ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây nền kinh tế của đất nước ngày càng phát triển
mạnh mẽ, đặc biệt là từ khi nước ta gia nhập WTO, hàng hóa nhập vào và xuất ra
càng nhiều, yêu cầu thiết bị vận chuyển bốc xếp chuyên dụng càng cao. Để đảm
nhận việc đó chủ yếu là các cần trục ôtô.
Quá trình làm việc của cần trục thường được dẫn động bởi hệ thống thủy lực.
Vì vậy, việc tìm hiểu nguyên lý làm việc, kết cấu của hệ thống thủy lực trên cần
trục, để từ đó có phương án sữa chửa, bảo dưỡng được dễ dàng.
Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo
còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án môn học không tránh khỏi
những thiếu sót, kính mong quý thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em hoàn thiện
hơn.
Cuối cùng, em gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn T.S Lê Minh Đức,
Thầy (cô) giáo trong bộ môn và các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án
này.

Đà nẵng, ngày 29 tháng 07 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Dương Văn Hòa

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU ……………………………………………………………..…..trang 1
Mục lục …………………………………………………………………………trang 2
1. Tổng quan về máy mẫu Hitachi KH180-3…………………………………..trang 3

1.1 Giới thiệu chung về cần trục bánh xích ………………………………….….trang 3
1.2 Các thông số tính toán……………………………………………………….trang 3
2. Xây dựng sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực………………..……………trang 5
2.1 Sơ đồ mạch thủy lực………………………………………………………...trang 5
2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống………………………………………….trang 5
2.3 Sơ đồ mạch thiết kế……………………………………………………….....trang 6
3. Tính toán thiết kế hệ thống truyền động thủy lực…………………………...trang 7
3.1 Tính toán thiết kế xylanh nâng hạ cần……………………………………....trang 7
3.2 Tính toán động cơ thủy lực kéo tời………………………………………….trang 10
3.3 Tính chọn bơm………………………………………………………………trang 16
4. Tính toán thiết kế van khóa lẫn……………………………………………...trang 22
5. Các phần tử thủy lực trong hệ thống………………………………………...trang 24
6. Đánh giá tính kinh tế………………………………………………………...trang 29
7. Tài liệu tham khảo…………………………………………………………...trang 29

1. TỔNG QUAN VỀ MÁY MẪU: HITACHI KH180-3

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
1.1 Giới thiệu chung về cần trục bánh xích:
Cần trục bánh xích gồm những bộ phận sau:
Cơ cấu nâng: Giúp cần lồng có thể nâng hạ hàng theo phương thẳng đứng
Cơ cấu thay đổi tầm với: Thay đổi vị trí lấy hàng xa hay gần theo phương nằm
ngang
Cơ cấu quay: Thay đổi vị trí lấy hàng theo nhiều phương khác nhau
Cơ cấu di chuyển: Giúp xe di chuyển đến các vị trí làm việc

Hệ thống điều khiển: Bao gồm người điều khiển cho tới các hệ thống tác dụng lên
cơ cấu
1.2 Các thông số tính toán
Áp suất làm việc của dầu: p = 32 Mpa
Tải trọng hàng nâng:

G=50 tấn

Thông số kĩ thuật của xe Hatachi KH180-3

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

Động cơ

Cơ cấu quay
Bộ di chuyển

Cần nâng
Móc

Mã hiệu
Hãng sản xuất
Công suất, kW
Loại động cơ
Thể tích xylanh, cc

Tốc độ quay
Tốc độ di chuyển
Khả năng leo dốc
Áp suất tác dụng lên đất
Chiều dài xích
Chiều rộng xích
Chiều rộng guốc xích
Chiều dài cơ sở
Chiều dài lớn nhất
Tốc độ nâng
Khả năng nâng

EM 100
HINO
110
4 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng
9400
3.5 vòng/phút
1.5 km/h
22 độ
0.61 kN/
5520 mm
3300 mm
760
13000 mm
52000 mm
70 m/phút
5 tấn

2. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC

2.1 Sơ đồ mạch thủy lực

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

Chú thích:
1-Thùng dầu. 2-Bộ lộc dầu thủy lực. 3-Động cơ dẫn động bơm. 4-Van an toàn. 5-Van
một chiều. 6-Bơm thủy lực. 7-Van phân phối kiểu 4/3. 8-Động cơ thủy lực di chuyển
trái. 9-Động cơ thủy lực di chuyển phải. 10-Động cơ thủy lực quay toa. 11-xylanh
nâng hạ cần. 12-Động cơ thủy lực kéo tời. 13-Phanh thủy lực động cơ kéo tời. 14Cụm van điều tốc. 15-Van tác dụng khóa lẫn.
2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Động cơ dẫn động bơm quay làm bơm quay theo, dòng dầu có áp suất cao được bơm
thủy lực bơm trực tiếp từ thùng dầu qua bộ lộc đến các xylanh thủy lực nâng hạ cần
11 và động cơ thủy lực kéo tời 12 qua van một chiều và đến các van phân phối chính
của hệ thống. Van phân phối luôn có dòng dầu đi qua để đảm bảo áp suất của hệ thống
luôn được ổn định. Bộ ổn định vận tốc luôn được đặt ở đường dầu ra nhằm đảm bảo
vận tốc nâng hạ cần, các động cơ thủy lực luôn được ổn định. Hệ thống được lắp thêm

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
van khóa lẫn để ổn định áp suất ,tránh hiệm tượng tụt áp chống trượt cho hệ thống lúc
hạ hàng.

Tương tự, dòng dầu cũng được bơm từ một bơm khác đến các động cơ thủy lực di
chuyển trái, phải 8,9 và động cơ thủy lực quay toa 10 qua bộ lộc dầu đến các van phân
phối. các van ổn tốc cũng được lắp ở đường dầu ra để ổn định vận tốc cho hệ thống
khi làm việc.
2.3 Sơ đồ mạch thủy lực thiết kế

Thực hiện hạ cần: Đẩy con trượt của van phân phối sang vị trí III, dầu từ bơm 6 theo
đường ống đến vị trí I qua van tác dụng khóa lẫn đến khoang dưới của xylanh 11. Dầu

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
ở khoang trên của xylanh được đẩy qua van khóa lẫn, về van phân phối và về thùng
dầu.
Đẩy con trượt sang vị trí III, thực hiện chu trình ngược lại so với vị trí I. Lúc này cặp
xylanh thực hiện quá trình nâng cần.Van khóa lẫn được đặt nhằm khắc phục hiện
tượng tụt dầu khi van phân phối đang ở vị trí III.
3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
3.1 Tính toán thiết kế xylanh nâng hạ cần
Theo máy mẫu thì bán kính làm việc của cần trục là (R=30->80), để tính các thông số
cần thiết cho piston, ta xét trường hợp hạ cần trục khi cần trục đang làm việc ở góc
=55

Trong đó: O – là tâm quay củả cần trục
P – tải trọng nâng cho trước G=50 tấn; Gc – tải trọng cần trục mc=15000 Kg
F1 – lực giữ cần trục


SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
F2 – lực tác dụng vào xylanh nâng hạ cần
F3 – phản lực tác dụng lên cần trục
Chọn thời điểm làm việc lúc cần có độ dài cần chính là 22m
OC=30 m
OB=18 m
OD=10 m
OH1=OB.sin22=6,74 m
OH2=OC.sin20=10,26 m
Theo sơ đồ trên thì tổng lực tác dụng lên phương Ox, Oy lần lượt là :
=0
F1.cos(55)+F2.cos(55)-F3.cos55=0
 F1.cos37+F2.cos(39)-F3.cos55=0

(1)

=0
 F1.sin(55)+F2.sin(55)-F3.sin55+P+Gc=0
 F1.sin37+F2.sin(39)-F3.sin55+P+Gc=0

(2)

∑MA =0
 F1.OH2+F2.OH1-Gc.OD.cos55-P.OC.cos55 =0


(3)

Giải hệ phương trình ta tính được :
F1=778147 (N)
F2=480209 (N)
F3=1734118 (N)

