Đồ án Thiết kế thiết bị đo rung động

Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 1 PHẦN I – TỔNG QUAN VỀ ĐO RUNG ĐỘNG 1.1. Các vấn đề cơ bản về kỹ thuật đo lƣờng 1.1.1 Khái niệm: Đo lƣờng là một quá trình đánh giá định hƣớng đại lƣợng cần đo để có kết quả bằng số với đơn vị đo. Kết quả đo lƣờng là giá trị bằng số của đại lƣợng cần đo Ax, nó bằng tỷ số của đại lƣợng cần đo X và đơn vị đo X0. Vậy quá trình có thể viết dƣới dạng: AX = OX X ⇔ X= Ax.X0 Đây là phƣơng trình cơ bản của phép đo, nó chỉ rõ sự so sánh đại lƣợng cần đo với mẫu và cho ra kết quả bằng số. Quá trình đo đƣợc tiến hành thông qua các thao tác cơ bản về đo lƣờng sau: - Thao tác xác định mẫu và thành lập mẫu. - Thao tác so sánh. - Thao tác biến đổi. - Thao tác thể hiện kết quả hay chỉ thị.  Phân loại các cách thực hiện phƣơng pháp đo : - Đo trực tiếp : là cách đo mà kết quả nhận đƣợc trực tiếp từ một Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 2 phép đo duy nhất . - Đo gián tiếp : là cách đo mà kết quả đƣợc suy ra từ phép đo ,từ sự phối hợp của nhiều phép đo trực tiếp. - Đo thống kê : là phép đo nhiều lần một đại lƣợng nào đó , trong cùng một điều kiện và cùng một giá.Từ đó dùng phép tính xác suất để thể hiện kết quả đo có độ chính xác cần thiết. 1.1.2. Các đại lƣợng đặc trƣng của kỹ thuật đo lƣờng 1.1.2.1 Tín hiệu đo và đại lƣợng đo : - Tín hiệu đo : là tín hiệu mang thông tin về giá trị của đại lƣợng đo.Nó có thể: + Tín hiệu liên tục Analog (A) + Tín hiệu rời rạc Digital (D) - Đại lƣợng đo : là một thông số xác định quá trình vật lý nào đó . Đại lƣợng đo đƣợc phân loại nhƣ sau: + Theo tính chất : - Đại lƣợng tiền định (đại lƣợng xác định đƣợc trƣớc) - Đại lƣợng đo ngẫu nhiên (đại lƣợng không xác định ) + Theo bản chất : - Đại lƣợng điện (bản thân nó mang năng lƣợng nhƣ : I ,U... - Đại lƣợng thông số ( R, L, C...) - Đại lƣợng không điện ( t0, F,P ,Q...) - Đại lƣợng theo thời gian ( t,ϕ,f...) Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 3 + Theo dụng cụ đo : - Vôn kế , Wattmet, tần số kế.... 1.1.2.2 Điều kiện đo: Các thông tin đo lƣờng bao giờ cũng gắn chặt với môi trƣờng sinh ra đại lƣợng đo. Khi tiến hành phép đo ta phải tính tới ảnh hƣởng của môi trƣờng đến kết quả đo và ngƣợc lại khi dùng dụng cụ đo không đƣợc để dụng cụ đo ảnh hƣởng đến đối tƣợng đo. Cần phải tính đến các điều kiện đo khác nhau để chọn thiết bị đo và tổ chức các phép đo cho tốt nhất. 1.1.2.3 Đơn vị đo: Đơn vị đo là giá trị đơn vị tiêu chuẩn về một đại lƣợng đo nào đấy đƣợc quốc tế quy định mà mỗi quốc gia đều phải tuân theo. Trên thế giới ngƣời ta đã chế tạo ra những đơn vị tiêu chuẩn đƣợc gọi là các chuẩn., trong đó có 7 đơn vị cơ bản : - Chiều dài là mét (m) - Khối lƣợng là kilôgam (kg) - Thời gian là giây (s) - Cƣờng độ dòng điện là ampe (A) - Rung động (in/s,mm/s,Hz,kcp) - Cƣờng độ ánh sáng là Candela (cd) Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 4 - Số lƣợng vật chất là mol (mol) Ngoài ra còn có các đơn vị kéo theo trong các lĩnh vực khác ... 