4. í nghĩa của đề tài
1.5.5. Cỏc biện phỏp hạn chế rung động
Trong mụi trường cụng nghiệp cú rất nhiều nguồn gõy ra rung động, điển hỡnh là những mỏy hoạt động ở tốc độ cao. Cỏc kỹ thuật hạn chế rung động cú khả năng giảm đỏng kể rung động trong quỏ trỡnh mỏy làm việc, tăng tuổi thọ của ổ bi, tăng độ tin cậy, giảm chi phớ bảo trỡ.
Để hạn chế được rung động cần phải xỏc định nguồn gốc gõy ra rung động. Sau đú ỏp dụng cỏc phương phỏp hạn chế rung động phự hợp. Cú thể giảm thiểu hạn chế sự lan truyền rung động bằng giải phỏp cỏch ly rung động. Trỏnh hiện tượng cộng hưởng bằng cỏch giữ cho tần số tự nhiờn và tần số kớch thớch cỏch xa. Khi những giải phỏp trờn khụng khả thi thỡ cú thể dung cỏc hệ thống hấp thụ rung động hay cỏc cỏc cơ cấu giảm chấn. Ngoài ra, việc khống chế rung động cần phải được xem sột ngay trong quỏ trỡnh thiết kế để cú thể giảm rung động một cỏch hiệu quả. Sau đõy là một số giải phỏp hạn chế rung động thụng thường.
1. Gi$m kớch thớch
Hai nguyờn nhõn chớnh gõy ra rung động là mất cõn bằng và khụng đồng trục. Hai nguyờn nhõn này làm phỏt sinh cỏc lực kớch thớch và gõy hư hỏng. Do đú để giảm thiểu lực kớch thớch nờn quan tõm vấn đề này ngay từ khi thiết kế, chế tạo và lắp đặt cỏc thiết bị, cũng như lỳc vận hành. Sau đõy là những biện phỏp giảm kớch thớch do hai nguyờn nhõn trờn gõy ra:
- Nếu rung động do mất cõn bằng tạo ra vựơt quỏ mức cho phộp thỡ phải sử dụng cỏc phương phỏp đo rung động để phỏt hiện và loại bỏ bằng cỏch lấy đi lượng mất cõn bằng hoặc thờm vào đối tượng để khử tỏc động của lượng mất cõn bằng.
- Nếu rung động quỏ mức gõy ra do hiện tượng khụng đồng trục trong mỏy quay thỡ cú thể trỏnh được bằng cỏch lắp ổ bi trờn những giỏ đỡ cứng vững, hay sử dụng cấu trỳc dạng hộp. Một số phương phỏp được sử dụng để làm giảm rung động trong trường hợp này là: Thường xuyờn kiểm tra và điều chỉnh sự thẳng hang của mối ghộp trong trạng thỏi tĩnh và động. Tăng cường bụi trơn bộ truyền bỏnh răng. Thay đổi độ dày và độ nhớt của lớp dầu bụi trơn, để ngăn ngừa sự gia tăng độ khụng đồng trục.
2. Trỏnh cộng hưởng
Cú thể tớnh toỏn để trỏnh cộng hưởng ngay từ giai đoạn thiết kế. Thay đổi độ cứng và khối lượng ở một số nơi cú thể làm thay đổi tần số rung động tự nhiờn.
Thay đổi vận tốc làm thay đổi tần số đầu ra, tuy nhiờn điều này khụng phải lỳc nào cũng thực hiện được.
3. Cỏch ly rung động
Nguyờn lý của phương phỏp này là sử dụng bộ cỏch ly để làm giảm rung động truyền từ nguồn rung động sang thiết bị vận hành. Bộ cỏch ly rung động cú tần số riờng thấp hơn nhiều so với tần số rung động cần cỏch ly. Nhờ đặc tớnh này của bộ cỏch ly mà rung động bị giảm khi truyền đến thiết bị đang vận hành.
Khi rung động bắt nguồn từ bệ múng truyền lờn thiết bị, điều quan trọng là khụng chỉ phải biết tần số rung động mà cũn phải quan tõm đến cộng hưởng bờn trong thiết bị (cộng hưởng nội).
