Đề tài Chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của ổ lăn trên cơ sở phân tích rung động

Đề tài Chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của ổ lăn trên cơ sở phân tích rung động

MỤC LỤC

Nội dung……… trang

Lời nói đầu………4

Mở đầu……… 7

1 Lý do chọn đề tài nghiên cứu………7

2 Mục đích nghiên cứu……….8

3 Phạm vi nghiên cứu………8

4 Ý nghĩa của đề tài……… 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1 Bảo trì và chẩn đoán kỹ thuật……….………9

1.1 Tầm quan trọng của công tác bảo trì……… 9

1.1.1 Các khái niệm về bảo trì………9

1.1.2 Vai trò của công tác bảo trì……… … 10

1.2 Sự phát triển của công tác bảo trì……… 11

1.3 Nội dung của bảo trì……… …… 13

1.3.1 Bảo trì không kế hoạch………13

1.3.2 Bảo trì có kế hoạch……… 14

1.4 Nội dung của bảo trì……… 17

1.4.1 Khái niệm về chẩn đoán……… 17

1.4.2 Các thông số chẩn đoán kỹ thuật……… 17

1.4.3 Cơ sở lý thuyết về chẩn đoán kỹ thuật……… … 18

1.5 Kỹ thuật giám sát tình trạng……… 19

1.5.1 Kỹ thuật giám sát rung động……… 20

1.5.2 Các phương pháp giám sát rung động……… 21

1.5.3 Rung động máy……… 27

1.5.4 Các nguyên nhân gây ra rung động……… 30

1.5.5 Các biện pháp hạn chế rung động……… 33

1.5.6 Ý nghĩa của viêc giám sát rung động……… 36

1

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

CỦA Ổ LĂN

2.1 Công dụng và phân loại……….38

2.1.1 Ưu - nhược điểm và phạm vi sử dụng………39

2.2 Kết cấu và các thông số cơ bản của ổ bi đỡ………40

2.2.1 Kết cấu của ổ bi đỡ……….40

2.2.2 Các thông số cơ bản của ổ bi đỡ……… 41

2.3 Đặc điểm làm việc của các loại ổ bi đỡ……… 43

2.4 Một số dạng sai hỏng thường gặp của ổ bi đỡ……… 43

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT CỦA Ổ LĂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ TẦN SỐ DAO ĐỘNG 3.1 Tổng quan về hệ thống đo dao động ổ lăn…… ……… 49

3.2 Các phương pháp phân tích tín hiệu dao động của ổ lăn……… 53

3.2.1 Các thông số đánh giá ổ lăn trong phân tích phổ tần số 53

3.2.2 Phân tích phổ tần số-biên độ và phổ công suất-tần số của tín hiệu 55

3.2.3 Lọc số………….………58

3.3 Dấu hiệu nhận dạng hư hỏng của ổ lăn……….61

3.3.1 Ổ lăn không hư hỏng……….…….62

3.3.2 Ổ lăn hư hỏng vòng trong……… 62

3.3.3 Ổ lăn hư hỏng vòng ngoài……… 63

3.3.4 Ổ lăn hư hỏng vòng cách………63

3.3.5 Ổ bị hư hỏng con lăn……… 64

3.4 Quá trình hư hỏng của ổ lăn……… 64

3.5 Phân tích phổ tần số của ổ lăn trong một số hư hỏng điển hình………67

3.5.1 Phân tích phổ tần số của ổ lăn trong trường hợp mòn…… ………….67

3.5.2 Phân tích phổ tần số của ổ lăn trong trường hợp tróc bề mặt…………68

3.5.3 Ổ bi lắp lệch so với trục……….69

3.5.4 Ổ bi lắp lỏng so với trục……… 70

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM VÀ KHẢO

SÁT MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP ĐIỂN HÌNH

4.1 Mục đích của việc thí nghệm……… 73

4.2 Đối tượng thí nghiệm……… 73

4.3 Trang thiết bị thí nghiệm………73

4.4 Tiến hành thí nghiệm……… 75

4.4.1 Lựa chọn thiết bị đo rung động……… 75

4.4.2 Mô hình thí nghiệm……….76

4.4.3 Lựa chọn vị trí đo và lắp đặt thiết bị đo……….77

4.4.4 Quy trình thí nghiệm và phân tích kết quả thí nghiệm……… 80

Kết luận và kiến nghị

Danh mục tài liệu tham khảo

3

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay đất nước ta đang trong công cuộc đổi mới nhằm công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất nước Trong công nghiệp hóa xã hội, nước ta các nhà máy xínghiệp được trang bị các máy công cụ với số lượng ngày càng tăng và chủng loạingày càng phong phú Bên cạnh công tác thiết kế, chế tạo thì công tác bảo trì phụchồi máy công nghiệp nói chung, máy công cụ nói riêng đã và đang trở thành nhiệm

vụ cấp bách ở tất cả các cơ sở công nghiệp ở nước ta

Để đáp ứng được nhu cầu này, ở nước ta đã có một số trường mở ngànhCông Nghệ Cơ Điện và Bảo Trì, trong đó có trường ĐHSPKT Hưng Yên Là mộtsinh viên của trường trong ngành cơ khí sửa chữa, em thấy mình cần phải cố gắnghọc tập để khi ra trường mình có thể góp sức mình vào nền công nghiệp của đấtnước ta Trong quá trình học tại trường Sau 3 năm để đánh giá lượng kiến thứcmình đã tích luỹ được trong quá trình học, em được thầy cô trong khoa giao cho đề

tài tốt nghiệp là “Chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của ổ lăn trên cơ sở phân tích rung động ”.

Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa Đặc biệt là sự chỉ bảo,hướng dẫn của thầy: Đào Chí Cường để em có điều kiện hoàn thành đồ án tốtnghiệp này Trong đồ án, không tránh khỏi những sai sót, do nhầm lẫn, do năng lựcbản thân còn hạn chế chưa có nhiều kinh nghiệm trong thực tế Em mong các thầy

cô chỉ bảo thêm để cho em có thể hoàn thiện mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng yên ngày tháng năm

Danh Mục Bảng Biểu

Bảng 2.1: Tần suất các dạng hư hỏng của ổ lăn……… 21Bảng 3.1: Tần số tiêu chuẩn về các bộ phận trên ổ bi

Bảng 4.1: Bảng thông số kỹ thuật của ổ bi

Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật của vòng bi 7204

Bảng 4.3: Các tần số đặc trưng chơh hỏng của ổ bi 7204

Danh mục các hình vẽ và đồ thị

Hình 1.8: So sánh chuyển vị, vận tốc và gia tốc……… ………3038

Hình 4.6: Hình biểu diễn các phương đo

Hình 4.7: Sơ đồ lắp cảm biến để đo rung động

Hình 4.8 : Phổ đồ thị ổ bi hoạt động bình thường khi có tải

Hình 4.9 : Phổ đồ thị ổ bi hoạt động bình thường khi không có tải

Hình 4.10 : Phổ đồ thị ổ bi bị mòn theo quá trình làm việc

Hình 4.11 : Phổ đồ thị ổ bi bị mòn lỏng cơ học

5

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, các trang thiết bị máy móc tiên tiến đang ngày càng được đưa vào

sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền công nghệ hiện đại và phức tạp với mục tiêuhoạt động hiệu quả, để tối ưu hóa sản xuất tạo ra mọi sản phẩm đa dạng phục vụcho nhu cầu của con người và xã hội Vì vậy việc bảo trì, bảo dưỡng và chẩn đoánvới trang thiết bị tiên tiến nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ của trang thiết bị máymóc được chú trọng và được quan tâm rất nhiều Chính vì lý do đó nên em đã chọn

đề tài: “Chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của ổ lăn trên cơ sở phân tích rung động”.

Đây là một trong những khâu quan trong trọng việc bảo dưỡng và sửa chữacác máy móc đó, từ việc phân tích đánh giá tình trạng của máy móc thiết bị ta có thể

dự đoán được đến khi nào thì thiết bị sẽ phát sinh sự hư hỏng nếu đã sảy ra hư hỏnghay sự cố nào đó ta cũng có thể biết được đó là bộ nào của máy đó và mức độ ra

giám sát và chuẩn đoán quá trình hoạt động của máy và thiết bị ta sử dụng các thiết

bị đo và chuẩn đoán như thiết bị CMXA_44 từ đó ta thu được các dạng phổ biểudiễn quá trình hoạt động của thiết bị mà chúng ta cần chẩn đoán mà không cần phảitháo rời các bộ phận máy móc ra, có thể thực hiện công việc chuẩn đoán đó khimáy đang thực hiện quá trình sản xuất để xem xét đánh giá bằng trực quan hình ảnhbởi kinh nghiệm sẵn có của bản thân người chuẩn đoán mà đó là cách kiểm tra màtrước đây chúng ta vẫn hay làm, phải ngừng quá trình hoạt động của máy là tháo rờichúng ra dùng trực quan đánh giá, xem xét

Khi đã thu lại được các phổ đồ thị bằng thiết bị đo kiểm đó ta có thể giảiquyết được các vấn đề như

