Đồ án tốt nghiệp: Tổng quan về Máy đào Hitachi ZX200-3 và Hệ thống điều khiển

Tổng quan chi tiết về đồ án tốt nghiệp máy đào Hitachi ZX200-3. Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng và các khía cạnh kỹ thuật quan trọng của dòng

• Tác giả: Trần Văn Du
• Người hướng dẫn: Bùi Văn Trầm
• Trường học: Đại học Công nghệ Giao thông vận tải
• Chuyên ngành: Cơ khí máy xây dựng
• Đề tài: Tổng quan về máy đào Hitachi ZX200-3
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu tổng quan về máy đào Hitachi ZX200 3

Máy đào Hitachi ZX200-3 là một trong những dòng máy đào thủy lực phổ biến của hãng Hitachi, được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng và khai thác khoáng sản. Máy có công suất mạnh mẽ, hiệu suất cao và tính năng an toàn tiên tiến, đáp ứng được các yêu cầu xây dựng hiện đại.

1.1. Các thông số kỹ thuật của máy đào Hitachi ZX200 3

Máy đào Hitachi ZX200-3 có trọng lượng vận hành khoảng 20.800 kg, chiều dài tổng thể là 9.990 mm, chiều rộng là 2.990 mm và chiều cao là 3.590 mm. Hệ thống động cơ của máy là một động cơ diesel Hitachi A07F-WTDTAC, có công suất 126 kW (171 hp) và dung tích xi lanh là 6.997 cc. Hệ thống thủy lực của máy bao gồm hai bơm thủy lực, một bơm chính và một bơm phụ, cung cấp áp suất thủy lực tối đa là 345 bar.

1.2. Phạm vi làm việc và hệ thống di chuyển

Máy đào Hitachi ZX200-3 có thể hoạt động trong các điều kiện nhiệt độ từ -20°C đến +50°C và cao độ tối đa là 2.500 m. Hệ thống di chuyển của máy bao gồm hệ thống bánh xích, giúp máy có thể di chuyển dễ dàng trên các địa hình khác nhau. Hệ thống khung gầm của máy được thiết kế để chịu tải trọng lớn, đảm bảo an toàn và ổn định khi máy đào trong các điều kiện làm việc khắc nghiệt.

1.3. Cơ cấu quay sàn và nguyên lý hoạt động

Máy đào Hitachi ZX200-3 sử dụng cơ cấu quay sàn thủy lực để điều khiển các động tác đào và vận chuyển đất đá. Cơ cấu quay sàn bao gồm một số bộ phận chính như dao đào, tay gầu, bánh răng, trục quay và khớp nối. Nguyên lý hoạt động của máy đào dựa trên việc sử dụng áp suất thủy lực để điều khiển các bộ phận trên, giúp máy có thể đào và vận chuyển đất đá một cách hiệu quả và chính xác.

II. Hệ thống điện điều khiển thủy lực trên máy đào Hitachi ZX200 3

Hệ thống điện điều khiển thủy lực trên máy đào Hitachi ZX200-3 là một trong những yếu tố quan trọng giúp máy có thể hoạt động hiệu quả và an toàn. Hệ thống bao gồm nhiều bộ phận và thành phần, bao gồm bộ điều khiển (MC), cảm biến áp suất, van điều khiển, van điện tử, rơ le, công tắc, quá trình điều khiển hệ thống thủy lực và hệ thống điều khiển động cơ.

2.1. Hệ thống điện trên máy đào Hitachi ZX200 3

Hệ thống điện trên máy đào Hitachi ZX200-3 bao gồm một số thành phần chính như hệ thống điện bắt đầu, hệ thống điện điều khiển, hệ thống điện chiếu sáng, hệ thống điện thông tin và hệ thống điện an toàn. Hệ thống điện bắt đầu bao gồm các bộ phận như pin bắt đầu, máy phát điện, bơm khởi động và tuabin. Hệ thống điện điều khiển bao gồm bộ điều khiển (MC), cảm biến áp suất, van điều khiển, van điện tử, rơ le và công tắc.

