Chuyển đến nội dung chính

Lý thuyết cơ bản về rung động máy (P1)



Lý thuyết rung động và phân tích tín hiệu dữ liệu rung động là chủ đề phức tạp và là những chủ đề của nhiều sách giáo khoa. Mục đích của phần này là cung cấp lý thuyết đủ để cho phép các khái niệm về dữ liệu rung động và các phân tích của chúng được hiểu rõ trước khi khi bắt đầu các cuộc thảo luận sâu hơn trong phần sau của mô-đun này.
LÝ THUYẾT RUNG ĐỘNG
Một dao động là một chuyển động định kỳ hay tự lặp lại sau một khoảng thời gian nhất định. Khoảng thời gian này được gọi là chu kỳ dao động T. Một biểu đồ hay biên dạng rung động được thể hiện trong hình 3.1 cho thấy chu kỳ T và khoảng dịch chuyển cực đại hay biên độ X0. Nghịch đảo của chu kỳ này, được gọi là tần số f của rung động mà có thể được biểu diễn trong đơn vị của chu kỳ trong một giây (cps) hay Hertz (Hz). Một hàm điều hòa là hàm đơn giản của chuyển động định kỳ và được thể hiện trong hình 3.2 là hàm điều hòa cho các dao động nhỏ của con lắc đơn giản. Một mối quan hệ có thể thể được biểu diễn bằng phương trình sau:
X = X0 sin(ωt)
Trong đó:
X = lượng dịch chuyển của dao động (phần nghìn của một inch, hay mils)
X0 = lượng dịch chuyển cực đại hay biên độ (mils)
ω =  tần số góc (radians/giây)
t = thời gian (giây).


ĐỊNH DẠNG RUNG ĐỘNG THỰC TẾ
Quá trình phân tích rung động đòi hỏi việc thu thập dữ liệu máy phức tạp và sau đó phải được giải mã. Trái ngược với các đường cong dao động lý thuyết đơn giản thể hiện trong hình 3.1 và 3.2 trên đây, dữ liệu cho một phần của thiết bị là vô cùng phức tạp. Điều này là đúng bởi vì có nhiều nguồn thông thường của rung động. Mỗi nguồn tạo ra đường cong của riêng mình, nhưng đây là những đường cong cơ bản thêm vào và hiển thị dạng tổng hợp. Các đường cong này có thể được hiển thị trong hai định dạng: miền thời gian và miền tần số.
MIỀN THỜI GIAN
Dữ liệu rung động được vẽ theo biên độ so với thời gian được gọi là dữ liệu miền thời gian (time domain). Một số ví dụ đơn giản được thể hiện trong hình 3.1 và 3.2. Một ví dụ về sự phức tạp của các loại dữ liệu cho một phần thực tế của máy móc công nghiệp được thể hiện vào trong hình 3.3.
Các biểu đồ miền thời gian phải được sử dụng cho tất cả các máy móc chuyển động thẳng và chuyển động qua lại. Chúng có ích trong phân tích tổng thể của chuỗi máy  để nghiên cứu những thay đổi trong điều kiện hoạt động. Tuy nhiên, dữ liệu miền thời gian gặp khó khăn khi sử dụng. Bởi vì tất cả các dữ liệu rung động được thêm vào để thể hiện dịch chuyển tổng tại bất kỳ thời điểm nhất định, rất khó để xác định riêng của bất kỳ nguồn rung động xác định.

