lý thuyết rung động và cân bằng động tổ máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG MÔN HỌC Lý thuyết rung động cân động thiết bị quay Giáo viên giảng dạy: NGUYỄN HƯNG NGUYÊN Số ĐT: 0914.36.55.68 Email: nguyennh@epu.edu.vn or nguyenepc@gmail.com PHẦN CHUẨN ĐOÁN RUNG ĐỘNG MÁY Tại việc theo dõi rung động quan trọng bảo trì máy? Theo dõi rung động máy sử dụng thông tin mà bạn thu thập tiết kiệm chi phí, vậy? làm nào? Chúng ta tìm hiểu vấn đề phần Sau đọc phần bạn nắm vấn đề sau: - Hiểu cụm từ rung động máy (machine vibration) - Nêu số nguyên nhân chủ yếu gây rung động máy - Giải thích lý cần thiết phải theo dõi rung động máy - Tìm hiểu cách thức tiết kiệm chi phí thực theo dõi rung động máy RUNG ĐỘNG MÁY LÀ GÌ? Một vật rung động di chuyển qua lại hay tới lui Chúng ta bắt gặp ví dụ rung động đời sống hàng ngày: - Một lắc dao động qua lại - Một dây đàn gẩy rung - Một xe tải rung động chạy địa hình gồ ghề - Các hoạt động địa chất gây chấn động lớn hay gọi động đất Có nhiều cách thí nghiệm để thấy hay cảm nhận vật rung động Chúng ta chạm vào vật rung cảm nhận rung động, nhìn thấy vật rung động chuyển động qua lại Rung động tạo âm mà tai ta nghe thấy hay nhiệt mà ta cảm nhận Bạn thử trà trà lại bàn chân thảm nhà bạn bạn thấy âm nóng bàn chân TRONG CÁC NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP CÓ MỘT KIỂU RUNG ĐỘNG MÀ CHÚNG TA MUỐN ĐỀ CẬP ĐẾN: RUNG ĐỘNG CỦA MÁY (MACHINE VIBRATION) Vậy rung động máy gì? Đơn giản di chuyển qua lại máy phận máy Tất thành phần máy di chuyển qua lại hay dao động qua lại rung động Rung động máy có nhiều dạng khác Một thành phần máy dao động khoảng cách lớn nhỏ, nhanh chậm cảm nhận âm nhiệt Rung động máy thường cố ý tạo nhờ thiết kế máy tùy vào mục đích sử dụng máy sàng rung, phễu nạp liệu, băng tải, máy đánh bóng, máy dầm đất, v.v… Nhưng hầu hết, rung động máy không mong muốn thường gây hư hỏng cho máy MÔN HỌC NÀY CHỦ YẾU NÓI VỀ RUNG ĐỘNG MÁY KHÔNG MONG MUỐN Hãy xem ví dụ rung động máy không mong muốn NGUYÊN NHÂN GÂY RA RUNG ĐỘNG MÁY LÀ GÌ? Hầu hết rung động máy nhiều nguyên nhân sau: a) Có lực tác động lặp lặp lại b) Sự lỏng (looseness) c) Sự cộng hưởng a) Các lực tác động lặp lặp lại Hình ảnh thuyền neo vịnh Sóng đánh bên mạn tàu, sóng dài liên tục đánh vào mạn thuyền, thuyền lắc lư mạnh Thuyền lắc lư lư mạnh sóng tác động lực lặp lặp lại nhiều lần vào thuyền Hầu hết rung động máy lực lặp lại giống nguyên nhân gây lắc lư mạnh cho thuyền Các lực mà lặp lại tác động lên thành phần máy gây cho máy rung động CÁC LỰC LẶP LẠI GÂY RUNG ĐỘNG CHO MÁY NÀY ĐẾN TỪ ĐÂU? Hầu hết do: cân động, đồng tâm trục, mài mòn, phận máy dẫn động không hợp lý Sự cân động Các bô phận máy bị cân động chứa điểm nặng “heavy spots” dẫn đến quay xuất lực tác động lặp lại máy Sự cân thường gây mật độ vật liệu phân bố không đều, thay đổi kích cỡ bulong, xâm thực bên trong, cân