Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo rung để phân tích tình trạng làm việc của ổ lăn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - NGUYỄN PHƢƠNG VÂN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO RUNG ĐỂ PHÂN TÍCH TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA Ổ LĂN Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Thái Nguyên - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Lời cam đoan Tôi xin cam đoan kết trình bày luận văn thân thực hiện, chƣa đƣợc sử dụng cho khóa luận tốt nghiệp khác Theo hiểu biết cá nhân, chƣa có tài liệu khoa học tƣơng tự đƣợc công bố, trừ thông tin tham khảo đƣợc trích dẫn Tháng 04 năm 2014 Nguyễn Phƣơng Vân Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Lời cảm ơn Trƣớc hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hƣớng dẫn khoa học tôi, thầy giáo PGS.TS Hoàng Vị, ngƣời tận tình bảo, động viên giúp đỡ cho nhiều suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp Đồng thời xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí nhƣ Ban chủ nhiệm Khoa Đào tạo sau đại học trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp – Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân đồng nghiệp động viên giúp đỡ suốt thời gian học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Mục lục Danh mục hình ảnh Danh mục bảng biểu MỞ ĐẦU Giới thiệu Mục tiêu nghiên cứu 10 Kết dự kiến 10 Phƣơng pháp phƣơng pháp luận 10 + Nghiên cứu sở 11 Nội dung luận văn 11 CHƢƠNG 1: Ổ LĂN VÀ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA Ổ LĂN 12 1.1 Ổ lăn thƣờng dùng 12 1.1.1 Giới thiệu chung 12 1.1.2 Các thông số vận hành vòng bi 15 1.2 Các tình trạng hỏng nguyên nhân gây hỏng ổ lăn 16 1.2.1 Các hoạt động bất thƣờng, nguyên nhân biện pháp khắc phục 17 1.2.2 Các dạng hỏng thƣờng gặp ổ lăn 19 1.3 Một số giải pháp đánh giá tình trạng hỏng ổ 25 1.3.1 Theo dõi tình trạng làm việc ổ lăn dựa yếu tố nhiệt độ 25 1.3.2 Theo dõi phân tích rung động 27 1.3.3 Theo dõi phân tích dầu bôi trơn 29 1.3.4 Kỹ thuật NDT 30 1.3.5 Kỹ thuật siêu âm 31 1.4 Kết luận chƣơng 34 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 36 2.1 Mô hình thí nghiệm thu nhận tín hiệu dao động 36 2.1.1 Sơ đồ chung mô hình thí nghiệm 36 2.1.2 Thiết bị đo lực 38 2.1.3 Thiết kế, chế tạo chi tiết mô hình thí nghiệm 41 2.2 Lắp ghép chi tiết để tạo thành mô hình hoàn chỉnh 42 2.3 Kết luận chƣơng 46 CHƢƠNG 3: THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 47 3.1 Thiết lập thí nghiệm 47 3.1.1 Các trang thiết bị thí nghiệm 47 3.1.2 Lắp đặt thiết bị thí nghiệm 47 3.1.3 Trình tự thực thí nghiệm 48 3.2 Kết thí nghiệm 54 3.2.1 Phân tích kết thí nghiệm theo miền thời gian 54 3.2.1.1 Đo rung động ổ bi 6203 thiết bị thí nghiệm chế tạo 54 3.2.1.2 Đo rung động ổ bi côn mô hình máy đo ma sát 59 3.2.2 Phân tích kết thí nghiệm theo miền tần số 62 3.2.2.1 Đặc tính tần số hƣ hỏng ổ bi 62 3.2.2.2 Phân tích kết đo rung động theo miền tần số 63 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.3 Kết luận chƣơng 67 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 69 4.1 Các kết đạt đƣợc 69 4.2 Đề xuất hƣớng nghiên cứu 70 Tài liệu tham khảo 72 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Danh mục hình ảnh Hình 1 Cấu tạo ổ lăn 12 Hình Các loại ổ bi 14 Hình Các loại ổ đũa 14 Hình Rỗ tróc ổ lăn 20 Hình Một số hình ảnh rỗ vòng bi 21 Hình Một số hình ảnh mòn ổ bi 22 Hình Một số hình ảnh nứt gẫy vòng bi 23 Hình Hình ảnh bề mặt vòng bi bị biến dạng dư 24 Hình Gỉ sét bám vòng bi 25 Hình 10 Giám sát tình trạng làm việc số thiết bị thông qua hình ảnh nhiệt hồng ngoại 26 Hình 11 Đo phân tích rung động phương pháp phân tích phổ FFT 29 Hình 12 Mô hình lấy mẫu để giám sát tình trạng dầu bôi trơn 30 Hình 13 Dùng kỹ thuật siêu âm để giám sát tình trạng hoạt động 32 Hình Mô hình thí nghiệm để đo rung động Ổ lăn trình làm việc 36 Hình 2 Sơ đồ khối mô hình thực nghiệm thu nhận tín hiệu rung động 37 Hình Mô hình máy đo ma sát 38 Hình Mô hình phận có lắp ổ bi côn đỡ chặn 38 Hình Sơ đồ khối hệ thống đo lực 38 Hình Bộ cảm biến đo lực Kistler Type 9257 BA 39 Hình Bản vẽ chi tiết trục 41 Hình Hình ảnh ổ bi 6203 42 Hình Bản vẽ lắp mô hình thí nghiệm 43 Hình 10 Mô hình thí nghiệm sau lắp ráp hoàn chỉnh 44 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 11 Mô hình cấu tạo máy đo Ma sát – Mòn –Bôi trơn 44 Hình 12 Mô hình máy đo ma sát sau lắp ráp hoàn chỉnh 45 Hình 13 Hình ảnh ổ bi côn 30304 46 Hình Mô hình hoàn chỉnh đặt vào vị trí chuẩn bị thí nghiệm 48 Hình Hình ảnh mẫu thí nghiệm vòng bi 6203 48 Hình 3 Đo lực ổ bi B6203 49 Hình Đo lực ổ bi B6203 cũ 50 Hình Đo lực ổ bi B6203 hỏng 51 Hình Đo lực ổ bi côn với tải trọng m= 10kg 52 Hình Các hình ảnh đo khe hở độ đảo ổ bi côn 53 Hình Chuẩn bị tiến hành đo lực ổ bi côn với m = 20kg sau điều chỉnh khe hở ổ bi 54 Hình Lực hướng kính ổ bi với chế độ tải khác 55 Hình 10 Lực hướng kính ổ bi cũ với chế độ tải khác 56 Hình 11 Lực hướng kính ổ bi hỏng với chế độ tải khác 57 Hình 12 Lực hướng kính ổ bi côn với tốc độ khác 60 Hình 13 Lực hướng trục ô bi côn với tốc độ khác 61 Hình 14 Biên độ lực rung động hướng kính biến đổi FFT ổ bi hoạt động tải trọng khác 64 Hình 15 Biên độ lực rung động hướng kính biến đổi FFT ổ bi cũ hoạt động tải trọng khác 66 Hình 16 Biên độ lực rung động hướng kính biến đổi FFT ổ bi hỏng hoạt động tải trọng 5kg 67 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Danh mục bảng biểu Bảng Nguyên nhân biện pháp khắc phục hoạt động bất thường ổ lăn 17 Bảng Tần suất hư hỏng chi tiết ổ lăn 24 Bảng Tính kỹ thuật lực kế 9257BA 39 Bảng Kết đo khe hở độ đảo ô bi côn với tải trọng: Không tải, có tải ( m = 10kg, m = 20kg) 53 Bảng Kết lực rung động hướng kính lớn lực rung động hướng kính bình phương trung bình phụ thuộc trạng thái kỹ thuật tải trọng ổ bi 6203 58 Bảng 3 Kết đo khe hở độ đảo ổ bi côn với tải trọng: không tải, có tải ( m = 10kg, m = 20kg) 59 Bảng Kết lực rung động hướng kính lớn lực rung động hướng kính bình phương trung bình phụ thuộc tốc độ ổ bi côn 60 Bảng Kết lực rung động hướng trục lớn lực rung động hướng trục bình phương trung bình phụ thuộc tốc độ ổ bi côn 61 Bảng Giá trị tần số rung động đặc trưng ổ bi xuất hư hỏng 63 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Giới thiệu Ổ lăn chi tiết máy đƣợc sử dụng phổ biết truyền động Độ tin cậy độ xác Ổ có ý nghĩa quan trọng với hoạt động tổng thể thiết bị, máy móc Việc phát lỗi chẩn đoán tình trạng Ổ lăn giai đoạn đầu cần thiết để tránh hỏng hóc trình làm việc Trƣớc đây, hầu hết nghiên cứu Ổ lăn tập trung vào tăng khả tải, độ bền, nâng cao chất lƣợng làm việc độ xác Ổ lăn Gần nghiên cứu tập trung vào hƣớng nghiên cứu nguyên nhân gây sai hỏng Ổ bi cách khắc phục [1-3] Thông thƣờng, dự báo tình trạng làm việc Ổ thông qua tiêu nhà sản xuất nhƣng thực tế không hoàn toàn xảy nhƣ vậy: Ổ hỏng gây ảnh hƣởng lớn đến trình làm việc hệ thống thiết bị, máy móc Vì lẽ đó, nghiên cứu dự báo trƣớc tình trạng ổ để có kế hoạch khắc phục kịp thời bảo đảm an toàn cho ngƣời bảo đảm thiết bị hoạt động liên tục Khi làm việc Ổ lăn thƣờng phát sinh rung động, nhiệt, tiếng ồn Vậy nên, việc giám sát tình trạng Ổ thông qua yếu tố cần thiêt Trong yếu tố nêu rung động đƣợc xem thông số hiệu để đánh giá tình trạng hoạt động máy móc, thiết bị, đặc biệt máy móc có chuyển động quay Việc giám sát phƣơng pháp đảm bảo hiệu suất vận hành tối đa thiết bị, máy móc; giảm thiểu cố đột xuất gây thiệt hại không nhỏ chi phí bảo trì, vận hành nhƣ sút giảm suất sản xuất hệ thống thiết bị Việc giám sát, phân tích tình trạng thiết bị rung động đƣợc nhiều nhà khoa học nƣớc quan tâm nghiên cứu ứng dụng từ trƣớc đến Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ [4,5,7,8,9] nhƣng Việt Nam có công trình nghiên cứu lĩnh vực đƣợc công bố Từ sở phân tích trên, tác giả chọn đề tài: "Thiết kế,chế tạo mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo rung để phân tích tình trạng làm việc ổ lăn " Mục tiêu nghiên cứu Dự kiến mục tiêu chung đề tài là: Dự báo đƣợc sai hỏng ổ lăn để đảm bảo hiệu suất vận hành tối đa thiết bị, giảm cố ngƣng máy Việc đƣợc thực cách giám sát phân tích tình trạng ổ lăn với thông số dao động Mục tiêu cụ thể là: Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm khảo sát đánh giá ổ xạ rung động Tiến hành thí nghiệm để phân tích, đánh giá thông số rung động ổ lăn Chẩn đoán nguyên nhân gây sai hỏng ổ lăn nhằm đƣa lời khuyên hợp lý Kết dự kiến - Mô hình thí nghiệm phân tích đánh giá tình trạng làm việc Ổ lăn có sử dụng thiết bị đo rung (sử dụng thiết bị đo lực Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên chuyển đổi kết đo rung) - Dữ liệu xác định tình trạng Ổ (thử nghiệm) Phƣơng pháp phƣơng pháp luận - Phƣơng pháp nghiên cứu: + Nghiên cứu thực nghiệm Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 10 5kg 10kg 15kg Ổ bi hỏng 3.46 8.11 19.20 2.850 0.492 14.506 Từ kết luận rút từ kết đo rung động ổ bi, lực rung động hƣớng kính lớn lực rung động hƣớng kính bình phƣơng trung bình ổ bi thông số chẩn đoán để đánh giá tình trạng kỹ thuật ổ bi Tuy nhiên thống số chẩn đoán không biểu rõ đƣợc dạng hƣ hỏng ổ bi mà cho biết đƣợc tình trạng kỹ thuật nhƣ tốt, bình thƣờng, hỏng Chính vậy, để chẩn đoán đƣợc dạng hƣ hỏng ổ bi, đƣợc tác giả tiến hành phân tích kết thí nghiệm theo miền tần số phần dƣới 3.2.1.2 Đo rung động ổ bi côn mô hình máy đo ma sát Thí nghiệm ổ bi côn có khe hở với tốc độ khác với tải trọng m=10kg, kết đo lực rung động hƣớng kính theo thời gian ổ bi côn đƣợc thể hình vẽ 3.12 Bảng 3 Kết đo khe hở độ đảo ổ bi côn với tải trọng: không tải, có tải ( m = 10kg, m = 20kg) Tải trọng (kg) Khe hở (µm) Độ đảo (µm) 10 20 35 - 59 40 - 59 40 - 60 10 20 (a) Tốc độ n=450v/p Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 59 Luc huong kinh/N -0.02 -0.04 -0.06 -0.08 -0.1 Thoi gian/s 10 (b) Tốc độ n=900v/p Hình 12 Lực hướng kính ổ bi côn với tốc độ khác Từ hình 3.12 xác định đƣợc lực rung động hƣớng kính lớn lực rung động hƣớng kính bình phƣơng trung bình ổ bi côn theo công thức (3.2) tốc độ khác phần mềm Matlab 7.0 kết đƣợc thể bảng 3.4 Bảng Kết lực rung động hướng kính lớn lực rung động hướng kính bình phương trung bình phụ thuộc tốc độ ổ bi côn TT Tốc độ/ (v/p) Fdmax/N Fdw/N n=450 0.36 0.283 n=900 0.02 0.0652 (a) Tốc độ n=450v/p Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 60 (b) Tốc độ n=900 v/p Hình 13 Lực hướng trục ô bi côn với tốc độ khác Từ hình 3.13 xác định đƣợc lực rung động hƣớng trục lớn lực rung động hƣớng trục bình phƣơng trung bình ổ bi côn theo công thức (3.2) tốc độ khác phần mềm Matlab 7.0 kết đƣợc thể bảng 3.5 Bảng Kết lực rung động hướng trục lớn lực rung động hướng trục bình phương trung bình phụ thuộc tốc độ ổ bi côn TT Tốc độ/ (v/p) Fdmax/N Fdw/N n=450 10.51 10.139 n=900 10.60 10.078 Từ kết bảng 3.4 bảng 3.5 cho thấy giá trị lực rung động hƣớng kính giá trị lực rung động hƣớng kính bình phƣơng trung bình ổ bi côn giảm tốc độ dẫn động tăng nhanh, nguyên nhân khe hở độ đảo ổ bi côn gây Tuy nhiêu giá trị lực rung động hƣớng trục lớn lực rung động hƣớng trục bình phƣơng trung bình không thay đổi nhiều tốc độ dẫn động tăng, điều chứng tỏ bề mặt làm việc ổ bi côn làm việc tốt biểu biến đổi bất thƣờng biên độ lực rung động hình 3.13 tốc độ dẫn động ổ bi gây Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 61 3.2.2 Phân tích kết thí nghiệm theo miền tần số Ở phần chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ổ bi làm việc chế độ làm việc khác thông qua hai thống số chẩn đoán lực rung động lớn lực rung động bình phƣơng trung bình Nó đƣợc xác định thông qua tín hiệu đo rung động theo thời gian Tuy nhiên thông số chẩn đoán chƣa xác định rõ hƣ hỏng ổ bi Do phần tác giả dựa vào tín hiệu đo rung động theo miền tần số để chẩn đoán dạng hƣ hỏng ổ bi thông qua tần số đặc trƣng ổ bi xuất hƣ hỏng 3.2.2.1 Đặc tính tần số hƣ hỏng ổ bi Khi vòng trong, vòng ổ bi xuất điểm rỗ, mòn,… bề mặt, sinh đặc tính tần số va đập đặc trƣng, gây vòng bi rung động va đập xảy theo chu kỳ Dƣới tần số rung động đặc trƣng ổ bi xuất hƣ hỏng [7] Tần số đặc trƣng vòng ổ bi xuất hƣ hỏng: fe zn d cos 120 D (3.3) Tần số đặc trƣng vòng ổ bi xuất hƣ hỏng: fi zn d cos 120 D (3.4) Tần số đặc trƣng bi xuất hƣ hỏng: fb Dn d cos2 120d D2 (3.5) Tần số đặc trƣng giá đỡ không đảm bảo ổn định: fc n d cos 120 D (3.6) Trong đó: z số viên bi; n tốc độ dẫn động ổ bi; d đƣờng kính viên bi; D đƣờng kính vòng tròn qua tâm viên bi; Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN góc tiếp http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 62 xúc viên bi với vòng vòng Với thông số kỹ thuật ổ bi thí nghiệm xác định đƣợc tần số đặc trƣng ổ bi xuất hƣ hỏng kết đƣợc thể bảng 3.6 Bảng Giá trị tần số rung động đặc trưng ổ bi xuất hư hỏng [7] Tần số đặc trƣng cho hƣ hỏng ổ bi Stt Giá trị/Hz Tần số đặc trƣng fe 91.23 Tần số đặc trƣng fi 226.10 Tần số đặc trƣng fb 21.85 Tần số đặc trƣng fc 6.516 3.2.2.2 Phân tích kết đo rung động theo miền tần số Thí nghiệm 1: Thí nghiệm ô bi với tố độ dẫn động n=1360v/p tải trọng khác nhau, kết đo lực rung động hƣớng kính theo tần số ổ bi đƣợc thể hình vẽ 3.14 Dẫn động ổ bi với tốc độ n=1360v/p, hoàn toàn xác định tần số tƣơng ứng theo công thức sau: fc n 60 1360 60 22.66Hz (3.7) (a) Tải trọng kg Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 63 (b) Tải trọng 10 kg (c) Tải trọng 15 kg Hình 14 Biên độ lực rung động hướng kính biến đổi FFT ổ bi hoạt động tải trọng khác Từ kết biển đổi FFT tín hiệu đo rung động hình 3.14 rút số kết luận sau: 1) Xuất biên độ lực rung lớn tần số thấp nhƣ 10.74Hz, 22.46Hz, tần số xấp xỉ bội tần số dẫn động xấp xỉ tần số dẫn động fdd=22.66 Hz Biên độ lực rung động lớn tƣợng cộng hƣởng tần số với tần số dẫn động 2) Xuất biên độ lực rung lớn tần số 49.8 Hz, 50.29Hz, tần số tần số dao động riêng ổ bi Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 64 3) Không xuất biện độ lực rung động lớn tần số trung bình, điều kết luận ổ bi không xuất hƣ hỏng 4) Xuất biên độ lực rung động lớn tần số cao 450.2 Hz, 477.5 Hz, tần số xấp xỉ bội tần số dẫn động Thí nghiệm 2: Thí nghiệm ô bi cũ với tốc độ dẫn động n=1360v/p tải trọng khác nhau, kết đo lực rung động hƣớng kính theo tần số ổ bi đƣợc thể hình vẽ 3.15 Tải trọng kg (b) Tải trọng 10 kg Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 65 (c) Tải trọng 15 kg Hình 15 Biên độ lực rung động hướng kính biến đổi FFT ổ bi cũ hoạt động tải trọng khác Từ hình 3.15 thấy biên độ lực rung động lớn xuất tần số tần số thấp 11.23Hz tần số cao 450.2 Hz ổ bi cũ làm việc chế độ tải khác nhau, biên độ lực rung động lớn tần số rung động trùng với tần số dẫn động tần số rung động riêng ổ bi Ở tần số trung bình xuất biên độ lực rung động lớn điều kết luận ổ bi chƣa xuất hƣ hỏng nhƣ rỗ, mòn không bề mặt ổ bi bi Tuy nhiên vùng tần số biên độ lực rung động xuất lớn ổ bi mới, điều nói bề mặt làm việc ổ bi cũ không tốt ổ bi Thí nghiệm 3: Thí nghiệm ô bi hỏng với tốc độ dẫn động n=1360v/p tải trọng kg, kết đo lực rung động hƣớng kính theo tần số ổ bi đƣợc thể hình vẽ 3.16 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 66 Hình 16 Biên độ lực rung động hướng kính biến đổi FFT ổ bi hỏng hoạt động tải trọng 5kg Từ kết biển đổi FFT tín hiệu đo rung động hình 3.16 rút số kết luận sau: 1) Xuất biên độ lực rung lớn tần số nhƣ 11.72Hz, 49.8Hz, 450.2 Hz Biên độ lực rung động lớn tƣợng cộng hƣởng tần số trùng với tần số dẫn động tần số rung động riêng ổ bi 2) Xuất biên độ lực rung lớn tần số trung bình nhƣ 92.34 Hz, 226.3Hz, 281.3Hz, … tần số 92.34Hz xấp xỉ với tần số đặc trƣng fe = 91.23Hz mặt vòng bi xuất hƣ hòng tần số 226.3Hz trùng với tần số đặc trƣng fi = 226.1Hz mặt ổ bi xuất hƣ hỏng Dựa vào tần số đặc trƣng kết luận vòng vòng ổ bi xuất dấu hiệu hƣ hỏng 3.3 Kết luận chƣơng Thông qua số liệu đo rung động tác giả tiến hành đánh giá triệu chứng hƣ hỏng ổ bi theo tín hiệu đo lực rung động theo miền thời gian miền tần số thông qua thông số biểu kết cấu ổ bi nhƣ lực rung động lớn nhất, lực rung động bình phƣơng trung bình tần số đặc trƣng Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 67 ổ bi xuất triệu chứng hƣng hỏng Kết thí nghiệm phân tích tác giả rút đƣợc số kết luận sau: 1) Biên độ lực rung động ổ lăn trạng thái tốt nhỏ biên độ lực ổ bi trạng thái xấu từ đó, thấy biên độ lực rung động gia tăng ổ lăn chuyển dần từ trạng thái tốt sang xấu 2) Khi phân tích tín hiệu đo rung động theo miền tần số, thấy kết đo xuất biên độ lực rung lớn tần số trung