Luận Văn cải tiến hệ thống điều khiển bằng cơ khí của tầu cuốc sang hệ thống điều khiển bằng thủy lực

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là một đồ án rất quan trọng đối với sinh viên các ngành kĩ thuật nói chung. Để hoàn thành tốt đồ án này đòi hỏi sinh viên cần nắm vững các kiến thức cơ bản của nhiều môn học, đặc biệt kiến thức của môn học liên quan đến đề tài tốt nghiệp.
Trong công cuộc cách mạng công nghiệp hóa và hiện đại hóa, hệ thống điều khiển bằng thủy lực đóng vai trò quan trọng. Nó góp phần trong việc tự động hóa điều khiển các thiết bị và máy móc nhằm nâng cao độ chính xác của thiết bị vận hành, tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, dẫn tới giảm giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm .
Việc cải tiến hệ thống điều khiển bằng cơ khí của tầu cuốc sang hệ thống điều khiển bằng thủy lực là biện pháp nhằm tăng độ chính xác làm việc ,nâng cao năng suất lao động.















Chương I
NỘI DUNG VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.

1. Nội dung
Các loại tàu cuốc ở nước ta chủ yếu sử dụng các loại động cơ điện kết hợp với truyền động cơ khí để điều khiển hệ thống làm việc của tàu.
Với hệ thống điều khiển kiểu này thường không có cơ cấu hạn chế quá tải và cơ cấu hạn chế hành trình, thiết bị dễ bị kẹt khi gặp vật cản trong nước như đất đá cứng, đám thực vật gây ra quá tải trong hệ thống, dẫn tới thiết bị cũng như động cơ bị hư hỏng. Đối với động cơ điện thì khả năng chịu quá tải trong thời gian rất ngắn (tính bằng giây) nên động cơ dễ cháy.
Động cơ thủy lực thì bền , có thể ngâm trong nước cho nên có thể nối trực tiếp với lưỡi xén, không cần qua một số cơ cấu truyền động khác.
Môi trường làm việc của tàu là môi trường làm việc trên nước nên thiết bị khó bảo quản, dễ hư hỏng, khi hệ thống làm việc sẽ có rung động lớn ảnh quá trình xén.
Trước thực trạng trên chúng ta cần phải đánh giá, phân tích nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển của tàu để đáp ứng những đòi hỏi ngày càng cao về kĩ thuật và năng suất của tàu.
Ngày nay xu hướng chung trên thế giới là sử dụng các thiết bị thủy lực vào mọi lĩnh vực và nó đem lại hiệu quả rất rõ ràng.
Khi sử dụng hệ thống điều khiển bằng thủy lực vào thay thế cho hệ thống điều khiển bằng điện ,cơ khí thì ta thấy ngay được những ưu điểm của nó:
-Bền và nhỏ gọn
- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và không cấp, dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc và theo chương trình cho sẵn
- Kết cấu gọn nhẹ vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không phụ thuộc vào nhau. Bộ phận nối thường là những đường ống dễ đổi chỗ.
- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.
- Làm việc, sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong hệ thống cơ khí, điện nhờ lực quán tính nhỏ bơm và động cơ,nhờ tính chịu nén của dầu.
- Dễ biến 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 hệ thống phức tạp nhiều mạch.
- Tự động hóa đơn giản, kể cả thiết bị phức tạp, bằng cách sử dụng các phần tử tiêu chuẩn hóa.
Tuy nhiên, hệ thống điều khiển bằng thủy lực cũng gặp một số nhược điểm như sau:
-Mất mát trong đường ống và rò rỉ bên trong các phần tử làm giảm hệ số và hạn chế phạm vi sử dụng.
-Khó giữ được vận tốc không thay đổi khi phụ tải thay đổi.
-Khi mới khởi động nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định ,vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt thay đổi.
Tóm lại, với trình độ đóng tàu ở nước ta hiện nay, một ngành đang là ưu tiên hàng đầu của nước ta việc đóng mới một con tàu là rất dễ dàng ,c việc nhập thiết bị thủy lực từ một số hãng của nước ngoài ta hoàn toàn có thể sản xuất ra tàu cuốc điều khiển bằng hệ thống thủy lực khá hiện đại phù hợp với yêu cầu của ta. Không những đảm bảo về mặt kĩ thuật mà giá thành đầu tư sẽ giảm rất nhiều so với việc ta mua mới cả con tàu.
2. Mục tiêu của đề tài
Hiện nay, đất nước đang trên đà phát triển, từng bước tiến tới công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, thì việc áp dụng những tiến bộ của khoa học kĩ thuật vào trong sản xuất là một xu thế tất yếu. Điều này sẽ làm cho các thiết bị sẽ trở nên hiện đại thay thế dần cho các máy móc đã cũ và lạc hậu, không đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng cao của sản xuất.
Việc cải tiến hệ thống điều khiển của tàu cuốc cũng không nằm ngoài xu hướng phát triển này. Vì vậy mục tiêu của đề tài là:
Tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển bằng thủy lực, thay thế cho hệ thống điều khiển cơ khí, điện của tàu cuốc hiện đang sử dụng tại Việt Nam.





