Báo cáo khoa học: "nghiên cứu xây dựng quy trình thử nghiệm hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy xây dựng" pptx

nghiên cứu xây dựng quy trình thử nghiệm
hệ thống truyền động thuỷ lực
I. Đặt vấn đề
Thử nghiệm là một khâu quan trọng trong hệ
thống quản lý chất lợng máy xây dựng. Mục đích
của thử nghiệm là kiểm định chất lợng máy (hay
một hệ thống của máy) bằng các thiết bị và dụng
cụ đo.
ở nớc ta hiện nay, qua các kết quả nghiên
cứu khoa học của các công trình đợc công bố
gần đây cho thấy bên cạnh các h hỏng thờng
gặp ở động cơ và hệ điều khiển thì các h hỏng ở
hệ TĐTL cũng ngày càng tăng và đang chiếm
một tỷ lệ cao. Nhng cho đến nay việc xây dựng
và áp dụng các quy trình thử nghiệm hệ thống
TĐTL trên máy xây dựng cha đợc chú trọng
đúng mức. Do vậy việc xây dựng và áp dụng các
quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL trên máy
xây dựng đang là một vấn đề cấp bách cần đợc
đầu t đúng mức nhằm đánh giá chất lợng của
hệ thống TĐTL nói riêng và máy xây dựng nói
chung giúp cho công tác nâng cao hiệu qủa khai
thác máy xây dựng ở nớc ta đợc thuận lợi.
II. Các yêu cầu đối với quy trình thử nghiệm
hệ thống TĐTL trên Máy xây dựng
- Quy trình thử nghiệm phải giúp cho nhóm
công tác đạt đợc mục tiêu mà thử nghiệm đặt ra
(nh đánh gía chất lợng của phần tử thủy lực cũ
còn dùng đợc hay không, t vấn về khai thác sử
dụng )
trên máy xây dựng

TS. thái hà phi
Bộ môn Máy xây dụng - xếp dỡ - ĐH GTVT
Tóm tắt: Bi báo trình by tóm tắt nội dung các kết quả nghiên cứu của đề ti cấp Bộ
B 2000-35-110 "Nghiên cứu xây dựng quy trình thử nghiệm hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy
xây dựng có xét đến nhiệt độ môi trờng".
Summary:The article presents some results extracted from the ministerial level study
No. B 2000-35-110 entitled: Developing testing procedures for the hydraulic driving system on chain-
used construction machines under the impact of enviroment temperature.

- Quy trình thử nghiệm phải phù hợp với điều
kiện thực hiện (nh điều kiện trong phòng thí
nghiệm, điều kiện ở ngoài công trờng ).
- Quy trình thử nghiệm phải đạt đợc hiệu
quả kinh tế cao nhất trong hoàn cảnh kỹ thuật cụ
thể đề ra.
- Nội dung các bớc tiến hành của quy trình
thử nghiệm phải rõ ràng và đơn giản nhất trong
các điều kiện kỹ thuật hiện có phù hợp với các
mục tiêu đặt ra.
III. một số quy trình thử nghiệm hệ thống
TĐTL trên máy thi công đã đợc xây dựng
3.1. Quy trình xác định lực ma sát trong
của xilanh thủy lực khi lm việc
3.1.1. Mục đích
Xác định hệ số ma sát giữa píttông và xilanh
trong quá trình làm việc. Trong quá trình giải các
bài toán động lực học hệ thống truyền động thủy

lực, hệ số ma sát giữa píttông và xilanh là một
thông số quan trọng và đợc xác định bằng thực
nghiệm.

3.1.2. Cơ sở lý thuyết
- Lực cản ma sát tại các bề mặt làm việc
luôn có chiều tác dụng ngợc với chiều chuyển
động, lực cản do ma sát phụ thuộc vào nhiều yếu
tố nh: Chất lợng bề mặt tiếp xúc, chế độ bôi
trơn tại các bề mặt làm việc, độ nhớt của chất
lỏng công tác, tính chất vật liệu cặp ma sát, tải
trọng làm việc Lực này tính toán bằng lý thuyết
rất khó xác định, việc tính toán phức tạp và phụ
thuộc vào nhiều yếu tố. Ta có thể xác định lực
cản do ma sát bằng thí nghiệm thực tế khi máy
làm việc, nguyên tắc xác định nh sau:






a) b)
Hình 1. Sơ đồ tính toán lực cản do ma sát:
a) Khi pít tông chuyển động đi lên;
b) Khi pít tông chuyển động đi xuống.


Khi píttông chuyển động đi lên ta có phơng
trình cân bằng lực nh sau:

F
P.nâng
= N + F
c.nâng
(1)
Khi píttông chuyển động đi xuống ta có:
F
p.hạ
= N - F
c.hạ
(2)
trong đó:
F
p.nâng
- lực tác dụng của áp lực dầu lên
píttông khi nâng;
F
p.hạ
- lực tác dụng của áp lực dầu lên píttông
khi hạ;
F
c.nâng
- lực ma sát cản khi nâng tác dụng lên
píttông;
F
c.hạ
- lực ma sát cản khi hạ tác dụng lên
píttông;
N - trọng lợng hàng nâng.
Cùng điều kiện làm việc, chỉ khác chiều làm

việc do vậy ta có:
F
c.nâng
= F
c.hạ
= F
c
(3)
Kết hợp 2 phơng trình ta có:
2F
c
= F
p.nâng
- F
phạ
(4)
Hay:

2
FF
F
ha.pnang.p
c

=
(5)
F
c
ở phơng trình (5) hoàn toàn có thể xác
định đợc vì F

p.nâng
, F
p.hạ
xác định đợc dễ dàng
bằng thực nghiệm.
3.1.3. Lắp đặt thiết bị v dụng cụ đo
Sơ đồ thực nghiệm đo lực ma sát trong của
xi lanh thủy lực đợc trình bày nh hình vẽ 2.











Hình 2. Sơ đồ thử nghiệm đo lực ma sát trong
của xilanh thuỷ lực.
3.1.4. Thử nghiệm
Trong bảng 1, N
1
, N
2
, N
3
là kết quả đo áp
suất khi nâng P

n
, ở cùng một chế độ tải trọng làm
việc.
H
1
, H
2
, H
3
- áp suất khi hạ P
h
, ở cùng một
chế độ tải trọng làm việc.
- P
ntb
, P
htb
: giá trị áp suất trung bình
3
NNN
P
321
ntb
++
=
(6)
3
HHH
P
321

Htb
++
=
(7)

Bảng 1
Kết quả thử nghiệm đo lực cản
do ma sát trong của xilanh thủy lực

áp suất làm việc khi nâng [kG/cm
2
] áp suất làm việc khi hạ [kG/cm
2
]
N F
cChế độ
tải
- N: Tải trọng tác dụng lên píttông
- F
c
: Lực cản ma sát tính theo công thức (5)
- Hệ số ma sát:
N
F
f
c
=
(8)
3.2. Quy trình xác định lu lợng rò rỉ
trong van phân phối

3.2.1. Mục đích
Xác định lợng chất lỏng công tác rò rỉ qua
các mặt làm kín, đánh giá tình trạng kỹ thuật của
van phân phối.
3.2.2. Lắp đặt thiết bị v dụng cụ đo
Để xác định lu lợng rò rỉ của các bề mặt
làm kín của van ta có thể bố trí sơ đồ thử nghiệm
nh trên hình vẽ 3, đo lu lợng bằng cốc đo:










Hình 3
1. Bơm Zb4; 2. Van phân phối cần thử nghiệm;
3. Nút bịt đờng lm việc; 4. Cốc đo.


1. Van an ton; 2. Bơm; 3. Flo - Check PFM6;
4. Núm điều chỉnh tải giả; 5. Van cần kiểm tra;
6. Các nút bịt.
3.2.3. Tiến hnh thử nghiệm
Thử nghiệm dùng bơm ZB4-500 duy trì áp
lực làm việc cho van kiểm tra, đờng dầu rò lọt
dẫn tới cốc đo, dùng đồng hồ bấm giây để xác

định thời gian thử nghiệm t. Lu lợng rò rỉ trung
bình khi đó có giá trị là:
Q
rr
= V/t (9)
V - thể tích chất lỏng trong cốc đo, ml;
t - thời gian thí nghiệm, s.
* Trên hình là sơ đồ bố trí thí nghiệm đo lu
lợng rò rỉ bằng thiết bị đo Flo - Check PFM6












