4. í nghĩa của đề tài
3.3.2. lăn hư hỏng vũng trong
Hư hỏng ở vũng trong sinh ra một dóy cỏc xung tớn hiệu năng lượng cao cú giỏ trị bằng tần số tiếp xỳc của một điểm trờn vũng trong với con lăn (BPFI)
Trong vựng chụi tải thỡ biờn độ dao động của xung là cao nhất sau đú giảm dần khi hư hỏng ra khỏi vựng chịu tải. Kết quả xuất hiện tàn số điều biến biờn độ tại BPFI với khoảng cỏch bằng tần số quay Fs.
Hỡnh 3.17: Phổ dao động của ổ lăn hư hỏng vũng trong 3.3.3. Ổ lăn hư hỏng vũng ngoài
Hư hỏng vũng ngoài gõy ra một dóy cỏc xung tớn hiệu năng lượng cao cú giỏ trị bằng tần số tiếp xỳc của một điểm trờn vũng ngoài với con lăn (BPFO)
Hư hỏng trờn vũng ngoài khụng được điều biến bởi tần số quay của trục Fs
Hỡnh 3.18: Phổ dao động của ổ lăn hư hỏng vũng ngoài
3.3.4. Hư hỏng vũng cỏch
Khụng giống như hư hỏng vũng trong và vũng ngoài, hư hỏng vũng cỏch khụng kớch thớch tần số vũng quay đặc trưng. Cũng như hư hỏng con lăn hư hỏng vũng cỏch cũng cú thể được điều biến bởi tần số tần số quay của vũng cỏch ( FTF)
Hỡnh 3.19: Phổ dao động của ổ lăn hư hỏng vũng cỏch 3.3.5. Hư hỏng con lăn
Con lăn hư hỏng gõy va đập vào vũng lăn và gõy ra dao động, tớn hiệu dao động được tạo ra với tầ số bằng tần số tiếp xỳc của một điểm trờn con lăn với vũng trong hoặc vũng ngoài (BSF)
Con lăn va đập cả vũng ngoài và vũng trong nờn trong phổ đồ thị thường xuất hiện tần số bằng hai lần tần số BSF, nhưng với biờn độ khụng cao. Hư hỏng của con lăn được điều biến bởi tần số quay của vũng cỏch (FTF)
Hỡnh 3.20: Phổ dao động của ổ lăn hư hỏng vũng ngoài 3.4. Quỏ trỡnh hư hỏng của ổ lăn
Ổ lăn là một bộ phận khụng thể thiếu trong mỏy múc cụng nghiệp tuy nhiờn theo thời gian làm việc với rất nhiều cỏc yếu tố từ mụi trường như nhiệt độ, bụi bẩn thiếu nhiờn liệu bụi trơn sẽ làm ảnh hưởng tới tuổi thọ và dẫn tới quỏ trỡnh hư hỏng của ổ. Ứng với mỗi một quỏ trỡnh hư hỏng thỡ trờn phổ đồ thị sẽ cú những đỉnh tần số khỏc nhau. Dưới đõy là bốn gia đoạn hư hỏng chủ yếu của ổ lăn.
Giai đoạn thứ nhất. Thể hiện qua phổ đồ thị dưới đõy minh họa cho giai đoạn làm
Hỡnh 3.21: Phổ đồ thị chuẩn của ổ bi ở trạng thỏi ban đầu
Hỡnh 3.22: Phổ đồ thị thể hiện giai đoạn ổ lăn bắt đầu khuyết tật.
phổ đồ thị ta thấy cỏc đỉnh 1X,2X,3X, rất nhỏ và đều từ miền A ( ZONE A ) cho tới miền D ( ZONE D ) chưa cú dấu hiệu của quỏ trỡnh hư hỏng.