1.1.3. Thiết bị đo và Các phƣơng pháp đo. 1.1.3.1 Thiết bị đo : Là thiết bị kỹ thuật dùng để gia công tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện lợi cho ngƣời quan sát. Thực hiện phép đo: - Thiết bị tạo mẫu : Là thiết bị đo để khôi phục một đại lƣợng vật lý nhất định. Thiết bị mẫu phải đạt độ chính xác cao. - Dụng cụ đo : Là thiết bị để gia công các thông tin đo lƣờng và thể hiện kết quả đo dƣới dạng con số, đồ thị hoặc bảng số...tuỳ theo cách biến đổi tín hiệu và chỉ thị, dụng cụ đo đƣợc chia thành dụng cụ đo tƣơng tự (anlog) và dụng cụ đo chỉ thị số (Digital). - So sánh : + Thiết bị tự động + Ngƣời điều khiển - Biến đổi Kết quả đo trình cơ bản của phép đo, nó chỉ rõ sự so sánh đại lƣợng cần đo với mẫu và cho ra kết quả bằng số. Quá trình đo đƣợc tiến hành thông qua các thao tác cơ bản về đo lƣờng sau: Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 5 - Thao tác xác định mẫu và thành lập mẫu. - Thao tác so sánh. - Thao tác biến đổi. - Thao tác thể hiện kết quả hay chỉ thị.  Phân loại các cách thực hiện phƣơng pháp đo Đo trực tiếp : là cách đo mà kết quả nhận đƣợc trực tiếp từ một phép đo duy nhất. Đo gián tiếp : là cách đo mà kết quả đƣợc suy ra từ phép đo ,từ sự phối hợp của nhiều phép đo trực tiếp. Đo thống kê : là phép đo nhiều lần một đại lƣợng nào đó , trong cùng một điều kiện và cùng một giá.Từ đó dùng phép tính xác suất để thể hiện kết quả đo có độ chính xác cần thiết. Kết quả đo Phƣơng pháp biến đổi thẳng: • Chuyển đổi (khâu đầu): biến đổi giữa hai đại lƣợng vật lý với nhau. + Chuyển đổi điện - điện - liên tục rời rạc (A/D) - rời rạc liên tục (D/A) Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 6 + chuyển đổi không điện - điện : là đại lƣợng không điện (t0, p ,F) sang đại lƣợng điện (U, I....). • Mạch đo (biến đổi ): các mạch tính toán nhƣ: + Mạch cộng, mạch trừ, mạch tích phân + Mạch khuyếch đại ,mạch logic (and, or, not....) • Chỉ thị (khâu cuối): để thể hiện kết quả đo + Dùng kim chỉ , tự ghi + Chỉ thị số Dùng biến đổi thẳng là những cái đo trực tiếp(vôn kế, ampe kế). X: là đại lƣợng đo XK: là đại lƣợng chuẩn phản hồi ΔX = X − XK - So sánh cân bằng : X − X = ΔX = 0 - So sánh không cân bằng : ΔX ≠ 0⇒ X = XK + ΔX 1.1.4.Các đại lƣợng đặc trƣng cơ bản - Sai số tuyệt đối : Δ = Xđo − Xthực Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 7 Xđo : do các dụng cụ đo đƣợc Xthực : giá trị mẫu (do dụng cụ đo hay giá trị thực). - Sai số tƣơng đối : γ% = %100 Xthuc - Sai số quy đổi : X%(cấp chính xác dụng cụ đo) γqd% = %100 max max X Xmax : là sai số lớn nhất của thang đo Δmax : là sai số tuyệt đối của thang đo - Độ nhạy (S): S = X Y Tuyến tính S = dX dY Phi tuyến tính X : là đại lƣợng vào Y : là đại lƣợng ra Độ nhạy là độ biến thiên tƣơng đối giữa đại lƣợng ra và vào: S = S1.S2.S3.....Sn - Tổng trở vào ,ra của dụng cụ: Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 8 - Tổng trở vào của dụng cụ là tổng trở của dụng cụ đó - Tổng trở ra là tổng trở đầu ra. - Các dụng cụ đo có tổng trở thích hợp để khi đo các tín hiệu không bị sai lệch. - Đặc tính động: + Khi xét các đặc tính động: - Đặc tính biên độ (trong quá trình quá độ) - Đặc tính pha tần .Vì các đại lƣợng đo (không biến thiên hoặc biến thiên chậm và đại lƣợng biến thiên nhanh). Độ tin cậy và tính kinh tế: phụ thuộc vào trình độ, khoa học Q xác suất hỏng P xác suất không hỏng Q.P = 1⇒ Q↓ ⇒ P↑. Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 9 Phần II - ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐO CÁC ĐẠI LƢỢNG KHÔNG ĐIỆN ĐO RUNG ĐỘNG 2.1. Khái niệm về rung động và đo rung động Rung động đơn giản là sự di chuyển qua lại của máy hoặc các bộ phận máy. Tất cả các thành phần máy di chuyển qua lại hay dao động qua lại là đang rung động. Rung động máy có thể có nhiều dạng khác nhau. Một thành phần máy có thể dao động một khoảng cách lớn hoặc nhỏ, nhanh hoặc chậm và có thể cảm nhận đƣợc âm thanh và nhiệt. Rung động máy thƣờng có thể cố ý đƣợc tạo ra nhờ thiết kế của máy và tùy vào mục đích sử dụng của máy nhƣ sàng rung, phễu nạp liệu, băng tải, máy đánh bóng, máy dầm đất, v.v…. Nhƣng hầu hết, rung động máy là không mong muốn và nó thƣờng gây ra những hƣ hỏng cho máy.. để đo đƣợc rung động thì phải có dụng cụ đo, thông thƣờng trong công nghiệp rung động đƣợc đo bằng cảm biến và phƣơng pháp này tiện lợi là có thể truyền tín hiệu rung động đi xa không ảnh hƣởng tới sự làm việc của hệ thống khi cần xác định rung động. Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 10 2.1.2 Tính chất của rung động Rung động có thể là rung động tuần hoàn, rung động ngẫu nhiên và rung động tắt dần. Trong đó phổ biến nhất là rung động tuần hoàn. Rung động của máy có tính tuần hoàn, đƣợc xác định qua ba thông số cơ bản: chuyển vị, vận tốc, gia tốc. Mối quan hệ giữa chuyển vị gia tốc và vận tốc ứng với tần số của một rung động, cho thấy: - Chuyển vị càng cao thì tần số càng thấp, vì vậy cần đo chuyển vị khi tần số rung động thấp - Vận tốc có giá trị không đổi khi tần số thay đổi và thể hiện rõ nhất ở khoảng tần số trung bình. Vì vậy, đo vận tốc rung động thƣờng đƣợc áp dụng trong giám sát rung động liên tục. - Gia tốc càng cao khi tần số rung động càng cao. Vì vậy, đo gia tốc thƣờng áp dụng trong giám sát rung đông có tần số rung động lớn. Nếu đo đƣợc gia tốc của rung động thì có thể suy ra vận tốc và chuyển vị bằng phép tích phân. Tuy nhiên để có gia tốc bằng cách lấy vi phân từ vận tốc thì tín hiệu rất dễ bị nhiễu do tính chất của mạch điện tử vi phân không chống nhiễu tốt nhƣ mạch tích phân. Rung động ngẫu nhiên, thƣờng xảy ra một cách tự nhiên và đƣợc đặc trƣng bằng quá trình chuyển động bất thƣờng không bao giờ lặp lại một cách chính xác. Rung động tức thời, là rung động không liên tục (tắt dần). Rung động này có thể là xung va đập. Xung va đập là một rung động có tần số rất cao và là rung đông tắt dần. Đo xung va đập là một trong những phƣơng pháp phân tích rung động rất phổ biến hiện nay. 2.1.3 Các nguyên nhân gây nên rung động Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 11 Có nhiều nguyên nhân khác nhau gây rung động cho thiết bị, máy và hệ thống sản xuất nhƣ: - Mất cân bằng. - Không đồng trục. - Các mối lắp ghép bị lỏng. - Cộng hƣởng dao động. - Trục bị cong. - Thiết bị không phù hợp... Dƣới đây đề cập đến một số nguyên nhân chính gây ra rung động, từ đó có thể phát hiện và đƣa ra các giải pháp loại bỏ hoặc làm giảm bớt các rung động này. - Mất cân bằng : Sự phân bố khối lƣợng không đồng đều trên bộ phận quay gây nên mất cân bằng. Sự phân bố khối lƣợng không đồng đều đƣợc mô hình hóa tại một điểm và đƣợc gọi là đốm nặng. Giá trị mất cân bằng = trọng lượng mất cân bằng × khoảng cách từ tâm quay đến vị trí trọng lượng mất cân bằng Hoặc: Giá trị cân bằng = trọng lƣợng của đĩa quay x khoảng cách giữa tâm quay với đĩa tâm. Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 12 Nhƣ đƣợc trình bày trong hình 2 mất cân bằng nghiêm trọng thƣờng tạo ra một biên độ cao bất thƣờng tại vận tốc tới hạn và biên độ giảm xuống sau khi vƣợt qua vận tốc tới hạn. Tuy nhiên sau khi giảm xuống biên độ này vẫn còn lớn hơn so với biên độ của rôto cân bằng. Khi đốm nặng chỉ hiện diện trong một mặt phẳng đơn thì gọi là mất cân bằng tĩnh. Có thể phát hiện ra hiện tƣợng này bằng cách đặt trục rôto lên đồ gá của thiết bị cân bằng. Rôto sẽ tự quay đến khi đốm nặng di chuyển đến vị trí thấp nhất. Khi đốm nặng hiện diện trong hơn một mặt phẳng thì gọi là mất cân bằng động. Trong trƣờng hợp này, đặt trục lên đồ gá sẽ không thấy đƣợc tình trạng mất cân bằng. Lực ly tâm do không cân bằng gây ra rung động. Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 13 2.1.4 Phân tích rung động Theo phép phân tích Fourier thì một đƣờng cong tuần hoàn bất kỳ, cho dù phức tạp đến đâu, đều có thể biểu diễn bằng một tập hợp các đƣờng cong hình sin thuần túy. Số phần tử trong tập hợp này có thể vô hạn. Số phần tử càng lớn, đƣờng cong có đƣợc càng trùng khớp với đƣờng cong cần phân tích. a = a1 + a2. Năm 1965 hai nhà bác học J. W. Cooley và J. W. Tukey đã đề xuất cách chuyển phép phân tích Fourier sang dạng logarit gọi là phƣơng pháp chuyển đổi Fourier nhanh FFT (Fast Fourier Transformation). Phƣơng pháp này là công cụ rất hiệu quả để phân tích rung động với sự trợ giúp của máy tính. 2.1.5 Đánh giá rung động Các đơn vị đo lƣờng rung động thƣờng là: mm, mm/s, m/s2. Ngoài ra để đánh giá rung động ngƣời ta có thể áp dụng một số giá trị đo nhƣ: giá trị đỉnh (Xp), “đỉnh đến đỉnh” (Xp-t-p), trị tuyệt đối giá trị trung bình và giá trị mức quân phƣơng (RMS). Giá trị Xp-t-p và Xp tƣơng ứng với các đỉnh của chuyển vị. Hai giá trị này chỉ thích hợp cho các rung động điều hòa đơn giản, vì chúng chỉ phụ thuộc vào độ lớn tức thời của rung động không cho thấy đƣợc đặc tính của rung động trong một khoảng thời gian. - Trị tuyệt đối giá trị trung bình đƣợc xác định theo công thức sau: Mặc dù thông số này đƣợc xác định trong khoảng thời gian chu kỳ T hay có thể xác định trong một giới hạn quan tâm. Tuy nhiên giá trị này vẫn không quan hệ trực tiếp đến bất kỳ thông số vật lý nào của rung động thƣờng dùng. Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 14 - Giá trị RMS đƣợc xác định trong khoảng thời gian nhất định và đƣợc sử dụng phổ biến. Giá trị này đƣợc cho bởi công thức sau: Giá trị RMS có quan hệ trực tiếp đến thành phần năng lƣợng của rung động và đƣợc sử dụng phổ biến trong các thiết bị đo rung động. 2.1.6 Tỷ lệ tuyến tính và logarit Trong thực tế, khoảng giá trị của rung động rất rộng vì vậy vận tốc và gia tốc của rung động thƣờng đƣợc đo trong các thang tuyến tính hay thang logarit với đơn vị đo là dB. Cụ thể nhƣ sau: Ngoài ra trong kỹ thuật đo rung động còn nhiều kiểu thang đo khác tùy trƣờng hợp cụ thể mà sử dụng loại thang đo phù hợp. Trong tài liệu hƣớng dẫn sử dụng thiết bị đo, nhà sản xuất sẽ nêu rõ về thang đo và đơn vị sử dụng. 2. 