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
p1 áp suất dầu buồng công tác p1=32 Mpa
p2 áp suất dầu buồng mang cần pitton,chọn p2=5 bar
A1 diện tích piston buồng công tác - A1=
A2 diện tích pitton buồng mang cần – A2=
Ft tải trọng công tác Ft= F2/2 = 240105 N
Fmsp lực masat giữa piston và xylanh
Fmsc lực masat giữa piston và vòng chắn khít
Fqt lực quán tính
G tải trọng của piston

Phương trình cân bằng lực của cụm piston-xylanh đang xét:
p1.A1-p2.A2-Fqt-Fmsp-Fmsc-Ft-G=0

(4)

để dể dàng cho việc tính toán ta có thể bỏ qua lực masat, lực quán tính, khối lượng của
piston và cần.

 p1.A1 –p2A2=

(5)

- hiệu suất cơ khí, chọn =0,9
.. -5.=
Tỉ số D/d được chọn dựa vào trang 248[2],chọn d=0,7D
 32..A1-5..A1=
Mà A1=

=>

D=0,103 m = 103 mm

Tra bảng đường kính xylanh chọn theo tiêu chuẩn ISO 6022 kiểu CDH:
Đường kính xylanh D=120 mm
Đường kính cần piston d= 90 mm
Áp suất làm việc của xylanh 250 bar

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Tiết diện bề mặt làm việc của piston
A1 =

==113,09


A2=== 7,068
3.2 tính toán động cơ thủy lực kéo tời
Tải trọng nâng đề tài cho là G=50 tấn
Chọn độ cao nâng hàng H=13,5 m
Để nâng hàng của máy mẫu là v=70 m/phút=1,2 m/s
Để nâng hàng lên độ cao H , thì phải mất chiều dài (l) cáp nâng
Vì dùng hệ ròng ròng kép để nâng hàng nên sẽ giảm được hai lần tải trọng ngoài tác
dụng nhưng lại thiệt về hai lần đường đi kéo vật l= 2H = 2.13,5 = 27 m
Để kéo hàng lên độ cao H phải mất một thời gian t
t = = =22,5 (s)
Số vòng quay của tang tời khi kéo hàng lên độ cao H là :
nt =
Rt là bán kính tang tời kéo cáp nâng hạ hàng, lấy tăng thêm 25 do đường kính của cáp
tời kéo lên nên bán kính tang tời sẽ tăng
Lấy Rt =0,2 m, tăng thêm 25 nữa do đó Rt =0,25 m
nt = = = 17,2 vòng
Suy ra số vòng quay nâng hạ hàng
n = = =0,76 vòng/s = 45,6 vòng/phút
Momen quay của tang tời
Mt = Fcd.Rt
Với – Fcd lực căng dây khi kéo cáp nâng hàng
– F tải trọng nâng

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Fcd = = = 245250 (N)

Vậy Mt = Fcd.Rt = 245250.0,25 = 61312,5 (Nm)


Chọn động cơ thủy lực
Động cơ thủy lực biến năng lượng thủy lực từ bơm dần thành momen quay để dẫn
động tang tời quay tròn làm việc. Trên xe cần trục bánh xích thì động cơ thủy lực kéo
tời và động cơ thủy lực quay toa làm việc với áp suất rất cao (32 Mpa) và công suất
máy lớn và làm việc với momen cao và áp suất cao. Chính vì lý do đó mà ta chọn
loại động cơ thủy lực làm việc với áp suất cao. Vì vậy ta chọn động cơ thủy lực loại
piston rôt hướng trục, vì loại này có đặc điểm sau :
Áp suất không phụ thuộc vào số vòng quay
Dễ dàng điều chỉnh lưu lượng khi áp suất và số vòng quay không đổi
Hiệu suất cao ( tổn thất cơ khí nhỏ, tổn thất rò rỉ ít) = 0,97 – 0,98
Việc đưa chất lỏng vào ra khỏi xilanh thực hiện thông qua đĩa phân phối

 Lực và momen tác dụng lên động cơ thủy lực
Xét động cơ đang thực hiện quá trình kéo hạ hàng thì tải trọng tác dụng lên trục động
cơ một lực và momen tương ứng, trong động cơ áp suất chất lỏng tác dụng lên piston
làm đầu piston tỳ vào đĩa nghiêng sinh ra momen làm roto quay.
Gọi F là áp lực chất lỏng tác dụng lên piston
F = p.