Qua phổ trờn đú là cỏc hiển thị sớm nhất của Ổ bi ở mức độ siờu õm. Cỏc tần số này được đỏnh giỏ bởi Spike EnergyTM
, HFD(g) và mạch rung Spike Energy trước hết cú thể xuất hiện vào khoảng 0.25gSE cho giai đoạn đầu. Trong giai đoạn đầu ổ bi mới làm việc thỡ khả năng bị khuyết tật là rất ớt. Để cú thể kiểm tra được cỏc dạng khuyết tật ta phải dựng phương phỏp siờu õm.
Giai đoạn thứ hai. Đõy là giai đoạn bắt đầu phỏt sinh cỏc khuyết tật, tớn hiệu trờn
phổ đồ thị đó cú đụi chỳt thay đổi về vị trớ cỏc đỉnh và tần số của ca trong, ca ngoài.
- Cỏc khuyết tật nhỏ bắt đầu làm rung cỏc tần số tự nhiờn của cỏc bộ phận vũng bi.
Hỡnh 3.23: Phổ đồ thị thể hiện sự mài mũn và sinh ra mất cõn bằng.
- Cỏc tần số này xảy ra trong phạm vi từ 30K 120K chu k„ trờn một phỳt (CPM).
- Vào cuối giai đoạn này, cỏc tần số dải biờn xuất hiện trờn và dưới tần số tự nhiờn.
- Tại vị trớ của đỉnh 3X đó cú sự thay đổi, điều đú thể hiện đó cú sự mài mũn sinh ra và khe hở giữa cỏc vị trớ của con lăn với ca trong và ca ngoài đó được nới rộng thờm.
Giai đoạn thứ ba. Đõy là giai đoạn mà sự mài mũn của cỏc bộ phận như ca trong,
ca ngoài diễn ra nhanh chúng và phức tạp hơn. Phổ đồ thị đó thay đổi nhiều phỏt sinh thờm cỏc đỉnh tớn hiệu từ miền B ( ZONE B) tới miền C ( ZONE C) nhưng đỏng quan tõm hơn cả đú là việc xuất hiện 2 đỉnh giỏ trị BPFO, BPFI điều đú thể hiện ra sự mài mũn của ca trong, ca ngoài, sự phỏt sinh rung động khởi đầu cho việc mất cõn bằng.
Trong giai đoạn này thỡ khuyết tật dần xuất hiện rung động cựng với sự hoà õm xuất hiện.
- Nhiều sự hũa õm tần số khuyết tật xuất hiện với sự mài mũn số lượng những dải biờn xuất hiện.
- Sự mài mũn bõy giờ càng rừ ràng làm phỏt sinh rung động kộo theo sự mài mũn ngày càng gia tăng. Nú lan rộng khắp chiều rộng của ổ bi.
Hỡnh 3.24: Phổ đồ thị của ổ bi đang trong giai đoạn phỏ hủy Giai đoạn thứ tư.
Ở giai đoạn này thỡ phổ đồ thị đó cú sự thay đổi khỏ nhiều so với cỏc giai đoạn khỏc. Cỏc đỉnh tớn hiệu thể hiện khụng cũn rừ ràng trờn cỏc miền tần số mà thành một khối hỗn độn và thay đổi theo thời gian, phỏt sinh rung động tiếng ồn lớn và càng ngày càng phỏt sinh một cỏch nhanh chúng.
Khi khuyết tất của ổ bi quỏ lớn thỡ những tần số sẽ biến mất và được thay thế bởi sự rung động ngẫu nhiờn và tiếng ồn nền. Về phớa kết thỳc, thậm chớ biờn độ tại đỉnh 1X RPM. Vào giai đoạn này thỡ việc thay thế ổ bi là rất cần thiết
3.5. Phõn tớch phổ tần số của ổ lăn trong một số trường hợp hư hỏng điển hỡnh 3.5.1 Phõn tớch phổ tần số của ổ lăn trong trường hợp mũn
29,5 Hz
Quỏ trỡnh mài mũn xảy ra khi ổ lăn làm việc trong điều kiện khụng phự hợp như bụi bẩn, hay chất bụi trơn khụng thớch hợp. Trờn phổ thể hiện cỏc đỉnh tớn hiệu 1X, 2X, 3X, 4X. Điều đú chỉ ra rằng ở dạng sai hỏng này ổ bi sẽ bị mất cõn bằng ở một số vị trớ do sự trúc rỗ khụng đều trờn cỏc bề mặt, cú độ dơ lắp ghộp giữa con lăn với ca trong và ca ngoài. Xuất hiện cỏc đỉnh tần số tự nhiờn, làm gia tăng độ chuyển vị giữa cỏc đỉnh tớn hiệu.
3.5.2. Phõn tớch phổ đồ thị của ổ lăn trong trường hợp trúc rỗ bề mặt
Cũng giống như quỏ trỡnh mũn của ổ lăn, hiện tượng trúc ra khi ổ bi bị mũn cỏc bề mặt làm việc thỡ điều đầu tiờn ta thấy đú là tiến ồn sẽ phỏt ra. Hiện tượng rung động bắt đầu sinh ra do mất cõn bằng vỡ bị mất đi cỏc lớp bề mặt, tạo khe hở giữa cỏc vị trớ của ổ bi.
3.5.3. Phõn tớch phổ đồ thị của ổ lăn trong trường hợp lệch trục
Hỡnh 3.27: Phổ đồ thị thể hiện ổ lăn bị lắp lệch
Phổ đồ thị thể hiện tớn hiệu bởi cỏc đỉnh 1X, 2X, 3X. Điều đú cho ta biết ở đõy cú hiện tượng rung động do sự mất cõn bằng, sự cố cong trục thể hiện bởi đỉnh 2X, 3X. Với hiện tượng này chủ yếu đa phần là do trục bi cong gõy nờn làm cho ổ bi bị xờ dịch nờn sẽ bi lệch theo sự cong trục đú khi quay.
Điều đú được thể hiện qua cỏc dạng phổ đồ thị sau:( chỳng ta cú thể tham khảo thờm để làm rừ vấn đề này hơn).
Hỡnh 3.28 b: Phổ đồ thị thể hiện sự sai lệch ổ bi do cong trục ở bị trớ cao 3.5.4. Ổ bi lắp lỏng so với trục
Do trong chế tạo hay tớnh toỏn chọn ổ bi khụng đỳng kớch cỡ cho nờn dẫn đến lắp ghộp này khụng phự hợp tạo ra khe hở lớn giữa trục và ca trong của ổ bi. Gõy nờn sự khụng đồng tõm giữa ổ bi và ngừng trục sinh ra lực li tõm và lực va đập. Trờn phổ đồ thị là một dải tớn hiệu với cỏc đỉnh từ 1X đến 6X… với hai đỉnh 1X và 2X là cao vượt trội hơn cỏc đỉnh khỏc điều đú cho ta biết được ở đõy cú sự rung động, và hiện tượng lỏng kết cấu lắp rỏp gõy ra sự mất cõn bằng.
Hỡnh 3.29: Phổ đồ thị thể hiện ổ bi lắp lỏng với trục.
Qua cỏc dạng phổ đồ thị trờn là cỏc dạng sai hỏng thường gặp. Vậy để cú thể phõn biệt và hiểu được cỏc giỏ trị trờn phổ là của bộ phận nào bao nhiờu là chấp nhận được ta cú bảng sau để cú thể biết được tần số ban đầu của cỏc bộ phận trờn ổ bi như: Con lăn, vũng cỏch, ca trong , ca ngoài . Với những ổ bi loại ổ bi cơ bản và
hay dựng nhất. và để cú thể tớnh toỏn và biết được cỏc giỏ trị tần số của cỏc bộ phận trờn ổ bi ta cú thể sử dụng phần mềm tớnh toỏn chuyờn dựng.
Đối với cỏc loại ổ bi bị hư hỏng tốt nhất là thay thế mới. Nờn sử dụng và lắp đặt ổ bi một cỏch tốt nhất để cú thể hạn chế cỏc dạng sai hỏng của ổ bi. Dựng dầu bụi trơn hợp lý chọn và sử dụng hợp lý ổ bi cho từng điều kiện nhất định.
