Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

Mục Lục
Lời nói đầu...................................................................................................................3
1. Tổng quan............................................................................................................3
1.1. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI................................................................3
1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC................................4
1.2.1. CÔNG DỤNG
1.2.2. YÊU CẦU
1.2.3. PHÂN LOẠI
1.2.4. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM

4
4
5
5

1.3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐÀO CATERPILLAR 330C.........................7
1.3.1. KẾT CẤU CHUNG
1.3.2. THÔNG SỐ KỸ THUẬT
1.3.3. QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐÀO

7
7
9

2. Các hệ thống và thiết bị chính của máy đào CATERPILLAR 330C.............10
2.1. NGUỒN ĐỘNG LỰC.........................................................................................10
2.2. CƠ CẤU DI CHUYỂN.......................................................................................10
2.3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN................................................................................12
2.3.1. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG THỦY LỰC

2.3.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ

12
12

2.4. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC..............................................................................13
2.4.1. TRUYỀN LỰC DI CHUYỂN
2.4.2. TRUYỀN LỰC QUAY SÀN

13
14

2.5. HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG...........................................................................14
2.6. BỘ PHẬN CÔNG TÁC VÀ CÁC CƠ CẤU PHỤ TRỢ...................................15
3. Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực của máy đào Caterpillar 330C......18
3.1. SƠ ĐỒ MẠCH TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC................................................18
18
3.2. KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
THỦY LỰC................................................................................................................19
3.2.1. BƠM CHÍNH
3.2.2. BỘ ĐIỀU TIẾT BƠM
3.2.3. VAN
3.2.4. KẾT CẤU XYLANH THỦY LỰC

19
21
27
35

3.3. MẠCH THỦY LỰC CÁC HOẠT ĐỘNG CHÍNH...........................................37

3.3.1. MẠCH THỦY LỰC NÂNG HẠ CẦN
3.3.2. MẠCH THỦY LỰC ĐIỀU KHIỂN TAY GẦU
3.3.3. MẠCH THỦY LỰC XILANH GẦU
3.3.4. MẠCH THỦY LỰC DI CHUYỂN
3.3.5. MẠCH THỦY LỰC QUAY SÀN

37
37
39
41
41
42
45

4. Tính toán kiểm tra bơm chính và xilanh thủy lực điều khiển cần, van an
toàn......................................................................................................................... 49
1


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

4.1. TÍNH TOÁN KIỂM TRA BƠM CHÍNH...........................................................49
4.1.1. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BƠM
4.1.2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN
4.1.3. TÍNH TOÁN KIỂM TRA BƠM CHÍNH

49
49
52


z 52
4.2. TÍNH TOÁN KIỂM TRA XILANH THỦY LỰC NÂNG HẠ CẦN...............57
4.2.1. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XILANH NÂNG HẠ CẦN
4.2.2. TÍNH TOÁN XILANH THỦY LỰC NÂNG VÀ HẠ CẦN

57
57

4.3. TÍNH TOÁN VAN AN TOÀN TÁC DỤNG TRỰC TIẾP...............................61
4.3.1. CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC
61
4.3.2. TÍNH TOÁN VAN
61
+ TIẾT DIỆN CÓ ÍCH CỦA VAN
62
+ TIẾT DIỆN CÓ ÍCH CỦA VAN
65
4.3.3. NHẬN XÉT
67
SAU KHI TÍNH TOÁN TA THẤY LỰC TÁC DỤNG LÊN LÒ XO CỦA VAN VI SAI CÓ ĐỆM GIẢM CHẤN NHỎ
HƠN NHIỀU SO VỚI VAN PISTON NÊN KÍCH THƯỚC CỦA LÒ XO NHỎ GỌN HƠN. NGOÀI RA, Ở LOẠI
VAN VI SAI CÓ ĐỆM GIẢM CHẤN. DO ĐÓ, QUÁ TRÌNH ĐÓNG VAN ĐƯỢC ÊM DỊU HƠN LOẠI VAN
PISTON.
67

5. Tính kinh tế kỹ thuật trong khai thác sử dụng máy đào Caterpillar 330C...67
5.1. XÁC ĐỊNH NHU CẦU SỬ DỤNG MÁY ĐÀO...............................................67
5.2. KỸ THUẬT KHI SỬ DỤNG.............................................................................68
5.2.1. VẬN HÀNH MÁY ĐÀO
5.2.2. VẬN CHUYỂN MÁY ĐÀO

5.2.3. KHAI THÁC THI CÔNG MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH

68
68
68

5.3. BẢO DƯỠNG – SỬA CHỮA MÁY ĐÀO........................................................69
5.3.1. BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT MÁY ĐÀO
5.3.2. SỬA CHỮA MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH
5.3.3. BẢO QUẢN MÁY ĐÀO

69
70
71

5.4. AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG KHI SỬ DỤNG MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH
71
6. Kết luận..............................................................................................................72

LỜI NÓI ĐẦU

2


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

Với sự phát triển khoa học công nghệ của thế giới và được ứng dụng rất
nhiều trong lĩnh vực công nghiệp nặng đang phát triển mạnh đặc biệt là điều khiển
tự động bằng thủy lực, khí nén, điện cũng như điện tử. Trên các máy công trình
ngày nay cũng được hiện đại hóa không chỉ với hệ điều khiển mà cả hệ truyền lực,

hầu như tất cả các chức năng điều khiển và truyền động đều bằng thủy lực.
Là một sinh viên chuyên ngành. Do đó, phải biết được và vận dụng được các
kiến thức đã học ở trường để giải quyết các vấn đề liên quan đến hệ thống truyền
động thủy lực. Với nhiệm vụ đồ án được giao là “Khảo sát hệ thống truyền động
thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C” nhằm củng cố lại kiến thức đã học và
tiếp cận thực tế.
Được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn, của bạn bè. Với sự cố
gắng của bạn thân, em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Với thời gian và kinh
nghiệm chưa nhiều nên không thể tránh khỏi sai sót. Rất mong quý thầy cô chỉ bảo
thêm.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Thị Kim Loan đã giúp đỡ
em hoàn thành đề tài này!
Đà nẵng, tháng 06/2011
Sinh viên thực hiện

