Các phương pháp cân bằng động chi tiết quay Phạm Thị Thúy Trường Đại học Công nghệ Luận văn ThS ngành: Cơ học vật thể rắn; Mã số: 60 44 21 Người hướng dẫn: GS.TSKH. Nguyễn Cao Mệnh Năm bảo vệ: 2007 Abstract: Tổng quan về vấn đề cân bằng động rô to, giới thiệu các phương pháp cân bằng động đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Tập trung nghiên cứu một cách có hệ thống về cân bằng động rô to phẳng, các phương pháp thông dụng trong cân bằng động ngoài hiện trường cũng như trong các máy chuyên dụng. Đối với rô to dài không biến dạng, nghiên cứu đã chứng tỏ rằng có thể đưa về cân bằng trên 2 mặt phẳng, trình bày các phương pháp cân bằng đối với loại rô to này, đồng thời viết phương trình chuyển động làm sáng tỏ các phương pháp trên Keywords: Chi tiết máy; Cơ học; Cơ học vật thể rắn; Phương pháp cân bằng động Content MỞ ĐẦU Một trong các bộ phận thường gặp trong máy là các chi tiết quay (thường gọi là rô to, theo định nghĩa của ISO, rô to là vật quay có các cổ trục tựa trên ổ đỡ [5]). Nguồn gây ra dao động phổ biến nhất là mất cân bằng của rô to. Mất cân bằng xẩy ra trong trường hợp chung nhất là khi trục quán tính chính của rô to không trùng với trục quay hình học, một trong các thể hiện của nó là trọng tâm của rô to không nằm trên trục quay. Khi rô to quay sẽ sinh ra lực ly tâm mà tổng hợp các lực này tạo thành hợp lực và ngẫu lực. Các lực này gây ra dao động và tiếng ồn khi máy chạy, truyền lực xuống ổ đỡ và móng, làm giảm tuổi thọ của máy do mòn ổ đỡ, cổ trục và đồng thời làm ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân do làm việc trong môi trường rung và ồn quá mức cho phép. Lực ly tâm do mất cân bằng còn gây ra những hiện tượng khác như hiện tượng đảo dầu ở các ổ trượt dẫn đến hiện tượng mất ổn định của máy [3]. Việc cân bằng động tức là căn chỉnh lại khối lượng để làm giảm các hiện tượng trên xuống dưới mức cho phép. Hầu như đối với tất cả rô to, việc cân bằng ngày nay được xem như một công việc tối quan trọng vì xu thế hiện nay là để tăng công suất máy, người ta tăng tốc độ quay tới vài chục nghìn vòng/phút. Lực ly tâm tỷ lệ với bình phương tốc độ quay, nên dù khối lượng mất cân bằng (lệch tâm) rất nhỏ nhưng cũng tạo ra lực ly tâm lớn [6]. Đối với các máy quay hiện đại như động cơ điện, máy phát điện, máy tuốc bin, máy nén khí, quạt thông gió v,v với việc tăng tốc độ quay thì việc cân bằng động coi như một mệnh lệnh và mức dao động cho phép phải chấp nhận một cách nghiêm ngặt [3,6]. Đối với cân bằng động rô to, có thể phân ra thành 2 loại: Cân bằng động trên máy chuyên dụng và cân bằng động tại hiện trường. Cân bằng động trên máy chuyên dụng tức là sau khi chế tạo rô to người ta cân bằng hàng loạt ngay tại xưởng trên máy cân bằng chuyên dụng cho vài loại sản phẩm. Còn cân bằng tại chỗ tức là khi hệ thống máy đã được lắp ráp hoàn chỉnh, ta tiến hành cân bằng rô to tại nơi làm việc, hoặc cũng có thể máy đã đưa vào sản xuất một thời gian, khi phát hiện vấn đề về rung, ồn mạnh do mất cân bằng gây ra thì ta phải tiến hành cân bằng tại chỗ. Cân bằng động tại chỗ có các ưu điểm là: Không cần phải tháo máy làm mất thời gian dừng máy lâu và không phải tốn kém cho việc tháo lắp và chuyên chở; các bộ phận của máy được cân bằng đồng thời và kết quả cuối cùng là dao động tổng thể của máy giảm xuống dưới mức cho phép, vì trong thực tế có khi từng bộ phận cân bằng tốt, nhưng khi lắp tổng thể vẫn bị dao động mạnh; được tiến hành trong điều kiện vận hành bình thường gần như khi sản xuất nên kết quả cuối cùng là tình trạng chấp nhận được trong sản xuất. Người ta thấy rằng những hư hỏng cơ học giảm đi nhiều nếu rô to không những chỉ được cân bằng tại xưởng mà còn được kiểm tra sau lắp ráp và cân bằng động tại hiện trường khi cần. Tuy nhiên, nhiều loại rô to sản xuất hàng loạt thì việc cân bằng động tại xưởng trên máy cân bằng động chuyên dụng là rất cần thiết và quan trọng. Trong sản xuất có cả cân bằng tĩnh và cân bằng động. Về nguyên lý, đối với rô to ngắn (còn gọi là chi tiết quay phẳng) thì chỉ cần cân bằng tĩnh là đủ, nhưng trong thực tế do ảnh hưởng của ma sát và nhiều nguyên nhân khác nữa nên đối với các loại rô to việc cân bằng động sẽ giải quyết tổng thể hơn. Tóm lại, cân bằng động là một khâu rất quan trọng đối với rô to, làm giảm dao động và ồn của máy, tăng tuổi thọ cho máy, giảm ảnh hưởng xấu đến môi trường làm việc của công nhân và giảm thời gian sửa chữa, dừng máy và gián đoạn sản xuất. References Tiếng Anh 1. ISO 1940-1. 2. J.S.Rao (1988), Rotor Dynamics, New York. 3. J.M. Vance (1988), Rotordynamics of turbomachinery, New York. 4. M.J Goodwin (1989), Dynamics of Rotor - Bearing Systems, London. 5. Hatto Schneider (1991), Balancing Technology, Schenck. 6. C.M.Harris, Allan G. Piersol (2002), Harris’ shock and Vibration Handbook (fifth edition), McGraw-Hill. 7. Robert C. Eisenmann Sr.P.E and Robert C. Eisenmann, Jr. Machinery Malfunction Diagnosis and Correction. 8. Nguyen Cao Menh (2002), “The balancing of rotating machinery as nonlinear system”. Vietnam Journal of Mechanics, Volume 21(3), pp165-172. Tiếng Việt 9. N.V.Kolexnik (1970), Khử rung cho máy (dịch từ tiếng Nga), NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 10. Nguyễn Văn Đạo (1971), Các phương pháp cơ bản trong dao động phi tuyến, NXB Khoa học và Kỹ thuật. 11. TCVN 6373:1998. 12. Nguyễn Cao Mệnh và Phạm Thị Thúy (2007), “Một giải pháp mô phỏng để cân bằng động rô to trong hệ phi tuyến yếu”, Báo cáo Hội nghị Cơ học toàn quốc 12/2007. . đề cân bằng động rô to, giới thiệu các phương pháp cân bằng động đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Tập trung nghiên cứu một cách có hệ thống về cân bằng động rô to phẳng, các phương pháp. phương pháp cân bằng đối với loại rô to này, đồng thời viết phương trình chuyển động làm sáng tỏ các phương pháp trên Keywords: Chi tiết máy; Cơ học; Cơ học vật thể rắn; Phương pháp cân bằng động. độ quay thì việc cân bằng động coi như một mệnh lệnh và mức dao động cho phép phải chấp nhận một cách nghiêm ngặt [3,6]. Đối với cân bằng động rô to, có thể phân ra thành 2 loại: Cân bằng động