- Tiếng ồn cơ khắ
3.3.1. Hư hỏng thường gặp trên hệ thống thủy lực
3.3.1.1. đặc ựiểm kết cấu hệ thống thủy lực trên máy xây dựng
Trên thế giới trước những năm 1965 nền công nghiệp thủy lực chưa phát triển nên máy xây dựng tự hành ựa số là truyền ựộng cơ khắ. Giai ựoạn từ những năm 1965 ọ 1975, nền công nghiệp thế giới ựã có cải biến cơ bản trong ngành chế tạo máy, ựó là việc bắt ựầu ựưa truyền ựộng thủy lực vào các máy xây dựng tự hành.
Ban ựầu truyền ựộng thủy lực mới chỉ áp dụng ở một số hệ truyền ựộng cơ bản vắ dụ hệ thống lái, cơ cấu quaỵ.. Ngay lập tức số lượng máy xây dựng ựã tăng lên nhanh chóng. đến nay, hầu hết các hệ thống truyền ựộng trên máy xây dựng tự hành từ cơ cấu quay toa, hệ thống lái, cơ cấu di chuyển, hệ thống ựiều khiển thiết bị công tác... ựều sử dụng truyền ựộng thuỷ lực.
+, Hệ thống thủy lực trên máy xúc ựiều chỉnh tổng công suất
Mạch thủy lực trên trong hệ thống là mạch nối ghép hai mạch hở ựược cung cấp dầu từ hai bơm ựiều chỉnh tổng công suất. Bơm I cung cấp dầu cho
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 53
các khối van A và C mắc nối tiếp, bơm dầu II cung cấp dầu cho các khối van B và C cũng mắc nối tiếp.
Hai phụ tải trên mỗi khối van ựược mắc song song. Các van chặn dòng ngăn ngừa dịch chuyển không mong muốn của các phụ tải khi chịu tải lớn. Nhờ liên hợp như vậy, hai phụ tải trên mỗi khối bất kỳ (ngoài hệ thống di ựộng) có thể hoạt ựộng ựồng thời và không phụ thuộc lẫn nhau, khi ựó chúng luôn ựược cung cấp dầu từ một bơm riêng.
Tất cả các bộ phận làm việc ựều có bộ phận bảo vệ áp suất riêng, trên xylanh cần còn ựược bổ xung một van chặn dòng tiết lưu ựể giới hạn vận tốc tụt xuống. Dòng dầu về ựược lọc và làm mát.
Hình 3.5: Hệ thống thủy lực trên máy xúc ựiều chỉnh tổng công suất
động cơ di Xy lanh động cơ di động cơ Xy lanh Xy lanh
ựộng trái gầu ựộng phải di ựộng cần tay gầu mâm xoay
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 54
Van áp suất 1 ựược ựiều khiển từ áp suất vào trên ựường dầu về của ựộng cơ di ựộng, có tác dụng ngăn ngừa vận tốc quá cao khi hạ xuống hố bằng cách tiết lưu dòng dầu khi áp suất vào quá nhỏ. Máy xúc ựược lái bằng cách tiết lưu trên ựường dầu vào các ựộng cơ ở hai bên xắch.