Hình 4
N
1
N
2
N
3
P
ntb

H
1
H
2
H
3
P
htb
[kg]
0,2P
0,4P
0,6P
0,8P
1P
1,2P

3.4. Quy trình thử nghiệm bơm thủy lực
bằng thiết bị Flo - Check PFM6
3.4.1. Mục đích
Xác định đờng đặc tính làm việc của bơm
theo nhiệt độ làm việc của chất lỏng công tác,
trên cơ sở đó đánh giá hiệu suất làm việc của
bơm theo chế độ tải trọng và theo nhiệt độ làm
việc của chất lỏng công tác.

Hình 5. Sơ đồ thí nghiệm bơm bằng thiết bị
Flo - Check PFM 6:
1. Thùng dầu; 2. Bơm kiểm tra; 3. Van an ton;
4. Thiết bị đo Flo-Check PFM6;
5. Tay điều khiển tải giả.
3.4.2. Lắp đặt thiết bị v dụng cụ đo
Bơm đợc lắp trên băng thử có công suất
động cơ thích hợp, thiết bị đo FLo - Check PFM6
đợc lắp đặt theo sơ đồ nh hình vẽ. Để đảm bảo
an toàn cho bơm và thiết bị đo, cần phải lắp van
an toàn số 3.
3.4.3. Tiến hnh thử nghiệm
Trớc khi vận hành cho bơm làm việc, phải
vặn tay điều khiển tạo tải giả số 5 ra hết để đảm
bảo an toàn.
Cho bơm làm việc, điều chỉnh van tạo tải giả
5 để cho áp suất làm việc của bơm tăng dần, lu
lợng làm việc hiển thị trên thiết bị đợc ghi trong
bảng sau theo nhiệt độ và áp suất làm việc:
áp suất

Nhiệt độ
10
kG/cm
2

20
kG/cm
2
30
kG/cm
2
P
đm
20
0
C
30
0
C
40
0
C

80
0
C
Bơm trong hệ thống ta dùng loại bơm NS-10
do Nga sản xuất, loại bơm này có cấu tạo các
mặt bạc tự động áp sát vào mặt đầu bánh răng,
bù lại độ mòn trong quá trình làm việc, lực áp sát
tỷ lệ với áp lực làm việc, ngăn cản sự rò rỉ qua
mặt tiếp xúc giữa bánh răng và bạc. Khi chế tạo
răng có độ chính xác cao thì sự rò rỉ theo đờng
tiếp xúc của nó gần bằng 0. Trong bơm bánh
răng rò rì chủ yếu xảy ra ở khe hở tiếp xúc giữa

đỉnh răng và vỏ bơm, sau một thời gian làm việc
khe hở này lớn dần làm giảm hiệu suất thể tích,
đây là nguyên nhân gây h hỏng chủ yếu và rất
khó khắc phục.










Hình 6. Sự phụ thuộc của lu lợng theo nhiệt độ
chất lỏng ở áp suất lm việc 100kG/cm
2
.
3.5. Quy trình xác định khả năng tạo áp
lớn nhất của bơm thủy lực bằng thiết bị
Flo - Check PFM6
3.5.1. Mục đích
Xác định khả năng tạo áp lớn nhất của loại
bơm cũ, hoặc vừa qua sửa chữa phục hồi, trên cơ
sở đó đánh giá tải trọng làm việc lớn nhất của hệ
thống TĐTL. Kết hợp với quy trình thử nghiệm

xác định đờng đặc tính làm việc của bơm để
đánh giá tình trạng kỹ thuật của bơm thủy lực.
3.5.2. Cơ sở lý thuyết

Khả năng tạo áp lực lý thuyết của bơm đợc
tính toán theo giả thiết là bơm chế tạo bằng vật
liệu lý tởng có khả năng chịu tải trọng lớn tùy ý,
không kể đến tác dụng của van an toàn, công
suất động cơ dẫn động vô cùng lớn. Khi đó áp lực
lớn nhất của bơm có thể tạo ra là giá trị áp lực mà
toàn bộ lu lợng của bơm rò lọt hết về thùng, ta
có:

68,1
brr
T
50
P.0192,0
QQ






==
(10)
Từ (10) ta có khả năng tạo áp lớn
nhất của bơm ở nhiệt độ nào đó là:
0192,0
T
50
.Q
P

