55
Năm 2012, A. L. Bilošová [18] đã đưa ra các triệu trứng hư hỏng cơ bản của các chi tiết máy dựa trên cơ sở phân tích phổ tần số. Ông đã phân chia 3 vùng tần số cơ bản để chẩn đoán các chi tiết quay trong hộp số như hình 2.57.
Hình 2.57: Phân chia vùng tần số hư hỏng của hộp số bánh răng [18]
- Vùng nhỏ hơn tần số quay trục (<1fn): Nếu xuất hiện các đỉnh phổ nhỏ hơn tần số quay của trục thì nó sẽ dẫn đến những xu hướng nguy hiểm, như xoáy dầu [18].
- Vùng từ tần số quay của trục đến 10 lần tần số quay trục (1fn - 10 fn): Đây là vùng tần số thấp có liên quan đến tốc độ quay của trục. Nếu xuất hiện các đỉnh phổ ở vùng này sẽ là triệu trứng cho thấy có các hư hỏng cơ khí cơ bản như mất cân bằng, lệch trục, lỏng cơ học…
- Vùng tần số lớn hơn 10 lần tần số quay trục (>10 fn): Là vùng tần số cao, nếu xuất hiện các đỉnh phổ ở vùng này sẽ là triệu chứng của hư hỏng ổ lăn, bánh răng.
Hình 2.58: Tín hiệu đo tại vỏ hộp số có ổ đỡ con lăn hư hỏng vòng ngoài [75]
Để phân biệt triệu chứng của ổ lăn và bánh răng Randall [75] chỉ ra rằng, tín hiệu của bánh răng là tuần hoàn với chu kỳ quay của trục, còn tín hiệu ổ lăn không tuần hoàn với chu kỳ quay của trục, thể hiện trên hình 2.58: Tín hiệu đo được tại vỏ hộp số hình (2.58a), tín hiệu tuần hoàn chu kỳ quay trục (là tín hiệu bánh răng – hình 2.58b), tín hiệu không tuần hòa chu kỳ quay trục (là tín hiệu ổ đỡ con lăn – hình 2.58c). Do đó có thể áp dụng phương pháp trung bình hóa tín hiệu đồng bộ để chẩn đoán hư hỏng bánh răng. Cũng có thể áp dụng phương pháp này, như một phương pháp loại trừ, để chẩn đoán hư hỏng ổ đỡ con lăn.
Bảng 2.3: Các triệu chứng chẩn đoán cơ bản
Chi tiết Dạng hỏng Triệu chứng trong
miền thời gian
Triệu chứng trong miền tần số Bánh răng (vùng tần số fz-7fz) Hư hỏng phân bố trên các bề mặt Gia tăng biên độ
Xuất hiện các dải tần số phụ (hiệu ứng
56 răng (mòn, tróc) Thành phần đồng bộ với tốc độ quay trục
dải biên) xung quanh tần số ăn khớp và các điều hòa của tần số ăn khớp (fz, 2fz, 3fz)
Nứt chân răng Dao động
do xung va chạm tuần hoàn Gãy răng
Tróc cục bộ tại một vài sườn răng
Gia tăng biên độ Ổ đỡ con lăn (vùng tần số >1kHz) Hỏng cục bộ (tróc, rỗ) tại vòng ngoài Thành phần không đồng bộ tốc độ quay trục Tần số đặc trưng hư hỏng vòng ngoài Hỏng cục bộ (tróc, rỗ) tại vòng trong Tần số đặc trưng hư hỏng vòng trong Hỏng cục bộ (tróc, rỗ) tại viên bi Tần số đặc trưng hư hỏng viên bi
Mòn (đều) Gia tăng biên độ
Trục
(vùng tần số trong khoảng 1fn – 4fn)
Cong trục Xuất hiện tần số
quay của trục và các điều hòa của nó Mất cân bằng
Lệch trục
Từ những phân tích ở trên, đưa ra một số nhận xét sau:
- Nhiều dạng hỏng khác nhau có cùng triệu chứng: Cần bổ sung các triệu chứng trong miền thời gian-tần số để đảm bảo kết quả chẩn đoán là chính xác.
- Vùng tần số xuất hiện triệu chứng khác nhau: + Trục: chỉ từ 0,5 fn đến 4 fn tần số quay
+ Bánh răng: từ tần số ăn khớp đến khoảng 5-7 lần tần số ăn khớp
+ Ổ lăn: Các dao động riêng của kết cấu ổ do kích động xung va chạm (ở vùng tần số cao 1kHz -10kHz tùy theo loại ổ)
Các triệu chứng chẩn đoán trong miền thời gian và tần số tương ứng với các dạng hư hỏng chủ yếu và thường xảy ra của các chi tiết quan trọng trong hộp số (bánh răng, ổ đỡ con lăn, trục) được tổng kết trong bảng 2.3. Đây là những triệu chứng cơ bản được thống kê là cơ sở để đưa ra những đánh giá về tình trạng kỹ thuật của hộp số bánh răng. Riêng đối với bánh răng, những triệu chứng này chỉ được áp dụng để chẩn đoán trong điều kiện bánh răng vận hành với tốc độ quay không biến đổi.
Kết luận chƣơng 2
Các chi tiết quay tiêu biểu trong hộp số bánh răng như bánh răng, ổ đỡ con lăn, trục thường là những chi tiết có vai trò quan trọng. Để đảm bảo hoạt động liên tục của hộp số bánh răng đòi hỏi phải thường xuyên bảo dưỡng và chủ động đưa ra giải pháp thay thế kịp thời cho các chi tết này. Đo dao động là một phương pháp có hiệu quả để giám sát hoạt động của hộp số bánh răng, từ đó đưa ra những đánh giá về tình trạng hiện thời của thiết bị. Nội dung chủ yếu trong chương này đã được đề cập là về cấu trúc tín hiệu dao động cơ học, và các phương pháp cơ bản trong phân tích dao động: Phân tích tín hiệu trong miền thời gian, và miền tần số. Một phương pháp chẩn đoán ổ lăn dựa trên đồ thị Kurtogram cũng đã được giới thiệu. Các dạng hỏng thường gặp của các chi tiết quay cũng đã được đề cập, để từ đó tìm ra các triệu chứng chẩn đoán các dạng hỏng này dựa vào phân tích tín
57
CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH WAVELET VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẨN ĐOÁN DAO ĐỘNG
Trong chương 2 đã giới thiệu các phương pháp xử lý tín hiệu trong miền thời gian và trong miền tần số. Tuy nhiên đây là những phương pháp xử lý tín hiệu riêng rẽ trong từng miền. Trong chương này phương pháp biểu diễn tín hiệu đồng thời trong miền thời gian - tần số sẽ được giới thiệu. Có nhiều phép biến đổi xử lý tín hiệu trong miền thời gian – tần số đã được đề cập trong phần tổng quan, tiêu biểu là phép biến đổi Wavelet. Chương này tập trung nghiên cứu sâu vào cơ sở toán học của phép biến đổi Wavelet. Bên cạnh đó phương pháp giám sát dao động thông minh cho hệ truyền động dựa trên cơ sở phân tích Wavelet và trí tuệ nhân tạo cũng sẽ được đề cập.