Mục ủớch và yờu cầu chẩn ủoỏn cần ủạt ủược
- Thay ủổi cỏc thụng số như ủúng mở van phõn phối - Thay ủổi lưu lượng của dũng dầu
- Thay ủổi cỏc giỏ trị lọt dũng khỏc nhau ứng với từng lưu lượng Xỏc ủịnh thụng số cần chẩn ủoỏn:
- Áp suất làm việc của bơm
ðể ủỏnh giỏ hiệu suất thể tớch của bơm dầu thụng qua mức ủộ lọt dầu qua bơm cú thể sử dụng sơ ủồ mạch thử nghiệm như hỡnh sau:
Hỡnh 3.8 Sơủồ thử bơm
cú lọt dũng
Hỡnh 3.9 Sơủồ nguyờn lý hoạt ủộng
của bơm
1: Bơm thủy lực 3: Khe hở lọt dầu 2: Van phõn phối 4: Van tiết lưu
Khi bơm hoạt ủộng dũng dầu sẽ ủi qua van phõn phối trở về thựng dầu. Nếu chuyển mạch tức thời ( ủúng van phõn phối 2) ỏp suất hệ thống sẽ thay ủổi tức thời. Quỏ trỡnh biến ủổi ỏp suất và lưu lượng qua van tiết lưu sẽ phụ thuộc vào ủộ lớn của dũng dầu lọt QLi. Phõn tớch quỏ trỡnh biến ủổi lưu lượng và ỏp suất theo thời gian khi chuyển mạch van phõn phối sẽ xõy dựng ủược dấu hiệu chẩn ủoỏn bơm thủy lực.
Với sơ ủồ như trờn ta cú thể xõy dựng mụ hỡnh chẩn ủoỏn theo 2 cỏch: Cỏch 1: Tiến hành thớ nghiệm 1 bơm hoặc nhiều bơm (cựng chủng loại) ủó qua sử dụng bằng cỏch ủo thử nghiệm theo phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp nhiều lần ủể thu ủược thụng số chẩn ủoỏn ỏp suất theo thời
gian. So sỏnh với thụng số chẩn ủoỏn này với bơm mới cựng loại ta sẽ xỏc ủịnh ủược hao tổn lọt dũng hay hiệu suất cũn lại của bơm. Cỏc thụng số chẩn ủoỏn này sẽ làm cơ sở ủể xõy dựng mụ hỡnh chẩn ủoỏn mụ phỏng.
Cỏch 2: Tiến hành chẩn ủoỏn bằng mụ phỏng mối quan hệ giữa cỏc thụng số trạng thỏi kỹ thuật ( tổn hao lọt dũng ) với cỏc thụng số chẩn ủoỏn theo thời gian trong quỏ trỡnh chuyển tiếp. Ứng với mỗi thụng số trạng thỏi cho ta một thụng số chẩn ủoỏn theo thời gian. Tất cả cỏc thụng số này ủược lưu giữ lại trong cựng một chủng loại bơm ủể sau này khi cần xỏc ủịnh thụng số chẩn ủoỏn ta chỉ cần tiến hành ủo thực nghiệm sau ủú so sỏnh với mẫu sẵn cú là cú thể xỏc ủịnh ủược mức ủộ hư hỏng của bơm hay hiệu suất cũn lại của bơm.
Với phương phỏp chẩn ủoỏn bằng cỏch mụ phỏng thực hiện ủơn giản mà hiệu quả vẫn cao, thớch hợp với cỏch chẩn ủoỏn nhanh và chẩn ủoỏn dó ngoại. Luận văn nay sẽ sử dụng phương phỏp này ủể chẩn ủoỏn bơm.
3.4.2. Xõy dựng mụ hỡnh chẩn ủoỏn bơm thủy lực bằng phương
phỏp mụ phỏng.
1: Bơm thủy lực 2: Van phõn phối
3: Khe hở lọt dầu 4: Van tiết lưu
Hỡnh 3.10 Mụ hỡnh chẩn ủoỏn bơm thủy lực
Từ mụ hỡnh mụ phỏng trờn ta xõy dựng sơ ủồ khối và lập cỏc phương trỡnh quan hệ ủể tớnh toỏn.
