Máy xúc lật 2 thân là loại máy công trình sử dụng gầu xúc phía trước để xúc, nâng, vận chuyển và đổ các loại vật liệu như đất, cát, đá, than, sỏi hoặc vật liệu xây dựng. Điểm đặc trưng của máy là khung xe được chia thành hai phần và liên kết với nhau bằng khớp nối trung tâm.

So với máy xúc lật 1 thân, kết cấu 2 thân giúp máy bẻ lái linh hoạt hơn, bán kính quay nhỏ và thuận tiện khi làm việc trong khu vực có không gian hạn chế.

Khung thân trước

Khung thân trước là phần nằm phía trước máy và trực tiếp mang toàn bộ cụm công tác.

Các bộ phận chính gồm:

• Càng nâng
• Gầu xúc
• Xi lanh nâng
• Xi lanh lật gầu
• Cầu trước
• Bánh trước
• Cơ cấu liên kết gầu
• Một phần đường ống thủy lực

Khi máy xúc vật liệu, lực từ gầu truyền qua cơ cấu càng nâng vào khung trước. Vì thường xuyên phải chịu tải trọng lớn và lực va đập khi gầu cắm vào đống vật liệu, khung trước được chế tạo bằng kết cấu thép có độ cứng cao.

Khung thân sau

Khung thân sau là phần phía sau của máy, thường chứa các bộ phận tạo công suất và cung cấp trọng lượng đối trọng cho máy.

Các bộ phận thường được bố trí tại đây gồm:

• Động cơ diesel
• Hộp số
• Cầu sau
• Bình nhiên liệu
• Thùng dầu thủy lực
• Cabin
• Đối trọng
• Các bộ phận điện và điều khiển

Động cơ và các cụm truyền động ở phía sau tạo ra khối lượng giúp cân bằng máy khi gầu phía trước đang chứa vật liệu và được nâng lên cao.

Khớp nối trung tâm

Đây là bộ phận đặc biệt quan trọng của máy xúc lật 2 thân.

Khớp nối nằm giữa thân trước và thân sau, cho phép hai phần khung máy xoay tương đối với nhau theo phương ngang.

Cụm khớp nối thường gồm:

• Chốt khớp
• Bạc khớp
• Cụm ổ hoặc bộ phận chịu tải
• Xi lanh lái
• Đường dầu thủy lực
• Các cơ cấu giới hạn góc bẻ lái

Nhờ khớp nối này, toàn bộ máy không cần quay bánh trước như ô tô. Thay vào đó, thân trước bẻ sang trái hoặc phải so với thân sau.

Đây chính là lý do máy được gọi là máy xúc lật 2 thân.

Hệ thống lái

Máy xúc lật 2 thân thường sử dụng hệ thống lái thủy lực.

Khi người vận hành xoay vô lăng, van điều khiển lái phân phối dầu thủy lực đến các xi lanh lái.

Quá trình hoạt động:

Vô lăng → van lái → dầu thủy lực → xi lanh lái → khớp nối trung tâm → thân trước bẻ góc → máy đổi hướng

Khi rẽ trái, xi lanh lái tác động làm thân trước lệch về bên trái so với thân sau.

Khi rẽ phải, xi lanh tác động theo chiều ngược lại để thân trước lệch về bên phải.

Góc bẻ lái càng lớn thì máy có thể thực hiện vòng cua càng gọn, nhưng góc bẻ luôn được giới hạn theo thiết kế của từng model.

Động cơ diesel

Động cơ là nguồn năng lượng chính của máy.

Động cơ tạo công suất phục vụ hai nhiệm vụ chính.

Nhiệm vụ thứ nhất là di chuyển máy

Công suất từ động cơ được truyền qua hệ thống truyền động xuống bánh xe.

Động cơ → biến mô → hộp số → trục truyền động → cầu → vi sai → bánh xe

Nhiệm vụ thứ hai là cung cấp năng lượng cho hệ thống thủy lực

Động cơ → bơm thủy lực → dầu thủy lực → van điều khiển → xi lanh

Nhờ đó máy vừa có thể di chuyển vừa thực hiện các thao tác nâng, hạ, xúc, đổ gầu và bẻ lái.

