Đây là tập dữ liệu thử nghiệm đã phân tích được thu thập từ Đại học Case Western Reserve[12]. Hình 3.1 cho thấy một giàn thử nghiệm tạo ra dữ liệu thử nghiệm. Bộ thí nghiệm bao gồm một động cơ hai mã lực, cảm biến đo tốc độ và moment xoắn, máy đo lực, và hai vòng bi đặt ở hai đầu của động cơ. Loại vòng bi hỗ trợ trục động cơ là 6205-2RS JEM SKF. Gia cơng phóng điện được thêm vào để gây ra một lỗi duy nhất trên vòng trong của vòng bi, các phần tử bi và vịng ngồi.
Các vòng bi này được tạo lỗi đơn với các đường kính khác nhau, 0,175 mm, 0,35 mm, 0,525 mm, 0,7 mm, và 1 mm. Có hai loại vịng bi được sử dụng, vịng bi loại SKF được sử dụng cho các lỗi 0,175 mm, 0,35 mm, và 0,525 mm. Vòng bi loại NTN được sử dụng cho các lỗi 0,7 mm và 1 mm. Tín hiệu rung thu được từ cảm biến gia tốc được đặt trên gối đỡ vòng bi với tốc độ lấy mẫu 12000 Hz đối với vòng bi ra cánh quạt và 12000Hz và 48000Hz đối với vòng bi ra tải của động cơ.
B. MFPT
Bộ dữ liệu MFPT do Hiệp hội Cơng nghệ Phịng ngừa Sự cố Máy móc cung cấp cũng được áp dụng để phân tích và nghiên cứu các lỗi vòng bi[13]. Bộ dữ liệu MFPT bao gồm ba bộ dữ liệu rung động của vòng bi thử nghiệm và ba dữ liệu lỗi thực tế. Trong số đó, ba bộ dữ liệu rung động ổ trục thử nghiệm bao gồm bộ trạng thái bình thường, bộ lỗi vịng trong và tập hợp lỗi vịng ngồi. Tập dữ
40 liệu cơ sở chứa ba tệp và dữ liệu trong mỗi tệp được lấy bằng cách lấy mẫu ở tần số 97656 Hz trong 6 giây dưới tải trọng 122,5 kg. Tập dữ liệu lỗi cuộc đua bên trong chứa bảy tệp, được lấy tương ứng bằng cách lấy mẫu ở 48828 Hz trong 3 giây dưới bảy điều kiện tải, bao gồm 0; 22,5; 45; 67,5; 90; 112,5 và 135 kg. Tập dữ liệu lỗi của cuộc đua bên ngoài chứa bảy tệp, được lấy tương ứng bằng cách lấy mẫu ở 48828 Hz trong 3 giây dưới bảy điều kiện tải, bao gồm 22,5; 45; 67,5; 90; 112,5 và 135 kg. Các điểm dữ liệu là từ một gia tốc kế hướng tâm một kênh. Vịng bi thí nghiệm của bộ dữ liệu MFPT cũng là ổ bi rãnh sâu với đường kính rãnh 31,62 mm, đường kính bi 5,97 mm, góc tiếp xúc 0˚ và số phần tử là 8. Trong nghiên cứu này, ba bộ ổ bi rung dữ liệu thu thập tại giàn thử nghiệm được chọn lọc.
Sau khi tìm hiểu về các bộ dữ liệu lỗi vòng bi trên thế giới, ta thấy họ đã tạo được các lỗi vòng bi đơn cơ bản với các trường hợp lỗi khác nhau và vận hành động cơ dưới các điều kiện tải khác nhau để tạo sự đa dạng cho tập dữ liệu lỗi vòng bi.Tuy nhiên, hạn chế của các tập dữ liệu này là chưa có các trường hợp lỗi kép xảy ra cùng thời điểm. Trong đồ án này, ta sẽ học hỏi ứng dụng phương pháp đã nghiên cứu ở trên để tạo mơ hình thu nhận tín hiệu rung động của động cơ phục vụ bài tốn chẩn đốn lỗi vịng bi
3.3 Thiết kế hệ thống thu nhận tín hiệu rung động của động cơ
3.3.1 Mục tiêu thiết kế mơ hình testbench
Như các vấn đề đã được nêu ở phần trên, ta sẽ xây dựng một mơ hình testbench có thể thu nhận được tín hiệu rung động của động cơ thông qua cảm biến rung được lắp đặt trên động cơ.
Mơ hình xây dựng cần lắp đặt một tải để kết nối với động cơ đồng trục trong quá trình hoạt động và bộ hiệu chỉnh tín hiệu có thể thay đổi giá trị tải theo từng trường hợp đặt ra. Bên cạnh đó, ta cần lắp đặt các cảm biến tốc độ và cảm biến mômen quay để hiển thị giá trị tốc độ, công suất của tải trong từng trường hợp để có thể đánh giá trong q trình phân loại.
Tồn bộ hệ thống cần được lắp đặt trên giá đỡ cố định, chắc chắn và không bị rung động trong quá trình động cơ hoạt động để tránh ảnh hưởng đến tín hiệu rung cần thu nhận.
Các vòng bi sử dụng trong mơ hình được tạo lỗi theo 2 trường hợp lỗi vòng trong và lỗi vịng ngồi. Lỗi vịng bi được tạo có dạng rãnh nứt cắt ngang qua bề mặt chuyển động của vòng bi. Vòng bi khi được tạo lỗi yêu cầu hoạt được bình thường khơng có dấu hiệu kẹt cứng.
Hệ thống cần hoạt động trong môi trường tách biệt, không chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài trong quá trình hoạt động.
3.3.2 Mơ hình thu nhận tín hiệu rung của động cơ
41