Nghiên cứu lựa chọn kết cấu và xây dựng mạch điều khiển truyền động thủy lực cho hệ thống nâng trút sắn củ tải trọng 30-60 tấn

 ISSN 2354-0575
 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN KẾT CẤU
 VÀ XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
 CHO HỆ THỐNG NÂNG TRÚT SẮN CỦ TẢI TRỌNG 30-60 TẤN
 Nguyễn Đình Tùng1, Đỗ Thị Thanh Xuân1,2
 1 Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp, Bộ Công Thương
 2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
 Ngày tòa soạn nhận được bài báo: 09/04/2018 
 Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 11/05/2018
 Ngày bài báo được duyệt đăng: 15/05/2018
Tóm tắt:
 Nội dung bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, lựa chọn nguyên lý, kết cấu của cầu nâng-lật xe chở 
sắn củ với tải trọng nâng 30-60 tấn. Kết quả đã đưa ra được (tìm ra được) sơ đồ nguyên lý kết cấu cho hệ 
thống, đã thiết lập được sơ đồ tính toán cho hệ thống và xây dựng/thiết lập được sơ đồ mạch truyền động và 
điều khiển thủy lực phù hợp để điều khiển hệ thống cầu nâng đảm bảo an toàn khi nâng, trút đổ sắn nguyên 
liệu không lật dọc đối với hệ thống cầu nâng.
Từ khóa: mạch thủy lực, hệ thống thủy lực, hệ thống điều khiển thủy lực, cầu nâng lật.
1. Đặt vấn đề Việt Nam phần lớn được chế biến thành tinh bột, 
 Cây sắn hiện nay vẫn được trồng rộng rãi riêng về tinh bột xuất khẩu, theo thống kê của Hải 
trên 100 quốc gia trên toàn thế giới với nhiều quy quan cho thấy, xuất khẩu tinh bột sắn của Việt Nam 
mô canh tác khác nhau, tập trung chủ yếu ở các những năm gần đây ngày một tăng trưởng khá ấn 
nước có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới như châu tượng so với các năm trước đây, ngành tinh bột sắn 
Phi, châu Á, Nam Mỹ và một số nước khác. Tổ chức thu về khoảng gần 1000 triệu đô la Mỹ từ xuất khẩu, 
nông lương liên hợp quốc (FAO) đã xếp cây sắn là tăng so với giá trị xuất khẩu của một số mặt hàng 
một trong những cây lương thực có vị trị quan trọng nông sản khác [2].
trong cơ cấu nền kinh tế ở các nước đang phát triển Hiện tại ở Việt Nam đã có nhiều nhà máy chế 
(trong đó có Việt Nam) sau lúa, gạo, ngô. Ngoài biến tinh bột sắn quy mô công nghiệp, chưa kể các 
việc cung cấp lương thực cho con người và gia súc, cơ sở tư nhân chế biến nhỏ lẻ. Nhưng hầu hết các 
sản phẩm từ sắn còn làm nguyên liệu chính cho nhà máy chế biến tinh bột sắn quy mô công nghiệp 
một số ngành công nghiệp nhẹ như chế biến, dược (năng suất từ 400-500 tấn củ/ngày) khi nhập nguyên 
phẩm, hóa chất[1,2]. liệu bằng các ô tô tải loại thông thường không có 
 Hiện tại Việt Nam tỷ lệ dân số làm nông “ben nâng” với tải trọng thường từ 20-40 tấn vẫn 
nghiệp vẫn chiếm khá lớn, trong những năm gần đây phải tháo dỡ củ sắn tươi xuống sân nhà máy chế 
theo chủ trương của Chính phủ và Bộ nông nghiệp biến bằng thủ công là sử dụng sức người để tháo dỡ, 
và phát triển nông thôn đẩy mạnh tái cơ cấu ngành cào từ xe xuống sân (Hình 1), như vậy tốn rất nhiều 
nông nghiệp nhằm tạo ra các mặt hàng nông nghiệp công sức. Tính trên phương diện kinh tế thì rất kém 
chuyên canh có sức cạnh tranh trên thị trường và hiệu quả. Hơn nữa thời gian xuống liệu chậm như 
hướng tới sản xuất, chế biến các sản phẩm nông vậy còn ảnh hưởng đến diện tích sân bãi vận hành, 