+, Hệ thống thủy lực nhạy tải trên máy xúc
Hệ thống hoạt ựộng với 4 bơm thủy lực: Bơm ựiều khiển ựược 1,2,3 và bơm cung cấp dầu cho hệ thống di ựộng và các xylanh thủy lực, hai bơm thủy lực có thể tắch làm việc không ựổi cung cấp dầu cho ựiều khiển trước và bàn xoaỵ Bơm dầu 1 ựược ựiều chỉnh nhờ một bộ ựiều chỉnh liên hợp cấu tạo từ bộ ựiều chỉnh dòng 5 và bộ ựiều chỉnh công suất 6. Trong khi áp suất làm việc trong mạch thủy lực bàn xoay tác ựộng trực tiếp vào con trượt của van 6, thì áp suất bơm của bơm dầu 2 lại ựược truyền qua tay ựòn 7 ựến con trượt của van 6. Quãng ựường ựiều khiển thay ựổi của van này phụ thuộc vào vị trắ của xylanh ựiều khiển bơm 8. Khi lưu lương cung cấp từ bơm 1 lớn thì sự thay ựổi áp suất hệ thống sẽ tác ựộng một quãng ựường ựiều khiển bơm nhỏ, khi lưu lượng cung cấp lớn sẽ ựiều khiển mạnh hơn. Như vậy sẽ có ựược một ựường hyperbol công suất theo yêu cầu ựể ựiều chỉnh công suất. Các van nhạy tải 9,13 ựược ựóng mạch trước nhờ các cân áp suất sơ cấp 14,18 ựể ựạt ựược chuyển ựộng ựều của tất cả các phụ tải ngay cả khi có các áp suất tải khác nhaụ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 55
Hình 3.6: Hệ thống thủy lực nhạy tải trên máy xúc
Mỗi áp suất tải cao nhất ựược dẫn qua van ựổi chiều 19, 22 ựến bộ ựiều chỉnh dòng cung cấp 5. để tránh bị ngắt áp suất nhạy tải và ựiều khiển bơm 1 khi chuyển ựộng xuống dốc, các cân áp suất sơ cấp 17 và 18 ựược tác ựộng di ựộng từ phắa áp suất cao thông qua các van chuyển mạch 23 và 24 trong mạch thứ cấp của hệ thống.
+, Hệ thống thủy lực ựiều khiển ựiện tử trên máy xúc
Hệ thống làm việc với 3 bơm dầu ựiều khiển ựược 1, 2, 3 và một bơm không thay ựổi ựược thể tắch làm việc 4. Việc ựiều khiển và giám sát các bơm thủy lực và ựộng cơ truyền lực ựược thực hiện nhờ một hệ thống vi sử lý. Bàn xoay ựược cung cấp dầu từ bơm 1 trong mạch kắn. Các bơm còn lại làm việc
Xy lanh Xy lanh Xy lanh Xắch trái Xắch phải Bàn Trụ gầu cần gầu gầu xoay
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 56
trong mạch hở. Bơm 1 luôn cung cấp cho ựộng cơ bàn xoay một lưu lượng ựủ lớn theo yêu cầu ựể giữ ựộ chênh lệch áp suất trên ựộng cơ bàn xoay ở giá trị cần thiết. Khi cần áp suất trên tăng tốc thì mô men quay thay ựổi tỷ lệ thuận với ựộ lệch của tay ựòn ựiều khiển. Khi hãm có thể vận dụng ựộng năng ựể làm hoạt ựộng các bơm khác, sau ựó bơm 1 hoạt ựộng ở chế ựộ ựộng cơ như (hình 3.10).
Hình 3.7: Hệ thống thủy lực 3 bơm ựiều khiển ựiện tử trên máy xúc
Khối ựiều khiển van phân phối từ 5 ựến 8 ựược thiết kế sao cho khi chỉ tác ựộng ựến một phụ tải thì nó chịu tác ựộng của lưu lượng dầu từ bơm 2 và bơm 3. Bơm 2 và bơm 3 ựược ựiều khiển theo nhu cầu nhờ áp suất ựiều khiển trước của van phân phối mở rộng nhất trước ựó.
Những áp suất ựiều khiển trước cao nhất ựược thông báo ựến bộ ựiều khiển bơm qua van chặn 9. Nếu không có phụ tải nào hoạt ựộng thì ựĩa lắc
Trụ gắn Xy lanh Xy lanh Xy lanh động cơ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 57
bơm xoay trả về. Khi ựiều khiển theo nhu cầu như vậy có thể xuất hiện ảnh hưởng ngược nhau của hai phụ tải tác ựộng ựồng thờị Việc ựiều chỉnh tải trọng giới hạn thông qua các bơm 2 và 3 nhằm ngăn ngừa ựộng cơ ựốt trong bị quá tảị Nếu tần số quay ựộng cơ giảm khi tăng tải trọng quá giá trị ựặt trên các bộ ựiều chỉnh 10 và 11, thì bơm sẽ ựược ựiều khiển sao cho ựộng cơ không bị nghẹt ựến chết máỵ điều chỉnh công suất riêng là ựiều chỉnh theo nhu cầu có ưu ựiểm so với ựiều chỉnh công suất thông thường là không cần dự trữ công suất cho các truyền ựộng phụ.
