Khớp nối được chế tạo từ gang dẻo hoặc thép rèn, không được phép dùng gang xám. Chúng có thể được làm ren hoặc là gắn mặt bích để sử dụng với đường ống dẫn, chúng cũng có thể gắn bích hoặc dùng mối ghép loại ép căng để sử dụng với loại ống tube. Những loai khớp nối sử dụng sức ép có thể được làm loe miệng hoặc là loại cặp chặn vào. Do các mối nối của ống dẫn làm bằng ren, nên chúng dễ bị rò rỉ, vì thế nên tránh dùng các khớp nối, nếu có thể trên hầu hết các thiết bị hiện đại. Tuy nhiên, nếu phải sử dụng khớp nối ren với đường ống, các đường ren phải được cắt ren với ống, các đường ren phải được lắp ráp với hỗn hợp bảo vệ để làm kín mối nối và bảo vệ các đường ren không bị gỉ sét.
Các khớp nối mặt bích có thể được làm ren hoặc là hàn với các đầu ống. Các mặt bích lắp ráp thường sử dụng loại đệm kín bằng loại vật liệu mềm hơn để đảm bảo mối liên kết kín khít, không bị rò rỉ.
Dưới đây là hình ảnh của một số khớp nối sử dụng trong máy ép thủy lực được thiết kế.
a) b)
SVTH: Lê Thanh Tùng - 71 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật
c)
Hình 5.1 – Một số loại khớp nối
5.4 Biến dạng đàn hồi trong hệ thống của các máy ép thủy lực:
Khi máy ép thực hiện các nguyên công công nghệ thì trong máy có tích tụ một lượng năng lượng biến dạng đàn hồi trong các chi tiết kim loại và chất lỏng.
Trong một số trường hợp, năng lượng tích tụ trong hệ thống của máy ép thủy lực (năng lượng này sẽ mất đi sau khi máy thực hiện hành trình công tác) sẽ gần bằng hoặc là lớn hơn so với công có ích mà máy ép thực hiện. Ta cần xác định thể tích chất lỏng, trị số của hành trình của piston và lượng năng lượng tích tụ (làm biến dạng các chi tiết kim loại và chất lỏng).
Trên hình trình bày sơ đồ tính toán của máy ép. Độ cứng của xà ngang trên và dưới được lấy bằng lớn vô cùng. Bỏ qua gia tốc tương đối trong các hướng vuông góc với hướng tác động của các lực mà các lực này không có ý nghĩa thực tế, ta nhận được:
- Lượng thay đổi thực tế cylinder do có sự tăng đường kính trong của nó dưới tác dụng của áp suất chất lỏng: D L E V c t 2 1 2 πσ = ∆ vì D D E t t ∆ = =σ ε ; D E D=σt ∆ ; nên V D DL 2 1 ∆ = ∆ π
Hình 5.2 – Sơ đồ tính toán máy ép - Sự tăng thể tích cylinder do bị kéo dài theo chiều
trục của nó:
SVTH: Lê Thanh Tùng - 72 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật
c F L E pF V . 2 2= ∆ vì c EF pF L L E =∆ = =σ ε Suy ra L EF pF L c . = ∆
- Thể tích phụ thêm của chất lỏng trong cylinder bù cho lượng ép của cán hoặc piston: π π c F L E pF V . 2 3 = ∆
Trong đó: ΔD – lượng thay đổi (gia số) đường kính cylinder; ΔL – gia số chiều dài cylinder;
c t
σ – ứng suất tiếp tuyến trên thành bên trong của cylinder;
E – môđun đàn hồi của thép; D – đường kính trong của cylinder; L – chiều dài cylinder công tác; p – áp suất cao của chất lỏng công tác;
F – diện tích bên trong của cylinder công tác; Lπ – chiều dài của cán piston hoặc piston; Fcπ – diện tích tiết diện của cán hoặc piston
- Lượng biến đổi tổng cộng của thể tích các đường ống và cylinder, do có sự tăng đường kính trong của chúng, được xác định theo biểu thức:
( T) T t c c tV V E V = σ +σ ∆ 4 2 trong đó: T t
σ - là ứng suất tiếp tuyến trong đường ống dẫn;
Vc và VT là thể tích bên trong của các cylinder và đường ống (với chiều dài Lm).
- Thể tích phụ thêm của chất lỏng trong cylinder bù do lượng dãn dài của các cột: k k F L E pF V . 2 5 = ∆
trong đó: Lk và Fk - là chiều dài và diện tích các cột.
