Báo cáo khoa học: "nghiên cứu xây dựng quy trình thử nghiệm hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy xây dựng" pptx

Mục đích của thử nghiệm là kiểm định chất lượng máy hay một hệ thống của máy bằng các thiết bị và dụng cụ đo.. Nhưng cho đến nay việc xây dựng và áp dụng các quy trình thử nghiệm hệ thốn

nghiên cứu xây dựng quy trình thử nghiệm

hệ thống truyền động thuỷ lực

I Đặt vấn đề

Thử nghiệm là một khâu quan trọng trong hệ

thống quản lý chất lượng máy xây dựng Mục đích

của thử nghiệm là kiểm định chất lượng máy (hay

một hệ thống của máy) bằng các thiết bị và dụng

cụ đo

ở nước ta hiện nay, qua các kết quả nghiên

cứu khoa học của các công trình được công bố

gần đây cho thấy bên cạnh các hư hỏng thường

gặp ở động cơ và hệ điều khiển thì các hư hỏng ở

hệ TĐTL cũng ngày càng tăng và đang chiếm

một tỷ lệ cao Nhưng cho đến nay việc xây dựng

và áp dụng các quy trình thử nghiệm hệ thống

TĐTL trên máy xây dựng chưa được chú trọng

đúng mức Do vậy việc xây dựng và áp dụng các

quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL trên máy

xây dựng đang là một vấn đề cấp bách cần được

đầu tư đúng mức nhằm đánh giá chất lượng của

hệ thống TĐTL nói riêng và máy xây dựng nói

chung giúp cho công tác nâng cao hiệu qủa khai

thác máy xây dựng ở nước ta được thuận lợi

II Các yêu cầu đối với quy trình thử nghiệm

hệ thống TĐTL trên Máy xây dựng

- Quy trình thử nghiệm phải giúp cho nhóm

công tác đạt được mục tiêu mà thử nghiệm đặt ra

(như đánh gía chất lượng của phần tử thủy lực cũ còn dùng được hay không, tư vấn về khai thác sử dụng )

trên máy xây dựng

TS thái hà phi

Bộ môn Máy xây dụng - xếp dỡ - ĐH GTVT

Tóm tắt: Bμi báo trình bμy tóm tắt nội dung các kết quả nghiên cứu của đề tμi cấp Bộ

B 2000-35-110 "Nghiên cứu xây dựng quy trình thử nghiệm hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy xây dựng có xét đến nhiệt độ môi trường"

Summary:The article presents some results extracted from the ministerial level study

No B 2000-35-110 entitled: “Developing testing procedures for the hydraulic driving system on chain-used construction machines under the impact of enviroment temperature”

- Quy trình thử nghiệm phải phù hợp với điều kiện thực hiện (như điều kiện trong phòng thí nghiệm, điều kiện ở ngoài công trường )

- Quy trình thử nghiệm phải đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất trong hoàn cảnh kỹ thuật cụ thể đề ra

- Nội dung các bước tiến hành của quy trình thử nghiệm phải rõ ràng và đơn giản nhất trong các điều kiện kỹ thuật hiện có phù hợp với các mục tiêu đặt ra

III một số quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL trên máy thi công đã được xây dựng

3.1 Quy trình xác định lực ma sát trong của xilanh thủy lực khi lμm việc

3.1.1 Mục đích

Xác định hệ số ma sát giữa píttông và xilanh trong quá trình làm việc Trong quá trình giải các bài toán động lực học hệ thống truyền động thủy lực, hệ số ma sát giữa píttông và xilanh là một thông số quan trọng và được xác định bằng thực nghiệm

3.1.2 Cơ sở lý thuyết

- Lực cản ma sát tại các bề mặt làm việc

luôn có chiều tác dụng ngược với chiều chuyển

động, lực cản do ma sát phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như: Chất lượng bề mặt tiếp xúc, chế độ bôi

trơn tại các bề mặt làm việc, độ nhớt của chất

lỏng công tác, tính chất vật liệu cặp ma sát, tải

trọng làm việc Lực này tính toán bằng lý thuyết

rất khó xác định, việc tính toán phức tạp và phụ

thuộc vào nhiều yếu tố Ta có thể xác định lực

cản do ma sát bằng thí nghiệm thực tế khi máy

làm việc, nguyên tắc xác định như sau:

a) b)

Hình 1 Sơ đồ tính toán lực cản do ma sát:

a) Khi pít tông chuyển động đi lên;

b) Khi pít tông chuyển động đi xuống.

