Nghiên cứu hệ thống cách ly rung động từ máy giặt công nghiệp

Tính cấp thiết của đề tài Mất cân bằng động của chi tiết có chuyển động quay là một trong những nguyênnhân chính gây ra rung động trong máy móc, thiết bị.. Cân bằng máy nhằm tránh được t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CAO THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CÁCH LY RUNG ĐỘNG

TỪ MÁY GIẶT CÔNG NGHIỆP.

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CAO THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CÁCH LY RUNG ĐỘNG

TỪ MÁY GIẶT CÔNG NGHIỆP.

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Mã số: 8.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS BÙI MINH HIỂN

Đà Nẵng - Năm 2019

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Cao Thanh Bình

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CÁCH LY RUNG ĐỘNG

TỪ MÁY GIẶT CÔNG NGHIỆP.

Tính cấp thiết của đề tài

Mất cân bằng động của chi tiết có chuyển động quay là một trong những nguyênnhân chính gây ra rung động trong máy móc, thiết bị Các rung động này không nhữngảnh hưởng đến năng suất mà còn có thể gây hư hại cho máy móc, thiết bị và thậm chígây nguy hiểm cho người vận hành Thiết bị, máy móc trước khi đưa vào vận hành phảiđược cân bằng để loại trừ, giảm thiểu rung động

Tuy nhiên có một số thiết bị quay vì đặc tính nên cần phải cách ly sự rung động do nógây nên lên nền móng Ví dụ các thiết bị HVAC (Heating, Ventilation, and Air

Conditioning (sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí)) hay các máy giặt công nghiệp khihoạt độngluôn gây ra rung động vì vậy cách ly các thiết bị này thông qua bộ giảm rung làcần thiết Các nghiên cứu về vấn đề tính toán và chế tạo các bộ cách ly rung động hiện naytại Việt Nam chưa có nhiều Đây là vấn đề được đặt ra để giải quyết trong đề tài có tiêu đề

“NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CÁCH LY RUNG ĐỘNG TỪ MÁY GIẶT CÔNGNGHIỆP’’để cách ly rung động cho máy

RESEARCH VIBRATION ISOLATION SYSTEM GENERATED FROM

INDUSTRIAL WASHING MACHINES

The urgency of the subject

Dynamic imbalance of rotating parts is one of the main causes of vibration inmachinery These vibrations affect not only productivity but also damage to machineryand equipment and even endanger operators Equipment and machinery before beingput into operation must be balanced to eliminate and minimize vibration

However, there are some rotary devices because of the characteristics that need toisolate the vibrations caused by it on the foundation For example, HVAC equipment(Heating, Ventilation, and Air Conditioning (heating, ventilation and air conditioning))

or industrial washing machines always cause vibrations so isolate these devices overdampers are needed There are not many studies on the calculation and manufacturing

of vibration isolators in Vietnam This is the problem that is posed to solve in thesubject of the title “ RESEARCH VIBRATION ISOLATION SYSTEM GENERATEDFRO INDUSTRIAL WASHING MACHINES ” to isolate vibration for the machine

LỜI CAM ĐOan 1

DANH MỤC CÁC HÌNH 4

MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1 : RUNG ĐỘNG VÀ CÁCH LY RUNG ĐỘNG 3

1.1 Mất cân bằng động và rung động 3

1.1.1 Mất cân bằng động, rung động 3

1.1.2Nguyên nhân gây ra mất cân bằng động 4

1.2 Phương pháp cân bằng động 6

1.2.1 Mất cân bằng tĩnh 6

1.2.2 Mất cân bằng động 8

1.2.3Nguyên lý và thiết bị cân bằng 10

1.3 Cách ly rung động 15

1.3.1 Rung động 15

1.3.2 Các phương pháp cách ly rung động 15

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CÁCH LY RUNG ĐỘNG 18

2.1 Phân tích các thiết bị cách ly rung động 18

2.1.1 Cao su : 18

2.1.2Lò xo giảm chấn 20

2.1.3 Đệm hơi : 28

2.1.4Gỗ xốp : 30

2.2 Tính toán hệ thống cách ly 32

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 38

3.1Mô hình máy giặt 38

3.2Hệ thống cách ly rung động 38

3.3 Mô hình mô phỏng hệ thống cách ly rung động cho máy giặt 39

3.4Chế tạo mô hình 40

3.5 Kết quả đo thực nghiệm và phân tích số liệu 41

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

Hình1.1 Tổng quan máy mất cân bằng 3

Hình 1.2 Vật liệu không đồng nhất 5

Hình 1.3 Mất cân bằng do dung sai và lắp rắp 5

Hình 1.4 Mất cân bằng do bong tróc, bám bẩn 6

Hình1.5 Mất cân bằng tĩnh (Balancing of machinery components ) 7

Hình1.6 Mất cân bằng tĩnh (Macdara MacCamhaoil Brüel & Kjær) 8

Hình1.7 Mất cân bằng động 8

Hình1.8 Giản đồ miền cân bằng 9

Hình 1.9 Thiết bị cân bằng động di động Model 258B của hãng IRD 11

Hình1.10 Thiết bị cân bằng động di động Model VIBXPERT II của hãng db PRUFTECHNIK 11