Trong đó : p là áp suất dầu trong xilanh bơm piston
D là đường kính xilanh bơm piston roto

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 11



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

Áp lực chất lỏng F thông qua đầu piston tác dụng lên đũa nghiêng và phân thành 2
lực N và Q theo các phương như hình đã vẽ.
N = F.cos thẳng góc với mặt phẳng đĩa
Q = F.sin nằm trong mặt phẳng đĩa và song song với trục x
Lực Q trong mặt phẳng đĩa nghiêng được phân thành lực vòng T và một lực hướng
tâm Qn lực vòng T này sẽ tạo nên momen quay trên trục động cơ kéo tời.
T = Q.sin
Qn = Q.cos
Momen do lực T tạo ra trên trục ( tính cho một piston)
M = T.Rx = Q.sin.Rx = Rx.F. sin. Sin
Trong đó: Rx bán kính mặt trụ phân bố các trục xilanh
là tổng của momen do các piston ở khu vực có áp suất tác dụng gây ra

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
= = F.R.tan.
Với R = Rx.cos
a = là góc giữa hai piston kề nhau
Ta có thể nhận thấy rằng khi Q=Qmax thì M=Mmax và khi Q=Qmin thì M=Mmin tức là
momen thay đổi phụ thuộc vào góc nên có thể điều chỉnh momen quay của động cơ
thủy lực bằng cách thay đổi góc nghiêng của đĩa mà không cần thay đổi áp suất làm
việc của chất lỏng.
Trong động cơ thiết kế này thì tổng momen được xác định như sau:
= = Mdctl

m là số xilanh của động cơ thủy lực
Mdctl là momen động cơ thủy lực
Momen động cơ thủy lực bao gồm (Ma,Mn,Mms)
Momen do lực quán tính
Ma = J.

(Nm)

Trong đó: J- momen quán tính khối lượng trên trục động cơ dầu, Kg.
- Gia tốc góc của trục động cơ, rad/
Vì trong quá trình nâng hàng vận tốc góc của động cơ dầu thay đổi rất nhỏ nên sẽ rất
nhỏ do đó Ma sẽ rất nhỏ, để đơn giãn quá trình tính toán ta bỏ qua Ma
Do masat giữa xilanh và piston trong động cơ piston roto hướng trục là masat ướt nên
momen masat ướt Mms thường bằng 10% Mdctl
Ms=10%Mdctl=0,1Mdctl

(Nm)

Momen do tải trọng ngoài tác dụng lên trục động cơ dầu Mn, giả sử tang tời được nối
với động cơ thủy lực thông qua khớp nối thì Mn=Mt=61312,5 Nm
Momen xoắn tổng cộng tác dụng lên trục động cơ thủy lực :
Mdctl = Ma+Ms+Mn = 0+0,1.61312,5+61312,5 = 67443,75 (Nm)
Theo quá trình tính toán ở trên ta có thông số làm việc của động cơ thủy lực như sau:

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

Momen động cơ thủy lực: Mdctl = 67443,75 Nm
Số vòng quay của động cơ nđc = 45,6 vòng/phút
Áp suất chất lỏng đề tài cho p = 32 Mpa
Hiệu suất của bơm và động cơ thủy lực như sau:
Qb = Qđc = 0,98
ckb = ckđc = 0,95
tlb = tlđc = 1
Trong đó: Q hiệu suất lưu lượng
ck hiệu suất cơ khí
tl hiệu suất thủy lực
 Các thông số làm việc cơ bản của động cơ thủy lực
Momen quay lý thuyết của động cơ thủy lực là:
Mltdc = = = 70993,4 (Nm)
Lưu lượng riêng lý thuyết của động cơ thủy lực
qltdc = Mtldc = .70993,4 = 13,9. (
Lưu lượng lý thuyết của động cơ thủy lực
Qltdc = qltdc.n = 13,9..45,6 = 0,63384 = 10,56.
Lưu lượng thực của động cơ thủy lực
Qdc = Qltdc.Qdc = 10,56..0,98 = 10,34.
Công suất thủy lực
Ntl = p.Qdc =32..11,515. = 330880 W
Công suất trên động cơ thủy lực là
N = Ntl. ck. Q = 368480.0,95.0,98 =308049 W = 308 kW
 Các kích thước cơ bản của động cơ thủy lực
Chọn số piston:
Số piston của máy piston rôt hướng trục thường được chọn từ 7 đến 11. Với
động cơ thường chọn như sau: [4-trang 170]
Lưu lượng riêng