Khi píttông chuyển động đi lên ta có phương

trình cân bằng lực như sau:

FP.nâng = N + Fc.nâng (1)

Khi píttông chuyển động đi xuống ta có:

Fp.hạ = N - Fc.hạ (2)

trong đó:

Fp.nâng - lực tác dụng của áp lực dầu lên

píttông khi nâng;

Fp.hạ - lực tác dụng của áp lực dầu lên píttông

khi hạ;

Fc.nâng - lực ma sát cản khi nâng tác dụng lên

píttông;

Fc.hạ - lực ma sát cản khi hạ tác dụng lên

píttông;

N - trọng lượng hàng nâng

Cùng điều kiện làm việc, chỉ khác chiều làm

việc do vậy ta có:

Fc.nâng = Fc.hạ = Fc (3)

Kết hợp 2 phương trình ta có:

2Fc = Fp.nâng - Fphạ (4) Hay:

2

F F

Fc p.nangư p.ha

Fc ở phương trình (5) hoàn toàn có thể xác

định được vì Fp.nâng, Fp.hạ xác định được dễ dàng bằng thực nghiệm

3.1.3 Lắp đặt thiết bị vμ dụng cụ đo

Sơ đồ thực nghiệm đo lực ma sát trong của

xi lanh thủy lực được trình bày như hình vẽ 2

Hình 2 Sơ đồ thử nghiệm đo lực ma sát trong

của xilanh thuỷ lực

3.1.4 Thử nghiệm

Trong bảng 1, N1, N2, N3 là kết quả đo áp suất khi nâng Pn, ở cùng một chế độ tải trọng làm việc

H1, H2, H3 - áp suất khi hạ Ph, ở cùng một chế độ tải trọng làm việc

- Pntb, Phtb: giá trị áp suất trung bình

3 N N N

ntb

+ +

3 H H H

Htb

+ +

= (7)

Bảng 1

Kết quả thử nghiệm đo lực cản

do ma sát trong của xilanh thủy lực

áp suất làm việc khi nâng [kG/cm 2 ] áp suất làm việc khi hạ [kG/cm 2 ] N F c

Chế độ

tải

- N: Tải trọng tác dụng lên píttông

- Fc: Lực cản ma sát tính theo công thức (5)

- Hệ số ma sát:

N

F

3.2 Quy trình xác định lưu lượng rò rỉ

trong van phân phối

3.2.1 Mục đích

Xác định lượng chất lỏng công tác rò rỉ qua

các mặt làm kín, đánh giá tình trạng kỹ thuật của

van phân phối

3.2.2 Lắp đặt thiết bị vμ dụng cụ đo

Để xác định lưu lượng rò rỉ của các bề mặt

làm kín của van ta có thể bố trí sơ đồ thử nghiệm

như trên hình vẽ 3, đo lưu lượng bằng cốc đo:

Hình 3

1 Bơm Zb4; 2 Van phân phối cần thử nghiệm;

3 Nút bịt đường lμm việc; 4 Cốc đo.

1 Van an toμn; 2 Bơm; 3 Flo - Check PFM6;

4 Núm điều chỉnh tải giả; 5 Van cần kiểm tra;

6 Các nút bịt

3.2.3 Tiến hμnh thử nghiệm

Thử nghiệm dùng bơm ZB4-500 duy trì áp lực làm việc cho van kiểm tra, đường dầu rò lọt dẫn tới cốc đo, dùng đồng hồ bấm giây để xác

định thời gian thử nghiệm t Lưu lượng rò rỉ trung bình khi đó có giá trị là:

Qrr = V/t (9)