SVTH: Lê Thanh Tùng - 73 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật
-Thể tích bù cho sự nén của chất lỏng trong đường ống và trong cylinder: ( T x p) l V V V V E p V = + + + ∆ 6 0
trong đó: El – môđun đàn hồi của chất lỏng (trong các điều kiện thực tế thì trong
cylinder không phải là chất lỏng nguyên chất, mà là hỗn hợp của chất lỏng và hơi khí, môđun đàn hồi của hỗn hợp này nhỏ hơn nhiều so với El);
V0 – thể tích có hại của cylinder có nghĩa là thể tích chất lỏng công tác trong cylinder khi xà ngang di động ở vị trí tận cùng;
Vx và Vp – là thể tích gây ra bởi hành trình không tải và hành trình công tác của piston.
Thể tích của chất lỏng công tác cần thiết để bù cho lượng biến dạng của các phần kim loại và chất lỏng: ( ) ( T x p) l c k k c n c t T T t b V V V V E p F L F L F L E pF V V E V = + + + + + + 0 + + . 2 ) ( 2 π π σ σ
Chiều dài hành trình của piston cần thiết để bù cho sự thay đổi thể tích gây ra bởi sự biến dạng của các phần kim loại và chất lỏng:
F V
L b
b =
Thế năng tích tụ trong hệ thống thủy lực: 2 b HL p u = ; pH – lực ép định mức của máy ép
SVTH: Lê Thanh Tùng - 74 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật
Chương 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG
6.1 Vận hành hệ thống:
6.1.1 Yêu cầu về lắp ráp:
1. Điều quan trọng nhất phải tuân thủ khi lắp ráp các hệ thống thủy lực là công tác vệ sinh sạch sẽ. Những hư hỏng nghiêm trọng có thể xãy ra rất nhanh chóng trong hệ thống, nếu có những vật liệu bên ngoài xâm nhập vào hệ thống.
2. Luôn luôn làm kín tất cả những khe hở của bình chứa sau khi vệ sinh bình chứa. Chu kỳ vệ sinh thay dầu mới phải là một phần trong thời khóa biểu bảo dưỡng hệ thống.
3. Khi hệ thống thủy lực được mở ra, phải đậy hoặc bịt kín tất cả các cổng nối để không cho chất bẩn và không khí ẩm lọt vào hệ thống. Phải luôn luôn giữ chúng bịt kín ngoại trừ khi sửa chữa hoặc lắp ráp.
4. Phải giữ các loại xăng trắng, chất tẩy rửa trong những thùng chứa an toàn. 5. Sử dụng các vòi không khí nén để làm sạch các khớp nối.
6. Kiểm tra các khớp nối của ống pipe, ống tube, ống mềm, để chắc chắn rằng không có sự hiện diện của cáu bẩn, ba vớ, vảy cặn và không bị co thắt, có khía, có ngấn…. Các loại ống mềm và ống tube phải được chụp kín bằng nắp ở các đầu khi lưu trữ.
7. Doa lại các đầu ống pipe và ống tube để tránh các vật liệu bị chồn quá nhiều sẽ làm hạn chế dòng chảy hoặc gây ra trường hợp chảy rối.
8. Không sử dụng những khớp nối áp suất cao ở các đường ống nạp bởi vì chúng có đường kính trong nhỏ hơn và có thể làm hạn chế dòng chảy.
9. Không nên sử dụng hàn điện hoặc cắt gọt ống ở nơi hệ thống thủy lực đang tháo ráp để sửa chữa.
SVTH: Lê Thanh Tùng - 75 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật
10. Không sử dụng băng teflon hoặc những hỗn hợp làm kín ống ở các loại ren trụ. 11. Khi sử dụng các khớp nối mềm trên các trục bơm và động cơ thủy lực chúng ta phải
thực hiện như sau:
a) Điều chỉnh các nửa khớp nối sát với nhau, luôn luôn phải ở trong khoảng 0.20 inch (5.08mm).
b) Cho phép có khe hở khoảng 1/32 đến 1/16 inch (0.79 đến 1.59mm) giữa các nửa khớp nối, hoặc thực hiện theo sự cho phép của nhà chế tạo đối với các khe hở. c) Không được đóng các khớp nối vào trục. Các khớp nối phải luôn luôn được lắp
trượt hoặc được lắp ép nóng bằng cách sử dụng dầu nóng để lắp ráp.