Kết luận chương 3
Mở đầu chương 3 phõn tớch một cỏch cụ thể về hệ thống đo dao động, cỏc thành phần chớnh trong hệ thống đo dao động ổ lăn, cựng với đú là cỏc dấu hiệu nhận dạng và một số phổ đồ thị điển hỡnh minh họa cho quỏ trỡnh hư hỏng của ổ lăn. Thụng qua cỏc phổ đồ thị này mà ta cú thể nhận biết được hư hỏng xảy ra trờn bộ phận nào của ổ một cỏch chớnh xỏc.
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP ĐIỂN HèNH
4.1. Mục đớch của việc thớ nghệm
Mục đớch của việc làm thớ nghiệm đú là đo và xỏc định cỏc phổ đồ thị rung động cho một số trường hợp hư hỏng điển hỡnh của ổ bi đỡ chặn như ổ bị mũn trong quỏ trỡnh làm việc hoặc mũn do lỏng kết cấu.
4.2. Đối tượng thớ nghiệm
Là một số ổ bi đỡ chặn được lắp trờn cỏc ngừng trục, gối đỡ. Trong trường hợp này ổ lăn được lắp trờn hộp giảm tốc GT10ĐA.
4.3. Trang thiết bị thớ nghiệm
Trờn thực tế cú rất nhiều loại thiết bị giỏm sỏt rung động một cỏch tự động, đo đặc tớnh của rung động và bỏo động khi rung động vượt quỏ mức cho phộp nhưng tựy thuộc vào kết cấu cơ bản của đối tượng đo mà ta chọn lựa thiết bị đo cho phự hợp đảm bảo độ tin cậy của mỏy. Với trường hợp này thỡ ta sẽ sử dụng thiết bị chẩn đoỏn CMXA_44. Dưới đõy là một số giới thiệu cơ bản về mỏy đo rung động CMXA_44 như sau.
Mỏy CMXA_44 cú thể thu nhận dữ liệu về gia tốc, chuyển vị rung động từ đầu dũ hoặc từ hệ thống giỏm sỏt. Mỏy cú thể lấy dữ liệu từ cỏc nguồn của cỏc loại SENSOR sau: SENSOR cảm biến, cảm biến dũng AC/DC, đầu dũ nhiệt độ. Cỏc thụng số kỹ thuật của mỏy CMXA_44
Tớn hiệu nhập vào mỏy thường được xử lý trước bằng cỏc thiết bị như: Sử dụng hệ điều hành Windows thụng qua màn hỡnh LCD cú độ phõn giải cao
Bộ tỏch súng. với bốn bộ lọc cú thể chọn lựa để lấy cỏc tớn hiệu từ một ổ bi
bị lỗi. Cỏc giỏ trị đo của bộ lọc từ. 5 10Hz ; 500 10 kHz ; 5 40 kHz
Thụng số đầu vào. Ta cú thể lấy thụng số đầu vào từ mỏy đo vận tốc, điện
trở đầu vào cú đơn vị là 1 MOhm
Xử lý và lưu trữ dữ liệu. Mỏy được thiết kế với bộ vi sử lý: Intel 32 bit và
Gớa trị đo lường.
- Khoảng đo: 0,5 20 kHz - Cỏch đo: liờn tục, lặp lại, hạn chế.
Phõn tớch FFT. bao gồm hai dải tần số là tần số bắt đầu và tần số cực đại
trong đú. Tần số bắt đầu cú thể ghi nhận từ 0 đến giỏ trị cực đại. Tần số cực đại từ giỏ trị 1 – 20 kHz .
Độ phõn giải của mỏy. Tựy thuộc vào mức đo khỏc nhau ta cú thể cài đặt
độ phõn giải với cỏc mức : 100 , 200 , 400 , 800 , 1600 , 3200 , 6400 dũng thể hiện. Độ chớnh xỏc tần số là 0,01%
Cụng suất Pin trong mỏy. 7,2 V 3,8 A. Khi thay pin hay thỏo pin sẽ làm tắt
nguồn cấp cho màn hỡnh LCD và PC cad. Thiết bị Microlog cú thể bị mất dữ liệu lưu trờn bộ nhớ RAM.