Nguyễn

Anh

Đô

1. Tổng quan
1.1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài
Hiện nay, ở nước ta các công trình xây dựng cơ bản như xây dựng giao thông,
kiến trúc dân dụng, xây dựng thủy lợi, thủy điện …, đã và đang được đầu tư một
cách đáng kể. Điều này dẫn tới các phương tiện thi công cơ giới, các trang thiết bị
3


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C


xếp dỡ tăng lên rất nhiều. Những máy móc này ngày càng có tính ưu việt trong thi
công như gọn nhẹ, độ bền cao, độ tin cậy khi làm việc lớn, năng suất cao..v.v.
Trong các công trình thì máy đào được sử dụng ngày càng nhiều và được liệt kê
vào hàng quan trọng nhất trong công tác đất đá, xếp dỡ. Đặc biệt, ở một số công
trình, công việc làm đất chiếm một khối lượng rất lớn trong đó có khoảng 45% do
máy đào một gầu đảm nhiệm. Sở dĩ vậy, vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công
việc nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế khác nhau.
Để đáp ứng nhu cầu trên thì hàng loạt các máy thi công có tính năng ngày càng
hiện đại được nhập khẩu vào Việt Nam chủ yếu là của các nước: Nhật Bản, Mỹ,
Đức, Hàn Quốc và Nga. Tùy theo công việc và khả năng tài chính của mỗi doanh
nghiệp mà lựa chọn những trang thiết bị phù hợp.
Máy đào Caterpillar 330C là máy đào một gầu, xuất xứ từ Mỹ. Được trang bị hệ
thống truyền động thủy lực có nhiều ưu điểm hơn so với truyền động cơ khí.
Do được trang bị hệ thống truyền động thủy lực nên vấn đề, bảo dưỡng, sửa chữa
rất quan trọng để tăng thời gian sử dụng hữu ích.
Xuất phát từ những ưu điểm về kết cấu và thao tác của máy cũng như khả năng sử
dụng máy trong nhiều lĩnh vực khác nhau đã đem lại hiệu quả kinh tế cao trong quá
trình sử dụng nó vào các công trình xây dựng cơ bản mà em đã chọn đề tài này,
nhằm tìm hiểu kỹ càng và nắm nguyên lý làm việc, cách sử dụng và phương pháp
vận hành, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa, để nâng cao trình độ chuyên môn phục
vụ cho quá trình công tác sau khi tốt nghiệp.
1.2. Giới thiệu chung về truyền động thủy lực
1.2.1. Công dụng
Truyền động thủy lực (truyền động thủy khí) là tổ hợp các cơ cấu thủy lực và máy
thủy lực, dùng môi trường chất lỏng làm không gian để truyền năng lượng từ bộ
phận dẫn động đến bộ phận công tác, trong đó có thể biến đổi vận tốc, mômen và
biến đổi dạng theo quy luật chuyển động.
1.2.2. Yêu cầu
Chất lỏng làm việc trong hệ thống truyền động thủy lực có nhiều loại khác nhau:

nước lã, dầu khoáng, dầu tổng hợp, các hỗn hợp cồn, glixêrin và các hóa chất
khác,.v.v.
Về nguyên lý thì các máy thủy lực đều có thể làm việc được với mọi chất lỏng bởi
vì các loại chất lỏng đều có thể truyền năng lượng trong phạm vi áp suất lớn. Tuy
nhiên, không phải chất lỏng nào cũng phù hợp với điều kiện làm việc của các máy
thủy lực.
4


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

Chất lỏng làm việc trong các truyền động thủy lực cần phải hoàn thành chức năng
cơ bản là môi trường trung gian để truyền động, đồng thời cũng làm chất bôi trơn
các bộ phận làm việc. Vì vậy việc chọn chất lỏng làm việc trong các truyền động
thủy lực nhiều khi đòi hỏi phải giải quyết hợp lý các yêu cầu mâu thuẫn nhau: để
giảm bớt sự rò rỉ qua các bộ phận làm kín, cần chọn chất lỏng có độ nhớt lớn nhưng
để giảm bớt ma sát của chất lỏng và tổn thất thủy lực lại cần chọn chất lỏng có độ
nhớt nhỏ,.v.v.
Tính chất của chất lỏng làm việc có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả, khả năng làm
việc và tuổi thọ của các bộ phận trong hệ thống truyền động thủy lực. Vì thế khi
chọn chất lỏng làm việc cần phải chú ý nhiều mặt để đáp ứng được các yêu cầu kỹ
thuật cơ bản. Chất lỏng làm việc trong hệ thống truyền động thủy lực phải đảm bảo
các yêu cầu sau:
- Có tính chống rỉ và ít bị phân hủy trong quá trình làm việc.
- Tính chịu nhiệt tốt và độ nhớt tương đối nhỏ để tăng độ nhạy và độ chính xác
các bộ phận điều khiển.
- Tính đồng nhất và tinh khiết.
- Không ăn mòn, không làm biến dạng các đệm lót kín.
- Tính ổn định môdun đàn hồi và khối lượng riêng, không được bốc hơi và tiêu
hao nhiều trong điều kiện làm việc.