Nhà vật lý và nhà toán học Pháp Jean Fourier đã xác định rằng các hàm dữ liệu không phải điều hòa như dữ liệu rung động miền thời gian, nó là những tổng hợp toán học của các hàm dao động điều hòa đơn. Các đường cong nét đứt trong hình 3.4 thể hiện cho thành phần riêng điều hòa, đường cong tổng không phải dao động điều hòa được biểu diễn bởi đường nét liền.
Những loại dữ liệu thường xuyên được lấy trong thời gian sống của một máy, so sánh trực tiếp với dữ liệu lịch sử ở cùng một tốc độ chạy và tải. Tuy nhiên, điều này là không thực tế vì sự khác biệt trong hoạt động nhà máy thay đổi từng ngày và cả sự thay đổi trong tốc độ chạy. Điều này ảnh hưởng đáng kể đến dữ liệu và làm cho không thể thể so sánh với dữ liệu lịch sử.
MIỀN TẦN SỐ
Từ một quan điểm thực tế, các hàm số rung động điều hòa đơn giản có liên quan đến tần số quay của các thành phần quay hoặc di chuyển. Do đó, các tần số này là bội số của tốc độ quay cơ bản của chuỗi máy, mà được thể hiện bằng số vòng mỗi phút (rpm) hoặc chu kỳ mỗi phút (cpm). Xác định các tần số này là bước cơ bản đầu tiên trong phân tích các điều kiện hoạt động của máy.
Dữ liệu miền tần số thu được bằng cách chuyển đổi dữ liệu miền thời gian bằng cách sử dụng một kỹ thuật toán học gọi là biến đổi Fast Fourier (FFT). FFT cho phép mỗi thành phần rung động của một phổ tần phức tạp của máy được hiển thị như là một đỉnh  tần số rời rạc. Biên độ miền tần số có thể được di chuyển trên một đơn vị thời gian so với một tần số cụ thể, được vẽ như trục-Y so với tần số là trục-X. Điều này là trái ngược với phổ miền thời gian, tổng các vận tốc của tất cả các tần số và vẽ tổng theo trục-Y so với thời gian là trục-X. Một ví dụ của một biểu đồ miền tần số hay tín hiệu rung động được hiển thị trong hình 3.5.



Dữ liệu miền tần số được yêu cầu cho thiết bị hoạt động ở tốc độ chạy nhiều hơn một và tất cả các ứng dụng quay. Bởi vì các trục X của phổ tần số bình thường hóa tốc độ quay, một sự thay đổi trong tốc độ chạy sẽ không ảnh hưởng đến biểu đồ. Một thành phần rung động đó là hiện diện ở tốc độ vẫn sẽ được tìm thấy trong cùng một vị trí trên biểu đồ  cho một tốc độ quay sau khi bình thường hóa, mặc dù biên độ có thể khác nhau.
GIẢI THÍCH DỮ LIỆU RUNG ĐỘNG
Yếu tố để sử dụng phân tích tín hiệu rung động cho việc bảo trì dự đoán, chẩn đoán hư hỏng và các ứng dụng khác là khả năng để phân biệt giữa các dạng rung động bình thường và bất thường. Rung động là bình thường cho một phần máy quay hoặc di chuyển. Ví dụ trong số này là sự quay bình thường của trục và rô to, sự tiếp xúc của vòng bi, bánh răng, v.v... Tuy nhiên, vấn đề cụ thể với máy móc thiết bị tạo ra các rung động bất thường chưa được nhận dạng. Ví dụ trong số này là lỏng bu lông, lệch tâm trục, mòn vòng bi, rò rỉ, dấu hiệu của mỏi kim loại.
Bảo dưỡng dự đoán sử dụng phân tích tín hiệu rung động dựa trên các sự kiện sau đây, mà hình thành cơ sở cho các phương pháp được sử dụng để xác định và định lượng các nguyên nhân gốc rễ của sự hư hỏng:
1.      Tất cả các vấn đề máy móc thông thường và các dạng hư hỏng có thành phần tần số rung động khác nhau có thể được phân lập và xác định.
2.      Một tín hiệu rung động miền tần số thường được sử dụng để phân tích bởi vì nó bao gồm các đỉnh rời rạc, mỗi cái đại diện một nguồn rung động cụ thể.
3.      Có một nguyên nhân, được gọi là một hàm về lực, cho tất cả các thành phần tần số trong tín hiệu rung động chuỗi máy.
4.      Khi tín hiệu của một máy được so sánh theo thời gian, nó sẽ lặp lại cho đến khi một số sự kiện thay đổi các mô hình rung động (tức là, biên độ của mỗi thành phần rung động riêng biệt sẽ vẫn không đổi cho đến khi có một sự thay đổi trong các hoạt động của chuỗi máy).
Trong khi một sự tăng hay giảm về biên độ có thể chỉ ra sự xuống cấp của chuỗi máy, điều này không phải là luôn luôn như vậy. Những biến đổi về tải, thực tế vận hành và một loạt các thay đổi bình thường khác cũng tạo ra một sự thay đổi về biên độ của một hay nhiều thành phần tần số tín hiệu rung động. Ngoài ra, một điều quan trọng là cần lưu ý rằng một biên độ thấp hơn không cần thiết phải chỉ ra một sự cải thiện về tình trạng cơ khí của chuỗi máy.
Vì vậy, điều quan trọng là phải hiểu rõ nguồn gốc của các thay đổi biên độ.
THIẾT BỊ ĐO ĐỘ RUNG
Dữ liệu rung động được thu bởi các bước sau đây:
(1) Gắn một đầu dò vào máy tại các vị trí khác nhau, thường là vỏ máy và gối đỡ
(2) sử dụng một thiết bị thu thập dữ liệu cầm tay, được gọi là thiết bị giám sát rung động hay thiết bị phân tích, để kết nối với các đầu dò lấy số đo rung động.
ĐẦU ĐO
Các đầu dò phổ biến nhất được sử dụng để có được các phép đo rung động là một gia tốc kế. Nó được tích hợp các màng áp điện (thường nhạy cảm về áp lực) để chuyển đổi năng lượng cơ học sang tín hiệu điện. Thiết bị này thường tích hợp một khối nặng treo giữa hai màng áp điện. Khối nặng này sẽ di chuyển để đáp ứng với các rung động và ép vào các màng áp điện mà sẽ gửi một tín hiệu điện mỗi lần khối nặng ép nó.
MÁY PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG CẦM TAY
Các máy phân tích rung động cầm tay tích hợp một bộ vi xử lý cho phép nó chuyển đổi tín hiệu điện về mặt toán học tính theo gia tốc trên một đơn vị thời gian, thực hiện một FFT và lưu trữ dữ liệu. Nó có thể được lập trình để tạo ra các cảnh báo và hiển thị dữ liệu. Các dữ liệu được lưu trữ bởi máy phân tích có thể được tải về một máy tính cá nhân hay một máy tính mạnh mẽ hơn thực hiện hiện các phân tích phức tạp hơn, lưu trữ, phục hồi dữ liệu và tạo báo cáo.