- Chủ động hơn trong công việc thay thế và sửa chữa thiết bị

- Biết được các dạng hư hỏng của thiết bị

- Mức độ hư hỏng ở mức độ nào Trên bộ phận nào? Của máy móc

- Tiết kiệm được thời gian và đưa ra được các thông số một cách chính xác

- Đánh giá được các dạng sai hỏng một cách chính xác mà không quá phụthuộc vào kinh nghiệm và trình độ của người thợ kiểm tra

Chính vì thế việc chọn đề tài nghiên cứu này sẽ giải quyết được khá nhiềuvấn đề về đánh giá tình trạng hoạt động của máy là một khâu quan trọng kỹ thuậtgiám sát, mang tính trí tuệ cao mang lại hiệu quả lớn hơn so với những kỹ thuật màtrước đây người thợ sửa chữa vẫn hay dùng đó là dựa vào trình độ và kinh nghiệmlàm lâu năm

2 Mục đích của viêc nghiên cứu

- Xây dựng được cơ sở lý thuyết về giám sát và phân tích rung động

- Phân tích và tìm hiểu các thông số, các yếu tố xây dựng nên phổ đồ thị

- Nghiên cứu tìm hiểu các dạng phổ đồ thị, xử lý các tín hiệu từ phổ đồ thị thuvề

- Xây dựng các phổ đồ thị về các dạng sai hỏng của thiết bị như ổ bi

3 Phạm vi nghiên cứu

Sử dụng dạng phổ đồ thị của phương pháp FFT thông qua thiết bị chẩnđoán CM_XA44

7

Tìm hiểu các dạng phổ đồ thị, thể hiện tình trạng của ổ bi lắp trên hộp giảmtốc bằng kỹ thuật giám sát rung động.

4 Ý nghĩa của đề tài

Ý nghĩa lý luận: Là cơ sở để phân tích đánh giá tình trạng hoạt động của ổ

bi một cách nhanh và chính xác nhất.mà các nước có nề công nghiệp hiện đai đangứng dụng lý thuyết chẩn đoán này

Ý nghĩa thực tiễn:

- Khảo sát và kiểm nghiệm được lý thuyết ứng dụng

- Là một cẩm nang thiết thực cho công việc bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị

- Nhận biết và tích lũy được 1 số kinh nghiệm trong thực tế, quá trình đixưởng thực hành đề tài

- Không mất nhiều thời gian trong quá trình xác định sự sai hỏng của máy vàthiết bị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1 Bảo trì và chẩn đoán kỹ thuật

1.1 Tầm quan trọng của công tác bảo trì

1.1.1 Các khái niệm về bảo trì

Công tác bảo trì là một công việc không thể thiếu trong quá trình hoạt độngcủa các trang thiết bị máy móc Để có thể hiểu hết một cách toàn diện về công tácbảo trì sau đây chúng ta sẽ đi tìm hiểu một số định nghĩa cơ bản về bảo trì của một

số nhà khoa học trên thế giới Tùy theo quan điểm của mỗi người mà bảo trì đượchiểu và định nghĩa khác nhau, nhưng về cơ bản có nhiều điểm tương đồng Dướiđây là một số định nghĩa cụ thể như sau:

Mở đầu là định nghĩa của nhà nghiên cứu nhà về công tác bảo trì AFNOR

người pháp ông cho rằng công tác bảo trì là một tập hợp các hoạt động nhằm duy trìhoặc phục hồi một tài sản ở tình trạng nhất định hoặc bảo đảm một dịch vụ xácđịnh

- Ý nghĩa của một số khái niệm từ định nghĩa này là: Tập hợp các hoạt động,tập hợp các phương tiện, các biện pháp kỹ thuật để thực hiện công tác bảo trì.

- Duy trì: phòng ngừa các hư hỏng có thể xảy ra để duy trì tình trạng hoạtđộng của tài sản

- Phục hồi: Sửa chữa hay phục hồi trở lại trạng thái ban đầu của tài sản

- Tài sản: Bao gồm tất cả thiết bị, dụng cụ sản xuất, dịch vu,̣…

- Tình trạng nhất định hoặc dịch vụ xác định: Các mục tiêu được xác định vàđịnh lượng

Nghiên cứu thứ hai là của nhà khoa học BS 3811: 1984 ( Anh )

Bảo trì là tập hợp tất cả các hành động kỹ thuật và quản trị nhằm giữ chothiết bị luôn ở, hoặc phục hồi nó về một tình trạng trong đó nó có thể thực hiện chứcnăng yêu cầu Chức năng yêu cầu này có thể định nghĩa như là một tình trạng xácđịnh nào đó

Nhà khoa học người Thụy Điển Total Productivity Development AB cho rằng

Bảo trì bao gồm tất cả các hoạt động được thực hiện nhằm giữ cho thiết bị

ở một tình trạng nhất định hoặc phục hồi thiết bị về tình trạng này

Cuối cùng là một nghiên cứu của nhà khoa học Dimitri Kececioglu (Mỹ) ông đã đưa

ra quan điểm của mình về công tác bảo trì như sau: Bảo trì là bất kỳ hành động nàonhằm duy trì các thiết bị không bị hư hỏng và ở một tình trạng vận hành đạt yêu cầu

về mặt độ tin cậy và an toàn; và nếu chúng bị hư hỏng thì phục hồi chúng về tìnhtrạng này Để công việc được thực hiện tốt, máy móc hoạt động trở nên chính xác

và có hiệu suất cao, tuổi thọ của thiết bị được kéo dài chúng ta không thể phủ nhậnvai trò lớn từ việc bảo trì máy mang lại

Qua một số nghiên cứu về công tác bảo trì của một số nhà khoa học trên thếgiới, ta có thể đưa ra một kết luận cụ thể như sau:

Bảo trì là tập hợp tất cả các hoạt động kỹ thuật và quản trị có nhiệm vụ giữcho máy móc thiết bị luôn ở tình trạng hoạt động ổn định, kéo dài tuổi thọ của cácchi tiết máy Và khi có sự cố hư hỏng xảy ra thì phải phục hồi chúng về tình trạngnhư cũ

1.1.2 Vai trò của công tác bảo trì

9

Ngày nay bảo trì đóng một vai trò rất quan trọng trong mọi hoạt động sảnxuất, bảo trì có thể coi như một đội cứu hỏa của các thiết bị máy móc công nghiệp

vì vậy vai trò chính của bảo trì là :

- Phòng ngừa để tránh làm giảm những hư hỏng của máy móc ở mức thấpnhất

- Giữ cho máy móc làm việc tốt và với hiệu suất lớn nhất

- Bảo trì là làm nâng cao tuổi thọ cho thiết bị

- Chỉ số khả năng sẵn sàng và thời gian ngừng máy nhỏ nhất là những vai tròquan trọng mà bảo trì hướng tới

Nhờ cải tiến liên tục quá trình sản xuất

- Máy móc làm việc có hiệu quả và ổn định hơn chi phí vận hành ít hơn, đồngthời làm ra sản phẩm có chất lượng cao hơn

- Tạo ra môi trường làm việc an toàn hơn

Hiện nay do các nước đang phát triển vẫn sử dụng rất nhiều máy móc, thiết

bị công nghiệp cũ và vấn đề phụ tùng của các máy móc này luôn là vấn đề đượcquan tâm của các doanh nghiệp, bởi các thiết bị thay thế cho các máy móc này ngàycàng trở nên khó tìm hoặc nếu có tìm mua được nhưng cũng phải có giá rất cao.Nếu công tác bảo trì được thực hiện tốt thì hậu quả của các hư hỏng sẽ giảm, vấn đềnày đã phần nào được giải quyết

1.2 Sự phát triển của công tác bảo trì

Bảo trì là một công việc gắn liền với sự phát triển cuả quá trình sản xuấtcông nghiệp trong nước và thế giới Bảo trì xuất hiện kể từ khi con người biết sửdụng các loại dụng cụ vào quá trình sản xuất, đặc biệt là khi bánh xe được phátminh Tuy nhiên công tác bảo trì chỉ được quan tâm vào giữa những năm 1950 đếnnhững năm 1980

Trong quá trình phát triển của mình bảo trì đã trải qua các thế hệ sau:

Thế hệ thứ nhất

Giai đoạn thứ nhất khi quá trình công nghiệp chưa được phát triển Việc chếtạo và sản xuất được thực hiện bằng các máy móc còn đơn giản, thời gian ngừng

không ảnh hưởng lớn về chất lượng và năng suất Vì vậy ý thức ngăn ngừa các thiết

bị hư hỏng chưa được phổ biến trong đội ngũ quản lý Do đó không cần thiết phải

có các phương pháp bảo trì hợp lý cho các máy móc Bảo trì lúc bấy giờ là sửa chữacác máy móc và thiết bị khi có hư hỏng xảy ra

Thế hệ thứ hai

Khi chiến tranh thế giới thứ hai xảy ra mọi thứ đã hòa toan thay đổi, áp lựctrong thời gian chiến tranh đã làm tăng nhu cầu của các loại hàng hóa trong khinguồn nhân lực cung cấp cho công nghiệp lại sút giảm đáng kể Do đó cơ khí hóa

