Khi loại bàn thử nghiệm thủy lực đã được xác định, bước tiếp theo là định nghĩa các thông số kỹ thuật của nó. Điều này có nghĩa là chuyển đổi quy trình thử nghiệm thành áp suất, lưu lượng, công suất thủy lực, khả năng đo lường, các chức năng tự động hóa và khả năng nhiệt mà máy thực sự cần.
Một sai lầm phổ biến là bắt đầu với các con số lớn nhất có thể. Một chỉ số áp suất cao hơn, khả năng lưu lượng lớn hơn, hoặc động cơ mạnh hơn có thể làm cho một bàn thử nghiệm mạnh mẽ hơn, nhưng việc quá kích thước không cần thiết có thể làm tăng chi phí, tiêu thụ năng lượng, sinh nhiệt, kích thước thành phần và độ phức tạp của hệ thống.
Cách tiếp cận tốt hơn là xác định khoảng hoạt động thực tế của bài kiểm tra và xây dựng bàn thử nghiệm xung quanh nó.
Cách Xác định Áp Suất Thử Nghiệm Cần Thiết
Áp suất yêu cầu nên dựa trên áp suất cao nhất mà phải được tạo ra trong quá trình thử nghiệm, chứ không chỉ đơn giản là áp suất làm việc bình thường của thành phần.
Ví dụ, một xi lanh thủy lực có thể hoạt động ở một áp suất trong máy nhưng yêu cầu một bài kiểm tra áp suất chứng minh cao hơn trong quá trình sản xuất hoặc xác minh sửa chữa. Một van thủy lực cũng cần được thử nghiệm ở mức cài đặt cao hơn bình thường để xác minh hiệu suất xả, nứt hoặc kiểm soát áp suất.
Mạch áp suất cao hoàn chỉnh phải được định mức cho điều kiện thử nghiệm dự kiến. Điều này bao gồm bơm, van, cụm, ống, phụ kiện, cảm biến, bộ chuyển đổi và thiết bị thử nghiệm, không chỉ riêng đơn vị công suất thủy lực chính.
Cũng quan trọng để xem xét liệu tất cả các bài kiểm tra có được thực hiện trong cùng một phạm vi áp suất không. Một bàn thử nghiệm có thể cần áp suất cao cho kiểm tra chứng minh nhưng áp suất thấp hơn nhiều cho thử nghiệm chu kỳ chức năng hoặc kiểm tra rò rỉ. Trong tình huống này, việc sử dụng một phạm vi áp suất rất lớn cho mọi bài kiểm tra có thể làm giảm khả năng điều khiển và tính hữu ích trong việc đo lường.
Một thiết kế tốt hơn có thể sử dụng các giai đoạn áp suất riêng biệt, nhiều cảm biến áp suất hoặc các mạch bơm khác nhau để cả kiểm tra áp suất thấp và áp suất cao có thể được thực hiện hiệu quả.
Cách Xác định Lưu Lượng Cần Thiết
Yêu cầu về lưu lượng phụ thuộc vào những gì phải xảy ra trong quá trình thử nghiệm.
Đối với kiểm tra xi lanh thủy lực, lưu lượng chủ yếu xác định tốc độ di chuyển. Một xi lanh lớn hơn hoặc tốc độ mở rộng nhanh hơn yêu cầu nhiều dầu hơn, trong khi một bài kiểm tra giữ áp suất tĩnh có thể yêu cầu rất ít lưu lượng sau khi đạt được áp suất mục tiêu.
Mối quan hệ cơ bản là:
Lưu lượng = Diện tích hiệu quả × Tốc độ
Điều này có nghĩa là lưu lượng trong xilanh cần thiết nên được tính toán từ diện tích hiệu quả lớn nhất và tốc độ thử nghiệm yêu cầu, thay vì được chọn từ giá trị trong catalog chung.
