Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị thử mỏi cáp bán tự động

Ở nước ta hiện đang sử dụng cả hai loại cầu treo dây võng và cầu treo dây văng. Xu hướng hiện nay, với những công trình cầu lớn, số cầu treo dây văng được thiết kế và thi công mới ngày một nhiều như: cầu Nhật Tân, cầu Mỹ Thuận, cầu Cần Thơ, cầu Bãi Cháy, cầu Rạch Miễu... Đối với các công trình cầu treo nhỏ thì số lượng cầu treo dây võng được thiết kế và thi công mới nhiều, điển hình là Dự án 186 cầu treo dân sinh.

Thiết bị mỏi cáp được chế tạo

Đối với hệ cầu dây, hệ dây chịu lực là chủ yếu với tính chất tải trọng động do tác động của gió, của hoạt tải... do vậy khả năng chịu mỏi của cáp có vai trò quan trọng trong việc thiết kế, thi công và khai thác.

Nhằm kiểm soát chất lượng cáp trước khi đưa vào lắp đặt, sử dụng thì cần phải kiểm soát chất lượng rất chặt chẽ, từ vật liệu đầu vào, quy trình sản xuất, bảo dưỡng, kiểm tra sản phẩm cuối cùng. Để có thể thí nghiệm mỏi cho cáp cầu treo các đơn vị phải đưa ra nước ngoài để thí nghiệm gây lãng phí tiền của và ảnh hưởng nhiều đến thời gian thi công công trình. Mặt khác, các thiết bị thử nghiệm hiện đại hiện nay của các nước có nền công nghệ tiên tiến trên thế giới đều có giá thành rất cao, việc mua sắm các thiết bị này đòi hỏi lượng kinh phí lớn và không thuận tiện trong việc sửa chữa, bảo dưỡng, thay thế với trình độ công nghệ trong nước.

Hiện nay, chưa có đề tài nào nghiên cứu, chế tạo trong nước các thiết bị phục vụ công tác thử nghiệm khả năng chịu mỏi của cáp dùng cho hệ cầu dây. Trước thực tế này, nhóm nghiên cứu đến từ Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông vận tải, do TS. Nguyễn Văn Thịnh đứng đầu, đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị thử mỏi cáp bán tự động” nhằm góp phần phục vụ công tác thiết kế, chế tạo các thiết bị phục vụ công tác thử nghiệm khả năng chịu mỏi của cáp nhằm đáp ứng nhu cầu của thực tiễn, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và xã hội.

Giao diện giám sát hệ thống

Sau hai năm tập trung nghiên cứu, Đề tài đã thực hiện được một số vấn đề sau:

Đề tài đã nghiên cứu xu hướng phát triển của cầu treo ở Việt Nam và trên thế giới, các hư hỏng cầu do mỏi cáp gây nên, các nghiên cứu, tiêu chuẩn qui định về kiểm tra thử mỏi cáp nhằm đánh giá chất lượng của cấp trước khi đưa vào sử dụng.

Nghiên cứu máy thử mỏi cáp của các hãng trên thế giới và ở Việt Nam làm cơ sở cho việc lựa chọn loại máy thử mỏi thiết kế, chế tạo trong nước. Đề tài đã chọn máy thử mỏi tao cáp phù hợp với tình hình thi công thực tế ở nước ta hiện nay là các bó cáp được thi công lắp đặt ngay tại công trường, nên để kiểm tra đánh giá chất lượng bó cáp chúng ta chỉ cần đánh giá chất lượng tao cáp, vừa phản ánh đúng tính chất chịu lực, theo tiêu chuẩn cho phép, vừa tiết kiệm được kinh phí chế tạo.

Trên cơ sở trình độ công nghệ gia công và nguồn vật tư sẵn có trên thị trường, đề tài lựa chọn phương án nhập ngoại một số cụm chi tiết trong nước chưa chế tạo được hoặc chế tạo không hiệu quả; đồng thời tính toán, thiết kế các cụm, chi tiết có thể chế tạo trong nước để giảm giá thành chế tạo thiết bị mà vẫn đảm bảo được chất lượng và độ chính xác.

Nghiên cứu các giải pháp áp dụng trong thiết kế, chế tạo để các các xưởng sản xuất cơ khí vừa và nhỏ hoàn toàn có để gia công được, đảm bảo chất lượng và giá thành hạ. Trong đó việc thiết kế, chế tạo bơm tạo lực rung động có khả năng thay đổi chiều dòng chất lỏng công tác là giải pháp hiệu quả nhất, có thể thay thế hệ thuỷ lực tạo rung động bằng van servo đắt tiền, đòi hỏi chế độ bảo dưỡng khắt khe, giải pháp này đã giảm yêu cầu công nghệ cao, khắt khe về dạng nguyên lý đơn giản, vật tư có sẵn, yêu cầu công nghệ gia công không cao, các xưởng chế tạo máy vừa và nhỏ hoàn toàn đáp ứng được. Đề tài đã dùng biến tần để thay đổi tần số lực rung động thông qua vận tốc quay của động cơ thay cho hệ điều khiển cơ thuỷ lực phức tạp, đắt tiền, giải pháp này rất hiệu quả, tin cậy và có hiệu quả kinh tế cao.

Với quan điểm phát huy nội lực, tận dụng những tiềm năng sẵn có trong nước và yêu cầu về hiện đại hoá các thiết bị thí nghiệm phục vụ ngành Giao thông vận tải, Viện luôn luôn coi trọng việc ứng dụng những tiến bộ khoa học công nghệ, tìm những giải pháp khả thi áp dụng vào lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy thi công nói chung, thiết bị thí nghiệm nói riêng nhằm đáp ứng nhu cầu của sản xuất ngày càng cao theo sự phát triển của đất nước.

Thông qua nghiên cứu lựa chọn các phương án thiết kế, chế tạo và một số giải pháp khoa học công nghệ trên đã góp phần thiết kế, chế tạo thành công: “Thiết bị thử mỏi cáp bán tự động”. Thiết bị có thể Thí nghiệm tao cáp đường kính 12,7mm và 15,2mm, loại dùng phổ biến hiện nay trong việc gia công các bó cáp phục vụ thi công cầu treo ở Việt Nam và trên thế giới, đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn hiện hành, giá thành thiết bị chỉ bằng 45% giá nhập của Trung Quốc.

Qua thử nghiệm bước đầu, hệ thống thiết bị do đề tài chế tạo đã đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cần thiết và phù hợp với công tác thử nghiệm, đánh giá độ bền mỏi của cáp cầu treo ở nước ta và được đơn vị kiểm định độc lập cấp chứng chỉ.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17188/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.M.H (NASATI)