đã được phát triển mạnh để bù đắp lại nguồn nhân lực bị thiếu hụt Vào những năm

1950, máy móc các loại đã được đưa vào sản xuất nhiều hơn và phức tạp hơn Côngnghiệp bắt đầu phụ thuộc vào chúng

Do sự phụ thuộc ngày càng tăng, thời gian ngừng máy đã được ngày càngđược quan tâm nhiều hơn Đôi khi có một câu hỏi được nêu ra là “con người kiểmsoát máy móc hay máy móc điều khiển con người” Nếu công tác bảo trì được thựchiện tốt trong nhà máy thì con người sẽ kiểm soát được máy móc, ngược lại máymóc hư hỏng sẽ gây khó khăn cho con người Vì vậy đã có ý kiến cho rằng những

hư hỏng của thiết bị có thể và nên được phòng ngừa, để tránh làm mất thời gian khi

có những hư hỏng hay tình huống khẩn cấp xảy ra Từ đó đã bắt đầu xuất hiện kháiniệm bảo trì phòng ngừa mà mục tiêu chủ yếu là giữ cho thiết bị luôn hoạt động ởtrạng thái ổn định chứ không phải sửa chữa khi có hư hỏng Trong những năm 1960giải pháp này chủ yếu là đại tu lại thiết bị vào những khoảng thời gian nhất định.Chi phí bảo trì cũng đã bắt đầu gia tăng đáng kể so với chi vận hành khác Điều nàydẫn đến việc phát triển những hệ thống kiểm soát và lập kế hoạch bảo trì Cuối cùngtổng vốn đầu tư cho tài sản cố định đã gia tăng đáng kể nên người ta bắt đầu tìmkiếm những giải pháp để có thể tăng tối đa tuổi thọ của các tài sản này

Thế hệ thứ ba

Đây là thế hệ mà công tác bảo trì được quan tâm và phát triển một cáchmạnh mẽ Từ giữa những năm 1980 khi nền công nghiệp thế giới có sự thay đổi lớnlao, những thay đổi này đòi hỏi và mong đợi ở bảo trì ngày càng nhiều hơn

11

- Tuổi thọ của thiết bị dài hơn

- Không cho môi trường

- Hiệu quả kinh tế lớn hơngây hại

Thế hệ thứ II

- Khả năng sẵn sàngcủa máy cao hơn

-Tuổi thọ của thiết bịdài hơn

- chi phí thấp hơn

Thế hệ thứ I

Sửa chữa khi

máy bị hư hỏng

Hình 1.1: Những yêu cầu đối với bảo trì qua các giai đoạn

1.3 Nội dung của bảo trì

Hiện nay nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa quá trình sản xuất chính vì vậy máy móc đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong công cuộc phát triển kinh tế của đất nước Tuy nhiên theo thời gian làm việc tuổi thọ của các chi tiết bị giảm dần, thời gian ngừng máy tăng làm cho năng xuất lao động bị giảm xuống Vì vậy để giảm thời gian ngừng máy và tăng năng xuất lao động trong quá trình vận hành máy thì công tác bảo trì phải được tiến hành định kỳ theo thời gian làm việc của máy, tùy theo từng giai đoạn làm việc của máy mà ta có thể áp dụng các công tác bảo trì sau:

1.3.1 Bảo trì không kế hoạch

Bảo trì không kế hoạch là công tác bảo trì được thực hiện không có kếhoạch hoặc không có thông tin trong lúc thiết bị đang hoạt động cho đến khi hưhỏng Nếu có một hư hỏng nào đó xảy ra thì bị đó sẽ được sửa chữa hoặc thay thế.Bảo trì không kế hoạch gồm có bảo trì phục hồi và bảo trì khẩn cấp Trong kỹthuật bảo trì phục hồi bao gồm hai loại chủ yếu là: bảo trì phục hồi không có kếhoạch và bảo trì phục hồi có kế hoạch

1 Bảo trì phục hồi

a Bảo trì phục hồi có kế hoạch: là loại bảo trì không thể lập được kế hoạch Một

công việc được xếp vào loại bảo trì phục hồi không kế hoạch khi mà thời gian dùngcho công việc ít hơn 8 giờ Trong trường hợp này không thể lập kế hoạch làm việcmột cách hợp lý Nhân lực, phụ tùng và các tài liệu kỹ thuật cần thiết đối với côngviệc bảo trì này không thể lập kế hoạch và chuẩn bị trước khi công việc bắt đầu màphải thực hiện đồng thới với công việc

b Bảo trì phục hồi không kế hoạch: là tất cả các hoạt động bảo trì được thực hiện

sau khi xảy ra đột xuất một hư hỏng nào đó để phục hồi thiết bị về tình trạng hoạtđộng bình thường nhằm thực hiện các chức năng yêu cầu

2 Bảo trì khẩn cấp

Bảo trì khẩn cấp là bảo trì cần được thực hiện ngay sau khi có hư hỏng xảy

ra để tránh những hậu quả nghiêm trọng tiếp theo Trong thực tế do thiếu tính linhhoạt và không thể kiểm soát chi phí được nên bảo trì khẩn cấp là phương án bất đắc

dĩ và ít được chấp nhận Thay vào đó có thể sử dụng các giải pháp hiệu quả và linhhoạt hơn Bảo trì phục hồi không kế hoạch thường chi phí cao và các lần ngừng sảnxuất không biết trước được, do đó sẽ làm chi phí bảo trì trực tiếp và chi phí bảo trìgián tiếp cao Vì vậy bảo trì không kế hoạch chỉ thích hợp trong những trường hợpngừng máy đột xuất chỉ gây ra thiệt hại tối thiểu Đối với các thiết bị quan trọngtrong các dây chuyền sản xuất, những vụ ngừng máy đột xuất tổn thất lớn cho nhàmáy đặc biệt là tổn thất sản lượng và doanh thu, do đó giải pháp bảo trì này cần phảiđược giảm đến mức tối thiểu trong bất kỳ một tổ chức bảo trì nào

1.3.2 Bảo trì có kế hoạch

Bảo trì có kế hoạch là công tác bảo trì được tổ chức và thực hiện theo mộtchương trình đã được hoạch định và kiểm soát Bảo trì có kế hoạch bao gồm một sốloại cụ thể như

1 Bảo trì phòng ngừa

Bảo trì phòng ngừa là hoạt động bảo trì được lập kế hoạch trước và thựchiện theo một trình tự nhất định để ngăn ngừa các hư hỏng xảy ra hoặc phát hiệncác hư hỏng trước khi chúng phát triển tới mức làm ngừng máy và gián đoạn sản

13

xuất Như đã thấy từ định nghĩa, bảo trì phòng ngừa được chia thành hai bộ phậnkhác nhau: bảo trì được thực hiện để ngăn ngừa các hư hỏng xảy ra và bảo trì phòngngừa được thực hiện để phát hiện các hư hỏng trước khi chúng phát triển đến mứclàm ngừng máy hoặc các bất ổn trong sản xuất

a Bảo trì phòng ngừa trực tiếp

Bảo trì phòng ngừa trực tiếp được thực hiện nhằm ngăn ngừa hư hỏng xảy

ra bằng cách tác động và cải thiện một cách trực tiếp trạng thái vật lý của máy móc

và thiết bị Những công việc bảo trì phòng ngừa trực tiếp thường là thay thế các chitiết, phụ tùng, kiểm tra các bộ phận, bôi trơn, thay dầu mỡ, lau chùi, làm sạch máymóc… theo kế hoạch hoặc chương trình định sẵn Các hoạt động bảo trì phòng ngừatrực tiếp thường mang tính định kỳ theo thời gian hoạt động, theo số km di chuyển,

…nên còn được gọi là bảo trì định kỳ (Fixed Time Maintenance-FTC)

b Bảo trì phòng ngừa gián tiếp

Bảo trì phòng ngừa gián tiếp được thực hiện để tìm ra các hư hỏng ngaytrong giai đoạn ban đầu trước khi các hư hỏng có thể xảy ra Trong giải pháp này,các công việc bảo trì không tác động đến trạng thái vật lý của thiết bị mà thay vào

đó là các kỹ thuật giám sát tình trạng như giám sát tình trạng khách quan và giámsát tình trạng chủ quan được áp dụng để tìm ra hoặc dự đoán các hư hỏng của máymóc, thiết bị nên còn được gọi là bảo trì trên cơ sở tình trạng (CBM-ConditionBased Maintenance) hay bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance) hoặc bảo trì tiênphong (Proactive Maintenance) Bảo trì trên cơ sở tình trạng máy đã khắc phục cácnhược điểm của bảo trì phòng ngừa và bảo trì định kỳ bằng cách giám sát liên tụctình trạng máy để xác định chính xác tình trạng và điều kiện hoạt động của thiết bị ởmọi thời điểm, người ta sử dụng những kỹ thuật giám sát tình trạng

c Kỹ thuật giám sát tình trạng

Nếu trong quá trình hoạt động, máy móc và thiết bị có vấn đề thì thiết bịgiám sát tình trạng sẽ cung cấp cho ta thông tin để xác định xem đó là vấn đề gì vàquan trọng hơn là cái gì gây ra vấn đề đó Nhờ vậy chúng ta có thể lập qui trình sửachữa có hiệu từng vấn đề cụ thể trước khi máy móc bị hư hỏng Kỹ thuật giám sát

Giám sát tình trạng chủ quan: Là giám sát được thực hiện bằng các giác quancủa con người như : nghe, nhìn, sờ, nếm, ngửi để đánh giá tình trạng của thiết bị.