4. Hấp thụ rung động
Trong trường hợp khụng thể giảm rung động bằng cỏch thay đổi tần số tự nhiờn hay tần số kớch thớch, cú thể sử dụng hệ thống giảm chấn gồm lũ xo và khối lượng để giảm rung động của hệ thống chớnh. Nguyờn lý của phương phỏp này là làm cho tần số tự nhiờn của bộ hấp thụ bằng với tần số kớch thớch. Nội lực của bộ hấp thụ sẽ được cõn bằng hoàn toàn với lực kớch thớch do hệ thống chớnh tạo ra và như vậy là rung động của mỏy sẽ bị triệt tiờu.
Giải phỏp này chỉ sử dụng cho cỏc mỏy cú tốc độ vận hành khụng thay đổi hoặc thay đổi nhưng khụng đột ngột như: cỏc động cơ đồng bộ, cỏc động cơ đốt trong vận hành với một vận tốc khụng đổi…Nếu mỏy cú tốc độ thay đổi nhanh thỡ việc điều chỉnh để thay đổi tần số riờng của bộ hấp thụ khụng để đỏp ứng kịp thời kết quả là khụng thể hấp thụ được rung động.
5. Gi$m chấn
Đối với hệ thống chịu rung động cưỡng bức, nếu biết được tần số kớch thớch thỡ cú thể trỏnh được cộng hưởng bằng cỏch biến đổi tần số riờng của hệ thống. Đối với cỏc loại mỏy phức tạp, việc di chuyển cỏc tần số cộng hưởng của một chi tiết này thỡ cú thể gõy ra một rung động phức tạp cho một số chi tiết khỏc của mỏy. Mặt khỏc, thiết bị hoặc hệ thống cú thể phải vận hành theo yờu cầu ở một khoảng tốc độ nào đú mà trong khoảng tốc độ này sẽ gõy ra cộng hưởng. Vớ dụ như ở cỏc động cơ điện cú thể điều chỉnh tốc độ hay cỏc động cơ đốt trong thỡ hiện tượng cộng hưởng khú cú thể trỏnh khỏi. Trong những trường hợp như vậy, giải phỏp thong thường là thờm giảm chấn ngoài cho cỏc chi tiết cần quan tõm đặc biệt.
Cú thể ỏp dụng giải phỏp này bằng nhiều cỏch như sau:
- Giảm chấn giao diện bằng cỏch cho hai bề mặt trượt lờn nhau dưới ỏp lực. Nếu giữa hai bề mặt khụng cú chất bụi trơn, tỏc động giảm chấn được xem là ma sỏt khụ. Một trong những vớ dụ điển hỡnh nhất là nhớp xe tải. Ma sỏt khụ là một mụi trường hữu hiệu để làm tắt dần rung động quỏ mức, tuy nhiờn cú nhược điểm là cả hai bề mặt tiếp xỳc nhanh bị mũn.
- Phun lớp vật liệu cú độ giảm chấn cao lờn bề mặt cỏc chi tiết chịu rung động uốn. Lớp vật liệu này cú nhiệm vụ phõn tỏn năng lượng để giảm bớt rung động tại những tần số cộng hưởng. Đó cú nhiều nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy chiều dày của lớp bụi trơn đàn hồi khụng phải là yếu tố quan trọng để giảm chấn mà chớnh hỡnh dỏng hỡnh học (đối xứng, bất đối xứng) mới là yờu tố quan trọng làm giảm chấn.
1.5.6. í nghĩa của việc giỏm sỏt rung động
Tất cả cỏc mỏy và cụm cỏc chi tiết mỏy khi chuyển động đều gõy ra cỏc dao động cú tớnh chất lặp lại tại một dải tần số nào đú.
Cỏc tần số dao động này cú thể xỏc định từ đặc tớnh hỡnh học của cỏc chi tiết mỏy và được vẽ thành cỏc đồ thị mụ tả độ lớn của dao động tại từng giỏ trị tần số cụ thể. Cỏc đồ thị này được gọi là cỏc phổ tần số của dao động. Phổ tần số của dao động cho phộp ta phõn biệt được cỏc dao động gõy ra do độ khụng chớnh xỏc của cỏc khớp nối, ăn khớp bỏnh răng, lỗi ổ lăn và từ nhiều hiện tượng khỏc. Áp dụng kỹ thuật giỏm sỏt rung động nhằm phỏt hiện kịp thời hư hỏng và dự đoỏn thời điểm xảy ra hư hỏng hoàn toàn, hay núi một cỏch khỏc là thời điểm mà chi tiết hoặc thiết bị mất khả năng làm việc. Ngoài ra giỏm sỏt rung động cũn giỳp phỏt hiện và trỏnh được cỏc hư hỏng ngẫu nhiờn, hư hỏng ngoài ý muốn. Thụng thường cỏc loại hư hỏng này gõy tổn thất chi phớ rõt lớn, nhất là cỏc chi tiết, bộ phận của những mỏy quan trọng trong hệ thống sản xuất.
Kết luận chương 1:
Mở đầu chương một của đồ ỏn đó giới thiệu một cỏch khỏ đầy đủ về cụng tỏc bảo trỡ. Cựng với sự phỏt triển của mỏy múc, hàng trăm kỹ thuật bảo trỡ mới đó được ỏp dụng vào quỏ trỡnh sản xuất. Tuy nhiờn mỗi một cụng tỏc bảo trỡ đều cú những hạn chế riờng như: Cụng tỏc bảo trỡ khẩn cấp chỉ được ỏp dụng khi mỏy ngừng hoạt động. Vậy để giảm thiểu thời gian ngừng mỏy cần phải ỏp dụng những cụng tỏc bảo trỡ cú tớnh tối ưu húa cao như cụng tỏc bảo trỡ phũng ngừa, bảo trỡ năng suất toàn bộ. Cựng với sự phỏt triển của cụng tỏc bảo trỡ là sự phỏt triển của kỹ thuật chẩn đoỏn và giỏm sỏt tỡnh trạng. Một trong những ưu điểm lớn nhất của kỹ thuật này là cú thể cho biết được tỡnh trạng của mỏy khi đang hoạt động mà khụng phải ngừng mỏy và nếu cú vấn đề nào xảy ra thỡ thiết bị giỏm sỏt sẽ phỏt hiện cung cấp thụng tin để cú kế hoạch xử lý kịp thời.
CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ CÁC THễNG SỐ CƠ BẢN CỦA Ổ LĂN
2.1. Cụng dụng và phõn loại.
Ổ bi đỡ là một dạng cơ bản của ổ đỡ trục, đõy là cơ cấu cơ khớ giỳp giảm thiểu lực ma sỏt bằng cỏch chuyển ma sỏt trượt của 2 bộ phận tiếp xỳc nhau khi chuyển động thành ma sỏt lăn giữa cỏc con lăn hoặc viờn bi được đặt cố định trong một khung hỡnh khuyờn.
phõn loại ổ lăn: Để trỏnh sự nhầm lẫn trong quỏ trỡnh sử dụng mà ta cú thể phõn
loại ổ lăn như sau:
Theo kh) năng ch+i t)i trọng chia ra.
- Ổ đỡ: là ổ chỉ cú khả năng chịu lực hướng tõm và một phần nhỏ lực dọc trục (Hỡnh 2.1, a, b, d, h).
- Ổ đỡ chặn, là ổ vừa cú khả năng chịu lực hướng tõm, vừa cú khả năng chịu lực dọc trục (Hỡnh 2.1, c, e).
- Ổ chặn, là ổ chỉ cú khả năng chịu lực dọc trục (Hỡnh 2.1, j, k).
- Ổ bi, con lăn cú dạng hỡnh cầu (Hỡnh 2.1, a, b, c). - Ổ cụn, con lăn cú dạng hỡnh nún cụt (Hỡnh 2.1, e). - Ổ đũa, con lăn cú dạng hỡnh trụ ngắn (Hỡnh 2.1, d). - Ổ kim, con lăn cú dạng hỡnh trụ dài (Hỡnh 2.1, h).
Theo kh) năng t5 l5a của ổ, chia ra.
