Nghiên cứu tính toán, lựa chọn trang bị kỹ thuật cho một trung tâm bảo trì chẩn đoán máy xây dựng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật iii 1.2 Tình hình cơ giới hóa thi công trong xây dựng, giao thông và 1.3 ðặc ñiểm kết cấu, sử dụng và ñiều kiện hoạt ñ

-*** -

NGUYỄN THANH TUẤN

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN TRANG BỊ

KỸ THUẬT CHO MỘT TRUNG TÂM BẢO TRÌ

CHẨN ðOÁN MÁY XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2014

-*** -

NGUYỄN THANH TUẤN

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN TRANG BỊ

KỸ THUẬT CHO MỘT TRUNG TÂM BẢO TRÌ

CHẨN ðOÁN MÁY XÂY DỰNG

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí

Mã số : 60.52.01.03

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS BÙI HẢI TRIỀU

HÀ NỘI - 2014

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật i

LỜI CAM ðOAN

Luận văn thạc sĩ này do tôi thực hiện Ngoài các tài liệu tham khảo

ñã trích dẫn ở cuối sách, tôi bảo ñảm không sao chép các công trình nghiên cứu, luận văn tốt nghiệp của người khác

Hà nội, ngày 19 tháng 5 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Thanh Tuấn

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật ii

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian nghiên cứu, thực hiện và hồn thành đề tài Luận văn này, ngồi sự cố gắng của bản thân tơi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các cá nhân, tập thể

Trước hết tơi xin trân trọng cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS Bùi Hải

Triều người đã trực tiếp hướng dẫn tơi thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu tính tốn, lựa chọn trang bị kỹ thuật cho một trung tâm bảo trì chẩn đốn máy xây dựng” và cũng là người đã tận tình giúp đỡ tơi trong suốt quá trình thực

hiện và hồn thành Luận văn của mình

Tơi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cơ giáo trong Trường cao đẳng nghề cơ điện Tây Bắc đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tơi trong quá trình thực hiện luận văn

ðặc biệt cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã khích lệ tơi hồn thành đề tài luận văn này

Mặc dù đã rất cố gắng song do kinh nghiệm và kiến thức cĩ hạn nên luận văn khĩ tránh khỏi những thiếu sĩt Tơi rất mong các thầy cơ cùng đồng nghiệp chỉ bảo thêm để luận văn được hồn thiện hơn

Tơi xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 19 tháng 5 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Thanh Tuấn

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật iii

1.2 Tình hình cơ giới hóa thi công trong xây dựng, giao thông và

1.3 ðặc ñiểm kết cấu, sử dụng và ñiều kiện hoạt ñộng của máy xây dựng 9

2.3 Phân tích xu hướng và dự báo thời gian hoạt ñộng còn lại của

Chương 3 CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP CHẨN ðOÁN BẢO TRÌ

CÁC HỆ THỐNG KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÁY XÂY DỰNG 36

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật iv

3.1 Phân tích lựa chọn hệ thống kết cấu chính để chẩn đốn và bảo trì 363.2 Hư hỏng và phương pháp chẩn đốn, bảo trì động cơ diesel [3] 37

3.3 Hư hỏng và phương pháp chẩn đốn bảo trì hệ thống thủy lực

4.1 Lựa chọn phương án hoạt động của trung tâm bảo trì chẩn đốn 80

4.2.4 Chọn xe bảo trì chẩn đốn và bố trí thiết bị trên thùng xe 106

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật v

DANH MỤC BẢNG

3.3 Công thức tính toán hiệu suất toàn phần của máy thủy lực theo

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật vi

DANH MỤC HÌNH

1.1 Sơ đồ phân bố nhiệm vụ giám sát và chẩn đốn máy mĩc, thiết bị 32.1 Tác động qua lại giữa tải trọng và hư hỏng của máy mĩc thiết bị 15

2.3 Mật độ xác suất của thơng số tải trọng và khả năng chịu tải 17

2.12 Ngoại suy tuyến tính theo mỏi ổ lăn với điều kiện thu thập thơng tin 30

2.14 Lưu đồ biểu diễn bảo trì trạng thái với phương pháp chẩn đốn

3.3 ðồ thị hàm lượng mạt kim loại trong dầu nhờn theo thời gian 46

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật vii

3.14 Biểu diễn phân loại phương pháp chẩn đốn các hệ thống thủy

3.17 Quan hệ giữa độ chênh lệch nhiệt độ ∆T vào hiệu suất tồn

3.18 Biểu đồ áp suất trên mạch áp suất đối với một chu trình làm việc

3.19 Biểu đồ tích lũy gia tốc dao động của thân bơm piston dọc 73

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật viii

4.16 Thiết bị kiểm tra hệ thống thủy lực của hãng FLO – TECH

4.34 Lưu ñồ thông tin tổ chức bảo trì trạng thái cho máy xây dựng 111

Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 1

LỜI MỞ đẦU

đã qua hơn một thập niên của thế kỷ XXI, song nền kinh tế của nước ta vẫn là nền kinh tế lạc hậu trong mọi lĩnh vực các nghành kinh tế Cơ cấu nền kinh tế nước ta nông nghiệp vẫn là chủ yếu, có khoảng 70% dân số cả nước sống ở khu vực nông thôn

để thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa Ờ Hiện ựại hóa ựất nước nói chung và trong lĩnh vực xây dựng nông nghiệp nông thôn nói riêng Nhất là với chắnh sách xây dựng nông thôn mới của đảng và nhà nước ta Tại một số tỉnh ựang thực hiện xây dựng ựường xá, cầu cống, mương mángẦTrong quá trình thi công ựã sử dụng các loại máy xây dựng ựể góp phần làm tăng năng suất, giảm sức lao ựộng phổ thông của con người

Các loại máy xây dựng ựược sử dụng hết sức phong phú và ựa dạng về chủng loại, công suất, công dụng nhưng ựều sử dụng nguồn ựộng lực chắnh là ựộng cơ diesel và ựược trang bị hệ thống ựiều khiển thủy lực ựể ựiều khiển thiết bị công tác

điều kiện vận hành và sử dụng của các loại máy xây dựng hết sức khắc nghiệt như: ựịa hình làm việc không bằng phẳng, thường xuyên bị quá tải, môi trường làm việc bụi bẩn, nắng mưa, thường xuyên tiếp súc với bùn ựất, nước, bụiẦnhững yếu tố ựó có ảnh hưởng rất lớn tới tuổi thọ và ựộ làm việc tin cậy của các máy xây dựng nói chung, của ựộng cơ diesel và hệ thống ựiều khiển thủy lực nói riêng