3.4.3. Sơủồ khối chẩn ủoỏn bơm thủy lực cú lọt dũng Hỡnh 3.11 Sơủồ khối chẩn ủoỏn bơm thủy lực Phương trỡnh vi phõn ( O B) g dp 1 = Q dt V +V β
Phương trỡnh cõn bằng lưu lượng
QB = Qg + QVD + QLi Lưu lượng của bơm
VD
Q =K. p Lưu lượng dầu hồi qua van tiết lưu
3.4.4. Chẩn ủoỏn bơm thủy lực bằng mụ hỡnh mụ phỏng Matlab
simulink
Dựa vào sơ ủồ khối ủiều khiển hỡnh 3.12 ta sử dựng phần mền Matlab vào trong thư viện simulnk ủể xõy dựng mụ hỡnh mụ phỏng:
p QB QVD QLi p' g Q ( o B) 1 V +V β ∫dt Li G
Hỡnh 3.12 thư viện simulink trong Matlab
Cỏc thụng số ủầu vào
K = 3.10-7 m4 s: Theo ủặc tớnh của van
β = 10-9 (m2/N) Hệ số quy ủổi
VO = 0.000603 (m3/vg): Thể tớch dầu trong ống dẫn tới bơm. VB = 0.0000778 (m3/vg) Thể tớch làm việc của bơm.
Hỡnh 3.13 Mụ trong trong matlab simulink
Dựng phần mềm Matlab simulink ta thu ủược kết quả
Trường hợp bơm mới khe hở lọt dũng bằng 0 (khụng ủỏng kể). Với QB = 0.001875 (m3/s) , GLi = 0
Hỡnh 3.15 Biểu ủồ ỏp suất với ủộ lọt dũng GLi = 5.10-12
Hỡnh 3.17 Biểu ủồ ỏp suất với ủộ lọt dũng GLi = 1.5.10-11
Nhận xột:
- Khi giỏ trị lọt dũng GLi = 0 trong nghiờn cứu chẩn ủoỏn lý thuyết sẽ ứng với trường hợp bơm cũn mới khe hở lọt dũng bằng 0. Thụng số ỏp suất thu ủược sẽ là cơ sở ủể chẩn ủoỏn ủộ hư hỏng của bơm khi thay ủổi giỏ trị lọt dũng GLi.
- Khi ta thay ủổi giỏ trị lọt dũng GLi tức là thay ủổi khe hở dũng dầu lọt thỡ ỏp suất của hệ thống thay ủổi. Khe hở lọt dũng càng lớn thỡ ỏp suất càng giảm dần. Dựa vào cỏc biểu ủồ này chỳng ta cú thể xỏc ủịnh mức ủộ lọt dũng ở giỏ trị nào.
3.5 Xõy dựng mụ hỡnh chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực
ðể tiến hành chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực ta xõy dựng sơ ủồ mạch thử nghiệm như sơ ủồ hỡnh 3.15. Sơ ủồ gồm cú bơm 1, van phõn phối 2, ủồng hồ ủo ỏp suất 3,6, ủộng cơ 4, van tiết lưu cú ủiều chỉnh 7, van an toàn 8, ủể xỏc ủịnh ủộ lọt dũng của ủộng cơ thủy lực ta bố trớ một van tiết lưu ủể thuận tiện ta gọi là khe hở lọt dũng 5 ủược bố trớ như hỡnh vẽ ( dựa vào ủặc tớnh của van tiết lưu và qua tớnh toỏn ta thấy ủộ lọt dũng của ủộng cơ và van tiết lưu cú giỏ trị tương ủương cú thể thay thế cho nhau ủược ). Theo phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp ta ủúng mở van phõn phối tức là thay ủổi tức thời ỏp suất hệ thống. Quỏ trỡnh biến ủổi ỏp suất, tốc ủộ quay theo thời gian khi chuyển mạch van phõn phối sẽ phụ thuộc rất nhiều vào ủộ lớn của dũng dầu lọt QLi ủược dựng làm dấu hiệu chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực.