- Ổ lũng cầu, mặt trong của vũng ngoài là mặt cầu, ổ cú khả năng tự lựa hướng tõm. Khi trục bị biến dạng, uốn cong, ổ sẽ lựa theo để làm việc bỡnh thường (Hỡnh 2.1, b, g).
- Ổ tự lựa dọc trục (Hỡnh 2.1, d), ổ cú khả năng tự lựa theo phương dọc trục. Khi trục bị biến dạng, dón dài thờm một lượng, ổ sẽ lựa theo để làm việc bỡnh thường.
Hỡnh 2.1: Cỏc loại ổ đỡ
Theo số dóy con lăn trong ổ, chia ra. - Ổ cú một dóy con lăn (Hỡnh 2.1, a, d). - Ổ cú hai dóy con lăn (Hỡnh 2.1, b, g).
- Ổ bi cú nhiều dóy con lăn. Số dóy con lăn tăng lờn, khả năng tải của ổ cũng tăng.
2.1.1. Ưu - nhược điểm và phạm vi sử dụng
Hệ số ma sỏt trong ổ thấp, hiệu suất sử dụng ổ lăn khỏ cao và đơn giản. khụng phải chăm súc, bụi trơn thường xuyờn. Kớch thước chiều rộng của ổ lăn nhỏ. Khoảng cỏch giữa hai gối đỡ trục ngắn hơn, trục cứng vững hơn. Ổ cú mức độ tiờu chuẩn hoỏ của ổ đỡ chặn rất cao, thuận tiện cho việc thay thế khi sửa chữa, tốn ớt cụng sức trong thiết kế.
b. Nhược điểm
Kớch thước của ổ theo hướng kớnh lớn. Vỡ vậy khi thỏo, lắp ổ lăn phức tạp và khú khăn. Làm việc với vận tốc cao cú nhiều tiếng ồn hơn. Chịu tải trọng va đập kộm. Giỏ thành của ổ tương đối cao nếu sản xuất đơn chiếc. Với ổ đỡ chặn được chế tạo bằng kim loại, do đú sẽ khụng thể làm việc được trong một số mụi trường ăn mũn kim loại.
c. Ph0m vi sử d+ng
Ổ đỡ được dựng rất nhiều trong cỏc loại mỏycụng nghiệp như: mỏy cắt kim loại, mỏy điện, mỏy bay, ụ tụ, mỏy kộo, cần trục, mỏy xõy dựng, trong cỏc hộp giảm tốc, trong cỏc cơ cấu. Đối với một số trường hợp sau đõy nờn dựng ổ trượt thay cho ổ đỡ:
- Trục quay với số vũng quay rất lớn.
- Trục cú đường kớnh quỏ lớn, hoặc quỏ bộ, khú khăn trong việc tỡm kiếm ổ đỡ. Lắp ổ vào ngừng trục giữa của trục khuỷu.
- Khi cần đảm bảo độ chớnh xỏc đồng tõm giữa trục và gối đỡ, vỡ ổ trượt cú ớt chi tiết hơn ổ lăn.
- Khi phải làm việc trong mụi trường đặc biệt, ăn mũn kim loại. - Khi ổ chịu tải trọng va đập hoặc rung động mạnh.
2.2. Kết cấu và cỏc thụng số cơ bản của ổ đỡ 2.2.1. Kết cấu ổ đỡ
Ổ đỡ là loại ổ được thiết kế lắp trờn cỏc trục, gối đỡ. Nhờ cú con lăn nờn ma sỏt trong ổ là ma sỏt lăn. Ổ lăn gồm cú vũng ngoài 1, vũng trong 2, con lăn 3 và vũng cỏch 4. Vũng trong và vũng ngoài thường cú rónh để dẫn hướng cho con lăn và để giảm ứng suất. Vũng trong lắp với ngừng trục, vũng ngoài lắp với gối trục (vỏ
mỏy, thõn mỏy). Thường thỡ vũng trong quay cựng với trục, cũn vũng ngoài thỡ đứng yờn, nhưng cũng cú khi vũng ngoài quay cựng với gối trục cũn vũng trong đứng yờn cựng với trục. Con lăn cú thể là bi hoặc đũa, lăn trờn rónh lăn. Vũng cỏch cú tỏc dụng ngăn cỏch cỏc con lăn khụng cho chỳng tiếp xỳc với nhau.