nghiệp theo quy mô công nghiệp, có như vậy mới chất lượng bột cũng giảm sút. Xuất phát từ sự cần 
đủ khả năng để cạnh tranh với các mặt hàng cùng thiết trong sản xuất nêu trên, nội dung bài báo đề 
loại của một số nước trong khu vực như Thái lan, cập về kết quả đã giải quyết vấn đề tồn tại này với 
Indonesia, Malaysia,... trong đó phải kể đến cây sắn việc đưa ra và xây dựng được hệ thống cầu nâng-lật 
và các sản phẩm chế biến từ sắn. xe chở sắn củ có điều khiển, truyền động thủy lực 
 Sắn cùng với lúa và ngô là ba cây trồng được phục vụ cho nhà máy chế biến sắn quy mô 450-500 
ưu tiên nghiên cứu phát triển trong tầm nhìn chiến tấn củ/ngày đáp ứng được cho sản xuất. Kết quả 
lược đến năm 2020 của Bộ NN-PTNT. Các vùng nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao giá trị sản xuất 
trồng sắn chính của Việt Nam được tập trung chủ kinh doanh cho doanh nghiệp.
yếu là Bắc Trung bộ, duyên hải miền Trung, Tây 
Nguyên, Đông Nam bộ và Trung du miền núi phía 
Bắc. Tổng diện tích sắn của 5 vùng sinh thái này 
chiếm khoảng 97% diện tích sắn cả nước. Sắn ở 
Khoa học & Công nghệ - Số 18/Tháng 6 - 2018 Journal of Science and Technology 23
ISSN 2354-0575
 nông nghiệp, xây dựng, để từ đó dựa trên cơ sở lý 
 thuyết về truyền động thủy lực, thiết kế phương án 
 mạch điều khiển và truyền động thủy lực sử dụng 
 cho cầu nâng-lật xe chở sắn củ phục vụ cho nhà 
 máy chế biến sắn quy mô công nghiệp, năng suất 
 400-500 tấn củ tươi/ngày để đáp ứng được nhu cầu 
 sản xuất.
 3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận
Hình 1. Hình ảnh dùng sức người thủ công để tháo/ 3.1. Kết quả phân tích khả năng thay thế cho 
 cào sắn trên xe xuống bãi tập kết một số cầu nâng trong công nghiệp
 1. Cầu nâng xe trong lĩnh vực nâng hàng
2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu Qua quá trình nghiên cứu về nguyên lý kết 
 Lựa chọn, phân tích tính chất hoạt động và cấu đối với hệ thống nâng tải trọng theo phương 
ưu nhược điểm của cầu nâng trong thực tiễn sản thẳng đứng trong công nghiệp được mô tả tóm lược 
xuất đối với một số lĩnh vực trong công nghiệp, như Hình 2 dưới đây.
 Hình 2. Nguyên lý hoạt động và kết cấu của cầu nâng hàng theo phương thẳng đứng [3]
 2. Cầu nâng trong lĩnh vực công nghiệp, xây nguyên lý, kết cấu như Hình 3 phạm vi ứng dụng có 
dựng, dịch vụ và thương mại thể phù hợp trong một số lĩnh vực khác nhau như: 
 Tương tự, trên Hình 3 cũng là thiết bị cầu lĩnh vực kỹ thuật, xây dựng nhà máy/nhà xưởng; 
nâng tải trọng theo phương thẳng đứng. Với thiết bị lĩnh vực xây dựng công nghiệp; lĩnh vực thương 
cầu nâng có sử dụng điều khiển và truyền động thủy mại; lĩnh vực nội thất và vận chuyển/kho tàng, 
lực để nâng tải trọng theo phương thẳng đứng với 
Hình 3. Nguyên lý hoạt động và kết cấu của cầu nâng tải trọng 20 tấn, kích thước sàn nâng 10x1,7m, chiều 
 cao nâng 2,4m [4]
24 Khoa học & Công nghệ - Số 18/Tháng 6 - 2018 Journal of Science and Technology
 ISSN 2354-0575
 3. Cầu nâng ứng dụng trong lĩnh vực vận tải vừa có thể sử dụng để kéo tải trọng “container” vừa 
(kéo và nâng-lật container) có thể lật tháo hàng theo nguyên lý tháo dỡ cả kiện 
 Với nguyên lý kết cấu và hoạt động của cầu (container) khi tải trọng lớn, như vậy rất hiệu quả 
nâng, lật tải trọng như trên Hình 4 cho ta thấy phạm về kinh tế.
vi ứng dụng của thiết bị này rất phong phú, hữu ích, 
 Hình 4. Nguyên lý hoạt động và kết cấu của cầu nâng tải [5]
 4. Một số mạch thủy lực điển hình ứng dụng sơ đồ mạch thủy lực điển hình ứng dụng trong lĩnh 
trong hệ thống thiết bị/cầu nâng vực nâng và di chuyển tải trọng.
 Trên các Hình 5 đến Hình 7 trình bày một số 
 Hình 5. Sơ đồ mạch thủy lực nâng tải trọng dừng tại vị trí giữa [6,97]
Khoa học & Công nghệ - Số 18/Tháng 6 - 2018 Journal of Science and Technology 25
ISSN 2354-0575
 Hình 6. Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển cân bằng với đối trọng [6,9]
Hình 7. Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển ứng dụng trong hệ thống thiết bị di chuyển tải trọng trên mặt phẳng 
 nghiêng [7]
26 Khoa học & Công nghệ - Số 18/Tháng 6 - 2018 Journal of Science and Technology
 ISSN 2354-0575
 Qua sơ đồ các mạch thủy lực đã trình bày kết cấu và thiết kế mạch thủy lực ứng dụng cho cầu 
như trên Hình 5 đến Hình 7 cho thấy các phần tử nâng, lật xe chở sắn.
thủy lực như xi lanh, bơm, van lưu lượng, van điều 
áp, đặc biệt là động cơ thủy lực, có vai trò hết 3.2. Kết quả lựa chọn kết cấu và thiết kế mạch 
sức quan trọng không những về kỹ thuật trong tổng truyền động thủy lực
thể tạo nên một mạch truyền động và điều khiển Qua nghiên cứu tìm hiểu, khảo sát thực 
thủy lực mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động tiễn, kết hợp với việc vận dụng/áp dụng các sơ đồ 
của chúng cũng như ảnh hưởng tới giá thành của hệ nguyên lý kết cấu như trên các hình từ Hình 2 đến 
thống [8]. Để có cơ sở lựa chọn hợp lý về kinh tế, Hình 7 trình bày trên đây, Tác giả đã xây dựng, thiết 
giá thành các phần tử cấu thành mạch truyền động kế, đưa ra được sơ đồ nguyên lý, kết cấu hệ thống 
và điều khiển thủy lực như nêu trên cho hợp lý về thiết bị nâng, lật xe truyền động và điều khiển thủy 
kinh tế nhưng vẫn đảm bảo về kỹ thuật, việc tính lực đồng bộ đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi của các 
toán để xác định các thông số cơ bản đối với với doanh nghiệp chế biến sắn quy mô công nghiệp về 
mạch thủy lực nói chung và các phần tử thủy lực việc tháo, dỡ sắn củ sắn khi tập kết vào sân chuẩn bị 
nói riêng là cần thiết [8]. Dưới đây mục 3.2 trình phục vụ cho sản xuất (Hình 8 - Hình 10).