Mời xem tiếp phần tiếp theo
Tác giả: Kỹ sư Nguyễn Thanh Sơn - chuyên gia bảo dưỡng máy quay. 

Related Posts by Categories



Nhận xét

Bài đăng xem nhiều

Dung sai và các chế độ lắp ghép bề mặt trụ trơn [pdf]

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Ví dụ bạn cần gia công 1 trục bơm ly tâm 1 cấp, khi lên bản vẽ gia công thì cần dung sai gia công, việc chọn dung sai gia công thì căn cứ vào kiểu lắp ghép như vị trí lắp vòng bi: đối với vòng trong vòng bi với trục bơm thì sẽ lắp theo hệ thống lỗ (vì kích thước vòng bi không thay đổi được), nên việc lắp chặt hay trung gian là do bạn lựa chọn dựa trên các tiêu chí ở dưới. Còn thân bơm với vòng ngoài vòng bi thì lắp theo hệ trục (xem vòng ngoài vòng bi là trục). Bạn cũng cần lưu ý việc lắp chặt hay trung gian có thể ảnh hưởng đến khe hở vòng bi khi làm việc nên cần cân nhắc cho phù hợp với điều kiện vận hành, loại vòng bi (cùng loại vòng bi, vòng bi C2, C3 có khe hở nhỏ hơn C4, C4 nhỏ hơn C5). Nếu bạn đang dùng C3, lắp trung gian mà chuyển sang lắp chặt có thể làm giảm tuổi thọ vòng bi vì khe hở giảm hoặc không đáp ứng yêu cầu làm việc. Sơ đồ miền dung sai Miền dung sai Miền dung sai được tạo ra bằng cách phối hợp giữa  1 sai

Bảo trì năng suất toàn diện (Total Productive Maintenance)

Toàn bộ file điện tử powerpoint này: TPM P-1.ppt 1382K TPM P-2.ppt 336K TPM P-3.ppt 2697K Link download http://www.mediafire.com/?upl33otz5orx0e1

Cách kiểm tra và đánh giá vết ăn khớp (tooth contact) của cặp bánh răng

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Hộp số với cặp bánh răng nghiêng Tooth contact là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền của bánh răng Mục đích Các bánh răng phải có tải trọng phân bố đều trên bề mặt răng khi làm việc ở điều kiện danh định.  Nếu tải trọng phân bố không đều, áp lực tiếp xúc và ứng suất uốn tăng cục bộ , làm tăng nguy cơ hư hỏng.  Gear Run Out của bánh răng là gì? cách kiểm tra Bánh răng và hộp số, phần 3: Phân tích dầu tìm nguyên nhân hư hỏng bánh răng. Bánh răng và Hộp số, phần 2: Các loại hộp số, bôi trơn, hư hỏng thường gặp Bánh răng và hộp số, phần 1: Các loại bánh răng (types of gears) Để đạt được sự phân bố tải đều, bánh răng cần có độ chính xác trong thiết kế, sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các bộ phận của hộp số. Các yếu tố này được kiểm tra, test thử nghiệm và kiểm tra tại xưởng của nhà sản xuất thiết bị. Lắp đặt đúng cách tại hiện trường là bước cuối cùng để đảm bảo khả năng ti

Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và xử lý nhiệt

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Điều cần thiết là chọn vật liệu và xử lý nhiệt thích hợp phù hợp với ứng dụng dự kiến ​​của bánh răng. Vì các bánh răng được ứng dụng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau, chẳng hạn như máy móc công nghiệp, thiết bị điện/điện tử, đồ gia dụng và đồ chơi, và bao gồm nhiều loại vật liệu, nên chúng tôi muốn giới thiệu các vật liệu điển hình và phương pháp xử lý nhiệt của chúng. Hộp số 1. Các loại vật liệu chế tạo bánh răng a) S45C (Thép cacbon dùng cho kết cấu máy): S45C là một trong những loại thép được sử dụng phổ biến nhất, chứa lượng carbon vừa phải ( 0,45% ). S45C dễ kiếm được và được sử dụng trong sản xuất bánh răng trụ thẳng, bánh răng xoắn, thanh răng, bánh răng côn và bánh răng trục vít bánh vít . Xử lý nhiệt và độ cứng đạt được: nhiệt luyện độ cứng Không < 194HB Nhiệt luyện bằng cách nung nóng, làm nguội nhanh (dầu hoặc nước) và ram thép, còn gọi là quá trìnhT

Một số thiết bị chưng cất

Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của nền công nghiệp thế giới và nước nhà, các ngành công nghiệp cần rất nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao. Chưng cất  ( distillation ) là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp lỏng ra thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng một nhiệt đo. Chưng cất = Gia nhiệt + Ngưng tụ Ta có thể phân biệt chưng cất ra thành quy trình một lần như trong phòng thí nghiệm để tách một hóa chất tinh khiết ra khỏi một hỗn hợp, và chưng cất liên tục, như trong các tháp chưng cất trong công nghiệp.  Xem kênh Youtube của Bảo Dưỡng Cơ Khí!  Hãy đăng ký kênh để nhận thông báo video mới nhất về Thiết bị chưng cất  Trong nhiều trường hợp có một tỷ lệ nhất định của hỗn hợp hai chất lỏng mà không thể tiếp tục tách bằng phương pháp chưng cất được nữa. Các hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp đẳng phí. Nếu muốn tăng nồng độ của cồn phải dùng đến các phương pháp tinh cất đặc biệt khác. Có thể sử dụng các loại tháp chưng cất

Giới thiệu về Tua bin khí (Gas Turbine)

Turbine khí, còn được gọi là tuốc bin khí  (Gas Turbine) , là một loại động cơ nhiệt được sử dụng để chuyển đổi nhiệt năng thành năng lượng cơ học thông qua quá trình đốt cháy khí và chuyển động quay turbine. Một máy phát điện Generator kéo bởi một tuốc bin khí. Đây là tổ hợp của máy nén khí + tuốc bin khí + máy phát điện. Không khí được hút vào và nén lên áp suất cao nhờ một máy nén. Nhiên liệu cùng với không khí này sẽ được đưa vào buồng đốt để đốt cháy. Khí cháy sau khi ra khỏi buồng đốt sẽ được đưa vào quay turbine. Vì thế nên mới gọi là turbine khí. Năng lượng cơ học của turbine một phần sẽ được đưa về quay máy nén, một phần khác đưa ra quay tải ngoài, như cách quạt, máy phát điện... Đa số các turbine khí có một trục, một đầu là máy nén, một đầu là turbine. Đầu phía turbine sẽ được nối với máy phát điện trực tiếp hoặc qua bộ giảm tốc. Riêng mẫu turbine khí dưới đây có 3 trục. Trục hạ áp gồm máy nén hạ áp và turbine hạ áp. Trục cao áp gồm máy nén cao áp và turbine cao áp. Trục th