Trước tiờn ta xõy dựng thụng số chẩn ủoỏn chuẩn (ỏp suất và tốc ủộ quay) với ủộng cơ thủy lực cũn mới ứng với ủộ lọt dũng QLi = 0. Sau ủú thay ủổi cỏc giỏ trị ủộ lọt dũng giả ủịnh QLi, cỏc thụng số chẩn ủoỏn thu ủược sẽ ủược lưu giữ lại. Khi tiến hành ủo thực nghiệm với ủộng cơ thủy lực cựng chủng loại về thụng số lọt dầu ta sẽ so sỏnh với thụng số chẩn ủoỏn cú sẵn ủể xỏc ủịnh ủược tỡnh trạng hư hỏng của ủộng cơ ở mức ủộ nào.
3.5.1. Sơủồ thớ nghiệm chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực
Mục ủớch và yờu cầu chẩn ủoỏn cần ủạt ủược
Xỏc ủịnh ủược ủộ lọt dũng của ủộng cơ bằng cỏch thay ủổi cỏc giỏ trị ủầu vào;
- Thay ủổi cỏc thụng số như ủúng mở van phõn phối - Thay ủổi lưu lượng của dũng dầu
- Thay ủổi tải trọng
- Thay ủổi cỏc giỏ trị lọt dũng khỏc nhau ứng với từng lưu lượng Xỏc ủịnh thụng số cần chẩn ủoỏn:
- Áp suất làm việc của ủộng cơ. - Tốc ủộ quay của ủộng cơ.
Hỡnh 3.19 Sơủồ thớ nghiệm ủộng cơ thủy lực cú lọt dũng Hỡnh 3.20 Sơủồ hoạt ủộng của ủộng cơ thủy lực 1: Bơm thủy lực 2: Van phõn phối 3,6: ủồng hồ ủo ỏp suất 4: ủộng cơ thủy lực 5: Khe hở lọt dũng 7: Van tiết lưu 8: Van an toàn
Khi bơm 1 hoạt ủộng dầu hỳt từ thựng dầu ủến van phõn phối 2. Khi chưa ủúng van phõn phối 2 dầu qua van an toàn 8 và van tiết lưu 7 trở về thựng, nếu ủúng van phõn phối 2 dầu qua van ủến ủộng cơ thủy lực làm ủộng cơ quay. Quỏ trỡnh biến ủổi tốc ủộ quay của ủộng cơ và ỏp suất sẽ phụ thuộc vào ủộ lớn dũng lọt dầu QLi. Phõn tớch quỏ trỡnh biến ủổi ỏp suất và tốc ủộ quay ủộng cơ theo thời gian khi chuyển mạch van phõn phối sẽ xõy dựng ủược dấu hiệu chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực.
Với sơ ủồ như trờn ta cú thể xõy dựng mụ hỡnh chẩn ủoỏn theo 2 cỏch: Cỏch 1: Tiến hành thớ nghiệm 1 ủộng cơ hoặc nhiều ủộng cơ thủy lực (cựng chủng loại) ủó qua sử dụng bằng cỏch ủo thử nghiệm theo phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp nhiều lần ủể thu ủược thụng số chẩn ủoỏn ỏp suất theo thời gian. So sỏnh với thụng số chẩn ủoỏn này với ủộng cơ thủy lực mới cựng loại ta sẽ xỏc ủịnh ủược hao tổn lọt dũng hay hiệu suất cũn lại của ủộng cơ thủy lực. Cỏc thụng số chẩn ủoỏn này sẽ làm cơ sở ủể xõy dựng mụ hỡnh chẩn ủoỏn mụ phỏng.
Cỏch 2: Tiến hành chẩn ủoỏn bằng mụ phỏng mối quan hệ giữa cỏc thụng số trạng thỏi kỹ thuật ( tổn hao lọt dũng ) với cỏc thụng số chẩn ủoỏn theo thời gian trong quỏ trỡnh chuyển tiếp. Ứng với mỗi thụng số trạng thỏi cho ta một thụng số chẩn ủoỏn theo thời gian (p. Ω = f(t)). Tất cả cỏc thụng số
này ủược lưu giữ lại trong cựng một chủng loại ủộng cơ thủy lực ủể sau này khi cần xỏc ủịnh thụng số chẩn ủoỏn ta chỉ cần tiến hành ủo thực nghiệm sau
ủú so sỏnh với mẫu sẵn cú là cú thể xỏc ủịnh ủược mức ủộ hư hỏng của ủộng cơ thủy lực hay hiệu suất cũn lại của ủộng cơ thủy lực .