12. Bôi mỡ đầy đủ vào các rãnh then, then trượt lúc lắp ráp để tăng tuổi thọ cho chi tiết.
13. Khi sử dụng các khớp nối vạn năng kếp để liên kết, chỉ nên tạo ra góc quay theo một hướng.
14. Khi lắp ráp các chi tiết trong hệ thống, phải phủ một lớp dầu thủy lực vào chi tiết để tăng sự bôi trơn ban đầu, cho đến khi hệ thống được chuẩn bị tốt để làm việc. Nhớt hoặc mỡ bôi trơn là những chất dễ tan và có thể được sử dụng để dễ dàng gắn các chi tiết với nhau nếu cần thiết.
6.1.2 Qui trình khởi động ban đầu:
Những loại bơm và động cơ thủy lực được cấu tạo để khởi động ở tình trạng không tải. Điều quan trọng là chúng được khởi động với các cửa thoát được thông với áp suất khí trời để loại bỏ không khí ở hệ thống thủy lực. Mặt khác bơm không thể mồi và có thể bị hư hỏng do thiếu chất bôi trơn.
Không bao giờ khởi động các bơm cánh van khi: ♦ Van bị đóng kín.
♦ Bộ tích trữ đang được nạp.
♦ Vòng làm việc kín với động cơ thủy lực.
Các van điều khiển hướng thông thường là loai có mạch nhánh, vì vậy bơm có thể được khởi động một cách dơn giản bằng cách định tâm các lõi van. Nhưng nếu
SVTH: Lê Thanh Tùng - 76 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật
dầu thủy lực không thể tuần hoàn được ở áp suất, nên có một van nhỏ trong đường ống áp suất hoặc một khớp nối trong đường ống và sẽ mở ra để khởi động. Phải để cổng thoát được thông với không khí cho đến khi dòng thủy lực chảy ra ngoài. Sự xả khí tự động có thể được thực hiện bằng cách lắp một van xả khí, van này sẽ mở ra để xả không khí nhưng sẽ đóng lại khi dòng thủy lực bắt đầu chảy ra.
6.1.3 Các điểm lưu ý khi vận hành bơm :
Tránh vận hành quá tốc độ
Vận hành bơm ở tốc độ quá cao thì ma sát giữa các bộ phận trong bơm sẽ tăng cao do khả năng bôi trơn giảm. Điều này sẽ làm cho máy bơm bị hư hỏng sớm. Vận hành bơm quá tốc độ cũng gây ra nguy cơ hỏng vì ‘’ thiếu hụt dầu’’ trong bơm.
Tránh hiện tượng thiếu hụt dầu
Thiếu hụt dầu là tình trạng dầu không đủ để nạp đầy vào mọi nổitng ngõ nạp
của bơm. Khi tình trạng này xảy ra, dầu thoát ra khỏi bơm sẽ có bọt khí. Dầu áp lực có chứa bọt khí sẽ dẫn đến những sai lệch trong truyền động.
Nguyên nhân của tình trạng này ngoài việc vận hành bơm quá ở tốc độ còn có thể do một số nguyên nhân khác như: đường ống dầu bị nghẹt ở một số vị trí, mức dầu trong bình chứa thấp hơn cửa nạp hoặc độ nhớt của dầu quá cao.
Có chân không ở ngõ nạp của bơm
Đối với đa số các máy bơm thủy lực, chân không tối đa cho phép ở ngõ nạp là 5 in.Hg. Lý tưởng là không có chân không ở ngõ nạp.
Nếu có chân không ở ngõ nạp sẽ xảy ra tình trạng ‘’ thiếu hụt dầu’’. Tình trạng này sẽ gây ra sự ăn mòn kim loại bên trong bơm và tăng khả năng biến chất của dầu thủy lực. Ngoài ra tình trạng ‘’ thiếu hụt dầu’’ còn gây ra tiếng ồn. Điều nguy hiểm là tiếng ồn chỉ được phát hiện khi chân không ở ngõ nạp là 10 in.Hg, nhưng lúc này thì tác hại đã xảy ra.
Để hạn chế tình trạng ‘’ thiếu hụt dầu’’ cần dùng các ống dẫn dầu lớn, chiều dài ngắn nhất (có thể được), hạn chế những chỗ gấp khúc, nên vạn hành bơm ở tốc
SVTH: Lê Thanh Tùng - 77 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật
độ danh định. Có thể là tạo ra áp suất ở ngõ nạp của bơm bằng cách đặt bình chứa phía trên bơm hoặc dùng bơm phụ để cấp dầu cho bơm.
Có thể đặt đồng hồ đo chân không để kiểm tra chân không ở ngõ nạp của bơm.