- Có khả năng tạo màng dầu bền vững để bôi trơn cho bề mặt kim loại.
- Hàm lượng không khí ít. Áp suất bay hơi bão hòa thấp, nhiệt độ sôi cao.
- Có tính dẫn nhiệt tốt, hệ số dãn nở nhiệt thấp.
- Không hút ẩm và không hòa tan trong nước, dễ dàng tách nước khi bị lẫn vào.
- Không có mùi, không độc hại, không dễ cháy, dễ sản xuất, giá thành rẻ.
1.2.3. Phân loại
Dựa vào nguyên lý làm việc, truyền động thủy lực được chia thành:
- Truyền động thủy lực thủy động: truyền năng lượng chủ yếu dựa vào vận tốc
của dòng chất lỏng.
- Truyền động thủy lực thủy tĩnh (truyền động thể tích): truyền năng lượng chủ
yếu dựa vào áp năng của dòng chất lỏng.
1.2.4. Ưu, nhược điểm
Truyền động thủy lực có ưu điểm chung là:
- Dễ thực hiện việc điều chỉnh vô cấp và tự động trong điều chỉnh vận tốc
chuyển động của bộ phận làm việc, thực hiện ngay khi máy đang làm việc.
5


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

- Đảm bảo cho máy làm việc ổn định, không phụ thuộc vào sự thay đổi của tải
trọng bên ngoài.
- Do chất lỏng làm việc trong truyền động thủy lực chủ yếu là dầu nên có điều
kiện bôi trơn rất tốt các chi tiết.
- Truyền động êm dịu.
- Cho phép đảo chiều chuyển động của bộ phận làm việc dễ dàng.
- Có thể phòng sự cố khi máy quá tải.
- Có thể thực hiện việc truyền động xa dễ dàng.
- Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ, dùng nhiều trong hệ thống tự động.
- Truyền động với công suất làm việc lớn.

Tuy nhiên truyền động thủy lực cũng có những nhược điểm làm hạn chế phạm vi
sử dụng của nó:
- Vận tốc chuyển động bị hạn chế vì phải đề phòng sự va đập thủy lực khi thao
tác với các thiết bị, tổn thất cột áp, công suất và ngăn ngừa hiện tượng xâm thực.
- Khó khăn trong vấn đề làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng dễ bị rò rỉ hay
bị không khí bên ngoài lọt vào làm giảm hiệu suất và tính chất ổn định của
truyền động. Muốn khắc phục nhược điểm này cần có các kết cấu phức tạp và
chế tạo khó khăn.
- Yêu cầu chất lỏng làm việc rất phức tạp: độ nhớt phải thích hợp (để tránh rò rỉ
nhiều và tổn thất năng lượng) và ít thay đổi khi nhiệt độ, áp suất thay đổi; hệ số
chịu nén nhỏ; ổn định và bền vững về mặt tính chất hóa học; khó bị ôxy hóa, khó
cháy; ít hòa tan khí và hơi nước...v.v.

6


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

1.3. Giới thiệu chung về máy đào Caterpillar 330C
1.3.1. Kết cấu chung

Hình 1-1 Kết cấu chung của máy đào Caterpillar 330C
1,2,3- xilanh tay gầu, gầu, cần; 4- thùng chứa dầu; 5- Khớp quay;
6,8- Động cơ thủy lực; 7- Bơm điều khiển; 9- Cụm bơm chính; 10Bộ làm mát dầu truyền động
Máy đào CATERPILLAR 330C là máy đào 1 gầu, truyền động thuỷ lực dùng để
đào và vận chuyển đất đá cũng như để di chuyển máy. Nó được sử dụng rộng rãi
trong các công trình xây dựng thủy lợi, giao thông..v.v.
Thiết bị công tác chính của máy đào là gầu ngược, thể tích của nó có thể trang bị
khác nhau tuỳ theo loại đất thi công và mục đích sử dụng.


7


Cấu tạo chung của máy đào bao gồm các bộ phận chính sau: Bộ phận quay của
máy đào CATERPILLAR 330C được tỳ lên thiết bị di động thông qua vòng ổ quay
trên bàn quay. Người ta lắp thiết bị công tác, thiết bị động lực, cơ cấu quay, các cơ
cấu dẫn động thuỷ lực và điều khiển thuỷ lực, bình dầu, buồng lái và bộ phận đối
trọng. Động cơ Diesel lắp ở phần đuôi của bàn quay, ở đó cũng lắp bình chứa nhiên
liệu, bình chứa chất lỏng công tác và đối trọng.
Thiết bị công tác gầu ngược gồm cần (5), tay gầu (2), gầu (6) và các xylanh thủy
lực tương ứng (3,1,2). Buồng lái được cách nhiệt và cách âm. Trong đó có bố trí
ghế ngồi và các cơ cấu điều khiển, bàn điều khiển. Máy có trang bị hệ thống chiếu
sáng và còi tín hiệu.
Bộ phận di chuyển máy và quay toa được dẫn động từ các động cơ thuỷ lực.
Trên máy đào lắp 2 động cơ thuỷ lực và có hộp giảm tốc để đảm bảo sự dẫn động
độc lập của hai dãi xích. Môtơ thuỷ lực dùng để quay sàn, ngoài ra còn có bố trí hệ
thống phanh dẫn động thuỷ lực để phanh hãm việc di chuyển và bàn quay.
Chất lỏng công tác được truyền dưới áp lực từ bơm thuỷ lực (9), bơm này được
dẫn động từ động cơ diesel. Người lái điều khiển máy nhờ các van phân phối thuỷ
lực.
Ngoài ra, để đảm bảo các bộ phận của máy không bị quá tải, đồng thời bảo đảm
an toàn cho hệ thống thuỷ lực, người ta lắp các van trong hệ thống như van an toàn,
van tháo tải, van giảm áp, van 1 chiều.
1.3.2. Thông số kỹ thuật
Bảng 1-1 Thông số kỹ thuật máy đào Caterpillar 330C
TT
1
2
3
4