Biến mô

Đối với những máy sử dụng hộp số powershift, biến mô nằm giữa động cơ và hộp số.

Biến mô truyền công suất thông qua dầu và giúp quá trình truyền mô-men xoắn diễn ra êm hơn.

Khi máy bắt đầu di chuyển hoặc phải chọc gầu vào đống vật liệu nặng, biến mô giúp truyền mô-men xoắn phù hợp để máy có lực kéo lớn.

Điều này đặc biệt quan trọng khi máy:

• Xúc đất
• Xúc đá
• Đẩy vào đống vật liệu
• Leo dốc
• Di chuyển với gầu đầy tải

Hộp số

Hộp số có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn truyền đến bánh xe.

Máy thường có các chế độ tiến, lùi và nhiều cấp số.

Khi cần lực kéo lớn để xúc vật liệu, máy sử dụng cấp số thấp.

Khi di chuyển trên đường hoặc vận chuyển vật liệu với tốc độ cao hơn, máy sử dụng cấp số cao.

Các máy hiện đại thường sử dụng hộp số powershift hoặc các loại hộp số tự động tương tự để chuyển cấp nhanh và thuận tiện cho người vận hành.

Cầu và hệ thống truyền động

Công suất từ hộp số được truyền đến cầu thông qua trục truyền động.

Bên trong cầu có bộ vi sai giúp phân phối mô-men xoắn đến hai bánh.

Khi máy vào cua, bánh phía trong và bánh phía ngoài phải quay với tốc độ khác nhau. Bộ vi sai giúp thực hiện sự chênh lệch tốc độ này.

Chuỗi truyền động có thể hiểu đơn giản:

Động cơ → biến mô → hộp số → trục truyền động → cầu → vi sai → bán trục → bánh xe

Hệ thống thủy lực

Hệ thống thủy lực là hệ thống trực tiếp tạo ra các chuyển động công tác của máy.

Các bộ phận chính gồm:

• Thùng dầu thủy lực
• Bơm thủy lực
• Lọc dầu
• Van điều khiển
• Xi lanh nâng
• Xi lanh lật gầu
• Xi lanh lái
• Đường ống thủy lực
• Van an toàn
• Bộ làm mát dầu

Nguyên lý cơ bản:

Thùng dầu → bơm → van điều khiển → cơ cấu chấp hành → dầu hồi → thùng dầu

Bơm tạo dòng dầu có áp suất. Van điều khiển quyết định dầu đi đến xi lanh nào và theo hướng nào.

Bơm thủy lực

Bơm thủy lực nhận dầu từ thùng chứa và đưa dầu đến hệ thống với lưu lượng và áp suất phù hợp.

Khi người vận hành tác động vào cần điều khiển, van thủy lực mở đường dầu đến xi lanh tương ứng.

Ví dụ khi muốn nâng gầu:

Bơm → van → xi lanh nâng → xi lanh duỗi → cần nâng lên

Khi muốn hạ gầu, dòng dầu được điều khiển theo chiều ngược lại.

Xi lanh nâng

Xi lanh nâng kết nối giữa khung máy và cơ cấu càng nâng.

Khi dầu áp suất cao đi vào xi lanh, piston di chuyển và tạo lực nâng.

Dầu thủy lực → xi lanh nâng → piston di chuyển → càng nâng nâng lên → gầu nâng lên

Khi dầu được cấp theo chiều ngược lại, xi lanh thu về và cần được hạ xuống.

Xi lanh lật gầu

Xi lanh lật gầu có nhiệm vụ thay đổi góc của gầu.

Khi xúc vật liệu, xi lanh làm gầu cuộn vào để giữ vật liệu.

Khi đổ vật liệu, xi lanh tác động theo chiều ngược lại làm gầu xoay về phía trước.

Xi lanh lật gầu → cơ cấu liên kết → gầu xoay

Nhờ cơ cấu này, người vận hành có thể điều khiển chính xác quá trình xúc và đổ vật liệu.

Càng nâng

Càng nâng là kết cấu chịu lực nối giữa khung máy và gầu.