Thử nghiệm bơm, van và động cơ tạo ra các yêu cầu lưu lượng khác nhau. Một băng thử nghiệm bơm có thể cần xử lý toàn bộ lượng nước đầu ra của bơm, trong khi một băng thử nghiệm van có thể cần đủ lưu lượng để đánh giá suy giảm áp suất hoặc hiệu suất điều khiển lưu lượng ở điều kiện định mức. Một băng thử nghiệm động cơ thủy lực cần lưu lượng đủ lớn để đạt được tốc độ yêu cầu trong khi động cơ đang hoạt động dưới tải.
Điểm chính là lưu lượng hệ thống tối đa và lưu lượng đo không phải lúc nào cũng là yêu cầu giống nhau.. Một băng thử nghiệm có thể cần một mạch chính lưu lượng cao trong khi cũng yêu cầu một khoảng đo lưu lượng rất nhỏ cho việc kiểm tra rò rỉ hoặc lưu lượng thấp.
Cách Áp Suất và Lưu Lượng Định Nghĩa Công Suất Thủy Lực
Khi áp suất và lưu lượng yêu cầu đã được xác định, công suất thủy lực xấp xỉ có thể được ước lượng.
Đối với áp suất tính bằng bar và lưu lượng tính bằng L/min:
Công suất Thủy lực (kW) = Áp suất (bar) × Lưu lượng (L/min) ÷ 600
Nếu một điều kiện thử nghiệm yêu cầu 250 bar tại 60 L/min, đầu ra thủy lực lý thuyết là:
250 × 60 ÷ 600 = 25 kW
Động cơ điện thực tế thường cần công suất đầu vào nhiều hơn vì bơm, động cơ, khớp nối và mạch thủy lực đều có tổn thất hiệu suất.
Tuy nhiên, câu hỏi thiết kế quan trọng nhất là liệu áp suất tối đa và lưu lượng tối đa có phải xảy ra cùng một lúc hay không..
Hãy xem xét một băng thử nghiệm cần 400 bar cho bài kiểm tra áp suất chứng minh lưu lượng thấp nhưng chỉ 300 L/min trong quá trình chu trình xilanh áp suất thấp. Thiết kế hệ thống để tạo ra 400 bar và 300 L/min đồng thời sẽ tạo ra nhu cầu công suất thủy lực là 200 kW, mặc dù quy trình thử nghiệm thực tế có thể không bao giờ yêu cầu điểm hoạt động đó.
Đây là lý do tại sao các băng thử nghiệm thường được thiết kế dựa trên nhiều vùng hoạt động thay vì một sự kết hợp áp suất-lưu lượng tối đa. Các bơm áp suất cao và lưu lượng cao riêng biệt, hệ thống bơm nhiều cấp, hoặc bơm có thể thay đổi thể tích có thể giảm công suất lắp đặt trong khi vẫn bao phủ được các yêu cầu của bài thử nghiệm.
Do đó, đơn vị công suất nên được dựa trên các kết hợp áp suất-lưu lượng thực tế được sử dụng trong quá trình thử nghiệm,, không chỉ đơn giản là trên hai giá trị tối đa độc lập.
Cách Chỉ Định Độ Chính Xác và Phạm Vi Đo Lường
Một băng thử nghiệm thủy lực không nên được chỉ định một giá trị độ chính xác chung cho toàn bộ máy. Áp suất, lưu lượng, nhiệt độ, rò rỉ, lực, mô-men xoắn, tốc độ và vị trí đều có thể có các yêu cầu đo lường khác nhau.
Độ chính xác yêu cầu nên được xác định bởi các tiêu chí chấp nhận của bài kiểm tra. Nếu một thành phần vượt qua hoặc thất bại dựa trên sự khác biệt rất nhỏ về áp suất hoặc rò rỉ, hệ thống đo lường phải có khả năng phân biệt sự khác biệt đó một cách đáng tin cậy. Đối với thử nghiệm chức năng tổng quát, độ chính xác yêu cầu có thể kém khắt khe hơn.
