Trả lời trực tiếp: Ống mềm thủy lực gồm ba phần có vai trò khác nhau: lớp trong tiếp xúc dầu, lớp gia cường chịu áp suất, lớp ngoài chống mài mòn và thời tiết. Phần lớn hỏng sớm không đến từ áp suất vượt mức mà từ lắp sai: uốn quá gắt, xoắn ống, hoặc để ống cọ vào kết cấu.
Nội dung thuộc chuyên trang Thủy lực & khí nén của cokhi.net, cụm Hệ thống thủy lực — ở góc cấu tạo và nguyên nhân hỏng, không giới thiệu hay so sánh sản phẩm.
Ba lớp làm ba việc khác nhau
Trong hệ thống thủy lực, ống mềm là phần tử duy nhất vừa phải kín dưới áp cao vừa phải biến dạng được. Nó không phải một khối vật liệu đồng nhất mà là kết cấu nhiều lớp, mỗi lớp giải một bài toán riêng.
- Lớp trong phải tương thích hóa học với dầu và chịu được nhiệt độ làm việc. Nếu chọn sai loại theo môi chất, lớp này trương nở hoặc phân hủy từ bên trong mà nhìn ngoài chưa thấy gì.
- Lớp gia cường — bện sợi hoặc quấn thép — là phần thật sự chịu áp suất. Số lớp và cách bố trí quyết định khả năng chịu áp và độ mềm dẻo, và hai thứ này ngược chiều nhau: càng chịu áp cao thì càng cứng, càng khó uốn.
- Lớp ngoài bảo vệ lớp gia cường khỏi mài mòn cơ học, ẩm và tia UV. Lớp ngoài rách chưa làm ống mất chức năng ngay, nhưng mở đường cho ăn mòn ăn vào lớp gia cường thép — từ đó ống hỏng từ trong ra, theo cơ chế tương tự bài ăn mòn điện hóa.
Vì vậy một vết rách lớp ngoài phải được coi là dấu hiệu cần thay, chứ không phải khuyết tật thẩm mỹ.
Bốn kiểu lắp sai làm ống hỏng sớm
| Kiểu lắp sai | Chuyện gì xảy ra bên trong | Dấu hiệu nhận ra |
|---|---|---|
| Uốn dưới bán kính cho phép | Lớp gia cường ở bụng cong bị ép, ở lưng cong bị kéo — ứng suất dồn vào một tiết diện | Đoạn cong sát ngay đầu nối, ống bị bẹp nhẹ |
| Xoắn ống khi lắp | Các lớp bện bị vặn lệch khỏi hướng thiết kế, khả năng chịu áp giảm ngay | Vạch dọc in trên vỏ ống bị xoắn thành đường ren |
| Lắp căng, không chừa dư | Ống bị kéo khi cơ cấu chuyển động hoặc khi có áp; ống có áp còn co ngắn lại | Ống thẳng căng như dây đàn giữa hai đầu nối |
| Để ống cọ vào kết cấu hoặc cọ nhau | Lớp ngoài mòn dần tại một điểm cố định | Vệt mòn sáng trên vỏ, thường ở cùng một chỗ |
Bảng nêu quan hệ kiểu lắp sai – cơ chế hỏng – dấu hiệu; bảng không nêu trị số bán kính uốn tối thiểu hay áp suất làm việc, vì các trị số này quy định cho từng loại ống cụ thể và phải lấy từ tài liệu của chính loại ống đó.
Vì sao ống có áp lại co ngắn, và điều đó đổi cách lắp thế nào?
Khi có áp suất bên trong, ống bị đẩy phình ra theo đường kính, và vì thể tích vật liệu không đổi nên nó co lại theo chiều dài. Đây là hiện tượng vật lý bình thường, không phải lỗi.
Hệ quả thực tế rất cụ thể: nếu lắp ống vừa khít giữa hai đầu nối lúc không áp, thì khi có áp ống sẽ bị kéo căng và toàn bộ lực đó dồn vào hai chỗ nối — đúng nơi yếu nhất của cụm. Vì vậy nguyên tắc lắp là luôn chừa một khoảng dư đủ để ống co mà không bị kéo.
Với cụm ống đi kèm cơ cấu chuyển động, khoảng dư còn phải tính cho toàn bộ hành trình, và đường ống phải được dẫn sao cho không bị uốn gắt tại vị trí cuối hành trình — chỗ mà bán kính uốn nhỏ nhất thường xuất hiện. Hành trình và lực của cơ cấu là dữ liệu đầu vào cho việc này, xem cách tính chọn ở bài xy lanh thủy lực: cấu tạo và cách tính chọn.
Thay ống mềm theo tình trạng hay theo lịch?
Cả hai, và phải hiểu rõ vì sao cần cả hai. Ống mềm xuống cấp theo thời gian ngay cả khi không làm việc, vì vật liệu lớp trong và lớp ngoài lão hóa; đồng thời nó cũng xuống cấp theo số chu kỳ áp suất.
Vì vậy chương trình bảo trì thường ghép: kiểm tra bằng mắt định kỳ để bắt các dấu hiệu ở bảng trên, cộng với thay theo chu kỳ cho ống ở vị trí quan trọng. Cách phân vai giữa hai nhóm biện pháp này trình bày ở bài bảo trì phòng ngừa, khắc phục và dự báo, và cách đưa vào biểu mẫu nằm ở bài kế hoạch bảo trì phòng ngừa.
Một chỉ báo gián tiếp đáng theo dõi là mức sạch của dầu: mảnh vụn từ lớp trong bị bong sẽ xuất hiện trong dầu trước khi ống vỡ, xem cách đọc ở bài độ sạch dầu thủy lực ISO 4406.
Câu hỏi thường gặp
Ống mềm phồng lên một chỗ thì còn dùng được không? Không. Phồng cục bộ nghĩa là lớp gia cường tại chỗ đó đã đứt hoặc mất khả năng chịu lực, và chỉ còn lớp trong giữ áp. Đây là trạng thái sắp vỡ, phải thay chứ không theo dõi tiếp.
Có thể nối hai đoạn ống mềm với nhau không? Về mặt cơ khí thì có, nhưng mỗi mối nối thêm vào là thêm một điểm rò và thêm sức cản. Với đường dài, giải pháp thường dùng là ống cứng cho đoạn cố định và chỉ dùng ống mềm ở đoạn có chuyển động hoặc rung.
Vì sao ống mới thay vẫn hỏng nhanh như ống cũ? Vì nguyên nhân nằm ở cách lắp hoặc điều kiện làm việc, không nằm ở ống. Nếu bán kính uốn, đường dẫn ống và điểm cọ xát chưa sửa thì ống mới đi lại đúng con đường của ống cũ — cùng logic với việc thay chi tiết mà chưa sửa nguyên nhân đã nêu ở bài sự cố hệ thống thủy lực.