Bạn đã từng vật lộn với các lỗi hệ thống thủy lực chưa? Trong hai thập kỷ kinh nghiệm qua, tôi nhận thấy rằng 60% lỗi hệ thống thủy lực là do cắt góc trong đường ống dẫn chất lỏng. Đường ống thủy lực phù hợp không chỉ là một thành phần.
Ống thủy lực là gì? Ống thủy lực là vật mang để vận chuyển dầu thủy lực và truyền động chính xác. Chúng thường được làm bằng ống thép chính xác liền mạch và có thể chịu được môi trường áp suất cao. Chúng chủ yếu kết nối máy bơm, van, xi lanh, bộ truyền động, v.v.
Hai mươi năm kinh nghiệm trong ngành đã dạy tôi tầm quan trọng của đường ống trong hệ thống thủy lực. Cho dù xi lanh, van và bơm thủy lực tiên tiến đến đâu, hiệu suất của chúng vẫn bị giới hạn bởi đường ống thủy lực.
Như các chuyên gia tim mạch thường nói: “Cuộc sống của bạn phụ thuộc vào mạch máu mỏng manh nhất”. Ống thủy lực tương tự như mạch máu trong cơ thể con người, và trong lĩnh vực thủy lực cũng vậy. Các đường ống trong hệ thống thủy lực không phải là vai trò hỗ trợ, mà quyết định sự thành công hay thất bại của hệ thống.
Loại ống nào được sử dụng cho hệ thống thủy lực?
Nếu bạn đã từng chứng kiến hệ thống thủy lực trục trặc do không chọn đúng đường ống. Tôi đã từng chứng kiến toàn bộ dây chuyền sản xuất phải ngừng hoạt động chỉ vì ai đó sử dụng sai vật liệu ống.
Công dụng chính của đường ống hệ thống thủy lực phải là đường ống kết cấu liền mạch. Trong số đó, ống thép cacbon kéo nguội là phổ biến nhất. So với ống hàn, kết cấu liền mạch ổn định và an toàn hơn. Mặc dù ống hàn tương đối rẻ, nhưng các đầu hàn dễ bị nứt dưới áp suất cao, gây nguy hiểm cho an toàn.
Năm 2018, tôi đã đến thăm một nhà sản xuất máy móc nhỏ tại Việt Nam. Họ sử dụng ống thủy lực có vật liệu không phù hợp. Sau nửa tháng sử dụng, các phụ kiện bị vỡ, gây rò rỉ nguy hiểm và thời gian ngừng hoạt động tốn kém. Việc lựa chọn ống phù hợp không chỉ là vấn đề kỹ thuật mà còn là vấn đề an toàn và chi phí.
Có 2 loại ống nào có thể sử dụng cho đường ống thủy lực?
Trong các ứng dụng thực tế, có những nhà sản xuất tiết kiệm tiền cho đường ống và gây ra hỏng hóc thiết bị. Ví dụ, trong môi trường ứng dụng áp suất cao, một đường ống tiêu chuẩn thấp được chọn, khiến toàn bộ hệ thống thủy lực bị hỏng.
Có hai loại ống thủy lực chính:
Ống thép liền mạch kéo nguội chính xác (như ASTM A179/A179M hoặc EN 10305) và ống thủy lực áp suất cao (như ASTM A519 hoặc EN 10297).
Loại trước cung cấp tính nhất quán về kích thước chính xác cho các ứng dụng tiêu chuẩn, trong khi loại sau cung cấp độ bền áp suất cao tuyệt vời cho các hệ thống trên 5.000 PSI.
Ví dụ, tôi hiểu:
Đối với máy móc nông nghiệp, hầu hết đều có áp suất dưới 4000 PSI, sử dụng độ chính xác ống liền mạch kéo nguội là đủ. Độ chính xác cao đảm bảo lắp đặt đúng. Bề mặt bên trong nhẵn có thể giảm sức cản.
Nhưng đối với thiết bị xây dựng hạng nặng, nên sử dụng ống thủy lực có khả năng chịu áp suất cao hơn. Những đường ống này đòi hỏi nhiều bước xử lý hơn và thử nghiệm nghiêm ngặt hơn. Đảm bảo kích thước chính xác cao hơn và độ bền cơ học cao hơn. Chúng đắt hơn, nhưng an toàn khi sử dụng, tỷ lệ hỏng hóc thấp và có thể tiết kiệm tiền về lâu dài.
Có sự khác biệt đáng kể trong quy trình sản xuất ống các loại khác nhau. Ống chính xác tiêu chuẩn thường được tạo hình bằng công nghệ kéo nguội, dựa vào khuôn để kéo giãn kim loại để đạt được kích thước mục tiêu; Ống cấp áp suất cao đòi hỏi các quy trình xử lý phức tạp hơn, bao gồm giảm ứng suất và nhiều quy trình xử lý nhiệt khác nhau, để tối ưu hóa cấu trúc vi mô của vật liệu.