100


100250

>250

Chọn số xilanh

7

9

11

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Chọn số xilanh z = 11
Ta có qltdc = .S.z = .Dr.tan.z = .m. tan.z [2-trang 255]
Trong đó: m là tỷ số giữa đường kính vòng tròn chia Dr với đường kính piston d,
m= xác định theo tỷ lệ sau
[2-trang 256]
Z
M

7
3,1


9
3,6

11
4,5

Trong đó: z là số xilanh của động cơ thủy lực, chọn z = 11 nên m = 4,5.
là góc nghiêng của đĩa, ta lấy max=30 ( đối với động cơ thủy lực)
Sở dỉ phải hạn chế góc không quá lớn vì tăng góc hành trình của các piston sẽ tăng
,nhưng lực tác dụng lên các chi tiết cũng tăng ảnh hưởng đến độ bền của chi tiết. Đường
kính d được xác định, lấy tròn theo tiêu chuẩn, sau đó xác định các kích thước của bơm
Đường kính piston:
d = = = 0,085 m = 85 mm
Chọn d = 85 mm
Đường kính vòng chia
Dr = m.d = 4,5.0,085 = 0,3625 m
Hành trình piston
S = Dr.tan = 0,3625.tan30 = 0,221 m
Từ các số liệu tính toán được ta chọn động cơ thủy lực cho mạch kéo
tời là: A2FM-1000 có các thông số:
Lưu lượng: 1000 cm3/vg
Áp suất: 400 bar
Momen xoắn: 5570 N.m
Tốc độ: 1800 vòng/phút
Lưu lượng cần thiết: Q = qđc.nđc = 1000.45,6 = 45600 cm3/ph = 0,0456 m3/ph
Áp suất cần thiết: p = = 423 MPa
3.3 Tính chọn bơm
Tổng momen gây ra trên truc máy là tổng của momen do các piston ở trong khu vực có
áp suất tác dụng gây ra.
Trong động cơ thiết kế này thì tổng momen được xác định như sau :

= = Mb
Với m là số xylanh của bơm thủy lực
Vì trong hệ thống ta cần thiết kế nên ta chọn bơm piston rôt hướng trục có thể tạo ra
một momen Mb bằng momen lý thuyết của động cơ thủy lực.

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 15


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Mb = Mltdc = 70993,4 (Nm)
Vì ta bỏ qua tổn thất trên đường ống và tại các van nên lưu lượng lý thuyết của động cơ
chính là lưu lượng thực của bơm, trong hệ thống có tất cả hai bơm.
Qltdc = Qb = 10,56. (
Lưu lượng lý thuyết của bơm
Qltb =

= = 10,78.

(

Ta cần tính áp suất mà bơm phải tạo ra được để có thể đảm bảo cung cấp đủ cho động
cơ làm việc và một số hệ thống khác.
Áp suất của bơm được xác định là:
pb = p + p
Trong đó : p là áp suất của dầu làm việc trong hệ thống ( Theo đề tài cho p= 32
Mpa)
p tổn thất áp suất trên đường ống nén, đây là sự giảm áp suất do lực cản
trên đường chuyển động của dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành ( Động cơ dầu và xylanh