6.2Bảo dưỡng hệ thống:
Nhiều hệ thống thủy lực được thiết kế không xem xét đến vấn đề bảo dưỡng một lần trong quá trình sử dụng. Thông thường yêu cầu ban đầu là giá thành sản phẩm nhỏ nhất, ảnh hưởng đến việc đầu tư bảo dưỡng cho hệ thống. Hậu quả của công việc trên là:
● Các bộ lọc trong hệ thống sẽ không thích hợp.
● Sẽ không đủ phương tiện kiểm tra giám sát mức độ mài mòn. ● Van và các thiết bị khác sẽ không đặt đúng vị trí thích hợp.
● Công việc bảo dưỡng cần thiết để làm sạch thùng dầu trước khi chắc chắn rằng các thiết bị có thể được kiểm nghiệm và thay thế.
6.2.1 Hệ thống lọc và độ sạch:
Thống kê cho thấy rằng 80% các hư hại trong hệ thống thủy lực trực tiếp hay không trực tiếp đều bắt nguồn từ việc ô nhiễm dầu thủy lực. Bằng cách sử dụng bộ lọc phù hợp có thể làm giảm được phần lớn mức độ ô nhiễm dầu.
● Chắc chắn rằng các bộ phận lọc được gắn vào hệ thống một cách tương đối và kích thước của nó đủ để chuyển toàn bộ lưu lượng chất lỏng mà bơm cung cấp trong điều kiện khởi động lạnh.
● Kiểm tra thùng chứa dầu thật sự kín chưa và tất cả những đệm kín làm việc trong điều kiện tốt. Kiểm tra xem nắp thông hơi của thùng dầu có sạch không, và kích thước phù hợp với mức độ xử lý lưu lượng khí cần trao đổi hay không.
● Khi nạp dầu cho thùng dầu hoặc đậy nắp thì dùng một bộ lọc để chuyển dầu vào, không nên dùng bình đổ dầu trực tiếp vào như bình tưới nước.
● Thùng dầu phải được gắn với khóa xả dầu để có thể chảy hết một cách tuần hoàn và làm sạch cùng với bộ hút.
6.2.2 Giám sát chế độ:
6.2.2.1 Thiết bị:
SVTH: Lê Thanh Tùng - 78 - GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thật
Chế độ hoạt động của bơm, mô tơ thủy lực và các van điều khiển với các lỗ ngoài có thể dự đoán bằng cách đo lường dòng rò rỉ trên các đường ống dẫn. Các khóa đường ống dẫn nên lắp đặt để có thể dễ dàng ngắt dòng rò rỉ khi có sự cố, các dòng rò rỉ được thu gom về một bình đo lường và tốc độ dòng rò rỉ của các thiết bị phải được giám sát.
6.2.2.2 Chất lỏng:
Giám sát ô nhiễm chất lỏng thủy lực có thể có ích rất lớn. Những kiểm tra thông thường đặt ra là cần phải xác định cấp độ sạch để bảo dưỡng và cung cấp hướng dẫn đúng cho việc hoạt động của máy. Thùng chứa, ống dẫn và những dụng cụ sử dụng làm mẫu nên cẩn thận lau sạch.
6.2.2.3 Mài mòn thiết bị:
Mài mòn trong hệ thống thủy lực là nguyên nhân chính của sự ô nhiễm dầu. Nó làm cho hiệu suất lọc và bảo dưỡng giảm đi tới mức thấp. Mài mòn xảy ra hiện tại có thể xác định bằng cách giám sát sự thay đổi lưu lượng dòng rò rỉ và bằng cách phân tích thành phần vật liệu mài mòn trong dầu.
Những nguyên nhân khác gây mài mòn thiết bị là do sự xê dịch của bơm và bộ phận tác động. Bằng cách siết chặt các bu lông lỏng, đường ống làm việc và các van trượt gây nên dao động trong hệ thống. Những hư hỏng vật lý có thể xảy ra là do kết quả của sự lạm dụng sai, vị trí lắp đặt sai và bảo vệ không tương xứng với từng thiết bị bộ phận.
6.2.3 Kế hoạch bảo dưỡng:
Công việc vận hành:
● Kiểm tra trực quan những hư hỏng hoặc rò rỉ đường ống, khớp nối và thiết bị. ● Kiểm tra trực quan mức chất lỏng trong thùng dầu và đặc tính của chất lỏng. ● Kiểm tra áp suất hoạt động, bộ chỉ thị chế độ của bộ lọc.