Nhiều người mua cũng bỏ qua chìa khóa để có chứng nhận vật liệu tích cực. Tôi thường nhắc nhở khách hàng rằng họ có thể yêu cầu nhà máy cung cấp chứng nhận nhà máy và ống thủy lực chính xác phải có chứng nhận IATF 16949. Trên thực tế, có rất nhiều sản phẩm kém chất lượng trên thị trường và tôi đã thấy quá nhiều ống giả mạo với thông số kỹ thuật giả mạo xâm nhập vào thị trường. Ví dụ, tôi đã từng liên hệ với một nhà sản xuất thiết bị lớn, họ đã phải thu hồi một lô 50 thiết bị do các vấn đề với ống do nhà cung cấp cung cấp trong quá trình vận hành thực tế.
Ngoài ra, môi trường cũng là một yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn vật liệu. Yêu cầu áp suất tức thời không cao, nhưng nếu thiết bị cần phải ở trong môi trường ăn mòn trong thời gian dài thì hiệu suất chống ăn mòn cần được cải thiện.
Sự khác biệt giữa ống thủy lực và ống dẫn là gì?
Cuộc tranh luận về ống mềm so với ống nước xuất hiện trong hầu hết mọi dự án mà tôi tư vấn. Tháng trước, một khách hàng khăng khăng sử dụng tất cả các ống cho máy đào di động, sau đó tự hỏi tại sao hệ thống cứ hỏng.
Ống thủy lực là ống kim loại cứng cung cấp khả năng chịu áp suất tối đa và độ bền cho các ứng dụng cố định, trong khi ống thủy lực là ống dẫn mềm được làm từ chất đàn hồi và gia cố cho phép di chuyển giữa các thành phần. Ống cung cấp xếp hạng áp suất và tuổi thọ tốt hơn, trong khi ống mềm thích ứng với khớp nối máy và cách ly rung động.
Trong thiết kế hệ thống thủy lực thực tế, việc lựa chọn ống cứng và ống mềm cần phải xem xét nhiều yếu tố. Tôi đã tham gia thiết kế hệ thống thủy lực, từ máy móc nông nghiệp đơn giản đến thiết bị kỹ thuật tải trọng cao và đã phát triển một phương pháp ra quyết định thực tế.
Khi hệ thống có yêu cầu cao về khả năng chịu áp suất, độ ổn định của dòng chảy hoặc tuổi thọ, ống cứng thường là lựa chọn tốt hơn. Cấu trúc cứng của nó có thể duy trì độ kín của hệ thống trong điều kiện áp suất cao, nhiệt độ cao hoặc rung động, giảm nguy cơ rò rỉ. Có thể hiểu như sau: Ống cứng thủy lực giống như thân chính của hệ thống, cung cấp các kênh ổn định và hiệu quả để vận chuyển chất lỏng.
Ống mềm đóng vai trò là “khớp nối chuyển động” trong hệ thống thủy lực. Ống mềm có thể được sử dụng như một khớp nối để cho phép các bộ phận khác nhau của thiết bị cơ khí hoạt động. Ví dụ, giữa máy kéo và các phụ kiện của nó, hoặc giữa cabin và cần của máy đào. Sự kết hợp này với ống mềm có thể phối hợp tốt hơn với thiết bị cơ khí.
Để biết thêm thông tin về ống thủy lực, vui lòng tham khảo “Giải thích về ống thủy lực”
Trong thiết kế hệ thống thủy lực, có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc giữa ống và ống mềm. Ống thủy lực tiêu chuẩn tích hợp cấu trúc thép liền mạch. Độ dày thành của toàn bộ ống đồng đều và nhất quán. Ống mềm thủy lực là cấu trúc hỗn hợp nhiều lớp, thường bao gồm ba lớp: ống cao su tổng hợp bên trong, lớp gia cố ở giữa (lớp bện dây hoặc lớp xoắn ốc) và lớp bảo vệ bên ngoài.
Ống chính xác có thể chịu được áp suất cao hơn, một số có thể chịu được áp suất làm việc trên 700 bar. Trong khi đó, thành trong nhẵn của nó làm giảm đáng kể sức cản của chất lỏng, giảm thiểu các vấn đề về mất năng lượng và tỏa nhiệt. Độ dẫn nhiệt tuyệt vời do vật liệu kim loại mang lại giúp tản nhiệt và làm mát dầu thủy lực.