truyền lực )
Giả sử dòng chất lỏng chảy trong ống là ổn định thì tổn thất gây ra trong hệ thống thủy
lực gồm có 2 loại : tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ
Để tính tổn thất áp suất trong quá trình làm việc đầu tiên ta cần xác định đường kính
ống và trạng thái dòng chảy ở từng đoạn ống.
 Tính toán ống dẫn
Ta cần dựa vào các thông số về đặc tính của bơm và các đặc điểm thủy lực đường ống.
Ống dẫn phải là loại đường ống được dùng trong điều khiển thủy lực là phổ biến, có thể
chịu được va đập và nhiệt độ cao thường được làm bằng đồng, thép, vải cao su. Để giảm
tổn thất thủy lực ta cần thiết kế đường ống có chiều dài ngắn nhất có thể, ít bị uốn, ít bị
gấp khúc và ít bị giảm tiết diện.
Áp suất làm việc của hệ thống thủy lực p = 32 Mpa, ta chọn dầu công nghiệp Castrol
Hyspin AWS 100 có độ nhớt động học = 100 cSt , khối lượng riêng = 890 kg/
Lưu lượng dòng chảy trong ống

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Q=

(3.29 – trang 31 [ 4])
Trong đó : d đường kính trong của ống (m)
vận tốc dòng chảy trong của ống m/s

 d=

(3.30 – trang 31 [4] )


Xác định đường kính trong của ống hút, chọn 1= 1,5 m/s ( trang 31 [4] )
d1 =

= 0,96 m = 96 mm

Xác định trạng thái dòng chảy trong đoạn ống này
Re1 = = = 1440

(4-2 [1] )

Vì Re1 = 1440 < 2320 do đó dòng chảy trong ống là dòng chảy tầng
Hệ số ma sát dọc đường 1 = = 0,044

( trang 157 [1])

Xác định đường kính ống nén, ta chọn 2 = 3 m/s ( trang 31 [4] )
d2 = = 0,68 m = 68 mm
Xác định trạng thái dòng chảy trong đoạn ống này
Re2 =

=

= 2040

Vì Re2 = 2040 < 2320 do đó dòng chảy trong ống là dòng chảy tầng
Hệ số ma sát dọc đường 2 trên đường ống này tính theo công thức Blasius
2 = = = 0,03

( trang 284 [2] )


Xác định đường kính trong ống xả, chọn v3 = 2 m/s
d3 = = = 0,083 m = 83 mm
Xác định trạng thái dòng chảy của đường ống này
Re3 = = = 1660
Vì Re3 = 1660 < 2320 do đó dòng chảy trong ống là dòng chảy tầng
Hệ số ma sát dọc đường 3 trên đường ống này

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 17


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
3 = = = 0,04
Tổn thất áp suất toàn bộ trên đường ống nén từ bơm đến động cơ thủy lực:
Tổn thất dọc đường: là tổn thất xảy ra trên đường di chuyển của chất lỏng, chủ yếu là do
ma sát. Ta có công thức tính tổn thất dọc đường của chất lỏng
p = .

(N/

(4-7 [1])

Tổn thất cục bộ: là tổn thất xảy ra khi dòng chất lỏng chảy qua các
thiết bị thủy lực, như là khóa van hoặc biến dạng hay thay đổi hướng
đổi vận tốc của dòng chảy tổn thất này được tính như sau
(N/)

pb = .


(4-8 [1])

Vậy tổn thất toàn bộ
p = pa + pb

(N/)

Trong đó: – khối lượng riêng của dầu công nghiệp 100, = 890 kg/
v – vận tốc trung bình của dầu (m/s)
l – chiều dài ống (m)
d – đường kính ống (m)
Các hệ số tổn thất sau được tra ở phụ lục [1]
– hệ số tổn thất cục bộ, được xác định theo từng loại
thiết bị
van giảm áp = 3
khóa thẳng = 0,5 1
các ống nối thẳng t = 0,1 ÷ 0,15
đầu nối với góc ngoặc 90

n

= 1,5 ÷ 2 chọn

n

= 1,5

van phân phối = 2 ÷ 4 chọn = 3


SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Tổn thất áp suất dọc đường trên đường ống nén pa, với chiều dày l = 4
m, đường kính trong của ống nén d2 = 0,068 m, hệ số tổn thất cục bộ
tại đầu nối với góc ngoặc 90, n = 1,5, 2 = 0,03, v2 = 3 m.
pa = 0,03.. = 7068