Dải đo lường cũng quan trọng không kém. Một cảm biến áp suất 600 bar có thể phù hợp cho một bài kiểm tra áp suất cao, nhưng có thể không phải là thiết bị tốt nhất để đánh giá một dải hoạt động thấp hơn nhiều, tùy thuộc vào thông số kỹ thuật của cảm biến và độ không chắc chắn yêu cầu.
Cùng một vấn đề trở nên rõ ràng hơn trong kiểm tra rò rỉ. Một đồng hồ đo lưu lượng chính có thể được tính toán cho hàng trăm lít mỗi phút, trong khi lượng rò rỉ được đánh giá có thể chỉ là vài lít mỗi phút hoặc ít hơn. Việc sử dụng các dải lưu lượng riêng biệt hoặc một mạch đo lường rò rỉ chuyên dụng có thể cung cấp dữ liệu hữu ích hơn nhiều.
Do đó, một thông số thực tế nên định nghĩa những gì phải được đo lường, dải mong đợi và hiệu suất đo lường yêu cầu cho mỗi tham số quan trọng.
Cách Định Nghĩa Các Chức Năng Tự Động Hóa Cần Thiết
Tự động hóa nên được chỉ định bởi chức năng, chứ không chỉ bằng cách nói rằng bàn kiểm tra phải có điều khiển PLC.
Một yêu cầu như “chúng tôi cần một bàn kiểm tra có điều khiển PLC” không giải thích được những phần nào của quy trình thử nghiệm thực sự nên được tự động hóa. Máy móc vẫn có thể yêu cầu nạp thành phần thủ công, điều chỉnh giá đỡ, kết nối ống hoặc kiểm tra bằng mắt.
Một thông số hữu ích hơn mô tả thứ tự cần thiết. Ví dụ, hệ thống có thể cần tự động tăng áp suất đến giá trị mục tiêu, duy trì áp suất đó trong 60 giây, chu kỳ thành phần một số lần xác định, theo dõi rò rỉ, ghi dữ liệu thử nghiệm, phát sinh chuông báo nếu giới hạn bị vượt qua, và tạo ra kết quả đậu/rớt.
Điều này mang đến cho nhà sản xuất bàn thử nghiệm một sự hiểu biết rõ ràng hơn về kiến trúc điều khiển cần thiết.
Các chức năng tự động hóa có thể bao gồm tăng áp suất, giữ áp suất theo thời gian, chu kỳ tự động, chuyển van, lập trình từng bước kiểm tra, theo dõi rò rỉ, ghi dữ liệu, quản lý chuông báo, logic đậu/rớt, và xuất báo cáo. Những chức năng này không cần phải được bao gồm trong mỗi máy; chúng nên được chọn theo quy trình thử nghiệm thực tế.
Câu hỏi chính là:
Những bước thử nghiệm nào cần được tự động hóa để cải thiện khả năng lặp lại, năng suất, an toàn hoặc khả năng truy xuất?
Cách Chu Kỳ Hoạt Động Ảnh Hưởng Đến Thiết Kế Đơn Vị Công Suất và Làm Mát
Áp suất và lưu lượng xác định yêu cầu thủy lực tức thời, nhưng chu kỳ làm việc xác định thời gian mà bàn thử nghiệm phải hoạt động dưới những điều kiện đó.
Một máy được sử dụng để xác minh sửa chữa thỉnh thoảng có thể chỉ hoạt động trong thời gian ngắn. Một bàn thử nghiệm sản xuất có thể chạy lặp đi lặp lại trong suốt cả ngày làm việc, và một hệ thống nghiên cứu và phát triển hoặc độ bền có thể hoạt động trong các chu kỳ kiểm tra dài hơn nhiều.
