Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9224:2012 - ISO 5348:1998. Tiêu chuẩn về Rung và va đập cơ học - gá lắp đầu đo gia tốc. Tiêu chuẩn này mô tả đặc tính gá lắp đầu đo gia tốc (đầu đo rung) phải được công bố bởi nhà chế tạo, và khuyến cáo người sử dụng gá lắp đầu đo.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9224:2012 ISO 5348:1998 RUNG VÀ VA ĐẬP CƠ HỌC - GÁ LẮP ĐẦU ĐO GIA TỐC Mechanical vibration and shock - Mechanical mounting of accelerometers Lời nói đầu TCVN 9224:2012 hồn tồn tương đương với ISO 5348:1998 TCVN 9224:2012 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Cơ điện - Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn biên soạn, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu Chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố RUNG VÀ VA ĐẬP CƠ HỌC - GÁ LẮP ĐẦU ĐO GIA TỐC Mechanical vibration and shock - Mechanical mounting of accelerometers Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn mơ tả đặc tính gá lắp đầu đo gia tốc (đầu đo rung) phải công bố nhà chế tạo, khuyến cáo người sử dụng gá lắp đầu đo Tiêu chuẩn áp dụng cho đầu đo gia tốc, gá lắp bề mặt phận chuyển động, minh họa biểu đồ rút gọn cho Hình Tiêu chuẩn khơng áp dụng cho đầu đo gia tốc kiểu khác đầu đo chuyển động tương đối Hình - Minh họa gá lắp đầu đo S - kết cấu thử; F - phương tiện gá lắp; T - đầu đo gia tốc; v s - tốc độ rung kết cấu; vT - tốc độ rung đầu đo Tài liệu viện dẫn Các tiêu chuẩn cần thiết (bắt buộc) để áp dụng tiêu chuẩn Đối với tiêu chuẩn rõ ngày tháng ban hành, áp dụng phiên Đối với tiêu chuẩn không rõ ngày tháng ban hành, phải áp dụng phiên ban hành (bao gồm sửa đổi bổ sung tương ứng) ISO 2041:1990, Rung động ca đập - Từ vựng (Vibration and shock - Vocabulary) ISO 2954:1975, Rung học máy chuyển động quay tịnh tiến qua lại - Yêu cầu thiết bị đo rung động khắc nghiệt (Meshanical vibration of rotaring and reciprocating machinery Requirements for instruments for measuring vibration severity) ISO 5347-14:1993, Phương pháp hiệu chuẩn đầu đo rung va đập - Phần 14: Thử nghiệm tần số cộng hưởng đầu đo gia tốc không suy giảm khối thép (Method for the calibration of vibration and shock pic-up - Part 14: Resonance frequency testing of undamped accelerometers on a steel block) ISO 5347-22:1997, Phương pháp hiệu chuẩn đầu đo rung va đập - Phần 22: Thử nghiệm tần số cộng hưởng đầu đo gia tốc - Phương pháp chung (Method for the calibration of vibration and shock pic-up - Part 22: Accelerometer resonance testing - General methods) ISO 8042:1988, Đo rung động va đập - Cơng bố đặc tính đầu đo địa chấn (Shock and vibration measurements - Chracteristics to be specified for seismic pic-up) Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ định nghĩa torng ISO 2041 Đặc tính kỹ thuật phải công bố nhà chế tạo đầu đo gia tốc Nhà chế tạo phải công bố đặc tính kỹ thuật sau: a) Bề mặt lắp đặt liên quan trực tiếp đến cấu gá lắp cung cấp kèm theo đầu đo như: độ nhám bề mặt, độ trực giao độ sâu lỗ gá lắp b) Kích thước hình học bao gồm - Vị trí trọng tâm tồn đầu đo; - Vị trí trọng tâm khối lượng chấn động theo phương gia tốc trọng trường đầu đo c) Kỹ thuật gá lắp sử dụng để hiệu chuẩn đầu đo d) Mômen xoắn khuyến cáo gá lắp mômen cực đại cho phép (gây nên thay đổi nhỏ % dải tần số sử dụng) e) Giới hạn nhiệt độ đầu đo phụ kiện gá lắp f) Đặc tính học liên quan trực tiếp đến: - Tổng khối lượng; - Vật liệu đế; - Tần số cộng hưởng thấp đầu đo trước gá lắp (tần số riêng đầu đo); - Khả đáp ứng tần số điều kiện lắp đặt xác định Mơ tả vật liệu, kích thước khối lượng cấu mà lắp đặt đầu đo; - Độ nhạy lớn theo phương ngang tần số tương ứng g) Mô tả phụ kiện kèm theo để gá lắp đầu đo, ví dụ - Đường kính; - Kiểu ren; - Vật liệu h) Đường cong đáp ứng tần số đầu đo ứng với kiểu gá lắp học nhà chế tạo quy định mức độ ảnh hưởng cấu gá lắp đầu đo, cụ thể - Độ cứng vững dọc trục chuyển động (trạng thái bề mặt kết cấu chỗ tiếp xúc với đầu đo mômen xoắn cố định đầu đo); - Độ không cứng vững theo phương ngang đế gá lắp Về đặc tính kỹ thuật khác nhà chế tạo phải cơng bố, xem tiêu chuẩn ISO 8042 Chọn phương pháp gá lắp 5.1 Yêu cầu chung 5.1.1 Quy trình Đặc tính tối ưu đầu đo đạt tuân thủ đầy đủ yêu cầu sau: a) Đầu đo phải phản ánh trung thực chuyển động kết cấu thử vị trí gá lắp; b) Chuyển động kết cấu thử bị thay đổi sau đầu đo rung lắp đặt; c) Tỷ số chuyển đổi tín hiệu với chuyển động đầu đo phải không bị biến dạng vận hành vùng cận tần số cộng hưởng 5.1.2 Điều kiện lắp đặt Để đạt yêu cầu điều 5.1, cần phải đảm bảo: - Đầu đo gá lắp chắn, cứng vững (bề mặt gá lắp phải nhẵn đến mức có thể; - Đầu đo gây nên méo dạng tối thiểu chuyển động (ví dụ: Lắp đặt đối xứng tốt nhất); - Khối lượng đầu đo phụ kiện gá lắp phải nhỏ so với khối lượng động kết cấu thử (xem ISO 2954) 5.2 Yêu cầu cụ thể 5.2.1 Dải tần số vận hành Đầu đo phải đảm bảo sử dụng dải tần số thấp so với tần số cộng hưởng Tuân thủ dẫn lắp đặt nhà chế tạo, cho vận hành tần số không lớn 20 % tần số lắp đặt cho phép, trường hợp đầu đo gia tốc không giảm chấn (hệ số khuếch đại cộng hưởng Q lớn 30 dB), đảm bảo để hầu hết trường hợp sai số phạm phải không vượt vài phần trăm đáp ứng độ lớn xuất Nếu yêu cầu ước lượng sai số gần đúng, đạt sở hệ thống khối lượng - lò xo tuyến tính tương đương với hệ số giảm chấn cho trước CHÚ THÍCH: - Đối với phép đo va đập (shock) đơn, trơng chờ sai số cỡ vài phần trăm tần số cộng hưởng cấu gá lắp lớn giá trị nghịch đảo thời gian xung va đập 5.2.2 Mômen xoắn gá lắp Khi gá lắp đầu đo vít cấy, phải tn thủ giới hạn mơmen xoắn cho phép nhà chế tạo quy định 5.2.3 Cáp đo Cáp cố định cứng gây nên sức căng sử dụng đầu đo gia tốc (đầu đo rung) có đầu nối dọc trục Gắn kẹp cáp đo cách thận trọng để tránh cố (xem Hình 2) Cáp đo lỏng lẻo gây nên hiệu ứng điện - ma sát đầu đo kiểu áp điện Hình - Đầu đo gia tốc nối với đầu nối kiểu hướng trục hướng tâm a) Đầu nối kiểu hướng trục; b) Đầu nối kiểu hướng tâm - Đầu nối cáp đo không bị kéo căng; - Bề mặt rung; - Cáp đo không bị kéo căng; - Cố định cáp đo bề mặt rung 5.3 Xác định tần số cộng hưởng cấu gá lắp đầu đo Rất hữu ích, khó thực việc xác định xác tần số cộng hưởng đầu đo gá lắp kết cấu thử nghiệm Phương pháp sử dụng để xác định gần cộng hưởng, nhằm đảm bảo dung sai tương thích tần số cộng hưởng tần số thử 5.3.1 Phương pháp kích thích rung Khối thép chuẩn có hình dáng xác định, trọng lượng thích hợp bề mặt nhẵn khuyến cáo sử dụng, ví dụ: khối thép khơng gỉ có khối lượng 180 g Chuyển động khối chuẩn giám sát đầu đo gia tốc có tần số cộng hưởng cao so với tần số thân khối thép, gá lắp bề mặt vị trí gần sát đầu đo thử Lực kích thích tạo theo phương pháp điện động Ảnh hưởng chất lượng bề mặt lắp đặt vật liệu kiểm tra nhờ đưa vào mẫu điển hình bề mặt kim loại đầu đo thử nghiệm (xem Hình 3) Về lắp đặt chung đường cong tần số điển hình, xem Hình đến Hình 10 Tham khảo phương pháp xác định tần số cộng hưởng ISO 5347-14 ISO 534722 CHÚ THÍCH: - Đường cong đáp ứng tần số điển hình, phụ thuộc nhiều vào thơng số dẫn hình Hình - Bố trí thử nghiệm đầu đo gia tốc - Đầu đo; - Bề mặt thử; - Mặt tham chiếu; - Khối kim loại tham chiếu; - Đầu đo tham chiếu; - Từ trường; - Cuộn điều khiển 5.3.2 Phương pháp kích thích va đập Có thể sử dụng phương tiện thử sau: lắc xung kích, thử nghiệm rơi đập búa thông thường Cách thứ nhất: Đầu đo gắn vào khối đe treo kiểu lắc khối búa thứ hai treo tương tự, sử dụng để tạo va đập Cách thứ hai: Thử nghiệm rơi, đầu đo gia tốc gắn vào búa có dẫn hướng chuyển động, rơi theo phương thẳng đứng xuống đe tĩnh để tạo sốc Đầu đo gia tốc gắn vào vật thử nghiệm thông thường tương tự vật gắn thử nghiệm thực Trong thể vật thử nghiệm khối lượng đe búa, làm từ vật liệu có kích thước đủ lớn để mơ tả hợp lý vật thử theo độ cứng vững Cách thứ ba: Thử đập búa đặt vào gần nơi lắp đầu đo kết cấu thực cung cấp thông tin cần thiết, tần số cộng hưởng đối tượng đo bị bỏ qua Tín hiệu đầu đo ứng với va đập điều kiện thuận lợi có tần số cộng hưởng dạng xếp chồng (Hình 4.) Đối với số thử nghiệm cần phải tính tốn lượng va đập (chọn chiều cao mà từ khối lượng bắt đầu rơi tự do), độ cứng bề mặt va chạm (phủ lớp thép chì) cho thu nhận chu kỳ thích hợp để biểu thị hiệu ứng cộng hưởng Phải cẩn trọng để phát cộng hưởng nhỏ bị kích hoạt q trình va đập Sử dụng thiết bị ghi liệu kỹ thuật chụp ảnh sóng thích hợp để xác định tần số gợn sóng cộng hưởng Các phương pháp đặc biệt thích hợp để nghiên cứu tần số cao Lặp lại thử nghiệm va đập thích hợp thu nhận thêm thông tin độ ổn định gá lắp Hình - Đáp ứng va đập đầu đo gia tốc 5.4 Khuyến cáo kiểu lắp đặt cụ thể 5.4.1 Khái quát chung Mặt phẳng lắp đặt phải kiểm tra kỹ lưỡng độ sạch, độ nhẵn cần thiết, phải gia công tạo bề mặt phẳng Bất kỳ không ăn khớp trục nhạy cảm đầu đo gia tốc hướng đo phải giảm thiểu, không gây nên sai số tương tự sai số độ nhạy ngang Các sai số thường lớn chuyển động ngang thường lớn chuyển động dọc trục Điều kiện bề mặt phương pháp gá lắp phải xác định báo cáo thử nghiệm Phải tuân thủ điều kiện gá lắp đầu đo theo quy định nhà chế tạo Minh họa mức độ ảnh hưởng lên lựa chọn phương pháp gá lắp đầu đo, dựa sở kinh nghiệm tốt cho Bảng Bảng - Chẩn tác động lựa chọn phương pháp gá lắp đầu đo (dựa kinh nghiệm tốt nhất) Kiểu gá lắp Tần số cộng hưởng Nhiệt độ Khối lượng đầu đo độ cứng vững gá lắp Hệ số khuyếch đại cộng hưởng Q Mức độ quan trọng chất lượng bề mặt gá lắp Đai ốc Keo dán có phụ gia Sáp Băng dính hai mặt Gá lắp nhanh Gá lắp chân không Nam châm Cầm tay *) CHÚ THÍCH: *) - tùy thuộc khoảng cách tay cầm bề mặt đo ký hiệu: cao; trung bình; thấp 5.4.2 Gá lắp vít cấy Đặc tính tần số đầu đo gá lắp theo kiểu đai ốc phụ thuộc vào: - Độ vng góc gá lắp; - Độ nhẵn phẳng bề mặt; - Mômen xoắn lắp đặt Mômen xoắn gá lắp để thử nghiệm: M5: 1,8 N.m; M3: 0,6 N.m Hình - Đáp ứng tần số điển hình đầu đo gia tốc gá lắp kiểu đai ốc có màng dầu đệm phụ thuộc vào rung động tuyệt đối kết cấu gá lắp 5.4.2.1 Bề mặt gá lắp phải sạch, phẳng gia công nhẵn đến dung sai quy định nhà chế tạo, quy định Trục chốt bu long phải vng góc với bề mặt gá lắp 5.4.2.2 Phải tuân thủ quy định mômen xoắn lắp đặt nhà chế tạo quy định để tạo mối lắp ghép chắn mà không làm hỏng đầu đo 5.4.2.3 Tạo lớp màng dầu hay mỡ mỏng bề mặt giúp cho công tắc ghép nối đạt độ cứng vững tối đa (xem Hình 5) 5.4.2.4 Vít cấy khơng chạm đáy lỗ lắp ráp làm độ cứng vững khe hở chung bé 5.4.3 Gắn kết keo xi măng Phương pháp sử dụng kết cấu thử nghiệm không cho phép khoan lỗ, cần cách ly điện đầu đo, hay độ phẳng bề mặt gá lắp bị hạn chế Thơng thường, vít cấy gắn xi măng nối ren đầu với mặt đĩa phẳng đầu đo, đầu lại - gắn xi măng với kết cấu thử nghiệm 5.4.3.1 Bề mặt phải làm theo quy định nhà chế tạo xi măng 5.4.3.2 Sử dụng lớp xi măng mỏng tạo nên liên kết vòng đệm cứng 5.4.3.3 Sử dụng loại keo dán có phụ gia nhiệt cao, chất đơng cứng đảm bảo trì tiếp xúc mềm bên để tạo tần số cộng hưởng thấp (Hình 6) Đặc tính tần số đầu đo gá lắp keo dán chịu ảnh hưởng của: - Điều kiện bảo quản phối trộn keo dán; - Sự nhiễm bẩn dầu, mỡ; - Độ dày lớp keo dán; - Mođun đàn hồi cắt ngang keo dán; - Nhiệt độ Hình - Đáp ứng tần số điển hình đầu đo gia tốc gá lắp keo dán phụ thuộc vào rung động tuyệt đối kết cấu gá lắp CHÚ THÍCH: - Tần số cộng hưởng lắp đặt fc, xác định theo công thức: fc KC m đó: KC độ cứng chịu nén phức hợp keo dán; m tổng khối lượng đầu đo cấu gá lắp - Độ cứng chịu nén phức hợp KC keo dán xác định theo công thức: KC E(1 i )A / t đó: E mođun đàn hồi keo dán; tỷ số giảm đàn hồi keo dán; A, t diện tích độ dày tương ứng lớp keo dán - Tần số cộng hưởng ngang fc lớp keo gắn vào xác định theo cơng thức: fc KS m đó: KS độ cứng dịch chuyển theo chiều ngang lớp keo gắn vào: KS = G(1 + i )A/t với: G mođun bảo toàn ngang keo dán; tỷ số suy giảm tiếp tuyến ngang Nhìn chung để tăng dải tần số vận hành đầu đo lắp đặt, keo xi măng cần làm ướt nhẹ 5.4.4 Phụ kiện gá lắp Phụ kiện gá lắp, bao gồm vít cấy cách điện thiết kế chế tạo cho đảm bảo có khối lượng, mơmen qn tính thấp, cứng vững chắn, đối xứng theo trục nhạy cảm Tránh sử dụng kết cấu nẹp co, vòng móc Khi cần, khuyến cáo sử dụng khối kim loại nhỏ cứng, gá lắp cứng vững vào kết cấu có lỗ khoan bề mặt nhẵn, rãnh chốt kiểu đai ốc Nếu bắt buộc sử dụng kết cấu nẹp vòng móc phức tạp, phải kiểm tra xác định chế độ tần số rung kết cấu phương pháp thích hợp 5.4.5 Các dạng gá lắp khác Có thể cố định