Hình1.11 Thiết bị cân bằng động di động Model N600 của hãng CEMB 12

Hình1.12 Thiết bị cân bằng cố định Model Z5000-G-GV của hãng CEMB 13

Hình1.13 Thiết bị cân bằng cố định của hãng SCHENCK 14

Hình1.14 Thiết bị cân bằng cố định của hãng HOFMANN 14

Hình 2.1 Phạm vi ứng dụng của các loại vật liệu khác nhau 18

Hình 2.2 Cao su dạng trụ hoặc khối 19

Hình 2.3 Ứng dụng của cao su chống rung 19

Hình 2.4 Cao su dạng tấm 20

Hình 2.5 Lò xo chống rung 21

Hình 2.6 : Lò xo chống rung treo trần 23

Hình 2.7 : Lò xo chống rung treo trần XG 23

Hình 2.8: Lò xo chống rung treo trần XG 2 24

Hình 2.9 : Ứng dụng của lò xo chống rung treo trần 25

Hình 2.10 : Lò xo chống rung giảm chấn 26

Hình 2.11: Lò xo chống rung và giảm chấn 27

Hình 2.12 : Chống rung cho hệ thống quạt thông gió 27

Hình 2.13 Đệm hơi 28

Hình 2.15 Ứng dụng của đệm hơi giảm xóc trong ô tô 29

Hình 2.16 Gỗ xốp 31

Hình 2.17 Mô hình cách ly lực và cách ly chuyển động 33

Hình 2.18 – Lò xo trong hệ thống cách ly rung động 36

Hình 2.19 – Giảm chấn sử dụng trong hệ 37

thống cách ly rung động 37

Hình 3.1 – Mô hình máy giặt mô phỏng chế độ vắt (không có hệ thống cách ly) 38

Hình 3.2 Các chi tiết của bộ cách ly 39

Hình 3.3: Thiết kế mô hình thực nghiệm 40

Hình 3.4 Bộ cách ly rung động 41

Hình 3.5 Tổng quan mô hình thực nghiệm HT cách ly rung động 41

Hình 3.6: Máy đo dao động SKF Microlog GX 42

Hình 3.7: Đo thực nghiệm máy được gắn cố định trên sàn 43

Hình 3.8 : Đo thực nghiệm máy được đặt trên Hệ thống cách ly rung động 44

Bảng 1: Bảng phân tích số liệu đo thực nghiệm qua từng thời điểm khi máy được đặt cố địnhtrên sàn 44Bảng 2: Bảng phân tích số liệu đo thực nghiệm qua từng thời điểm khi máy được đặt trên hệthống cách ly rung động 45Bảng 3 : Bảng so sánh kết quả giữa 2 lần đo thực nghiệm 45Bảng 4: Biểu đồ chỉ tiêu dao động 46

MỞ ĐẦU Mục tiêu nghiên cứu

Hoàn thiện tài liệu thiết kế và chế tạo thiết bị cách ly rung động Thiết bị được chếtạo dựa trên nguyên lý phân tích cân bằng động và cách ly rung động Trong đề tài này,mục tiêu sẽ tính toán thiết kế chế tạo hệ thống cách ly rung động cho thiết bị máy giặtcông nghiệp nhằm giảm các rung động lên nền móng

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Tổng hợp lý thuyết về dao động, cân bằng động

Tổng hợp và phân tích các nghiên cứu trong nước và ngoài nước về các hệ thốngcách ly rung động có trên thị trường từ đó đánh giá các ưu nhược điểm của các hệ thống

đã có để lựa chọn phương án nghiên cứu hợp lý

Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm để hoàn thiện hệ thống cách ly rungđộng từ máy giặt công nghiệp

Ý nghĩa khoa học và tính thiết thực của đề tài

Nghiên cứu hệ thống cách ly rung động từ máy giặt công nghiệp lên nền móng

Như ta được biết: Rung động thường gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho người và máy.Rung động và cộng hưởng có thể làm nứt, gẫy các chi tiết máy như đai ốc, bu lông, trục,

… tiếng ồn Kết quả của rung động, tác động đến người vận hành máy trong một thờigian dài có thể gây mờ mắt, ù tai, làm việc kém hiệu quả và một số bệnh nghề nghiệpkhác

Rung động không được cách ly sẽ truyền qua bất kỳ vật rắn nào như sàn nhà xưởng,tường, các đường ống… gây ra nhiều thiệt hại.

Rung động gia tăng cho thấy hư hỏng đang hoặc sắp xảy ra Mức độ rung động càngtăng thì hư hỏng càng trở nên nghiêm trọng Chính vì vậy, Đề tài nghiên cứu này có ýnghĩa vô cùng quan trọng, việc Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống cách lyrung động cho máy là rất cần thiết

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN.

Nội dung nghiên cứu:

Đề tài luận văn “ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CÁCH LY RUNG ĐỘNG TỪ

MÁY GIẶT CÔNG NGHIỆP ” gồm 04 chương như sau:

CHƯƠNG 1 : RUNG ĐỘNG VÀ CÁCH LY RUNG ĐỘNG.

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CÁCH LY RUNG ĐỘNG.

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.

CHƯƠNG 1 : RUNG ĐỘNG VÀ CÁCH LY RUNG ĐỘNG.

1.1 Mất cân bằng động và rung động.

1.1.1 Mất cân bằng động, rung động.

Mất cân bằng động (mất cân bằng) là một trong những nguyên nhân chủ yếu gâyrung động cho các thiết bị, máy có chi tiết quay Nguyên nhân gây rung động là do cácchi tiết quay có trọng tâm không đi qua tâm quay của chi tiết Rung động là yếu tố quantrọng được xét đến trong thiết kế máy, đặc biệt đối với các máy có chi tiết quay với tốc

độ cao và cần độ tin cậy cao Cân bằng máy nhằm tránh được tải trọng động tác dụnglên các bộ phận khác trong máy như ổ trục, khớp nối, … đồng thời cũng kéo dài đượctuổi thọ của máy nhờ giảm được dạng hỏng do tải trọng động gây ra (phá hủy do mỏi).Mất cân bằng máy do nhiều nguyên nhân khác nhau gây nên, có thể do chi tiết, máychưa được cân bằng sau khi chế tạo, lắp ráp, cũng có thể do chi tiết quay bị mòn, bị biếndạng do nhiệt trong quá trình vận hành, … Mất cân bằng máy nói chung là vấn đề có hại

do vậy cần phải xác định và xử lý

Hình1.1 Tổng quan máy mất cân bằng

Các nghiên cứu về cân bằng động được các nhà nghiên cứu quan tâm rất sớm và cóthể kể đến như: năm 1962 Blake M P đã giới thiệu phương pháp cân bằng mà không

cần phải tháo chi tiết cần cân bằng ra khỏi máy, Macduff J N [1] năm 1967 đã đưa ra quytrình cân bằng cho các chi tiết quay, Baumeister A J và Britt C H [2] năm 1972 đã đưa racác bước trong quy trình cân bằng chi tiết trên hai mặt phẳng, Stevensen Jr E N

[3] năm 1972 về cân bằng máy Và đến hôm nay nhiều thiết bị hiện đại được chế tạo có thểchẩn đoán và đưa ra lượng mất cân bằng, vị trí cần đặt có độ chính xác cao Đến nay, cácnghiên cứu đã được phát triển và ứng dụng để sản xuất, chế tạo các thiết bị cân bằng

động có độ chính xác cao, bên cạnh một số thiết bị cân bằng chi tiết còn có các thiết bị

có thể cân bằng máy tại hiện trường mà không cần phải tháo lắp chi tiết cần cân bằng.Tại Việt Nam trong những năm gần đây đã có một số nghiên cứu chế tạo và thử nghiệmcác thiết bị cân bằng động như trong bài báo của tác giả Lê An, Phạm Văn Duy [4] đãnghiên cứu chế tạo mô hình máy cân bằng động cỡ nhỏ trong đó sử dụng phương pháp cânbằng động trên hai mặt phẳng, tác giả Đỗ Đức Lưu và các đồng tác giả [5] đã đưa ra nghiêncứu trong việc thu nhận và xử lý tín hiệu rung động nhằm sửa chữa thiết bị cân bằng độngIRD Balancing B20 đã bị hỏng phần thu nhận và xử lý tín hiệu trong quá trình cân bằngđộng, tác giả Trần Tiến Anh [6] đã giới thiệu nghiên cứu trong đó sử dụng phần cứng củahãng NI và phần mềm LabView để thu nhận tín hiệu và xử lý mất cân bằng cho rotor, tácgiả Trần Thanh Lam [7] đã đề xuất phương án chế tạo thử nghiệm thiết bị cân bằng sử dụnggối mềm dùng cân bằng các chi tiết quay có khối lượng bé hơn 15kg

1.1.2 Nguyên nhân gây ra mất cân bằng động

Sự mất cân bằng động của máy có chuyển động quay có thể là sự kết hợp của nhiềuyếu tố hay một số nguyên nhân phổ biến nhất là : sự không đồng nhất của vật liệu, dungsai chế tạo và lắp rắp hay sự thay đổi vật lý của chi tiết quay khi hoạt động

+ Vật liệu không đồng nhất : Đôi khi có những lỗ hổng hay bọt khí được hình thànhtrong quá trình đúc của các chi tiết như cánh bơm hay pu-li cỡ lớn, các khuyết điểm nhưvậy không thể phát hiện bằng mắt thường nhưng nó là nguồn tiềm năng của sự mất cânbằng

Hình 1.2 Vật liệu không đồng nhất

+ Dung sai chế tạo và lắp rắp : là sự tích lũy độ rơ cho phép khi lắp đặt máy dẫn đến làm lệch tâm pu-li gây mất cân bằng

Hình 1.3 Mất cân bằng do dung sai và lắp rắp

+ Hay sự thay đổi về vật lý của chi tiết khi hoạt động: Một chi tiết được cân bằng tốtngay khi sản xuất thì sự biến dạng nhiệt, sự ăn mòn hay xuống cấp hoặc bám bẩn củachi tiết cũng là nguyên nhân gây ra sự mất cân bằng ban đầu của nó

Hình 1.4 Mất cân bằng do bong tróc, bám bẩn.

1.2 Phương pháp cân bằng động.

Mất cân bằng máy có chi tiết quay có thể phân thành hai loại như sau :

1.2.1 Mất cân bằng tĩnh : là hiện tượng mất cân bằng đối với các vật quay mỏng (có

kích thước theo chiều trục nhỏ hơn nhiều so với đường kính, ví dụ: bánh đà, bánh đai, tuabin, đĩa…) Đối với các vật quay dạng này chỉ cần thêm hoặc bớt một đối trọng trên một

mặt phẳng cân bằng nhằm mục đích cân bằng lực quán tính do khối mất cân bằng gây ra.

Hình1.5 Mất cân bằng tĩnh (Balancing of machinery components ).

Mất cân bằng tĩnh là trường hợp đơn giản nhất của mất cân bằng đối với các vậtquay Khối mất cân bằng có khối lượng m (g) và cách tâm quay một khoảng a (mm) gâylực quán tính ly tâm:

qt= m = m .ωTrong đó : ⃗ : lực quán tính ly tâm (N)

a : Gia tốc của vật quay (m/s2)

r : Khoảng cách từ khối mất cân bằng đến tâm quay của chi tiết (m)

ω : vận tốc góc của vật quay (rad/s)

Việc cân bằng được thực hiện bằng cách gắn thêm đối trọng ở vị trí xuyên tâm đối sovới khối mất cân bằng hoặc loại bỏ một lượng vật liệu tại vị trí có khối mất cân bằng

Do vậy, việc xác định khối lượng và vị trí của khối mất cân bằng là việc làm quan trọngtrong cân bằng chi tiết quay

Hình1.6 Mất cân bằng tĩnh (Macdara MacCamhaoil Brüel & Kjær).

1.2.2 Mất cân bằng động : là hiện tượng mất cân bằng xảy ra đối với các vật quay

dày (có kích thước theo chiều trục lớn hơn so với đường kính, ví dụ: trục khuỷu,rotor…) Đối với các vật quay dạng này ngoài cân bằng lực quán tính (có thể có hoặckhông có) còn phải cân bằng momen quán tính do khối mất cân bằng gây ra, việc thêmhoặc bớt đối trọng cân bằng thường được thực hiện trên hai mặt phẳng của vật quay

Hình1.7 Mất cân bằng động

Ngoài ra còn có mất cân bằng hỗn hợp ( tổng quát gọi là mất cân bằng động )là sự kếthợp của mất cân bằng tĩnh và mất cân bằng ngẫu lực Mất cân bằng dạng này chỉ có thểđược phát hiện bằng máy cân bằng động.

Trên thực tế việc cân bằng tĩnh hay cân bằng động có thể tham khảo theo giản đồ bêndưới

Hình1.8 Giản đồ miền cân bằng Miền I: Vật quay buộc phải cân bằng động.

Miền II: Vật quay có thể cân bằng tĩnh hoặc cân bằng động tùy vào độ chính xác yêu cầu khi làm việc

Miền III: Vật quay chỉ cần cân bằng tĩnh

1.2.3 Nguyên lý và thiết bị cân bằng.

+ Nguyên lý cân bằng động :

Một chi tiết quay được cân bằng khi đối trọng được gắn lên chi tiết với khối lượng và

vị trí có thể cân bằng với lượng mất cân bằng của chi tiết đó Do vậy, vị trí và khốilượng của đối trọng cần phải được xác định

Nguyên lý của việc thực hiện cân bằng động là làm thay đổi sự phân bố khối lượngcủa chi tiết quay (rotor) bằng cách gắn thêm đối trọng thử và đo pha và cường độ rungđộng thông qua gối đỡ Sự ảnh hưởng của đối trọng thử cho phép xác định được đốitrọng sửa cần gắn lên rotor để cân bằng

+ Thiết bị cân bằng: Thiết bị cân bằng động có thể chia làm 2 loại:

Thiết bị cân bằng động di động: Thiết bị này được sử dụng để đo các dao

động/rung động ngay trên máy móc có vật quay cần được cân bằng mà không cần phảitháo rời chi tiết cần cân bằng

Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí, thời gian do không phải tháo dỡ và lắp đặt lại vật quay,

cũng như vận chuyển vật quay về nhà máy/xưởng cân bằng

Khi cân bằng trực tiếp trên máy móc, có thể nói xem như cân bằng hệ thống (đối vớicác chi tiết quay có liên kết đối với vật quay được gắn đối trọng cân bằng)

Nhược điểm: Không cân bằng được các chi tiết đã tháo rời.

Phạm vi ứng dụng: Thiết bị cân bằng di động được sử dụng chủ yếu trong ngành

công nghiệp sản xuất quạt, nhà máy điện, nhà máy xi măng, luyện kim, hóa chất côngnghiệp, thiết bị kiểm tra ô tô, máy công cụ…

Cho phép cân bằng động các rotor có khối lượng nhỏ cho đến những loại khối lượnglớn đến 20000 kg được thiết kế đặc biệt

Một số thiết bị cân bằng di động hiên nay trên thị trường :

Hình 1.9 Thiết bị cân bằng động di động Model 258B của hãng IRD.

PRUFTECHNIK.

Hình1.11 Thiết bị cân bằng động di động Model N600 của hãng CEMB

Thiết bị cân bằng cố định: Để cân bằng trên thiết bị này, chi tiết quay phải được tháo rời khỏi máy và lắp đặt trên thiết bị cân bằng tại nhà máy/xưởng cân bằng

Ưu điểm : Độ cứng vững của hệ thống tốt, không chịu tác động của các ngoại lực khác nên máy cho kết quả có độ chính xác cao

Có thể thực hiện đồng thời các nhiệm vụ phụ như: sửa chữa, sơn phủ, bảo dưỡng chi tiết quay

Cân bằng được với các cấp tốc độ khác nhau nhờ hệ thống dẫn động từ động cơ đa cấp hoặc vô cấp tốc độ

Nhược điểm : Phải tháo gỡ chi tiết cần cân bằng và vận chuyển đến vị trí đặt máy cânbằng nên rất bất tiện, đặc biệt đổi với các chi tiết quay có kích thước và trọng lượng lớn.Khó khăn trong việc cân bằng động những loại rotor có tốc độ cao và yêu cầu kiểm soát độ rung nghiêm ngặt

Không thuận tiện đối với các rotor không được phép tháo ra, chẳng hạn như cánh quạtbơm nước…

Phạm vi ứng dụng: Chủ yếu đặt tại các xưởng cân bằng động chuyên dụng.

Có khả năng cân bằng động các chi tiết lớn đến rất lớn, đường kính đạt 2000mm chiều dài đạt 6000mm

Một số thiết bị cân bằng cố định trên thị trường :

Hình1.12 Thiết bị cân bằng cố định Model Z5000-G-GV của hãng CEMB

Hình1.13 Thiết bị cân bằng cố định của hãng SCHENCK

Hình1.14 Thiết bị cân bằng cố định của hãng HOFMANN.

Các thiết bị máy móc trong sản xuất, cũng như các phương tiện giao thông vận tải trongquá trình hoạt động thường sinh ra những dao động mạnh, nhất là với các máy móc, thiết bịlàm việc với hành trình lớn, vận tốc cao Những dao động này dưới dạng sóng cơ, thôngqua các bộ phận của máy, bệ máy, kết cấu công trình v.v… lan truyền ra các môi trườngxung quanh làm cho các môi trường, vật chất xung quanh chịu tác động và bị dao động theo Trong quá trình dao động lan truyền này biên độ dao động sẽ dần giảm rồi ngừng lại, vìnói chung vật chuyển động trong một môi trường và chịu tác dụng ma sát của môi trườngtruyền dao động Tuỳ theo lực ma sát đó lớn hay nhỏ, dao động sẽ ngưng lại nhanh haychậm Chúng ta gọi hiện tượng tắt dần dao động Trong đời sống và trong kỹ thuật, cótrường hợp sự tắt dần của dao động là không có lợi, người ta phải có biện pháp để khắcphục nó (thí dụ như con lắc đồng hồ) Ngược lại, cũng có trường hợp sự tắc dần dao động là

có lợi, cần thiết (thí dụ như hệ thống giảm xóc của ô tô, xe máy, hay thiết bị tắt rung độnglực của các thiết bị máy móc có trọng lượng và mức dao động lớn v.v)

1.3.2 Các phương pháp cách ly rung động.

Để hạn chế được rung động cần phải xác định nguồn gốc gây ra rung động Sau đó ápdụng các phương pháp hạn chế cách ly rung động phù hợp Có thể giảm thiểu sự lantruyền rung động bằng giải pháp cách ly rung động Tránh hiện tượng cộng hưởng bằngcách giữ cho tần số tự nhiên và tần số kích thích cách xa Khi những giải pháp trênkhông khả thi thì có thể dùng các hệ thống hấp thụ rung động hay các cơ cấu giảm chấn.Ngoài ra, việc khống chế rung động cần phải được xem xét ngay trong quá trình thiết kế

để có thể giảm rung động một cách hiệu quả Sau đây là một số giải pháp hạn chế rungđộng thông dụng

+ Giảm kích thích: Hai nguyên nhân chính gây ra rung động là mất cân bằng và không

đồng trục Hai nguyên nhân này làm phát sinh các lực kích thích và gây ra hư hỏng Do đó

để giảm thiểu lực kích thích nên quan tâm đến vấn đề này ngay từ khi thiết kế, chế tạo vàlắp đặt các thiết bị, cũng như lúc vận hành Sau đây là những biện pháp giảm kích thích

do hai nguyên nhân trên gây ra:

– Nếu rung động do mất cân bằng tạo ra vượt qua mức cho phép thì phải sử dụng cácphương pháp đo rung động để phát hiện và loại bỏ bằng cách lấy đi lượng mất cân bằnghoặc thêm vào đối trọng để khử tác động của lượng mất cân bằng

– Nếu rung động quá mức gây ra do hiện tượng không đồng trục trong máy quay thì

có thể tránh được bằng cách lắp ổ bi trên những giá đỡ cứng vững, hay sử dụng cấu trúcdạng hộp Một số phương pháp được sử dụng để làm giảm rung động trong trường hợpnày là:

– Thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh sự thẳng hàng của mối ghép cả trong trạng thái tĩnh và động

– Tăng cường bôi trơn bộ truyền bánh răng

– Thay đổi chiều dày và độ nhớt của lớp dầu bôi trơn, để ngăn ngừa sự gia tăng độ không đồng trục

+ 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 phải lúcnào cũng thực hiện được

+ Cách ly rung động: Nguyên lý của phương pháp này là sử dụng bộ cách ly để làm

giảm rung động truyền từ nguồn rung động sang thiết bị vân 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 nàycủa bộ cách ly mà rung động bị giảm đi khi truyền đến thiết bị đang vận hành

+ Hấp thụ rung động: Trong trường hợp không thể giảm rung động bằng cách thay

đổi tần số tự nhiên hay tần số kích thích, có thể sử dụng hệ thống giảm chấn gồm lò xo

và khối lượng để giảm rung động của hệ thống chính Nguyên lý của phương pháp này

là làm cho tần số tự nhiên của bộ hấp thụ bằng với tần số kích thích Nội lực của bộ hấpthụ sẽ cân bằng hoàn toàn với lực kích thích do hệ thống chính tạo ra và như vậy là rungđộng của máy sẽ bị triệt tiêu

Giải pháp này chỉ sử dụng cho các máy có tốc độ vận hành không thay đổi hoặc thayđổi nhưng không đột ngột như: các động cơ đồng bộ, các động cơ đốt trong vận hànhvới một vận tốc không đổi… Nếu máy có tốc độ thay đổi nhanh thì việc điều chỉnh đểthay đổi tần số riêng của bộ hấp thụ không thể đáp ứng kịp thời kết quả là không thể hấpthụ được rung động.

Trong thực tế các máy móc, thiết bị sau khi xuất xưởng thì hầu như đã được cân bằngtheo tiêu chuẩn, thường là được cân bằng khi không có tải Do vậy khi mang tải, máymóc, thiết bị có thể do tải trọng thay đổi hoặc phân bố không đều ( một cách ngẫu nhiên

và không kiểm soát được) gây nên sự mất cân bằng mới và vượt khỏi mức rung độngcho phép, ví dụ: như máy giặt thực hiện chế độ vắt ly tâm, Do vậy, trong các trườnghợp như vậy cần phải có hệ thống cách ly rung động, nhằm giảm thiểu sự rung động ảnhhưởng đến nhà xưởng, người làm việc

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CÁCH LY RUNG ĐỘNG.