2.2. Bộ điều khiển MC và các thành phần

Bộ điều khiển (MC) là thành phần trung tâm của hệ thống điện điều khiển thủy lực trên máy đào Hitachi ZX200-3. Bộ điều khiển nhận các tín hiệu từ các cảm biến và bộ phận điều khiển, sau đó xử lý và điều khiển các bộ phận trên máy theo các chương trình đã được lập trình trước đó. Các thành phần chính của bộ điều khiển bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ, bộ điều khiển đầu ra, bộ điều khiển đầu vào và bộ điều khiển hiển thị.

2.3. Quá trình điều khiển hệ thống thủy lực

Quá trình điều khiển hệ thống thủy lực trên máy đào Hitachi ZX200-3 bao gồm nhiều bước, bắt đầu từ khi bộ điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến và bộ phận điều khiển, đến khi các bộ phận trên máy được điều khiển theo chương trình đã lập trình trước đó. Các bước chính trong quá trình điều khiển bao gồm nhận tín hiệu, xử lý tín hiệu, điều khiển van thủy lực, điều khiển bơm thủy lực, điều khiển động cơ và điều khiển các bộ phận trên máy theo chương trình đã lập trình trước đó.

III. Chẩn đoán kĩ thuật và bảo dưỡng phần tử trong hệ thống điện điều khiển thủy lực trên máy đào ZX200 3

Hệ thống điện điều khiển thủy lực trên máy đào Hitachi ZX200-3 cần được bảo trì và bảo dưỡng thường xuyên để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả và an toàn. Chẩn đoán kĩ thuật và bảo dưỡng phần tử trong hệ thống điện điều khiển thủy lực là một trong những khâu quan trọng trong quá trình bảo trì và bảo dưỡng máy.

3.1. Những hư hỏng thường gặp trong hệ thống điện điều khiển thủy lực

Những hư hỏng thường gặp trong hệ thống điện điều khiển thủy lực trên máy đào Hitachi ZX200-3 bao gồm hư hỏng trong bộ điều khiển (MC), hư hỏng trong các cảm biến áp suất, hư hỏng trong van điện tử, hư hỏng trong rơ le và công tắc, hư hỏng trong hệ thống điện bắt đầu, hư hỏng trong hệ thống điện chiếu sáng, hư hỏng trong hệ thống điện thông tin và hư hỏng trong hệ thống điện an toàn.

3.2. Phương pháp chuẩn đoán hư hỏng

Phương pháp chuẩn đoán hư hỏng trong hệ thống điện điều khiển thủy lực trên máy đào Hitachi ZX200-3 bao gồm các bước như kiểm tra các bộ phận trên máy, kiểm tra các dây điện và kết nối, kiểm tra các cảm biến và bộ phận điều khiển, kiểm tra các van thủy lực và bơm thủy lực, kiểm tra động cơ và hệ thống điện bắt đầu, kiểm tra hệ thống điện chiếu sáng, kiểm tra hệ thống điện thông tin và kiểm tra hệ thống điện an toàn. Có thể sử dụng các thiết bị chẩn đoán chuyên dụng hoặc các phương pháp chẩn đoán thông thường để phát hiện và chẩn đoán hư hỏng.

3.3. Xây dựng quy trình chẩn đoán mã lỗi

Xây dựng quy trình chẩn đoán mã lỗi là một trong những cách hiệu quả để phát hiện và chẩn đoán hư hỏng trong hệ thống điện điều khiển thủy lực trên máy đào Hitachi ZX200-3. Quy trình chẩn đoán mã lỗi bao gồm các bước như ghi nhận các thông tin về lỗi, sử dụng các thiết bị chẩn đoán chuyên dụng để đọc mã lỗi, so sánh mã lỗi với bảng mã lỗi đã được lập trình trước đó, xác định vị trí và nguyên nhân của lỗi, và thực hiện các biện pháp khắc phục theo quy trình đã lập trình trước đó.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO HITACHI ZX200-3 1. Công dụng của máy đào thủy lực Hitachi ZX200-3. Máy đào thủy lực HITACHI ZX200-3 là sản phẩm do tập đoàn HITACHI (Nhật Bản) sản xuất và được đưa vào sử dụng tại Việt Nam trong vài năm gần đây.