điều kiện làm việc của các loại máy xây dựng nói chung thường xa khu dân cư, xa các trung tâm, các cơ sở dịch vụ sửa chữa Nên việc chăm sóc bảo trì, bảo dưỡng kỹ thuật hết sức khó khăn Khi có những hư hỏng ựột suất xảy

ra thường gây hậu quả hết sức nặng nề về kinh tế và kỹ thuật

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 2

Các máy xây dựng sau một thời gian vận hành thì hiệu quả kinh tế và

kỹ thuật sẽ bị giảm đi do tình trạng kỹ thuật của động cơ diesel và hệ thống điều khiển thủy lực bị giảm sút Cụ thể cơng suất động cơ giảm, làm việc cĩ tiếng ồn nhiều, sự linh hoạt của các thiết bị cơng tác bị chậm lại và thiếu độ chính xác Trong đĩ cĩ các nguyên nhân cơ bản dẫn đến hiện tượng trên là:

độ mịn của các chi tiết tăng nên, các gioăng, đệm, phớt bị mịn, lão hĩa…làm tăng khe hở lắp ghép của các bề mặt chi tiết với nhau

Những hiện tượng hư hỏng nĩi trên hồn tồn cĩ thể chẩn đốn và xác định được nếu như biết áp dụng các biện pháp bảo trì, chẩn đốn động cơ diesel và hệ thống điều khiển thủy lực

Thơng qua các thơng số trong quá trình chẩn đốn chúng ta cĩ thể xác định được thời gian làm việc cịn lại của máy xây dựng đồng thời đưa ra được các biện pháp bảo trì phù hợp với mỗi loại máy nĩi chung cũng như động cơ

và hệ thống điều khiển thủy lực nĩi riêng

Thực tế cho thấy với sự đa dạng về chủng loại các loại máy xây dựng, hơn nữa động cơ diesel và hệ thống điều khiển thủy lực được trang bị trên máy xây dựng khơng cĩ hệ thống tự chẩn đốn thì việc sử dụng các thiết bị chẩn đốn chuyên dụng cĩ mặt trên thị trường gặp rất nhiều khĩ khăn và hiệu quả sử dụng khơng cao, thậm chí cịn khơng sử dụng được

Xuất phát từ những đặc điểm vận hành, sử dụng máy xây dựng và yêu

cầu thực tiễn trên, tơi đã chọn đề tài luận văn “Nghiên cứu tính tốn, lựa

chọn trang bị kỹ thuật cho một trung tâm bảo trì chẩn đốn máy xây dựng” Với mong muốn kết quả nghiên cứu này cĩ thể được sử dụng để làm

bổ sung cơ sở dự liệu cho các loại máy xây dựng đang được sử dụng ở nước ta

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 3

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Một số vấn đề chung về chẩn đốn và bảo dưỡng thiết bị

Phát triển sản xuất luơn yêu cầu máy mĩc, thiết bị cĩ độ an tồn hoạt động cao, tuổi thọ cao cũng như được sử dụng hiệu quả ðể vận hành chắc chắn và bảo trì máy mĩc thiết bị cĩ hiệu quả cần biết trạng thái kỹ thuật trong thời gian sử dụng ðộ tin cậy hoạt động và bảo trì phụ thuộc vào các thơng tin máy mĩc và thiết bị Việc giám sát thường xuyên hoạt động của máy mĩc thiết bị đảm bảo tính an tồn, độ tin cậy, hiệu quả sử dụng kinh tế Cĩ thể bao gồm các nhiệm vụ thành phần sau đây (hình 1.1)

Hình 1.1: Sơ đồ phân bố nhiệm vụ giám sát

và chẩn đốn máy mĩc, thiết bị

Giám sát thiết bị

ðiều khiển quá trình cơng nghệ

Giám sát hiệu suất

Giám sát tải trọng

Giám sát hao mịn

Giám sát hư hỏng

Chẩn đốn kỹ thuật

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 4

- ðiều khiển quá trình cơng nghệ: ðể giữ các thơng số quá trình cho trước (thí dụ: áp suất, nhiệt độ, lưu lượng…)

- Giám sát hiệu suất: ðể đảm bảo hoạt động tối ưu của thiết bị (thí dụ: chi phí nhiên liệu, hiệu suất nhiệt, cơng suất riêng,…)

- Giám sát tải trọng: ðể giới hạn các thơng số quá trình và tốc độ thay đổi phụ thuộc vào chế độ và thời gian hoạt động khác nhau

- Giám sát hao mịn: ðể xác định trạng thái hao mịn và tính chất hao mịn hiện tại của thiết bị và xác định các biện pháp bảo trì (thí dụ: giám sát hao mịn và kiểm tra mỏi,…)

- Giám sát hư hỏng: Với mục đích ngừng hoạt động của máy mĩc thiết

bị trước và trong khi xuất hiện một hư hỏng để ngăn ngừa phát triển hư hỏng

kế tiếp ðể giám sát quá trình hư hỏng việc xác định và đánh giá độ bền, hao mịn cũng như nhận biết hư hỏng ban đầu cĩ một ý nghĩa quyết định

Chẩn đốn kỹ thuật là tổng thể tất cả các biện pháp và phương pháp để đánh giá trạng thái kỹ thuật của máy mĩc và thiết bị cĩ chú ý đến điều kiện sử dụng Theo chuyên nghành khoa học cĩ thể định nghĩa chẩn đốn kỹ thuật như sau: Chẩn đốn kỹ thuật là một chuyên nghành khoa học để nhận biết trạng thái của các hệ thống kỹ thuật Chẩn đốn kỹ thuật là một nghành khoa học cịn non trẻ và do đĩ chưa phải là lý thuyết đĩng kín Hiện cịn nhiều khác nhau trong cách tiếp cận về phương pháp và mục đích của bảo trì, chẩn đốn

kỹ thuật

Chẩn đốn kỹ thuật cần được bổ sung nhiều kiến thức khoa học mơ tả các lĩnh vực khác nhau như kỹ thuật bảo trì, kỹ thuật đo, lý thuyết hệ thống và điều khiển học Ứng dụng rộng rãi chẩn đốn kỹ thuật trong quá trình hoạt động cĩ thể gĩp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của thiết bị cụ thể là:

- Nâng cao an tồn hoạt động, độ tin cậy và khả năng sử dụng

- Giảm chi phí bảo trì và cải thiện tính tiết kiệm vật liệu nhờ tận dụng giới hạn hao mịn, giảm hư hỏng và hư hỏng kế tiếp

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 5

- Cải thiện tính tiết kiệm năng lượng nhờ hoạt động tối ưu và tận dụng khoảng cơng suất

- Giảm tác động đến mơi trường nhờ giảm thiểu khí thải cũng như tiếng

ồn và dao động

- Chẩn đốn kỹ thuật là tổng hợp tất cả các biện pháp để nhận biết về trạng thái của một hệ thống kỹ thuật, từ đĩ đưa ra các phương pháp bảo dưỡng hợp lý nhằm nâng cao tuổi thọ, cũng như độ làm việc tin cậy của hệ thống kỹ thuật

- Chẩn đốn, ngồi việc tìm ra lỗi hoặc hư hỏng hay mơ tả trạng thái cịn nhận dạng, xác định vị trí và lượng hĩa các lỗi và hư hỏng Các phép đo được thực hiện trong quá trình giám sát và đưa ra nhiều dấu hiệu chẩn đốn Các dấu hiệu chẩn đốn được đánh giá riêng lẻ trong một mơ hình đơn phương án hoặc đánh giá liên hợp trong một mơ hình đa phương án