chặt đầu đo băng dính mỏng hai mặt chun dùng (Hình 7), phụ kiện gá lắp từ hóa (Hình 9), lớp sáp mỏng (Hình 10), phụ kiện gá lắp nhanh (Hình 11) gá lắp kiểu chân khơng (Hình 12) Các phương pháp bị hạn chế độ khắc nghiệt độ lớn tần số Trong trường hợp có nghi ngờ (khơng chắn), tần số phải nghiên cứu thực nghiệm Không khuyến cáo sử dụng thiết bị đo rung cầm tay (xem Hình-8) Đặc tính tần số đầu đo gá lắp băng dính hai mặt chịu ảnh hưởng của: - Tiếp xúc bề mặt đủ tốt; - Độ phẳng bề mặt gá lắp sở; - Vật liệu; - Môđun đàn hồi liên hợp băng dính CHÚ THÍCH: - Xem giới hạn sử dụng điều 5.4.5 Hình - Đáp ứng tần số đầu đo gia tốc gá lắp băng dính hai mặt điển hình phụ thuộc vào rung động tuyệt đối kết cấu gá lắp Đặc tính tần số đầu đo đầu dò cầm tay chịu ảnh hưởng của: - Độ ổn định hướng đo; - Độ ổn định áp lực đo; - Áp lực; - Diện tích tiếp xúc; - Định hưởng CHÚ THÍCH: - Xem giới hạn sử dụng điều 5.4.5 Hình - Đáp ứng tần số điển hình đầu đo gia tốc cầm tay phụ thuộc vào rung động tuyệt đối kết cấu gá lắp Đặc tính tần số đầu đo gá lắp nam châm chịu ảnh hưởng của: - Hướng gá lắp; - Độ phẳng bề mặt gá lắp sở; - Khối lượng độ dầy nam châm; - Đặc tính từ hóa vật liệu CHÚ THÍCH: - Xem giới hạn sử dụng điều 5.4.5 Hình - Đáp ứng tần số điển hình đầu đo gia tốc gá lắp nam châm phụ thuộc vào rung động tuyệt đối kết cấu gá lắp Đặc tính tần số đầu đo rung gá lắp sáp chịu ảp hưởng của: - Độ dày lớp sáp (theo diện tích gá lắp); - Nhiệt độ; - Diện tích gá lắp; - Mơđun đàn hồi liên hợp sáp CHÚ THÍCH: - Xem giới hạn sử dụng điều 5.4.5 Hình 10 - Đặc tính tần số đầu đo gia tốc gá lắp sáp phụ thuộc vào rung động tuyệt đối kết cấu gá lắp CHÚ THÍCH: Phải nghiên cứu thực nghiệm để xác định giới hạn tần số giới hạn (tần số cộng hưởng) biên độ lớn đo (khơng gây biến dạng tín hiệu đo) tổ hợp cấu gá lắp nhanh đầu đo rung cụ thể liên quan Không thể đưa biểu đồ chung khả đáp ứng tần số (Hình 11) Đặc tính tần số đầu đo gá lắp nhanh chịu ảnh hưởng của: - Độ khít vít cấy gá lắp (theo diện tích gá lắp); - Mơmen xoắn gá lắp; - Kích thước lắp đặt đầu đo rung; - Chất lượng bề mặt lắp đặt; - Lực cố định khí Hình 11 - Gá lắp nhanh Hình 12 - Gá lắp chân khơng a) Trước hút chân không; b) Trạng thái làm việc MỤC LỤC Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Đặc tính kỹ thuật phải cơng bố nhà chế tạo đầu đo gia tốc Chọn phương pháp gá lắp 5.1 Yêu cầu chung 5.2 Yêu cầu cụ thể 5.3 Xác định tần số cộng hưởng cấu gá lắp đầu đo 5.4 Khuyến cáo kiểu lắp đặt cụ thể ... cộng hưởng ISO 534 7-1 4 ISO 534722 CHÚ THÍCH: - Đường cong đáp ứng tần số điển hình, phụ thuộc nhiều vào thơng số dẫn hình Hình - Bố trí thử nghiệm đầu đo gia tốc - Đầu đo; - Bề mặt thử; - Mặt tham... đầu đo gia tốc - Phương pháp chung (Method for the calibration of vibration and shock pic-up - Part 22: Accelerometer resonance testing - General methods) ISO 8042:1988, Đo rung động va đập - Cơng... Độ ổn định hướng đo; - Độ ổn định áp lực đo; - Áp lực; - Diện tích tiếp xúc; - Định hưởng CHÚ THÍCH: - Xem giới hạn sử dụng điều 5.4.5 Hình - Đáp ứng tần số điển hình đầu đo gia tốc cầm tay phụ