5

6

Tên thông số
Trọng lượng toàn bộ
Dung tích gầu
Loại động cơ
Tốc độ của máy Khi di chuyển
Khi quay toa
Áp suất dầu của mạch điều khiển
Xilanh nâng hạ cần
Xilanh tay gầu
Di chuyển
Áp suất mạch
Bàn quay
thiết bị làm việc Xilanh gầu

Giá trị
33400
1,3 ÷ 2,1
CAT C9
5
10
4,120
34,3
27,9

Đơn vị
Kg

m3
Km/h
v/ph
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

T
CA

510

3730

CAT

2590
3190

4040
5020

3500


11190

Hình 1-2 Các kích thước cơ bản của máy đào Caterpillar 330C

8


7,74 m

7,35 m

8,09 m

11,64 m

CA
T

2,01 m

7,64 m

T
CA

10,81 m

Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

Hình 1-3 Thông số về tầm với của máy đào Caterpillar 330C

Bảng 1-2 Thông số tầm với của máy đào Caterpillar 330C
Tên thông số

Giá trị

Đơn vị

Tầm với xa nhất của gầu

11640

mm

Chiều sâu đào lớn nhất

7740

mm

Chiều cao móc đất lớn nhất
Bán kính quay nhỏ nhất

7640
3500

mm
mm

Chiều cao nhỏ nhất có thể đào đất khi nâng hết


2010

mm

Chiều cao lớn nhất

10810

mm

1.3.3. Quá trình làm việc của máy đào
Dầu được bơm lên từ cặp bơm cao áp sẽ được đưa đến các xilanh công tác hoặc
động cơ thuỷ lực. Tùy thuộc vào vị trí điều khiển của hệ thống van phân phối. Lưu
lượng dầu do cặp bơm sinh ra luôn bằng nhau là nhờ hệ thống điều chỉnh các
xilanh thuỷ lực và động cơ thuỷ lực của cơ cấu quay có thể hoạt động độc lập hoặc
đồng thời. Riêng các động cơ thuỷ lực của bộ máy di chuyển là luôn luôn hoạt
động độc lập với các bộ máy khác. Khi động cơ này làm việc thì các bộ máy khác
bắt buộc phải ngừng hoạt động.
+ Các xilanh công tác của tay gầu, gầu và động cơ thuỷ lực của bộ máy quay
thực chất chỉ nhận công suất của một bơm.
9


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
+ Riêng xilanh nâng cần và cặp động cơ thuỷ lực của cơ cấu di chuyển có thể
nhận công suất của cả hai bơm, vì điều kiện của chúng nặng nhọc hơn các bộ
máy khác.
* Khi làm việc, quá trình đào đào đắp đất phải tuân theo theo nguyên tắc sau:
+ Gầu và tay gầu cố định, cần chuyển động nhờ xilanh cần
+ Cần và gầu cố định, tay gầu chuyển động nhờ xilanh tay gầu

+ Cần và tay gầu cố định, gầu chuyển động nhờ xilanh gầu
+ Cần và tay gầu hoạt động bình thường nhờ xilanh tương ứng
2. Các hệ thống và thiết bị chính của máy đào CATERPILLAR 330C
2.1. Nguồn động lực
Đây là hệ thống đóng vai trò hết sức quan trọng trên máy đào, có nhiệm vụ truyền
tải công suất từ trục khuỷu động cơ thành mômen và công suất có ích cho máy đào,
tạo ra lực cần thiết để máy đào thực hiện các chuyển động.

Bảng 2-1 Thông số kỹ thuật của động cơ lắp trên máy đào Caterpillar 330C
TT
Tên gọi
Giá trị Đơn vị
1 Kiểu động cơ
Cat C9
2 Công suất cực đại
184
KW
3 Nhiên liệu dùng cho động cơ Diesel
4 Hành trình piston
149
mm
5 Đường kính xylanh
112
mm
6 Số xilanh
6
7 Thể tích làm việc
8,8
lít
Động cơ này có turbo tăng áp và hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử nên rất tiết

kiệm nhiên liệu; quá trình bảo dưỡng, chẩn đoán hư hỏng để sửa chữa cũng thuận
tiện hơn.
2.2. Cơ cấu di chuyển
Cơ cấu di chuyển máy ủi Caterpillar 330C là cơ cấu di chuyển bằng xích. Các bộ
phận chính của cụm di động xích được thể hiện trên hình vẽ.

1
0


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

Hình 2-1 Cơ cấu di chuyển bằng xích
1- Bánh dẫn hướng; 2- Khung máy kéo; 3- Bánh đỡ xích; 4Dải xích; 5- Bánh chủ động hình sao; 6- Con lăn; 7- Các mắt
xích; 8- Bộ phận căng xích; 9- Mặt bảo vệ sau
Bánh sao chủ động 5 nhận mômen quay từ truyền lực cuối cùng, kéo dải xích
chuyển động và làm cho máy di chuyển.
Dải xích 4 gồm có nhiều mắt xích riêng biệt nối với nhau bằng khớp bản lề thành
dải kín. Nó bao quanh bánh chủ động, bánh dẫn hướng, các bánh đè xích và các
bánh đỡ xích, tạo diện tích tiếp xúc giữa hai dải xích khá lớn, do đó trọng lượng của
máy đào qua các bánh đè xích được phân bố trên mặt tựa rộng, áp suất riêng trên
mặt đất nhỏ, nhờ đó bám đất tốt, độ bám và độ trượt nhỏ. Ngoài ra, các mắt xích
còn có các mấu bám đất (ở phía ngoài) và gờ tạo rãnh lăn cho các bánh đè xích ở
phía trong.
Các bánh đè xích có tác dụng nâng đỡ bánh bị động trên của dải xích và giữ cho
nó khỏi lắc ngang trong khi chuyển động. Bánh dẫn hướng 1 và cơ cấu căng xích 8
dùng để định hướng chuyển động đúng của dải xích, để căng xích và giảm chấn cho
bộ phận di động xích.
Bộ phận di chuyển làm việc như sau:
Mômen chủ động truyền đến bánh sao chủ động 5 lắp trên trục bị động của truyền