- Chẩn đốn trạng kỹ thuật là quá trình xác định tình trạng máy trong lúc hoạt động hoặc trong lúc ngừng làm việc Ngày nay, kỹ thuật chẩn đốn

đã phát triển đến trình độ cao, điều này giúp cho các nhà quản lý vận hành máy cĩ được các thơng số chính xác để ra quyết định bảo dưỡng nhằm hạn chế tối đa các sự cố ngồi kiểm sốt

- Bảo dưỡng kỹ thuật là đề phịng những hỏng hĩc và sai lệch, ngăn ngừa sự mài mịn trước thời hạn của các chi tiết máy, khắc phục kịp thời những hư hỏng cĩ thể gây trở ngại cho sự làm việc bình thường của máy xây dựng Hỏng hĩc là khả năng làm việc bình thường của máy xây dựng tạm thời

bị mất đi, khơng thể sử dụng máy theo đúng tiêu chuẩn như chết máy dọc đường, hư hỏng hệ thống truyền lực, di động, thiết bị cơng tác…

- Bảo dưỡng kỹ thuật bao gồm các cơng việc cọ rửa, kiểm tra, chẩn đốn, vặn chặt, bơi trơn, tiếp nước và dầu mỡ, điều chỉnh vv… Theo nguyên tắc chung thì những cơng việc này khơng cần phải tháo dỡ các bộ phận và hệ thống ra khỏi máy

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 6

Theo các quy định hiện hành ở Việt Nam, việc bảo dưỡng kỹ thuật theo chu kỳ và theo khối lượng lao động cĩ thể chia ra thành các dạng sau đây:

- Bảo dưỡng kỹ thuật hàng ngày

- Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 1

- Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 2

- Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa

*, Bảo dưỡng kỹ thuật hàng ngày: Bao gồm cơng việc cọ rửa và tổng

kiểm tra tình trạng máy xây dựng nhằm bảo đảm chuyển động an tồn và giữ gìn hình dáng bên ngồi của máy mĩc được sạch đẹp Khi tiến hành bảo dưỡng hàng ngày, cần cọ rửa, kiểm tra tình trạng kỹ thuật chung của máy mĩc, tiếp nhiên liệu, nước làm mát, dầu bơi trơn Việc bảo dưỡng hàng ngày thực hiện sau khi hồn thành nhiệm vụ và trước khi máy xây dựng xuất phát

để cơng tác

*, Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 1: Bao gồm tồn bộ cơng việc bảo dưỡng

kỹ thuật hàng ngày và làm thêm một số việc như vặn chặt, bơi trơn và điều chỉnh Những cơng việc này thực hiện khơng cần tháo dỡ các bộ phận và cơ cấu ra khỏi máy xây dựng

*, Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 2: Ngồi phần việc của bảo dưỡng kỹ thuật

cấp 1, cịn làm thêm một khối lượng lớn cơng việc như kiểm tra – chẩn đốn

và điều chỉnh, cĩ tháo dỡ một số cơ cấu Cũng cĩ bộ phận cần được tháo rời khỏi máy mĩc để kiểm tra trên các bàn thử nghiệm và trên các thiết bị kiểm tra – đo lường (đo kiểm)

*, Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa: ðược tiến hành hai lần trong năm,

làm những cơng việc liên quan tới sự chuyển từ mùa này sang mùa khác, từ thời tiết này sang thời tiết khác kéo dài Vì thế người ta thường cố gắng sắp xếp cho bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa trùng khớp với bảo dưỡng kỹ thuật cấp

2 Những cơng việc riêng của bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa là súc rửa hệ thống làm mát, thay dầu bơi trơn trong động cơ, mỡ các loại của các cơ cấu

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 7

cho phù hợp với thời tiết, kiểm tra hệ thống cung cấp nhiên liệu

ðối với kỹ thuật bảo trì chẩn đốn máy mĩc thiết bị, mục đích chẩn đốn là tập chung vào:

- Chẩn đốn quá trình hư hỏng và tín hiệu hĩa tới hạn

- Chẩn đốn hư hỏng ban đầu và ngăn ngừa hư hỏng kế tiếp

Khi đĩ cần chú ý rằng trạng thái kỹ thuật cần được xác định mà khơng phải tháo dỡ thiết bị và thực hiện ngay trong quá trình hoạt động Ngồi việc cải thiện hiệu quả hoạt động thì chẩn đốn kỹ thuật cịn làm tăng độ tin cậy và tuổi thọ các sản phẩm của các nhà chế tạo

1.2 Tình hình cơ giới hĩa thi cơng trong xây dựng, giao thơng và phát triển nơng thơn ở nước ta

Nước ta trong những năm kháng chiến chống thực dân Pháp, nền cơng nghiệp vẫn đang trong giai đoạn lạc hậu Cơng việc thi cơng các cơng trình xây dựng như đường xá, cầu cống, sân bay, đê đập, mương máng chủ yếu làm bằng chân tay Trong khi các cơng việc đĩ lại cĩ khối lượng cơng việc khá lớn nhất là cơng tác làm đất Thực tế cho thấy khi thực hiện làm 1Km đường sắt cần phải vận chuyển 10 ÷ 50 nghìn m3 đất Tùy theo con đường đi qua vùng đồng bằng hay đồi núi hiểm trở

Trong những năm gần đây, mức độ cơ giới hĩa trong các lĩnh vực thi cơng và xếp dỡ ở nước ta ngày càng tăng Tỉ lệ trang bị cơ giới tính trên đầu người và khối lượng khai thác cĩ thể sánh ngang với nhiều nước trong khu vực Tính đến năm 1993 tổng số thiết bị cơ giới của ta đã lên tới 40.000 chiếc với tổng cơng suất trên 2,5 triệu KW, bao gồm gần 350 chủng loại khác nhau của 24 nước sản xuất Cụ thể tỉ lệ các loại máy xây dựng ở nước ta hiện nay như sau (tổng số máy xây dựng):

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 8

Còn lại phân chia cho các bộ, ngành và ñịa phương khác Với lực lượng

cơ giới ñó các cơ sở thi công và xếp dỡ hàng năm ñã có thể ñào ñắp ñược hàng trăm triệu m3 ñất ñá, xếp dỡ và vận chuyển ñược hàng chục triệu tấn hàng góp phần không nhỏ vào công cuộc xây dựng và phát triển nền kinh tế quốc dân

Tuy vậy bên cạnh những cố gắng ñáng kích lệ cũng phải công nhận một

sự thật là hiệu quả khai thác các máy xây dựng ở nước ta còn quá thấp Số ñầu

xe thực tế hoạt ñộng chỉ khoảng 50 ÷ 60% hệ số sử dụng thời gian của các máy không vượt quá 0,5 ñó là chưa kể hàng ngàn thiết bị cơ giới khác phải thanh lý trước thời gian quy ñịnh