Với phương phỏp chẩn ủoỏn bằng cỏch mụ phỏng thực hiện ủơn giản mà hiệu quả vẫn cao, thớch hợp với cỏch chẩn ủoỏn nhanh và chẩn ủoỏn dó ngoại. Luận văn nay sẽ sử dụng phương phỏp này ủể chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực.
3.5.2. Xõy dựng mụ hỡnh chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực bằng phương phỏp mụ phỏng. Qli Qm Vm 0.00 Ba r Q1 Vo Hỡnh 3.21 Sơủồ thu gọn mạch thủy lực ủộng cơ thủy lực cú lọt dũng 3.5.3. Sơủồ khối chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực cú lọt dũng Hỡnh 3.22 Sơủồ khối chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực cú lọt dũng Cỏc phương trỡnh vi phõn ( O m) g dp 1 = Q dt V +V β B M dω = dt J
Phương trỡnh cõn bằng lưu lượng Q1 = Qg + QM + QLi
MM = MB + ML + MR Cỏc phương trỡnh cõn bằng cũn thiếu m M V .p M =
2.π Mụ men của ủộng cơ
R m
M = K.ω Mụ men gõy ra gia tốc
m m
M
30.V .ω
Q =
π Lưu lượng của ủộng cơ Q1 = nB.VB Lưu lượng của bơm
VO: thể tớch dầu trong ống cú ỏp suất từ bơm ủến ủộng cơ Vm: thể tớch làm việc của ủộng cơ
nB, VB: tốc ủộ và thể tớch làm việc của bơm J: Mụ men quỏn tớnh của ủộng cơ
Qg: Lưu lượng từ bơm tới ủộng cơ ML: Mụ men cản
3.5.4. Chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực bằng mụ hỡnh mụ phỏng Matlab
simulink
Cỏc thụng số ủầu vào theo ủặc tớch của ủộng cơ
β = 10-9 (m2/N) J = 2 (N.m.s2) K = 3.10-7 π = 3.1414 nb = 25 (vg/ s) VO = 0.000603 (m3) Vm = 0.0000778 (m3) Kr = 0.7 Vb = 0.000075 (m3) GLi thay ủổi
Hỡnh 3.23 Mụ phỏng trong Matlab simulink
Ta thu ủược kết quả như sau:
Trường hợp ủộng cơ mới ủộ lọt dũng GLi = 0. Ta cú biểu ủồ ỏp suất và vận tốc gúc
Hỡnh 3.25 Biểu ủồ vận tốc gúc ω với ủộ lọt dũng GLi = 0
Biểu ủồ ỏp suất và vận tốc gúc ω tại thời ủiểm mở van phõn phối ủể quay toa
Hỡnh 3.27 Biểu ủồ vận tốc gúc ω với ủộ lọt dũng GLi = 0
Trường hợp ủộng cơ cú ủộ lọt dũng QLi = 10%Qm tương ứng GLi = 4.42.10-12
Hỡnh 3.29 Biểu ủồ vận tốc gúc ω với ủộ lọt dũng GLi = 4.42.10-12
Hỡnh 3.32 Biểu ủồ ỏp suất với ủộ lọt dũng GLi = 8.84.10-12
Hỡnh 3.33 Biểu ủồ vận tốc gúc ω với ủộ lọt dũng GLi = 8.84.10-12
Nhận xột:
- Khi giỏ trị lọt dũng GLi = 0 trong nghiờn cứu chẩn ủoỏn lý thuyết sẽ ứng với trường hợp ủộng cơ thủy lực cũn mới khe hở lọt dũng bằng 0. Thụng số ỏp suất và vận tốc gúc thu ủược sẽ là cơ sở ủể chẩn ủoỏn ủộ hư hỏng của ủộng cơ thủy lực khi thay ủổi giỏ trị lọt dũng GLi.