Khả năng làm việc của CMXA44: Thiết bị cho phộp kiểm tra, đỏnh giỏ nhanh tỡnh trạng thiết bị qua cỏc phổ đồ thị cơ bản. Phõn tớch vũng bi hỏng bằng kỹ thuật gE. Cú thể hiển thị được nhiều dạng phổ đồ thị. Trong quỏ trỡnh đo chức năng băng kiểm tra “Bump test’’ giỳp xỏc định tần số riờng của cơ hệ, phỏt hiện cỏc hiện tượng sai hỏng như:
- Nứt, Khuyết tật trong kết cấu mỏy.
- Cỏc vấn đề về kết cấu cơ của thiết bị (khung, bệ mỏy gõy nờn rung động bất thường …)
- Kiểm tra cỏnh Turbine…
Cỏc dạng phổ đồ thị cú thể hiển thị được trờn thiết bị đo rung động MX .
Hỡnh trờn là 6 dạng phổ tiờu biểu cú ở mỏy MX. Nhưng dự dạng phổ như thế nào đi nữa thỡ cũng cho ta một mục đớch chung đú là tỡm ra cỏc vị trớ và cỏc dạng sai hỏng của cỏc thiết bị cần kiểm tra, chẩn đoỏn.
4.4. Tiến hành thớ nghiệm
4.4.1. Lựa chọn thiết bị đo rung động
Một số yếu tố chớnh để lựa chọn thiết bị đo rung động là: - Khụng gian và mụi trường đo cho phộp để lắp đặt thiết bị đo. - Cấp chớnh xỏc cần đo.
- Phạm vi đo.
- Trỡnh độ của người sử dụng - Giỏ thành của thiết bị
Đặc tớnh về giới hạn đo của cỏc thiết bị đo rung động hay đặc trưng của cỏc loại đầu rũ khỏc nhau là:
- Thiết bị đo cú bộ phận chuyển đổi địa chấn đo vận tốc sử dụng cho dải tần số trung bỡnh khụng đũi hỏi nguồn cấp điện bờn ngoài và lắp đặt dễ dàng trờn vỏ mỏy. Tuy nhiờn dạng mỏy này nờn sử dụng cho cỏc mỏy cú tỷ số khối lượng giữa vỏ mỏy và bộ phận quay thấp. Cỏc thong số đo của mỏy này cú thể bị ảnh hưởng bởi mụi trường xung quanh như đường ống , cỏc mỏy múc kế bờn…
- Cỏc mỏy đo cú đầu rũ là gia tốc kế ỏp điện thỡ cú cỏc đặc tớnh như kớch thước và khối lượng nhỏ sử dụng cho một dải tần số rất rộng. Đặc biệt cỏc mỏy này dựng tốt cho cỏc tần số cao và dựng trờn vỏ mỏy trong trường hợp tỷ số khối lượng giữa vỏ mỏy và bộ phận quay là thấp.
Khoảng tần số thường ỏp dụng trờn cỏc bộ phận đo như sau:
- Thiết bị đo dựa trờn đo chuyển vị rung động thường được ỏp dụng đối với trường hợp rung động cú tần số thấp khoảng 10 Hz.
- Thiết bị đo dựa trờn vận tốc rung động thường ỏp dụng trong dải tần số từ 5 – 2000 Hz.
- Thiết bị đầu rũ là gia tốc kế cú độ chớnh xỏc cao và phạm vi đo lớn từ 1 – 50 KHz.
- Cỏc thiết bị đếm xung va đập cú mức độ đo ở tần số rất cao tần số mà thiết bị đo cú thể cộng hưởng đo được là 32 KHz.
- Ngoài ra trong một thiết bị hiện đại cú thể đo và phõn tớch cả ba dữ liệu đầu