Những ñề tài nghiên cứu tổng kết về vấn ñề này ñã chỉ cho biết Trong tổng số những nguyên nhân ñã dẫn tới hậu quả trên, nguyên nhân yếu kém về công tác tổ chức, quản lý và khai thác sử dụng các máy ñó chiếm tới 30% Một trong những thiếu sót lớn về mặt này là do nhiều cơ sở xây dựng và xếp

dỡ cơ giới việc ñầu tư trang thiết bị máy móc thiết bị phục vụ chưa ñược hợp

lý Tính bất hợp lý của công tác trên thể hiện ở các ñiểm cơ bản sau:

- Tính năng kỹ thuật chưa hoàn toàn phù hợp với ñặc ñiểm ñối tượng khai thác

- Số chủng loại máy quá nhiều gây phức tạp cho công tác quản lý, khai thác thiếu ñồng bộ

- Các máy ñược lựa chọn phần lớn chưa ñảm bảo chỉ tiêu kinh tế - kỹ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 9

Mặc dù nền công nghiệp nước ta chưa phát triển cao, nhưng chúng ta cũng ñã tự thiết kế, chế tạo nhiều tổ hợp máy xây dựng có tính chọn lọc như các trạm trộn bê tông asphal, trạm trộn bê tông xi măng với hệ thống cân ño tiên tiến, các hệ thống giàn búa ñóng cọc, máy thi công cọc bấc thấm

ðể có thể tính và lựa chọn hợp lý các phương tiện cơ giới xây dựng nhằm khắc phục những nhược ñiểm trên chúng ta cần phải nắm vững các phương pháp tính toán lực chọn chúng theo các mục tiêu kinh tế - kỹ thuật ñược ñặt ra phù hợp với ñặc ñiểm môi trường khai thác

1.3 ðặc ñiểm kết cấu, sử dụng và ñiều kiện hoạt ñộng của máy xây dựng

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 10

• Hầu hết chưa được trang bị hệ thống điều khiển điện tử

• Tốc độ vịng quay trục khuỷu trung bình, làm mát bằng nước

- ðặc điểm sử dụng:

ðộng cơ diesel cĩ khả năng chịu tải tốt, bền khỏe, rất thích hợp với điều kiện đường xá của Việt Nam, đặc biệt trong giao thơng ở nơng thơn, cơng trường, cơng trình hoặc khu vực đồi, rừng Ngồi ra, do cĩ mơ men xoắn lớn nên xe sử dụng động cơ diesel sức kéo mạnh hơn hẳn trong khả năng leo dốc

và vượt địa hình phức tạp

Vì thế động cơ diesel ngày nay được sử dụng rất rộng rãi trong các phương tiện giao thơng vận tải các loại xe, máy chuyên dùng như: Máy xây dựng, máy dùng trong khai thác mỏ, máy nơng nghiệp và lâm nghiệp

ðể giảm thiểu các hư hỏng đột xuất cĩ thể xảy ra, nâng cao hiệu quả sử dụng máy, việc áp dụng bảo trì chẩn đốn kỹ thuật để đánh giá chất lượng động cơ, phát hiện sớm hư hỏng là hết sức cần thiết Tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp và thiết bị bảo trì chẩn đốn là hết sức quan trọng, đảm bảo thuận lợi nhất cả về thời gian, trang thiết bị và độ tin cậy cao

- ðiều kiện hoạt động:

Máy xây dựng làm việc trong mơi trường ngồi trời mưa, nắng, bụi bặm

và rất nặng nhọc, địa hình phức tạp khơng bằng phẳng xa khu dân cư, điều kiện chăm sĩc bảo dưỡng kỹ thuật khĩ khăn, đây chính là những yếu tố làm cho tốc

độ hao mịn động cơ nhanh, chất lượng động cơ nhanh bị xuống cấp

1.3.2 Hệ thống dẫn động và điều khiển máy cơng tác

- ðặc điểm kết cấu:

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật thủy lực, hiện nay đa số các máy xây dựng được trang bị thủy lực để dẫn động và điều khiển máy cơng tác Hệ thống thủy lực trên máy xây dựng ngày nay đảm nhiệm tất cả các nhiệm vụ dẫn động và điều khiển máy cơng tác như điều khiển cần gầu, tay gầu hoặc quay toa Trên một số loại máy cĩ thể bố trí dẫn động thủy lực cho

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 11

các bộ phận di ñộng như dải xích, bánh xe

- ðặc ñiểm sử dụng:

Hệ thống máy công tác trên các máy xây dựng có khả năng chịu tải tốt, bền khỏe, hoạt ñộng linh hoạt rất thích hợp với ñiều kiện làm việc trong khai thác mỏ, nông nghiệp và lâm nghiệp…

- ðiều kiện hoạt ñộng:

Máy xây dựng thường làm việc tại các môi trường khai thác mỏ, lâm nghiệp hoặc lâm nghiệp nên có tải trọng lớn, cách xa các trung tâm dịch vụ bảo dưỡng và môi trường bụi bẩn với ñiều kiện hoạt ñộng như vậy dễ dẫn ñến các hư hỏng bất thường và hao mòn nhanh

- ðặc ñiểm sử dụng:

Hệ thống truyền lực, di ñộng trên máy xây dựng có khả năng chịu tải tốt, bền khỏe, thích hợp với ñiều kiện làm việc trên các công trường, công trình hoặc khu vực ñồi, rừng Ngoài ra, do có mô men xoắn lớn nên hệ thống truyền lực, di ñộng trên máy xây dựng sức kéo mạnh hơn hẳn trong khả năng leo dốc và vượt mọi ñịa hình phức tạp

- ðiều kiện hoạt ñộng:

Hệ thống truyền lực, di ñộng trên máy xây dựng làm việc trong môi trường ngoài trời mưa, nắng và rất nặng nhọc, ñịa hình phức tạp không bằng phẳng xa khu dân cư, ñiều kiện chăm sóc bảo dưỡng kỹ thuật khó khăn, ñây

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 12

chính là những yếu tố làm cho tốc ñộ hao mòn nhanh

1.4 Tình hình dịch vụ bảo dưỡng bảo trì máy xây dựng tại khu vực nghiên cứu

Cùng với sự phát triển về kinh tế và ñô thị hóa của ñất nước, huyện Lạc Thủy tỉnh Hòa Bình cũng ñang có sự phát triển mạnh mẽ về xây dựng, giao thông, khai thác khoáng sản, lâm sản và dạy nghề, các loại máy xây dựng ñã góp phần rất lớn trong công cuộc xây dựng và ñổi mới của huyện nhà

Bảng 1.1: Một số máy xúc tiêu biểu tại khu vực khảo sát

TT M· hiÖu

m¸y

N−íc s¶n xuÊt

Dung tÝch gÇu (m 3 )

§/c¬ Hãng

sản xuất

Công suất ñịnh mức(

Kw)

Loại

Trọng lượng vận hành (tấn)

