Nghiên cứu chẩn đoán một số phần tử kết cấu của hệ thống thuỷ lực trên các máy xây dựng tự hành

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO Trờng đại học nông nghiệp hà nội = = = = = = = = NGUYN NGC THANH LUậN VĂN THạC sĩ Kỹ THUậT NGHIấN CU CHN ON MT S PHN T KT CU CA H THNG THU LC TRấN CC MY XY DNG T HNH Chuyờn ngnh: K thut mỏy v Thit b c gii hoỏ nụng - lõm nghip Mó s: 60.52.14 Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS. BI HI TRIU Hà nội - 2011 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thựchiện luận văn này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 25 tháng 4 năm 2011 Người cam ñoan Nguyễn Ngọc Thanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu thực hiện và hoàn thành ñề tài luận văn, ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ của rất nhiều cá nhân, tập thể trong và ngoài trường. Trước hết tôi xin trân trọng cảm ơn ñến thầy giáo PGS.TS.Bùi Hải Triều người ñã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện ñề tài “Nghiên cứu chẩn ñoán một số phần tử kết cấu của hệ thống thuỷ lực trên máy xây dựng tự hành ” và cũng là người ñã tận tình giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn của mình. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Cơ Khí ñộng lực - Khoa Cơ ðiện Trường ðại Học Nông Nghiệp - Hà Nội ñã hướng dẫn và tạo mọi ñiều kiện giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy Nguyễn ðức Thắng - Hiệu trưởng và các thầy cô giáo Trường Cao ðẳng Nghề Cơ ðiện Tây Bắc – Hòa Bình ñã tạo ñiều kiện và giúp ñỡ tôi thực hiện quá trình thực nghiệm luận văn. ðặc biệt cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia ñình và bạn bè ñã khích lệ tôi hoàn thành luận văn. Mặc dù ñã rất cố gắng rất nhiều song do kinh nghiệm và kiến thức có hạn nên luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót ngoài ý muốn. Tôi rất mong các thầy cô cùng bạn bè chỉ bảo thêm ñể luận văn ñược hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 25 tháng 4 năm 2011 Người thực hiện Nguyễn Ngọc Thanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan .i Lời cảm ơn .ii Mục lục .iii Danh mục các bảng vii Danh mục các hình viii MỞ ðẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1. Những vấn ñề chung về chuẩn ñoán kỹ thuật .3 1.2 Khái quát về các loại máy xây dựng tự hành ñang hoạt ñộng tại Việt Nam. 4 1.2.1. Khái quát về số lượng các loại máy xây dựng tự hành ñang hoạt ñộng tại Việt Nam .4 1.2.2. Các chủng loại máy xây dựng tự hành ñang sử dụng ở Việt Nam .6 1.3 Truyền ñộng và ñiều khiển thủy lực trên các máy xây dựng tự hành. .13 1.3.1. Sự phát triển hệ thống thủy lực trên các máy xây dựng tự hành 13 1.3.2. Các dạng cấu trúc cơ bản, phổ biến của hệ thống truyền ñộng và ñiều khiển thủy lực trên các máy xây dựng tự hành 14 1.3.2.1 Cấu trúc và hoạt ñộng của một bộ truyền ñộng thủy lực. 14 1.3.2.2. ðiều khiển thủy lực 17 1.3.3. Sơ ñồ mạch truyền ñộng và ñiều khiển thủy lực trên máy xúc tự hành19 1.3.3.1. Hệ thống thủy lực trên máy xúc ñiều chỉnh tổng công suất. .19 1.3.3.2. Hệ thống thủy lực nhạy tải trên máy xúc 20 1.3.3.3 Hệ thống thủy lực ñiều khiển ñiện tử trên máy xúc .21 1.4. ðặc ñiểm kết cấu, sử dụng, ñiều kiện làm việc của máy xây dựng tự hành ở Việt Nam .23 1.4.1. ðặc ñiểm kết cấu của máy xây dựng tự hành ở Việt Nam .23 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… iv 1.4.1. ðặc ñiểm sử dụng và ñiều kiện làm việc của máy xây dựng tự hành ở Việt Nam 25 1.5 Tình hình sử dụng, dịch vụ bảo dưỡng sửa chữa hệ thống