68,1
b






=
(11)
Trong kết quả thử nghiệm ta
thấy, khi nhiệt độ còn thấp; áp suất
chỉ thị trên thiết bị bằng áp suất của
van an toàn 3, nâng lực tạo áp của
bơm lớn hơn giá trị trên van an
toàn. Khi nhiệt độ làm việc của chất
lỏng có giá trị lớn, chất lỏng công
tác rò lọt qua các bề mặt làm kín
của bơm làm khả năng tạo áp của bơm giảm,
nhiệt độ càng cao, áp lực càng giảm. Điều này ta
thờng gặp trên các máy xây dựng, khi nhiệt độ
chất lỏng công tác cao, tải trọng làm việc tối đa
của thiết bị giảm rõ rệt, khe hở giữa các bề mặt
làm kín càng lớn (máy cũ) thì tải trọng làm việc tối
đa càng giảm mạnh theo nhiệt độ.
3.5.3. Lắp đặt thiết bị v dụng cụ đo
Sơ đồ lắp đặt thử nghiệm tơng tự nh trong
thử nghiệm xác định đờng đặc tính của bơm
thủy lực.
3.5.4. Tiến hnh thử nghiệm

Trớc khi vận hành bơm, ta phải mở van tạo
tải giả cho hết, cho bơm làm việc không tải để xả
hết khí trong hệ thống đờng ống.
Điều chỉnh van tạo tải giả vào dần, khi chỉ số
lu lợng thông qua thiết bị đo bằng 0 thì đọc kết
quả nhiệt độ và áp suất làm việc và ghi vào bảng
sau:
Nhiệt độ
[
0
C]
30 40 50 60 70 80 90
áp suất
[kG/cm
2
]

Kết quả cho dới dạng đồ thị thờng có
dạng nh sau:
Hình 7. Sự suy giảm áp lực lớn nhất của bơm
theo nhiệt độ chất lỏng.

Chú ý: Nếu giá trị áp suất đo đợc tại các
nhiệt độ khác nhau đều bằng giá trị làm việc định
mức của bơm đặt trên van an toàn thì tình trạng
kỹ thuật của bơm còn tốt, nếu giảm dần khi nhiệt
độ tăng thì bơm đã mòn, khả năng tạo áp của
bơm giảm.
IV. Kết luận
Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về quy

trình thử nghiệm hệ thống TĐTL của máy xây
dựng ở trong và ngoài nớc, đã xây dựng thành
công các quy trình thử nghiệm hệ thống TĐTL
của máy xây dựng có xét đến ảnh hởng của
nhiệt độ môi trờng.
Một số quy trình thử nghiệm phục vụ giảng
dạy đã đợc đa vào chơng trình đào tạo

chuy
g dụng vào phần thực nghiệm
của
ng cần đợc đầu t nghiên cứu
thêm
ên ngành Máy xây dựng và xếp dỡ trong
khuôn khổ của môn học "Thử nghiệm máy xây
dựng v xếp dỡ".
- Một số quy trình thử nghiệm phục vụ
NCKH đã đợc ứn
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật đợc bảo vệ thành
công tại Bộ môn Máy xây dựng và xếp dỡ Trờng
Đại học GTVT.
- Các quy trình thử nghiệm phục vụ thực tế
sản xuất thi cô
, trên cơ sở đầu t các thiết bị thử nghiệm
hiện đại trong các Trung tâm kiểm định chất
lợng của các Bộ, Ngành

Tài liệu tham khảo
[1]. Thái H Phi. Thử nghiệm máy xây dựng và xếp dỡ.
Bài giảng Cao học Trờng Đại học GTVT, 1997.

[2]. Thái H Phi v các cộng sự. Thiết kế chế tạo thiết
bị thử nghiệm hệ thống TĐTL trong không gian
nhiệt đới mini. Đề tài cấp Bộ năm 1999.
[3]. Thái H Phi v các cộng sự: Nghiên cứu xây dựng
quy trình thử nghiệm hệ thống truyền động thủy lực
trên máy xây dựng có xét đến nhiệt độ môi trờng.
Đề tài cấp Bộ B - 2000 - 35 - 110 Ă