ISUZU 4HK1X Sumitomo 117,3 Bánh

ISUZU 4BD1T Hitachi 63 Bánh

SAA4D 102E-2 KOMATSU 66,2 Bánh

4TNV 94L

Doosan- solar

41(55)P/S

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 13

Komatsu D21P-7E, Komatsu D31P-20 của Nhật Bản, máy xúc Liugong CLG908D, Caterpillar308CR …của Trung Quốc, Mỹ tới những loại máy cỡ lớn hiện ñại như: Máy ủi PENGPU PD165Y-2 của Trung Quốc, CATERPILLAR D6R II của Mỹ…

Bảng 1.2: Một số máy ủi tiêu biểu tại khu vực khảo sát

Kích thước bàn ủi

(m2)

ðộng cơ Hãng sản

xuất

Công suất ñịnh mức (Kw)

Träng l−îng (tấn)

Hiện nay tại khu vực khảo sát chưa có một nhà máy, trung tâm sửa chữa máy xây dựng nào thật sự chuyên nghiệp mà chỉ có các xưởng sửa chữa quy mô nhỏ mang tính chất hộ gia ñình, không chuyên nghiệp của quân ñội,

tư nhân như: Trung tâm bảo dưỡng ô tô cụm kho K23, xưởng sửa chữa ô tô Vinh Tới, xưởng sửa chữa ô tô Trần Tiến…

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 14

Tuy nhiên các cơ sở sửa chữa bảo dưỡng cịn thiếu nhiều thiết bị, máy mĩc phục vụ cho cơng tác chẩn đốn, bảo dưỡng, chưa đáp ứng được yêu cầu sửa chữa lớn ðặc biệt việc áp dụng cơng nghệ điện tử để chẩn đốn, kiểm tra

và sửa chữa cịn gặp nhiều khĩ khăn Việc tháo lắp thủ cơng vẫn là chủ yếu, do vậy năng suất chưa cao, chất lượng sửa chữa thấp và thời gian máy nằm chờ sửa chữa lâu Phụ tùng, thiết bị thay thế khơng chủ động được do chủng loại đa dạng, nên ảnh hưởng đến chất lượng sửa chữa, dẫn đến gây thiệt hại lớn về kinh tế

1.5 Mục đích và nội dung nghiên cứu

+, Nội dung nghiên cứu

- Phân tích tổng quan về tình hình sử dụng, nghiên cứu, chẩn đốn, bảo dưỡng và sửa chữa máy xây dựng ở khu vực nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về chẩn đốn kỹ thuật động cơ diesel, hệ thống điều khiển máy cơng tác

- Xây dựng và phát triển hệ thống chẩn đốn dã ngoại cho các máy xây dựng tự hành, tập trung vào chẩn đốn động cơ diesel, hệ thống thủy lực điều khiển máy cơng tác và bộ phận di động

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 15

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO TRÌ TRẠNG THÁI

2.1 Các quá trình hư hỏng máy và thiết bị

Trong quá trình thực hiện các chức năng công nghệ, máy móc thiết bị phải chịu các tác ñộng vật liệu và vật lý khác nhau như tải trọng gây ra các thay ñổi vật lý vi mô của cấu trúc nguyên tử và phân tử sẽ dẫn ñến hư hỏng Các nhà thiết kế, nhà sản xuất ñã ñịnh cỡ, chế tạo máy móc thiết bị sao cho các bộ phận máy có thể ñảm bảo chịu tải trọng bền vững và hoạt ñộng ổn ñịnh trong khoảng thời gian yêu cầu Tính chất này còn gọi là khả năng chịu tải Tải trọng có thể xuất hiện nằm trong giới hạn chịu tải

Hình 2.1: Tác ñộng qua lại giữa tải trọng và hư hỏng

của máy móc thiết bị

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 16

(hình 2.1) giới thiệu hai tính chất của quá trình hư hỏng khác nhau phụ thuộc vào trạng thái tải trọng Chịu tải bình thường sẽ dẫn ñến hao mòn như là hao mòn bình thường, han gỉ, mỏi hoặc hóa già còn quá tải là việc sử dụng quá mức có thể làm xuất hiện biến dạng dẻo, nứt vỡ Trong hoạt ñộng thực tế của máy móc các quá trình hao mòn có thể hàm chứa cả quá trình hư hỏng do quá tải Từ quan hệ qua lại giữa tải trọng và hư hỏng dẫn ñến rất nhiều các hiện tượng hư hỏng mang tính chất ngẫu nhiên do ñặc tính xác suất của tải trọng và khả năng chịu tải của máy móc Bề rộng ñộ phân tán của khả năng chịu tải là kết quả của ñộ chính xác tính toán thiết kế, tính chất vật liệu và chất lượng chế tạo các chi tiết, cụm chi tiết trên máy móc

Hình 2.2: Các dạng tải trọng hoạt ñộng khi sử dụng máy móc thiết bị

Môi trường Nhiệt ñộ, dao ñộng, bụi bẩn

Thiết bị bên cạnh Dao ñộng, thông số hoạt ñộng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 17

Bề rộng ñộ phân tán của tải trọng phụ thuộc vào các yếu tố ảnh hưởng bên ngoài (như môi trường, máy móc bên cạnh) cùng với các nguyên nhân bên trong (như hỏng hóc trước ñó, quá trình hoạt ñộng)

Nguy cơ một trường hợp hư hỏng (Xác suất xuất hiện hư hỏng) có thể tính toán ñược nếu phân bố xác suất ñối với cả hai thành phần là ñã biết (hình 2.3) ðối với tải trọng phân bố chuẩn:

2

2 ) (

ðối với khả năng chịu tải phân bố chuẩn:

2

2 ) (

Sẽ tính ñược xác suất xuất hiện hư hỏng:

) ( 2 )

( 1

x x

i

x x

dx P

dx P dx P

Hậu quả của sự hư hỏng là làm giảm khả năng chịu tải trong thời gian hoạt ñộng Do ñó xác suất xuất hiện hư hỏng sẽ tăng ñến thời ñiểm hết khả năng chịu tải và ñến lúc loại bỏ thành phần cấu trúc ñó

Hình 2.3: Mật ñộ xác suất của thông số tải trọng và khả năng chịu tải

∆s – Khoảng cách an toàn trung bình

P 1 (x) – Mật ñộ xác suất tải trọng; P 2 (x) – Mật ñộ xác suất khả năng chịu tải

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 18

Nếu so sánh biểu diễn hư hỏng của các ñối tượng chịu tải khác nhau có cùng kết cấu và ñiều kiện chế tạo theo thời gian hoạt ñộng có thể ñạt ñược thì

có thể chuyển ñổi biểu diễn phân tán của khả năng chịu tải thành ñộ phân tán của tuổi thọ ñối tượng (hình 2.4)