V - thể tích chất lỏng trong cốc đo, ml;

t - thời gian thí nghiệm, s

* Trên hình là sơ đồ bố trí thí nghiệm đo lưu lượng rò rỉ bằng thiết bị đo Flo - Check PFM6

Hình 4

0,2P

0,4P

0,6P

0,8P

1P

1,2P

3.4 Quy trình thử nghiệm bơm thủy lực

bằng thiết bị Flo - Check PFM6

3.4.1 Mục đích

Xác định đường đặc tính làm việc của bơm

theo nhiệt độ làm việc của chất lỏng công tác,

trên cơ sở đó đánh giá hiệu suất làm việc của

bơm theo chế độ tải trọng và theo nhiệt độ làm

việc của chất lỏng công tác

Hình 5 Sơ đồ thí nghiệm bơm bằng thiết bị

Flo - Check PFM 6:

1 Thùng dầu; 2 Bơm kiểm tra; 3 Van an toμn;

4 Thiết bị đo Flo-Check PFM6;

5 Tay điều khiển tải giả

3.4.2 Lắp đặt thiết bị vμ dụng cụ đo

Bơm được lắp trên băng thử có công suất

động cơ thích hợp, thiết bị đo FLo - Check PFM6

được lắp đặt theo sơ đồ như hình vẽ Để đảm bảo

an toàn cho bơm và thiết bị đo, cần phải lắp van

an toàn số 3

3.4.3 Tiến hμnh thử nghiệm

Trước khi vận hành cho bơm làm việc, phải

vặn tay điều khiển tạo tải giả số 5 ra hết để đảm

bảo an toàn

Cho bơm làm việc, điều chỉnh van tạo tải giả

5 để cho áp suất làm việc của bơm tăng dần, lưu

lượng làm việc hiển thị trên thiết bị được ghi trong

bảng sau theo nhiệt độ và áp suất làm việc:

áp suất

Nhiệt độ

10 kG/cm 2

20 kG/cm 2

30 kG/cm 2 Pđm

Bơm trong hệ thống ta dùng loại bơm NS-10

do Nga sản xuất, loại bơm này có cấu tạo các mặt bạc tự động áp sát vào mặt đầu bánh răng,

bù lại độ mòn trong quá trình làm việc, lực áp sát

tỷ lệ với áp lực làm việc, ngăn cản sự rò rỉ qua mặt tiếp xúc giữa bánh răng và bạc Khi chế tạo răng có độ chính xác cao thì sự rò rỉ theo đường tiếp xúc của nó gần bằng 0 Trong bơm bánh răng rò rì chủ yếu xảy ra ở khe hở tiếp xúc giữa

đỉnh răng và vỏ bơm, sau một thời gian làm việc khe hở này lớn dần làm giảm hiệu suất thể tích,

đây là nguyên nhân gây hư hỏng chủ yếu và rất khó khắc phục

Hình 6 Sự phụ thuộc của lưu lượng theo nhiệt độ

chất lỏng ở áp suất lμm việc 100kG/cm 2

3.5 Quy trình xác định khả năng tạo áp lớn nhất của bơm thủy lực bằng thiết bị Flo - Check PFM6

3.5.1 Mục đích

Xác định khả năng tạo áp lớn nhất của loại bơm cũ, hoặc vừa qua sửa chữa phục hồi, trên cơ

sở đó đánh giá tải trọng làm việc lớn nhất của hệ thống TĐTL Kết hợp với quy trình thử nghiệm

xác định đường đặc tính làm việc của bơm để

đánh giá tình trạng kỹ thuật của bơm thủy lực

3.5.2 Cơ sở lý thuyết

Khả năng tạo áp lực lý thuyết của bơm được

tính toán theo giả thiết là bơm chế tạo bằng vật

liệu lý tưởng có khả năng chịu tải trọng lớn tùy ý,

không kể đến tác dụng của van an toàn, công

suất động cơ dẫn động vô cùng lớn Khi đó áp lực

lớn nhất của bơm có thể tạo ra là giá trị áp lực mà

toàn bộ lưu lượng của bơm rò lọt hết về thùng, ta

có:

rr b 1,68

T 50

P 0192 , 0 Q

Q

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

=

Từ (10) ta có khả năng tạo áp lớn

nhất của bơm ở nhiệt độ nào đó là:

0192 , 0 T

50 Q

P

68 , 1

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

= (11)

Trong kết quả thử nghiệm ta

thấy, khi nhiệt độ còn thấp; áp suất

chỉ thị trên thiết bị bằng áp suất của

van an toàn 3, nâng lực tạo áp của

bơm lớn hơn giá trị trên van an

toàn Khi nhiệt độ làm việc của chất

lỏng có giá trị lớn, chất lỏng công

tác rò lọt qua các bề mặt làm kín

của bơm làm khả năng tạo áp của bơm giảm,

nhiệt độ càng cao, áp lực càng giảm Điều này ta

thường gặp trên các máy xây dựng, khi nhiệt độ

chất lỏng công tác cao, tải trọng làm việc tối đa

của thiết bị giảm rõ rệt, khe hở giữa các bề mặt

làm kín càng lớn (máy cũ) thì tải trọng làm việc tối

đa càng giảm mạnh theo nhiệt độ

3.5.3 Lắp đặt thiết bị vμ dụng cụ đo

Sơ đồ lắp đặt thử nghiệm tương tự như trong

thử nghiệm xác định đường đặc tính của bơm

thủy lực

3.5.4 Tiến hμnh thử nghiệm

Trước khi vận hành bơm, ta phải mở van tạo

tải giả cho hết, cho bơm làm việc không tải để xả

hết khí trong hệ thống đường ống

Điều chỉnh van tạo tải giả vào dần, khi chỉ số lưu lượng thông qua thiết bị đo bằng 0 thì đọc kết quả nhiệt độ và áp suất làm việc và ghi vào bảng sau:

Nhiệt độ [ 0 C] 30 40 50 60 70 80 90

áp suất [kG/cm 2 ]

Kết quả cho dưới dạng đồ thị thường có dạng như sau:

Hình 7 Sự suy giảm áp lực lớn nhất của bơm

theo nhiệt độ chất lỏng

Chú ý: Nếu giá trị áp suất đo được tại các

nhiệt độ khác nhau đều bằng giá trị làm việc định mức của bơm đặt trên van an toàn thì tình trạng

kỹ thuật của bơm còn tốt, nếu giảm dần khi nhiệt

độ tăng thì bơm đã mòn, khả năng tạo áp của bơm giảm

IV Kết luận

Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL của máy xây dựng ở trong và ngoài nước, đã xây dựng thành công các quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL của máy xây dựng có xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường

Một số quy trình thử nghiệm phục vụ giảng dạy đã được đưa vào chương trình đào tạo

g dụng vào phần thực nghiệm của

ng cần được đầu tư nghiên cứu thêm

ên ngành Máy xây dựng và xếp dỡ trong

khuôn khổ của môn học "Thử nghiệm máy xây

dựng vμ xếp dỡ"

- Một số quy trình thử nghiệm phục vụ

NCKH đã được ứn

Luận án Tiến sỹ kỹ thuật được bảo vệ thành

công tại Bộ môn Máy xây dựng và xếp dỡ Trường

Đại học GTVT

- Các quy trình thử nghiệm phục vụ thực tế

sản xuất thi cô

, trên cơ sở đầu tư các thiết bị thử nghiệm

hiện đại trong các Trung tâm kiểm định chất

lượng của các Bộ, Ngành

Tài liệu tham khảo

[1] Thái Hμ Phi Thử nghiệm máy xây dựng và xếp dỡ

Bài giảng Cao học Trường Đại học GTVT, 1997

[2] Thái Hμ Phi vμ các cộng sự Thiết kế chế tạo thiết

bị thử nghiệm hệ thống TĐTL trong không gian nhiệt đới mini Đề tài cấp Bộ năm 1999

[3] Thái Hμ Phi vμ các cộng sự: Nghiên cứu xây dựng

quy trình thử nghiệm hệ thống truyền động thủy lực trên máy xây dựng có xét đến nhiệt độ môi trường

Đề tài cấp Bộ B - 2000 - 35 - 110 Ă