trọng lượng, cân sai, cánh mô tơ điện không đồng đều, bị gẫy, bị biến dạng, ăn mòn cánh quạt bị đóng bẩn Mất đồng tâm trục Các thành phần máy không đồng tâm dẫn đến tạo lực tác động lặp lại máy quay Sự đồng tâm thường lắp ráp sai, sàn bệ đặt máy không phẳng, dãn nở nhiệt, tạo xoắn xiết chặt gắn khớp nối sai Sự mài mòn Sự mài mòn gây lực lặp lại máy cọ xát bề mặt bị mài mòn Sự mài mòn vòng bi, bánh răng, dây đai thường lắp ráp không đúng, bôi trơn kém, khuyết tật trình sản xuất tải Các phận máy dẫn động không hợp lý Điều gây lực lặp lại máy cung cấp lượng gián đoạn Ví dụ bơm hút không khí theo xung, động đốt đánh lửa, gián đoạn tiếp xúc chổi chuyển mạch động điện chiều b) SỰ LỎNG LOOSENESS SỰ LỎNG chi tiết máy gây rung động máy Nếu các chi tiết máy trở nên lỏng, rung động đang mức cho phép trở nên mức kiểm soát SỰ LỎNG gây rung máy quay máy không quay Nguyên nhân thường khe hở vòng bi lớn, lỏng bulong móng, tách rời chi tiết lắp ghép, ăn mòn nứt kết cấu kim loại c) SỰ CỘNG HƯỞNG Hình ảnh em bé đánh đu tự đu mà đẩy Nếu quan sát gần, thấy cậu bé đu với tốc độ riêng Qua ví dụ, thấy cậu bé giây hoàn thành chu kỳ đu Vận tốc đu cậu bé thực tế tính chất vật lý hệ đu cậu bé, nhiều trọng lượng cậu bé, đặc tính vật lý cậu bé Đó tốc độ mà lúc cậu bé có khuynh hướng đu qua lại ngồi đu Đó vận tốc đu riêng (hay tự nhiên) cậu bé đu có cách để cậu ta thay đổi giao thoa với đu tự nhiên cách tự cậu ta đẩy chân để thay đổ tình trạng, hay trà xát chân cậu ta mặt đất hay cách khác Máy có khuynh hướng rung vận tốc dao động xác định Vận tốc dao động máy có khuynh hướng rung gọi vận tốc dao động riêng Vận tốc dao động riêng máy vận tốc rung động dao động tự nhiên máy Đó vận tốc để máy có rung động Một máy trì rung động tự có khuynh hướng rung vận tốc riêng dao động tự nhiên Hầu hết máy có từ hai vận tốc dao động riêng trở lên Ví dụ máy bao gồm móng với vận tốc dao động riêng khác có hai vận tốc dao động riêng Nói chung, máy nhiều thành phần tổ hợp có nhiều vận tốc dao động riêng Bây xem xét lại trường hợp cậu bé đu Nếu tác động lực đẩy lặp lại vào cậu bé nhằm cho cậu ta đu qua thời gian cao cao Tuy nhiên làm cho cậu bé đu ngày cao đẩy với nhịp đu Nếu nhịp đẩy không đúng, tức cậu ta lên ta lại đẩy xuống, cậu bé không đu ta mong muốn Để đạt điều nhịp đẩy phải hòa nhịp vận tốc dao động riêng cậu bé Ví dụ đẩy vào thời gian mà cậu bé đạt đến điểm cao nhất, cậu bé đu nhanh cao Điều xảy máy chúng ta, “bị đẩy” lực lặp lại với nhịp điệu trùng với vận tốc dao động riêng máy? Máy rung động ngày tăng lực lặp lại kích thích máy rung vận tốc gần với vận tốc riêng Rung động máy ngày mãnh liệt mức cho phép Một máy rung động theo cách thức cho bị cộng hưởng Một lực lặp lại gây cộng hưởng nhỏ xuất phát từ chuyển động thành phần tốt máy Một lực lặp lại nhỏ không gây vấn đề bắt đầu gây cộng hưởng Tuy nhiên cộng hưởng nên tránh