Giám sát tình trạng khách quan: Được thực hiện khi mà tình trạng của thiết

bị trong một số trường hợp không thể nhận biết được bằng các giác quan của conngười Nó được thực hiện thông qua việc đo đạc và giám sát bằng nhiều thiết bịkhác nhau, từ những thiết bị đơn giản cho đến thiết bị chẩn đoán hiện đại nhất.Giám sát tình trạng khách quan có thể được thực hiện bằng hai cách cụ thể nhưgiám sát tình trạng không liên tục và giám sát tình trạng liên tục

- Giám sát tình trạng không liên tục: Là giám sát mà trong đó một người điquanh các máy và đo các thông số cần thiết bằng một dụng cụ cầm tay Các

số liệu hiển thị được ghi lại hoặc lưu trữ trong dụng cụ để phân tích về sau.Phương pháp này đòi hỏi một người có tay nghề cao để thực hiện việc đolường bởi vì người đó phải có kiến thức vận hành dụng cụ, có thể diễn đạtthông tin từdụng cụ và phân tích tình hình máy hiện tại là tốt hay xấu

- Giám sát tình trạng liên tục: được thực hiện khi thời gian phát triển hư hỏngquá ngắn Phương pháp này cần ít người hơn nhưng thiết bị đắt tiền hơn vàbản thân thiết bị cũng cần được bảo trì Trong hệ thống bảo trì phòng ngừadựa trên giám sát tình trạng thường 70% các hoạt động là chủ quan và 30%

là khách quan, lý do là vì có những hư hỏng xảy ra và không thể phát hiệnbằng dụng cụ

3 Bảo trì cải tiến

Bảo trì cải tiến được tiến hành khi cần thay đổi thiết bị cũng như cải tiếntình trạng bảo trì Mục tiêu của bảo trì cải tiến là thiết kế lại một số chi tiết, bộ phận

và toàn bộ thiết bị

4 Bảo trì chính xác

Là hình thức bảo trì thu nhập các dữ liệu của bảo trì dự đoán để hiệu chỉnhmôi trường và các thông số vận hành của máy, từ đó cực đại hóa năng suất, hiệusuất và tuổi thọ của máy

5 Bảo trì năng suất toàn bộ (TPM-Total Productive Maint.)

15

Là bảo trì năng suất được thực hiện bởi tất cả các nhân viên thông qua cácnhóm hoạt động nhỏ nhằm tăng tối đa hiệu suất sử dụng máy móc thiết bị TPM tạo

ra những hệ thống ngăn ngừa tổn thất xảy ra trong quá sản xuất nhằm đạt được mụctiêu” không tai nạn, không khuyết tật, không hư hỏng” TPM được áp dụng trongtoàn bộ phòng ban và toàn bộ các thành viên từ người lãnh đạo cao nhất đến nhữngnhân viên trực tiếp sản xuất

6 Bảo trì tập trung vào độ tin cậy (RCM-Reliability Center Maint.)

Là một quá trình mang tính hệ thống được áp dụng để đạt được các yêu cầu

về bảo trì và khả năng sẵn sàng của máy móc, thiết bị nhằm đánh giá một cách địnhlượng nhu cầu thực hiện hoặc xem xét lại các công việc và kế hoạch bảo trì phòngngừa

7 Bảo trì phục hồi

Bảo trì phục hồi có kế hoạch là hoạt động bảo trì phục hồi phù hợp với kếhoạch sản xuất, các phụ tùng tài liệu kỹ thuật và nhân viên bảo trì đã được chuẩn bịtrước khi tiến hành công việc Trong giải pháp bảo trì này chi phí bảo trì gián tiếp sẽthấp hơn và chi phí bảo trì gián tiếp cũng giảm đi so với bảo trì phục hồi không kếhoạch

8 Bảo trì khẩn cấp

Dù các chiến lược bảo trì được áp dụng trong nhà máy có hoàn hảo đến đâuthì những lần ngừng máy đột xuất cũng không thể tránh khỏi và do đó giải pháp bảotrì khẩn cấp trong chiến lược bảo trì có kế hoạch này vẫn là một lựa chọn cần thiết

1.4 Chẩn đoán kỹ thuật

1.4.1 Khái niệm về chẩn đoán

Chẩn đoán kỹ thuật là tổng hợp tất cả các biện pháp để xác định trạng tháicủa một hệ thống kỹ thuật và nhận biết các hư hỏng mà không cần tháo rời Chẩnđoán kỹ thuật là một trong những biện pháp quan trọng nhất để tăng tuổi thọ, giảmchi phí cho bảo dưỡng sửa chữa

1 Thông số chẩn đoán

Trong nhiều trường hợp, không thể thực hiện được việc đo đạc các thông sốcấu trúc khi không tháo rời ổ lăn, vì vậy, việc thông tin về tình trạng kỹ thuật của ổlăn phải dựa vào các tham số thể hiện trong quá trình làm việc, các thông số quátrình thể hiện ra bên ngoài (các triệu chứng) còn gọi là thông số biểu hiện kết cấu.Thông số biểu hiện kết cấu luôn luôn phụ thuộc vào tình trạng kết cấu và thay đổitheo sự thay đổi của các thông số kết cấu Ví dụ: sự tăng khe hở trong mối lắp ghéptrục và ổ lăn sẽ làm giảm áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn cưỡng bức, tăng vađập, độ ồn, độ rung cụm tổng thành ổ lăn Một thông số kết cấu có thể có nhiềuthông số biểu hiện kết cấu và ngược lại một thông số biểu hiện kết cấu có thể biểuhiện nhiều thông số kết cấu bên trong Các quan hệ này đan xen và phức tạp

Trong quá trình chẩn đoán, chúng ta cần có thông số biểu hiện kết cấu đểxác định trạng thái kết cấu bên trong, vì vậy thông số chẩn đoán là thông số biểuhiện kết cấu được chọn trong quá trình chẩn đoán, nhưng không phải toàn bộ cácthông số biểu hiện kết cấu sẽ được coi là thông số chẩn [1], [19] Các thông số biểuhiện kết cấu như: nhiệt độ, vận tốc, tiếng ồn, rung động, chất lượng dầu bôi trơn,…

là các thông số có thể lựa chọn làm thông số chẩn đoán để đánh giá tình trạng kỹthuật của ổ lăn

2 Yêu cầu đối với các thông số chẩn đoán

Các thông số biểu hiện kết cấu được dùng làm thông số chẩn đoán phải thỏamãn các yêu cầu sau:

- Đảm bảo tính hiệu quả: cho phép dựa vào thông số đó để chẩn đoán được

tình trạng kỹ thuật của đối tượng hoặc một phần của đối tượng chẩn đoán

- Đảm bảo tính đơn trị: mối quan hệ của thông số kết cấu và thông số chẩn

đoán là các hàm đơn trị trong khoảng đo, nghĩa là trong khoảng xác định thìứng với mỗi trị số của thông số kết cấu chỉ có một trị số của thông số chẩnđoán hay ngược lại

- Đảm bảo tính nhạy: tính nhạy của thông tin trong quan hệ giữa thông số kết

cấu và thông số chẩn đoán đảm bảo khả năng phân biệt sự biến đổi tươngứng giữa thông số chẩn đoán theo sự biến đổi của thông số kết cấu

17

- Đảm bảo tính ổn định: tính ổn định được đánh giá bằng sự phân bố giá trị

của thông số chẩn đoán khi đo nhiều lần, trên nhiều đối tượng đồng dạng, sựbiến động của các giá trị biểu hiện quy luật giữa thông số biểu hiện kết cấu

và thông số kết cấu phải có độ lệch quân phương nhỏ

- Đảm bảo tính thông tin: Các thông số chẩn đoán cần phải thể hiện rõ hiện

tượng và trạng thái kỹ thuật, do vậy thông tin phải được phản ánh rõ nét khimật độ phân bố của các trạng thái kỹ thuật càng tách biệt

- Đảm bảo tính công nghệ: các thông số chẩn đoán cần được chọn sao cho

thuận lợi cho việc đo, khả năng có thiết bị đo, qui trình đo đơn giản, giáthành đo nhỏ… Đây là một yếu tố luôn thay đổi tùy thuộc vào các tiến bộtrong khoa học kỹ thuật đo lường

1.4.3 Cơ sở lý thuyết về chẩn đoán kỹ thuật

Tất cả các thiết bị động đều tạo ra rung động hay tín hiệu mà phản ánh tìnhtrạng làm việc của nó Điều này có liên quan tới tốc độ, kiểu làm việc chuyển độngquay, chuyển động tịnh tiến hay tuyến tính Phân tích rung động có khả năng ápdụng cho tất cả các thiết bị cơ khí, thường là các thiết bị có tốc độ quay trên 600vòng/phút Phân tích rung động là công cụ hữu ích cho bảo trì dự đoán, chẩn đoán

hư hỏng và nhiều tác dụng khác Có nhiều kỹ thuật bảo trì dự đoán được sử dụng đểtheo dõi và phân tích các hệ thống thiết bị, máy móc quan trọng trong một nhà máy.Những kỹ thuật này bao gồm phân tích rung động, siêu âm, đồ thị nhiệt, phân tíchmài mòn, bôi trơn, theo dõi quá trình, kiểm tra bằng mắt và các kỹ thuật phân tíchkhông phá hủy Trong các kỹ thuật này, phân tích rung động là một kỹ thuật bảo trì

dự đoán hiệu quả nhất được sử dụng trong các chương trình quản lý bảo trì Bảo trì

dự đoán trở thành bộ phận đồng nhất việc theo dõi các đặc tính rung động của cácthiết bị động để theo dõi các hư hỏng phát sinh ngay từ ban đầu và chặn đứng các

hư hỏng phát triển tới nguy hiểm Tuy nhiên, phân tích rung động không cung cấpcác dữ liệu yêu cầu để phân tích thiết bị điện, các khu vực mất nhiệt, tình trạng dầu

trì Một chương trình bảo trì dự đoán nhà máy toàn bộ phải bao gồm nhiều kỹ thuật,mỗi cái được thiết kế để xác định một vấn đề riêng cho thiết bị của nhà máy.

1.5 Kỹ thuật giám sát tình trạng

Giám sát tình trạng là quá trình tình trạng của máy lúc đang hoạt động hayngừng hoạt động Nếu có một vấn đề nào xẩy ra thì thiết bị giám sát sẽ phát hiện vàcung cấp thông tin để có kế hoạch xử lý kịp thời đối với từng vấn đề cụ thể trướckhi máy bị hư hỏng Ngoài ra giám sát tình trạng còn cải thiện hiệu năng hoạt độngcủa máy đạt mức tối ưu so với các đặc điểm kỹ thuật ban đầu của máy

Các mục tiêu của giám sát tình trạng:

- Can thiệp trước khi xẩy ra hư hỏng.

- Thực hiện công tác bảo trì chỉ khi nào thật cần thiết.

- Giảm số lần hư hỏng và số lần ngừng máy.

- Giảm chi phí bảo trì và các chi phí thiệt hại do ngừng sản xuất.

- Tăng tuổi thọ của thiết bị.

- Giảm chi phí tồn kho và kiểm soát tồn kho có hiệu quả.

Một nghiên cứu gần đây của chính phủ Anh cho thấy nền công nghiệp tiếtkiệm khoảng 1,3 tỉ USD mỗi năm nhờ áp dụng chiến lược CBM Trong ngành côngnghiệp hoá dầu, chi phí bảo trì cũng giảm xuống khoảng 9-10 USD/HP/năm nhờthay đổi chiến lược bảo trì không kế hoạch sang bảo trỉ trên cơ sở tình trạng Theothống kê của nhiều nước, khi kỹ thuật giám sát tình trạng được thực hiện thì cứ1USD chi phí cho bảo trì sẽ tiết kiệm được 5 USD nói chung và từ khoảng 10 – 22USD nói riêng trong ngành nhựa Kỹ thuật giám sát tình trạng sử dụng những côngnghệ tiên tiến để xác định tình trạng và dự đoán những hư hỏng tiềm ẩn của thiết bịvới độ chính xác cao, bao gồm những kỹ thuật cơ bản sau:

- Kỹ thuật giám sát rung động.

- Kỹ thuật giám sát hạt và tình trạng lưu chất.

- Kỹ thuật giám sát khuyết tật và kiểm tra không phá huỷ.

- Kỹ thuật giám sát nhiệt độ.

- Kỹ thuật giám sát âm.

1.5.1 Kỹ thuật giám sát rung động

19

Kỹ thuật giám sát rung động là một phần rất quan trọng trong kỹ thuật giámsát tình trạng Bởi vì sự rung động của một chi tiết, bộ phận cơ khí mang tính luỹtiến Nếu không phát hiện kịp thời thì hư hỏng sẽ phát triển ra toàn bộ hệ thống, ápdụng kỹ thuật giám sát rung động có thể dự đoán thời điểm xẩy ra hư hỏng, từ đótránh được các hư hỏng ngẫu nhiên, các hư uật giám sát rung động hỏng ngoài ýmuốn, thông thường các hư hỏng loại này gây tổn thất chi phí rất lớn, nhất là đốivới các chi tiết, thiết bị quan trọng Kỹ thuật giám sát rung động bao gồm cácphương pháp phổ biến sau đây:

- Phương pháp giám sát âm.

- Phương pháp giám sát rung động có tần số siêu âm.

- Phương pháp giám sát xung va đập

- Phương pháp Kurtosis.

- Phương pháp giám sát rung động bằng tín hiệu âm.

- Phương pháp phân tích quang phổ.

- Phương pháp phân dạng rung động.

- Phương pháp phân tích tốc độ tới hạn.

- Phương pháp phân tích vị trí và quỹ đạo của trục.

1.5.2 Các phương pháp giám sát rung động.

1 Phương pháp giám sát âm

Đây là phương pháp cổ điển và đơn giản nhất để phát hiện hư hỏng trongcác ổ bi, chủ yếu là lắng nghe âm thanh phát ra từ ổ bi

Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản và có chi phí đầu tư thấp tuynhiên phương pháp có một số nhược điểm như: mang tính chủ quan, phân tíchkhông chính xác do không có một bộ đọc và ghi nhận sự dung động, phát hiệnnhững ổ bì hỏng thường qua trễ…

2 Phương pháp giám sát tần số dung động có tần số siêu âm

Phương pháp này thường được dùng để phát hiện các hư hỏng của bạc lótchống ma sát, sử dụng đầu đo áp điện để đo rung động có tần số trong phạm vi từ

36 ÷ 44 kHz Tín hiệu rung động thường được thể hiện bằng tai nghe hoặc bộ ghi số

Phương pháp này có một số nhược điểm sau:

- Giá trị rung động thể hiện ở tai nghe hoặc bộ ghi số phụ thuộc vào độ lợi của

bộ khuếch đại

- Hiện nay không có một tiêu chuẩn nào được xây dựng đối với phương pháp

này nên dễ gặp khó khăn khi phân tích các thông số đo được

- Thiết bị đo siêu âm không thể hiện giá trị chuyển vị, vận tốc, gia tốc của rung

động

3 Phương pháp giám sát xung va đập

Đo xung va đập là một phương pháp đặc biệt để giám sát tình trạng của ổ

bi Hư hỏng thường gặp ở các ổ bi là các vòng cách hoặc các con lăn của ổ bi vỡ domỏi khi các con lăn qua vung có mảnh vụn gây gia xung va đập tần số cao vàtruyền ra toàn ổ bi Thiết bị đo thu đước các xung va đập này thông qua đầu dò giatốc áp điện có tần số cộng hưởng riêng là 32 kHz, vì vậy dung động bình thường domáy tạo ra không được tiếp nhận Phương pháp đo xung va đập rất hiệu quả trongviệc xác định trạng thái của ổ bi được áp dụng rất phổ biến trong giám sát tình trạng

ổ bi Báo cáo từ các nhà máy ở Thuỵ Sỹ cho thấy trong khoảng thời gian 5 năm có67% các hư hỏng ở ổ bi được xác định bởi phương pháp này

4 Phương pháp kurtosis

Về bản chất tín hiệu dung động được xem là biến thống kê Từ các tín hiệugia tốc có thể xác định được mật độ của các biên độ tức thời Giá trị mật độ này chobiết xác suất xuất hiện một gia tốc của một biên độ cụ thể Tốt hơn là xác địnhđường cong mật độ xác suất thực tế bởi vì có nhiều thông tin hơn để xác định nhữngthời điểm thống kê dữ liệu để từ đó có thể đánh giá dạng phân bố dung động Tương

tự với những thời điểm thống kê là một bộ các dữ liệu Xi Từ các dữ liệu này có thểxác định hệ số lệch β1 và giá tri Kurtosis Độ lệch thể hiện bậc của đường cong mật

độ xác suât

Kurtosis chỉ độ chọn của dữ liệu các giá tri Kortosis cho các dạng sóng với

độ lệch bằng 0 là:

Sóng vuông β2 = 1Sóng hình sin β2 = 1.5

21

Phân bố gauss β2 = 3Nói chung các tín hiệu rung động từ ổ bi ở tình trạng tốt có phân bố chuẩn và vì vậy

có giá trị Kurtosis là 3 Giá trị này độc lập với kích thước và tốc độ của ổ bi

Kurtosis thì khá nhậy với tính chất đỉnh nhọn của các tín hiệu rung động và

có thể được dùng để giám sát tình trạng ổ bi

5 Phương pháp giám sát rung động bằng tín hiệu âm

Phương pháp này thường dùng để phát hiện những rạn nứt ban đầu của các

bộ phận máy Khi có các vết nứt phát sinh và lan ra, một sung có cường độ cao xẽxuất hiện và truyền qua vật liệu như một dạng sóng áp suất Đầu rò được gắn trên bềmặt rung động để tiếp nhận sóng do hư hỏng phát sinh và chuyển đổi thành tín hiệuđiện Nguồn của sóng hoặc vị trí vết nứt được phát hiện bằng cách sử dụng ba hoặcnhiều hơn nữa các đầu rò

Phương pháp này được sử dụng để: kiểm tra áp suất của các ống, phát hiện

rò rỉ, phát hiện bọt khí, phát hiện các vết nứt do ăn mòn hoặc do mỏi, phát hiện độkhông kín khí, phát hiện các hư hỏng trong thành phần của ổ lăn, không đủ chất bôitrơn, trục bị cọ xát, gãy trục và đĩa

6 Phương pháp phân tích phổ tần số

Phương pháp này dựa vào phổ tần số rung động để kiểm tra định kỳ cácrung động của máy Bằng cách phân tích sự thay đổi của phổ tần số rung động vớitần số rung động mẫu, có thể chẩn đoán và xác định nguyên nhân gây ra hư hỏngcủa thiết bị Hình 1.3 cho thấy dạng phổ tần số rung động của một ổ bi trên máytính Khi có hư hỏng xẩy ra trong ổ bi, phổ tần số rung động sẽ cho thấy rung độngtăng lên một cách bất thường Phổ được phân tích bằng cách so sánh với một phổtần số chẩn lúc chi tiết chưa hư, từ đó chỉ ra được nguyên nhân gây ra hư hỏng là có

sự trượt giữa bi và vòng ngoài ổ bi

Hình 1.2: Phổ tần số đo được trên một ổ bi hỏng

Hình 1.3: Kiểu dạng dung động

Ngày nay, để thuận lợi cho việc giám sát rung động, đa số các chi tiết tiêuchẩn đều được kèm theo phổ tần số rung động mẫu do nhà sản xuất cung cấp

7 Phương pháp phân tích dạng rung động

Phương pháp này thường áp dụng cho một số cấu trúc điển hình như dạngống, dạng tấm… để xác định tần số cộng hưởng tự nhiên của cấu trúc, từ đó điềuchỉnh lực tác động lên cấu trúc nhằm chánh cộng hưởng xẩy ra Phương pháp nàydựa trên nguyên lý sau: Khi một rung động có đặc tính nhất định tác dụng lên mộtcấu trúc thì sẽ thu được dạng rung động tương ứng Ngược lại từ dạng của cấu trúcchịu rung có thể biết được đặc tính của rung động tác dụng lên nó

23

Hình 1.3: Kiểu dạng dung động

Hình 1.4: Biểu đồ Bode

Trong đó: a Đĩa mỏng với cánh gạt b Dạng dung động uốn của cánh gạt

c Dạng dung động xoắn d Dạng dung động

Trong hình 1.3 b,c trình bày các dạng dung động có thể có của một đĩamỏng có cánh gạt Kiểu dạng dung động cơ bản tương ứng với những tần số thấpnhất Đối với trường hợp chịu uốn, những điểm trên cánh gạt di chuyển lên xuống,kết quả là những nút hình thành trên chiều dài của cánh Trong trường hợp dạngxoắn, những điếm di chuyển theo chiều - hoặc +, kết quả là hình thành đường điểm,dọc theo chiều dài Tương tự, hình 1.3 d là một số dạng dung động của đĩa mỏng.Với những vùng được đánh dấu (+) biểu diễn cho di chuyển hướng lên, dấu (-) dichuyển xuống dưới hoặc ngươc lại

8 Phương pháp phân tích tốc độ giới hạn

Vận tốc tới hạn là vận tốc trùng với tần số tự nhiên của hệ thống Khi hệthống đạt vận tốc này cộng hưởng sẽ xẩy ra ứng với mức độ rung động cao và hưhỏng Vì vậy, việc xác định vận tốc tới hạn là rất quan trọng, nhưng cũng khá phứctạp

T

Hình 1.5: Chuyển động của qũy đạo trục

Trong các loại máy quay để xác định một bộ phận nào đó đạt vận tốc tớihạn người ta thường sử dụng phương pháp ghi lại giá trị cường độ và pha rung độngtrên biểu đồ Bode Trong quá trình mở hoặc tắt máy, các giá trị rung động được ghilại dưới dạng biểu đồ Bode, nhờ bộ thu tốc độ cao và bộ phân tích theo thời gian.Hình 1.4 là một ví dụ về biểu đồ Bode dùng để xác định vận tốc tới hạn hay hiệntượng cộng hưởng

Nếu biên độ rung động tại vận tốc tới hạn nhỏ thì hệ thống ít bị ảnh hưởngbởi các dạng hư hỏng mỏi (dạng hư hỏng này phụ thuộc vào những chấn động bêntrong ) Trong trường hợp này, có thể sử dụng biểu đồ dạng thác nức hay biểu đồđịa tầng để ghi lại giá trị của rung động Sự thay đổi của lực kích thích hay các đặctính khác trong quá trình hoạt động, sẽ phát sinh các rung động có tần số khác nhau

Mỗi tần số có thể được gây ra bởi các nguyên nhân sau: xoắn dầu, mất cânbằng, cộng hưởng…

9 Phương pháp phân tích vị trí và quỹ đạo

Có thể vẽ được chuyển động của tâm một trục quay, hay ghi lại quỹ đạo củatâm trục trên bản đồ Những biểu đồ như vậy được vẽ theo phương pháp Lissajous

Hình 1.6 là một dạng cơ bản về chuyển động của quỹ đạo trục Từ dạng quỹđạo trục có thể suy ra được nguyên nhân gây ra hư hỏng tương ứng

25

Hình 1.6: Các dạng quỹ đạo trục tiêu biểu.

Hình 1.6a: Dạng quỹ đạo hình tròn hoặc elip có thể gây ra do mất cân bằng

Hình 1.6b: Có thể được gây ra bởi cộng hưởng cấu trúc

Hình 1.7: Ảnh của một hệ thống dao động điều hòa đơn giản

Vậy rung động máy là sự di chuyển qua lại của máy hoặc các bộ phận máy.Tất cả các thành phần máy di chuyển qua lại hay dao động qua lại là đang rungđộng Rung động máy có thể có nhiều dạng khác nhau Một thành phần máy có thểdao động một khoảng cách lớn hoặc nhỏ, nhanh hoặc chậm và có thể cảm nhậnđược âm thanh và nhiệt Rung động máy thường có thể cố ý được tạo ra nhờ thiết kếcủa máy và tùy vào mục đích sử dụng của máy như sàng rung, phễu nạp liệu, băngtải, máy đánh bóng, máy dầm đất, v.v… Nhưng hầu hết, rung động máy là khôngmong muốn và nó thường gây ra những hư hỏng cho máy,thiết bị

Rung động có thể là rung động tuần hoàn, rung động ngẫu nhiên và rungđộng tắt dần Trong đó phổ biến nhất là rung động tuần hoàn

Rung động của máy có tính tuần hoàn, được xác định qua ba thông số cơbản: chuyển vị ,vận tốc, gia tốc

) 2 cos(

0 ft

x

x 

) 2 sin(

) 2

)cos(

)2cos(

)2

Hình 1.8: So sánh phổ tần số chuyển vị, vận tốc, gia tốc

- Gia tốc càng cao khi tần số rung động càng cao vì vậy, đo gia tốc thường

áp rụng trong giám sát rung động có tần số rung động lớn (hình 1.8c)

Nếu đo được gia tốc của rung động thì có thể suy ra vận tốc và chuyển vịbằng phép tích phân tuy nhiên dể có gia tốc bằng cách nấy vi phân từ vận tốc thì tínhiệu rất dễ bị nhiễu do tính chất của mạch điện tử vi phân không chống nhiễu tốtnhư mạch tích phân

Rung động ngẫu nhiên, thường xảy ra một cách tự nhiên và được dặc trưngbằng quá trình chuyển động bất thường không bao giờ lặp lại một cách chính xác

Rung động tức thời, là rung động không liên tục( tắt dần) Rung động này

có thể là xung va đập Xung va đập là một rung động có tần số rất cao và là rungđộng tắt dần Đo xung va đập là một trong những phương pháp phân tích rung độngrất phổ biến hiện

Các thông số của rung động

- Tần số(Frequence) = Cái gì

- Biên độ(Amplitude) = Rung bao nhiêu?

- Pha(Phase Angle) = Rung như thế nào?

