Báo cáo khoa học: "Xây dựng Ph-ơng pháp xác định tuổi thọ của máy xây dựng dưới tác động của môi trường khai thác" pdf

Xây dựng Phơng pháp xác định tuổi thọ
của máy xây dựng dới tác động
của môi trờng khai thác

TS. Thái hà phi
Bộ môn Máy xây dựng - Xếp dỡ
Khoa Cơ khí - Trờng Đại học GTVT

Tóm tắt: Bi viết giới thiệu một số kết quả nghiên cứu về phơng pháp xác định tuổi thọ
của máy xây dựng dới tác động của môi trờng trên cơ sở áp dụng các phơng pháp thử
nghiệm.
Summary: The article introduces some results of a study on a method of measuring
durability of construction machinery in the working environment, using experimental methods.
nhii. đặt vấn đề
Máy xây dựng có mối quan hệ tơng hỗ
qua lại với môi trờng khai thác. Một mặt dới
tác động của MXD, môi trờng khai thác bị ô
nhiễm dới tác động của tiếng ồn, rung động,
khí độc của các khí xả, bụi Mặt khác môi
trờng khai thác cũng tác động đến chất lợng
và hiệu quả sử dụng của MXD. Trong khuôn
khổ của bài báo này chúng tôi trình bày tóm
tắt các kết quả nghiên cứu về phơng pháp
đánh giá tuổi thọ của MXD trong quá trình sử
dụng dới tác động của môi trờng khai thác.
ii. Nội dung
Tuổi thọ là một tính chất quan trọng của
độ tin cậy của MXD nó đợc định nghĩa là
khoảng thời gian đặc trng cho dự trữ khả
năng làm việc của đối tợng, là tổng thời gian

làm việc của đối tợng từ khi bắt đầu khai thác
hay làm việc sau s/c cho đến khi chuyển sang
trạng thái giới hạn (Đối với MXD tuổi thọ có
thể tính bằng quãng đờng xe chạy (km), số
giờ máy làm việc (giờ), khối lợng sản phẩm
thực hiện đợc (m
3
, tấn).
Thời gian sử dụng MXD đến khi h hỏng
là một đại lợng ngẫu nhiên. Do đó mô hình lý
thuyết để xác định độ tin cậy của MXD cũng
phải đặt trong một trờng (ngẫu nhiên) xác
suất với giả thiết rằng: H hỏng và phục hồi
trong cùng một thời điểm nhất định có thể
xuất hiện. Mô hình sử dụng MXD có thể mô tả
bằng các đặc tính hàm và các đặc tính số của
các đại lợng ngẫu nhiên. Các đặc tính trên
xác định nhờ mô hình xác suất với các số liệu
thực nghiệm, các số này có thể thu đợc khi
thử nghiệm MXD.
Trong môi trờng khai thác các MXD phải
làm việc trong điều kiện hết sức nặng nề,
khắc nghiệt. Trớc hết phải kể đến là điều
kiện địa hình hoạt động của MXD khi thi công,
thờng không có đờng tạm, mấp mô,
nghiêng ngang, lầy lội, nhiều vật cản,
Những tham số chủ yếu của điều kiện địa hình
ảnh hởng đến di chuyển của MXD nh hệ số
cản chuyển động thẳng, góc lên xuống dốc,
chiều cao mấp mô mặt đờng, độ cong quỹ

đạo chuyển động, hệ số cản quay vòng, hệ số
bám của lốp, xích vào nền đờng điều kiện
khí hậu nhiệt đới gió mùa cũng ảnh hởng lớn
đến tuổi thọ của MXD nh nhiệt độ, độ ẩm
của không khí Các tác động môi trờng này
lên MXD cũng mang tính ngẫu nhiên.
Việc xác định tuổi thọ của Máy xây dựng

(hoặc chi tiết) tại các thời điểm nhất định sẽ
giúp cho nâng cao hiệu quả khai thác máy
xây dựng cỡ nhỏ.
Theo [2] và [3] tuổi thọ của Máy xây dựng
(hoặc chi tiết) đợc xác định theo công thức
sau:
1
i
i
tT
gh
i