Hình 2.4: Mức ñộ phân tán của thời gian hoạt ñộng

S(t) – Trị số hư hỏng; S g – Trị số hư hỏng giới hạn

t t – Thời gian hoạt ñộng của một giai ñoạn

tg – Thời gian hoạt ñộng trung bình

Giá trị tới hạn hư hỏng Sg là số ño ñối với một hư hỏng loại bỏ có thể ñạt ñến tại các thời ñiểm khác nhau Hàm mật ñộ của thời gian hoạt ñộng tới hạn ƒtg(t) ñược tính toán theo hàm phân phối phụ thuộc vào Sg, tốc ñộ hao mòn

vm và ñộ lệch chuẩn σ của tốc ñộ hao mòn

ðối với hàm tuyến tính: S(t) = vm.t+s1

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 19

2

2 1

e t

Vm t Sg

e t

Sg

Thí dụ dưới ñây về ñộ lớn khe hở dọc trục của các ổ lăn cùng loại trên các máy sẽ minh họa cho việc xác ñịnh ñộ phân tán của thời gian hoạt ñộng giới hạn (hình 2.5) Với giả thiết quá trình hao mòn tuyến tính, vận tốc hao mòn trung bình 0,000365 mm/h và ñộ lệch tiêu chuẩn của vận tốc hao mòn σ

= 0,000134 người ta tính ra thời gian hoạt ñộng giới hạn nằm trong khoảng

800 ÷ 2500 giờ cùng với hao mòn giới hạn Sg = 0,528mm

Hình 2.5: Thời gian hoạt ñộng giới hạn của ổ lăn

S t – Trị số hư hỏng, S g – Trị số hư hỏng giới hạn

t – Thời gian hoạt ñộng, ƒ tg – Mật ñộ của thời gian hoạt ñộng giới hạn

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 20

Sai lệch so với thời gian hoạt ñộng giới hạn trung bình tg = 1466 giờ là 116% Thí dụ ñơn giản này cho thấy một vài vấn ñề cần thiết là xác ñịnh trạng thái kỹ thuật hiện tại của các ñối tượng riêng lẻ ñể dự báo về thời gian hoạt ñộng còn lại hay tuổi thọ còn lại của ñối tượng

ðể làm rõ các thông tin thực tế cần quan tâm cho công tác bảo trì, có thể tham khảo sơ ñồ ñơn giản (hình 2.6) Trong khoảng từ t0 ñến tmin sẽ không xuất hiện hư hỏng hao mòn và do ñó không cần ñến các hoạt ñộng bảo trì

Hình 2.6: Hư hỏng do hao mòn phụ thuộc thời gian hoạt ñộng

N – số hư hỏng do hao mòn, t – thời gian hoạt ñộng

Giữa khoảng tmin và tmax thời gian hoạt ñộng phân tán xung quanh giá trị tm Trong khoảng thời gian này sẽ xuất hiện hư hỏng nặng nếu không có các biện pháp bảo trì ñể khắc phục hao mòn các chi tiết Trong các trường hợp ñặc biệt (hình 2.5) bề rộng phân tán có thể lớn hơn nhiều lần tuổi thọ trung bình

Không hư hỏng do mỏi Hư hỏng do mỏi

N

t0

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 21

Các hư hỏng nặng do hao mịn cĩ thể xuất hiện cùng với các hư hỏng bất thường do sử dụng máy mĩc quá mức trong khoảng thời gian hoạt động từ

t0 đến tmax Như vậy đặt ra nhiệm vụ của cơng tác bảo trì là phát triển và ứng dụng chiến lược nào, biện pháp nào để tận dụng hết thời gian hoạt động cho phép và mặt khác tiếp tục tránh được các hư hỏng loại bỏ cĩ thể xảy ra

2.2 Các chiến lược bảo trì máy và thiết bị

Bảo trì gồm tất cả các biện pháp, các cơng việc để giữ và duy trì giá trị

sử dụng ban đầu của máy mĩc thiết bị trong thời gian hoạt động, tái lập lại và nếu cĩ điều kiện thì làm tăng giá trị sử dụng đĩ Các nhiệm vụ thành phần của bảo trì là giám sát (chẩn đốn) giảm thiểu hao mịn, ngăn ngừa sự suất hiện hao mịn cũng như khắc phục hư hỏng (sửa chữa)

Các hư hỏng do sử dụng quá mức, do quá tải cần được ngăn ngừa bằng các biện pháp bảo trì linh hoạt cịn các hư hỏng xuất hiện do các quá trình hao mịn (mài mịn, han gỉ, mỏi hoặc hĩa già) thì cần cĩ rất nhiều các biện pháp, quyết sách khác nhau Chiến lược bảo trì xác định các phương pháp bảo trì hợp lý cho máy mĩc hoặc thiết bị trong các khoảng thời gian xác định theo một hàm mục tiêu Mỗi kế hoạch bảo trì và tổ chức bảo trì cần phải trả lời câu hỏi: “Cái gì cần sửa chữa? bằng cách nào? và khi nào?”

Chiến lược bảo trì cũng được sử dụng đồng nghĩa với thuật ngữ phương pháp bảo trì Tùy theo chất lượng hao mịn và mức độ phát triển, sản xuất mà

cĩ thể lựa chọn trong 3 chiến lược bảo trì cơ bản (hình 2.7)

Hình 2.7: Các chiến lược bảo trì máy mĩc thiết bị

Chiến lược bảo trì

Bảo trì linh hoạt Bảo trì định kỳ Bảo trì trạng thái

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 22

- Bảo trì linh hoạt: Chăm sĩc, sửa chữa trong trường hợp hư hỏng

- Bảo trì định kỳ: Chăm sĩc, sửa chữa theo trật tự định kỳ một cách cĩ

kế hoạch

- Bảo trì trạng thái: Cũng gọi là bảo trì phụ thuộc trạng thái hoặc bảo trì cĩ kiểm tra theo chu kỳ Việc xác định trạng thái kỹ thuật được thực hiện định kỳ hoặc liên tục nhờ các phương án chẩn đốn và việc chăm sĩc, sửa chữa được thực hiện theo yêu cầu Phụ thuộc vào thời gian hoạt động cĩ thể phân loại theo hướng tích lũy hư hỏng đối với máy và thiết bị thành 3 giai đoạn đặc trưng:

• Giai đoạn tích lũy hư hỏng khi chạy rà hoặc một thời gian ngắn sau khi đưa vào hoạt động

• Giai đoạn ít trục trặc hư hỏng (Hư hỏng ngẫu nhiên, lỗi ngẫu nhiên)

• Giai đoạn tăng mạnh hư hỏng theo thời gian sử dụng (Hư hỏng hao mịn, do lỗi hao mịn) Tính chất tích lũy hư hỏng trong thời gian sử dụng cĩ thể được mơ tả rõ ràng nhờ một thơng số gọi là mức độ hư hỏng

λ ≈

t N

Hình 2.8: Hư hỏng của máy và thiết bị

Hư hỏng ngẫu nhiên

λ

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 23

N (t) – Số thiết bị đang cịn hoạt động tốt

∆N – Số thiết bị đã cĩ hư hỏng

∆t – Khoảng thời gian

+, Hư hỏng sớm:

Giai đoạn t 0 ÷ t 1 , λ giảm

Trong thời gian này các hư hỏng xuất hiện do sử dụng các biện pháp khơng phù hợp, lỗi vật liệu, khuyết tật do thiết kế, lỗi lắp giáp,…cũng như các

hư hỏng ngẫu nhiên Giai đoạn này kéo dài bao lâu phụ thuộc vào tính chất trang

bị, đối với các thiết bị lớn cĩ thể tính đến 3 năm sau khi đưa vào hoạt động Ngồi ra sau mỗi lần bảo dưỡng sửa chữa, sau mỗi lần chuyển đổi thiết bị cũng như thiết kế lại hệ thống đều cĩ nguy cơ suất hiện mới các hư hỏng sớm

Chiến lược bảo trì cho giai đoạn này là:

- Bảo trì bằng cách bảo dưỡng sửa chữa riêng rẽ theo sự xuất hiện các

hư hỏng (Bảo trì linh hoạt)

- Ứng dụng các phương pháp kiểm tra và các phương pháp chẩn đốn thiết bị để ngăn ngừa và giảm thiểu các hư hỏng kế tiếp và để phát hiện thời điểm bắt đầu hao mịn Hư hỏng sớm cĩ thể được hạn chế một cách cơ bản và nhận biết đúng lúc nếu thực hiện các phép thử cơ bản đối với từng phần và tồn bộ thiết bị trước khi hoạt động Khi đĩ cần nắm được đầy đủ nhất các trường hợp hoạt động dự kiến với tính chất chịu tải của thiết bị

+, Hư hỏng ngẫu nhiên

Giai đoạn t 1 ÷ t 2 , λ = const

Tất cả các hư hỏng trong giai đoạn này đều xuất hiện do các nguyên nhân chủ quan của người điều hành, bảo trì và do quá tải thiết bị Các hư hỏng ngẫu nhiên do chủ quan cĩ thể giảm thiểu nhờ các biện pháp kỹ thuật, tổ chức và đào tạo Hư hỏng ngẫu nhiên cĩ thể xuất hiện trong cả thời gian hoạt động từ t0 đến t2

Chiến lược bảo trì cho giai đoạn này là :

- Bảo trì bằng cách chăm sĩc sửa chữa theo sự xuất hiện hư hỏng (Bảo trì linh hoạt)

- Ứng dụng các phương pháp kiểm tra, các biện pháp kỹ thuật để ngăn

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 24

ngừa và hạn chế hư hỏng kế tiếp và phát hiện hao mịn Việc ứng dụng các phương pháp chẩn đốn kỹ thuật nhất là trong giai đoạn này cĩ thể gĩp phần chuẩn bị trước và quyết định đúng lúc việc bảo trì trong tương lai ðể hạn chế các hư hỏng ngẫu nhiên cần giữ các chế độ hoạt động, đào tạo nhân viên, giám sát giới hạn các thơng số hoạt động, khắc phục các nhược điểm của thiết

bị dễ làm xuất hiện hư hỏng ngẫu nhiên

+, Hư hỏng do hao mịn

Giai đoạn > t 2 , λ tăng

Nguyên nhân hư hỏng nằm tại quá trình hao mịn, trong giai đoạn hư hỏng do hao mịn cĩ thể áp dụng cả chiến lược bảo trì linh hoạt, bảo trì định

kỳ và bảo trì trạng thái Bảo trì linh hoạt áp dụng tốt cho các cụm chi tiết ít hoặc khơng ảnh hưởng đến an tồn và khả năng sử dụng của tồn bộ hệ thống thiết bị Kể cả đối với một đơn vị sản xuất nhỏ thì bảo trì linh hoạt cũng là một biện pháp cĩ chi phí hợp lý và tổ chức đơn giản Bên cạnh những nhược điểm về độ tin cậy thấp, chiến lược bảo trì linh hoạt cịn cĩ ưu điểm là cĩ thể tận dụng hết dự trữ hao mịn của chi tiết Các hư hỏng kế tiếp khơng loại bỏ được trong trường hợp này

Mọi sự cố gắng để chủ động quản lý các hư hỏng bất thường của máy mĩc và thiết bị bằng các biện pháp bảo trì cho đến nay đang tập trung vào bảo trì dự phịng với các chu kỳ xác định Chu kỳ bảo trì được đặt ra dựa vào thống kê hư hỏng, các kết quả thực nghiệm và đánh giá của các chuyên gia,… Phương pháp này đảm bảo độ tin cậy cao nhưng lại cĩ nhược điểm mang tính nguyên lý là khơng sử dụng hết dự trữ hao mịn của các chi tiết và khả năng xuất hiện của các hư hỏng kế tiếp Trước hết đối với các nhĩm chi tiết chịu trách nhiệm về an tồn hệ thống thì chiến lược này chưa thỏa mãn Nhờ xác định bằng kỹ thuật đo và đánh giá trạng thái kỹ thuật của máy mĩc, thiết bị cho khả năng xác định chính xác trạng thái kỹ thuật của thiết bị cũng như dự báo thời hạn phục vụ cịn lại của thiết bị Bảo trì trạng thái cĩ thể phối hợp tất cả các ưu điểm của bảo trì định kỳ và bảo trì linh hoạt Trong chiến lược chung của một đơn vị sản xuất luơn giữ cả 3 chiến lược thành phần

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 25

trong việc bảo trì thiết bị

2.3 Phân tích xu hướng và dự báo thời gian hoạt động cịn lại của máy và thiết bị

Việc tổ chức bảo trì trạng thái với các phương tiện chẩn đốn kỹ thuật yêu cầu các thơng tin về sự phát triển theo thời gian của hao mịn, việc thực hiện bảo trì cĩ kế hoạch và dự báo diễn biến trong tương lai của hao mịn Các yêu cầu này cần đặt ra 4 câu hỏi cho việc giám sát thiết bị

- Giá trị giới hạn nào của hao mịn cần xác định?

- Thời điểm kiểm tra nào cần lựa chọn?

- Thời điểm dự báo tuổi thọ cịn lại nào cần lựa chọn?

- Phương pháp dự báo nào được áp dụng?