Trong các thông số trên thì các giá trị tín hiệu về tần số và biên độ nhằm đểxác định mức độ nghiêm trọng của sự cố

Pha giống như biên độ và tần số, được dùng như một tham số để phân tíchrung động người ta thường so sánh pha của chi tiết đang rung động với pha của mộtmẫu kiểm tra, hay so sánh pha của hai bộ phận trong một kết cấu đang rung động,

để dự đoán hư hỏng của các loại máy quay Kỹ thuật đo pha của rung động đượcứng dụng trong các máy cân bằng, máy đo độ đồng trục

29

1.5.4 Các nguyên nhân gây ra rung động

Có nhiều nguyên nhân khác nhau gây rung động cho thiết bị, máy và hệthống sản xuất như:

Giá trị mất cân bằng = trọng lượng mất cân bằng x khoảng cách từ tâmquay đến vị trí trọng lượng mất cân bằng

Hoặc: Giá trị mất cân bằng = trọng lượng của đĩa quay x khoảng cách giửatâm quay với khối tâm

Như được trình bày trong hình 1.9 mất cân bằng nghiêm trọng thường tạo

ra một biên độ cao bất thường tại vận tốc tới hạn và biên độ giảm xuống sau khivượt qua vận tốc tới hạn tuy nhiên sau khi giảm xuống biên độ này vẩn còn lớn hơn

so với biên độ rôto cân bằng

Khi trọng lượng chỉ hiện diện trong một mặt phẳng đơn thì gọi là mất cânbàng tĩnh Có thể phát hiện ra hiện tượng này bằng cách đặt trục rôto lên đồ gá củathiết bị cân bằng Rôto sẽ tự quay đến khi đốm nặng di chuyển đến vị trí thấp nhất

Khi trọng lượng hiện diện trong hơn một mặt phẳng thì gọi là mất cânbằng động Trong trường hợp này, đặt trục lên đồ gá sẽ không thấy được tình trạngmất cân bằng lực ly tâm do không cân bằng gây ra rung động

2 Không đồng trục

Không đồng trục xảy ra do sai lệch vị trí ban đầu( do thiết kế, lặp đặt ),hoặc sự thay đổi vị trí của một chi tiết máy do hiện tượng dãn nở nhiệt Nguyênnhân này gây nên rung động và tạo ra các ứng suất có xu hướng gây hư hỏng chonhững khớp nối trục và ổ đỡ

- Khi một phần của rôto tiếp xúc vào vỏ máy…

- Trong mỗi trường hợp, tín hiệu rung động sẽ được thể hiện ở một đỉnh biên

độ thấp, thông thường ở khoảng giữa 1 và z.10h

4 Bánh răng bị mòn

Nếu bánh răng bị mòn, tần số rung động rất cao,pha rung động thay đổi thấtthường và biên độ rung động thấp Hiện tượng này phát sinh trên bánh răng bị mòn

do các nguyên nhân sau:

- Khe hở dọc theo đường ăn khớp của chiều rộng vành răng tạo va đập khi

truyền tải trọng

31

- Lắp ráp không đảm bảo đồng tâm làm thay đổi thường xuyên chiều sâu ăn

khớp của bánh răng, gây va đập kèm theo tiếng ồn có tần số thấp

5 Độ rơ của máy

Các chi tiết máy được lắp không đúng quy cách họăc bị rơ sau thời gian làmviệc khiến chúng va đập với nhau dẫn đến rung động

Đây là vấn đề liên quan đến chân vịt , bộ phận đẩy của máy bơm , máy nén

ly tâm…rung động có tần số tương ứng với tốc độ quay của bộ phận máy ,từ đó gây

ra hư hỏng trong máy

9 Sự biến dạng

Trong lắp ráp thiết bị, thông thường người ta không kiểm tra tình trạng bịuốn hay biến dạng gây ra bởi những sai sót do thiết kế hoặc chế tạo chi tiết, phụtùng Đôi khi khuyết tật rất khó phát hiện được Do đó trong giai đoạn thiết kế cầnquan tâm đến cả lực tĩnh và lực động Ví dụ, một giá đỡ máy có đủ dộ cứng vững sẽhạn chế rung động do mômen xoắn của động cơ gây ra

10 Lựa chọn thiết bị không phù hợp

Thiết bị quá cỡ so với yêu cầu là không cần thiết, có thể gây ra rung động

do các lực quán tính và do các hệ thống giảm chấn hoạt động không hiệu quả thiết

bị có kích thước nhỏ hơn yêu cầu cũng gây ra rung động do quá tải và do đó khi lựachọn thiết bị phải xem xét kỹ, đặc biệt là công suất cần thiết

11 Ảnh hưởng của rung động

Rung động thường gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho người và máy rungđộng và cộng hưởng có thể làm nứt , gẫy các chi tiết máy như đai ốc ,bulông,trục…

gian dài có thể gây mờ mắt, ù tai, làm việc kém hiệu quả và một số bệnh nghềnghiệp khác Rung động không được cách ly sẽ truyền qua bất kỳ vật rắn nào nhưsàn nhà xưởng, tường, các đường ống… gây ra nhiều thiệt hại.

1.5.5 Các biện pháp hạn chế rung động

Trong môi trường công nghiệp có rất nhiều nguồn gây ra rung động, điểnhình là những máy hoạt động ở tốc độ cao Các kỹ thuật hạn chế rung động có khảnăng giảm đáng kể rung động trong quá trình máy làm việc, tăng tuổi thọ của ổ bi,tăng độ tin cậy, giảm chi phí bảo trì

Để hạn chế được rung động cần phải xác định nguồn gốc gây ra rung động.Sau đó áp dụng các phương pháp hạn chế rung động phù hợp Có thể giảm thiểuhạn chế sự lan truyền rung động bằng giải pháp cách ly rung động Tránh hiệntượng cộng hưởng bằng cách giữ cho tần số tự nhiên và tần số kích thích cách xa.Khi những giải pháp trên không khả thi thì có thể dung các hệ thống hấp thụ rungđộng hay các các cơ cấu giảm chấn Ngoài ra, việc khống chế rung động cần phảiđược xem sét ngay trong quá trình thiết kế để có thể giảm rung động một cách hiệuquả Sau đây là một số giải pháp hạn chế rung động thông thường

1 Giảm kích thích

Hai nguyên nhân chính gây ra rung động là mất cân bằng và không đồngtrục Hai nguyên nhân này làm phát sinh các lực kích thích và gây hư hỏng Do đó

để giảm thiểu lực kích thích nên quan tâm vấn đề này ngay từ khi thiết kế, chế tạo

và lắp đặt các thiết bị, cũng như lúc vận hành Sau đây là những biện pháp giảmkích thích do hai nguyên nhân trên gây ra:

- Nếu rung động do mất cân bằng tạo ra vựơt quá mức cho phép thì phải sửdụng các phương pháp đo rung động để phát hiện và loại bỏ bằng cách lấy đilượng mất cân bằng hoặc thêm vào đối tượng để khử tác động của lượng mấtcân bằng

- Nếu rung động quá mức gây ra do hiện tượng không đồng trục trong máy quaythì có thể tránh được bằng cách lắp ổ bi trên những giá đỡ cứng vững, hay sửdụng cấu trúc dạng hộp Một số phương pháp được sử dụng để làm giảmrung động trong trường hợp này là: Thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh sự

33

thẳng hang của mối ghép trong trạng thái tĩnh và động Tăng cường bôi trơn

bộ truyền bánh răng Thay đổi độ dày và độ nhớt của lớp dầu bôi trơn, đểngăn ngừa sự gia tăng độ không đồng trục

2 Tránh cộng hưởng

Có thể tính toán để tránh cộng hưởng ngay từ giai đoạn thiết kế Thay đổi

độ cứng và khối lượng ở một số nơi có thể làm thay đổi tần số rung động tự nhiên Thay đổi vận tốc làm thay đổi tần số đầu ra, tuy nhiên điều này không phảilúc nào cũng thực hiện được

3 Cách ly rung động

Nguyên lý của phương pháp này là sử dụng bộ cách ly để làm giảm rungđộng truyền từ nguồn rung động sang thiết bị vận hành Bộ cách ly rung động có tần

số riêng thấp hơn nhiều so với tần số rung động cần cách ly Nhờ đặc tính này của

bộ cách ly mà rung động bị giảm khi truyền đến thiết bị đang vận hành

Khi rung động bắt nguồn từ bệ móng truyền lên thiết bị, điều quan trọng làkhông chỉ phải biết tần số rung động mà còn phải quan tâm đến cộng hưởng bêntrong thiết bị (cộng hưởng nội)

4 Hấp thụ rung động

Trong trường hợp không thể giảm rung động bằng cách thay đổi tần số tựnhiên hay tần số kích thích, có thể sử dụng hệ thống giảm chấn gồm lò xo và khốilượng để giảm rung động của hệ thống chính Nguyên lý của phương pháp này làlàm cho tần số tự nhiên của bộ hấp thụ bằng với tần số kích thích Nội lực của bộhấp thụ sẽ được cân bằng hoàn toàn với lực kích thích do hệ thống chính tạo ra vànhư vậy là rung động của máy sẽ bị triệt tiêu

Giải pháp này chỉ sử dụng cho các máy có tốc độ vận hành không thay đổihoặc thay đổi nhưng không đột ngột như: các động cơ đồng bộ, các động cơ đốttrong vận hành với một vận tốc không đổi…Nếu máy có tốc độ thay đổi nhanh thìviệc điều chỉnh để thay đổi tần số riêng của bộ hấp thụ không để đáp ứng kịp thờikết quả là không thể hấp thụ được rung động

