Nhận xét:
Hình 4.7 cho ta thấy, ở những cấp lực 1 và 2 biên độ dao động áp suất tại mỗi nấc gia tải là rất lớn, nhưng ở các cấp lực còn lại biên độ dao động áp suất giảm xuống đáng kể.
Bảng 4.3 cho thấy, ở áp suất nhỏ hệ số Kđ là rất lớn, điều đó khiến cho sai số đo lớn đến 2,96%; khi áp suất càng cao thì kđ có xu hướng giảm xuống, điều đó khiến cho sai số của phép đo giảm xuống rõ rệt. Ở áp suất đến 500.105 Pa, hệ số Kđ giảm xuống đáng kể Kđ=1 và sai số giảm xuống cịn 0,10%.
Từ đó, ta thấy được rõ ràng với thiết bị TNGCTTL, tải trọng thử nghiệm có ảnh hưởng đến biên độ dao động áp suất và sai số của phép đo. Đối với tải trọng thử nghiệm bằng hoặc nhỏ hơn 20% năng lực của thiết bị, biên độ dao động áp suất và sai số của phép đo là rất lớn. Đối với tải trọng thử nghiệm trong khoảng từ 20%
80% năng lực của thiết bị thử nghiệm, biên độ dao động áp suất và sai số của phép đo là rất nhỏ, và đáng tin cậy.
4.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của bình tích áp trong hệ thống TĐTL
Mục đích của việc lắp thêm bình tích áp trong hệ thống là làm giảm áp lực làm việc lớn nhất và giảm thời gian dao động áp suất trong hệ. Nếu lắp bình tích áp trực tiếp vào đường ống cao áp nối với bơm, trong q trình làm việc nó có tác dụng điều hịa áp suất trong hệ thống, khi áp suất trong hệ có xu hướng tăng thì chất lỏng được nạp thêm vào bình tích áp, làm áp suất trong hệ tăng từ từ, ngược lại khi áp suất trong hệ giảm bình tích áp phóng chất lỏng trở lại mạch làm áp suất giảm từ từ, tức là nó có tác dụng dập tắt xung động áp suất hệ thủy lực.
Hình 4.8. Sơ đồ thủy lực TBTNGCTTL lắp thêm bình tích áp
1. Bơm thủy lực 2. Van phân phối 3. Bình tích áp
4. Đầu đo lưu lượng 5. Sensor áp suất 6. Kích thủy lực
7. Gối cầu 8. encoder đo chuyển vị 9.Tấm đệm đầu kích
10. Cảm biến nhiệt độ
- Hệ số tích lũy đàn hồi tương đương của ắc quy thủy lực, �a �a
= V d
Ea (4.1)
Trong đó, Vd - Thể tích dầu cơng tác trong ắc quy thủy lực, m3; Ea - Mô đun đàn hồi tương đương của ắc quy thủy lực, Pa; Mô đun đàn hồi tương đương của ắc quy thủy lực theo [52], như sau:
1 = Vk ( 1 ) + Vd ( 1 ) + 1 (4.2)
Ea Vt Ek Vt Ed Eb
Trong đó, Vt - Thể tích tổng của ắc quy thủy lực, m3; Vk - Thể tích khí trong ắc quy thủy lực, m3 Ek - Mơ đun đàn hồi thể tích của khí nén, Pa; Ed - Mơ đun đàn hồi thể tích của dầu thủy lực, Pa; Eb - Mô đun đàn hồi của thép chế tạo bình chứa, Pa;
Xác định thể tích dầu thủy lực trong ắc quy theo các điều kiện làm việc của ắc quy thủy lực:
Gọi Vk0, Pk0 lần lượt là thể tích và áp suất khí ban đầu của ắc quy; Vk, Pk lần lượt là thể tích và áp suất khí làm việc của ắc quy;
Đối với bình ức quy thủy lực khí nén thì q trình nạp và xả diễn ra giống q trình trao đổi khí nói chung, khi đó:
1 n n Pk0.Vn n �k0. �k0 = �k1. �k1 => �k = ( k0) Pk (4.3)
Theo [21], Q trình nén - giãn nở khí trong ắc quy khi làm việc là q trình đa biến với n=1,4.
Áp suất thủy lực của hệ thống, P1 ln bằng với áp suất khí Pk, nên phương trình 4.3 viết lại như sau:
�k = (P 1
k0.Vn n k0
)
P1
(4.4) + Nếu P1 ≤ Pk0, thì ắc quy thủy lực chưa làm việc, tức là Vd = Vd0;
+ Nếu P1 > Pk0, thì quá trình nạp xả xảy ra; Mặt khác:
1 Pk0.Vn n �d = �t − �k => �d = �t −
(
Thay (4.4), (4.5) vào biểu (4.2) ta được:
k0)
= ( k0) 1 P 1 Pk0.Vn Ea PA1 1 n ( 1 Vt Ek 1 n n 1 ) + [�t − ( k0) ] PA1 Vt ( 1 ) + 1 Ed Eb (4.6)
Thay (4.5), (4.6) vào (4.1), ta được
1 Pk0.Vn n 1 Pk0.Vn n 1 1 1 Pk0.Vn n 1 1 1 �a = [�t − ( PA1k0) ] . [( PA1k0) ( Vt Ek) + (�( t − PA1k0) ) ( ) + Vt Ed ] (4.7) Eb
Chạy chương trình mơ phỏng với Ca như cơng thức 4.7, ta có đồ thị so sánh hệ thống TĐTL khi lắp và chưa lắp bình tích áp.