Chương 2
SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

I. GIỚI THIỆU MỘT SỐ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA TÀU CUỐC
Giới thiệu một số sơ đồ điều khiển bằng hệ thống thủy lực trang bị cho tàu cuốc hiện đang được sử dụng hiện nay:
1. Sơ đồ tàu cuốc Hà Lan
Đây là một sơ đồ hệ thống điều khiển bằng thủy lực của tàu cuốc thuộc loại hiện đại trên thế giới hiện nay.
Hệ thống có ưu điểm : Dùng xilanh thủy lực để nâng hạ cơ cấu di chuyển của tàu, quá trình nâng hạ cọc di chuyển đều được điều khiển nhẹ nhàng và chính xác.
Tuy nhiên,đây là hệ thống phức tạp, khả năng ứng dụng của sơ đồ vào thực tế tại nước ta là khó khăn vì nhiều lí do:
- Có quá nhiều thiết bị được sử dụng trong hệ thống trong khi yêu cầu sử dụng không cần đến nên vốn đầu tư mua thiết bị để lắp đặt là đắt tiền.
- Nếu có hư hỏng xảy ra thì mất nhiều thời gian để sửa chữa, ảnh hưởng đến tiến độ công việc.
- Đội ngũ công nhân điều khiển tàu phải được đào tạo
Do yêu cầu sử dụng của tàu cuốc phải phù hợp với điều kiện kinh tế và sản xuất nên ta chỉ dùng sơ đồ điều khiển đơn giản ,nhưng vẫn đáp ứng được các yêu cầu kĩ thuật đề ra.
2. Sơ đồ tàu cuốc Hải Ly (Pháp)
2.1. Nguyên lí làm việc của tàu
Nguyên lí hoạt động của hệ thống dẫn động môtơ thủy lực quay lưỡi cắt:
Môtơ thủy lực quay lưỡi cắt được cung cấp dầu từ hai tổng bơm A và B. Khi cắt với tốc độ thấp người ta sử dụng tổng bơm A hoặc B, khi cần cắt với tốc độ lớn người ta kết hợp cả hai tổng bơm A và B , nhờ hai van phân phối (16) và (18). Hai van phân phối này được điều khiển bằng tay gạt.
Để đảm bảo an toàn cho động cơ thủy lực khi gặp quá tải người ta dùng hai van an toàn (17). Khối van an toàn (13) bảo vệ cho tổng bơm Avà B.
Nguyên lí hoạt động của hệ thống dẫn động động cơ cuốn cáp tời neo:
Động cơ thủy lực di chuyển (20) ,(22) được cung cấp dầu có áp từ bơm C, Khi tác động vào van phân phối (11) hoặc (12) thì động cơ thủy lực được nối với đường cao áp từ bơm cấp lên, qua đó động cơ thủy lực hoạt động và quá trình cuốn cáp tời neo được thực hiện. Khi áp suất trong hệ thống vượt quá giá trị cho phép của van tràn thì dầu từ bơm sẽ qua van tràn giảm tải cho bơm , qua bộ lọc về bể dầu. Khi hai van phân phối ở vị trí trung gian thì dầu từ bơm không cung cấp được cho động cơ và hồi về bể qua bộ lọc.
Nguyên lí hoạt động của hệ thống dẫn động cơ cấu nâng hạ cọc:
Khi nâng hạ cọc thì tàu không di chuyển và ngược lại, chính vì vậy mà hệ thống chỉ sử dụng một bơm nguồn C cung cấp dầu cho cả hệ thống nâng ,hạ cọc. Khi bơm nguồn hoạt động ta tác động vào van phân phối (10) hoặc (9) thì động cơ thủy lực được nối với đường dầu cao áp từ bơm cấp lên, làm quay động cơ thủy lực (23) hoặc (29), lúc này dầu qua van lôgic (26) đến mở phanh thường đóng (28) và quá trình nâng và hạ cọc được thực hiện. Để đảm bảo an toàn cho động cơ khi làm việc người ta bố trí van an toàn. Tốc độ nâng hạ cọc di chuyển được điều chỉnh nhờ bộ điều tốc (25).
Nguyên lí hoạt động của hệ thống dẫn động cơ cấu nâng cần xén:
Động cơ thủy lực nâng hạ dàn lưỡi cắt được cung cấp dầu từ bơm D, khi tác dụng vào van phân phối (8) thì động cơ thủy lực được nối thông với đường cao áp, dầu với áp suất cao sẽ cung cấp cho động cơ, làm quay động cơ. Khi động cơ làm việc thì dầu sẽ qua van logic làm phanh (31)thường đóng được mở ra, quá trình nâng hạ cần xén được thực hiện. Để đảm bảo an toàn cho động cơ làm việc người ta bố trí cụm van an toàn và một chiều(35).
2.2. Nhận xét
Đây là sơ đồ cũng khá phức tạp.
Ưu điểm của hệ thống này là động cơ dẫn động bộ công tác quay hai tốc độ Tùy thuộc vào loại đất mà bộ công tác có thể quay nhanh hoặc quay chậm.
Nhược điểm của hệ thống là việc nâng hạ cọc di chuyển dùng tời , dùng tời thì trong quá trình nâng lên diễn ra bình thường nhưng trong quá trình hạ cọc thì chủ yếu dựa vào tải trọng bản thân, nếu bị kẹt rất khó xử lí. Chính vì vậy ta nên dùng xilanh thủy lực để nâng hạ cơ cấu di chuyển, việc chế tạo và sửa chữa đơn giản hơn nhiều so với việc sửa chữa chế tạo động cơ thủy lực.
3. Sơ đồ tàu cuốc Hưng Yên
3.1. Nguyên lí làm việc
hệ thống dẫn động cơ cấu nâng hạ cọc của tàu:
Hệ thống được cung cấp dầu từ bơm A, khi bơm làm việc, chất lỏng sau khi qua bộ lọc được bơm đẩy đến van phân phối với một áp suất nhất định nếu áp suất này vượt quá giới hạn thì chất lỏng sẽ qua van an toàn hồi về bể .
Các van phân phối được điều chỉnh bằng điện từ. Chất lỏng sau khi qua van phân phối sẽ qua bộ điều tốc .Bộ điều tốc dùng để điều chỉnh tốc độ lưu thông của chất lỏng trong đường ống. Dỗu sẽ qua van chống rơi(van 1 chiều có điều khiển) đẩy pittông đi xuống và cọc được hạ. Khi nâng cọc thì chất lỏng áp lực đồng thời đẩy pittông đi lên và đẩy pittông trong van chống rơi đi lên làm van một chiều mở ra ,dầu sẽ qua van chống rơi hồi về bể.
hệ thống dẫn động cơ cấu cuốn tời cáp neo: