View and Download: https://uploading.vn/urtu266g4cdq

1. 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 1

2. 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
2 2

3. 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 3

4. 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 xí
nghiệp được trang bị các máy công cụ với số lượng ngày càng tăng và chủng loại
ngày càng phong phú. Bên cạnh công tác thiết kế, chế tạo thì công tác bảo trì phục
hồi 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 ngành
Công Nghệ Cơ Điện và Bảo Trì, trong đó có trường ĐHSPKT Hưng Yên. Là một
sinh viên của trường trong ngành cơ khí sửa chữa, em thấy mình cần phải cố gắng
học tập để khi ra trường mình có thể góp sức mình vào nền công nghiệp của đất
nước ta . Trong quá trình học tại trường. Sau 3 năm để đánh giá lượng kiến thức
mình 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 tốt
nghiệp này. Trong đồ án, không tránh khỏi những sai sót, do nhầm lẫn, do năng lực
bản 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....
4 4

5. Danh Mục Bảng Biểu
Bảng 2.1: Tần suất các dạng hư hỏng của ổ lăn…………………………………. 21
Bảng 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 1.1: Những yêu cầu đối với bảo trì qua các giai đoạn
Hình 1.2: Phổ tần số đo được trên một ổ bi hỏng
Hình 1.3: Kiểu dạng dung động
Hình 1.4: Biểu đồ Bode
Hình 1.5: Chuyển động của qũy đạo trục
hinh 1.6: Các dạng quỹ đạo trục tiêu biểu
Hình 1.7: Ảnh của một hệ thống dao động điều hòa đơn giản
Hình 1.8: So sánh chuyển vị, vận tốc và gia tốc………………...…………………30
Hình 1.9: Trọng lượng g©y ra mÊt c©n
Hình 2.1: Các loại ổ đỡ38
Hình 2.3: Thông số của ổ đỡ40
Hình 2.4: Đường tiếp xúc và góc tiếp xúc…………………………………………41
Hình 2.5: Khoảng hở dọc trục
Hình 2.6: Những vết rạn li ti44
Hình 2.7: Rỗ bề mặt
Hình 2.8: Hư hỏng do mòn
Hình 2.9: Rãnh bi do tải trọng hướng kính45
Hình 2.10: Hư hỏng vòng trong do quá nhiệt
Hình 2.11: Tróc vảy trong vòng ngoài ổ lăn
Hình 2.12: Gãy vòng cách
5 5

6. Hình 2.13: Tróc vảy và gãy vòng ngoài ổ lăn
Hình 3.1: Sơ đồ tổng quan của một hệ thống đo
Hình 3.2: Các vị trí đặt đúng của đầu đo trên đối tượng đo49
Hình 3.3: Đầu dò gia tốc sử dụng cảm biến piezo…………………………………50
Hình 4.1: Thiết đo CMXA_44
Hình 4.2: Các dạng phổ điển hình trên máy CMXA-44…………………………...
Hình 4.3: Độ nhạy của các loại senso
Hình 4.4: Mô hình hộp số bánh răng 2 cấp
Hình 4.5: Các vị trí lắp thiết bị đo
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
6 6

7. 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 tiêu
hoạt động hiệu quả, để tối ưu hóa sản xuất tạo ra mọi sản phẩm đa dạng phục vụ
cho nhu cầu của con người và xã hội. Vì vậy việc bảo trì, bảo dưỡng và chẩn đoán
với trang thiết bị tiên tiến nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ của trang thiết bị máy
móc 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 chữa
các 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 hỏng
hay sự cố nào đó ta cũng có thể biết được đó là bộ nào của máy đó và mức độ ra
sao? hư hỏng đó thuộc dạng nào (như cong trục, lỗi ổ bi, mất cân bằng…). Việc
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 biểu
diễn quá trình hoạt động của thiết bị mà chúng ta cần chẩn đoán mà không cần phải
tháo rời các bộ phận máy móc ra, có thể thực hiện công việc chuẩn đoán đó khi
máy đang thực hiện quá trình sản xuất để xem xét đánh giá bằng trực quan hình ảnh
bởi kinh nghiệm sẵn có của bản thân người chuẩn đoán mà đó là cách kiểm tra mà
trước đây chúng ta vẫn hay làm, phải ngừng quá trình hoạt động của máy là tháo rời
chúng 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 giải
quyết 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.
7 7

8. - Đánh giá được các dạng sai hỏng một cách chính xác mà không quá phụ
thuộc 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 nhiều
vấn đề về đánh giá tình trạng hoạt động của máy là một khâu quan trọng kỹ thuật
giám sát, mang tính trí tuệ cao mang lại hiệu quả lớn hơn so với những kỹ thuật mà
trước đây người thợ sửa chữa vẫn hay dùng đó là dựa vào trình độ và kinh nghiệm
làm 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 thu
về.
- 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 chẩn
đoán CM_XA44.
Tìm hiểu các dạng phổ đồ thị, thể hiện tình trạng của ổ bi lắp trên hộp giảm
tốc 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 đang
ứng 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 đi
xưởng thực hành đề tài.
- Không mất nhiều thời gian trong quá trình xác định sự sai hỏng của máy và
thiết bị.
8 8

9. 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 động
của các trang thiết bị máy móc. Để có thể hiểu hết một cách toàn diện về công tác
bảo 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 được
hiểu và định nghĩa khác nhau, nhưng về cơ bản có nhiều điểm tương đồng. Dưới
đây 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 trì
hoặc phục hồi một tài sản ở tình trạng nhất định hoặc bảo đảm một dịch vụ xác
định.
- 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 hoạt
động 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 và
định 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 cho
thiết bị luôn ở, hoặc phục hồi nó về một tình trạng trong đó nó có thể thực hiện chức
năng yêu cầu. Chức năng yêu cầu này có thể định nghĩa như là một tình trạng xác
định nào đó.
Nhà khoa học người Thụy Điển Total Productivity Development AB cho rằng
9 9

10. 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 nào
nhằm 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 tình
trạng 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 nhận
vai 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 thế
giới, 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 giữ
cho máy móc thiết bị luôn ở tình trạng hoạt động ổn định, kéo dài tuổi thọ của các
chi tiết máy. Và khi có sự cố hư hỏng xảy ra thì phải phục hồi chúng về tình trạng
như cũ.
1.1.2. Vai trò của công tác bảo trì
Ngày nay bảo trì đóng một vai trò rất quan trọng trong mọi hoạt động sản
xuất, 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 thấp
nhất.
- 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 trò
quan 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, đồng
thời làm ra sản phẩm có chất lượng cao hơn.
- Tạo ra môi trường làm việc an toàn hơn.
10 10

11. 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 được
quan tâm của các doanh nghiệp, bởi các thiết bị thay thế cho các máy móc này ngày
càng 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 đề
này 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 xuất
công nghiệp trong nước và thế giới. Bảo trì xuất hiện kể từ khi con người biết sử
dụng các loại dụng cụ vào quá trình sản xuất, đặc biệt là khi bánh xe được phát
minh. Tuy nhiên công tác bảo trì chỉ được quan tâm vào giữa những năm 1950 đến
những 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 chế
tạo và sản xuất được thực hiện bằng các máy móc còn đơn giản, thời gian ngừng
máy ít ảnh hưởng đến sản xuất, do đó công việc bảo trì cũng rất đơn giản. Bảo trì
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 chữa
các 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 lực
trong thời gian chiến tranh đã làm tăng nhu cầu của các loại hàng hóa trong khi
nguồn 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. Công
nghiệp bắt đầu phụ thuộc vào chúng.
Do sự phụ thuộc ngày càng tăng, thời gian ngừng máy đã được ngày càng
được quan tâm nhiều hơn. Đôi khi có một câu hỏi được nêu ra là “con người kiểm
11 11

12. soát máy móc hay máy móc điều khiển con người”. Nếu công tác bảo trì được thực
hiện tốt trong nhà máy thì con người sẽ kiểm soát được máy móc, ngược lại máy
móc 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 khái
niệm bảo trì phòng ngừa mà mục tiêu chủ yếu là giữ cho thiết bị luôn hoạt động ở
trạng thái ổn định chứ không phải sửa chữa khi có hư hỏng. Trong những năm 1960
giải 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 này
dẫn đến việc phát triển những hệ thống kiểm soát và lập kế hoạch bảo trì. Cuối cùng
tổng vốn đầu tư cho tài sản cố định đã gia tăng đáng kể nên người ta bắt đầu tìm
kiếm 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 cách
mạnh mẽ. Từ giữa những năm 1980 khi nền công nghiệp thế giới có sự thay đổi lớn
lao, những thay đổi này đòi hỏi và mong đợi ở bảo trì ngày càng nhiều hơn.
12 12

13. 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
13 13
Thế hệ thứ III
-Giám sát tình trạng
- Khả năng sẵn sàng và đội tin cậy
y cao hơn
- An toàn cao hơn
- Chất lượng sản phẩm tốt hơn
- Tuổi thọ của thiết bị dài hơn
- Không cho môi trường
- Hiệu quả kinh tế lớn hơn
gây hại
Thế hệ thứ II
- Khả năng sẵn sàng
của máy cao hơn
-Tuổi thọ của thiết bị
dài hơn
- chi phí thấp hơn
Thế hệ thứ I
Sửa chữa khi
máy bị hư hỏng

14. Bảo trì không kế hoạch là công tác bảo trì được thực hiện không có kế
hoạch hoặc không có thông tin trong lúc thiết bị đang hoạt động cho đến khi hư
hỏng. 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 kỹ
thuật bảo trì phục hồi bao gồm hai loại chủ yếu là: bảo trì phục hồi không có kế
hoạch 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 dùng
cho công việc ít hơn 8 giờ. Trong trường hợp này không thể lập kế hoạch làm việc
một cách hợp lý. Nhân lực, phụ tùng và các tài liệu kỹ thuật cần thiết đối với công
việc bảo trì này không thể lập kế hoạch và chuẩn bị trước khi công việc bắt đầu mà
phải 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 hoạt
động 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 linh
hoạt 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 linh
hoạt hơn. Bảo trì phục hồi không kế hoạch thường chi phí cao và các lần ngừng sản
xuất không biết trước được, do đó sẽ làm chi phí bảo trì trực tiếp và chi phí bảo trì
gián tiếp cao. Vì vậy bảo trì không kế hoạch chỉ thích hợp trong những trường hợp
ngừng máy đột xuất chỉ gây ra thiệt hại tối thiểu. Đối với các thiết bị quan trọng
trong các dây chuyền sản xuất, những vụ ngừng máy đột xuất tổn thất lớn cho nhà
máy đặc biệt là tổn thất sản lượng và doanh thu, do đó giải pháp bảo trì này cần phải
được giảm đến mức tối thiểu trong bất kỳ một tổ chức bảo trì nào.
1.3.2. Bảo trì có kế hoạch
14 14

15. Bảo trì có kế hoạch là công tác bảo trì được tổ chức và thực hiện theo một
chương trình đã được hoạch định và kiểm soát. Bảo trì có kế hoạch bao gồm một số
loại cụ thể như.
1. Bảo trì phòng ngừa
Bảo trì phòng ngừa là hoạt động bảo trì được lập kế hoạch trước và thực
hiện theo một trình tự nhất định để ngăn ngừa các hư hỏng xảy ra hoặc phát hiện
các hư hỏng trước khi chúng phát triển tới mức làm ngừng máy và gián đoạn sản
xuất. Như đã thấy từ định nghĩa, bảo trì phòng ngừa được chia thành hai bộ phận
khác nhau: bảo trì được thực hiện để ngăn ngừa các hư hỏng xảy ra và bảo trì phòng
ngừa được thực hiện để phát hiện các hư hỏng trước khi chúng phát triển đến mức
làm 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 chi
tiết, phụ tùng, kiểm tra các bộ phận, bôi trơn, thay dầu mỡ, lau chùi, làm sạch máy
móc… theo kế hoạch hoặc chương trình định sẵn. Các hoạt động bảo trì phòng ngừa
trực 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 ngay
trong 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 giám
sát tình trạng chủ quan được áp dụng để tìm ra hoặc dự đoán các hư hỏng của máy
móc, thiết bị nên còn được gọi là bảo trì trên cơ sở tình trạng (CBM-Condition
Based Maintenance) hay bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance) hoặc bảo trì tiên
phong (Proactive Maintenance). Bảo trì trên cơ sở tình trạng máy đã khắc phục các
nhược điểm của bảo trì phòng ngừa và bảo trì định kỳ bằng cách giám sát liên tục
15 15

16. tình trạng máy để xác định chính xác tình trạng và điều kiện hoạt động của thiết bị ở
mọi 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 bị
giám sát tình trạng sẽ cung cấp cho ta thông tin để xác định xem đó là vấn đề gì và
quan trọng hơn là cái gì gây ra vấn đề đó. Nhờ vậy chúng ta có thể lập qui trình sửa
chữa có hiệu từng vấn đề cụ thể trước khi máy móc bị hư hỏng. Kỹ thuật giám sát
tình trạng bao gồm có một số dạng cụ thể sau:
Giám sát tình trạng chủ quan: Là giám sát được thực hiện bằng các giác quan
của 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 con
người. Nó được thực hiện thông qua việc đo đạc và giám sát bằng nhiều thiết bị
khác 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 như
giám 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 đi
quanh 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 đo
lường bởi vì người đó phải có kiến thức vận hành dụng cụ, có thể diễn đạt
thông 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 hỏng
quá ngắn. Phương pháp này cần ít người hơn nhưng thiết bị đắt tiền hơn và
bản thân thiết bị cũng cần được bảo trì. Trong hệ thống bảo trì phòng ngừa
dựa 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 hiện
bằng dụng cụ.
3. Bảo trì cải tiến
16 16

17. Bảo trì cải tiến được tiến hành khi cần thay đổi thiết bị cũng như cải tiến
tình 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 chỉnh
môi trường và các thông số vận hành của máy, từ đó cực đại hóa năng suất, hiệu
suất và tuổi thọ của máy.
5. Bảo trì năng suất toàn bộ (TPM-Total Productive Maint.)
Là bảo trì năng suất được thực hiện bởi tất cả các nhân viên thông qua các
nhóm 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 mục
tiêu” không tai nạn, không khuyết tật, không hư hỏng”. TPM được áp dụng trong
toàn bộ phòng ban và toàn bộ các thành viên từ người lãnh đạo cao nhất đến những
nhân 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 định
lượng nhu cầu thực hiện hoặc xem xét lại các công việc và kế hoạch bảo trì phòng
ngừa.
7. Bảo trì phục hồi
Bảo trì phục hồi có kế hoạch là hoạt động bảo trì phục hồi phù hợp với kế
hoạch sản xuất, các phụ tùng tài liệu kỹ thuật và nhân viên bảo trì đã được chuẩn bị
trước khi tiến hành công việc. Trong giải pháp bảo trì này chi phí bảo trì gián tiếp sẽ
thấp hơn và chi phí bảo trì gián tiếp cũng giảm đi so với bảo trì phục hồi không kế
hoạch.
8. Bảo trì khẩn cấp
17 17

18. Dù các chiến lược bảo trì được áp dụng trong nhà máy có hoàn hảo đến đâu
thì những lần ngừng máy đột xuất cũng không thể tránh khỏi và do đó giải pháp bảo
trì 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 thái
của một hệ thống kỹ thuật và nhận biết các hư hỏng mà không cần tháo rời. Chẩn
đoán kỹ thuật là một trong những biện pháp quan trọng nhất để tăng tuổi thọ, giảm
chi phí cho bảo dưỡng sửa chữa.
1.4.2. Các thông số chẩn đoán kỹ thuật
1. Thông số chẩn đoán
Trong nhiều trường hợp, không thể thực hiện được việc đo đạc các thông số
cấu trúc khi không tháo rời ổ lăn, vì vậy, việc thông tin về tình trạng kỹ thuật của ổ
lăn phải dựa vào các tham số thể hiện trong quá trình làm việc, các thông số quá
trình 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 đổi
theo sự thay đổi của các thông số kết cấu. Ví dụ: sự tăng khe hở trong mối lắp ghép
trục và ổ lăn sẽ làm giảm áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn cưỡng bức, tăng va
đập, độ ồn, độ rung cụm tổng thành ổ lăn. Một thông số kết cấu có thể có nhiều
thông số biểu hiện kết cấu và ngược lại một thông số biểu hiện kết cấu có thể biểu
hiện 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 để
xác định trạng thái kết cấu bên trong, vì vậy thông số chẩn đoán là thông số biểu
hiện kết cấu được chọn trong quá trình chẩn đoán, nhưng không phải toàn bộ các
thông số biểu hiện kết cấu sẽ được coi là thông số chẩn [1], [19]. Các thông số biểu
hiện 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 kỹ
thuật của ổ lăn.
2. Yêu cầu đối với các thông số chẩn đoán
18 18

19. Các thông số biểu hiện kết cấu được dùng làm thông số chẩn đoán phải thỏa
mãn 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 thì
ứng với mỗi trị số của thông số kết cấu chỉ có một trị số của thông số chẩn
đoán 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 tương
ứng giữa thông số chẩn đoán theo sự biến đổi của thông số kết cấu.
- 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, sự
biến 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 khi
mật 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, giá
thành đo nhỏ… Đây là một yếu tố luôn thay đổi tùy thuộc vào các tiến bộ
trong 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 tình
trạng làm việc của nó. Điều này có liên quan tới tốc độ, kiểu làm việc chuyển động
quay, chuyển động tịnh tiến hay tuyến tính. Phân tích rung động có khả năng áp
dụng cho tất cả các thiết bị cơ khí, thường là các thiết bị có tốc độ quay trên 600
vòng/phút. Phân tích rung động là công cụ hữu ích cho bảo trì dự đoán, chẩn đoán
19 19

20. hư hỏng và nhiều tác dụng khác. Có nhiều kỹ thuật bảo trì dự đoán được sử dụng để
theo 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 tích
mài mòn, bôi trơn, theo dõi quá trình, kiểm tra bằng mắt và các kỹ thuật phân tích
không 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 các
thiết 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 cấp
các dữ liệu yêu cầu để phân tích thiết bị điện, các khu vực mất nhiệt, tình trạng dầu
bôi trơn và các thông số khác để giúp đánh giá hư hỏng trong một chương trình bảo
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 hay
ngừng hoạt động. Nếu có một vấn đề nào xẩy ra thì thiết bị giám sát sẽ phát hiện và
cung cấp thông tin để có kế hoạch xử lý kịp thời đối với từng vấn đề cụ thể trước
khi máy bị hư hỏng. Ngoài ra giám sát tình trạng còn cải thiện hiệu năng hoạt động
của 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 tiết
kiệm khoảng 1,3 tỉ USD mỗi năm nhờ áp dụng chiến lược CBM. Trong ngành công
nghiệp hoá dầu, chi phí bảo trì cũng giảm xuống khoảng 9-10 USD/HP/năm nhờ
20 20

21. thay đổi chiến lược bảo trì không kế hoạch sang bảo trỉ trên cơ sở tình trạng. Theo
thống kê của nhiều nước, khi kỹ thuật giám sát tình trạng được thực hiện thì cứ
1USD chi phí cho bảo trì sẽ tiết kiệm được 5 USD nói chung và từ khoảng 10 – 22
USD nói riêng trong ngành nhựa. Kỹ thuật giám sát tình trạng sử dụng những công
nghệ tiên tiến để xác định tình trạng và dự đoán những hư hỏng tiềm ẩn của thiết bị
với 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
Kỹ thuật giám sát rung động là một phần rất quan trọng trong kỹ thuật giám
sát tình trạng. Bởi vì sự rung động của một chi tiết, bộ phận cơ khí mang tính luỹ
tiến. Nếu không phát hiện kịp thời thì hư hỏng sẽ phát triển ra toàn bộ hệ thống, áp
dụng kỹ thuật giám sát rung động có thể dự đoán thời điểm xẩy ra hư hỏng, từ đó
tránh được các hư hỏng ngẫu nhiên, các hư uật giám sát rung động. hỏng ngoài ý
muốn, thông thường các hư hỏng loại này gây tổn thất chi phí rất lớn, nhất là đối
với các chi tiết, thiết bị quan trọng. Kỹ thuật giám sát rung động bao gồm các
phương 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.
21 21

22. 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 trong
các 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. tuy
nhiên phương pháp có một số nhược điểm như: mang tính chủ quan, phân tích
không chính xác do không có một bộ đọc và ghi nhận sự dung động, phát hiện
những 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 lót
chống 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
và có thể được khuếch đại thông qua bộ khuếch đại.
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 do
mỏi. khi các con lăn qua vung có mảnh vụn gây gia xung va đập tần số cao và
truyền ra toàn ổ bi. Thiết bị đo thu đước các xung va đập này thông qua đầu dò gia
tốc áp điện có tần số cộng hưởng riêng là 32 kHz, vì vậy dung động bình thường do
máy tạo ra không được tiếp nhận. Phương pháp đo xung va đập rất hiệu quả trong
việc 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 có
67% các hư hỏng ở ổ bi được xác định bởi phương pháp này.
22 22

23. 4. Phương pháp kurtosis
Về bản chất tín hiệu dung động được xem là biến thống kê. Từ các tín hiệu
gia tốc có thể xác định được mật độ của các biên độ tức thời. Giá trị mật độ này cho
biết xác suất xuất hiện một gia tốc của một biên độ cụ thể. Tốt hơn là xác định
đường cong mật độ xác suất thực tế bởi vì có nhiều thông tin hơn để xác định những
thời 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 thể
xác 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 = 1
Sóng hình sin β2 = 1.5
Phân bố gauss β2 = 3
Nói 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 xẽ
xuất hiện và truyền qua vật liệu như một dạng sóng áp suất. Đầu rò được gắn trên
bề mặt rung động để tiếp nhận sóng do hư hỏng phát sinh và chuyển đổi thành tín
hiệu điện. Nguồn của sóng hoặc vị trí vết nứt được phát hiện bằng cách sử dụng ba
hoặc nhiều 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 độ
không kín khí, phát hiện các hư hỏng trong thành phần của ổ lăn, không đủ chất bôi
trơn, trục bị cọ xát, gãy trục và đĩa.
6. Phương pháp phân tích phổ tần số
23 23

24. Hình 1.2: Phổ tần số đo được trên một ổ bi hỏng
Phương pháp này dựa vào phổ tần số rung động để kiểm tra định kỳ các
rung động của máy. Bằng cách phân tích sự thay đổi của phổ tần số rung động với
tần số rung động mẫu, có thể chẩn đoán và xác định nguyên nhân gây ra hư hỏng
của thiết bị. Hình 1.3 cho thấy dạng phổ tần số rung động của một ổ bi trên máy
tính. Khi có hư hỏng xẩy ra trong ổ bi, phổ tần số rung động sẽ cho thấy rung động
tăng lên một cách bất thường. Phổ được phân tích bằng cách so sánh với một phổ
tần 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.
Ngày nay, để thuận lợi cho việc giám sát rung động, đa số các chi tiết tiêu
chẩn 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 dạng
ống, dạng tấm… để xác định tần số cộng hưởng tự nhiên của cấu trúc, từ đó điều
chỉnh lực tác động lên cấu trúc nhằm chánh cộng hưởng xẩy ra. Phương pháp này
dựa trên nguyên lý sau: Khi một rung động có đặc tính nhất định tác dụng lên một
24 24

25. Hình 1.3: Kiểu dạng dung động
cấu trúc thì sẽ thu được dạng rung động tương ứng. Ngược lại từ dạng của cấu trúc
chịu rung có thể biết được đặc tính của rung động tác dụng lên nó.
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 đĩa
mỏng có cánh gạt. Kiểu dạng dung động cơ bản tương ứng với những tần số thấp
nhất. 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 dạng
xoắn, 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 (-) di
chuyển xuống dưới hoặc ngươc lại.
25 25

26. Hình 1.4: Biểu đồ Bode
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 hệ
thống đạt vận tốc này cộng hưởng sẽ xẩy ra ứng với mức độ rung động cao và hư
hỏng. Vì vậy, việc xác định vận tốc tới hạn là rất quan trọng, nhưng cũng khá phức
tạp.
T
Trong các loại máy quay để xác định một bộ phận nào đó đạt vận tốc tới
hạn người ta thường sử dụng phương pháp ghi lại giá trị cường độ và pha rung động
trên biểu đồ Bode. Trong quá trình mở hoặc tắt máy, các giá trị rung động được ghi
lại 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 hiện
tượng cộng hưởng.
Nếu biên độ rung động tại vận tốc tới hạn nhỏ thì hệ thống ít bị ảnh hưởng
bởi các dạng hư hỏng mỏi (dạng hư hỏng này phụ thuộc vào những chấn động bên
trong ). Trong trường hợp này, có thể sử dụng biểu đồ dạng thác nức hay biểu đồ địa
tầng để ghi lại giá trị của rung động. Sự thay đổi của lực kích thích hay các đặc tính
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 cân
bằng, 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 của
tâm trục trên bản đồ. Những biểu đồ như vậy được vẽ theo phương pháp Lissajous.
26 26

27. Hình 1.5: Chuyển động của qũy đạo trục
Hình 1.6: Các dạng quỹ đạo trục tiêu biểu.
Hình 1.6 là một dạng
cơ bản về chuyển động của quỹ đạo trục. Từ dạng quỹ đạo trục có thể suy ra được
nguyên nhân gây ra hư hỏng tương ứng.
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 1.6c,d: Có thể gây ra do không đồng trục
Hình 1.6 e: Xoáy dầu xảy ra khi tần số rung động thấp hơn ½ tần số của trục
27 27

28. Hình 1.6f: Xảy ra do cọ sát
1.5.3. Rung động máy
Hầu hết trong chúng ta đều quen thuộc với rung động hay dao động, một
vật đang rung động sẽ di chuyển qua lại hay đi tới và đi lui. Chúng ta từng bắt gặp
các ví dụ về rung động trong đời sống hàng ngày: một quả lắc đang dao động qua
lại, một dây đàn được gẩy đang rung, một chiếc xe tải rung động khi chạy trên địa
hình gồ ghề và các hoạt động về địa chất gây ra sự chấn động lớn hay còn gọi là
động đất. Có nhiều cách thí nghiệm để thấy hay cảm nhận một vật đang rung động.
Chúng ta có thể chạm vào một vật đang rung và cảm nhận sự rung động, chúng ta
cũng có thể nhìn thấy một vật rung động đang chuyển động qua lại. Rung động
cũng có thể tạo âm thanh mà tai ta có thể nghe thấy hay nhiệt mà ta có thể cảm
nhận. Bạn thử trà đi trà lại bàn chân trên tấm thảm nhà bạn bạn sẽ thấy âm thanh và
nóng ở bàn chân.
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 rung
động. Rung động máy có thể có nhiều dạng khác nhau. Một thành phần máy có thể
dao động một khoảng cách lớn hoặc nhỏ, nhanh hoặc chậm và có thể cảm nhận
được âm thanh và nhiệt. Rung động máy thường có thể cố ý được tạo ra nhờ thiết kế
của máy và tùy vào mục đích sử dụng của máy như sàng rung, phễu nạp liệu, băng
28 28