Hỡnh 2.2: Cấu tạo ổ đỡ 2.2.2. Cỏc thụng số cơ bản của ổ đỡ
Trong đú:
d là đường kớnh vũng trong Grlà khoảng hở hướng kớnh
J
r là bỏn kớnh rónh đỡ vũng trong Dw là đường kớnh con lăn
r
Glà khoảng hở hướng kớnh D là dường kớnh vũng ngoài rJlà bỏn kớnh rónh đỡ vũng trong Dpw
là đường kớnh vũng chia rAlà bỏn kớnh rónh đỡ vũng ngoài
Tiếp xỳc điểm và tiếp xỳc đường: tiếp xỳc điểm và tiếp xỳc đường được phõn biệt
theo kiểu tiếp xỳc giữa phần tử lăn và vũng quay trong trạng thỏi khụng tải. Khi đường kớnh con lăn nhỏ hơn bỏn kớnh rónh lăn thỡ 2 phần tử tiếp xỳc điểm với nhau, khi cú tải do biến dạng đàn hồi của cả 2 phần tử khi đú chỳng sẽ tiếp xỳc đường, thụng thường là dạng elip.
Gúc tiếp xỳc và đường tiếp xỳc: Cỏc con lăn tiếp xỳc với mỗi vũng bi tại một
điểm, đường nối 2 điểm này đi qua điểm tiếp xỳc và điểm tõm của mỗi phần tử lăn vuụng gúc với rónh lăn, ngoại lực tỏc dụng truyền từ vũng này qua vũng kia thụng qua đường này nờn nú được gọi là đường tiếp xỳc. Gúc tạo bởi giữa đường tiếp xỳc và mặt phẳng hướng kớnh gọi là gúc tiếp xỳc. Cần lưu ý là cú sự khỏc nhau đụi
chỳt giữa gúc tiếp xỳc tự do o khi khụng tải và gúc tiếp xỳc khi ổ lăn chịu tải.
Hỡnh 2.4: Đường tiếp xỳc và gúc tiếp xỳc (a-b-c)
Gúc tiếp xỳc tự do khi khụng tải: r r D G w A J r o ] ) [( 2 1 cos
Trờn hỡnh 2.4c, cỏc vũng quay tương đối với nhau trong khoảng hở hướng
kớnh Gr và chỳng cú khả năng dịch chuyển tương đối theo 2 hướng dọc trục một
khoảng là 2
a G
cho đến khi xảy ra ứng suất tiếp xỳc tự do với con lăn. Tổng cỏc
khoảng dịch chuyển này chớnh là dịch chuyển dọc trục Ga của ổ lăn (hỡnh 2.5)
2 ) 2 / 1 ( 1 2o r o a r G r G ; ro rJ rA Dw Hỡnh 2.5: Khoảng hở dọc trục
2.3. Đặc điểm làm việc của cỏc loại ổ lăn.
Tựy thuộc vào cấu tạo và khả năng làm việc mà ổ lăn gồm cú cỏc loại sau: - Ổ bi đỡ một dóy: Loại này được chế tạo với số lượng rất lớn, giỏ thành tương
đối rẻ so với cỏc loại khỏc. Ổ chịu được lực hướng tõm là chớnh. Cú thể chịu được một ớt lực dọc trục, bằng 70% lực hướng tõm chưa dựng đến. Ổ bi đỡ một dóy cú thể lằm việc bỡnh thường khi trục nghiờng một gúc nhỏ, khụng quỏ 15 ữ 30 .0 0
- Ổ bi lũng cầu hai dóy: Lọai này cho phộp trục xoay một gúc lớn đến 3 . Khả0
năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dóy cú cựng kớch thước d. Chịu được lực hướng tõm là chớnh. Chịu được một ớt lực dọc trục, bằng 20% lực hướng tõm chưa dựng đến.
- Ổ đũa trụ ngắn một dóy. Ổ chỉ chịu được lực hướng tõm. Hầu như khụng