Tải miễn phí phần mềm triển khai hình gò

Phần mềm này sẽ giúp các bạn đưa ra bản vẽ triển khai gia công đầy đủ và chính xác, cho phép các bạn xuất ra bản vẽ Autocad để tiện hơn cho việc tính toán, in ấn , quản lý. [MF] —–  nhấn chọn để download Lưu ý: sau khi giải nén và cài đặt thì chép pns4.exe (có sẵn sau khi giải nén) đè lên file pns4.exe mới. Phiên bản này có đầy đủ kích thước với các kiểu ống và help. Nên chạy run as administrator trong win 7. Xin chào bạn!  Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.  Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi. Nguyễn Thanh Sơn

Khe hở mặt răng (backlash) và khe hở chân/đỉnh răng (root/tip clearance)

Viết bài : Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Các thông số cơ bản của bánh răng Về những thông số của bánh răng, có rất nhiều thông số để phục vụ cho quá trình gia công, thiết kế và lắp đặt máy. Tuy nhiên có một số thông số cơ bản bắt buộc người chế tạo cần phải nắm rõ, gồm: Đường kính Vòng đỉnh (Tip diameter): là đường tròn đi qua đỉnh răng, da = m (z+2) . Đường kính Vòng đáy (Root diameter): là vòng tròn đi qua đáy răng, df = m (z-2.5) . Đường kính Vòng chia (Reference diameter): là đường tròn tiếp xúc với một đường tròn tương ứng của bánh răng khác khi 2 bánh ăn khớp với nhau, d = m.Z   Số răng: Z=d/m Bước răng (Circular Pitch): là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vòng chia, P=m. π Modun: là thông số quan trọng nhất của bánh răng, m = P/π ; ha=m. Chiều cao răng (whole depth): là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vòng chia; h=ha + hf=2.25m, trong đó ha=1 m, hf=1,25 Chiều dày răng (w

CÔNG NGHỆ GIA CÔNG VẬT LIỆU BẰNG DÒNG HẠT MÀI

Gia công dòng hạt mài (Abrasive Jet Machining - AJM)   1. Nguyên lý gia công :                                                   Hình 1: Nguyên lý gia công dòng hạt mài.  Gia công dòng hạt mài là phương pháp bóc vật liệu khi dòng khí khô mang hạt mài với vận tốc cao tác động lên chi tiết. Sự va đập của các phần tử hạt mài vào bề mặt chi tiết gia công tạo thành một lực tập trung đủ lớn, gây nên một vết nứt nhỏ, và dòng khí mang cả hạt mài và mẩu vật liệu nứt (mòn) đi ra xa. Phương pháp này rất thuận lợi để gia công các loại vật liệu giòn, dễ vỡ. Khí bao gồm nhiều loại như không khí, CO2, nitơ, heli,…  Khí sử dụng có áp suất từ 0,2 - 1,4 MPa, dòng khí có hạt mài có vận tốc lên đến 300m/s và được điều khiển bởi một van. Quá trình thường được thực hiện bởi một công nhân điều khiển vòi phun hướng dòng hạt mài chi tiết.  Xem kênh Youtube của Bảo Dưỡng Cơ Khí!  Hãy đăng ký kênh để nhận thông báo video mới nhất về Công nghệ gia công kim loại 2. Thiết bị và dụng cụ :  a. Máy:   Hình 2: Sơ đồ củ

Sơ đồ tuabin khí chu trình hỗn hợp (combined cycle)

Viết bài KS Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com CCGT được gọi là chu trình kết hợp trong nhà máy điện, có sự tồn tại đồng thời của hai chu trình nhiệt trong một hệ thống, trong đó một lưu chất làm việc là hơi nước và một lưu chất làm việc khác là một sản phẩm khí đốt. Giải thích rõ hơn: Turbine khí chu trình hỗn hợp (Combined Cycle Gas Turbine - CCGT) là một hệ thống phát điện sử dụng cùng một nguồn nhiên liệu để vận hành hai loại máy phát điện khác nhau: một máy phát điện dẫn động bởi tuabin khí (gas turbine) và một máy phát điện dẫn động bởi tuabin hơi nước (steam turbine). Hệ thống CCGT được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện, do có thể giảm thiểu lượng khí thải và tăng tính hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng. Nhà máy điện CCGT Trong hệ thống CCGT, nguồn nhiên liệu (thường là khí tự nhiên natural gas hoặc dầu) được đốt trong máy tuabin khí dẫn động cho máy phát điện generator để sản xuất điện. Hơi nước được tạo ra từ lò hơi thu hồi nhiệt (Heat Recove

Nghe Podcast Bảo Dưỡng Cơ Khí