Tất nhiên, ống mềm cũng có những ưu điểm riêng. Độ linh hoạt tốt cho phép nó hấp thụ hiệu quả các rung động cơ học và biến động áp suất, bảo vệ các thành phần chính như thân máy bơm. Trong các thiết bị phức tạp, lợi thế linh hoạt của việc lắp đặt ống mềm là rõ ràng và trong nhiều trường hợp, nó hỗ trợ thay thế nhanh chóng tại chỗ mà không cần các công cụ đặc biệt.
Từ nhiều thập kỷ kinh nghiệm thực tế, tôi đã học được rằng các hệ thống tốt nhất sử dụng cả hai thành phần một cách chiến lược. Một khách hàng sản xuất đã giảm 30% yêu cầu bảo hành thiết bị của họ sau khi chúng tôi thiết kế lại hệ thống của họ để chỉ sử dụng đường ống cứng cho các đường ống áp suất chính và ống mềm chất lượng cao khi tính linh hoạt là hoàn toàn cần thiết.
Tiêu chuẩn hoàn thiện ống cho hệ thống thủy lực là gì?
Trong quá trình tham quan thực tế nhà máy, các đường ống thủy lực ở đó thường xuyên bị rỉ sét. Nguyên nhân của vấn đề không phải là vật liệu mà là lỗi trong quá trình xử lý bề mặt, dẫn đến khả năng chống ô nhiễm của đường ống không đủ.
Bề mặt bên trong phải đảm bảo độ nhẵn và độ nhám bề mặt (＜1.6um). Đảm bảo giảm sức cản của chất lỏng. Xử lý bề mặt bên ngoài của ống thủy lực thường là mạ kẽm, phốt phát hóa, sơn phun và khắc axit để chống ăn mòn.
Các kỹ sư thường bỏ qua giá trị thực sự của quy trình xử lý bề mặt của đường ống hệ thống thủy lực. Ngay cả sự khác biệt về xử lý bề mặt ở cấp độ micron cũng có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy và hiệu suất của toàn bộ hệ thống thủy lực.
Khi việc xử lý thành bên trong không đạt tiêu chuẩn, một loạt các phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra:
• Hiệu suất động lực học chất lưu giảm sút và xảy ra nhiễu loạn
• Hiệu suất truyền năng lượng của hệ thống giảm đáng kể
• Sự tích tụ nhiệt do ma sát gây ra sự gia tăng nhiệt độ dầu bất thường
• Các khuyết tật bề mặt vi mô trở thành điểm tích tụ chất gây ô nhiễm
• Nguy cơ ăn mòn cục bộ tăng lên đáng kể
Để đạt được độ hoàn thiện bên trong lý tưởng của ống thủy lực đòi hỏi một loạt các bước xử lý tinh tế. Sau khi kéo hoặc cán, ống thủy lực chất lượng cao trải qua quá trình làm sạch nghiêm ngặt. Các ống đặc biệt cũng cần được xử lý bằng cách ngâm chua hoặc đánh bóng cơ học để thành bên trong có thể đạt được trạng thái tốt nhất.
Phương pháp xử lý bề mặt ngoài của ống phải được xác định theo nhu cầu thực tế. Nếu ở trong môi trường nhiệt độ không đổi trong nhà, chỉ cần vệ sinh đơn giản và xử lý dầu chống gỉ. Điều này đảm bảo an toàn khi lưu trữ và tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt sau này.
Nhưng trong điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn, chẳng hạn như mạ kẽm, thì đây là lựa chọn tốt. Nó có thể ứng phó tốt hơn với môi trường ăn mòn nói chung. Nếu điều kiện làm việc đặc biệt khắc nghiệt, thì bạn phải cân nhắc đến lớp phủ nhựa epoxy.
Trong quá trình gia công chính xác, việc xử lý đầu ống đặc biệt quan trọng. Tất cả các vết cắt phải phẳng và vuông, và các cạnh phải được loại bỏ hoàn toàn bavia. Điều này có thể đảm bảo việc bịt kín các bộ phận kết nối và ngăn ngừa chất gây ô nhiễm xâm nhập vào ống trong quá trình lắp ráp. Tôi thường nhấn mạnh với nhóm rằng độ tin cậy của hệ thống thủy lực thường được phản ánh trong việc kiểm soát các chi tiết này.
Phần kết luận
Ống thủy lực là những anh hùng đằng sau hậu trường. Khi lựa chọn, bạn cần cân nhắc đến mức áp suất, điều kiện làm việc thực tế và điều kiện môi trường. Cho dù bạn chọn ống thép liền mạch hay ống mềm, vật liệu phù hợp và chất lượng tốt là những yếu tố quan trọng quyết định tính ổn định của hệ thống.