=

(1)
trong đó: + T: tuổi thọ máy xây dựng (hoặc chi
tiết) tính theo thời điểm xác định các thông số.
+ t
i
: số giờ làm việc của máy (hoặc chi
tiết) tính đến thời điểm đo các thông số.
+ : hệ số đánh giá mức độ thay đổi của
các thông số cần đo.
+
i
: Sự thay đổi của giá trị thông số kỹ
thuật cần đo tính đến thời điểm t
i
.
+ i
gh
: giới hạn thay đổi giá trị của thông
số kỹ thuật cần đo (hoặc phải bảo dỡng kỹ
thuật và sửa chữa hoặc thanh lý) .
Nếu độ tin cậy trong dự báo tuổi thọ của
máy xây dựng (hoặc chi tiết) phụ thuộc vào độ
chính xác của hệ số . Theo [2] và [3] đã xác
định các giá trị trung bình
TB
đối với các lắp
ghép, chi tiết, cụm chi tiết trên cơ sở các kết

quả đo cụ thể trên các máy xây dựng chủ yếu
hiện nay. Nhng dự báo tuổi thọ của một máy
xây dựng cụ thể (dự báo về một máy đơn
chiếc) với các giá trị
TB
thờng dẫn đến
những sai số rất lớn (và kết quả thờng không
đợc chấp nhận). Thí dụ nh trong [4] nếu
theo hệ số hiệu suất của bơm thủy lực trong
hệ thống TĐTL trên máy ủi (máy đào) mà ta
dự báo tuổi thọ theo giá trị của
TB
thì kết quả
cho ta sai lệch gần 50%. Điều này có thể
đợc khắc phục nếu ta không sử dụng giá trị

TB
mà sử dụng giá trị tại các thòi điểm đo
khác nhau để tính tuổi thọ của Máy xây dựng
(chi tiết).
Trong thực tế, giá trị đợc tính theo kết
quả đo mỗi thông số kỹ thuật L
n
của hai lần đo
liên tiếp, xác định theo công thức sau:

=
++
i
1i
n
1i
ni
t
t
L
i
L
(2)
Nếu ta tăng số lần đo trong thực tế thì độ
chính xác của hệ số càng tăng. Khi số lần
đo các đại lợng kỹ thuật của máy xây dựng

(chi tiết) cần xác định lớn hơn 2 thì ta có thể
xác định giá trị theo công thức sau:

==
=
m
1i
i
m
1i
ii
t.t
(3)
trong đó: + t
i
: số giờ làm việc của máy xây
dựng (chi tiết) giữa 2 lần đo thông số kỹ thuật
cần xác định.
+ m: số thứ tự lần đo.
+ Ln: Kết quả đo thông số kỹ thuật n.
Nếu ta sử dụng kết quả tính toán theo
phơng pháp trên (theo các công thức (1), (2),
(3)) với các giá trị của các tài liệu [2], [3], [4]
thì so với các giá trị thực nghiệm trong [4] thì
sai số 5%.
Trong quá trình xác định tuổi thọ của máy
xây dựng (chi tiết) theo khuyến cáo của [5] thì
ta nên đo các thông số kỹ thuật đặc trng cho
một nhóm máy.

Nhng việc xác định giá trị cho mỗi lần
đo (thử nghiệm máy) và tính toán xác định tuổi
thọ theo các công thức (1), (2), (3) là rất khó
khăn vì khối lợng tính toán rất lớn. Từ các
phân tích ở trên, ta có thể xây dựng phơng
pháp xác định tuổi thọ của máy xây dựng dới
dạng phần mềm tin học với sự trợ giúp của
máy tính điện tử. Sơ đồ thuật toán của phần
mềm tin học đó đợc trình bày ở hình vẽ 1.
Để xác định tuổi thọ của máy xây dựng
dới tác động của môi trờng trên cơ sở áp
dụng các kết quả thử nghiệm đối với cả máy
(hay từng chi tiết) theo phơng pháp đã đợc
xây dựng, ta tiến hành theo trình tự sau:
+ Xây dựng ngân hàng dữ liệu các kết
quả đo các thông số kỹ thuật cần xác định
của máy xây dựng (chi tiết) tại các thời điểm
khác nhau.

+ Xây dựng sơ đồ thuật toán trên cơ sở
xác định công thức (1) với sự kết hợp của
công thức (2) và (3).