bình nhƣ 92.34 Hz, 226.3Hz, 281.3Hz, … tần số 92.34Hz xấp xỉ với tần số đặc trƣng fe=91.23Hz mặt vòng bi xuất hƣ hòng tần số 226.3Hz trùng với tần số đặc trƣng fi=226.1Hz mặt ổ bi xuất hƣ hỏng Dựa vào tần số đặc trƣng kết luận vòng vòng ổ bi xuất dấu hiệu hƣ hỏng Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 68 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN Trong suốt thời gian nghiên cứu, với cố gắng thân đƣợc bảo tận tình thầy giáo hƣớng dẫn khoa học, tác giả hoàn thành nội dung luận văn thạc sĩ kỹ thuật Luận văn đạt đƣợc số kết đƣa số đề xuất hƣớng nghiên cứu dƣới đây: 4.1 Các kết đạt đƣợc Căn vào thống kê kết nghiên cứu độ tin cậy chẩn đoán hƣ hỏng thiết bị, máy móc, có nhiều phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy chẩn đoán hƣ hỏng nhƣ thông qua phƣơng pháp chẩn đoán dựa vào thông số biểu kết cấu nhƣ nhiết độ, rung động, tiếng ồn, … sử dụng logíc mờ hay mạng nơtron Trong luận văn này, tác giả sử dụng phƣơng pháp chẩn đoán hƣ hỏng ổ bi thông qua phân tích tín hiệu đo rung ổ bi chế độ làm việc khác Căn vào tín hiệu đo rung động ổ bi, tác giả tiến hành đánh giá dạng hƣ hỏng ổ bi thông qua thông số biểu kết cấu nhƣ giá trị lực rung động lớn nhất, giá trị lực rung động bình phƣơng trung bình tần số đặc trƣng ổ bi xuất hƣ hỏng Một số kết luận văn đạt đƣợc: - Đã thiết kế, chế tạo đƣợc mô hình đo rung động ổ bi chế độ tải trọng khác nhau; - Dựa vào thiết bị nhà trƣờng tự thân tác giả đầu tƣ mua thiết bị cảm biến đo rung; - Kết đánh giá trang thái kỹ thuật ổ bi thông qua tín hiệu đo rung động, tác giả rút đƣợc số kết luận sau: + Đối vời ổ ổ cũ, qua thí nghiêm nhận thấy: (1) xuất biên độ lực rung lớn tần số thấp nhƣ 10.74Hz, 22.46Hz, tần số xấp xỉ bội tần số dẫn động xấp xỉ tần số dẫn động fdd=22.66 Hz Biên độ lực rung động lớn tƣợng cộng hƣởng tần số với tần số dẫn động; (2) xuất biên độ lực Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 69 rung lớn tần số 49.8 Hz, 50.29Hz, tần số tần số dao động riêng ô bi; (3) không xuất biên độ lực rung động lớn tần số trung bình, điều kết luận ổ bi không xuất hƣ hỏng; (4) xuất biên độ lực rung động lớn tần số cao 450.2 Hz, 477.5 Hz, tần số xấp xỉ bội tần số dẫn động; + Đối với ổ hỏng nhận thấy rằng: (1) biên độ lực rung độ lớn lực rung động bình phƣơng trung bình gia tăng ổ bi tăng tải trạng thái kỹ thuật ổ bi chuyển trạng thái tốt sang trạng thái kỹ thuật xấu; (2) Khi phân tích tín hiệu đo rung động theo miền tần số, nhận thấy kết đo xuất biên độ lực rung lớn tần số trung bình nhƣ 92.34 Hz, 226.3Hz, 281.3Hz, … tần số 92.34Hz xấp xỉ với tần số đặc trƣng fe=91.23Hz mặt lăn vành vòng bi xuất hƣ hỏng tần số 226.3Hz trùng với tần số đặc trƣng fi=226.1Hz mặt lăn vòng ổ bi xuất hƣ hỏng Dựa vào tần số đặc trƣng kết luận vòng vòng ổ bi xuất dấu hiệu hƣ hỏng - Mô hình thiết bị sử dụng hữu ích để đào tạo đại học sau đại học Trƣờng ĐH Kỹ thuật Công nghiêp Thái nguyên chuyên đề chẩn đoán ổ bi 4.2 Đề xuất hƣớng nghiên cứu Kết nghiên cứu luận văn có đóng góp kỹ thuật chuẩn đoán hƣ hỏng ổ bi, có giá trị quan trọng công tác đào tạo, nhiên luận văn số hạn chế cần phải tiến hành nghiên cứu nhƣ: - Thiết kế mô hình thí nghiệm rung động thay đổi đƣợc tốc độ dẫn động ổ bi, điều chỉnh tải vô cấp, bị nhiễu; Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 