Thiết bị công tác chính được lắp trên máy là gầu ngược. Ngoài ra, xe cơ sở của máy còn được trang bị các thiết bị phụ để thực hiện các chức năng khác như: cẩu, đục đá, đóng cọc, ấn bấc thấm. Máy được sử dụng để làm các công việc sau : Đào hố móng, đào hào, đào sông, toa quay có thể đảm bảo điều kiện tốt để đào đất và thao tác vào bãi thải và các phương tiện vận chuyển. Trong hệ thống thủy lực máy đào người ta thường sử dụng bơm piston roto hướng trục và sử dụng loại bơm kép cùng với mô tơ thủy lực piston roto hướng trục, loại trục nghiêng.

Động cơ quay toa sử dụng trên máy đào HITACHI ZX200-3 sử dụng loại mô tơ thủy lực roto hướng trục. Để điều khiển thao tác của bộ công tác ta sử dụng hệ thống các xylanh và thông qua các van phân phối. SVTN: TRẦN VĂN DU 2 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG Hình 1-1: Máy đào HITACHI ZX200-3 1. Các thông số kĩ thuật của máy đào Hitachi ZX200-3.

Các thông số kĩ thuật. Hình 1-2: Các thông số kích thước Bảng 1-1: Các thông số kích thước Thông số Đơn Kích SVTN: TRẦN VĂN DU 3 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG vị thước Dung tích gầu m3 0.8 Khối lượng máy kg 1980 0 A Tổng chiều dài mm 2800 B Chiều cao tổng thể mm 2950 C Bán kính quay của máy mm 2750 D Chiều cao gầm mm 450 E Chiều cao từ mặt đất đến đối trọng mm 1030 F Chiều cao từ nắp động cơ mm 2270 G Chiều rộng cấu trúc phía trên mm 2710 H Chiều dài xích mm 4170 I Chiều rộng xích mm 2800 J Khoảng cách từ bánh sao đến bánh mm 3370 dẫn hướng K Chiều rộng một bên xích mm 600 Áp lực xuống mặt đất kPa 44 Tốc độ quay Vòn 13.3 g/ phút Tốc độ di chuyển(thỏ/rùa) km/ 5. h 5 Độ dốc cho phép Độ 35 SVTN: TRẦN VĂN DU 4 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG 1. Phạm vi làm việc.

Hình 1-3: Các thông số phạm vi làm việc Bảng 1-2: Các thông số phạm vi làm việc Thông số Kích Đ thước ơ n v ị A Bán kính đào tối đa 9430 m m B Độ sâu đào tối đa 6180 SVTN: TRẦN VĂN DU 5 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG m m C Chiều cao đào duỗi gầu tối đa 9670 m m D Chiều sâu đào cuộn gầu tối đa 6830 m m E Chiều cao vận chuyển 3180 m m F Chiều dài vận chuyển 9650 m m G Bán kính quay nhỏ nhất 3280 m m SVTN: TRẦN VĂN DU 6 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG 1. Hình 1-4: Bố trí chung của máy 1- Xy lanh gầu; 2- Xy lanh tay; 3- Xy lanh cần; 4- Cổ góp trung tâm; 5- Bánh răng quay sàn; 6- Motor quay sàn; 7- Thùng dầu diesel; 8- Thùng dầu thủy lực; 9- Van phân phối; 10- Van xả lọc; 11- Bơm chính; 12- Động cơ; 13- Két làm mát khí nạp; 14- Điều hòa; 15- Két nước làm mát động cơ; 16- Ắc quy; 17- Bánh sao chủ động; 18- Két làm mát dầu thủy lực; 19- Két làm mát dầu động cơ; 20- Bầu lọc khí; 21- SVTN: TRẦN VĂN DU 7 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG Hộp điều khiển tín hiệu; 22- Khóa van điện; 23- Bàn đạp di chuyển; 24- Tay trang điều khiển Kết cấu của máy gồm có hai phần chính: Phần máy cơ sở và phần thiết bị công tác Phần máy cơ sở: Cơ cấu di chuyển chủ yếu dùng để di chuyển máy trong công trường. Nếu cần di chuyển máy với cự ly lớn phải có thiết bị vận chuyển chuyên dùng. Cơ cấu quay dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá trình đào và đổ đất.