lực cuối cùng, làm cho nó quay kéo theo dải xích lăn dưới các bánh đè xích. Khi đó
xuất hiện phản lực tiếp tuyến của đất tại vùng tiếp xúc, lực này truyền lên khung và
đẩy máy kéo chuyển động. Khi mà các bánh đè lăn theo các đường gờ bên trong dải
xích như lăn trên một đường ray vô hạn.
Bộ phận di chuyển bằng xích trên máy đào Caterpillar 330C có nhiều ưu điểm là
khả năng bám và tính cơ động cao, áp suất riêng trên đất nhỏ nên lực cản lăn nhỏ.
1
1


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
Nhược điểm: Cấu trúc phức tạp, giá thành bộ phận di chuyển bằng xích cao, tốn
nhiều thời gian trong quá trình chăm sóc bảo dưỡng hay sửa chữa.
2.3. Hệ thống điều khiển
2.3.1. Hệ thống điều khiển bằng thủy lực
Bơm điều khiển là loại bơm bánh răng có lưu lượng không thay đổi là 37 lít/ph.
Nó cung cấp dầu cho hệ thống điều khiển có áp suất lớn nhất là 4,12 Mpa. Các chức
năng của hệ thống điều khiển có thể chia thành ba nhóm chính:
+ Cung cấp áp lực dầu điều khiển để vận hành van điều khiển chính qua đó kích
hoạt các chức năng hoạt động.
+ Cung cấp tín hiệu điều khiển từ van giảm áp để khống chế công suất của bơm
chính.
+ Cung cấp tín hiệu áp lực điều khiển để kích hoạt các chức năng sau:
- Điều khiển tốc độ động cơ tự động, để giảm tốc độ động cơ một cách
tự động khi hệ thống thủy lực không hoạt động.
- Nhả phanh quay.
- Thay đổi tự động tốc độ di chuyển giữa cao và thấp, tùy theo mức tải
của máy.
- Điều khiển sự vận hành của các van cụ thể tùy theo các chế độ vận
hành được chọn.

2.3.2. Hệ thống điều khiển điện tử
Hệ thống điều khiển điện tử khống chế công suất của động cơ và các bơm thủy
lực chính. Bộ phận chính là bộ điều khiển năng lượng nằm ở bên trái phái sau ghế
ngồi vận hành máy.
Bộ điều khiển đơn vị năng lượng cảm nhận vị trí của cần điều chỉnh tốc độ động
cơ và chế độ năng lượng được chọn. Nó xử lý các thông tin được cung cấp chế độ
đặt sẵn này và gửi tín hiệu tới các bơm thủy lực chính sao cho các bơm cung cấp
công suất tối ưu theo mức tải và tốc độ động cơ.
Bốn chức năng chính của hệ thống điều khiển điện tử:
- Cảm nhận các mức tải lớn, thay đổi tải đột ngột và theo đó giảm lưu
lượng.
- Bơm để cho phép sử dụng công suất của động cơ tối đa bằng cách
thay đổi chu kỳ của bơm, lưu lượng dầu sẽ giảm nhưng áp lực dầu
tăng lên.

1
2


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
-

Điều khiển công suất của bơm để cung cấp năng lượng tối ưu theo chế
độ năng lượng được chọn. Điều này cho phép động cơ hoạt động ở tốc
độ tối ưu, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu.
- Tự động giảm tốc độ động cơ dưới các điều kiện không tải hoặc tải
trọng thấp để giảm tiêu thụ nhiên liệu và giảm tiếng ồn.
- Vận hành các van theo chế độ làm việc được chọn để máy hoạt động
dễ dãng hơn.
2.4. Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực trên máy đào Caterpillar 330C bao gồm truyền lực di chuyển
và truyền lực quay sàn.
2.4.1. Truyền lực di chuyển
Với mỗi bánh xích được dẫn động từ một môtơ di chuyển riêng biệt và thông qua
bộ giảm tốc bánh răng hành tinh, điều này cho phép máy đào có thể di chuyển được
nhờ sự chuyển động của hai dải xích khác nhau. Ở cơ cấu di chuyển kiểu bánh xích
thì không cần sang số truyền động mà tốc độ của máy xúc sẽ tự động điều chỉnh bởi
động cơ thuỷ lực.

1
3


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
Hình 2-2 Cấu tạo của bộ truyền lực cuối cùng
1,5,7,26- Ổ bi; 2,8,13- Trục bánh răng hành tinh; 3- Bulông; 4,6,12- Bánh
răng hành tinh; 9- Bánh sao chủ động; 10- Vỏ động cơ; 11- Động cơ thủy
lực; 14- Nắp bảo vệ; 15,19- Bánh răng mặt trời; 16,18,21- Bánh răng vệ
tinh; 17,20- Vành răng trong; 19,22- Bánh răng mặt trời; 23- Trục ra của
động cơ thủy lực
Bộ truyền lực cuối cùng sẽ làm giảm tốc độ quay của động cơ thủy lực. Trục ra 23
của động cơ thủy lực được nối với bánh răng mặt trời 15. Chuyển động quay được
truyền tới bộ giảm tốc bánh răng hành tinh và qua bánh sao chủ động 9 để kéo dãi
xích chuyển động.
2.4.2. Truyền lực quay sàn
Động cơ thủy lực quay sàn dẫn động cơ cấu quay, nó là loại động cơ thủy lực có
momen thấp do vậy khi dẫn động từ động cơ này thì cần phải thông qua bộ giảm tốc
bánh răng hành tinh. Bánh răng chủ động sẽ ăn khớp với vành răng của bộ phận
quay. Vành răng này được liên kết với bộ phận quay của máy đào. Khi động cơ
quay sẽ làm quay sàn của máy đào.

