Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phát triển hệ thống chẩn đoán kỹ thuật cho các máy xây dựng tự hành trong điều kiện dã ngoại

Những vấn đề chung về chẩn đốn kỹ thuật

Chẩn đốn kỹ thuật là tổng hợp tất cả các biện pháp để nhận biết về trạng thái của một hệ thống kỹ thuật

Trong kỹ thuật chẩn đốn hiện đại cùng tồn tại hai khái niệm: đĩ là giám sát và chẩn đốn

- Giỏm sỏt chỉ ủảm nhận việc tỡm ra lỗi hoặc hư hỏng thụng thường ,giỏm sát mô tả một trạng thái

Chẩn đoán là quá trình tìm kiếm lỗi hoặc hư hỏng, đồng thời mô tả trạng thái hiện tại và xác định vị trí cũng như lượng hóa các vấn đề này Các phép đo được thực hiện trong quá trình giám sát để đưa ra nhiều dấu hiệu chẩn đoán Những dấu hiệu này được đánh giá riêng lẻ trong một mô hình đơn phương án hoặc đánh giá liên hợp trong một mô hình của phương án.

Việc phân biệt giữa giám sát và chẩn đoán là rất nguy hiểm, vì không phải tất cả các lỗi đều được phát hiện qua giám sát Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy tính và điện tử, các công cụ có phần cứng và phần mềm xử lý tín hiệu hiện nay có thể thực hiện cả phần chẩn đoán Do đó, hai khái niệm giám sát và chẩn đoán đang dần hòa tan vào nhau, và một hệ thống giám sát có thể đảm nhiệm cả chức năng của chẩn đoán.

Để phân tích và áp dụng hiệu quả hệ thống vào đề tài luận văn, khái niệm chẩn đoán được chia thành hai giai đoạn rõ ràng.

Nhận biết hư hỏng là quá trình quan trọng để phát hiện các dấu hiệu bất thường Việc so sánh tình trạng hiện tại với trạng thái chuẩn giúp xác định rõ ràng các hư hỏng.

- Chẩn đốn hư hỏng: đảm nhận việc cơ lập hư hỏng và phân tích hư hỏng, xây dựng mối quan hệ giữa hư hỏng và triệu chứng hư hỏng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 2

Tình hình cơ giới hoá thi công trong xây dựng giao thông và phát triển nông thôn ở Việt Nam

Trong những năm kháng chiến chống thực dân Pháp, nền công nghiệp của nước ta vẫn còn lạc hậu Các công trình xây dựng như đường xá, cầu cống, sân bay, hồ đập và mương mỏng chủ yếu được thi công bằng sức lao động thủ công Điều này dẫn đến khối lượng công việc rất lớn, đặc biệt là trong lĩnh vực làm đất.

Để xây dựng 1 km đường sắt, cần vận chuyển từ 10 đến 50 nghìn m³ đất, trong khi 1 km đường bộ yêu cầu từ 10 đến 20 nghìn m³, tùy thuộc vào địa hình Trong những năm gần đây, mức độ cơ giới hóa trong lĩnh vực thi công và xếp dỡ tại Việt Nam ngày càng gia tăng, với tỷ lệ trang bị cơ giới tính trên đầu người và khối lượng khai thác tương đương với nhiều nước trong khu vực Tính đến năm 1993, tổng số thiết bị cơ giới của Việt Nam đã vượt quá 40.000 chiếc, với tổng công suất trên 2,5 triệu KW, bao gồm gần 350 chủng loại khác nhau từ 24 quốc gia sản xuất.

Cụ thể tỉ lệ các loại máy xây dựng ở nước ta hiện nay như sau ( tổng số máy xây dựng):

- Máy thi công chuyên dùng 24,5%

- Mỏy làm ủỏ, ộp khớ 3,8%

Trong ủú, cỏc mỏy xõy dựng ủược phõn chia cho cỏc Bộ, ngành quản lý theo tỉ lệ:

- Bộ Xây dựng quản lý 30%

- Bộ Giao thông vận tải quản lý 20%

- Bộ Thủy lợi quản lý 10%

Cần phân chia cho các bộ, ngành và địa phương khác để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng lực lượng cơ giới Các cơ sở thi công và xếp dỡ hàng năm có khả năng xử lý hàng trăm triệu m³ đất đá và vận chuyển hàng chục triệu tấn hàng, góp phần quan trọng vào phát triển kinh tế quốc dân Tuy nhiên, hiệu quả khai thác máy xây dựng tại Việt Nam còn thấp, với tỷ lệ sử dụng chỉ khoảng 50-60% và nhiều thiết bị phải thanh lý sớm Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tình trạng này là do yếu kém trong tổ chức, quản lý và khai thác sử dụng máy móc, chiếm đến 30% Một trong những vấn đề lớn là việc đầu tư vào thiết bị chưa hợp lý, dẫn đến tình trạng không hiệu quả trong công tác.

- Tớnh năng kỹ thuật chưa hoàn toàn phự hợp với ủặc ủiểm ủối tượng khai thác

- Số chủng loại máy quá nhiều gây phức tạp cho công tác quản lý, khai thỏc thiếu ủồng bộ

- Cỏc mỏy ủược lựa chọn phần lớn chưa ủảm bảo chỉ tiờu kinh tế - kỹ thuật cao

Tuy vậy trong khoảng vài năm trở lại ủõy những nhược ủiểm trờn ủó và ủang dần dần ủược khắc phục

Để nâng cao chất lượng các công trình thi công, cần đáp ứng các yêu cầu cấp bách và chú trọng đến việc cạnh tranh trong đấu thầu quốc tế Đồng thời, tư duy đổi mới của các nhà thầu cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả và tính bền vững của các dự án.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đang nghiên cứu về quản lý và chỉ đạo thi công hàng loạt máy xây dựng hiện đại, với các thiết bị tiên tiến được nhập khẩu từ Nhật Bản, CHLB Đức, Hàn Quốc và Mỹ Bên cạnh các loại máy xúc, ủi truyền thống, thị trường còn xuất hiện nhiều thiết bị đặc chủng như máy bơm bùn, máy khoan cọc nhồi, máy lu rung và máy xúc lật.

Mặc dù nền công nghiệp chưa phát triển cao, chúng ta đã tự thiết kế và chế tạo nhiều tổ hợp máy xây dựng hiện đại, như trạm trộn bê tông asphalt, trạm trộn xi măng với hệ thống công nghệ tiên tiến, và các hệ thống giàn búa đóng cọc Để lựa chọn hợp lý các phương tiện cơ giới xây dựng nhằm khắc phục những nhược điểm, cần nắm vững các phương pháp tính toán lựa chọn theo các mục tiêu kinh tế - kỹ thuật đã đặt ra, phù hợp với đặc điểm môi trường khai thác.

Khỏi quỏt về chủng loại mỏy xõy dựng tự hành ủang sử dụng ở Việt Nam

Hũa nhập với sự phát triển của thời đại, các máy xây dựng đang dần chuyển hướng sang thủy lực, trở thành một trong những xu hướng phát triển chủ yếu và chiếm ưu thế tuyệt đối Truyền động thủy lực, một tiến bộ khoa học kỹ thuật, đã được sử dụng phổ biến trong khoảng 35 năm qua trong ngành xây dựng.

Từ những năm 1983 số máy xúc một gầu của Liên Xô (cũ) sử dụng hệ thống truyền ủộng thủy lực chiếm tới 78% tổng số mỏy xỳc ở Mỹ từ năm

Từ năm 1972, tỷ lệ máy xây dựng sử dụng truyền động thủy lực chỉ chiếm khoảng 80% Đến năm 1984, các nước phát triển như Nhật Bản, Mỹ, Đức, Anh, Ý và Thụy Điển đã nâng tỷ lệ này lên 94%, và hiện nay con số này gần đạt 100% Hiện tại, trên thị trường thế giới, máy móc xây dựng sử dụng công nghệ truyền động thủy lực đang chiếm ưu thế vượt trội.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội cung cấp các luận văn thạc sĩ về khoa học kỹ thuật, trong đó nhấn mạnh việc sử dụng các loại máy làm ủ chất cỡ vừa và cỡ nhỏ Những máy này thường được trang bị hệ thống truyền động thủy lực, giúp nâng cao hiệu quả trong quá trình ủ chất.

Trên thế giới, xu hướng sử dụng truyền động thủy lực cho máy xúc đang phát triển mạnh mẽ, dần thay thế các loại máy xúc sử dụng truyền động cơ khí Tuy nhiên, đối với máy xúc cỡ lớn từ 3,2 – 4,5 m³, một số quốc gia như Nhật Bản, Đức, và Thụy Điển vẫn đang thử nghiệm Khuynh hướng phát triển máy xúc sử dụng truyền động thủy lực cỡ lớn vẫn chưa rõ rệt và cần nghiên cứu thêm để giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp và khả năng chế tạo Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay, việc thủy lực hóa máy xúc, chẳng hạn như máy xúc lật với dung tích từ 2 đến 3,5 m³, hoàn toàn khả thi.

Tình hình sử dụng máy xây dựng tại Việt Nam cho thấy khoảng 90% máy móc được nhập khẩu từ nước ngoài Hiện nay, tổng số máy xây dựng ước tính lên tới 50.000 chiếc với hơn 350 chủng loại khác nhau, được sản xuất từ nhiều quốc gia khác nhau trên thế giới Xu hướng thủy lực hóa trong ngành xây dựng toàn cầu đã ảnh hưởng rõ rệt đến các loại máy xây dựng đang được sử dụng tại Việt Nam hiện nay.

Các loại máy xây dựng áp dụng hệ thống truyền động thủy lực tại Việt Nam chủ yếu được nhập khẩu từ nhiều quốc gia khác nhau như Đông Âu, Liên Xô cũ, CHDC Đức, Thụy Điển, Đan Mạch, Hà Lan, Nhật Bản, Pháp, Ý, Mỹ, Hàn Quốc và Trung Quốc Sự đa dạng và phong phú về chủng loại máy xây dựng sử dụng hệ thống truyền động thủy lực tại Việt Nam hiện nay bao gồm cả những loại có công suất nhỏ như máy ủi D20A-51, D21A-5, máy xúc WB04-2, PC-02 của hãng Komatsu Nhật Bản, cho đến các loại máy cỡ lớn như máy ủi D2-68, máy xúc EO-1252 của Liên Xô cũ, và máy ủi D455A1 của Komatsu Nhật Bản.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đang nghiên cứu về các loại máy xúc, bao gồm máy xúc HD-1520GS của hãng Kato Nhật Bản, máy xúc PM1-2300 của Ý, máy xúc Cat của Mỹ, và máy xúc lật từ Trung Quốc Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật tại trường tập trung vào việc phân tích và so sánh hiệu suất của các loại máy xúc này.

Ta hóy xem xột một số loại mỏy sử dụng truyền ủộng thủy lực tiờu biểu ủang sử dụng rộng rói ở nước ta qua cỏc thống kờ

Bảng 1-1: Một số loại máy xúc tiêu biểu một gàu TĐTL đang sử dụng ở

KiÓu bơm thuû lùc áp suất dÇu (Kg/cm 2 )

Bảng 1-1 thống kê các loại máy xúc một gầu sử dụng truyền động thủy lực phổ biến ở Việt Nam cho thấy xu hướng gia tăng áp suất dầu công tác từ 250-350 kG/cm² trong những năm gần đây Các loại bơm và động cơ thủy lực được sử dụng có khả năng điều chỉnh lưu lượng, phù hợp với xu hướng thủy lực hóa máy xúc trên toàn cầu Điều này dẫn đến việc máy xúc truyền động thủy lực ngày càng trở nên phổ biến và chiếm tỷ lệ đáng kể trong ngành xây dựng tại Việt Nam.

Bảng 1-2: Một số loại máy ủi TĐTL tiêu biểu đang sử dụng ở Viiệt Nam

Máy cơ sở Áp suÊt dÇu (kG/cm 2 )

DZ-606 Liên Xô NS-46U 75 DT-75 100 7,0 R75-V3

Bảng 1-2 trình bày thống kê về các loại máy ủi sử dụng hệ thống truyền động thủy lực phổ biến tại Việt Nam, cho thấy rằng các máy ủi này thường được trang bị bơm bánh răng với áp suất dầu công tác từ 100-130 kG/cm² Đồng thời, Bảng 1-3 liệt kê một số loại máy san TĐTL tiêu biểu đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.

TT Mã hiệu máy N−ớc sản xuÊt

Kiểu bơm thuû lùc áp suất dÇu (kG/cm 2 )

Công suÊt động cơ (Hp)

Bảng 1-3 thống kê các loại máy san dựng hệ thống truyền động thủy lực phổ biến ở Việt Nam cho thấy rằng máy san sử dụng truyền động thủy lực thường trang bị bơm bánh răng với áp suất dầu công tác từ 100-130 kG/cm² Loại máy này cho phép điều khiển lưỡi san một cách dễ dàng thông qua các xy lanh và động cơ thủy lực Việc điều chỉnh lưỡi san sang trái, phải, nâng lên hoặc hạ xuống được thực hiện nhờ các xy lanh thủy lực, trong khi động cơ thủy lực giúp quay lưỡi san theo hướng cần thiết Đặc biệt, máy san dựng truyền động thủy lực có hệ thống lái thủy lực linh hoạt hơn so với các máy san tự hành sử dụng động cơ khớp, với tính cơ động cao, trọng lượng nhẹ và năng suất cao hơn trong cùng một điều kiện làm việc Nhiều máy san hiện đại hiện nay sử dụng cơ cấu di chuyển kiểu truyền động thủy lực, góp phần tăng cường tính năng hoạt động của máy.

ðặc ủiểm kết cấu, sử dụng và ủiều kiện hoạt ủộng của ủộng cơ diesel

ðặc ủiểm về kết cấu của ủộng cơ diesel

Do tính chất công việc trong nông nghiệp, xây dựng và công trình nông thôn, các phương tiện và máy móc thường làm việc ở tốc độ thấp, tải trọng lớn và thay đổi liên tục Vì vậy, động cơ diesel trên các phương tiện và máy móc này có những ưu điểm nổi bật.

- Tốc ủộ quay trung bỡnh, làm mỏt bằng nước

- Khởi ủộng bằng tay hoặc ủộng cơ xăng phụ

- Hệ số dự trữ công suất lớn

- Hầu hết chưa ủược trang bị hệ thống ủiều khiển ủiện tử

1.4.2 ðặc ủiểm sử dụng của ủộng cơ diesel ðộng cơ diesel cú khả năng chịu tải tốt, bền khỏe, rất thớch hợp với ủiều kiện ủường xỏ của Việt Nam, ủặc biệt trong giao thụng ở nụng thụn, cụng

ðiều kiện làm việc của ủộng cơ diesel

Động cơ diesel ngày nay được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, xây dựng, khai thác mỏ, nông nghiệp và lâm nghiệp nhờ vào sức mạnh vượt trội trong khả năng leo dốc và vượt địa hình phức tạp Để nâng cao hiệu quả sử dụng máy và giảm thiểu hư hỏng, việc áp dụng chẩn đoán kỹ thuật để đánh giá chất lượng động cơ và phát hiện sớm hư hỏng là rất cần thiết Tuy nhiên, việc lựa chọn phương pháp và thiết bị cần được thực hiện một cách thận trọng, đảm bảo thuận lợi về thời gian, trang thiết bị và độ tin cậy cao.

1.4.3 ðiều kiện làm việc của ủộng cơ diesel

Môi trường làm việc ngoài trời thường gặp phải nhiều thách thức như thời tiết mưa nắng, điều kiện nặng nhọc, rung động mạnh và bụi bẩn Các yếu tố như địa hình phức tạp, dốc cao và không bằng phẳng, cùng với tính chất công việc thay đổi liên tục, khiến cho việc vận hành máy móc trở nên khó khăn Thêm vào đó, việc làm việc xa khu dân cư và điều kiện chăm sóc bảo dưỡng kỹ thuật không thuận lợi cũng là nguyên nhân chính dẫn đến tốc độ hao mòn động cơ nhanh và chất lượng động cơ bị suy giảm.

Cỏc dạng cấu trỳc cơ bản, phổ biến của hệ thống truyền ủộng và ủiều khiển thủy lực trên các máy xây dựng tự hành

Hệ thống thủy lực trờn mỏy xỳc ủiều chỉnh tổng cụng suất

Mạch thủy lực trờn trong hệ thống là mạch nối ghộp hai mạch hở ủược cung cấp dầu từ hai bơm ủiều chỉnh tổng cụng suất

Hệ thống thủy lực trên máy xúc được điều chỉnh tổng công suất thông qua việc bơm I cung cấp dầu cho các khối van A và C mắc nối tiếp, trong khi bơm II cung cấp dầu cho các khối van B và C cũng theo cách tương tự Hai phụ tải trên mỗi khối van được mắc song song, và các van chặn giúp ngăn ngừa dịch chuyển không mong muốn của các phụ tải khi chịu tải lớn Nhờ vào cấu trúc này, hai phụ tải trên mỗi khối có thể hoạt động đồng thời mà không phụ thuộc lẫn nhau, đảm bảo luôn có nguồn cung cấp dầu ổn định.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội nghiên cứu về luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật liên quan đến bơm và các bộ phận bảo vệ áp suất Trên xy lanh cần, cần bổ sung van chặn để giới hạn vận tốc tụt xuống Dầu được lọc và làm mát trước khi vào hệ thống Van áp suất 1 được điều khiển từ áp suất vào đường dầu của động cơ di động, có tác dụng ngăn ngừa vận tốc quá cao khi hạ xuống hố bằng cách tiết lưu dòng dầu khi áp suất vào quá nhỏ Máy xúc được lắp đặt bộ lọc bằng cách tiết lưu trên đường dầu vào các động cơ ở hai bên xích.

Hệ thống thủy lực nhạy tải trên máy xúc

Hệ thống hoạt động với 4 bơm thủy lực, bao gồm bơm điều khiển 1, 2, 3 và bơm cung cấp dầu cho hệ thống di động cùng các xy lanh thủy lực Hai bơm thủy lực có thể làm việc độc lập để cung cấp dầu cho điều khiển trước và bàn xoay Bơm dầu 1 được điều chỉnh thông qua một bộ điều chỉnh liên hợp, bao gồm bộ điều chỉnh áp suất và bộ điều chỉnh công suất Áp suất làm việc trong mạch thủy lực bàn xoay tác động trực tiếp vào con trượt của van, trong khi áp suất bơm của bơm dầu 2 được truyền qua tay ủn đến con trượt của van Sự thay đổi của van này phụ thuộc vào vị trí của xy lanh điều khiển bơm 8 Khi lưu lượng cung cấp từ bơm 1 lớn, sự thay đổi áp suất hệ thống sẽ tác động đến một đường điều khiển bơm nhỏ, và khi lưu lượng lớn sẽ điều khiển mạnh hơn, tạo ra một đường hyperbol công suất theo yêu cầu để điều chỉnh công suất Các van nhạy tải được kết nối mạch trước nhờ các côn áp suất sơ cấp để đạt được chuyển động điều của tất cả các phụ tải ngay cả khi có các áp suất tải khác nhau.

Áp suất tải cao nhất được dẫn qua van vào chiều 19-22 để điều chỉnh, nhằm cung cấp 5 Để tránh bị ngắt áp suất nhạy tải và điều khiển bơm 1 khi chuyển động xuống dốc, các cản áp suất sơ cấp 17 và 18 được tác động từ phía áp suất cao thông qua các van chuyển mạch 23 và 24 trong mạch thứ cấp của hệ thống.

H×nh 1-2: Hệ thống thủy lực nhạy tải trên máy xúc

Hệ thống thủy lực ủiều khiển ủiện tử trờn mỏy xỳc

Hệ thống bao gồm 3 bơm dầu điều khiển 1, 2, 3 và một bơm không thay đổi, với bơm 4 hoạt động theo thể tích Việc điều khiển và giám sát các bơm thủy lực và động cơ truyền lực được thực hiện qua một hệ thống vi xử lý Bàn xoay nhận dầu từ bơm 1 trong mạch kín, trong khi các bơm còn lại hoạt động trong mạch hở Bơm 1 luôn cung cấp cho động cơ bàn xoay một lưu lượng lớn để duy trì áp suất cần thiết Khi áp suất tăng, mô men quay tỷ lệ thuận với độ lệch của tay điều khiển Hệ thống có thể tận dụng động năng để hoạt động các bơm khác, với bơm 1 hoạt động ở chế độ động cơ như hình 1.9.

Khối điều khiển van phân phối từ 5 đến 8 được thiết kế để đảm bảo khi chỉ tác động đến một phụ tải, nó sẽ nhận được lưu lượng dầu từ bơm 2 và bơm 3 Bơm 2 và bơm 3 được điều khiển theo nhu cầu thông qua áp suất điều khiển từ van phân phối mở rộng nhất trước đó.

Những áp suất điều khiển cao nhất được thông báo đến bộ điều khiển bơm qua van chặn 9 Nếu không có phụ tải nào hoạt động, thì bơm xoay sẽ quay trở lại Khi điều khiển theo nhu cầu, có thể xuất hiện ảnh hưởng ngược nhau của hai phụ tải tác động đồng thời Việc điều chỉnh tải trọng giới hạn thông qua các bơm 2 và 3 nhằm ngăn ngừa động cơ quá tải Nếu tần số quay động cơ giảm khi tăng tải trọng vượt quá giá trị đặt trên các bộ điều chỉnh 10 và 11, bơm sẽ được điều khiển để động cơ không bị nghẹt chết máy Điều chỉnh công suất riêng là điều chỉnh theo nhu cầu có ưu điểm so với điều chỉnh công suất thông thường là không cần dự trữ công suất cho các truyền động phụ.

Hình 1-3: Hệ thống thủy lực 3 bơm ủiều khiển ủiện tử trờn mỏy xỳc

Tình hình sử dụng, dịch vụ bảo dưỡng sữa chữa máy xây dựng tự hành ở Việt Nam

ðiều kiện làm việc của máy xây dựng tự hành

Môi trường nhiệt đới của nước ta có độ ẩm tương đối cao (80-100%), trong khi các quốc gia sản xuất thiết bị có độ ẩm thấp (10-20%) Độ ẩm cao là nguyên nhân chính gây han rỉ và ăn mòn kim loại, dẫn đến hư hỏng gia tăng Ngoài ra, các yếu tố tự nhiên như tạp chất trong không khí và bức xạ mặt trời cũng ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng hệ thống truyền động thủy lực trong các máy xây dựng Đặc biệt, tại các khu vực cách bờ biển 30km, hàm lượng muối trong không khí tăng rõ rệt, làm tăng tốc độ han rỉ và mài mòn, giảm hiệu quả khai thác máy móc Do đó, cần lựa chọn hoặc chế tạo các loại máy có khả năng chống ăn mòn tốt, nếu không sẽ gặp khó khăn trong khai thác Bức xạ mặt trời tại Việt Nam trung bình khoảng 130-135 kCal/cm²/năm, có thể làm nóng vỏ kim loại lên tới 60°C, từ đó làm tăng nhiệt độ chất lỏng công tác, giảm độ nhớt và tăng khả năng dũ rỉ, ảnh hưởng đến áp suất làm việc của hệ thống Tia tử ngoại cũng góp phần làm tăng quá trình oxy hóa, ăn mòn và lão hóa các chi tiết bằng cao su, ảnh hưởng xấu đến chất lượng của hệ thống truyền động thủy lực và máy móc.

Một trong những yếu tố quan trọng cần xem xét là thực trạng yếu kém trong công tác tổ chức, quản lý và khai thác ở nước ta Điều này thể hiện qua việc lựa chọn máy xây dựng hệ thống truyền động thủy lực có tính năng kỹ thuật và thông số cơ bản chưa phù hợp với đối tượng khai thác Hơn nữa, việc bố trí số lượng máy cũng không hợp lý, dẫn đến hiệu quả công việc không cao.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã chỉ ra rằng việc xác định khối lượng công việc và thời gian làm việc hợp lý cho máy móc là rất quan trọng Nếu không, những điều chỉnh không hợp lý có thể gây hư hỏng cho hệ thống truyền động thủy lực, dẫn đến giảm tuổi thọ của máy và không đạt được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật mong muốn.

Sau một thời gian sử dụng, hơn 80% sự cố hư hỏng của máy xây dựng liên quan đến hệ thống truyền động thủy lực, và tỷ lệ này tăng lên khi thời gian sử dụng kéo dài Tuổi thọ của hệ thống này thường ngắn hơn dự kiến, dẫn đến việc máy móc hư hỏng nghiêm trọng hoặc phải thanh lý sớm Điều này cho thấy nhiều ưu điểm của hệ thống truyền động thủy lực chưa được phát huy, và hiệu quả khai thác máy xây dựng trong điều kiện thực tế tại Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế, ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất.

Tình hình dịch vụ, chăm sóc, sửa chữa máy xây dựng tự hành ở Việt

Hệ thống thủy lực đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp tại Việt Nam, dẫn đến nhu cầu cao về dịch vụ chăm sóc, sửa chữa và bảo dưỡng Tuy nhiên, tình hình hiện tại vẫn còn nhiều hạn chế, khi mà công tác bảo trì thường được thực hiện một cách nhỏ lẻ và chủ yếu chỉ dừng lại ở việc khắc phục sự cố Thiếu các hình thức chăm sóc và bảo dưỡng có quy mô lớn, điều này ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của hệ thống thủy lực.

Hiện nay, các loại máy xúc xây dựng tự hành và máy xúc nói chung chủ yếu được sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam từ các quốc gia như Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, Trung Quốc, Nga, Đức và Thụy Điển Điều này dẫn đến nhu cầu chăm sóc, bảo dưỡng, chẩn đoán và sửa chữa các loại động cơ diesel ngày càng tăng.

Trên toàn quốc, có một số nhà máy sửa chữa lớn phân bố tại các khu vực như Nhà máy sửa chữa của Công ty Công nghiệp ô tô Việt Nam, Nhà máy cơ khí ô tô Uông Bí, và Nhà máy cơ khí ô tô Hà Tây Bên cạnh đó, còn nhiều xưởng sửa chữa thuộc các tổng công ty như Sông Đà, Than Khoáng sản Việt Nam, cũng như các xí nghiệp xe buýt và trạm sửa chữa bảo hành của doanh nghiệp tư nhân.

Các cơ sở sửa chữa bảo dưỡng hiện đang thiếu hụt thiết bị và máy móc cần thiết cho công tác chẩn đoán và sửa chữa, dẫn đến việc không đáp ứng được yêu cầu sửa chữa ngày càng cao Việc áp dụng công nghệ điện tử trong chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa vẫn gặp nhiều khó khăn, trong khi thao tác tháo lắp chủ yếu vẫn diễn ra theo phương pháp thủ công Điều này đã ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sửa chữa, khiến thời gian máy móc chờ sửa chữa kéo dài Hơn nữa, việc cung cấp phụ tùng và thiết bị thay thế không đồng đều do sự đa dạng về chủng loại, gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sửa chữa và dẫn đến thiệt hại kinh tế lớn.

Để đáp ứng nhu cầu thị trường dịch vụ chăm sóc và bảo dưỡng kỹ thuật xe máy, đặc biệt là máy xây dựng tự hành, nước ta cần tăng cường xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật tiên tiến Cần thiết lập các trạm dịch vụ bảo dưỡng, sửa chữa quy mô lớn và phân bố rộng rãi khắp các vùng miền để thuận tiện cho người sử dụng Đầu tư vào trang thiết bị và công cụ sửa chữa hiện đại phù hợp với nhu cầu thực tiễn là rất quan trọng Đồng thời, việc thường xuyên đào tạo và bồi dưỡng đội ngũ công nhân để họ nắm bắt được khoa học và công nghệ tiên tiến trên thế giới cũng là yếu tố then chốt.

Mở rộng hình thức liên doanh và liên kết với doanh nghiệp trong và ngoài nước là cơ hội quan trọng để phát triển và hội nhập Để duy trì hiệu quả hoạt động, cần xây dựng kế hoạch bảo trì định kỳ nhằm đảm bảo máy móc luôn sẵn sàng làm việc, từ đó giảm thiểu thiệt hại kinh tế.

Mục ủớch và nội dung nghiờn cứu

Mục ủớch nghiờn cứu

Xây dựng hệ thống chẩn đoán dã ngoại cho máy xây dựng tự hành nhằm theo dõi trạng thái kỹ thuật và phát hiện sớm hư hỏng của các phần tử hệ thống thủy lực Điều này sẽ làm cơ sở cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa, góp phần phục hồi khả năng làm việc và nâng cao độ tin cậy sử dụng của các máy xây dựng tự hành trong lĩnh vực sản xuất tại Việt Nam.

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẨN ðOÁN KỸ THUẬT MÁY XÂY DỰNG TỰ HÀNH

Chẩn đốn động cơ Diesel

2.1.1 Các phương pháp nhận biết trạng thái

Chẩn đoán kỹ thuật là phương pháp tổng hợp nhằm xác định trạng thái của hệ thống kỹ thuật và phát hiện hư hỏng mà không cần tháo rời Đây là một trong những biện pháp quan trọng nhất để tăng tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì, sửa chữa Đối với động cơ đốt trong, chẩn đoán kỹ thuật giúp đánh giá trạng thái tức thời, đưa ra quyết định hợp lý về các biện pháp bảo trì và xác định nguyên nhân hư hỏng thông qua mối quan hệ giữa các thông số khác nhau và các mô hình chẩn đoán phù hợp.

Việc áp dụng chẩn đoán kỹ thuật trong lĩnh vực động cơ đốt trong không chỉ giúp nâng cao hiệu quả kinh tế mà còn cải thiện tính năng thân thiện với môi trường, đáp ứng các tiêu chí hiện đại.

- Tăng an toàn hoạt ủộng, ủộ tin cậy và khả năng sử dụng

- Giảm chi phí bảo trì và cải thiện tính tiết kiệm vật liệu nhờ tận dụng dự trữ hao mòn và giảm thiểu các hư hỏng kế tiếp

- Cải thiện tớnh tiết kiệm năng lượng nhờ phương thức hoạt ủộng tối ưu và khai thác tốt dự trữ công suất

Giảm thiểu tác động xấu đến môi trường bằng cách giảm phát thải độc hại, tiếng ồn và dao động là rất quan trọng Kỹ thuật chẩn đoán động cơ hiện đại cho phép xác định trạng thái kỹ thuật của động cơ ngay trong quá trình hoạt động, góp phần nâng cao hiệu suất và bảo vệ môi trường.

Trong kỹ thuật chẩn đốn hiện đại, cùng tồn tại hai khái niệm:

Giỏm sỏt, chỉ ủảm nhiệm việc tỡm ra hư hỏng thụng thường giỏm sỏt mụ tả một trạng thái

Chẩn đoán kỹ thuật bao gồm việc xác định lỗi hoặc hư hỏng và nhận dạng vị trí cũng như mức độ của các sự cố Các phép đo được thực hiện trong quá trình giám sát nhằm đưa ra các dấu hiệu chẩn đoán Những dấu hiệu này được đánh giá riêng lẻ trong một mô hình đơn yếu tố hoặc đánh giá phối hợp trong một mô hình đa yếu tố.

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy tính và kỹ thuật điện tử, ngày càng có nhiều công cụ chẩn đoán hiện đại với phần cứng và phần mềm xử lý tín hiệu Điều này dẫn đến việc các khái niệm giám sát và chẩn đoán dần hòa nhập vào nhau, cho phép một hệ thống giám sát thực hiện cả chức năng chẩn đoán.

Tuy nhiờn, ủể phõn tớch cú hệ thống và vận dụng cú hiệu quả vào quỏ trình chẩn đốn, khái niệm chẩn đốn được tách thành hai giai đoạn:

Nhận diện hư hỏng là bước quan trọng trong việc giám sát và xác định tình trạng sản phẩm Việc tạo dấu hiệu hư hỏng giúp so sánh với trạng thái chuẩn, từ đó xác định triệu chứng cụ thể của hư hỏng.

- Chẩn đốn hư hỏng, đảm nhận việc cơ lập hư hỏng và phân tích hư hỏng, xây dựng quan hệ giữa hư hỏng và triệu chứng hư hỏng

Trong quá trình phát triển hệ thống chẩn đoán, việc xác định mối quan hệ giữa các hư hỏng thực tế và hư hỏng nhân tạo là rất quan trọng Điều này cần dựa trên các dấu hiệu từ phân tích lý thuyết và xử lý dữ liệu thực nghiệm, đồng thời lưu giữ chúng ở định dạng phù hợp Khi thực hiện chẩn đoán, người dùng sẽ tương tác với cơ sở dữ liệu để tìm ra giải pháp thích hợp.

2.1.2 C ác phương pháp nhận biết hư hỏng ðối với động cơ diesel, các phương pháp nhận biết và chẩn đốn đang sử dụng cũng khụng cú nhiều khỏc biệt so với cỏc phương phỏp ủa sử dụng cho

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội nghiên cứu luận văn thạc sĩ về khoa học kỹ thuật, tập trung vào động cơ diesel và sự khác biệt trong phương pháp nhận biết, chẩn đoán hư hỏng Các phương pháp này được chọn lựa dựa trên đặc điểm kết cấu và hoạt động của động cơ diesel Chẳng hạn, hư hỏng trong hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ diesel khác biệt so với động cơ xăng, với các vấn đề chủ yếu liên quan đến bơm nhiên liệu và vòi phun Thông tin chẩn đoán từ khí thải của động cơ diesel cần chú ý đến hàm lượng NO và muội than do đặc điểm của quá trình cháy.

Các loại động cơ diesel trên máy nông nghiệp, máy xây dựng và công trình nông thôn thường hoạt động trong điều kiện không thuận lợi Do đó, việc lựa chọn phương pháp và hệ thống chẩn đoán cần phải đáp ứng tiêu chí cơ động cao, khả năng chẩn đoán nhanh và chính xác Các phương pháp chẩn đoán phải phù hợp với điều kiện làm việc của thiết bị để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

Bài viết này giới thiệu các phương pháp nhận biết và chẩn đoán hư hỏng của động cơ diesel, đặc biệt là trong các máy nông nghiệp, máy xây dựng và công trình nông thôn Những phương pháp này giúp người sử dụng phát hiện sớm các vấn đề, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động và tuổi thọ của động cơ.

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng để đánh giá trạng thái hoạt động của động cơ, đặc biệt trong quá trình biến đổi năng lượng Trạng thái hoạt động của động cơ có thể được giám sát đơn giản qua đồng hồ nhiệt độ dầu và nhiệt độ nước làm mát trên cabin Để xác định tình trạng kỹ thuật của động cơ, có thể phân tích quá trình biến đổi năng lượng trong xi lanh, trong đó phương pháp phân tích nhiệt độ khí thải được sử dụng Các thông số chẩn đoán được lựa chọn là rất quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất động cơ.

- Nhiệt ủộ trung bỡnh của khớ thải khi ra khỏi xi lanh

- Tớch phõn nhiệt ủộ trung bỡnh trong một chu trỡnh nhiệt ủộng

Giá trị cực kỳ quan trọng của nhiệt trong khối thải được thể hiện qua việc áp dụng phương pháp phân tích nhiệt độ khối thải, đòi hỏi các cảm biến nhiệt độ phù hợp với độ bền và độ nhạy cao Điều này giúp xác định quá trình biến động nhiệt độ nhanh chóng trong xylanh của động cơ Phân tích nhiệt độ không chỉ đánh giá quá trình tạo thành hỗn hợp mà còn có thể thực hiện ngắn hạn trong trạm bảo dưỡng sửa chữa, hoặc được thiết kế như một phần tử cảm biến giám sát hoạt động lâu dài trên động cơ.

Dao động phát sinh trên động cơ không chỉ do quá trình cháy giãn nở hỗn hợp nhiên liệu không hoàn hảo, mà còn do va chạm của các chi tiết trong cơ cấu xupap, cũng như các hiệu ứng cơ học khác xuất hiện khi động cơ hoạt động Để nhận dạng hư hỏng động cơ theo phương pháp phân tích dao động, cần bố trí các cảm biến gia tốc trên nắp xi lanh, thân xy lanh và ổ trục khuỷu Sự phụ thuộc của diễn biến quá trình dao động vào góc quay trục khuỷu của động cơ được xác định bởi các kỳ làm việc và trật tự làm việc của các xi lanh Khi chẩn đoán động cơ nhiều xi lanh, để đạt hiệu quả chẩn đoán lớn nhất, người ta sử dụng các xung được tạo ra trong quá trình làm việc của các xi lanh, tương ứng với trật tự làm việc của chúng.

Các thông số để đánh giá chẩn đoán theo phương pháp phân tích dao động bao gồm các đặc trưng thống kê của quá trình dao động như giá trị trung bình, hàm tương quan, mật độ phổ, phân tích hình dạng, biên độ và tần số Dựa vào phân tích dao động, có thể phát hiện các hư hỏng như bỏ máy và tình trạng hoạt động không ổn định.

Chẩn đốn hệ thống thủy lực

Khi chẩn đốn các hệ thống thủy lực cĩ thể sử dụng các thơng số sau :

Hệ số cung cấp của bơm thủy lực và hiệu suất thể tích của động cơ thủy lực cùng với xi lanh thủy lực là những yếu tố quan trọng trong hệ thống thủy lực Trị số tương đối của áp suất xung và các thông số của quá trình hoạt động, như thời gian xác lập áp suất (ms), cũng cần được xem xét Đặc biệt, các thông số dao động âm thanh (dB) và mức ồn trong phần phổ siêu âm (dB) ảnh hưởng đến hiệu suất và độ êm của hệ thống Cuối cùng, loại thuần nhất của mọi chất (ủộ phân tán thành phần) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của hệ thống thủy lực.

2.2.1 Các phương pháp nhận biết hư hỏng

Hỡnh 2.2: Biểu diễn phõn loại phương phỏp chẩn ủoỏn cỏc hệ thống thủy lực trên ô tô máy kéo và máy xây dựng tự hành

CÁC PHƯƠNG PHÁP NHẬN BIẾT HƯ HỎNG

PHÂN TÍCH THAM SỐ VÀ QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH MÔI CHẤT

Cảm biến trong mạch Cảm biến không ở mạch

Tiết lưu dòng môi chất ðặt tải trên bộ phận làm việc

Tiết lưu mạch dầu có tải

Tiết lưu mạch dầu nạp

Tính học nhiệt động lực học là một lĩnh vực quan trọng trong vật lý, nghiên cứu về sự chuyển tiếp năng lượng và thời gian Lực dao động trong hệ thống có thể ảnh hưởng đến bề mặt và đặc tính của vật liệu Hiểu rõ về các yếu tố này giúp cải thiện quy trình sản xuất và ứng dụng của các vật liệu mới Các nghiên cứu về phản ứng hóa học cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển công nghệ và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Hiệu quả của các phương pháp phụ thuộc vào cách lắp đặt tải của hệ thống thủy lực trong quá trình chẩn đoán Đánh giá cũng dựa trên mức độ cần thiết phải tháo rời hệ thống thủy lực để lắp đặt các cảm biến, vì dấu hiệu này được sử dụng để phân loại.

2.2.1.1 Phương pháp các thông số tĩnh học

Phương pháp này dựa trên các thông số về dung môi chất lỏng được tiết lưu, cụ thể là lượng cung cấp Q_o và Q_n tương ứng với hai giá trị áp suất p_o và p_n, trong đó p_o là áp suất cực đại và p_n là áp suất cực tiểu Phân tích được thực hiện tại tần số quay không đổi của trục bơm và nhiệt độ của môi chất không thay đổi.

Biểu đồ trong hình 2.3a thể hiện phương pháp xác định các thông số chẩn đoán và hệ số cung cấp KQ của bơm thủy lực không điều chỉnh, sử dụng các thông số tĩnh học.

Hình 2.3 mô tả sơ đồ xác định hệ số cung cấp của bơm Có ba trường hợp được xem xét: a) bơm không điều chỉnh; b) khi đặt tải lớn ở một nhánh của bơm hai nhánh điều chỉnh được; c) khi đặt tải lớn ở cả hai nhánh của bơm hai nhánh điều chỉnh được.

Đường cong điều chỉnh của bơm chẩn đốn và bơm mới thể hiện sự khác biệt về hiệu suất Đường cong điều chỉnh lý thuyết của bơm mới cung cấp thông tin về khả năng hoạt động tối ưu Các điểm cụng suất trên các đường cong điều chỉnh giúp xác định các thông số quan trọng như áp suất cực tiểu có thể (po), áp suất danh nghĩa (pn), và áp suất cực tiểu có thể của một nhánh bơm (p’o) Giá trị áp suất trong một nhánh khi lưu lượng cung cấp Q cũng cần được xem xét để đánh giá hiệu suất bơm.

Qo – lượng cung cấp trong một nhánh bơm tại áp suất cực tiểu có thể p’o ; Qn

Lượng cung cấp tại áp suất danh nghĩa pn được ký hiệu là QnH, trong khi Q4, Q5, Q6 đại diện cho lượng cung cấp của bơm chẩn đốn tại các điểm 4, 5 và 6 Ngoài ra, QnH cũng thể hiện lượng cung cấp của một nhánh bơm mới ở áp suất tổng ∑pn.

Trong hệ thống thủy lực, do sự xuất hiện của sức cản, áp suất tối thiểu Po thường dao động từ 5-20% so với áp suất danh nghĩa pn Để xác định lượng cung cấp Qo, cần loại bỏ sai số hệ thống KQ có thể được tính toán theo công thức cụ thể.

KQ = Qn ( pn – po) / ( Qopn – Qnpo ) (2.5)

Nếu tần số quay của trục bơm khi ủo thay ủổi cú thể tớnh theo tỷ lệ:

Trong ủú Qi – lượng cung cấp khi ủo ; nn – tần số quay danh nghĩa của trục bơm; ni- tần số quay của trục bơm khi ủo lượng cung cấp

Việc chuẩn đốn bơm hai nhánh điều chỉnh có thể thực hiện bằng hai phương pháp Phương pháp thứ nhất (hình 2.3b) liên quan đến việc giảm lượng cung cấp nhánh bơm tại áp suất ∑p = p’ + p’’, trong đó p’ và p’’ là áp suất trong nhánh thứ nhất và thứ hai Quá trình này được thực hiện bằng cách ngoại suy khi lượng cung cấp Q’ tại áp suất p’ cần phải thấp hơn 5-10% so với áp suất tương ứng khi bộ điều chỉnh công suất bơm bắt đầu hoạt động.

Để thực hiện phương pháp chẩn đoán thứ hai, cả hai nhánh bơm cần được tiết lưu một cách đồng bộ, nhằm đảm bảo sự hoạt động hiệu quả của bộ điều chỉnh công suất tổng trong tất cả các khoảng điều chỉnh Khi lượng cung cấp Q’n được ủng hộ, hệ số cung cấp bơm sẽ được xác định.

Trong ủú QnH – lượng cung cấp của một nhỏnh bơm mới chưa mũn tại sáp suất ∑pn ( hình 2.3c )

Kiểm tra và điều chỉnh bộ điều chỉnh bằng cách so sánh trên ba điểm của đường đặc tính công suất dẫn động hoặc công suất thủy lực Giá trị công suất tại các điểm này cần phải sai lệch không lớn hơn 3%.

Việc đo lường trong chẩn đoán hệ thống thủy lực thông qua các phương pháp tĩnh học được thực hiện nhờ vào các thiết bị như đồng hồ đo lưu lượng, manomet, nhiệt kế và bộ điều chỉnh tiết lưu.

Hình 2-4 trình bày sơ đồ mắc bộ thiết bị chẩn đoán hệ thống thuỷ lực, bao gồm: a Sơ đồ mắc nối tiếp; b Sơ đồ mạch rẽ; c Sơ đồ chẩn đoán hộp phân phối; d Sơ đồ chẩn đoán xy lanh lực; e Sơ đồ T Những sơ đồ này giúp xác định và phân tích các vấn đề trong hệ thống thuỷ lực một cách hiệu quả.

1- Bơm thuỷ lực; 2- Van an toàn; 3- Bộ thiết bị; 4- Hộp phân phối; 5- Xy lanh lực; 6- Thùng dầu; 7- Đầu nối đặt trong hệ thống thuỷ lực

Khi chẩn đốn bơm thủy lực, sơ đồ mắc nối tiếp thường được áp dụng Bộ thiết bị được kết nối giữa bơm và van hành trình trên hộp phân phối, nhằm xác định áp suất tác động của van an toàn và thực hiện điều chỉnh nếu cần thiết.

Xây dựng hƯ thống chẩn đốn dã ngoại động cơ diesel

3.2.1 Cỏc bộ phận của hệ thống chẩn ủoỏn dó ngoại

Chẩn đoán động cơ Diesel trong điều kiện đa ngoại yêu cầu tối thiểu hai loại cảm biến: cảm biến tốc độ quay và cảm biến do khối trong khối thải Để tăng cường thông tin cho mô-đun chẩn đoán hư hỏng, có thể trang bị thêm các cảm biến như cảm biến nhiệt độ khối thải, cảm biến áp suất nhiên liệu, cảm biến áp suất cácte và thiết bị đo mức nóng trong buồng đốt.

Cảm biến tốc độ quay là thiết bị quan trọng để xác định mức khúi trong quá trình tăng tốc tự do của động cơ diesel Tín hiệu đầu ra của cảm biến cần được điều chỉnh để khuếch đại phù hợp với giá trị tiêu chuẩn tại cổng vào của các bộ chuyển đổi A/D Người dùng có thể tìm mua các cảm biến khúi theo nguyên lý khoa học, hoặc tự thiết kế và chế tạo cảm biến khúi theo mục đích chẩn đoán.

Hỡnh 3.2 Cảm biến ủo tốc ủộ quay của ủộng cơ

3.2.1.2 Bộ phận khuếch ủại và chuyển ủổi A/D:

Bộ phận khuếch đại và các card A/D cần có độ phân giải và tần số lấy mẫu tương thích với các cảm biến, nhằm tiếp nhận và cung cấp tín hiệu digital cho máy tính để xử lý thời gian thực Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại card A/D phù hợp cho hệ thống chẩn đoán dã ngoại với giá cả phải chăng, chẳng hạn như bộ chuyển đổi.

3.2.1.3 Bộ phận tạo lập triệu chứng hư hỏng:

Mô hình tham chiếu là phần tử cấu trúc quan trọng trong việc chẩn đoán hư hỏng động cơ, được xây dựng và lưu giữ trong máy tính Mô hình này chứa đựng các đặc tính công suất, mô men và trạng thái khởi động của động cơ mới Kiến thức thực nghiệm và chuyên gia là cơ sở để phân tích và so sánh với các thông số quá trình chuyển tiếp của động cơ Việc xây dựng mô hình tham chiếu hiệu quả nhất thông qua thực nghiệm và kinh nghiệm chuyên gia cho từng loại động cơ Các tín hiệu số từ card A/D được đưa vào phần mềm DASYLAB để xử lý, hiển thị quá trình tín hiệu theo thời gian của các thông số n e và D DASYLAB cho phép nhận diện quá trình tín hiệu gia tốc của động cơ trên hệ trục tọa độ thời gian, từ đó xử lý thêm để xây dựng đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa công suất, mô men quay và độ khối khối thải theo tốc độ quay của động cơ.

Kết hợp thông tin bổ sung như áp suất các te, nhiệt độ khối thải, chi phí nhiên liệu và áp suất nén trong xylanh để so sánh với các thông số chuẩn và thông tin của động cơ trong trường hợp không hư hỏng, có thể giúp nhận diện dấu hiệu và triệu chứng hư hỏng của động cơ Các triệu chứng hư hỏng này sẽ được phân tích và đánh giá trong bộ phận chẩn đoán hư hỏng.

3.2.1.4 Bộ phận chẩn ủoỏn hư hỏng:

Bộ phận chẩn đoán hư hỏng được trang bị một thư viện phong phú các số liệu và cơ sở kiến thức chẩn đoán, nhằm phục vụ cho việc phân tích, đánh giá và xác định nguyên nhân hư hỏng một cách hiệu quả.

Cơ sở kiến thức chẩn đốn được xây dựng bằng thực nghiệm và tập hợp các kinh nghiệm chuyên gia cho mỗi loại động cơ cần chẩn đốn

Việc chẩn đoán hư hỏng được thực hiện bằng phương pháp suy luận xấp xỉ dựa trên logic mờ, với công cụ xử lý là phần mềm MATLAB/SIMULINK MATLAB được sử dụng để thiết lập ngôn ngữ cơ sở kiến thức chẩn đoán và xây dựng hệ thống thông số trong mô hình chẩn đoán bằng logic mờ Mô đun Fuzzy-logic trong Simulink là công cụ chính để xây dựng mô hình chẩn đoán nhằm phân tích và phát hiện hư hỏng Đầu ra của mô hình chẩn đoán cung cấp các kết luận xấp xỉ về trạng thái hư hỏng của động cơ diesel.

Để cài đặt các phần mềm kỹ thuật như DASYLAB, MATLAB, và LABVIEW, cần trang bị một máy tính xách tay có cấu hình mạnh Bên cạnh đó, cần có các thiết bị nguồn thích hợp để cung cấp điện cho máy tính và vận hành toàn bộ hệ thống chẩn đoán.

3.2.1.6 ðối tượng chẩn ủoỏn ðộng cơ Diesel cần chẩn đốn được kích hoạt bằng cách tăng mức ga ủột ngột ủể tăng cung cấp nhiờn liệu từ chế ủộ tốc ủộ quay cực tiểu ủến chế ủộ tốc ủộ quay cực ủại Kớch hoạt quỏ trỡnh cú thể thực hiện bằng tay hoặc thiết bị ủiều khiển mức ga từ xa

3.2.2 Phương phỏp nhận biết hư hỏng trong hệ thống chẩn ủoỏn dó ngoại

Dựa trên tính chất và yêu cầu của chẩn đoán dã ngoại, cùng với các phương pháp nhận biết hư hỏng và chẩn đoán động cơ diesel đã được trình bày ở chương 2, phương pháp hiệu quả và phù hợp nhất để xây dựng các dấu hiệu chẩn đoán là rất quan trọng.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đang nghiên cứu về luận văn thạc sĩ trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, tập trung vào việc hiệu chỉnh động cơ diesel trong điều kiện dã ngoại Nghiên cứu này phân tích quá trình chuyển tiếp của động cơ khi tăng tốc tự do, sử dụng mô hình trợ giúp để cải thiện hiệu suất hoạt động.

Phương pháp chẩn đốn dựa trên mô hình trợ giúp đặc biệt rất hiệu quả trong việc nhận diện và chẩn đoán hoạt động của động cơ diesel Phương pháp này cho phép chẩn đoán động cơ diesel ở hai trạng thái hoạt động khác nhau.

Trạng thái hoạt động bình ổn của động cơ được đánh giá qua việc sử dụng trực tiếp các tín hiệu điều khiển trong hệ thống điều khiển điện tử Các tín hiệu này sẽ được phân tích và so sánh với mô hình chuẩn để nhận biết và chẩn đoán hư hỏng Phương pháp này cũng có thể áp dụng cho việc chẩn đoán động cơ chưa được trang bị điều khiển điện tử, tuy nhiên cần phải lắp đặt các cảm biến cần thiết và đảm bảo chúng đủ nhạy để phát hiện các sai lệch trong quá trình hoạt động nhằm phục vụ cho mục đích chẩn đoán.

Trạng thái hoạt động không bình ổn trong quá trình chuyển tiếp yêu cầu trang bị các cảm biến cần thiết và cảm biến nhạy để xác định và đánh giá các thông số cơ bản của động cơ trong quá trình tăng tốc tự do, phục vụ cho mục đích chẩn đoán.

Hệ thống chẩn đoán đã áp dụng phương pháp phân tích quá trình chuyển tiếp của động cơ trong tình huống tăng tốc tự do Đồng thời, các dấu hiệu chẩn đoán đã được xây dựng để đánh giá hiệu suất của động cơ trong điều kiện môi trường khác nhau.

Xây dựng hệ thống chẩn đốn dã ngoại cho hệ thống thủy lực trên máy xây dựng tự hành

trên máy xây dựng tự hành

Phương pháp chẩn đoán hệ thống thủy lực trong điều kiện dã ngoại dựa trên phân tích quá trình chuyển tiếp khi chuyển mạch đột ngột cho bơm, động cơ, hoặc xy lanh thủy lực Hệ thống này được xây dựng trên cơ sở phân tích, đánh giá trạng thái hao mòn của các nhóm cấu trúc chính trong hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực Đặc biệt, việc đánh giá mức độ rò rỉ dầu trong quá trình làm việc là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của các máy xây dựng tự hành.

3.3.1 Phỏc thảo hệ thống chẩn ủoỏn hệ thống thủy lực trong ủiều kiện dã ngoại

Mô hình xử lý tín hiệu

MATLAB/SIMULINK Triệu chứng hư hỏng

Chẩn đốn hư hỏng đánh giá / Kết luận trạng thái

Các phần tử cấu trúc thủy lực (Quá trình chuyển mạch) ðO VÀ XỬ LÝ SƠ BỘ

Hình 3.8: Sơ đồ cấu trúc hệ thống chẩn ủoỏn cỏc phần tử cấu trỳc hệ thống thủy lực

3.3.2 Cỏc thành phần của hệ thống chẩn ủoỏn

Chẩn đoán hệ thống thủy lực trong điều kiện dã ngoại yêu cầu ba loại cảm biến cơ bản: cảm biến tốc độ quay, cảm biến áp suất và cảm biến lưu lượng Bên cạnh đó, có thể bổ sung các cảm biến nhiệt độ, vận tốc hoặc thiết bị kiểm tra mài mòn để thu thập thêm thông tin về chất lượng dầu, tình trạng rò rỉ dầu và mức độ hao mòn của các thành phần trong hệ thống.

- Cảm biến tốc ủộ quay ( Như hỡnh 3.2 của mục 3.2.1.1 )

OME type 511 của hãng HUBA Áp suất tuyệt ủối 0 - 25 bar Áp suất tương ủối 0 – 600 bar

Output (2 dây): 4 - 20 mA ðiện áp nguồn: 8 – 33 VDC

Hỡnh 3.9: Cảm biến ủo ỏp suất

- Cảm biến nhiệt ủộ khớ thải

Hỡnh 3.10: Cảm biến ủo nhiệt ủộ khớ xả

Cảm biến nhiệt độ Pt-100 từ CHLB Đức là một loại nhiệt kế nhiệt điện trở, trong đó phần tử cảm biến được chế tạo từ dây Platin quấn quanh lõi cách điện và được đặt trong vỏ kim loại có đầu nối ra ngoài.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã thực hiện nghiên cứu về luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật, trong đó tập trung vào việc sử dụng điện trở cảm biến để loại trừ sai số do dao động của điện áp nguồn nuôi Các đầu vào của hệ thống đều có mạch khuếch đại, giúp tín hiệu ra được chuyển thẳng vào bộ gom dữ liệu Hệ thống hoạt động hiệu quả trong dải nhiệt độ từ 0 - 1000 độ C với độ chính xác đạt 0,5%.

Cảm biến ủược lắp tại cửa xả trờn ủộng cơ thớ nghiệm

3.3.2.2 Bộ phận khuếch ủại và chuyển ủổi A/D

Bộ phận khuếch đại và card A/D cần có độ phân giải và tần số lấy mẫu phù hợp với các cảm biến để tiếp nhận và cung cấp tín hiệu số cho máy tính xử lý theo thời gian thực Hiện nay, nhiều loại card A/D phù hợp cho hệ thống chẩn đoán dã ngoại có mặt trên thị trường với giá cả chấp nhận được, chẳng hạn như bộ chuyển đổi.

3.3.2.3 Bộ phận tạo lập triệu chứng hư hỏng

Các tín hiệu đo chẩn đoán bao gồm tín hiệu áp suất, lưu lượng và tốc độ quay, được xử lý trong một mô hình chẩn đoán bằng công cụ DASYLAB kết hợp với MATLAB Mô hình tham chiếu được xây dựng và lưu trữ trên máy tính, chứa các đặc tính lọt dầu tại các chế độ làm việc xác định của các nhóm cấu trúc mới Mô hình này có thể được phát triển thông qua phương pháp mô hình hóa, mô phỏng hoặc thực nghiệm Các thông số chẩn đoán sau khi xử lý được biểu diễn một cách thích hợp để so sánh với các thông số tham chiếu nhằm xây dựng dấu hiệu hư hỏng và triệu chứng chẩn đoán.

3.3.2.4 Bộ phận chẩn ủoỏn trạng thỏi kỹ thuật

Bộ phận chẩn đoán có nhiệm vụ đánh giá tình trạng hư hỏng và dự báo tuổi thọ còn lại của các nhóm cấu trúc thủy lực Trong bộ phận này, đã được cài đặt một thư viện kiến thức chẩn đoán, bao gồm các quy luật thay đổi trạng thái theo thời gian sử dụng của các nhóm cấu trúc chính như bơm.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã nghiên cứu về luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật liên quan đến động cơ và xylanh thủy lực Nghiên cứu này xây dựng cơ sở kiến thức chẩn đoán dựa trên thực nghiệm và kinh nghiệm của các chuyên gia cho từng hệ thống thủy lực Phương pháp chẩn đoán trạng thái hư hỏng được thực hiện thông qua việc so sánh trạng thái S của các nhóm cấu trúc với đặc tính thay đổi theo thời gian sử dụng: S = f(t) Từ đó, xác định tuổi thọ còn lại hoặc giới hạn hoạt động tương ứng của hệ thống Kết quả đầu ra của mô hình chẩn đoán là trạng thái kỹ thuật và tuổi thọ còn lại của nhóm cấu trúc thủy lực cần chẩn đoán.

3.3.2.5 Máy tính ( Tương tự mục 3.2.1.5 )

Các nhĩm cấu trúc thủy lực cần được chẩn đốn qua việc chuyển mạch van phân phối từ vị trí trung gian sang vị trí làm việc (nâng, xả hoặc quay) Quá trình này có thể được thực hiện bằng tay Đối với bơm thủy lực, có thể xây dựng mạch riêng và tạo tải bằng van tiết lưu.

3.3.3 Phương phỏp chẩn ủoỏn hệ thống thủy lực trong ủiều kiện dó ngoại

Chẩn đoán các phần tử cấu trúc của hệ thống thủy lực bằng phương pháp phân tích quá trình chuyển tiếp phù hợp với điều kiện môi trường Phương pháp này dựa trên phân tích phản ứng của hệ thống khi áp suất thay đổi tức thời, giúp giảm chi phí đầu tư và mang lại giải pháp chẩn đoán nhanh chóng, chính xác và gọn nhẹ.

3.3.3.1 Phân tích quá trình chuyển tiếp của bơm thủy lực 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 3.11: Sơ ủồ thớ nghiệm lọt dầu qua bơm trong quỏ trỡnh chuyển tiếp

Khi van phân phối 2 được chuyển mạch tức thời, áp suất hệ thống sẽ thay đổi ngay lập tức Quá trình biến đổi áp suất và lưu lượng qua van tiết lưu phụ thuộc vào kích thước của dòng dầu lọt QL Phân tích quá trình biến đổi lưu lượng và áp suất theo thời gian khi chuyển mạch van phân phối sẽ giúp xây dựng dấu hiệu chẩn đoán cho bơm thủy lực.

3.3.3.2 Phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp của ủộng cơ thủy lực ðể ủỏnh giỏ mức ủộ lọt dầu qua ủộng cơ thủy lực cú thể sử dụng sơ ủồ mạch thí nghiệm trên hình

Hỡnh 3.12: Sơ ủồ thớ nghiệm lọt dầu qua ủộng cơ thuỷ lực n B

2 – Van phân phối 3- Khe hở lọt dầu 4- ðộng cơ thuỷ lực

3 - Khe hở lọt dầu 4- Van tiÕt lưu

Khi chuyển mạch tức thời van phân phối 2, áp suất hệ thống sẽ thay đổi ngay lập tức Quá trình biến đổi áp suất và tốc độ quay của động cơ phụ thuộc vào lưu lượng dầu lọt QL Phân tích quá trình biến đổi áp suất và tốc độ quay của động cơ theo thời gian khi chuyển mạch van phân phối sẽ giúp xây dựng dấu hiệu chẩn đoán cho động cơ thủy lực.

3.3.3.3 Phân tích quá trình chuyển tiếp của xylanh thủy lực

Khi chuyển mạch tức thời van phân phối 2, áp suất hệ thống sẽ thay đổi ngay lập tức Quá trình biến đổi áp suất và tốc độ dịch chuyển của piston trong xy lanh phụ thuộc vào độ lớn dầu lọt, tức là mức độ mài mòn của piston và xy lanh thủy lực Phân tích quá trình chuyển tiếp của các thông số áp suất và tốc độ chuyển động khi chuyển mạch van phân phối sẽ giúp xây dựng dấu hiệu chẩn đoán cho xy lanh.

Hỡnh 3.13: Sơ ủồ thớ nghiệm lọt dầu tại xy lanhthuỷ lực

2 – Van phân phối 3- Khe hở lọt dầu 4- Xy lanh thuỷ lực 5- Khối l−ợng quy đổi bộ phận làm việc

Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng bổ sung cơ sở dữ liệu cho hệ thống chẩn đốn dã ngoại

thống chẩn ủoỏn dó ngoại

Mục đích nghiên cứu thực nghiệm là xác định và xây dựng các đặc tính cùng các thông số tham chiếu nhằm bổ sung vào ngân hàng dữ liệu về mô hình tham chiếu của động cơ diesel, đồng thời xây dựng mô hình tham chiếu cho hệ thống chẩn đoán các phần tử cấu trúc thủy lực trên các máy xây dựng tự hành.

Mỏy xỳc ủào CLG 908C của Trung Quốc ở trạng thỏi mới

Bảng 3.2: Thụng số kỹ thuật chớnh của mỏy Xỳc ủào CLG 908C ðặc tính kỹ thuật ðơn vị Thông số Tổng thể máy

- Chiều dài khi di chuyển

- Chiều rộng khi di chuyển

- Chiều cao khi di chuyển

Mỏy xỳc ủào thuỷ lực vạn năng một gầu di chuyển bằng giải xích

Mỏy ủược trang bị lưỡi gạt ủể san phẳng bề mặt hiện trường m 3

Kg mm mm mm mm

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 80 ðộng cơ

- ðường kính xy lanh hành trình Piston

Kw/vòng/phút cái mm cm 3

- Khả năng leo dốc ðộ 35

Hệ thống bơm thuỷ lực

- Áp lực làm việc của hệ thống thuỷ lực

- Lực ủào xy lanh gầu

- Chiều sõu ủào lớn nhất

- Tầm vươn xa lớn nhất

- Chiều cao ủào lớn nhất

- Chiều cao ủổ tải lớn nhất

KN mm mm mm mm

Hỡnh 3.15: Cấu trỳc của mỏy xỳc ủào CLG 908C của Trung Quốc

3.4.3 Lựa chọn cỏc thụng số ủo chẩn ủoỏn

Nhằm ủỏp ứng mục ủớch nghiờn cứu thực nghiệm tụi ủó lựa chọn cỏc thụng số ủo và xử lý sau ủõy:

-Tốc ủộ quay của ủộng cơ diesel trong quỏ trỡnh tăng tốc tự do

-Áp suất dầu thủy lực trong quá trình chuyển mạch của các phần tử cấu trúc chính của hệ thống thủy lực

3.4.4 Lựa chọn cảm biến và thiết bị ủo

3.4.4.1 Cảm biến tốc ủộ quay ủộng cơ diesel ( Tương tự hỡnh 3.2 trong mục 3.2.1.1 )

Cảm biến quang cú hai photodiode được lắp đặt ở phía đầu, bao gồm một diod phát tia hồng ngoại và một diod thu tia hồng ngoại Trên vành puly trục của động cơ diesel, cần dán một miếng giấy phản quang; nếu tốc độ quay nhỏ và muốn tăng độ chính xác, có thể dán nhiều miếng hơn Sensor được gắn cố định trên thân máy sao cho trục sensor hướng vuông góc với vật phản xạ, với khoảng cách khoảng 10cm Khi puly trục cơ quay, mỗi vòng quay sẽ tạo ra một lần tia hồng ngoại được phản xạ trở lại diod thu, tạo ra một xung điện áp trong mạch Xung điện áp này được chuẩn hóa thành xung vuông TTL có biên độ 5V và được đưa tới bộ gom vào máy tính Từ đó, chỉ cần đo tần số xung f để tính ra tần số quay n của trục theo mối quan hệ đã biết.

Trong ủú p là số xung trong một vũng quay

Với ủộ chớnh xỏc 0,2 – 0,5 %, tần số cảm nhận và biến ủổi rất lớn, ủõy rừ ràng là một phương phỏp ủo tốc ủộ quay hết sức ưu việt

3.4.4.2 Cảm biến ủo ỏp suất ( Tương tự hỡnh 3.10 trong mục 3.3.2.1 ) 3.4.4.3 Bố trí cảm biến và hệ thống gom dữ liệu ðối tượng thớ nghiệm là ủộng cơ diesel mỏy xỳc và xylanh thủy lực cần gầu Căn cứ vào nội dung và yờu cầu nghiờn cứu nờn ủó bố trớ cỏc cảm biến như hình vẽ:

Sơ ủồ hệ thống gom và xử lý tớn hiệu ủược trỡnh bày trờn hỡnh 3.14

Hỡnh 3.17: Sơ ủồ hệ thống gom và xử lý tớn hiệu

3.4.5 Xây dựng chương trình thu thập và xử lý tín hiệu

Phần mềm DasyLab 7.0 là công cụ chuyên dụng cho việc thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm, với thư viện các module đa dạng cho phép khai báo các tính năng của module phần tử Phần mềm này hỗ trợ thực hiện lọc nhiễu, tính toán, hiển thị và ghi kết quả xử lý Các module được kết nối với nhau để tạo thành một Worksheet làm việc, đồng thời DasyLab 7.0 là phần mềm mở, cho phép lập trình theo yêu cầu riêng.

Máy tính với phần mềm DASYLAB

Hỡnh 3.18: Chương trỡnh thớ nghiệm ủược module húa với DasyLab 7.0

3.4.6 Kết quả thớ nghiệm ủộng cơ diesel ðộng cơ ủược chuẩn bị ở trạng thỏi kỹ thuật tốt Cụ thể, hệ thống cung cấp hỗn hợp ủốt ủược kiểm tra ủiều chỉnh ủể ủộng cơ làm việc ở chế ủộ tụi ưu Việc ủo cỏc tớn hiệu tần số quay ne, ủộ khúi D, tiờu thụ nhiờn liệu GT và nhiệt ủộ khớ xả Tk ủược thực hiện trong quỏ trỡnh tăng tốc tự do một cỏch ủột ngột từ giỏ trị gần với tần số quay khụng cực tiểu ( khoảng 700 – 800 v/ph ) ủến giỏ trị gần với tốc ủộ quay khụng cực ủại ( khoảng 2350 v/ph) Với khoảng tăng như vậy ủảm bảo chắc chắn ủộng cơ sẽ làm việc trờn ủường ủặc tớnh ngoài

Cơ sở xây dựng đặc tính momen quay Me = f(n) của động cơ diesel sử dụng phương pháp gia tốc, một phương pháp động lực học dựa trên phân tích quá trình chuyển tiếp trong động cơ khi tăng tốc tự do, không có tải trọng ngoài Khi có kích thích tức thời làm tăng lượng cung cấp nhiên liệu diesel qua tay thước nhiên liệu, trục khuỷu của động cơ sẽ chuyển động từ trạng thái không tải với mô men nhỏ đến trạng thái không tải với mô men cực đại Phương trình chuyển động của động cơ có dạng:

Trong ủú: gia tốc của trục khuỷu

M i - Mô men chỉ thị của một xylanh

M m - Mô men hao tổn cơ học của một xylanh

J - Mụ men quỏn tớnh của tất cả cỏc phần chuyển ủộng của ủộng cơ qui ủổi ủến trục khuỷu

Trong quỏ trỡnh tăng tốc tự do, phương trỡnh chuyển ủộng của ủộng cơ thỏa mãn công thức: J = ( M e – M c ) (3.16)

Mụ men quỏn tớnh của ủộng cơ cú thể tra cứu trong tài liệu của nhà chế tạo hoặc xỏc ủịnh bằng cỏc phương phỏp khỏc nhau

Gia tốc gúc của ủộng cơ trong quỏ trỡnh chuyển tiếp = ủược xỏc ủịnh bằng cỏch ủạo hàm ủường cong ne = f (t)m theo cụng thức:

Kết quả xử lý sơ bộ ủể xỏc ủịnh cỏc quỏ trỡnh, n e = f (t) ủược trỡnh bày trên hình 3.19

Hỡnh 3.19: Kết quả xử lý sơ bộ ủể xỏc ủịnh cỏc quỏ trỡnh n e =f(t)

Trên cơ sở quá trình tín hiệu đầu vào = f(t), việc xác định khi tăng tốc tự do của động cơ B3.3T sẽ được tiếp tục xử lý trong phần mềm DASYLAB để thu được các đường đặc tính Me = f(n) Quá trình chuyển đổi các đồ thị Y-t thành đồ thị hai trục Y-X cũng được thực hiện hoàn toàn trong DASYLAB Worksheet tổng hợp xử lý và đồng bộ tín hiệu để xây dựng các đường đặc tính Me được thể hiện trên hình 3.20.

Hình 3.20 trình bày bảng tổng hợp để xây dựng đặc tính mô men của động cơ, với đặc tính mô men Me = f(ne) trên hình 3.21 tương ứng gần với đặc tính tốc độ ngoài của động cơ B3.3T.

Hỡnh 3.21: ðặc tớnh mụ men của ủộng cơ B3.3T xây dựng bằng phương pháp gia tốc

Theo cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu ủó biết, mụ men hữu ớch Me và ủộ khúi

D là hai thông số quan trọng phản ánh tình trạng kỹ thuật của động cơ diesel Chế độ làm việc của động cơ diesel trên đường rất nhạy cảm với các trạng thái hư hỏng tiềm tàng trong động cơ.

Trong ủiều kiện khụng cú ủặc tớnh chuẩn thỡ kết quả này cú thể coi là đặc tính mẫu cho quá trình chẩn đốn các động cơ cùng loại

3.4.7 Kết quả thí nghiệm quá trình chuyển tiếp ở xylanh cần gầu

Cỏc thớ nghiệm ủược thực hiện trờn xylanh cần gầu của mỏy xỳc CLG

908C ở trạng thái mới, với tải trọng bên ngoài cho xylanh được thực hiện bằng cách chất tải vào gầu xục Quá trình chuyển tiếp được thực hiện thông qua việc chuyển mạch tức thời van phân phối, có nghĩa là tăng đột ngột lưu lượng cung cấp đến xylanh Diễn biến áp suất tại đường ống đến xylanh được biểu diễn theo thời gian, như thể hiện trong một số kết quả dưới đây, chẳng hạn như hình 3.22.

Kết quả thử nghiệm tốc độ quay của động cơ diesel và áp suất của xy lanh thủy lực cần gầu được thực hiện bằng thiết bị ủo và phần mềm Dasylab.

Diễn biến áp suất của các phần tử cấu trúc khác trong hệ thống thủy lực cũng ủược xỏc ủịnh tương tự theo mục 3.3.3

Kết quả thí nghiệm cho thấy các trạng thái mới của các phần tử cấu trúc thủy lực được lưu giữ trong mô hình tham chiếu của hệ thống chẩn đoán dã ngoại cho hệ thống thủy lực máy xây dựng Các đối tượng chẩn đoán được so sánh với mẫu chuẩn và đánh giá trạng thái kỹ thuật tức thời.

Xây dựng qui trình chẩn đốn dã ngoại

3.5.1 Qui trỡnh chẩn ủoỏn ủộng cơ diesel

Qui trình chẩn đốn động cơ diesel trong điều kiện dã ngoại đã được giới thiệu trong [2] bao gồm các bước sau :

1 Cho động cơ làm việc đến nhiệt độ nước làm mát ≥ 65 0 C (thể hiện qua nhiệt độ nước làm mát và nhiệt độ dầu bôi trơn)

2 Lắp cảm biến đo số vòng quay, thiết bị đo khói và các cảm biến khác ( nếu có) tại các vị trí xác định động cơ

3 Kết nối với cạc chuyển đổi A/D, máy tính

4 Thực hiện gia tốc động cơ vài lần ở chế độ không tải để làm sạch đ−ờng thải tr−ớc khi đo (chú ý không lắp cảm biến đo khói)

5 Lắp cảm biến đo khói và hiệu chuẩn thang đo ( mức 0 và mức 100%)

6 Kết nối worksheet đo và xử lý sơ bộ các tín hiệu ở dạng quá trình

7 Vận hành động cơ, để động cơ chạy ở tốc độ không tải ổn định trong khoảng 15-30 giây sau đó thực hiện chu trình tăng tốc tự do theo 3 giai đoạn:

Trong giai đoạn tăng tốc, hãy đạp nhanh và hết cỡ bàn đạp ga để động cơ đạt được số vòng quay không tải cực đại trong thời gian tối đa 5 giây.

- Giai đoạn giữ ổn định ở tốc độ tối đa: Giữ nguyên chân ga ở vị trí lớn nhất trong khoảng thời gian từ 3-5 giây

Giai đoạn trả về ở tốc độ không tải là quá trình nhả nhanh bàn đạp ga để đưa động cơ về số vòng quay không tải cực tiểu.

8 Kiểm tra kết quả hiển thị các quá trình N e = f t ( ) và D = f t ( ) trên màn hình, nếu thấy tín hiệu đạt yêu cầu thì lưu kết quả đó vào file dữ liệu

9 Kết nối worksheet đo và đạo hàm e

V dn dt để hiển thị kết quả ở dạng quá tr×nh n e = f t D ( ), = f t ( ), ε = f t ( )

10 Tiếp tục quá trình tăng tốc động cơ 3 lần, mỗi lần lại kiểm tra kết quả trên màn hình theo quá trình n e = f t D ( ), = f t ( ), ε = f t ( ) Lưu kết quả đo và xử lý vào file dữ liệu

11 Lưu kết quả đo các thông số khác trong quá trình tăng tốc nếu có Thí dụ chi phí nhiên liệu, áp suất trung bình các te hoặc nhiệt độ khí thải 12.Tiến hành các thí nghiệm ở nhiệt độ không tải ổn điịnh Thí dụ đo xung áp suất các te, áp suất trung bình trong các te hoặc nhiệt độ khí thải

13 Tiến hành các thí nghiệm khi dừng máy Thí dụ xác định áp suất khí nén thuần tuý, xác định độ kín buồng đốt, qua việc đo dòng điện hoặc điên áp máy đề lưu kết quả đó vào file dữ liệu

14 Xây dựng đồ thị hai trục biểu diễn đường đặc tính công suất, đặc tính mô men và đặc tính khói N e = f t M ( ), e = f t D ( ), = f t ( ) của động cơ chẩn đoán

15 Truy cập dữ liệu mô hình tham chiếu của động cơ cùng loại, xếp đặt cùng trục các đặc tính N e = f t M ( ), e = f t D ( ), = f t ( ) chuẩn trong mô hình tham chiếu với đặc tính của động cơ chẩn đoán

16 Cùng với các thông tin bổ sung, phân tích sai lệch về tính chất của các đặc tính để xây dựng dấu hiệu và triệu chứng h− hỏng

17 Truy cập vào bảng quan hệ triệu chứng để xây dựng, mô tả cấu trúc thuật toán suy luận theo đồ hoạ nhánh cây H− hỏng- Triệu chứng để phác hoạ trạng thái hỏng

18 Chuẩn húa cỏc triệu chứng h− hỏng, lựa chọn hàm phụ thuộc, xác định thuật toán chẩn ủoỏn và đ−a các thông số vào mô hình chẩn đoán fuzzy- logic trong Matlab/ Simulink để suy luận xấp xỉ trạng thái kỹ thuật của động cơ, hoặc kết luận khả năng xuất hiện h− hỏng về nguyên nhân, trị số, loại và vị trí h− hỏng của động cơ chẩn đoán ðối với ủộng cơ mỏy xõy dựng, tựy thuộc vào ủiều kiện và yờu cầu cụ thể, cú thể lược bớt một số bước, thớ dụ chỉ cần xỏc ủịnh hư hỏng hoặc chỉ cần ủỏnh giỏ trạng thỏi kỹ thuật chung của ủộng cơ

3.5.2 Qui trỡnh chẩn ủoỏn hệ thống thủy lực

Dựa trên phương pháp và hệ thống chẩn đoán dã ngoại cho hệ thống thủy lực trên máy xây dựng tự hành, một quy trình chẩn đoán đã được xây dựng với các bước cụ thể như sau:

1 Lắp cảm biến cho các phần tử cấu trúc thủy lực ( lần lượt cho các thí nghiệm chẩn đốn theo trật tự xy lanh thủy lực, động cơ thủy lực, bơm thủy lực)

2 Cho mỏy xỳc hoạt ủộng khụng tải, hõm núng dầu thủy lực ủến nhiệt ủộ làm việc

3 Kết nối bộ chuyển ủổi A/D, mỏy tớnh

4 Kết nối worksheet ủo và xử lý sơ bộ cỏc tớn hiệu ở dạng quỏ trỡnh

5 ðặt tải và chuyển mạch hoạt ủộng cho cỏc phần tử : Xy lanh tay gầu, xy lanh cần gầu, xy lanh trụ gầu và sau cựng là ủộng cơ bàn xoay ðối với bơm thủy lực sẽ bố trí thí nghiệm riêng

6 Kiểm tra kết quả biểu thị Q = f(t), ω M =f(t) và p = f(t) trên màn hình, thấy ủạt yờu cầu thỡ lưu kết quả vào file dữ liệu

7 Tiếp tục chuyển mạch 3 lần, mỗi lần lại kiểm tra kết quả trên màn hỡnh theo cỏc quỏ trỡnh Q = f(t), ω M = f(t) và p = f(t) Lưu kết quả ủo và xử lý vào file dữ liệu

8 Lưu cỏc kết quả ủo cỏc thụng số bổ sung nếu cú Thớ dụ nhiệt ủộ dầu, lượng hạt mài trong dầu Trong chế ủộ hoạt ủộng bỡnh ổn

9 Xõy dựng ủặc tớnh lưu lượng lọt dầu của nhúm cấu trỳc QLx =f(p,n,T) ủối với phần tử chuyển ủộng quay và QLx =f(p,v,T) ủối với xy lanh thủy lực

10 Truy cập dữ liệu từ mô hình tham chiếu của phần tử cùng loại xác ủịnh trạng thỏi hư hỏng của phần tử theo cụng thức:

11 Truy cập vào cơ sở dữ liệu của bộ phận chẩn đốn, đặt gá trị S của phần tử chẩn đốn lên đặc tính S = f(t) để xác định trạng thái kỹ thuật và tuổi họ cịn lại của phần tử cấu trúc chẩn đốn

12 Kết luận chẩn đốn : Xếp đặt các giá trị trạng thái hư hỏng của các phần tử lờn cựng trục tọa ủộ, xỏc ủịnh tuổi thọ cũn lại của cả hệ thống theo phần tử có tuổi thọ còn lại ít nhất

KẾT LUẦN VÀ ðỀ NGHỊ

Kết luận

1 Cỏc mỏy xõy dựng tự hành ủang hoạt ủộng trong lĩnh vực xõy dựng, làm ủường, phỏt triển nụng nghiệp và nụng thụn thường ủược trang bị ủộng cơ diesel và cỏc thiết bị cụng tỏc dẫn ủộng thủy lực ðiều kiện làm việc của cỏc mỏy xõy dựng tự hành rất nặng nề ủịa bàn hoạt ủộng xa cỏc trung tõm ủụ thị và các trung tâm bảo dưỡng, sửa chữa quy mô lớn nên rất cần thiết phát triển một hệ thống chẩn đốn cơ động gọn nhẹ, đủ tin cậy phù hợp với điều kiện dó ngoại ủể phỏt hiện sớm hư hỏng ủỏnh giỏ trạng thỏi kỹ thuật gúp phần ủảm bảo an toàn hoạt ủộng trỏnh ủỡnh trệ sản xuất khụng mong muốn và nõng cao ủộ tin cậy sử dụng của hệ thống mỏy

2 Phương pháp chẩn đốn phù hợp nhất để chẩn đốn các hệ thống chính của máy xây dựng tự hành là phương pháp phân tích quá trình chuyển tiếp ðối với ủộng cơ diesel là phõn tớch quỏ trỡnh tăng tốc tự do của ủộng cơ, qua cỏc thụng số gia tốc gúc, mụ men ủộng cơ, ủộ khúi của khớ thải… ðối với hệ thống thủy lực là cỏc quỏ trỡnh chuyển mạch bơm thủy lực, ủộng cơ thủy lực và các xy lanh qua phân tích các thông số lưu lượng, áp suất, vận tốc góc và vận tốc xy lanh ủể ủỏnh giỏ hao mũn và xỏc ủịnh trạng thỏi

3 Hệ thống chẩn đốn động cơ máy xây dựng tự hành được phát triển trên cơ sở hệ thống chẩn đốn dã ngoại cho động cơ diesel đã được cơng bố, luận văn đã nghiên cứu bổ sung cơ sở kiến thức chẩn đốn, các thâm số tham chiếu cho ủộng cơ mỏy xõy dựng trờn một thớ dụ ủộng cơ B3.3T của mỏy xỳc CLG 908C, lưu giữ trong thư viện cơ sở dữ liệu chẩn đốn của hệ thống chẩn đốn động cơ

4 Hệ thống chẩn đốn các phân tử cấu trúc thủy lực được xây dựng trờn cơ sở phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp khi chuyển mạch hoạt ủộng của

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã nghiên cứu luận văn thạc sĩ về khoa học kỹ thuật, tập trung vào việc phát triển hệ thống bơm, động cơ thủy lực và các xy lanh Hệ thống này được thiết kế gọn nhẹ, kết hợp với công nghệ xử lý dữ liệu và chẩn đoán động cơ, nhằm phát hiện sớm hư hỏng và đánh giá trạng thái kỹ thuật, cũng như xác định tuổi thọ còn lại của các chi tiết chính trong hệ thống thủy lực của máy xây dựng tự hành.

5 Cỏc kết quả nghiờn cứu thực nghiệm trờn mỏy xỳc CLG 908C ủược sử dụng để bổ sung cơ sở dữ liệu cho hệ thống chẩn đốn động cơ về quá trỡnh tăng tốc tự do ủộng cơ B3.3T, và xõy dựng cơ sở dữ liệu cho hệ thống chẩn đốn các phần tử cấu trúc thủy lực Các thơng số tham chiếu và cơ sở kiến thức chẩn đốn xây dựng được bổ sung và lưu giữ trong thư viện dữ liệu của hệ thống chẩn đốn, cĩ thể truy cập để chẩn đốn các máy cịn lại.

ðề Nghị

Phát triển bổ sung cơ sở dữ liệu cho các loại máy xây dựng tự hành ủang hoạt ủộng phổ biến ở nước ta

1 Ngơ Thành Bắc, Nguyễn ðức Phú (1994), Chẩn đốn trạng thái kỹ thuật ô tô, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật

2 đào Chắ Cường (2006), Xây dựng hệ thống chẩn ựoán dã ngoại cho ủộng cơ Diesel trờn cỏc phương tiện giao thụng vận tải và mỏy chuyờn dựng, ðề tài NCKH cấp Bộ, mã số B2006-21-02

3 Trần Minh Mạnh (2002), Nghiờn cứu mụ hỡnh ủộng cơ Diesel ủể chẩn đốn cơng suất bằng phương pháp gia tốc, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, ðại học Nông nghiệp I Hà Nội

4 Nguyễn Tuấn Minh (2008), Chẩn đốn kỹ thuật động cơ ðiesel trên cơ sở phân tích tính chất lý hóa của dầu bôi trơn và hạt mài chứa trong dầu, Luận án tiến sỹ kỹ thuật – ðHBK Hà Nội

5 Phan Quốc Phô- Nguyễn ðức Chiến (2002), Giáo trình cảm biến, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật

6 Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab & Simulink, NXB Khoa học và kỹ thuật

7 Bùi Hải Triều (2002), Một số vấn đề mới về chẩn đốn Ơ tơ- Máy kộo, trường ủại học Nụng nghiệp I Hà Nội

8 Bựi Hải Triều, Hàn Trung Dũng (2006), xõy dựng ủặc tớnh cụng suất ủộng cơ Diesel bằng phương phỏp gia tốc, Hội nghị khoa học lần thứ 20, Phõn ban ủộng cơ ủốt trong, ðại học Bỏch khoa Hà Nội

9 Tạ Ngọc Cầu, Nguyễn Tài (1999), Thủy Lực ủại cương, NXB Xõy dựng Hà Nội

10 Vũ Duy Quang (1996), Thủy khớ ủộng lực ứng dụng, ðại học Bỏch khoa Hà Nội

11 Bùi Hải Triều, Nguyễn Ngọc Quế, ðỗ Hữu Quyết, Nguyễn Văn Hựu (2005), Truyền ủộng thủy lực và khớ nộn, ðại học Nụng nghiệp I- Hà Nội

12 Hoàng Thị Bích Ngọc (1996), “ Về một số thuận ngữ khoa học trong giáo trình máy thủy lực thể tích ở Việt Nam hiện nay” Tuyển tập công trình khoa học 40 năm thành lập trường ðại học Bách khoa Hà Nội

13 Nguyễn Văn Tràng (1975), Máy thủy lực thể tích, Giáo trình - ðại học Bách khoa Hà Nội

14 Nguyễn Phước Hoàng, Phạm ðức Nhuận (1979), Thủy lực và máy thủy lực, Tập I, II NXB ðại học và THCN, Hà Nội

15 Christopher E.B (1994), Hydrauynamics of pumps, oxford

16 Catalogue, (1998) pumps ENSIVAL, Pepinster- wegnez (Belgium)

17 Catalogue, (1998) pumps DEPLECHIN, Tumai (Belgium)

18 Douglas JF & Gasiorek J.M & Swaffield j.A (1995), Fluid

PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM

Định dạng
Số trang	114
Dung lượng	19,28 MB