Khi xi lanh nâng hoạt động, lực từ xi lanh được truyền qua càng nâng để đưa gầu lên hoặc xuống.

Càng nâng phải chịu:

• Trọng lượng bản thân gầu
• Trọng lượng vật liệu
• Lực xúc vào đống vật liệu
• Lực quán tính khi máy di chuyển
• Tải trọng khi nâng gầu lên cao

Một số máy sử dụng cơ cấu liên kết dạng Z-bar hoặc các kiểu liên kết khác tùy thiết kế.

Gầu xúc

Gầu là bộ phận trực tiếp tiếp xúc với vật liệu.

Một gầu xúc thường có:

• Mép cắt
• Răng gầu
• Thành gầu
• Đáy gầu
• Tai liên kết
• Các vị trí gia cường chịu lực

Tùy loại vật liệu và công việc, máy có thể sử dụng gầu tiêu chuẩn, gầu đá, gầu than, gầu dung tích lớn hoặc các loại gầu chuyên dụng.

Hệ thống phanh

Hệ thống phanh có nhiệm vụ giảm tốc, dừng máy và giữ máy đứng yên khi cần thiết.

Thông thường gồm:

Phanh công tác

Dùng để kiểm soát tốc độ và dừng máy trong quá trình làm việc.

Phanh đỗ

Dùng để giữ máy cố định khi dừng hoặc đỗ.

Tùy từng model, kết cấu phanh có thể khác nhau.

Cabin và hệ thống điều khiển

Cabin là nơi người vận hành điều khiển toàn bộ máy.

Các bộ phận thường có:

• Vô lăng
• Cần điều khiển thủy lực
• Cần số hoặc cần tiến lùi
• Bảng đồng hồ
• Ghế lái
• Bàn đạp
• Công tắc điều khiển
• Hệ thống điều hòa
• Camera quan sát tùy model

Người vận hành thông qua các cơ cấu này để điều khiển tốc độ, hướng di chuyển, nâng hạ cần, lật gầu và các chức năng khác.

Nguyên lý hoạt động khi máy xúc vật liệu

Khi bắt đầu một chu kỳ làm việc, động cơ diesel hoạt động và cung cấp công suất cho cả hệ thống truyền động và hệ thống thủy lực.

Máy tiến về phía đống vật liệu.

Động cơ → hộp số → cầu → bánh xe

Người vận hành hạ gầu xuống và đưa gầu vào đống vật liệu.

Sau đó điều khiển xi lanh lật gầu để cuộn gầu vào.

Bơm thủy lực → van → xi lanh lật gầu → gầu cuộn vào → vật liệu được giữ trong gầu

Tiếp theo, người vận hành điều khiển xi lanh nâng.

Bơm thủy lực → van → xi lanh nâng → càng nâng → gầu nâng lên

Sau khi gầu đã chứa vật liệu, máy di chuyển đến vị trí cần đổ.

Khi cần đổi hướng, hệ thống lái thủy lực điều khiển xi lanh lái.

Vô lăng → van lái → xi lanh lái → khớp nối → hai thân bẻ góc → máy đổi hướng

Đến vị trí đổ, người vận hành điều khiển xi lanh lật gầu theo chiều ngược lại.

Xi lanh lật gầu → cơ cấu liên kết → gầu xoay → vật liệu được đổ xuống

Sau đó gầu được hạ xuống và máy quay trở lại vị trí xúc để thực hiện chu kỳ tiếp theo.

Nguyên lý tổng quát dễ hiểu

Có thể hình dung toàn bộ máy xúc lật 2 thân theo ba hệ thống năng lượng chính:

Động cơ → hệ thống truyền động → bánh xe → máy di chuyển

Động cơ → bơm thủy lực → van → xi lanh → nâng, hạ và lật gầu

Vô lăng → van lái → xi lanh lái → khớp nối trung tâm → bẻ lái

Trong đó, khớp nối trung tâm là đặc điểm tạo nên kết cấu 2 thân, còn hệ thống thủy lực là nguồn lực chính giúp máy thực hiện các thao tác nâng, hạ, lật gầu và điều khiển hướng lái.