp; 3. Hộp số; 4. Hộp số phân phối; 5. Truyền động chính; 6. Ly hợp chuyển hướng; 7,8. Truyền lực cuối; 9. Bánh sao chủ động; 10. Bánh tỳ xích; 11. Xích; 12. Bánh dẫn hướng. 2/ Sơ đồ truyền lực dạng thuỷ lực. Hệ thống thủy lực của máy xúc đào Hệ thống thuỷ lực trên máy xúc đào gồm một số chi tiết chính sau: thùng dầu thuỷ lực, bơm thuỷ lực, cụm van phân phối chính và các van điều khiển, mô tơ quay toa, mô tơ di chuyển, các xi lanh thuỷ lực, đường ống dẫn dầu, lọc dầu thuỷ lực, két làm mát dầu thuỷ lực. Nguyên lý làm việc: Khi động cơ (1) làm việc. Công suất được truyền qua bánh đà đến bơm thuỷ lực. Bơm thuỷ lực (2) làm việc, hút dầu từ thùng dầu và đẩy đến cụm van phân phối chính (8). 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 đi đến cụm van phân phối chính. Dòng dầu điều khiển này sẽ có tác dụng đóng/mở cụm van phân phối tương ứng cho thiết bị công tác, quay toa, di chuyển. Đường dầu chính đến các xi lanh (7) cần, tay gầu hoặc gầu. Như vậy thiết bị công tác có thể làm việc theo ý muốn của người vận hành. Đường dầu đi đến mô tơ quay toa (5) hoặc mô tơ di chuyển (3) làm cho các mô tơ này quay. Mô tơ sẽ kéo cho toa quay hoặc kéo xích thông qua truyền động cuối và bánh sao làm cho xe di chuyển được. Đường Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 67 dầu trước khi về thùng được làm mát ở két mát và được lọc bẩn ở lọc dầu thuỷ lực. Áp lực của hệ thống thuỷ lực được giới hạn bởi van an toàn, thông thường được lắp ở cụm van phân phối chính. Khi áp lực hệ thống đạt đến giới hạn của van thì van sẽ mở ra và cho dầu chảy về thùng. Hình 3.5: Tổng thể bố trí hệ thống thuỷ lực trên máy xúc đào. 3.2.3. Lái và phanh xe xích. 1/ Khái niệm chung. Ở xe bánh xích, việc thực hiện quay vòng được tiến hành nhờ cắt một phần hay toàn bộ mômen chủ động truyền đến bánh sao chủ động phía bên cần quay vòng. Khi cần quay vòng gấp, sau khi đã cắt toàn bộ mômen truyền đến bánh sao chủ động bên quay vòng người ta còn tiến hành phanh bán trục của bánh sao chủ động bên quay vòng lại, phụ thuộc vào mômen phanh mà máy kéo có thể quay vòng với bán kính lớn nhỏ khác nhau. Bộ phận quay vòng là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống lái của xe bánh xích khi dùng một dòng công suất đến cầu chủ động sau. Nó có thể là ly hợp ma sát, cơ cấu vi sai hay cơ cấu hành tinh. Sau đây ta chỉ tìm hiểu đặc điểm cấu tạo và làm việc của các cơ cấu quay vòng dùng phổ biến trên xe bánh xích. 2/ Phân loại hệ thống quay vòng của máy kéo xích. Người ta phân loại hệ thống quay vòng của máy kéo xích theo nhiều cách khác nhau: - Theo số lượng bán kính quay vòng quy định, chia ra các loại cơ cấu quay vòng một cấp, nhiều cấp và vô cấp. + Cơ cấu quay vòng một cấp có một bán kính quay vòng nhỏ nhất quy định đối Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 68 với vị trí nhất định của tay điều khiển lái; + Cơ cấu quay vòng nhiều cấp có hai bán kính quay vòng quy định hoặc nhiều hơn; + Cơ cấu quay vòng vô cấp cho phép quay vòng với bán kính bất kỳ, bán kính quay vòng thay đổi từ nhỏ nhất đến vô cùng, tỷ lệ tuyến tính với sự dịch chuyển của cơ cấu lái; - Theo bán kính quay vòng, chia ra kiểu quay vòng một cấp, hai cấp hay vô cấp. - Theo đặc tính phân bố tốc độ chuyển động của trọng tâm xe và của hai dải xích ta chia ra 3 kiểu: Trọng tâm có vận tốc không đổi (ở cơ cấu quay vòng kiểu vi sai); loại có dải xích chạy nhanh cố định (ở cơ cấu quay vòng kiểu ly hợp ma sát và hành tinh); và loại phối hợp-giảm tốc của cả dải xích chạy nhanh và trọng tâm. Hình 3.6. Sơ đồ quay vòng của máy kéo xích. a) Loại vận tốc khối tâm không đổi; b) Vận tốc dải xích chạy nhanh không đổi; c) Loại phối hợp. - Theo phương pháp truyền công suất có hai loại là cơ cấu quay vòng một dòng công suất và hai dòng công suất; - Theo cấu tạo của cơ cấu quay vòng có các loại sau: Loại ly hợp ma sát, loại vi sai, và loại hành tinh. Hình 3.7. Cơ cấu quay vòng của máy kéo xích. a) Một dòng công suất; b) Hai dòng công suất; 1-Bộ phận quay vòng Chúng ta tìm hiểu đặc điểm cấu tạo và làm việc của một vài loại cơ cấu quay vòng sử dụng phổ biến trên máy kéo xích. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 69 3/ Một số cơ cấu quay vòng phổ biến. a/ Cơ cấu quay vòng kiểu ly hợp ma sát. Hình 3.8. Nguyên lý cấu tạo và làm việc của ly hợp quay vòng kiểu ma sát: a) Khi truyền mômen; b) Khi ngắt mômen để quay vòng: 1. Trục chủ động; 2. Trống chủ động; 3. Đĩa ma sát chủ động; 4. Đĩa ma sát bị động; 5. Đĩa ép; 6. Trống bị động; 7. Trục bị động; 8. Phanh dải; 9. Lò xo ép. Trên đầu cuối trục chủ động 1 có lắp trống chủ động 2, trên phần răng ngoài của trống chủ động có lắp các đĩa thép chủ động có răng ngoài 3, trống chủ động có then hoa với trục (hay là đầu trục tiết diện vuông có bắt đai ốc bulông), ở đầu bán trục 7 có lắp trống bị động 6 có răng trong, trên đó lắp các đĩa ma sát bị động có răng trong 4. Các đĩa ép vào nhau nhờ đĩa ép 5 và lò xo 9. Khi không tác dụng vào cơ cấu điều khiển, đĩa ép 5 bị các lò xo ép sát vào các đĩa ma sát, mômen truyền từ trục chủ động sang trục bị động qua các đĩa ma sát. Khi kéo đĩa ép ra theo chiều mũi tên (hình 3.8 b), các lò xo bị nén lại, các đĩa ma sát bị tách khỏi nhau, mômen không truyền đến bán trục bị động nữa, khi muốn quay vòng gấp, sau khi cắt hết ly hợp người lái tác động đạp lên bàn đạp phanh, dải phanh 8 bó cứng vào trống bị động làm phanh bán trục lại. Xe bánh xích quay vòng với bán kính nhỏ, nếu mômen phanh đủ lớn xe bánh xích có thể quay vòng với tâm quay vòng nằm trên dải xích bên quay vòng. Hình 3.9. Cấu tạo ly hợp ma sát trong cơ cấu quay vòng của máy kéo xích. 1. Trống chủ động; 2. Đĩa thép chủ động; 3. Đĩa ma sát bị động; 4. Trống bị động; 5. Đĩa ép. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Học phần: Xe chuyên dụng – Tín chỉ 1 70 Trên hình 3.10. Trình bày cấu tạo các chi tiết chính của ly hợp quay vòng kiểu ma sát. Hình 3.10. Cấu tạo của cơ cấu quay vòng kiểu ly hợp ma sát dùng trên xe bánh xích DT-54. Ly hợp gồm trống chủ động 5 với các đĩa chủ động 9, trống bị động 4 với các đĩa bị động 10, các đĩa chủ động và bị động được ép chặt vào nhau nhờ đĩa ép 6 và lò xo 3. Trống chủ động được lắp then trên đầu cuối trục cầu sau 8, còn trống bị động nhờ mặt bích 2 liên kết với trục chủ động của truyền lực cuối cùng 1. Ly hợp quay vòng được điều khiển đóng ngắt nhờ tay đòn 7 liên kết với thanh kéo lên tới tay điều khiển trên buồng lái. Khi tay điều khiển để ở trạng thái tự do, ly hợp ở trạng thái đóng. b/ Cơ cấu quay vòng kiểu vi sai đối xứng đơn: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của cơ cấu quay vòng vi sai đối xứng được trình bày trên hình 3.11. Khi xe bánh xích chạy thẳng hai dải phanh đều nhả, muốn quay về bên nào ta đạp phanh ở bên đó mômen truyền sang bán trục đó sẽ giảm hoặc cắt hoàn toàn. Hình 3.11. Cấu cấu quay vòng kiểu vi sai đối xứng đơn trên xe bánh xích: 1. Truyền lực trung tâm; 2. Trống phanh; 3. Bánh răng hành tinh; 4. Bánh răng bán trục. Trị số mômen quay vòng được điều chỉnh bằng mức độ xiết chặt phanh ở nửa trục quay chậm. Bán kính quay vòng nhỏ nhất bằng một nửa bề rộng cơ sở của xe. Cơ Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học