thủy lực trên các máy xây dựng ở Việt Nam 26 1.5.1. Tình hình sử dụng, dịch vụ, chăm sóc, sửa chữa máy thủy lực ở Việt Nam 26 1.5.2. Tình hình nghiên cứu về chẩn ñoán hệ thống thủy lực trong và ngoài nước. 27 1.6. Nhiệm vụ và mục ñích nghiên cứu .28 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẨN ðOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC .29 2.1. Các khái niệm chung .29 2.2. Các phương pháp chẩn ñoán 34 2.2.1. Phương pháp các thông số tĩnh học .35 2.2.2. Phương pháp nhiệt ñộng lực học .39 2.2.3. Phương pháp dao ñộng âm thanh. .42 2.2.4. Phương pháp ñặc tính biên ñộ pha. .43 2.2.5. Phương pháp ñặc tính quá ñộ 44 2.2.6. Phương pháp phân tích nhiễm bẩn môi chất 45 2.2.7. Phương pháp phân tích quá trình chuyÓn tiÕp 46 CHƯƠNG 3: CHẨN ðOÁN BƠM VÀ CÁC BỘ PHẬN DẪN ðỘNG THỦY LỰC 48 3.1. Mô hình chẩn ñoán các phần tử kết cấu của hệ thống thủy lực .48 3.2. Phân tích kết cấu bơm và các bộ phận dẫn ñộng thủy lực 49 3.2.1 Bơm thủy lực 49 3.2.2 ðộng cơ thuỷ lực 51 3.2.2.1 ðộng cơ bánh răng .51 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… v 3.2.2.2 ðộng cơ cánh gạt .51 3.2.2.3 ðộng cơ piston .52 3.2.3. Xi lanh thủy lực 53 3.2.3.1 Xi lanh lực 53 3.2.3.2 Xi lanh quay .54 3.3. Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống thủy lực 55 3.4. Xây dựng mô hình chẩn ñoán bơm 58 3.4.1. Sơ ñồ thí nghiệm của bơm thủy lực 58 3.4.2. Xây dựng mô hình chẩn ñoán bơm thủy lực bằng phương pháp mô phỏng. 60 3.4.3. Sơ ñồ khối chẩn ñoán bơm thủy lực có lọt dòng .61 3.4.4. Chẩn ñoán bơm thủy lực bằng mô hình mô phỏng Matlab simulink .61 3.5 Xây dựng mô hình chẩn ñoán ñộng cơ thủy lực 66 3.5.1. Thí nghiệm với ñộng cơ thủy lực .67 3.5.2. Xây dựng mô hình chẩn ñoán ñộng cơ thủy lực bằng phương pháp mô phỏng. 69 3.5.3. Sơ ñồ khối chẩn ñoán ñộng cơ thủy lực có lọt dòng 69 3.5.4. Chẩn ñoán ñộng cơ thủy lực bằng mô hình mô phỏng Matlab simulink .70 3.6 Xây dựng mô hình chẩn ñoán xi lanh thủy lực 76 3.6.1. Thí nghiệm với xi lanh thủy lực .77 3.6.2. Xây dựng mô hình chẩn ñoán xi lanh thủy lực bằng phương pháp mô phỏng. 79 3.6.3. Sơ ñồ khối chẩn ñoán xi lanh thủy lực có lọt dòng 80 3.6.4. Chẩn ñoán xi lanh thủy lực bằng mô hình mô phỏng Matlab simulink .81 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY XÚC TỰ HÀNH .86 4.1. Lựa chọn ñối tượng nghiên cứu chẩn ñoán 86 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… vi 4.2. Lựa chọn loại máy ñể thử nghiệm 86 4.3. Hệ thống thủy lực trên máy ñào 1 gầu CLG 908C .89 4.4. Lựa chọn cụm máy ñể nghiên cứu .90 4.5. Lựa chọn phương pháp thử nghiệm .90 4.6 Lựa chọn các cảm biếm và các thiết bị ño .91 4.6.1. Cảm biến ño lưu lượng FM – 100 .93 4.6.2. Cảm biến ño áp suất 94 4.6.3. Cảm biến ño nhiệt ñộ 95 4.7. Bộ phận khuyếch ñại và chuyển ñổi A/D .95 4.8. Bộ phận tạo lập triệu chứng hư hỏng .96 4.9. Bộ phận chẩn ñoán trạng thái kỹ thuật .96 4.10. Máy tính 97 4.11 Bố trí cảm biến và hệ thống gom dữ liệu 97 4.12. Xây dựng chương trình thu thập và xử lý tín hiệu 98 4.13. Kết quả thí nghiệm quá trình chuyển tiếp ở xylanh cần gầu .99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 1. Kết luận 102 2. Kiến nghị 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn thc s khoa hc k thut vii DANH MC CC BNG Bảng 1-1: Một số loại máy xúc tiêu biểu một gàu TĐTL đang sử dụng ở Việt Nam 8 Bảng 1-2: Một số loại máy ủi TĐTL tiêu biểu đang sử dụng ở Viiệt Nam .10 Bảng 1-3: Một số loại máy san TĐTL tiêu biểu đang sử dụng ở Viiệt Nam .11 Bng 2.1. Loi h hng v dng phõn b toỏn hc .30 