gây phá hủy nhanh chóng khốc liệt Ví dụ toàn cầu sụp đổ vận tốc dao động riêng bị kích thích hài hòa với nhịp điệu diễu binh tốp lính TẠI SAO PHẢI THEO DÕI RUNG ĐỘNG MÁY? Theo dõi đặc tính rung động máy cho nắm tính hình sức khỏe máy Chúng ta sử dụng thông tin để theo dõi vấn đề hư hỏng tiển triển Tại lại ý đến tình trạng máy? Tại không chạy máy lien tục hư hỏng sửa chữa? Vận hành máy hư hỏng chấp nhận máy dùng lần, nhiên hầu hết máy không dùng lần giá thành cao Nếu theo dõi lien tục tình trạng máy, nhận thấy vấn đề tiến triển, sửa chữa khắc phục vấn đề tiến triển Trái lại không theo dõi máy để theo phát rung động không mong muốn máy vận hành giống vận hành hư hỏng Bởi theo dõi rung động máy tìm rung động gây hư hỏng tiềm tang, nên ngăn ngừa hư hỏng tiết kiệm thời gian, tiền bạc hư hỏng Vậy làm cách nào? Các vấn đề phổ biến mà tránh nhờ việc theo dõi rung động máy (a) MÁY BỊ PHÁ HỦY NGHIÊM TRỌNG Các rung động máy không theo dõi mức dẫn phá hủy máy nghiêm trọng, đòi hỏi chi phí cao sửa chữa trí thay toàn máy Tuy nhiên tình trạng máy theo dõi thường xuyên, hư hỏng tiềm tàng theo dõi khắc phục sớm, công việc sửa chữa đơn giản hơn, nhanh rẻ (b) MÁY TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG MỨC CAO Một máy rung tiêu thụ lượng cao hơn, ví dụ tải cao tiêu thụ điện lớn Chúng ta tối thiểu vấn đề cách theo dõi bảo dưỡng máy thường xuyên (c) MÁY KHÔNG SẴN SÀNG Bởi máy không theo dõi giống vận hành hư hỏng, lúc máy thường xuyên phải ngừng đột ngột, kế hoạch để sản xuất (d) CHẬM TRỄ TRONG VIỆC GIAO HÀNG Bởi máy không theo dõi giống vận hành hư hỏng, lúc máy thường xuyên phải ngừng đột ngột, kế hoạch làm sản phẩm chậm sản phẩm, thời gian giao hàng bị ảnh hưởng (e) Ứ TRỆ SẢN PHẨM Ở MỘT CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT Bởi máy không theo dõi giống vận hành hư hỏng, lúc máy thường xuyên phải ngừng đột ngột, kế hoạch công đoạn đó, làm sản phẩm bị ứ trệ (f) BẢO TRÌ KHÔNG CẦN THIẾT Máy chạy tốt mà tiến hành sửa chữa thay chi tiết tốt dẫn đến lãng phí Để tránh điều cần phải theo dõi tình trạng máy thường xuyên sửa chữa cần thiết (g) CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM KÉM Máy chạy có hư hỏng mà không ảnh hưởng tới chức bình thường máy máy, không phát sớm hư hỏng làm giảm chất lượng sản phẩm Đây trường hợp nguy hiểm Nếu máy theo dõi thường xuyên dẫn tới tình trạng (h) LÀM XẤU HÌNH ẢNH CỦA CÔNG TY Bởi máy không theo dõi giống vận hành hư hỏng, lúc máy thường xuyên phải ngừng đột ngột, kế hoạch làm sản phẩm chậm sản phẩm, thời gian giao hàng bị ảnh hưởng, làm lòng tin khách hàng (i) TĂNG RỦI RO VỀ SỨC KHỎE CHO CON NGƯỜI Vì máy rung cao gây tiếng ồn lắc mạnh làm người công nhân thoải mái cảm thấy không khỏe để tạo sản phẩm cho công ty Và ngừng máy đột ngột không kế hoạch làm người công nhân việc làm làm phá sản kế hoạch sản xuất 2 Rung động máy mô tả nào?