70 - Sử dụng thiết bị phân tích kết đo tiên tiến để đánh giá dạng hƣ hỏng ổ bi đƣợc xác hơn; - Thu thập phân tích nhiều tần số đặc trƣng để tiến hành đánh giá đƣợc nhiều dạng hƣ hỏng ổ bi; - Đánh giá nhiều chủng loại ổ bi khác với tốc độ khác nhau; - Sử dụng kết phƣơng pháp CAD/CAE phƣơng pháp thực nghiệm để đánh giá hƣ hỏng ổ bi Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 71 Tài liệu tham khảo [1] Chuẩn đoán hƣ hỏng vòng bi, http://teteco.com.vn, truy cập ngày 27.04.2013 [2] Bearing failure, www.wilcoxon.com, truy cập ngày 27.04.2013 [3] Ball & Roller Bearings: Failures, Causes and Countermeasures, http://www.Koyousa.com, truy cập ngày 27.04.2013 [4] N.S.SWANSON and S.C.FAVALORO; “APPLICATIONS OF VIBRATION ANALYSIS TO THE CONDITION MONITORING OF ROLLING ELEMENT BEARINGS”; COMMONWEALTH OF AUSTRALIA; 1984 [5] Ball Bearing Design and Applications, infor@cedengineering.com [6] Nguyễn Văn Giáp1, Nguyễn Hà Tuấn2, Nguyễn Trung Thành1, Vũ Lai Hoàng1, Nguyễn Hồng Kông1, Lâm Hoàng Linh1; “Nghiên cứu chế tạo máy xác định tính ma sát – mòn vật liệu”; Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Viện Công Nghệ, Tổng cục Kỹ thuật Quốc phòng, Quốc phòng; 2014 [7] Erwin Kramer Dynamics of Rotors and Foundations Spring-Verlag 1993 [8] Victor Wowk Machinery Vibration Measurement and Analysis.Mc Graw Hill 1991 [9] Toshio Toyota How to proceed Equipment Diagnosis JICA, 1997 [10] William H Detweiler; “Common causes and cures for Roller Bearing overheating”; SKF USA Inc., King of Prussia, PA; 2004 [11] www.SKF.com.vn Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 72 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 73 [...]... bản của ổ lăn Từ đó mô hình hóa thành mô hình thực nghiệm 5 Nội dung luận văn Ngoài lời nói đầu, tài liệu tham khảo, phụ lục; nội dung chính gồm các chƣơng sau: - Chƣơng 1: Ổ lăn và đánh giá tình trạng làm việc của ổ lăn Các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục - Chƣơng 2: Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm Xây dựng đƣợc mô hình thí nghiệm và chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm - Chƣơng 3: Thí. .. - Rung động ở vòng bi: Những bất thƣờng của vòng bi có thể đƣợc phân tích bằng cách đo rung động của một máy đang chạy Một thiết bị phân tích biểu đồ tần số dạng phổ đƣợc sử dụng để đo độ lớn của rung động và sự phân bố của các tần số Các kết quả kiểm tra có thể xác định đƣợc nguyên nhân của các bất thƣờng của vòng bi Các dữ liệu đo đƣợc thay đổi theo điều kiện vận hành của vòng bi và vị trí đo rung. .. các sai hỏng thƣờng gặp của Ổ lăn có ảnh hƣởng rất lớn tới hiệu suất vận hành tối đa của các thiết bị, các sự cố ngƣng máy bất chợt, chi phí sửa chữa - Một số phƣơng pháp theo dõi (giám sát) tình trạng làm việc để chuẩn đo n hƣ hỏng của Ổ lăn đã đƣợc liệt kê và phân tích Hiện nay có một số phƣơng pháp theo dõi tình trạng làm việc để chuẩn đo n hƣ hỏng ổ lăn theo các yếu tố: Rung động, nhiệt độ, dầu... Chƣơng 3: Thí nghiệm và phân tích kết quả thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm ta thu đƣợc các kết quả đo thể hiện dƣới dạng đồ thị và phân tích đánh giá các kết quả đó - Chƣơng 4: Kết luận và kiến nghị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 11 CHƢƠNG 1: Ổ LĂN