5 Giảm chấn

Đối với hệ thống chịu rung động cưỡng bức, nếu biết được tần số kích thíchthì có thể tránh được cộng hưởng bằng cách biến đổi tần số riêng của hệ thống Đốivới các loại máy phức tạp, việc di chuyển các tần số cộng hưởng của một chi tiếtnày thì có thể gây ra một rung động phức tạp cho một số chi tiết khác của máy Mặtkhác, thiết bị hoặc hệ thống có thể phải vận hành theo yêu cầu ở một khoảng tốc độnào đó mà trong khoảng tốc độ này sẽ gây ra cộng hưởng Ví dụ như ở các động cơđiện có thể điều chỉnh tốc độ hay các động cơ đốt trong thì hiện tượng cộng hưởngkhó có thể tránh khỏi Trong những trường hợp như vậy, giải pháp thong thường làthêm giảm chấn ngoài cho các chi tiết cần quan tâm đặc biệt

Có thể áp dụng giải pháp này bằng nhiều cách như sau:

- Giảm chấn giao diện bằng cách cho hai bề mặt trượt lên nhau dưới áp lực Nếugiữa hai bề mặt không có chất bôi trơn, tác động giảm chấn được xem là masát khô Một trong những ví dụ điển hình nhất là nhíp xe tải Ma sát khô làmột môi trường hữu hiệu để làm tắt dần rung động quá mức, tuy nhiên cónhược điểm là cả hai bề mặt tiếp xúc nhanh bị mòn

- Phun lớp vật liệu có độ giảm chấn cao lên bề mặt các chi tiết chịu rung độnguốn Lớp vật liệu này có nhiệm vụ phân tán năng lượng để giảm bớt rungđộng tại những tần số cộng hưởng Đã có nhiều nghiên cứu lý thuyết và thựcnghiệm cho thấy chiều dày của lớp bôi trơn đàn hồi không phải là yếu tốquan trọng để giảm chấn mà chính hình dáng hình học (đối xứng, bất đốixứng) mới là yêu tố quan trọng làm giảm chấn

1.5.6 Ý nghĩa của việc giám sát rung động

Tất cả các máy và cụm các chi tiết máy khi chuyển động đều gây ra các daođộng có tính chất lặp lại tại một dải tần số nào đó

Các tần số dao động này có thể xác định từ đặc tính hình học của các chitiết máy và được vẽ thành các đồ thị mô tả độ lớn của dao động tại từng giá trị tần

số cụ thể Các đồ thị này được gọi là các phổ tần số của dao động Phổ tần số củadao động cho phép ta phân biệt được các dao động gây ra do độ không chính xáccủa các khớp nối, ăn khớp bánh răng, lỗi ổ lăn và từ nhiều hiện tượng khác Áp

35

dụng kỹ thuật giám sát rung động nhằm phát hiện kịp thời hư hỏng và dự đoán thờiđiểm xảy ra hư hỏng hoàn toàn, hay nói một cách khác là thời điểm mà chi tiết hoặcthiết bị mất khả năng làm việc Ngoài ra giám sát rung động còn giúp phát hiện vàtránh được các hư hỏng ngẫu nhiên, hư hỏng ngoài ý muốn Thông thường các loại

hư hỏng này gây tổn thất chi phí rât lớn, nhất là các chi tiết, bộ phận của những máyquan trọng trong hệ thống sản xuất

Kết luận chương 1:

Mở đầu chương một của đồ án đã giới thiệu một cách khá đầy đủ về côngtác bảo trì Cùng với sự phát triển của máy móc, hàng trăm kỹ thuật bảo trì mới đãđược áp dụng vào quá trình sản xuất Tuy nhiên mỗi một công tác bảo trì đều cónhững hạn chế riêng như: Công tác bảo trì khẩn cấp chỉ được áp dụng khi máyngừng hoạt động Vậy để giảm thiểu thời gian ngừng máy cần phải áp dụng nhữngcông tác bảo trì có tính tối ưu hóa cao như công tác bảo trì phòng ngừa, bảo trì năngsuất toàn bộ Cùng với sự phát triển của công tác bảo trì là sự phát triển của kỹ thuậtchẩn đoán và giám sát tình trạng Một trong những ưu điểm lớn nhất của kỹ thuậtnày là có thể cho biết được tình trạng của máy khi đang hoạt động mà không phảingừng máy và nếu có vấn đề nào xảy ra thì thiết bị giám sát sẽ phát hiện cung cấpthông tin để có kế hoạch xử lý kịp thời

37

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA Ổ

LĂN 2.1 Công dụng và phân loại.

Ổ bi đỡ là một dạng cơ bản của ổ đỡ trục, đây là cơ cấu cơ khí giúp giảmthiểu lực ma sát bằng cách chuyển ma sát trượt của 2 bộ phận tiếp xúc nhau khichuyển động thành ma sát lăn giữa các con lăn hoặc viên bi được đặt cố định trongmột khung hình khuyên

phân loại ổ lăn: Để tránh sự nhầm lẫn trong quá trình sử dụng mà ta có thể phân

loại ổ lăn như sau:

Theo khả năng chụi tải trọng chia ra.

- Ổ đỡ: là ổ chỉ có khả năng chịu lực hướng tâm và một phần nhỏ lực dọc trục

(Hình 2.1, a, b, d, h)

- Ổ đỡ chặn, là ổ vừa có khả năng chịu lực hướng tâm, vừa có khả năng chịu

lực dọc trục (Hình 2.1, c, e)

- Ổ chặn, là ổ chỉ có khả năng chịu lực dọc trục (Hình 2.1, j, k)

Theo hình dạng của con lăn trong ổ, chia ra

- Ổ bi, con lăn có dạng hình cầu (Hình 2.1, a, b, c)

- Ổ côn, con lăn có dạng hình nón cụt (Hình 2.1, e)

- Ổ đũa, con lăn có dạng hình trụ ngắn (Hình 2.1, d)

- Ổ kim, con lăn có dạng hình trụ dài (Hình 2.1, h)

Theo khả năng tự lựa của ổ, chia ra

- Ổ lòng cầu, mặt trong của vòng ngoài là mặt cầu, ổ có khả năng tự lựa hướng

tâm Khi trục bị biến dạng, uốn cong, ổ sẽ lựa theo để làm việc bình thường(Hình 2.1, b, g)

- Ổ tự lựa dọc trục (Hình 2.1, d), ổ có khả năng tự lựa theo phương dọc trục.

Khi trục bị biến dạng, dãn dài thêm một lượng, ổ sẽ lựa theo để làm việc bìnhthường

Hình 2.1: Các loại ổ đỡ

Theo số dãy con lăn trong ổ, chia ra.

- Ổ có một dãy con lăn (Hình 2.1, a, d)

- Ổ có hai dãy con lăn (Hình 2.1, b, g)

- Ổ bi có nhiều dãy con lăn Số dãy con lăn tăng lên, khả năng tải của ổ cũng

b Nhược điểm

Kích thước của ổ theo hướng kính lớn Vì vậy khi tháo, lắp ổ lăn phức tạp

và khó khăn Làm việc với vận tốc cao có nhiều tiếng ồn hơn Chịu tải trọng va đậpkém Giá thành của ổ tương đối cao nếu sản xuất đơn chiếc Với ổ đỡ chặn được chếtạo bằng kim loại, do đó sẽ không thể làm việc được trong một số môi trường ănmòn kim loại

c Phạm vi sử dụng

Ổ đỡ được dùng rất nhiều trong các loại máycông nghiệp như: máy cắt kimloại, máy điện, máy bay, ô tô, máy kéo, cần trục, máy xây dựng, trong các hộp giảm

39

tốc, trong các cơ cấu Đối với một số trường hợp sau đây nên dùng ổ trượt thay cho

ổ đỡ:

- Trục quay với số vòng quay rất lớn

- Trục có đường kính quá lớn, hoặc quá bé, khó khăn trong việc tìm kiếm ổ

đỡ Lắp ổ vào ngõng trục giữa của trục khuỷu

- Khi cần đảm bảo độ chính xác đồng tâm giữa trục và gối đỡ, vì ổ trượt có ít

chi tiết hơn ổ lăn

- Khi phải làm việc trong môi trường đặc biệt, ăn mòn kim loại

- Khi ổ chịu tải trọng va đập hoặc rung động mạnh.

2.2 Kết cấu và các thông số cơ bản của ổ đỡ

2.2.1 Kết cấu ổ đỡ

Ổ đỡ là loại ổ được thiết kế lắp trên các trục, gối đỡ Nhờ có con lăn nên masát trong ổ là ma sát lăn Ổ lăn gồm có vòng ngoài 1, vòng trong 2, con lăn 3 vàvòng cách 4 Vòng trong và vòng ngoài thường có rãnh để dẫn hướng cho con lăn

và để giảm ứng suất Vòng trong lắp với ngõng trục, vòng ngoài lắp với gối trục (vỏmáy, thân máy) Thường thì vòng trong quay cùng với trục, còn vòng ngoài thìđứng yên, nhưng cũng có khi vòng ngoài quay cùng với gối trục còn vòng trongđứng yên cùng với trục Con lăn có thể là bi hoặc đũa, lăn trên rãnh lăn Vòng cách

có tác dụng ngăn cách các con lăn không cho chúng tiếp xúc với nhau