- Khi ta thay ủổi giỏ trị lọt dũng GLi tức là thay ủổi khe hở dũng dầu lọt thỡ ỏp suất và vận tốc gúc của hệ thống thay ủổi. Khe hở lọt dũng càng lớn thỡ ỏp suất và vận tốc gúc càng giảm dần. ðến một giỏ trị giới hạn nào ủú vớ dụ ủộ lọt dũng GLi = 8.84.10-12 thỡ vận tốc gúc ω gần như bằng 0 tức là ủộng cơ gần như khụng quay. Dựa vào cỏc biểu ủồ này chỳng ta cú thể xỏc ủịnh mức ủộ lọt dũng ở giỏ trị nào.
3.6 Xõy dựng mụ hỡnh chẩn ủoỏn xi lanh thủy lực
ðể tiến hành chẩn ủoỏn xi lanh thủy lực ta xõy dựng sơ ủồ mạch thử nghiệm như sơ ủồ hỡnh 3.30. Sơ ủồ gồm cú thựng dầu 1, lọc dầu 2, bơm thủy
lực 3, ủồng hồ ủo ỏp suất 4, van phõn phối 5, xi lanh thủy lực 8, ủể xỏc ủịnh ủộ lọt dũng của xi lanh thủy lực ta bố trớ một van tiết lưu ủể thuận tiện ta gọi là khe hở lọt dũng 7 ủược bố trớ như hỡnh vẽ ( dựa vào ủặc tớnh của van tiết lưu và qua tớnh toỏn ta thấy ủộ lọt dũng của ủộng cơ và van tiết lưu cú giỏ trị tương ủương cú thể thay thế cho nhau ủược ). Theo phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp ta ủúng mở van phõn phối tức là thay ủổi tức thời ỏp suất hệ thống. Quỏ trỡnh biến ủổi ỏp suất của xi lanh thủy lực theo thời gian khi chuyển mạch van phõn phối sẽ phụ thuộc rất nhiều vào ủộ lớn của dũng dầu lọt QLi ủược dựng làm dấu hiệu chẩn ủoỏn xi lanh thủy lực.
Trước tiờn ta xõy dựng thụng số chẩn ủoỏn chuẩn (ỏp suất ) với xi lanh thủy lực cũn mới ứng với ủộ lọt dũng QLi = 0. Sau ủú thay ủổi cỏc giỏ trị ủộ lọt dũng giả ủịnh QLi, cỏc thụng số chẩn ủoỏn thu ủược sẽ ủược lưu giữ lại. Khi tiến hành ủo thực nghiệm với xi lanh cựng chủng loại về thụng số lọt dầu ta sẽ so sỏnh với thụng số chẩn ủoỏn cú sẵn ủể xỏc ủịnh ủược tỡnh trạng hư hỏng của xi lanh ở mức ủộ nào.
3.6.1. Sơủồ thớ nghiệm chẩn ủoỏn xi lanh thủy lực
a) Sơ ủồ thớ nghiệm của xi lanh thủy lực
Mục ủớch và yờu cầu chẩn ủoỏn cần ủạt ủược
Xỏc ủịnh ủược ủộ lọt dũng của xi lanh bằng cỏch thay ủổi cỏc giỏ trị ủầu vào;
- Thay ủổi cỏc thụng số như ủúng mở van phõn phối - Thay ủổi lưu lượng của dũng dầu
- Thay ủổi tải trọng
- Thay ủổi cỏc giỏ trị lọt dũng khỏc nhau ứng với từng lưu lượng Xỏc ủịnh thụng số cần chẩn ủoỏn:
Hỡnh 3.34 Sơủồ nguyờn lý hoạt ủộng Hỡnh 3.35 Sơủồ nguyờn lý hoạt ủộng 1: Thựng dầu 2: lọc dầu 3: Bơm dầu 4: ðồng hồ ủo ỏp suất 5: Van an toàn 6: Van phõn phối