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 lợng máy xây dựng. Mục đích của thử nghiệm là kiểm định chất lợng máy (hay một hệ thống của máy) bằng các thiết bị và dụng cụ đo. ở nớc ta hiện nay, qua các kết quả nghiên cứu khoa học của các công trình đợc công bố gần đây cho thấy bên cạnh các h hỏng thờng gặp ở động cơ và hệ điều khiển thì các h hỏng ở hệ TĐTL cũng ngày càng tăng và đang chiếm một tỷ lệ cao. Nhng cho đến nay việc xây dựng và áp dụng các quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL trên máy xây dựng cha đợc 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 đợc đầu t đúng mức nhằm đánh giá chất lợng 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 nớc ta đợc 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 đợc mục tiêu mà thử nghiệm đặt ra (nh đánh gía chất lợng của phần tử thủy lực cũ còn dùng đợc hay không, t 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: Bi báo trình by tóm tắt nội dung các kết quả nghiên cứu của đề ti 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 trờng". 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 (nh điều kiện trong phòng thí nghiệm, điều kiện ở ngoài công trờng ). - Quy trình thử nghiệm phải đạt đợc hiệu quả kinh tế cao nhất trong hoàn cảnh kỹ thuật cụ thể đề ra. - Nội dung các bớc 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 đợc xây dựng 3.1. Quy trình xác định lực ma sát trong của xilanh thủy lực khi lm 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 đợc 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 ngợc với chiều chuyển động, lực cản do ma sát phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: Chất lợng 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 nh 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 phơng trình cân bằng lực nh sau: F P.nâng = N + F c.nâng (1) Khi píttông chuyển động đi xuống ta có: F p.hạ = N - F c.hạ (2) trong đó: F p.nâng - lực tác dụng của áp lực dầu lên píttông khi nâng; F p.hạ - lực tác dụng của áp lực dầu lên píttông khi hạ; F c.nâng - lực ma sát cản khi nâng tác dụng lên píttông; F c.hạ - lực ma sát cản khi hạ tác dụng lên píttông; N - trọng lợng hàng nâng. Cùng điều kiện làm việc, chỉ khác chiều làm việc do vậy ta có: F c.nâng = F c.hạ = F c (3) Kết hợp 2 phơng trình ta có: 2F c = F p.nâng - F phạ (4) Hay: 2 FF F ha.pnang.p c = (5) F c ở phơng trình (5) hoàn toàn có thể xác định đợc vì F p.nâng , F p.hạ xác định đợc dễ dàng bằng thực nghiệm. 3.1.3. Lắp đặt thiết bị v dụng cụ đo Sơ đồ thực nghiệm đo lực ma sát trong của xi lanh thủy lực đợc trình bày nh 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, N 1 , N 2 , N 3 là kết quả đo áp suất khi nâng P n , ở cùng một chế độ tải trọng làm việc. H 1 , H 2 , H 3 - áp suất khi hạ P h , ở cùng một chế độ tải trọng làm việc. - P ntb , P htb : giá trị áp suất trung bình 3 NNN P 321 ntb ++ = (6) 3 HHH P 321 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 cChế độ tải - N: Tải trọng tác dụng lên píttông - F c : Lực cản ma sát tính theo công thức (5) - Hệ số ma sát: N F f c = (8) 3.2. Quy trình xác định lu lợng rò rỉ trong van phân phối 3.2.1. Mục đích Xác định lợng 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 v dụng cụ đo Để xác định lu lợng rò rỉ của các bề mặt làm kín của van ta có thể bố trí sơ đồ thử nghiệm nh trên hình vẽ 3, đo lu lợng bằng cốc đo: Hình 3 1. Bơm Zb4; 2. Van phân phối cần thử nghiệm; 3. Nút bịt đờng lm việc; 4. Cốc đo. 1. Van an ton; 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 hnh thử nghiệm Thử nghiệm dùng bơm ZB4-500 duy trì áp lực làm việc cho van kiểm tra, đờng dầu rò lọt dẫn tới cốc đo, dùng đồng hồ bấm giây để xác định thời gian thử nghiệm t. Lu lợng rò rỉ trung bình khi đó có giá trị là: Q rr = 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 lu lợng rò rỉ bằng thiết bị đo Flo - Check PFM6 Hình 4 N 1 N 2 N 3 P ntb H 1 H 2 H 3 P htb [kg] 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 đờng 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 ton; 4. Thiết bị đo Flo-Check PFM6; 5. Tay điều khiển tải giả. 3.4.2. Lắp đặt thiết bị v dụng cụ đo Bơm đợc lắp trên băng thử có công suất động cơ thích hợp, thiết bị đo FLo - Check PFM6 đợc lắp đặt theo sơ đồ nh 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 hnh thử nghiệm Trớc 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, lu lợng làm việc hiển thị trên thiết bị đợc 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 P đm 20 0 C 30 0 C 40 0 C 80 0 C 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 đờng 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 h hỏng chủ yếu và rất khó khắc phục. Hình 6. Sự phụ thuộc của lu lợng theo nhiệt độ chất lỏng ở áp suất lm 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 đờng 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 đợc tính toán theo giả thiết là bơm chế tạo bằng vật liệu lý tởng 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 lu lợng của bơm rò lọt hết về thùng, ta có: 68,1 brr T 50 P.0192,0 QQ == (10) 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 b = (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 thờng 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 v dụng cụ đo Sơ đồ lắp đặt thử nghiệm tơng tự nh trong thử nghiệm xác định đờng đặc tính của bơm thủy lực. 3.5.4. Tiến hnh thử nghiệm Trớc 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 đờng ống. Điều chỉnh van tạo tải giả vào dần, khi chỉ số lu lợng 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 dới dạng đồ thị thờng có dạng nh 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 đợc 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 nớc, đã xây dựng thành công các quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL của máy xây dựng có xét đến ảnh hởng của nhiệt độ môi trờng. Một số quy trình thử nghiệm phục vụ giảng dạy đã đợc đa vào chơng trình đào tạo chuy g dụng vào phần thực nghiệm của ng cần đợc đầu t nghiên cứu thêm ên ngành Máy xây dựng và xếp dỡ trong khuôn khổ của môn học "Thử nghiệm máy xây dựng v xếp dỡ". - Một số quy trình thử nghiệm phục vụ NCKH đã đợc ứn Luận án Tiến sỹ kỹ thuật đợc bảo vệ thành công tại Bộ môn Máy xây dựng và xếp dỡ Trờng Đại học GTVT. - Các quy trình thử nghiệm phục vụ thực tế sản xuất thi cô , trên cơ sở đầu t các thiết bị thử nghiệm hiện đại trong các Trung tâm kiểm định chất lợng của các Bộ, Ngành Tài liệu tham khảo [1]. Thái H Phi. Thử nghiệm máy xây dựng và xếp dỡ. Bài giảng Cao học Trờng Đại học GTVT, 1997. [2]. Thái H Phi v 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 H Phi v 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 trờng. Đề tài cấp Bộ B - 2000 - 35 - 110 Ă . 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 lợng máy xây dựng. Mục đích của thử nghiệm. luận Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL của máy xây dựng ở trong và ngoài nớc, đã xây dựng thành công các quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL của máy xây dựng. nghiên cứu của đề ti 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 trờng". Summary:The article