Trong nhiều trường hợp việc xác định trạng thái kỹ thuật cĩ thể thực hiện nhờ một thơng số chẩn đốn (thơng số đo chẩn đốn hoặc hệ số đặc trưng chẩn đốn) ðối với trường hợp đặc biệt dưới đây cần đánh giá diễn biến hư hỏng theo (hình 2.9) Khi cĩ nhiều thơng số cần sử dụng các phương pháp riêng biệt

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 26

∆t a – Thời gian chuẩn bị bảo trì dự phịng

∆t b – Thời gian chuẩn bị sửa chữa hư hỏng

+, Các đặc trưng của biểu diễn hư hỏng

ðể đánh giá diễn biến hư hỏng do hao mịn cĩ thể khuyến cáo việc xác định các mức sau đây (hình 2.9)

ðể lập kế hoạch cho các biện pháp chẩn đốn yêu cầu dự báo tuổi thọ cịn lại tại một thời điểm sớm nhất cĩ thể Do đĩ cần xác định mức thơng báo đầu tiên S1 Mức này làm tín hiệu đồng thời cho các kỹ thuật viên tăng cường chú ý và tăng hoạt động chẩn đốn Việc xác định mức này phụ thuộc vào loại máy, vận tốc hao mịn và thời gian yêu cầu cho các hoạt động bảo trì Phức tạp nhất là việc xác định mức cho phép cực đại Sa nhiều yếu tố ảnh hưởng cĩ thể xuất hiện (thí dụ: tính ngẫu nhiên của diễn biến hao mịn, độ chính xác kỹ thuật đo, độ chính xác của thuật tốn đánh giá) gây khĩ khăn cho việc xác định khách quan giá trị giới hạn này

Giá trị giới hạn này cần được xác định riêng cho mỗi phương pháp chẩn đốn phụ thuộc vào mức hư hỏng Sb Trong nhiều trường hợp thực tế việc xác định này được thực hiện nhờ đánh giá các hư hỏng sớm và sử dụng các kinh nghiệm hoạt động với đủ độ chính xác cần thiết

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 27

+, Kỳ hạn kiểm tra

Việc giám sát trạng thái cĩ thể thực hiện theo hai phương pháp:

- Giám sát trạng thái liên tục (Continued Monitoring)

- Giám sát trạng thái rời rạc (Non – Continued Moniing )

Với trạng thái chẩn đốn cố định

Với trạng thái chẩn đốn lưu động

Giám sát trạng thái liên tục trong hoạt động on – line bị hạn chế do chi phí thiết bị cũng như chăm sĩc kỹ thuật cho máy và thiết bị ðối với giám sát gián đoạn cần phải xác định giãn cách kiểm tra và chẩn đốn Nếu việc kiểm tra cần ngừng hoạt động và tháo dỡ thiết bị cĩ thể tính tốn chu kỳ tối

ưu phụ thuộc vào chiến lược bảo trì đã chọn và diễn biến hao mịn ðối với một liên hợp các chiến lược bảo trì, bảo trì dự phịng với kiểm tra giữa kỳ cĩ thể tính tốn chu kỳ tối ưu để kiểm tra cũng như chu kỳ tối ưu của bảo trì dự phịng theo cơng thức:

tk

α

α β

/ 1 0

) (

, ) 1

k G G v G

tp0=

α

α β

/ 1

),

1 )(

1 (

G v G v

G G

Trong đĩ:

λ,β – Các thơng số Wei bull

Gk – Chi phí trung bình cho một biện pháp kiểm tra

G v – Chi phí sử dụng trung bình cho một biện pháp bảo trì dự phịng

G WM – Chi phí sử dụng cho một bảo trì tối thiểu

GB – Chi phí sử dụng trung bình cho một bảo trì trạng thái

t K, t p – Gian cách kiểm tra và chu kỳ bảo trì được giới thiệu trên (hình 2.10)

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 28

Hình 2.10: Lựa chọn phương pháp kiểm tra

ðối với các máy và trang bị cĩ yêu cầu an tồn, chu kỳ kiểm tra được xác định theo tiêu chuẩn nhà nước Nếu cĩ khả năng chẩn đốn trong quá trình hoạt động khơng ngừng máy cĩ thể ứng dụng hai phương pháp cơ bản sau đây để xác định thời gian chu kỳ :

+, Chu kỳ cố định: Thời gian của nĩ được xác định phụ thuộc vào giá trị thiết

bị và yêu cầu về độ tin cậy

+, Chu kỳ linh hoạt: Thực hiện thời gian chẩn đốn ngắn hơn phụ thuộc vào

sự ngăn cách hư hỏng theo tốc độ hao mịn lớn hơn Việc xác định thời gian của chu kỳ cố định cĩ thể xác định nhờ :

- Phân tích độ tin cậy

- Phân tích hư hỏng

- Phân tích diễn biến hao mịn

+, Dự báo tuổi thọ cịn lại

Khi khơng cĩ một mơ hình hư hỏng đã chính xác, việc dự báo cịn lại chỉ cĩ thể thực hiện trên cơ sở phân tích quá trình diễn biến của hư hỏng cần định hướng quan sát Việc sử dụng các thơng tin ưu tiên về đặc tính nguyên lý của diễn biến hao mịn cĩ thể nâng cao độ chính xác dự báo Các kiến thức về hao mịn là những thơng tin cần thiết cho việc dự báo tuổi thọ cịn lại (hình2.11) Tuy nhiên diễn biến đơn lẻ của đặc tính hao mịn sẽ ảnh hưởng lớn hơn trong việc dự báo, vì chỉ cĩ điều đĩ mới cĩ thể cung cấp thơng tin về khả năng chịu tải của nhĩm chi tiết

tp

Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 29

Hình 2.11: đánh giá tuổi thọ còn lại

Việc ựánh giá tuổi thọ còn lại là ựiều kiện của phân tắch xu hướng Phương pháp ựơn giản nhất ựể phân tắch xu hướng là làm tương thắch một hàm toán học với một chuỗi thời gian hoặc một phân ựoạn chuỗi Thường gặp nhất là hàm lũy thừa, ựường cong Weilbull và Expowen Các phương pháp dự báo có thể ựược chia làm 3 loại chắnh:

- Dự báo chủ quan

- Dự báo ựơn biến

- Dự báo ựa biến

Dự báo chủ quan thực hiện trên cơ sở chủ quan, trên cơ sở các ựánh giá, kiến thức về tắnh chất thiết bị, mức ựộ ựánh giá về kinh tế,ẦDự báo chủ quan thường là phương pháp không khoa học, tuy nhiên còn lại có thể xác ựịnh bằng phương pháp ngoại suy tuyến tắnh hay ngoại suy Expowen ựường cong xu hướng với ựủ ựộ tin cậy Trên (hình 2.12) giới thiệu một thắ dụ ngoại suy tuyến tắnh khi nghiên cứu ổ lăn đối với ựộng cơ ựiện tắnh chất hư hỏng của ổ lăn do mỏi ựược nghiên cứu bằng phương pháp chẩn ựoán dao ựộng, còn giai ựoạn cuối của hư hỏng ựến khi loại bỏ nhóm chi tiết ựược ựánh giá nhờ xấp xỉ tuyến tắnh với ựủ ựộ chắnh xác

ựộng còn lại

Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 30

Hình 2.12: Ngoại suy tuyến tính theo mỏi ổ lăn

với điều kiện thu thập thơng tin

D k (t) – Chỉ số đặc trưng chẩn đốn, E i – Các ổ đỡ động cơ điện nghiên cứu

Ý nghĩa của việc lựa chọn thời điểm dự báo trở lên rõ ràng nếu chú ý đến diễn biến chung của hư hỏng ổ lăn do mỏi (hình 2.13) Nĩi chung cần phân biệt giữa dự báo ngắn hạn và dự báo dài hạn về tuổi thọ cịn lại của thiết bị

Hình 2.13: Diễn biến chung bình của hư hỏng ổ lăn do mỏi