2.1 Phân tích các thiết bị cách ly rung động.

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều thiết bị cách ly rung động nhưng chủ yếu có bốnloại vật liệu đàn hồi thường được sử dụng để làm thiết bị cách ly rung đông như : cao su

ở dạng khối vuông hay trụ, kim loại ở dạng lò xo hay đệm lưới, đệm hơi, gỗ xốp hay nỉ

ở dạng nén Sự lựa chọn vật liệu cho một ứng dụng nhất định phụ thuộc vào độ lệch tĩnh

và môi trường làm việc (ví dụ : dầu, ăn mòn v.v) phạm vi độ lệch tĩnh thông thườngđược sử dụng chung cho từng vật liệu trên được hiển thị bằng đồ thị sau

Hình 2.1 Phạm vi ứng dụng của các loại vật liệu khác nhau.

2.1.1 Cao su : cao su cách ly có 2 dạng nén ( hình trụ hoặc khối ) và dạng tấm

( tấm đặc hoặc cao su non), cao su có độ cứng động lớn hơn ( bằng 1.3 đến 1.8) so với

độ cứng tĩnh nên việc kiểm tra và lấy dữ liệu có thể lấy bất cứ lúc nào

+ Cao su nén (dạng trụ hoặc khối).

Đặc điểm chung : có khả năng chịu mài mòn cực tốt, khả năng chống va đập và

chống rung cao, chịu được môi trường khắt ke như: chịu dầu, chịu nhiệt, hóa chất vàchống lão hóa cao

Tuy nhiên cao su dạng này có giá thành khá cao và chỉ dùng cho những thiết bị vừa

và nhỏ

Hình 2.2 Cao su dạng trụ hoặc khối

Phạm vi ứng dụng : Cao su đặc có tính đàn hồi xuyên tâm chống rung giảm chấn

lớn hơn độ co dãn theo trục, có thể hoạt động ở chế độ nén, trượt hoặc theo dạng kếthợp trượt nén, ngoài ra cao su chống rung có nhiều kích thước khác nhau , có thể dễdàng lắp đặt và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cho các máy có chi tiếtquay như : hệ thống thông gió, điều hòa,các trạm bơm nước cỡ vừa.v.v

Hình 2.3 Ứng dụng của cao su chống rung

+ Cao su dạng tấm : cao su dạng tấm có 2 loại dạng: cao su tấm đặc và cao su non Đặc điểm chung : Cao su tấm có tính ổn định và bền, hệ số dẫn nhiệt thấp, có tính

đàn hồi cao chịu được môi trường ẩm ướt và dễ lắp đặt

Cao su dạng này có giá thành khá cao và chỉ dùng cho những thiết bị vừa và nhỏ Phạm

vi ứng dụng : sản phẩm được sử dụng làm đệm đỡ chống rung cho các chân hệ

thống máy phát, máy nổ giúp máy chạy êm hơn, giảm rung chấn và tránh tương táctrực tiếp với sàn

Hình 2.4 Cao su dạng tấm

2.1.2 Lò xo giảm chấn : Bên cạnh cao su thì lò xo giảm chấn được sử dụng phổ

biến trong cách ly rung động, khả năng chịu tải của lò xo giảm chấn có thể chịu được sựthay đổi từ các thiết bị có tải trọng nhẹ đến nặng nhất, Lò xo có thể được sản xuất côngnghiệp với số lượng lớn, tuy nhiên khi được thiết kế để cách ly tần số thấp nhưng ngượclại chúng dề dàng truyền tần số cao, để giảm thiểu việc này bằng cách chèn đệm cao suhoặc nỉ và các điểm lắp đảm bảo ràng không tiếp xúc kim loại với kim loại giữa lò xo vàcấu trúc hỗ trợ

+ Lò xo giảm chấn dạng trụ :

Đặc điểm chung : Lò xo được chế tạo bằng loại thép đàn hồi Cr - Si có lực đàn hồi

rất tốt và độ cứng cao phù hợp cho tất cả các loại máy có điều kiện hoạt động lực đè nénchấn động lớn , được dùng rộng dãi trong tất cả các nghành công nghiệp

Tuy nhiên khả năng chịu tải của lò xo không quá lớn tùy thuộc vào mỗi loại lò xotương ứng với độ cứng của mỗi lò xo

Hình 2.5 Lò xo chống rung

Thông số kỹ thuật của lò xo :

d (đường kính dây) : tham số này cho biết đường kính của dây kim loại được dùng đểlàm lò xo

S (trục) tham số này tương ứng với đường kính tối đa của trục có thể được đưa vào trong lò xo Dung sai của tham số này là +/- 2% (chỉ định)

Di (Đường kính trong) : đường kính trong của một lò xo được tính bằng cách lấy đường kính ngoài của nó trừ đi hai lần đường kính dây Dung sai khoảng +/-2% (chỉ định)

De (Đường kính ngoài) : đường kính ngoài của một lò xo bằng đường kính trong cộng với hai lần đường kính dây Dung sai khoảng +/- 2%

H (khoảng không) : đây là đường kính tối thiểu của khoảng không gian trong đó lò

xo có thể hoạt động được Dung sai đối với tham số này là +/- 2 % (chỉ định)

P (bước) : khoảng cách trung bình giữa hai vòng xoắn hoạt động liên tiếp của một lòxo.

Lc (chiều dài khi bị nén tối đa) : chiều dài tối đa của lò xo sau khi bị nén hoàn toàn.Tham số này nằm ở bên phải trên hiình vẽ Dung sai của tham số này là +/- 15 % (chỉđịnh)

Ln (chiều dài cho phép) : chiều dài tối đa cho phép sau khi xoắn ở mức tối đa Nếu độxoắn quá lớn, lò xo có nguy cơ bị biến dạng (biến dạng không thể phục hồi do lực tácđộng) Trong đa số các trường hợp, lò xo không có nguy cơ bị biến dạng Ln = Lc + Savới Sa là tổng khoảng cách nhỏ nhất trong giới hạn đàn hồi giữa cách vòng xoắn tíchcực

L0 (Chiều dài tự nhiên) : chiều dài tự nhiên của lò xo là chiều dài khi lò xo ở trạng tháikhông bị nén, sau lần nén đầu tiên (nếu cần thiết) Dung sai khoảng +/- 2% (chỉ định)

Số vòng xoắn : tổng số vòng xoắn của lò xo (lò xo trong hình trên có 6 vòng xoắn)

Để tính số vòng xoắn hoạt động, ta lấy tổng số vòng xoắn trừ đi hai vòng xoắn ở hai đầumút của lò xo

K (Độ cứng) : thông số này quyết định khả năng chịu nén của lò xo Đơn vị tính :1DaN/mm = 10 N/mm Dung sai khoảng +/- 15% (chỉ định)

Phạm vi ứng dụng : Lò xo ngày nay được ứng dụng rất nhiều và phổ biến trong mọi

thiết bị máy móc, ngoài ra lò xo còn có một số ứng dụng đặc thù như: Cân trọng lượng,lực kế, lưu trữ năng lượng, giảm sóc ở xe, bám giữ vật v.v

+ Lò xo giảm chấn dạng treo :

Đặc điểm chung : Lò xo chống rung dạng treo là một thiết bị hữu ích để giảm lực

tác động lên máy móc, thiết bị và đặc biệt lò xo giảm rung cho các máy có chi tiếtquay - thiết bị rung lắc mạnh

Các thiết bị này thường dùng trong cùng một hệ thống nên cần đảm bảo hoạtđộng linh hoạt, thuận tiện hơn Lò xo treo có độ đàn hồi kích thước đa dạng đảm bảophù hợp với nhiều máy móc và ngăn chặn rung động được tạo ra bởi thiết bị treo.Vàđặc biệt ngăn chặn rung động được tạo ra bởi các lực giãn nở nhiệt từ các đường ốnghoặc ống dẫn

Hình 2.6 : Lò xo chống rung treo trần.

Hình 2.7 : Lò xo chống rung treo trần XG

Hình 2.8: Lò xo chống rung treo trần XG 2.

Ứng dụng của lò xo chống rung treo trần :

Lò xo chống rung treo trần được lắp đặt cho hệ thống điều hòa trung tâm

Hình 2.9 : Ứng dụng của lò xo chống rung treo trần.

+ Lò xo chống rung giảm chấn :

Đặc điểm chung : là loại lò xo không vỏ bọc được thiết kế chống độ võng lớn, lò xo

làm bằng thép, ở trên đỉnh được chế tạo có thiết bị điều chỉnh độ cao, ở phía dưới có tấmcách âm và chống trượt Để lò xo đạt được độ ổn định cao đường kính bên ngoài của vòng

lò xo phải lớn hơn 80% so với chiều cao của vòng lò xo khi bị nén ở tải trọng đã định mức.Tất cả các vòng lò xo đều được thiết kế để có thể chịu quá tải tối thiểu 50%

Hình 2.10 : Lò xo chống rung giảm

chấn Ứng dụng của lò xo chống rung có giảm chấn:

Lò xo chống rung và giảm chấn được sử dụng để chống rung động có biên độ caogây ra do các thiết bị cơ khí có trọng lượng vừa với tốc độ vận hành khoảng 1200v/pgắn trên sàn hoặc nhịp sàn với kết cấu ngắn ở nhưng nơi cần yên tĩnh và giảm tiếng ồn

Lò xo loại này thường được sử dụng để chống rung cho máy cơ khí, máy công nghiệp,

hệ thống điều hòa trung tâm, máy giặt cỡ lớn …, đòi hỏi giảm chấn tốt hơn và chịu ítchuyển động hơn so với lò xo chống rung dạng đứng độc lập