1.7 Pha Pha giống nhƣ biên độ và tần số, đƣợc dùng nhƣ là tham số để phân tích rung động. Ngƣời ta thƣờng so sánh pha của chi tiết đang rung động với pha của của một mẫu kiểm tra, hay so sánh pha của hai bộ phận trong một kết cấu đang rung động, để dự đoán hƣ hỏng của các loại máy quay. Kỹ thuật đo pha của rung động đƣợc ứng dụng trong các máy cân bằng, máy đo độ đồng trục. 2.2 Mô tả rung động máy Để phân tích chính xác tình trạng máy, đầu tiên chúng ta phải mô tả chính xác các trạng thái hay triệu chứng của máy. Bằng cách xem, cảm nhận và lắng nghe rung động máy, có lúc chúng ta có thể xác định đƣợc độ mạnh của rung động một cách tƣơng đối. Chúng ta có thể quan sát các loại rung động máy xuất hiện rất mạnh hoặcđáng chú ý hoặc Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 15 khôngđáng kể. Chúng ta cũng có thể chạm vào vị trí vòng bi đang rung và cảm nhận sức nóng hoặc nghe thấy tiếng ồn, và từ ó kết luận rằng có vấnđề với vòng bi.Tuy nhiên việc mô tả rung động chung chung nhƣ thế là không chính xác và phụ thuộc vào sự đánh giá chủ quan của mỗi ngƣời. Có thể ngƣời này cho là mạnh quá ngƣời khác lại cho là có thể chấp nhậnđƣợc. Sự mô tả bằng lời nói thƣờng khôngđảm bảo độ tin cậy. Để phân tích chính xác một rung động, nó cần thiết phải mô tả sự rung động theo một cách thức nhất quán và đảm bảo độ tin cậy. Sự phân tích rung động dựa trên sự mô tả bằng con số hơn là sự mô tả bằng lời nói, giúp cho việc phân tích và truyền đạt đƣợc chính xác. Có hai con số quan trọng nhất mô tả rung động máy là biên độ (amplitude) và tần số (frequency). Biên độ mô tả mức độ rung động và tần số mô tả tốc độ dao động của rung động. Cả biên độ và tần số rung động cung cấp cơ sở cho việc xác định nguyên nhân gốc rễ của rung động. Biên độ rung động là độ lớn của sự rung động.Một máy với biên độ rung động lớn thì sẽ có một chuyển động dao động mạnh, nhanh và lớn.Nếu biên độ càng lớn thì chuyển động này càng lớn hoặc ứng suất gây ra bởi máy càng lớn và khả năng dẫn đến hƣ hỏng máy càng lớn.Vì thế mà biên độ cho thấy mức độ “khốc liệt” của rung động.Nói chung, mức độ hay biên độ của rung động còn liên hệ tới: (a) khoảng chuyển động rung động (b) tốc độ của chuyển động (c) lực kết hợp với chuyển động Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 16 Nhƣng trong hầu hết các trƣờng hợp, tốc độ và biên độ vận tốc (velocity amplitude) của máy cho thông tin hữu ích về tình trạng của máy. Vậy vận tốc là gì? Nó đơn giản là tốc độ đƣợc đo theo một chiều xácđịnh. Xem hình: Biên độ vận tốc có thể biểu diễn theo các thuật ngữ nhƣ peak value (giá trị đỉnh) hoặc RMS (root-mean-square value – giá trị hiệu dụng). Biên độ vận tốc tối đa hay đỉnh (peak) của một máy đang rung động đơn giản là giá trị tốc độ rung động maximum (peak) có đƣợc của máy trong một chu kỳ thời gian : Trái ngƣợc với biên độ vận tốc tối đa, biên độ vận tốc RMS của rung động máy cho chúng ta biết năng lƣợng rung động của máy. Năng lƣợng rung động càng cao,biên độ RMS càng lớn. Cụm từ „root-mean-square‟ thƣờng viết tắt là RMS và nên nhớ rằng biên độ RMS luôn luôn thấp hơn biên độ tối đa hay biên độ đỉnh (peak amplitude). Hai đơn vị biên độ vận tốc đƣợc sử dụng phổ biến là inches/second (in/s) và millimeters/second (mm/s). Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 17 Tần số (Frequency) là khi một thành phần của máy đang rung động nó sẽ lặp lại các chu kỳ chuyển động. Phụ thuộc vào lực gây ra sự rung động, thành phần của máy đó sẽ dao động nhanh hay chậm. Ở tốc độ mà một thành phần của máy dao động đƣợc gọi là tần số dao động hay tần số rung động. Tần số rung động càng nhanh thì dao động càng nhanh. Chúng ta có thể xác định tần số của một thành phần đang rung động bằng cách đếm số chu kỳ dao động sau mỗi giây. Ví dụ, m ột thành phần đi qua 5 chu kỳ trong 1 giây có nghĩa là nó đang rung động ở một tần số 5 chu kỳ/giây (5cps). Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 18 . Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 19 Những thông tin mà một waveform cho biết, phụ thuộc vào khoảng thời gian và độ phân giải của một waveform. Thời khoảng của một waveform là tổng chu kỳ thời gian qua đi mà có thể biết đƣợc từ một waveform. Trong hầu hết các trƣờng hợp, một vài giây Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 20 là đủ.Độ phân giải của một waveform là một số đ o mức độ chi tiết trong waveform và đƣợc xácđịnh bằng số điểm d ữliệu mô tả hình dạng của m ột waveform. Nếu càng nhiều điểm thì biểu đồwaveform càng chi tiết. - Biểu đồ dạng phổ là : Một loại biểu diễn khác thƣờng đƣợc sử dụng phổ biến trong phân tích rungđộng là biểu đồ spectrum. Một spectrum là một biểu đồ biểu diễn các tần số ở một thành phần máy đang rung động cùng với các biên độ ởmỗi t ần s ố đó. Hình dƣới đây là một ví dụvềmột spectrum vận tốc. Nhƣng tại sao một thành phần máy duy nhất mà lại có đồng thời rung động ở nhiều hơn một tần số. Trả lời nằm trong thực tế rằng, sự rung động máy, khác với sự chuyển động dao động đơn giản của một quả lắc, nó không chỉ có một chuyển động rung động đơn giản mà thông thƣờng nó bao gồm nhiều chuyển động rung động xảy ra đồng thời. Lấy ví dụ : spectrum vận tốc của một gối đỡ thƣờng cho thấy rằng vòng bi đang rung Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 21 động không chỉ ở một tần số mà ở nhiều tần số khác nhau. Sự rung động ở một vài tần số có thể là do chuyển động của các chi tiết trong vòng bi, ngoài ra còn ở các tần số khác là do sự tác động của các răng của bánh răng hoặc có các tần s ố khác là do sự quay tròn của cánh quạt làm mát motor. Một spectrum cho thấy các tần số mà ở đ ó xảy ra sự rung động nên nó là công cụ phân tích rung động rất hữu ích. Bằng việc phân tích các tần số riêng của một thành phần máy đang rung động cũng nhƣ các biên độ tƣơng ứng với mỗi tần số đ ó, và chúng ta có thể tìm ra có sự liên hệ với nguyên nhân gây ra rung động và tình trạng của máy. Ngƣợc lại, một waveform lại không cho thấy một cách rõ ràng các tần số mà ở đ ó xảy ra sự rung động. Thay vào đó, một waveform lại chỉ biểu diễn giá trị tổng thể overall. Cho nên sẽ không dễ dàng khi chẩn đoán hƣ hỏng bằng biểu đồ waveform. Cho nên ngoại trừ có một vài trƣờng hợp đặc biệt, các spectrum đóng vai trò là công cụ quan trọng cho việc phân tích rung động máy. Các thông tin mà một spectrum chứa đựng phụ thuộc vào giá trị Fmax (tần số maximum) và độ phân giải (resolution) của spectrum đó. Fmax là giới h ạn t ần s ố của m ột spectrum có thể biểu diễn. Giá trị Fmax này bao nhiêu phụ thuộc vào tốc độ vận hành của máy. Tốc độ vận hành càng cao thì Fmax càng phải cao.