VÀ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA Ổ LĂN 1.1 Ổ lăn thƣờng dùng 1.1.1 Giới thiệu chung Ổ lăn là một dạng của ổ đỡ trục, đây... trong việc xây dựng lịch sửa chữa bảo dƣỡng cần thiết Tuy nhiên hiện nay ở nƣớc ta vấn đề này vẫn chƣa đƣợc quan tâm đúng mức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 35 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 2.1 Mô hình thí nghiệm thu nhận tín hiệu dao động 2.1.1 Sơ đồ chung của mô hình thí nghiệm Trục Gối ổ và ổ bi Bộ phận tạo tải Bộ truyền đai Giá đỡ Động cơ Hình 2 1 Mô. .. diện tích lớn sẽ dẫn đến gây hỏng đột ngột các chi tiết làm việc và làm đình trệ sự hoạt động của toàn bộ thiết bị nhƣ Hình 1.4 Do đó việc chuẩn đo n và phát hiện sớm dạng hỏng này đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động thiết bị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 19 Hình 1 4 Rỗ và tróc ở ổ lăn [3] Tróc, rỗ xuất hiện sớm trong thời gian làm việc của ổ lăn. .. ra hai loại: phân tích dầu đƣợc sử dụng và phân tích các phần tử mài mòn nhiễm trong dầu bôi trơn phân tích dầu đƣợc sử dụng sẽ xác định tình trạng của dầu đó, sẽ xác định chất lƣợng của dầu và kiểm tra có tiếp tục sử dụng nữa hay không Phân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 29 tích các phần tử mài mòn nhiễm trong dầu bôi trơn sẽ xác định tình trạng cơ khí của các thành... trục Hình 1 1 Cấu tạo ổ lăn Ổ lăn ở một số thiết bị khác còn đƣợc gọi là vòng bi hay ổ bi Dựa vào khả năng chịu lực hƣớng tâm hay hƣớng trục hoặc cả hai, mà ổ bi chia ra gồm: Ổ bi đỡ một dãy; ổ bi đỡ chặn; ổ bi chặn đỡ; ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy; ổ đũa đỡ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 12 trụ ngắn; ổ đũa côn; ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy, … một số loại ổ lăn điển hình đƣợc... mà từ đó sử dụng các phƣơng pháp giám sát nhiệt độ thích hợp 1.3.2 Theo dõi và phân tích rung động Kỹ thuật theo dõi và phân tích rung động là một phần rất quan trọng trong kỹ thuật giám sát tình trạng thiết bị Rung động mang tính dây chuyền Ta có thể nói rằng: “ Sự rung động này chính là nguyên nhân dẫn đến sự rung động khác” Chính vì vậy việc phát hiện và ngăn ngừa rung động là một công việc hết... Kiểm tra nhiệt độ vòng bi của bơm đứng (vòng bi dưới nhiệt độ cao hơn) c Hình ảnh nhiệt cho thấy lò quay nung vôi bị hư hỏng Hình 1 10 Giám sát tình trạng làm việc của một số thiết bị thông qua hình ảnh nhiệt hồng ngoại [10] Ngày nay có rất nhiều phƣơng pháp giám sát nhiệt độ khác nhau tùy thuộc vào tình trạng của thiết bị cần giám sát nhƣ: Đang đứng yên, đang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... tài: "Thiết kế ,chế tạo mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo rung để phân tích tình trạng làm việc ổ lăn " Mục tiêu nghiên cứu Dự kiến mục tiêu chung đề tài là: Dự báo đƣợc sai hỏng ổ lăn để đảm... ảnh ổ bi côn 30304 2.3 Kết luận chƣơng Chƣơng trình bày thiết kế mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo lực biến đổi tần số rung động để phân tích tình trạng làm việc ổ lăn Sau thiết kế, mô hình. .. 3: THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1 Thiết lập thí nghiệm 3.1.1 Các trang thiết bị thí nghiệm Để đánh giá rung động ổ lăn làm việc, ta tiến hành đo rung động loại ổ: Ổ mới, ổ cũ ổ