Sự khác biệt này có ảnh hưởng lớn đến kích thước bể chứa, nhiệt độ dầu, khả năng làm mát, lọc, công suất động cơ và lựa chọn bơm. Sự không hiệu quả thủy lực, điều chỉnh, hoạt động van xả, và mất áp suất chuyển đổi một phần năng lượng đầu vào thành nhiệt, vì vậy một hệ thống công suất lớn hoạt động liên tục có thể yêu cầu một giải pháp làm mát đáng kể hơn nhiều so với cùng một hệ thống được sử dụng một cách không liên tục.
Chu kỳ làm việc do đó nên được xem xét cùng với áp suất, lưu lượng và công suất thay vì được thêm vào như một suy nghĩ sau.
Tập Hợp Các Thông Số Kỹ Thuật Lại Với Nhau
Cách hiệu quả nhất để xác định một bàn thử nghiệm thủy lực là di chuyển từ quy trình thử nghiệm hướng tới thông số kỹ thuật của máy.
| Bước | Câu hỏi chính |
|---|---|
| Quy trình thử nghiệm | Thành phần phải thực sự làm gì trong quá trình thử nghiệm? |
| Áp lực | Áp suất thử nghiệm cao nhất yêu cầu là gì? |
| Lưu lượng | Lưu lượng cần thiết ở mỗi giai đoạn hoạt động là gì? |
| Công suất | Những điều kiện áp suất và lưu lượng nào xảy ra đồng thời? |
| Đo lường | Các thông số, phạm vi và độ chính xác nào là cần thiết? |
| Tự động hóa | Những bước nào nên được điều khiển hoặc ghi lại tự động? |
| Chu kỳ Hoạt động | Bàn thử nghiệm sẽ hoạt động trong bao lâu và tần suất thế nào? |
Chuỗi này giúp ngăn ngừa kích thước quá lớn đồng thời giảm nguy cơ thiếu khả năng quan trọng.
Thay vì chỉ yêu cầu một bảng kiểm tra bằng cách nói “400 bar, 300 L/min, được điều khiển bằng PLC,” một thông số đầy đủ hơn có thể mô tả các giai đoạn kiểm tra cần thiết, các tổ hợp áp suất-lưu lượng hoạt động, yêu cầu đo lường, chuỗi tự động và khối lượng công việc hàng ngày dự kiến.
Thông tin đó cung cấp một cơ sở vững chắc hơn cho việc thiết kế mạch thủy lực, kích thước động cơ, lựa chọn cảm biến, kiến trúc điều khiển và báo giá.
Kết luận
Việc chọn áp suất, lưu lượng, công suất, độ chính xác và tự động hóa cho một bảng kiểm tra thủy lực yêu cầu những thông số này được xem xét như một hệ thống liên kết.
Áp lực định nghĩa điều kiện thử nghiệm thủy lực, trong khi dòng chảy xác định tốc độ cơ cấu chấp hành hoặc điểm hoạt động của bơm, van và động cơ. Chúng cùng nhau xác định công suất thủy lực cần thiết cho mỗi giai đoạn kiểm tra. Phạm vi đo lường và độ chính xác xác định xem dữ liệu thu được có hữu ích hay không, trong khi tự động hóa xác định cách thức quy trình có thể được lặp lại một cách nhất quán và hiệu quả.
Chu kỳ hoạt động sau đó xác định xem đơn vị cung cấp công suất, bình chứa, hệ thống làm mát và lọc có phù hợp với khối lượng công việc hoạt động thực tế hay không.
Bảng kiểm tra thủy lực tốt nhất do đó không phải là máy có thông số kỹ thuật cao nhất. Nó là cái mà áp suất, lưu lượng, công suất, khả năng đo lường, chức năng tự động hóa và chu kỳ hoạt động được phù hợp với quy trình kiểm tra thực tế..
Đối với một dự án bảng kiểm tra tùy chỉnh, việc xác định chuỗi thử nghiệm trước tiên thường là cách hiệu quả nhất để đạt được thông số kỹ thuật kỹ thuật chính xác.