TG = 2
Chơng trình trợ
giúp nào? TG
In thông tin số liệu từ
ngân hàng dữ liệu
theo một hệ thống
Xử lý số liệu trong ngân hàng đối với 1

hệ thống (máy, chi tiết) theo t

, tính T
theo công thức (1)
In t

,

và các kết quả khác
Kết thúc
In toàn bộ thông tin
của ngân hàng dữ liệu
Chơng trình so sánh với
các thông số kỹ thuật tiêu
chuẩn (định mức)
TG = 3

Lựa chọn min TG làm việc của chơng trình,
tính theo

theo (2) hoặc (3)
Nạp các số liệu đo vào ngân hàng dữ liệu
N2>10
Nhập thêm một số liệu đo
tiếp theo n + 1 trong ngân
hàng dữ liệu
Mở đầu
Nhập các thông số đầu vào
L
n

, t
i
,

i
,

gh

(-)
(+)
Hình 1. Sơ đồ thuật toán xác định tuổi thọ của máy xây dựng dới tác động của môi trờng khai thác
Sơ đồ thuật toán đợc xây dựng theo 3
nấc mức độ khác nhau, ở mỗi mức độ (nấc) ta
xác định theo một (hoặc một số) thông số kỹ
thuật đặc trng của máy xây dựng.
- ở mức độ thấp nhất ta sử dụng các số
liệu trong ngân hàng dữ liệu đợc xác định
của các lần đo trớc đây vào các thời điểm
nhất định đối với một chi tiết (hoặc một hệ
thống của máy).
- Mức độ tiếp theo (nấc 2): ở nấc này
ngoài các số liệu nh ở nấc 1 ta nạp cả các số
liệu về giá trị định mức (giới hạn) về 1 thông
số kỹ thuật đặc trng của máy xây dựng (hoặc
chi tiết). ở nấc này các giá trị thu đợc sẽ là
các kết quả tính toán nhng không có trong số
liệu tiếp theo về các chi tiết, hệ thống khác
của máy xây dựng.

- Nấc 3 (cao nhất) xử lý các số liệu có
trong ngân hàng dữ liệu cho với mọi hệ thống,
chi tiết (hoặc cả máy) không xây dựng ngân
hàng số liệu nữa.

Nếu trong quá trình khai thác máy xây
dựng đã tính hết đợc các số liệu đo về chi tiết
(hoặc cả máy) thì sẽ xử lý chính theo phơng
pháp bình phơng nhỏ nhất và số liệu chính
giá trị của hệ số t
i
.
Cụ thể trong sơ đồ thuật toán theo hình 1.

+ Với NP = 1 với các số liệu đã đo đợc ta
xác định tuổi thọ của chi tiết (hoặc máy), giá trị
, dự báo tuổi thọ của Máy xây dựng.

+ Với NP = 2 theo các số liệu trong ngân
hàng số liệu về 1 hệ thống nào đó của máy, ta
dự báo tuổi thọ của máy xây dựng.

Với NP = 3 ngoài các số liệu vừa xác
định ta có thể huy động các số liệu trong toàn
bộ NP, số liệu với mọi hệ thống của máy, ta
dự báo tuổi thọ của máy xây dựng.

III. Kết luận
- Phơng pháp xác định tuổi thọ của máy

xây dựng dới tác động của môi trờng khai
thác đợc trình bày trong bài báo sẽ cho ta
các kết quả có độ chính xác cao hơn các
phơng pháp khác.
- Để xác định cụ thể tuổi thọ của các máy
xây dựng chủ yếu đang thi công trên công
trờng hiện nay chúng ta cần xây dựng ngân
hàng dữ liệu các kết quả đo các thông số chủ
yếu của các nhóm máy điển hình.
Tài liệu tham khảo
[1]. Thái H Phi. ảnh hởng của môi trờng đến độ
bền và tuổi thọ của các thiết bị GTVT. (Bài giảng
cao học chuyên ngành cơ khí giao thông - Trờng
ĐH GTVT).
[2].
M ..
.: , 1984
.
[3]. .
- :
-, 1986.

[4]. . ., . .

,1983.
[5]. . .

, 12 - 1997