bày tóm lược về kết quả lựa chọn sơ đồ nguyên lý, 
Hình 8. Kết quả lựa chọn và xây dựng sơ đồ nguyên lý kết cấu của hệ thống cầu nâng-lật xe chở sắn củ quy 
 mô 450-500 tấn củ/ngày (ở trạng thái trước và khi hoạt động)
Hình 9. Kết quả xây dựng/thiết lập sơ đồ tính toán cho hệ thống cầu nâng-lật xe chở sắn củ quy mô 450-
 500 tấn củ/ngày
Khoa học & Công nghệ - Số 18/Tháng 6 - 2018 Journal of Science and Technology 27
ISSN 2354-0575
Hình 10. Kết quả xây dựng/thiết lập sơ đồ mạch truyền động và điều khiển thủy lực ứng dụng cho hệ thống 
 cầu nâng-lật xe chở sắn củ quy mô 450-500 tấn củ/ngày
4. Kết luận sắn; ii- thiết lập/xây dựng được mạch điều khiển 
 - Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết kết quả đã và truyền động thủy lực; iii- bước đầu tính toán sơ 
làm chủ công nghệ, đưa ra mẫu thiết bị hệ thống cầu bộ/xác định được về khả năng chịu tải trọng của hệ 
nâng-lật xe chở sắn củ có điều khiển, truyền động thống khung dầm của thiết bị, tốc độ nâng, chiều 
thủy lực ứng dụng trong nhà máy chế biến sắn quy cao nâng, góc nghiêng làm việc an toàn, các thông 
mô công nghiệp năng suất 450-500 tấn củ/ngày. số kĩ thuật chính của hệ thống truyền động và điều 
 - Lựa chọn, đưa ra được: i- nguyên lý làm khiển thủy lực.
việc, kết cấu của hệ thống cầu nâng, lật xe chở 
Tài liệu tham khảo
 [1].  download năm 2018.
 [2].
 quoc-2018062218065086.chn, download năm 2018.
 [3]. Spackman, H., Mathematical Analysis of Actuator Forces in a Scissor Lift. Naval Command, 
 Control and Ocean Surveillance Center. San Diego, CA 92152-5001, USA, 1994, pp. 3-11.
 [4]. Columbus Mckinnon, Hydraulic Lifting Tables-Standard and High Class Solutions, 2012, pp. 4-5.
 www.cmco.eu/pfaff-silberblau, download năm 2018.
 [5]. Nitereka, C.; Ostrowski, R; Pawl, J., Compact roll-off trailer configurations for container-
 hauling applications. US 2008/0056868 A1, 2008, pp. 3-5.
 [6]. Bùi Hải Triều, Nguyễn Đình Tùng, Truyền động và điều khiển thủy lực ứng dụng, NXB Khoa 
 học kỹ thuật, 2018.
 [7]. Hatami, H., Hydraulic Formulary, Rexroth Bosch Group, 2013, pp. 26-29.
 [8]. Nguyễn Đình Tùng, Bùi Hải Triều, Điều chỉnh tần số quay đĩa dao trên máy thu hoạch mía 
 truyền động thủy lực. Tạp chí Nông nghiệp – Nông thôn, 2005, Tập 2, số 3, tr. 28-30.
 [9]. Holger Watter, Hydraulik und Pneumatik, Grundlagen und Uebungen- Anwendungen und 
 Simulation. 2 Auflage. Vieweg & Teubner Verlag (Studium Buch), 2008, pp. 205-208
28 Khoa học & Công nghệ - Số 18/Tháng 6 - 2018 Journal of Science and Technology
 ISSN 2354-0575
 STUDY ON SELECTION OF STRUCTURE
 AND CONSTRUCTION OF HYDRAULIC CONTROL CIRCUITS
 FOR LIFTING AND DISCHARGING THE CASSAVA ROOTS SYSTEM
 WITH CAPACITY 30-60 TONS
Abstract:
 The article presents the research results, selection of the principle and structure of lifting bridge 
- flip trucks carrying cassava with lifting capacity of 30-60 tons. The results show that the structural
principles of the system have been established, that the system calculations has been established and that 
the appropriate hydraulic control and circuit diagrams can be established. Control the lift system to ensure 
safety when lifting, emptying cassava material does not flip longitudinal lifting system.
Keywords: hydraulic circuit, hydraulic system, hydraulic control system, lifting bridge.
Khoa học & Công nghệ - Số 18/Tháng 6 - 2018 Journal of Science and Technology 29