2.5. Hệ thống truyền động
Cũng giống như nhiều loại máy đào và máy xây dựng khác, trên máy đào
Caterpillar 330C cũng có sử dụng nhiều bộ truyền kiểu cơ khí như: Bộ truyền đai,
bộ truyền xích, bộ truyền trục vít – bánh vít… trên những cơ cấu và bộ phận khác
nhau trên cả máy.
Tuy nhiên, quá trình công tác chính của máy đào này được thực hiện chủ yếu nhờ
vào các hệ thống truyền động thủy lực. Bởi vì, sử dụng các bộ truyền động thủy lực
có những ưu điểm nổi bật sau:
- Dễ thực hiện điều chỉnh về cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển động
của bộ phận làm việc trong máy ngay cả khi máy đang làm việc.
- Truyền động công suất làm việc lớn và xa.
- Cho phép đảo chiều chuyển động cách làm việc của máy dễ dàng.
- Có thể đảm bảo cho máy làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi
tải trọng bên ngoài.
- Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suất
của truyền động nhỏ.
- Do chất lỏng làm việc trong truyền động thuỷ lực là dầu khoáng nên có
điều kiện bôi trơn tốt các chi tiết.
1
4


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
- Truyền chuyển động êm dịu, hầu như không có tiếng ồn.
- Độ tin cậy và độ bền cao.
- Điều khiển nhẹ nhàng.
2.6. Bộ phận công tác và các cơ cấu phụ trợ
Thiết bị công tác chủ yếu của máy đào Caterpillar 330C là gầu ngược. Các thành
phần cơ bản của thiết bị công tác là: gầu, cần, tay gầu và xylanh thủy lực cần,
xylanh gầu, xylanh tay gầu.


4

5

6

7

3

2

1

Hình 2-3 Sơ đồ kết cấu thiết bị công tác
1- Gầu xúc; 2- Xilanh điều khiển quay gầu; 3- Tay gầu;
4- Xylanh co duỗi tay gầu; 5- Cần; 6-Xylanh cần; 7- Buồng lái
Kết cấu gầu xúc:

1
5


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
6

7

5

4
A

8

1
2

B

3
B
Theo A

B_B

Hình 2-4 Kết cấu gầu xúc
1- Răng gầu; 2- Mái đưa; 3- Chốt; 4- Thành bên; 5Tấm thành bên; 6,7- Tai gầu; 8- Thành sau

1
6


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
Gầu ngược được cấu tạo từ thành sau 8, hai bên thành 4, thành trước, có mái đưa
2, và các răng 1. Tất cả các chi tiết của vỏ gầu được liên kết với nhau bằng phương
pháp hàn. Thành sau 8 được nối công một ít để tránh ma sát với đất khi quay gầu.
Răng 1 có phần chân thu hẹp lại để lắp vào ổ cắm. Răng được giữ chặt không cho
rơi ra khỏi ổ cắm bằng chốt 3. Kết cấu như vậy sẽ làm cho việc thay răng đã mòn
được dễ dàng. Các răng thường được chế tạo bằng vật liệu có tính chống mòn tốt.

Gầu liên kết với tai gầu qua tai 6, còn tai 7 thì liên kết với tay kéo qua cần đẩy
xylanh thủy lực gầu. Gầu được làm việc như sau: Sau khi kéo cần đẩy xylanh thủy
lực của tai gầu, thì tay gầu quay theo chiều kim đồng hồ. Cần cùng với tay gầu đưa
gầu về phía trước và hạ xuống không chỉ do trọng lượng thiết bị công tác mà còn do
áp lực của chất lỏng được cấp vào xylanh thủy lực của cần. Người ta thực hiện việc
đào đất bằng cách quay gầu và quay tay đào nhờ xylanh thủy lực của cần mà người
ta điều chỉnh được độ dày của phoi đất trong quá trình đào bằng cách nâng hoặc hạ
cần. Sau khi gầu đã đầy đất, thì được kéo về phía cần hoặc quay quanh tay đào. Sao
cho đất không bị đổ ra, nhờ có xylanh thủy lực nên thiết bị công tác nâng gầu ra
khỏi vùng đào và sau đó quay cùng với bàn quay đến nơi đổ đất. Để đổ đất ra khỏi
gầu, người ta quay tay đào và quay gầu theo chiều kim đồng hồ nhờ xylanh thủy lực
gầu và tay gầu, sau đó quay bàn quay trở về vùng đào và lặp lại chu kỳ làm việc.
Để nâng cao năng suất của máy, người ta kết hợp việc nâng thiết bị công tác quay
bàn quay đến chỗ tháo tải cũng như việc hạ cần và quay về vùng đào.

1
7


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
3. Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực của máy đào Caterpillar 330C
3.1. Sơ đồ mạch truyền động thủy lực

Hình 3-1 Sơ đồ mạch thủy lực máy đào Caterpillar 330
1- Động cơ quay sàn; 2,3- Động cơ tạo di chuyển bên trái, phải; 4,7,8Xilanh tay gầu, gầu, cần; 5,6- Van phanh bên trái, phải; 9- Công tắc áp
suất; 10- Van điều khiển sự di chuyển; 11,13- Van giảm độ trượt tay gầu,
cần; 12- Cụm van điều khiển chính; 14- Van an toàn chính; 15- Van giảm
áp; 16- Van điều áp (bơm quạt gió); 17- Bơm bánh răng; 18- Bơm điều
khiển; 19,20- Cảm biến áp suất


1
8


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
3.2. Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống truyền động thủy lực
3.2.1. Bơm chính
Hệ thống thủy lực chính được dẫn động bởi hai bơm, bơm trên và bơm dưới. Cả
hai đều là bơm piston rôto hướng trục có thể thay đổi lưu lượng và đồng nhất trong
vận hành. Lưu lượng lớn nhất của bơm là 280 lít/ph, áp suất được giới hạn ở đầu ra
của bơm khi làm việc bình thường là 280 (at) tương đương với 28 Mpa và 34,3 Mpa
khi tăng áp cho động cơ thủy lực di chuyển. Mỗi bơm có 9 piston và số vòng quay
là 1800 v/ph.
Bơm dưới được dẫn động trực tiếp từ động cơ thông qua một khớp nối mềm. Bơm
trên được dẫn động từ bơm dưới thông qua bộ truyền bánh răng. Bơm điều khiển
được nối trực tiếp với bơm dưới.
Dầu được chuyển từ hai bơm chính về phía bên trái và bên phải van điều khiển
chính. Khi máy không làm việc thì dầu từ bơm chảy qua các van điều khiển về
thùng chứa, các van điều khiển chính gửi tín hiệu điều chỉnh lưu lượng tới hai bơm
chính để giảm bớt công suất của các bơm tới mức tối thiểu.
Khi máy làm việc thì các van điều khiển chính sẽ hướng dầu tới các xilanh tương
ứng (cần, tay gầu, gầu) hoặc các động cơ thủy lực (di chuyển và quay sàn). Các bộ
điều tiết bơm sẽ khống chế công suất bơm để đạt lưu lượng cần thiết.
Các bơm chính được nối với nhau bằng một hộp đơn. Hai bơm giống nhau về mặt
kết cấu, vận hành và hệ thống điều khiển. Có một cửa vào chung 21, nhưng có hai
cửa ra riêng cho hai bơm là 19 và 23.
Các bơm chính đều là bơm piston rôto hướng trục điều khiển lưu lượng trục cong,
trục cong có nghĩa là toàn bộ piston và tổ hợp tang xilanh di chuyển xung quanh
điểm giao nhau của các đường tâm 9 và 12 để thay đổi hành trình chu kỳ của piston.
Bơm thay đổi công suất theo góc quay của tang xilanh. Cả hai bơm đều quay cùng

tốc độ với động cơ.
Tang xilanh 15 quay quanh trục 12. Một đầu của trục 12 được đặt ở tâm của bánh
răng dẫn động, từ đó có thể di chuyển tạo thành góc. Đầu kia của trục 12 được đặt
trên đĩa van.
Đĩa van được nối với piston điều tiết bơm, mọi sự dịch chuyển của piston điều tiết
bơm sẽ làm cho đĩa van trượt trong các rãnh của buồng bơm làm cho các tang
xilanh di chuyển tạo góc và thay đổi hành trình của piston do đó thay đổi được chu
kỳ của bơm.

1
9


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

Hình 3-2 Kết cấu bơm chính máy đào Caterpillar 330C
2
0


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
1- Vỏ bơm; 2- Bơm điều khiển; 3- Đầu ra bơm điều khiển; 4- Bánh răng
bơm điều khiển; 5- Đĩa nghiêng; 6- Piston bơm; 7- Bộ điều tiết; 8Đường dầu bơm điều khiển; 9- Đường tâm trục chủ động; 10- Chốt quay;
11- Vỏ bộ điều tiết; 12- Đường tâm trục tang xilanh; 13- Bánh răng bơm
dưới; 14- Piston; 15- Tang xilanh; 16- Đĩa van phân phối; 17- Piston; 18Bánh răng bơm trên; 19- Đầu ra bơm trên; 20- Đường dầu vào; 21- Cửa
vào; 22- Đường ra; 23- Cửa ra
3.2.2. Bộ điều tiết bơm
Công suất của các bơm được điều khiển bởi các bộ điều tiết của bơm. Bộ điều tiết
bơm tiếp nhận áp lực tín hiệu thủy lực từ hệ thống điều khiển điện tử qua van giảm
áp, tín hiệu này là tín hiệu chuyển năng lượng P S để khống chế công suất của bơm

phù hợp với tải trọng của máy và tốc độ của động cơ.
Bộ điều tiết của bơm cũng tiếp nhận áp lực của bơm trên và bơm dưới P D. Sự cân
bằng áp lực của PS và PD cho phép năng lượng từ động cơ tới bơm được giữ ở mức
không đổi, chức năng này gọi là chức năng điều khiển công suất.
Khi các cần điều khiển ở vị trí trung tâm hoặc vị trí di chuyển từng phần thì bộ
điều tiết của bơm cũng nhận được áp suất điều khiển lưu lượng dòng ngược P N từ
các van điều khiển, áp lực điều khiển lưu lượng dòng ngược sẽ khống chế lưu lượng
đầu ra của bơm.
Kết cấu bộ điều tiết của bơm trên và bơm dưới giống nhau.
Nguyên lý hoạt động của bộ điều tiết:
Dầu từ bơm trên chảy vào buồng bơm qua các đường dẫn có áp suất P D. Một
nhánh theo đường ống đến điều khiển piston 10, nhánh còn lại điều khiển piston 15.
Dầu từ bơm trên cũng chảy qua đường dầu 23 và buồng piston 24.
Ở chế độ điều khiển lưu lượng không đổi, bơm trên và bơm dưới chuyển áp lực P D
tác động lên vai của piston điều khiển 10 trong khi áp lực chuyển năng lượng P S qua
đường 13 tác động lên bề mặt đầu trên của piston điều khiển 10. Piston điều khiển
14, chốt và piston điều khiển 15 sẽ di chuyển để khống chế công suất của bơm.
Ở chế độ điều khiển lưu lượng dòng hồi, áp lực điều khiển lưu lượng dòng hồi P N
sẽ tác động lên bề mặt phía trên của piston 8. Piston 10 di chuyển thông qua chốt
làm piston 15 dịch chuyển theo để khống chế lưu lượng bơm.

2
1


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C

7
8
9

1
2

10

Hình 3-3 Mặt cắt bộ điều tiết bơm
1,3,12,16,23- Đường dầu; 2- Van; 4- Vỏ bơm; 5- Cửa ra bơm trên; 6Đường dầu ra; 7- Đường dầu vào cửa áp lực P N; 8,20- Piston; 9- Chốt;
10,15- Piston điều khiển; 11,14,18- Lò xo; 13- Đường dầu áp lực P S; 17,
23- Buồng lò xo; 19- Chốt xoay; 21,22- Bulông; 24- Buồng piston.
2
2


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
3.2.2.1. Điều khiển tổng công suất trước khi thay đổi chu kỳ bơm

PN

5
6
7

4

3
27

8
9


Ps

10
11
12

PD

13

26

5
A

PD

14

25
2

7
6
8

27

Ps


9

15
16

26

10

17

PD

11
12

18

1

19

13
14
17 16
Theo A

20
21


24

23

22

Hình 3-4 Trạng thái làm việc của bộ điều tiết
1- Bơm chính; 2- Bơm điều khiển; 3- Van chặn; 4,12,13- Cửa dầu; 5
Mặt đầu piston; 6,11- Piston điều khiển; 7,14,23- Ngõ dầu; 8- Chốt;
9,16,17- Lò xo; 15- Buồng lò xo; 18- Chốt đĩa bơm; 19- Piston điều
chỉnh; 20- Vòng phớt; 21,22- Bulông; 24,26,27- Đường dầu;
25- Thùng chứa dầu.
2
3


Khảo sát hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào Caterpillar 330C
Nguyên lý làm việc của bộ điều tiết:
Khi vận hành với tải trọng thấp, áp lực dầu P D trong đường ống 27 tác động lên
vai của piston điều khiển 6 làm cho piston điều khiển 6 di chuyển xuống. Piston 11
được nối với piston 6 bằng chốt 8 cho nên khi piston 6 đi xuống kéo theo piston 11
di chuyển xuống. Nhưng muốn cho piston 11 dịch chuyển xuống phía dưới thì tất cả
các lực PD, PS phải lớn hơn lực kết hợp của các lò xo 9, 16, 17 có xu hướng đẩy
piston 11 đi lên phía trên. Trong đó lực của lò xo 17 thấp hơn lò xo 16.
Do tổng các lực P D, PS nhỏ hơn tổng các lực của lò xo nên không làm cho piston
điều khiển 11 di chuyển được. Lúc này đường 12 bị đóng lại và đường 13 được mở
ra. Tạo ra sự thông nhau giữa đường 14 và buồng lò xo 15. Áp suất trong buồng này
nhỏ hơn áp suất đến từ đường 26. Bên cạnh đó, áp suất của bơm P D theo đường dẫn
24 tác động lên piston 19 làm cho piston 19 và phớt đi xuống cho đến khi bulông 21
tiếp xúc với bulông 22.

Mà piston 19 được nối với tang xilanh qua chốt đĩa bơm 18. Do đó, nó làm cho
trục của tang xilanh quay đến một góc tối đa so với trục chủ động để có lưu lượng,
công suất tối đa.
3.2.2.2. Điều khiển công suất - Sau khi bắt đầu thay đổi chu kỳ bơm
Khi tải trọng tăng trên bơm chính thì sẽ làm tăng áp lực P D và áp lực chuyển năng
lượng PS tác động lên vai của piston điều khiển 6. Khi này tổng các lực P D, PS lớn
hơn tổng các lực của lò xo 9, 16, 17. Do đó, nó làm cho piston 11 đi xuống phía
dưới. Trong lúc này thì đường 13 đóng và đường 12 được mở ra cho phép nối thông
đường 14 và đường 26 có áp lực bơm P D, để từ đó tác động lên mặt đáy của phớt
20. Trong khi đó vẫn có áp lực đi từ đường 24 đến tác động lên bề mặt của phớt 20.
Nhưng do diện tích làm việc của bề mặt dưới phớt 20 lớn hơn nên có một lực lớn
hơn tác động lên đáy phớt 20 và đẩy piston 19 đi lên.
Khi piston 19 di chuyển lên phía trên, do độ cứng của lò xo 17 là yếu nhất nên lò
xo 17 bị nén lại đồng thời làm di chuyển piston điều khiển 11 đi lên làm đóng
đường 12 và mở đường 13, cho phép dầu chảy từ đường 14 đến buồng lò xo 15. Lúc
này áp lực tác động lên đáy piston 19 nhỏ hơn áp lực P D của bơm khi nối thông
đường 26 và đường 14 do đó piston 19 lại di chuyển xuống phía dưới. Khi lực tác
động lên mặt trên của phớt 20 lớn hơn lực tác động lên mặt đáy thì phớt và piston
lại di chuyển xuống tiếp. Lúc này đường 12 lại mở và đóng đường 13, cho phép áp
lực bơm PD đi qua đường 14 tới mặt đáy của phớt. Do vậy làm cho piston 19 lại bắt
đầu đi lên. Quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy.
2
4