Độ phân giải của một spectrum là một số đ o mức độ chi tiết của spectrum, và đƣợc xác định bởi số đƣờng phổ mô tả hình dạng của biểu đồ spectrum. Càng nhiều đƣờng phổ thì mức độ chi tiết của spectrum càng cao. 2.3 Cách đo rung động của máy spectrum (biểuđồ dang phổ). Khi chúng ta đo rung động máy chúng ta thƣờng đo các spectrum rung động, khi mà spectrum của một thành phần rung động nói cho chúng ta biết một sự liên hệ với tình trạng máy cũng nhƣ nguyên nhân gây ra rung động. Nói một cách tự nhiên, spectrum đóng vai trò sống còn, vì những thông tin có giá trị và đạt Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 22 đƣợc độ chính xác. Những điều cần phải chú ý để đảm bảo các số đo đƣợc chính xác : - Nhận ra những máy nào cần phải theo dõi rung động - Cách gắn các cảm biến đo rung động. - Xác định đƣợc cần cài đặt các thông số đo nào. - Cách lấy số đo một cách có hệ thống  Những máy cần phải đo rung động : Khi quyết định máy nào cần theo dõi, các máy thiết yếu critical nên đƣợc ƣu tiên so với các máy khác.Việc lựa chọn các máy thiết yếu cần đƣợc theo dõi dựa trên các quy tắc cơ bản sau đây để tránh sự tốn kém không cần thiết : (a) Các máy đòi hỏi việc sửa chữa khó khăn, lâu dài và tốn kém khi bị hƣ hỏng. (b) Các máy thiết yếu đối với việc tạo ra sản phẩm và sự vận hành chung của cả nhà máy. (c) Những máy mà có tần suất hƣ hỏng cao. (d) Những máy mà đang đƣợc đánh giá về độ tin cậy. (e) Những máy mà ảnh hƣởng tới an toàn sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng sống. 2.4 Nguyên lý làm việc của các thiết bị đo rung động Trƣớc khi lấy số đ o rung động, ta phải gắn một cảm biến mà có thể theo dõi rung động của máy đƣợc đo. Có nhiều loại cảm biến đo rung động khác nhau. Tuy nhiên loại gia tốc kế accelerometer thƣờng đƣợc sử dụng nhất vì có nhiều ƣu điểm hơn các loại khác. Gia tốc kế là một cảm biến mà tạo ra một tín hiệu điện mà tỉ lệ với sự gia tốc của thành phần rung động. Vậy gia tốc của một thành phần rung động là một số đ o về lƣợng thay đổi của vận tốc của thành phần rung động. Tín hiệu gia tốc đƣợc tạo ra bởi gia tốc kế gắn trên thiết bị đ o rung động và lần lƣợt chuyển đổi tín hiệu thành một tín hiệu v ậ n t ố c . Phụ thuộc vào sự lựa chọn c ủa ngƣời Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 23 s ử dụng, tín hiệu có thể biểu diễn thành biểu đồ dạng sóng vận tốc (waveform vận tốc) hay một biểu đồ phổ vận tốc (spectrum vận tốc). Một spectrum vận tốc đƣợc chuyển đổi từ biểu đồ waveform vận tốc bằng một công thức toán học gọi là Fast Fourier Transform hay FFT (gọi là chuyển đổi Fourier). Sơ đồ dƣới đây giải thích đơn giản cách thu thập dữ liệu rung động. 2.5 Cách gắn cảm biến gia tốc kế Hầu hết các máy đều có các cơ cấu quay. Moto, bơm, máy nén, quạt, băng tải, hộp số, tất cả đều liên quan đến các cơcấu chuyển động quay và thƣờng sử xuyên sử dụng trong các máy. Hầu hết các cơ cấu quay đều có ổ đỡ để đỡ toàn bộ trọng lƣợng của các bộ phận quay và chịu các lực tổ hợp của chuyển động quay và rung động. Nói chung, một lƣợng lớn lực đƣợc đỡ bởi ổ đỡ. Và cũng không ngạc nhiên hƣ hỏng luôn xảy ra tại ổ đỡ và đây là nơi xuất hiện và phát triển các hiện tƣợng hƣ hỏng. Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