Hình 4.10a. Hệ thống khi chưa lắp bình tích áp
Hình 4.10b. Hệ thống lắp bình tích áp.
Hình 4.10. Mô phỏng dao động áp suất trong hệ thủy lực có bình tích áp và khơng có bình tích áp
Bảng 4.4. Tổn thất áp suất và sai số đo giữa có bình tích áp và khơng có bình tích áp
Từ hình 4.10, ta thấy rằng khi lắp bình tích áp đồ thì biên độ dao động áp suất của hệ thống TĐTL nhỏ hơn so với khi chưa lắp bình tích áp. Đồng thời độ dốc của đồ thị cũng mềm mại hơn rất nhiều. Điều đó khiến cho hệ số Kđ và sai số đo giảm đi đáng kể.
Nhìn vào bảng 4.4, cơng dụng của việc lắp bình tích áp càng được thể hiện rõ rệt. Với hệ số kđ giảm từ 1,03 xuống 1,02 và sai số lớn nhất giảm đến 1,1%.
Từ việc nghiên cứu, khảo sát tìm ra các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số Kđ của áp suất hệ thống TĐTL của thiết bị TNGCTTL, NCS sẽ đề xuất các giải pháp kĩ thuật và ứng dụng các giải pháp đó lắp đặt vào hệ thống TĐTL nhằm làm giảm sai số đo, tăng độ chính xác cho thiết bị.
4.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài đường ống trong hệ thống TĐTL
Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài đường ống đến biên độ dao động áp suất của hệ thống TĐTL, ta tiến hành chạy chương trình mơ phỏng ba giá trị khác nhau của chiều dài đường ống thủy lực (đã kết hợp với dùng bình tích áp và lưu lượng là 3l/ph).
- Đối với chiều dài đường ống L= 5m, ta có đồ thị dao động áp suất thể hiện ở hình 4.11 dưới đây
Hình 4.11. Dao động áp suất khi L=5m
- Đối với chiều dài đường ống L= 10m, ta có đồ thị dao động áp suất thể hiện ở hình 4.12 dưới đây
Hình 4.12. Dao động áp suất khi L=10m
- Đối với chiều dài đường ống L= 20m, ta có đồ thị dao động áp suất thể hiện ở hình 4.13 dưới đây
Hình 4.13. Dao động áp suất khi L=20m
- Từ đồ thị 4.11, 4.12 và 4.13 có thể thấy chiều dài đường ống có ảnh hưởng đến biên độ dao động áp suất của hệ thống TĐTL, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo. Chiều dài đường ống càng lớn, càng cách xa nguồn gây dao động thì biên độ dao động áp suất càng nhỏ, hệ số áp suất động (kđ) càng nhỏ, dẫn đến sai số phép đo cũng giảm đi và độ chính xác của thiết bị được cải thiện.
Bảng 4.5. So sánh ảnh hưởng lưu lượng bơm.
- Bảng 4.5 cho thấy với chiều dài đường ống khác nhau thì biên độ dao động của áp suất cũng sẽ thay đổi đáng kể. Điều này gợi ý cho việc thay đổi vị trí lắp sensor đo lực để có thể giảm thiểu ảnh hưởng của đường ống, các nguồn gây dao động, nâng cao độ chính xác cho kết quả đo lực của thiết bị TNGCTTL.
4.2. Các giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao độ chính xác cho thiết bị TNGCTTLdo Việt Nam chế tạo do Việt Nam chế tạo
4.2.1. Giải pháp lựa chọn vị trí lắp sensor áp suất phù hợp
Trước đây, sensor áp suất việc lắp đặt ở ngay van phân phối. Điều này thuận lợi cho việc chế tạo, lắp đặt, bảo quản. Tuy nhiên ta thấy rằng: Lực tác dụng lên mẫu thử phụ thuộc vào áp suất dầu trong kích, do vậy sensor áp suất lắp càng gần kích thì độ chính xác càng cao, vị trí lắp sensor cũng là yếu tố ảnh hưởng đến dao động của áp suất hệ thống, cũng như gây ra sai số trong phép đo.
Hình 4.14. Sơ đồ thủy lực TBTNGCTTL lắp 2 sensor áp suất
Ta có: P1 = P2+ Pca (4.8)
Trong đó: P1: áp suất hệ TĐTL đo tại vị trí sensor 1, Pa; P2: áp suất hệ TĐTL đo tại vị trí sensor 2, Pa;
Pca: tổn thất áp suất trên đường ống cao áp, Pa;
Theo [52], ta có: Trong đó: �ca = 10. 2g S V2 d1 (4.9)
g: Gia tốc trọng trường (m/s2); v: Vận tốc trung bình của dầu (m/s); ξ: Hệ số tổn thất cục bộ;
l: Chiều dài ống dẫn (m); d1: Đường kính ống dẫn (m);
Đối với thiết bị TNGTTTL, việc đo lực được thực hiện gián tiếp qua đo áp xuất của XLTL. Chính vì vậy, với cách lắp sensor áp suất tại vị trí 1 như hiện nay, áp suất đo được so với áp suất thực tế trong khoang cao áp của xi lanh sẽ chênh lệch nhau một giá trị là �ca như (4.9). Điều đó sẽ gây ra sai số trong việc thử nghiệm.
Để kiểm chứng, ta lắp thêm thiết bị đo tốc độ dòng dầu như sơ đồ Hình 4.14, với chiều dài đường ống l = 10m và đường kính trong của tuy ơ thủy lực d1 = 6,4mm; thay đổi tốc độ dịng CLCT ta có bảng thơng số về độ chênh áp giữa hai vị trí lắp sensor như sau: