Giáo trình: bảo dưỡng hệ thống thủy lực nghề vận hành máy thi công mặt

Giáo trình bảo dưỡng hệ thống thủy lực máy thi công mặt đường, trình độ cao đẳng. Tài liệu dành cho nghề vận hành máy thi công chuyên nghiệp.

• Trường học: Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải Trung Ương I
• Chuyên ngành: Bảo Dưỡng Hệ Thống Thủy Lực
• Đề tài: Giáo trình Mô đun: Bảo dưỡng hệ thống thủy lực Nghề: Vận hành máy thi công mặt đường trình độ cao đẳng
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình bảo dưỡng hệ thống thủy lực máy thi công

Giáo trình này cung cấp kiến thức nền tảng về truyền động thủy lực dành cho sinh viên nghề vận hành máy công trình. Hệ thống thủy lực đóng vai trò then chốt trong việc điều khiển các thiết bị thi công mặt đường hiện đại. Công nghệ này cho phép truyền tải công suất lớn và lực mạnh thông qua các cơ cấu đơn giản. Ưu điểm nổi bật là khả năng điều chỉnh vận tốc vô cấp và tính tự động hóa cao. Tuy nhiên, hệ thống cũng đối mặt với thách thức về rò rỉ và ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của dầu thủy lực. Việc nắm vững lý thuyết và thực hành bảo dưỡng giúp kéo dài tuổi thọ máy móc và đảm bảo hiệu suất làm việc tối ưu trên công trường.

1.1. Tầm quan trọng của truyền động thủy lực trong xây dựng

Hệ thống truyền động thủy lực cho phép các máy móc hạng nặng như máy xúc bánh xích hay máy lu rung thực hiện các thao tác phức tạp với độ chính xác cao. Theo tài liệu, hệ thống này có thể giảm khối lượng và kích thước thiết bị nhờ sử dụng áp suất hệ thống cao. Khả năng đề phòng quá tải bằng van an toàn giúp bảo vệ các linh kiện đắt tiền khỏi hỏng hóc đột ngột. Đây là lý do tại sao nghề vận hành máy công trình yêu cầu kiến thức chuyên sâu về thủy lực.

1.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản của áp suất hệ thống

Việc hiểu rõ các thông số kỹ thuật như áp suất, lưu lượng và công suất là bắt buộc. Đơn vị đo áp suất phổ biến bao gồm Pascal (Pa), Bar hoặc PSI (1 bar ≈ 14,5 psi). Lưu lượng (Q) quyết định tốc độ của cơ cấu chấp hành, thường tính bằng lít/phút (l/min). Ngoài ra, độ nhớt của dầu thủy lực là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng bôi trơn và truyền lực. Sự thay đổi nhiệt độ sẽ làm thay đổi độ nhớt, trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu suất của bơm thủy lực.

II. Cách nhận dạng các bộ phận chính trong sơ đồ mạch thủy lực

Để bảo dưỡng hiệu quả, kỹ thuật viên phải đọc hiểu thành thạo sơ đồ mạch thủy lực. Sơ đồ này thể hiện mối liên kết giữa các cụm chi tiết từ nguồn năng lượng đến cơ cấu chấp hành. Các thành phần chính bao gồm cơ cấu tạo năng lượng, bộ phận điều khiển và thiết bị thực thi. Việc nhận dạng đúng ký hiệu giúp quá trình kiểm tra rò rỉ và chẩn đoán lỗi diễn ra nhanh chóng. Tài liệu nhấn mạnh việc phân loại các loại bơm và van là bước đầu tiên trong quy trình đào tạo tại Trường Cao đẳng GTVT Trung ương I.

2.1. Phân loại bơm thủy lực và động cơ thủy lực phổ biến

Bơm thủy lực là trái tim của hệ thống, biến cơ năng thành năng lượng dòng chất lỏng. Các loại phổ biến gồm bơm bánh răng, bơm cánh gạt và bơm piston. Trong khi đó, động cơ thủy lực thực hiện quá trình ngược lại, biến năng lượng dầu thành động năng quay. Ví dụ, bơm piston hướng trục thường dùng trong các hệ thống cần áp suất cực cao lên đến 700 bar. Việc lựa chọn loại bơm phù hợp quyết định khả năng làm việc của thiết bị thi công mặt đường.

2.2. Vai trò của xi lanh thủy lực và các van điều khiển

Xi lanh thủy lực là cơ cấu chấp hành chuyển đổi thế năng của dầu thành cơ năng tịnh tiến. Chúng được phân loại thành xi lanh đơn và xi lanh kép tùy theo yêu cầu công việc. Đồng hành cùng chúng là các van điều khiển như van đảo chiều, van an toàn và van tiết lưu. Van an toàn đóng vai trò bảo vệ, ngăn chặn áp suất hệ thống vượt quá mức quy định. Van tiết lưu giúp điều chỉnh lưu lượng, từ đó kiểm soát tốc độ di chuyển của các bộ phận máy xúc hoặc máy ủi.

III. Hướng dẫn quy trình bảo dưỡng định kỳ máy xúc bánh xích

Hệ thống thủy lực trên máy xúc bánh xích như dòng Kobelco SK-200 yêu cầu một chế độ chăm sóc đặc biệt. Quy trình này bao gồm việc kiểm tra mức dầu, vệ sinh bề mặt và thay thế các linh kiện tiêu hao. Duy trì hệ thống sạch sẽ là yếu tố tiên quyết để giảm mài mòn các chi tiết có dung sai bé. Các hạt bẩn thâm nhập vào hệ thống có thể gây phá hủy nghiêm trọng các bề mặt làm việc của bơm thủy lực và van điều khiển. Do đó, việc tuân thủ lịch trình bảo dưỡng giúp giảm thiểu thời gian dừng máy và chi phí sửa chữa không đáng có.

3.1. Kiểm tra rò rỉ và vệ sinh hệ thống lọc dầu thủy lực

Sau mỗi 250 giờ làm việc, cần thay thế bộ lọc dầu thủy lực hồi. Lọc dầu đóng vai trò ngăn chặn cặn bẩn quay lại thùng chứa, bảo vệ các linh kiện nhạy cảm. Việc kiểm tra rò rỉ tại các đầu nối ống dẫn và phớt xi lanh phải được thực hiện hàng ngày. Nếu phát hiện rò rỉ, cần siết chặt lại các mối ghép hoặc thay thế phớt làm kín ngay lập tức. Theo giáo trình, dầu thủy lực trong thùng chứa nên được thay thế hoàn toàn sau mỗi 2000 giờ vận hành để đảm bảo chất lượng truyền lực.

3.2. Vận hành máy công trình an toàn sau khi bảo dưỡng

Sau khi hoàn tất bảo dưỡng, việc vận hành máy công trình thử nghiệm là bắt buộc để kiểm tra tính ổn định. Người vận hành cần quan sát các đồng hồ đo áp suất và nhiệt độ dầu. Đảm bảo không có tiếng động lạ phát ra từ cụm bơm thủy lực. Đặc biệt, yếu tố an toàn lao động phải được đặt lên hàng đầu; không được kiểm tra rò rỉ bằng tay trần khi hệ thống đang có áp suất. Việc xả khí trong mạch thủy lực sau khi thay dầu cũng là bước quan trọng để tránh hiện tượng xâm thực gây hỏng bơm.

IV. Bí quyết bảo dưỡng hệ thống thủy lực máy lu rung hiệu quả

Hệ thống thủy lực của máy lu rung có cấu tạo phức tạp hơn do tích hợp cơ cấu gây rung. Bơm chính thường là loại piston rôto hướng trục có khả năng thay đổi lưu lượng. Bí quyết để máy hoạt động bền bỉ nằm ở việc kiểm soát góc nghiêng đĩa bơm thông qua van LS. Nếu van này bị kẹt hoặc điều chỉnh sai, máy sẽ hoạt động yếu hoặc gây quá tải cho động cơ diezen. Quy trình bảo dưỡng cần tập trung vào việc làm sạch bộ phận làm mát dầu và kiểm tra các đường ống dẫn dầu áp suất cao để tránh nguy cơ cháy nổ do vỡ ống.

4.1. Điều chỉnh van LS và kiểm tra lưu lượng bơm thủy lực

Van LS (Load Sensing) giúp điều chỉnh công suất bơm thủy lực phù hợp với tải trọng thực tế. Khi áp suất điều khiển PLS thay đổi, piston tỉ lệ sẽ di chuyển để thay đổi góc nghiêng đĩa bơm. Kỹ thuật viên cần sử dụng đồng hồ đo để kiểm tra áp suất tại các cổng đo chuyên dụng. Việc điều chỉnh lò xo van LS phải tuân theo đúng tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất. Một hệ thống LS hoạt động tốt sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm sinh nhiệt trong dầu thủy lực khi máy ở chế độ chờ.

4.2. Phương pháp thay dầu thủy lực định kỳ cho máy lu

Thay dầu thủy lực cho máy lu cần thực hiện khi dầu còn ấm để các cặn bẩn dễ dàng thoát ra ngoài. Phải vệ sinh sạch sẽ nắp thùng dầu trước khi mở để tránh bụi bẩn rơi vào. Trong quá trình đổ dầu mới, cần sử dụng thiết bị lọc thô để đảm bảo độ sạch tuyệt đối. Giáo trình hướng dẫn sau khi thay dầu, cần vận hành các cơ cấu nâng hạ và chế độ rung ở mức thấp để dầu lưu thông đều trong sơ đồ mạch thủy lực. Kiểm tra lại mức dầu tại mắt thăm sau khi hệ thống đã ổn định.

V. Giải pháp bảo trì hệ thống thủy lực máy ủi Komatsu D275A

Máy ủi Komatsu D275A-5 sử dụng hệ thống thủy lực điều khiển bàn ủi và thiết bị xới đất. Điểm đặc biệt của dòng máy này là việc tích hợp các van giảm chấn ngay trong xi lanh thủy lực nâng hạ. Điều này giúp giảm va đập khi piston đi đến cuối hành trình, bảo vệ kết cấu cơ khí của máy. Công tác bảo trì đòi hỏi sự tỉ mỉ trong việc kiểm tra các khớp liên kết và thanh chống xiên. Việc thiếu mỡ bôi trơn tại các khớp trụ có thể gây ra ứng suất phụ lên cần piston, dẫn đến cong vênh hoặc trầy xước bề mặt làm việc, gây rò rỉ dầu nghiêm trọng.

5.1. Kiểm tra van giảm áp và van giảm chấn trên xi lanh

Van giảm áp có nhiệm vụ cung cấp áp suất điều khiển ổn định cho các van điện từ. Nếu van này hỏng, các thao tác điều khiển lưỡi ủi sẽ trở nên giật cục hoặc không phản ứng. Bên cạnh đó, van giảm chấn (van piston) lắp trên piston xi lanh nâng hạ cần được kiểm tra định kỳ. Khi piston chạm nắp, van này mở ra để xả bớt áp suất, giúp lưỡi ủi hạ xuống êm dịu. Nếu lưỡi ủi va đập mạnh khi hạ hết tầm, đó là dấu hiệu van giảm chấn đang gặp vấn đề cần phải tháo ra vệ sinh hoặc thay thế lò xo.

5.2. An toàn lao động khi sửa chữa thiết bị thi công mặt đường

Tuân thủ nghiêm ngặt quy tắc an toàn lao động là yêu cầu bắt buộc khi tiếp xúc với hệ thống thủy lực máy ủi. Trước khi sửa chữa, phải hạ thấp lưỡi ủi xuống đất và xả áp suất dư trong bình tích năng. Tuyệt đối không đứng dưới thiết bị công tác khi không có giá đỡ an toàn. Việc sử dụng đồ bảo hộ cá nhân và các dụng cụ chuyên dụng giúp ngăn ngừa tai nạn. Tài liệu nhấn mạnh: "Hệ thống thủy lực áp suất cao chứa đựng nguồn năng lượng lớn, chỉ một vết nứt nhỏ trên đường ống cũng có thể gây thương tích nghiêm trọng cho người thợ".

Trích đoạn nội dung tài liệu

_BQ GIAO THONG VAN TAI TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I Hà Nội, 2017 _BO GIAO THONG VAN TAIL TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I GIAO TRINH Mô đun: Bảo dưỡng hệ thống thủy lực NGHE: VAN HANH MAY THI CONG MAT DUONG TRINH DO CAO DANG Ha Noi—2017 Mục lục Trang Bail: Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng thủy lực. 2 Bai2: Nhận dạng các bộ phận trong hệ thống CHỦ Mì huong ndÐo mandsdaa 10 Bài 3: Bảo dưỡng hệ thống thủy lực máy xúc.- ad Bai4: Bao dwéng hệ thống thủy lực máy lu.------- 38 Bài 5: Bảo dưỡng hệ thống thủy lực máy ủi.------ 51 3 Bail: Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng thúy lực 1. Khái niệm, yêu cầu và các thông số của hệ thống thủy lực 1. Hệ thống điều khiển Cơ cấu chấp hành Phần tử nhận tín => Phần tử xử lý Phần tử Dòng năng hiệu điều khiển lượng tác động lên quy trình Cơ cấu tạo Năng lượng điều khiển năng lượng Hình 3.

Hệ thống điều khiến bằng thúy lực Hệ thống điều khiển bằng thủy lực được mô tả qua sơ đồ hình 3.1, gồm các cụm và phần tử chính, có chức năng sau: Cơ cấu tạo năng lượng: bơm dầu, bộ lọc (.) Phân tử nhận tín hiệu: các loại nút ân (.) -_ Phần tử xử lý: van áp suất, van điều khiển từ xa (.) - Phân tử điều khiển: van đảo chiều (.) - Cơ cấu chấp hành: xilanh, động cơ dầu. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều bằng thủy lực Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lực được thể hiện ở sơ đồ hình L0 Cơ cấu chấp hành Phần tử Dong nang diéu khién lượng Cơ cấu tạo năng lượng ` Hình 3. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiến bằng thúy lực 1. Uu điểm của truyền động bằng thuỷ lực - Truyền động được công suất cao và lực lớn, (nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng).

- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tỉnh và vô cấp, (dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn). - Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau. - Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao. - Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh (như trong cơ khí và điện).

- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành. - Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn. - Dễ theo đõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch. - Tự động hoá đơn giản, kể cả các thiết bị phức tap, bang cách dùng các phần tử tiêu chuẩn hoá.

Nhược điển của truyền động bằng thuỷ lực - Mất mát trong đường ống dẫn và rò ri bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng. - Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn. - Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi. Những yêu câu chung với hệ thống truyền động thuỷ lực Những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc là độ nhớt, khả năng chịu nhiệt, độ ỗn định tính chất hoá học và tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính ăn mòn các chỉ tiết cao su, khả năng bôi trơn, tính sủi bọt, nhiệt độ bắt lữa, nhiệt độ đông đặc.

Chất lỏng làm việc phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Có khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn nhiệt độ và áp suất; - D6 nhét ít phụ thuộc vào nhiệt độ; - Có tính trung hoà (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế được khả - năng xâm nhập của khí, nhưng dễ dàng tách khí ra; - Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít và khe hở của các chỉ tiết di trượt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, cũng như tổn thất ma sát ít nhất; - Dầu phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hoà tan trong nước và không khí, dẫn nhiệt tốt, có môđun đàn hồi, hệ số nở nhiệt và khối lượng riêng nhỏ. Trong những yêu cầu trên, dầu khoáng chất thoả mãn được đầy đủ nhất. Các thông số của hệ thống thúy lực. a) Lực - Đơn vị của lực là Newton (N).

1 Newton là lực tác động lên đối trọng có khối lượng Ikg với gia tốc 1 m/s”.m/s” b) Áp suất Đơn vị cơ bản của áp suất theo hệ đo lường SĨ là pascal. Pascal (Pa) là áp suât phân bô đêu lên bê mặt có diện tích 1m? voi lực tác động vuông góc lên bề mặt đó là 1 Newton a 2 1 Pascal = I N/m“ = Ikg m/s“/m“ 2,2 = Ikg/ms” Ngoài ra còn dùng đơn vị bar: 1 bar = 102Pa = IKg/cm2 =1 at - Một số nước tư bản còn dùng đơn vị psi ( pound (0.45336 kg) per square inch (6.4521 cm?) Ki hiéu Ibf/in2 (psi); 1 bar = 14,5 psi Áp suất có thể tính theo cột áp lưu chất P=w*h Trong đó:. w trọng lượng riêng lưu chât h chiều cao cột áp c) Lưu lượng - Lưu lượng là vận tốc dòng chảy của lưu chất qua một tiết diện dòng chảy. Đơn vị thường dùng là l/min.A Trong đó: Q lưu lượng của dòng chảy A Tiết diện của dòng chảy v Vận tốc trung bình của dòng chảy d) Công - Don vi cua cong 1a Joule (J).

1 Joule là công sinh ra dưới tác động của lực 1 N dé vật dịch chuyển quãng đường 1 m. 1J=1Nm 1I=1 m^kg/sˆ - Công được tính theo công thức: Wk = F*L Trong đó: F luc tac dung vao vat L_ quang duong vat di dugc. e) Công suất - Đơn vị công suất là Watt ~1 Watt là công suắt, trong thời gian 1 giây sinh ra năng lượng 1 joule. 1W=1Nm/s 1W=I mkg/s” - Công suất được tính theo công thức: _ Qđ/min)*P (bar) H (kW) 7 600 f) DO nhot Độ nhớt động của một chất là có độ nhớt động lực 1 Pa.s và khối lượng riêng l kg/cm”.

Trong đó: Tị : độ nhớt động lực [Pa.s] p: khôi lượng riêng [kg/m] v: độ nhớt động [m2/s] Ngoài ra ta còn sử dụng đơn vị độ nhớt động là Stokes (St hoặc là centiStokes (cSt). Chú ý: độ nhớt động không những có vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển khí nén mà nó rất quan trọng trong điều khiển thủy lực. Sơ đồ hệ thống thủy lục 2. Sơ đồ chung của hệ thông thủy lực Truyền động thuỷ tĩnh làm việc theo nguyên lý choán chỗ.

Trong trường hợp đơn giản nhất, hệ thống gồm một bơm được truyền động cơ học cung cấp một lưu lượng chất lỏng để làm chuyên động một xy lanh hay một động cơ thuỷ lực. Áp suất tạo bởi tải trọng trên động co hay xi lanh lực cùng với lưu lượng đưa đến từ bơm tạo thành công suất cơ học truyền đến các máy công tác. Đặc tính của truyền lực thuỷ tĩnh có tính chất: tần số quay cũng như vận tốc của máy công tác trong thực tế không phụ thuộc vào tải trọng. Do có khả năng tách bơm và động cơ theo không gian và sử dụng các đường ống rất linh động nên không cần một không gian lắp đặt xác định giữa động cơ và may công tác.

Trên hệ thống truyền động thuỷ tĩnh có thể thay đổi tỷ số truyền vô cấp trong một khoảng rộng. Chất lỏng thuỷ lực hiện nay, có thể được sử dụng là dầu từ dầu mỏ, chất lỏng khó cháy, dầu có nguồn gốc thực vật hoặc nước. Nguyên lý làm việc chung của hệ thống thủy lực. Tính chất thuỷ tĩnh của chất lỏng Khi phát triển lý thuyết về chất lỏng, người ta xuất phát từ giả thiết chất lỏng lý tưởng.

Đây là chất lỏng không ma sát, không chịu nén, không giãn nở, khi được nạp vào thùng chỉ truyền áp lực vuông góc với thành và đáy thùng (hình 1. Độ lớn của áp suất phụ thuộc vào cột chất lỏng, có nghĩa là khoảng cách từ điểm đo đến mặt thoáng của chất lỏng: p=peh Với chất lỏng lý tưởng, không xuất hiện lực tiếp tuyến cũng như các ứng suất tiếp tại thành thùng và giữa các lớp chất lỏng. PT Ttt Hình 3. Phân bố áp suất Hình 3.

Lực tác động lên trong thùng chứa chất lóng lý pit tông của một xy lanh tưởng thuỷ lực Khi tính toán các thiết bị thuỷ tĩnh có thể giả thiết bỏ qua trọng lượng bản thân của chất lỏng do quá nhỏ so với lực tác động ngoài. Áp suất tạo ra từ lực ngoài đinh 3.4) được xác định theo biểu thức: wR Áp suất này có thể được tạo ra từ chuyển động gián đoạn của thiết bị ví dụ như pít tông trong xy lanh hoặc chuyền động liên tục như trong bơm bánh Tăng, bơm cánh quay,. Cé sở lý thuyết của cơ học chất lỏng cũng như thuỷ động lực học được xuất phát từ chất lỏng lý tưởng. Trong đó các nhà khoa học đã xây dựng được các công thức tính toán quan trọng.

Đầu thế kỷ 20 Prandt lần đầu tiên đã tổng hợp thuần tuý lý thuyết về thuỷ động lực học với kỹ thuật thuỷ lực được các kỹ sư ứng dụng trong sản xuất bang cach bé sung thêm lực ma sát sinh ra do tính nhớt của chất lỏng thuỷ lực. Cơ sở để tính toán các thiết bị thuỷ lực là các phương trình liên tục, phương trình Bernoulli cho chất lỏng thuỷ lực. Các phương PHẾ tính toán sức cản dòng chảy, có nghĩa là các phương pháp tính toán hao tổn áp suất trong các ống dẫn có ý nghĩa quan trọng trong thực tế. Các quy luật truyền dẫn bằng thủy lực.

Phương trình liên tục Dòng chảy dừng của chất lỏng lý tưởng thoả mãn định luật bảo toàn khối lượng: Lưu khối mỊ chảy qua mặt cắt A1 luôn bằng với lưu m2 chảy khối qua mặt cắt A2. Đối với chất lỏng có khối lượng riêng không đổi định luật này đúng cho cả trường hợp chảy không dừng. 10 Ad Vị 4 in fe Q Q Hinh 3. Dong chay qua éng thu hep Khối lượng chất lỏng (lưu khối) chảy qua một mặt cắt đường ống trong một đơn vị thời gian được xác định theo: m =pAv Tương ứng hình 3.5 thỏa mãn: PIÂI =P2Ã2V2 ¥1 Đối với chất lỏng có khối lượng riêng không đổi Atv] =A2v2 b.