Trên bàn quay người ta bố trí động cơ, các bộ truyền động, cơ cấu điều khiển… Cabin là nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của máy. Đối trọng là bộ phận cân bằng bàn quay và ổn định của máy. Phần thiết bị công tác: Cần một đầu được lắp khớp trụ với bàn quay còn đầu kia được lắp với tay cần. Cần được nâng lên hạ xuống nhờ xy lanh cần.

Tay cần một đầu lắp khớp trụ với cần còn đầu kia với gầu, co duỗi nhờ xy lanh tay cần. Quá trình đào và đổ đất của gầu được thực hiện nhờ xy lanh gầu. Gầu thường được lắp thêm các răng để làm việc ở nền đất cứng. Động cơ là phần quan trọng và có giá thành đắt nhất trong các thiết bị của máy.

Năng suất của máy quyết định bởi công suất của động cơ và lượng tiêu hao nhiên liệu tối thiểu. Máy đào ZX200-3 sử dụng động cơ suzu AH-4HK1XYSA-02 có bố trí trục cam OHC, có turbo tăng áp và có hệ thống phun nhiên liệu điện tử bằng ống common rail. Đây là nguồn động lực dùng để dẫn động bơm thuỷ lực chính và bơm điều khiển. Nhằm biến đổi nhiệt năng sinh ra do đốt cháy nhiên liệu thành cơ năng dẫn động quay động cơ.

Cơ năng này biến đổi thành năng lượng của dòng chất lỏng nhờ bơm chính Hitachi. Bơm chính truyền năng lượng tới động cơ dẫn động cơ cấu di chuyển, cơ cấu quay sàn và thiết bị công tác. SVTN: TRẦN VĂN DU 8 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG Hình 1-5: Động cơ máy đào ZX200-3 1- Cảm biến 5- Cảm biến 8- Cảm biến 11- Cảm trục; cam nhiệt độ dầu; áp suất dầu biến tăng thủy lực; nhiệt độ; 2- Công tắc 6- Cảm biến 9- Kim phun; 12- Cảm nhiệt; vòng tua; biến tăng áp; 3- Cảm biến 7- Trợ động 10- Van tuần 13- Công tắc nhiệt độ bơm chuyển hoàn khí xả; sấy nóng; nước làm tiếp; SVTN: TRẦN VĂN DU 9 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG mát; 4- Cảm biến áp suất trong ống common rail; *Các thông số của động cơ: Nhà sản suất Isuzu Kí hiệu 4HK1XYSA-02 Loại Động cơ diesel, có tubor tăng áp, phun nhiện liệu điện tử. Số xylanh/ đường kính/ hành trình 4/ 115mm/ 125mm Dung tích xylanh 5139cm3 Công suất định mức 114 kW/ 1800 vòng/phút Tỷ số nén 17.5 Khối lượng 478kg Thứ tự nổ 1-3-4-2 Chiều quay Theo chiều kim đồng hồ(nhìn từ phía quạt) 1.

Bơm chính Bơm chính trong hệ thống truyền động thủy lực của máy đào HPV118HW-23B là loại bơm kép kiểu pit tông rô to hướng trục thay đổi lưu lượng, nó có nhiệm vụ quan trọng là hút dầu từ thùng chứa và bơm đi tới các cơ cấu trung gian và bộ phận chấp hành với một áp suất làm việc và lưu lượng nhất định để dẫn động các cơ cấu chấp hành như mô tơ quay toa, mô tơ di chuyển và xy lanh thủy lực. SVTN: TRẦN VĂN DU 10 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG Hình 1-6: Bơm chính của máy 1- Bơm điều 4- Cảm biến áp suất 7- Van điện điều khiển lưu khiển; bơm 1; lương; 2- Bơm 2; 5- Cảm biến áp suất 8- Cảm biến áp suất điều khiển bơm 2; bơm 2; 3- Bơm 1; 6- Van điện điều 9- Cảm biến điều khiển áp suất khiển công suất bơm; bơm 1; 1. Hệ thống khung gầm và di chuyển. Khung gầm Khung gầm của máy ZX200-3 là nơi nâng đỡ hầu hết các chi tiết Khoảng cách từ mặt dưới khung di chuyển so với mặt đất của máy ZX200-3 là 450 mm.

Đây là khoảng cách lớn giúp máy có thể di chuyển trên đoạn đường có nhiều chướng ngại và mấp mô thấp. SVTN: TRẦN VĂN DU 11 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG Hình 1-7: Kết cấu khung gầm của máy ZX200-3 b. Di chuyển Máy đào ZX200-3 có cơ cấu di chuyển bánh xích, thiết bị di chuyển bánh xích được dùng rộng rãi, phổ biến ở các máy làm đất. Thiết bị di chuyển bánh xích cho phép giảm đáng kể áp suất lên đất, thường là 40 - 100 KPa và phân bố tương đối đều trên bề mặt tựa nên thích hợp với các nền đất khác nhau.

Thiết bị di chuyển bánh xích có lực bám lớn, tính năng thông qua tốt, khả năng vượt dốc lớn, Máy đào ZX200-3 có thể vượt dốc 350. Nhược điểm của thiết bị di chuyển bánh xích là trọng lượng lớn (có khi tới 40% trọng lượng máy), cấu tạo phức tạp, chế tạo, lắp ráp, sửa chữa khó khăn, các chi tiết của thiết bị di chuyển chóng mòn, thời gian phục vụ nhỏ khoảng 2000 - 2500h, lực cản di chuyển lớn, vận tốc di chuyển thấp khoảng 3 - 6 km/h (lực cản di chuyển không nhỏ hơn 10 - 12% ở điều kiện đường sá tốt và lên tới 40% khi đường sá xấu) và phạm vi hoạt động di chuyển trong khoảng 100m mới bảo đảm tính kinh tế cũng như kỹ thuật. SVTN: TRẦN VĂN DU 12 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG Hình 1-8: Hệ thống di chuyển của máy 1-Bánh dẫn hướng; 4- Bánh sao chủ động; 7- Tấm chắn giữa; 2- Bệ đỡ; 5- Bánh tỳ; 8- Cơ cấu căng xích; 3- Bánh đỡ; 6- Đế tựa; 1. Cơ cấu quay sàn.

Công suất cơ học từ động cơ điện hoặc động cơ Diezel biến đổi thành công suất thủy lực thông qua bơm. Bơm truyền công suất thủy lực vào cụm phân phối rồi truyền tới cơ cấu quay sàn ( Mô tơ quay sàn). Điều khiển bằng cách đóng mở con trượt thông qua áp điều khiển. Khi mô tơ quay sàn nhận năng lượng truyền động sẽ truyền năng lượng vào hộp giảm tốc hành tinh gồm bánh răng hành tinh, bánh răng nhỏ vành tựa quay và bánh răng lớn SVTN: TRẦN VĂN DU 13 LỚP: 69DCMX21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: BÙI VĂN TRẦM-NGUYỄN HỮU HÙNG Hình 1-9: Sơ đồ khối cơ cấu quay sàn Hình 1-10: Kết cấu cơ cấu quay sàn 1.

Nguyên lí hoạt động. Máy đào thuỷ lực Hitachi ZX200-3 với trang bị chính là gầu ngược thường làm việc trên nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy. Sự làm việc của máy diễn ra theo từng chu kỳ như sau: Đưa máy đến vị trí làm việc, vươn và hạ gầu xuống vị trí cần cắt đất, thực hiện cắt và tích đất bằng cách quay tay gầu hoặc kết hợp quay tay gầu và quay gầu, nâng gầu ra khỏi tầng đào, đưa máy đến vị trí đổ đất và xả đất qua miệng gầu.