( N/

Tổn thất áp suất trên van phân phối pb1 với vận tốc dòng chảy qua van
v = 3 m/s, hệ số tổn thất cục bộ = 3
pb1 = . = 3. = 12015

(N/

Tổn thất áp suất trên van khóa lẫn pb2 hệ số tổn thất = 2 , vận tốc v2 =
3 m/s
pb2 = . =2 = 8010

( N/

Vậy tổn thất áp suất toàn bộ trong hệ thống p
p = pa + pb1 + pb2 = 7068 + 12015 +8010
= 27093

(N/


Suy ra bơm cần cung cấp cho hệ thống một áp suất p b
Pb = p + p = 32. + 27093 = 32027093

(N/

 các thông số làm việc cơ bản của bơm
Bơm cần cung cấp cho hệ thống một áp năng p b và một momen Mb
Mb = Mltdctl = 70993,4

(N.m)

Momen lý thuyết bơm
Mltb = = = 74729,9

(N.m)

Lưu lượng riêng lý thuyết của bơm là
qltb = .Mltb = .74729,9 = 0,015

(

Ta có
Qltdc.ndc = qltb.nb

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 19



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
 nb = = = 42,2 ( vòng/phút )
Lưu lượng lý thuyết của bơm
Qltb =qltb.nb = 0,015.42,2 = 0,633 ( = 10,55. (
Lưu lượng của bơm
Qb = Qltb.Q = 10,55..0,98 = 10,339.

(

Công suất thủy lực
Ntl = pb.Qb = 32027328.10,339. =331130 W = 331 (kW)

Công suất trên trục bơm
Ntr = = = 355 (kW)
Đường kính piston bơm
d=
Trong đó: m tỉ số giữa đường kính vòng chia Dr với đường kính piston d, m =
z số xylanh của bơm chọn z = 11 thì m = 4,5
góc nghiêng của đĩa, chọn = 25
Đường kính piston
d = = 0,094m = 94 mm
chọn d = 94 mm
Đường kính vòng chia
Dr = m.d = 4,5.94 = 423 mm
Hành trình piston
S = D.tan = 423.tan25 = 197,2 mm
4. Tính toán thiết kế van khóa lẫn

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A


Trang 20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Kết cấu của van tác động khóa lẫn, thực ra là lắp hai van một chiều điều khiển được
hướng chặn.
Lưu lượng chảy qua van:
Q = ...

( 3-8 [1])

Trong đó: – hệ số lưu lượng
=.d.h.sin - diện tích mặt cắt ngang của khe hở thông
h – độ mở của van theo hướng trục
Do đó ta có h = .

(3 – 9 [1])

Trong đó: d – đường kính dầu vào ,chọn d = 68 mm , D = 78 mm

Để đảm bảo độ kín khít ta tính lực lò xo sao cho độ chênh áp giữa cửa vào và cửa ra của
van là = = 8010 (N/)
Để tránh hiện tượng kẹt khi đóng nút van phải đảm bảo 60. Khi 60 ÷
90 thì chiều cao nâng thường được chọn h = (0,2 ÷ 0,3)d.
(trang
133 [4])
Chọn van có nút côn có góc = 90. = 0,6
[4])
Suy ra h = . =


(bảng 7-1

. = 8,5. (m)

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 21


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Xác định lực lò xo: để đảm bảo độ kính khít ta tính lực lò xo sao cho độ chênh áp giữa
của vào và của ra của van là = = 8010 (N/)
Nếu bỏ qua ma sát thì phương trình cần bằng lực tác dụng lên nút van là:
= =.