Bng 2.2 Cỏc quan h c bn ủ xỏc ủnh cỏc thụng s ủ tin cy 31 Bng 2.3: Cụng thc tớnh toỏn hiu sut ton phn ca mỏy thy lc theo phng phỏp nhit ủng lc hc .41 Bng 3.1: Thụng s k thut mt s loi bm .50 Bng 4.1. Thụng s k thut chớnh ca mỏy ủo CLG 908C .88 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn thc s khoa hc k thut viii DANH MC CC HèNH Hỡnh 1.1. S ủ truyn cụng sut trong mt thit b thy lc 14 Hỡnh 1.2 Truyn ủng cho mt xy lanh thy lc .16 Hỡnh 1.3 Truyn ủng cho mt ủng c thy lc 17 Hỡnh 1.4. S ủ h thng ủiu khin thy lc .17 Hỡnh 1.5. S ủ h thng ủiu khin .18 Hỡnh 1.6. cu trỳc h thng ủiu khin .18 Hỡnh 1.7. H thng thy lc trờn mỏy xỳc ủiu chnh cụng sut .19 Hỡnh 1.8. H thng thy lc nhy ti trờn mỏy xỳc .21 Hỡnh 1.9. H thng thy lc 3 bm ủiu khin ủin t trờn mỏy xỳc 22 Hỡnh 2.1. Loi h hng trong h thng thy lc .29 Hỡnh 2.2. Tớnh cht h hng ca ủi tng .30 Hỡnh 2.3. Quan h ca cỏc thụng s ủc trng vi thi gian s dng 31 Hình 2.4. Quan hệ hao mòn theo thời gian 32 Hình2.5. Các yếu tố ảnh hởng đến lu lợng lọt dầu 32 Hình 2.6. Quá trình thay đổi trạng thái .33 Hỡnh 2.7: Cỏc phng phỏp chn ủoỏn cỏc h thng thy lc .34 Hỡnh 2.8. S ủ xỏc ủnh h s cung cp ca bm 35 Hình 2.9. Sơ đồ mắc bộ thiết bị để chẩn đoán hệ thống thuỷ lực 37 Hỡnh 2.10: Quan h gia ủ lch nhit ủ T vo hiu sut ton phn 40 Hỡnh 2.11. Biu ủ tớn hiu tớch ly gia tc dao ủng ca thõn bm piston doc .43 Hỡnh 2.12. Biu ủ ỏp sut trờn mch ỏp sut ủi vi mt chu trỡnh lm vic ca bm piston dc trc 43 Hỡnh 2.13. Thit b phõn tớch du bụi trn, du thy lc FluidScan 45 Hỡnh 3.1: S ủ cu to bm bỏnh rng n khp trong 50 Hỡnh 3.2: ng c bỏnh rng 51 Hỡnh 3.3: ng c cỏnh gt 52 Hỡnh 3.4: ng c pittụng hng kớnh .52 Hỡnh 3.5: ng c pittụng hng trc 53 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… ix Hình 3.6. Xi lanh tác ñộng ñơn .54 Hình 3.7. Xi lanh tác ñộng kép .54 Hình 3.7. Xi lanh quay .54 Hình 3.8 Sơ ñồ thử bơm có lọt dòng 59 Hình 3.9 Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của bơm 59 Hình 3.10 Mô hình chẩn ñoán bơm thủy lực .60 Hình 3.11 Sơ ñồ khối chẩn ñoán bơm thủy lực .61 Hình 3.12 thư viện simulink trong Matlab .62 Hình 3.13 Mô trong trong matlab simulink .63 Hình 3.14 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 0 .63 Hình 3.15 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 5.10 -12 .64 Hình 3.16 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 1.10 -11 .64 Hình 3.17 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 1.5.10 -11 65 Hình 3.18 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 2.10 -11 .65 Hình 3.19 Sơ ñồ thí nghiệm ñộng cơ thủy lực có lọt dòng 67 Hình 3.20 Sơ ñồ hoạt ñộng của ñộng cơ thủy lực .67 Hình 3.21 Sơ ñồ thu gọn mạch thủy lực ñộng cơ thủy lực có lọt dòng 69 Hình 3.22 Sơ ñồ khối chẩn ñoán ñộng cơ thủy lực có lọt dòng .69 Hình 3.23 Mô phỏng trong Matlab simulink .71 Hình 3.24 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 0 71 Hình 3.25 Biểu ñồ vận tốc góc ω với ñộ lọt dòng G Li = 0 .72 Hình 3.26 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 0 72 Hình 3.27 Biểu ñồ vận tốc góc ω với ñộ lọt dòng G Li = 0 .73 Hình 3.28 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 4.42.10 -12 .73 Hình 3.29 Biểu ñồ vận tốc góc ω với ñộ lọt dòng G Li = 4.42.10 -12 74 Hình 3.30 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 6.63.10 -12 74 Hình 3.31 Biểu ñồ vận tốc góc ω với ñộ lọt dòng G Li = 6.63.10 -12 75 Hình 3.32 Biểu ñồ áp suất với ñộ lọt dòng G Li = 8.84.10 -12 .76 Hình 3.33 Biểu ñồ vận tốc góc ω với ñộ lọt dòng G Li = 8.84.10 -12 76