3.3.1.2. Những hư hỏng thường gặp[14]
Dạng hư hỏng thường gặp nhất trong hệ thống thuỷ lực là hao mòn. Với các nguyên nhân chắnh là mài mòn các mặt tiếp xúc, mỏi, gỉ hoặc là do hoá già. Dưới các ựiều kiện làm việc xác ựịnh sẽ dẫn ựến làm thay ựổi tắnh chất hao mòn theo thời gian do hoạt ựộng quá tảị
Vật liệu và ựiều kiện sử dụng sẽ quyết ựịnh tắnh chất và loại hao mòn. Trong tài liệu ựã chứng minh rằng tối thiểu trong hệ thống thuỷ lực các bơm và ựộng cơ thuỷ lực có tắnh chất hư hỏng ựặc trưng là hao mòn.
Có thể biểu diễn phân loại và ựiều kiện hư hỏng của các phần tử của hệ thống theo (hình 3.18)
Hình 3.8: Loại hư hỏng trong hệ thống thủy lực
Hư hỏng
Hao mòn Quá tải
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 58
để ựánh giá trạng thái kỹ thuật cần phân biệt 2 quan ựiểm - Phân tắch các số liệu hư hỏng
- Phân tắch quá trình hư hỏng theo thời gian
Trường hợp thứ nhất ắt ựược người sử dụng quan tâm ựến bởi người ta chỉ cần các biểu hiện cụ thể của một ựối tượng riêng biệt và các giá trị trung bình không phù hợp.
Ngược lai các nhà sản xuất các phần tử thuỷ lực lại rất quan tâm ựến các số liệu hư hỏng ựể có cái nhìn tổng thể về tắnh chất hư hỏng của các nhóm cấu trúc (hình 3.18)
Hình 3.9: Tắnh chất hư hỏng của ựối tượng
Cơ sở ựể ựánh giá số liệu hư hỏng dựa trên phương pháp thống kê toán học có thể tham khảo bảng phân loại hư hỏng và các thông số ựặc trưng của ựộ tin cậy dưới ựâỵ
Bảng 3.1: Loại hư hỏng và dạng phân bố toán học
Loại hư hỏng Hàm phân bố
Mài mòn Phân bố chuẩn, phân bố Weibull
Gỉ Phân bố chuẩn
Mỏi Phân bố chuẩn logảit, phân bố Weibull
Hư hỏng ngẫu nhiên Phân bố hàm mũ
Hư hỏng sớm Phân bố chuẩn logarit
Hư hỏng hỗn hợp Phân bố chuẩn, Phân bố Weibull, phân bố hàm
mũ
Hư hỏng ngẫu nhiên
Hư hỏng muộn Hư hỏng sớm S t 0 M ứ c ự ộ h ư h ỏ n g
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 59
Bảng 3.2. Các quan hệ cơ bản ựể xác ựịnh các thông số tin cậy
Thông số Lý thuyết Thực nghiệm
Mật ựộ phân bố thời ựiểm hư hỏng ( ) ( ) dF t f t dt = 0 ( ) ( ) n t f t N t ∆ = ∆
Xác suất qua khỏi ( ) ( )
t R t =∫∞ f t dt 0 ( ) ( ) N t R t N = Xác suất hư hỏng F t( ) 1= −R t( ) 0 ( ) ( ) n t F t N = độ hư hỏng ( ) ( ) ( ) f t t R t λ = ( ) ( ) ( ) n t t N t t λ = ∆ ∆
Thời gian trung bình ựến hư
hỏng ựầu tiên t1 =∫t∞R t dt( ) 1 0 1 1 0 1 N i t t N = = ∑ Trong ựó: N0 Ờ Số phần tử hỏng
N(t) Ờ Số các phần tử ựến thời gian hư hỏng n Ờ Số phần tử quan sát
n(t) Ờ Số phần tử quan sát ựến thời ựiểm t
Hình 3.10: Quan hệ của các thông số ựặc trưng với thời gian sử dụng
R(t) f(t) α(t) t R(t) f(t) α (t)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 60
đối với người sử dụng truyền ựộng thủy lực, ựiều quan tâm nhất là nhận biết ựược trạng thái hư hỏng của các cấu trúc cơ bản. Quá trình hao mòn ựược mô tả bằng một ựường cong phụ thuộc thời gian (hình 3.11). Tăng hao mòn do mài mòn trong các cấu trúc thủy lực chuyển ựộng quay thường thể hiện qua lưu lượng dầu lọt phụ thuộc chế ựộ làm việc (hình 3.12).
Hình 3.11: Quan hệ hao mòn theo thời gian
Hình 3.12: Các yếu tố ảnh hưởng ựến lưu lượng lọt dầu
để ựánh giá nhóm cấu trúc thủy lực có nhiều cặp bề mặt mài mòn, thuận lợi nhất là lựa chọn các cặp lắp ghép ựặc trưng, tiêu biểu nhất cho việc sử dụng có hiệu quả nhóm cấu trúc ựó. Thông số ựặc trưng cơ bản ựối với nhóm cấu trúc thủy lực là hiệu suất thể tắch. Nếu ở ựây sử dụng giá trị ựo tuyệt ựối thì việc biểu diễn kết quả chỉ có thể quy dẫn và so sánh ựược khi tiến hành ựo trong cùng một ựiều kiện hoạt ựộng (áp suất, tần số quay, ựộ nhớt dầu).
Do các yêu cầu trên chỉ có thể giữ ựược trong phòng thắ nghiệm nên ta ựưa ra khái niệm gọi là trạng thái hư hỏng S, là tỷ lệ giữa lưu lượng lọt dòng ngoài của nhóm cấu trúc mới và ựã bị mài mòn. Thông số thứ nguyên S biểu diễn trạng thái kỹ thuật của ựối tượng không phụ thuộc vào chế ựộ làm việc của nó.
Hao mưn
t ChỰy rộ Sỏ dông bừnh th−êng
Nguy cể h− háng
Thêi gian sỏ dông
L−u l−ĩng lảt QL T n=const p=const ậ0 mội mưn Mội mưn Nhiỷt ệé dẵu
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 61
Nếu coi trạng thái hư hỏng là hàm số của thời gian sử dụng thì có thể biểu diễn quá trình hư hỏng là quá trình thay ựổi trạng thái (hình 3.13) Trạng thái giới hạn là giá trị ựược xác ựịnh theo quan ựiểm kỹ thuật (giới hạn hao mòn) hoặc theo quan ựiểm kinh tế (tăng chi phắ năng lượng, tăng chi phắ hoạt ựộng, khả năng sửa chữaẦ) của người sử dụng.
Hình 3.13: Quá trình thay ựổi trạng thái
Từ giá trị trước khi ựạt ựến trạng thái giới hạn có thể dự báo tuổi thọ còn lại của ựối tượng chẩn ựoán.
Trạng thái hư hỏng ựược xác ựịnh theo công thức:
1L L LX Q S Q = Trong ựó
QL1 Ờ Lưu lượng lọt của nhóm cấu trúc mới tại chế ựộ làm việc xác ựịnh QLx - Lưu lượng lọt của nhóm cấu trúc ựã mòn tại chế ựộ làm việc xác ựịnh
Từ kết quả nhận ựược có thể ựưa ra các biện pháp cần thiết ựể làm tăng ựộ tin cậy và tối ưu hóa công tác bảo trì hệ thống thủy lực.
S
t
A - TrỰng thịi giắi hỰn
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 62