(3-10 [1])

Trong đó: – độ nén ban đầu của lò xo (cm)
C – độ cứng của lò xo (kg/cm)
Suy ra . = 2,9

(bar)

Khi bỏ qua lực ma sát thủy động, lực quán tính thì phương trình cân bằng áp suất tại nút
van khi mở là:
= ( + x).C = . = 0,12015. = 4,36

(bar)

Trong đó: – độ nén ban đầu của lò xo

Từ ta tính được C = 1,72 kg/cm, = 1,7 cm
Tra độ cứng và đường kính của lò xo theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2020-77)
Đường kính ngoài của lò xo D = 36 mm
Độ cứng của 1 vòng r = 16,78 N/mm
Đường kính dây lò xo d = 2,8 mm
Biến dạng lớn nhất của một vòng : 7,032 mm
 Tính đường kính dầu ra
Coi lưu lượng ra khỏi van chống khóa lẫn bằng lưu lượng vào xylanh nâng hạ hàng .
v= =
chọn vận tốc làm việc của xylanh bằng 0,2 m/s
= v.
Trong đó: d – đường kính piston chọn theo tiêu chuẩn của xylanh nâng hạ cần
= 0,2. = 2,26.

(

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 22


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Với vận tốc chuyển động trên đường ống nén v = 3 m/s, lưu lượng ra ở van chống khóa
lẫn là:
= v.
Trong đó: – đường kính đầu ra của van khóa lẫn
= = 0,031 m
 Tính đường kính piston đẩy và cần piston đẩy
Xét dòng dầu hồi về bể đi qua van chống khóa lẫn, lực tạo ra bởi dòng dầu cần bằng với
lực lò xo.

Dòng dầu về thùng chứa thường có áp suất p = 3 ÷ 8 kg/, để có sự thay đổi áp suất hợp lý
đó ta có thể thay đổi lực nén của lò xo.
Khi van mở để dòng dầu chảy về thùng , áp suất dòng dầu = 3 kg/ = 2,8 bar
.A
Trong đó: A – diện tích piston
Suy ra A =

=> D

14 mm

Chọn đường kính ngoài của piston điều khiển là D = 100 mm
Chọn đường kính cần piston điều khiển = 20
5. Các phần tử thủy lực trong hệ thống
 Thùng chứa dầu
Thùng chứa dầu dùng để chứa lượng dầu cần thiết để cung cấp cho sự hoạt động của hệ
thống thủy lực đồng thời giải một lượng nhiệt sinh ra trong quá trình làm việc của hệ
thống truyền lực. Thùng dầu cũng là nơi lắng động các chất cặn bã như mạt kim loại, bụi
bẩn

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 23


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC

1

2


3

Hình 4.1 Sơ đồ bố trí thùng dầu
1- Đáy dầu, 2 – Bộ lộc dầu, 3 – vách ngăn

Hình 4.2 Kết cấu thùng chứa dầu
1 – Động cơ dẫn động bơm, 2 - Ống đẩy, 3 – Bộ lọc, 4 – Ngăn hút, 5 – Vách ngăn,
6 – Ngăn xả, 7 – Mắt dầu, 8 – Nắp thùng dầu, 9 - Ống xả dầu về
 Bộ lọc dầu
Trong quá trình làm việc, dầu không tránh khỏi bị nhiễm bản do các chất bẩn từ bên
ngoài, hoặc do bản thân dầu tạo nên. Những chất bẩn này sẽ làm kẹt các khe hở, các
tiết kiệm chảy có kích thước nhỏ trong các cơ cấu làm việc, gây nên những trở ngại,

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 24


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
hư hỏng trong quá trình làm việc của hệ thống. Do đó trong hệ thống này ta dùng bộ
lọc dầu để ngăn ngừa chất bẩn xâm nhập vào bên trong các cơ cấu làm việc.

Hình 4.3 Bộ lọc dầu
 Van an toàn
Trong quá trình hệ thống thủy lực làm việc, luôn có một lượng dầu tháo bớt qua van để
giữ cho áp suất trong hệ thống luôn luôn không đổi, đồng thời khi áp suất chất lỏng
trong hệ thống thủy lực vượt quá trị số quy định, van an toàn sẽ cho lượng dầu chảy qua
van tối đa đề phòng quá tải cho hệ thống


p2
p1

p1

p2

p1

Hình 4.4 Van an toàn

SVTH: DƯƠNG VĂN HÒA – Lớp 17C4A

Trang 25