ĐẶC TÍNH VÀ ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG

Trong thực tế, rung động có một vài ứng dụng như trong máy khoan khí nén, máy massage, bộ phận tạo rung của điện thoại di động, … Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, rung động gây ra hư hỏng hoặc làm suy giảm các chức năng của máy.

1.      Tính chất của rung động

 Rung động có thể là rung động tuần hoàn, rung động ngẫu nhiên và rung động 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 cơ bản: chuyển vị, vận tốc, gia tốc

  Hình 1 thể hiện mối quan hệ giữa chuyển vị gia tốc và vận tốc ứng với tần số của một rung động, qua đó có thể thấy:

–  Chuyển vị càng cao thì tần số càng thấp, vì vậy cần đo chuyển vị khi tần số rung động thấp (H.1a).

–  Vận tốc có giá trị không đổi khi tần số thay đổi và thể hiện rõ nhất ở khoảng tần số trung bình. Vì vậy, đo vận tốc rung động thường được áp dụng trong giám sát rung động liên tục (H.1b).

–  Gia tốc càng cao khi tần số rung động càng cao. Vì vậy, đo gia tốc thường áp dụng trong giám sát rung đông có tần số rung động lớn (H.1c).

Nếu đo được gia tốc của rung động thì có thể suy ra vận tốc và chuyển vị bằng phép tích phân. Tuy nhiên để có gia tốc bằng cách lấy vi phân từ vận tốc thì tín hiệu rất dễ bị nhiễu do tính chất của mạch điện tử vi phân không chống nhiễu tốt như mạch tích phân.

 Hình 1: So sánh phổ tần số về chuyển vị, vận tốc,

 gia tốc của một rung động

 

Rung động ngẫu nhiên, thường xảy ra một cách tự nhiên và được đặc trưng bằng 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 rung đông tắt dần. Đo xung va đập là một trong những phương pháp phân tích rung động rất phổ biến hiện nay.

2.      Phân tích rung động

Theo phép phân tích Fourier thì một đường cong tuần hoàn bất kỳ, cho dù phức tạp đến đâu, đều có thể biểu diễn bằng một tập hợp các đường cong hình sin thuần túy. Số phần tử trong tập hợp này có thể vô hạn. Số phần tử càng lớn, đường cong có được càng trùng khớp với đường cong cần phân tích. Hình 2 là ví dụ biểu diễn một rung động phức tạp bằng hai rung động điều hòa
                                     a = a1 + a2. 

 

 Hình 2: Phân tích rung động phức tạp thành 

hai rung động điều hòa

 

Năm 1965 hai nhà bác học J. W. Cooley và J. W. Tukey đã đề xuất cách chuyển phép phân tích Fourier sang dạng logarit gọi là phương pháp chuyển đổi Fourier nhanh FFT (Fast Fourier Transformation). Phương pháp này là công cụ rất hiệu quả để phân tích rung động với sự trợ giúp của máy tính.

3.      Đánh giá rung động

Các đơn vị đo lường rung động thường là: mm, mm/sm/s2.

Ngoài ra để đánh giá rung động người ta có thể áp dụng một số giá trị đo như: giá trị đỉnh (Xp), “đỉnh đến đỉnh” (Xp-t-p), trị tuyệt đối giá trị trung bình và giá trị mức quân phương (RMS). Các giá trị này của một rung động điển hình được thể hiện trong hình 3. 

 

 

  Hình 3: Các giá trị đo rung động

Giá trị Xp-t-p và Xtương ứng với các đỉnh của chuyển vị. Hai giá trị này chỉ thích hợp cho các rung động điều hòa đơn giản, vì chúng chỉ phụ thuộc vào độ lớn tức thời của rung động không cho thấy được đặc tính của rung động trong một khoảng thời gian.

– Trị tuyệt đối giá trị trung bình được xác định theo công thức sau:

Mặc dù thông số này được xác định trong khoảng thời gian chu kỳ T hay có thể xác định trong một giới hạn quan tâm. Tuy nhiên giá trị này vẫn không quan hệ trực tiếp đến bất kỳ thông số vật lý nào của rung động thường dùng.

– Giá trị RMS được xác định trong khoảng thời gian nhất định và được sử dụng phổ biến. Giá trị này được cho bởi công thức sau:              

    

Giá trị RMS có quan hệ trực tiếp đến thành phần năng lượng của rung động và được sử dụng phổ biến trong các thiết bị đo rung động.

4.      Tỷ lệ tuyến tính và logarit

Trong thực tế, khoảng giá trị của rung động rất rộng vì vậy vận tốc và gia tốc của rung động thường được đo trong các thang tuyến tính hay thang logarit với đơn vị đo là dB. Cụ thể như sau:

với: a1 – gia tốc đo được trong thang đo tuyến tính, mm/s2

a2 – gia tốc tham chiếu (thông thường có giá trị là 10–2 mm/s2).

Như vậy, nếu độ lớn của gia tốc là 1 mm/s2 thì tương đương với một giá trị dB là .

với: V1 – vận tốc đo được trong thang đo tuyến tính, mm/s

V2 – vận tốc tham chiếu (thông thường lấy bằng 10–5m/s).

Như vậy, nếu độ lớn của vận tốc là 10 mm/s sẽ tương ứng với giá trị dB bằng  dB.

Ngoài ra trong kỹ thuật đo rung động còn nhiều kiểu thang đo khác tùy trường hợp cụ thể mà sử dụng loại thang đo phù hợp. Trong tài liệu hướng dẫn sử dụng thiết bị đo, nhà sản xuất sẽ nêu rõ về thang đo và đơn vị sử dụng.

5.      Pha

 

 

Pha giống như biên độ và tần số, được dùng như là tham số để phân tích rung động. Người ta thường so sánh pha của chi tiết đang rung động với pha của của một mẫu 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.

  

Hình 4: Biểu đồ pha của rung động điều hòa

Kỹ thuật đo pha của rung động được ứng dụng trong các máy cân bằng, máy đo độ đồng trục. 

Phạm Ngọc Tuấn – Nguyễn Văn Hiền

2 Comments

  1. Lê Tuấn said:

    vậy cách hạn chế hoặc khắc phục cụ thể là như thế nào

    • maitrangqt said:

      Tùy vào nguyên nhân gây ra rụng động thì mới đưa ra biện pháp hạn chế và khắc phục cụ thể được ạ.

*

*

Top