29. Hình 1.8: So sánh phổ tần số chuyển vị, vận tốc, gia tốc
tải, máy đánh bóng, máy dầm đất, v.v…. Nhưng hầu hết, rung động máy là không
mong 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 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.
)
2
cos(
0 π
ft
x
x =
)
2
sin(
)
2
( 0 ft
x
ft
v π
π
−
=
)
cos(
)
2
cos(
)
2
( 0
2
0
2
t
x
ft
x
f
a ω
ω
π
π −
=
−
=
29 29

30. -
K Khi giá trị chuyển vị càng cao thì tần số càng thấp, vì vậy cần đo
chuyển vị khi tần số rung động thấp (hình 1.8a).
- 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 rụng trong
giám sát rung động liên tục (hình 1.8b)
- 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 vị
bằng phép tích phân. tuy nhiên dể có gia tốc bằng cách nấy 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.
Rung động ngẫu nhiên, thường xảy ra một cách tự nhiên và được dặc 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
động tắt dần. Đo xung va đập là một trong những phương pháp phân tích rung động
rất phổ biến hiện.
Các thông số của rung động
30 30

31. - 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 để
xác định mức độ nghiêm trọng của sự cố.
Pha giống như biên độ và tần số, được dùng như một tham số để phân tích
rung động người ta thường so sánh pha của chi tiết đang rung động với pha 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. Kỹ thuật đo pha của rung động được
ứng dụng trong các máy cân bằng, máy đo độ đồng trục.
1.5.4. Các nguyên nhân gây ra rung động
Có nhiều nguyên nhân khác nhau gây rung động cho thiết bị, máy và hệ
thống sản xuất như:
- Mất cân bằng
- Không đồng trục
- Các mối lắp ghép bị hỏng
- Cộng hưởng dao động
- Trục bị cong
- Thiết bị không phù hợp…
Dưới đây đề cập đến một số nguyên nhân chính gây ra rung động, từ đó có
thể phát hiện và đưa ra các giải pháp loại bỏ hoặc làm giảm bớt các rung động này.
1. Mất cân bằng
Sự phân bố khối lượng không đồng đều trên bộ phận quay gây nên mất cân
bằng. Sự phân bố khối lượng không đồng đều được mô hình hoá tại một điểm và
được gọi là đốm nặng .
Giá trị mất cân bằng = trọng lượng mất cân bằng x khoảng cách từ tâm
quay đến vị trí trọng lượng mất cân bằng
31 31

32. H×nh 1. 9: Trọng lượng g©y ra mÊt c©n bằng
Hoặc: Giá trị mất cân bằng = trọng lượng của đĩa quay x khoảng cách giửa
tâm 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 khi
vượt 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 cân
bàng tĩnh. Có thể phát hiện ra hiện tượng này bằng cách đặt trục rôto lên đồ gá của
thiết 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 cân
bằng động. Trong trường hợp này, đặt trục lên đồ gá sẽ không thấy được tình trạng
mất 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. Nguyên
nhân này gây nên rung động và tạo ra các ứng suất có xu hướng gây hư hỏng cho
những khớp nối trục và ổ đỡ.
3. Ma sát cơ học
32 32

33. Trong nhiều bộ phận truyền động của máy thường xảy ra ma sát cơ học do
các nguyên nhân như:
- Khi một trục tiếp xúc với lớp hợp kim babit của ổ trượt, với các vòng lăn của
ổ bi
- 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 thất
thường 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.
- 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 làm
việc khiến chúng va đập với nhau dẫn đến rung động.
6. Trục khuỷu
Nguyên nhân gây ra rung động trong trường hợp này tương tự như là không
đồng trục.
7. Độ lệch tâm tại ngõng trục
Độ lệch tâm của các ngõng trục cũng là nguyên nhân gây ra rung động trên
các bánh răng. rung động rất lớn ở đường trung bình của bánh răng.
8. Lực khí động và áp lực thuỷ 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
33 33

34. Trong lắp ráp thiết bị, thông thường người ta không kiểm tra tình trạng bị
uốn hay biến dạng gây ra bởi những sai sót do thiết kế hoặc chế tạo chi tiết, phụ
tùng. Đôi khi khuyết tật rất khó phát hiện được. Do đó trong giai đoạn thiết kế cần
quan tâm đến cả lực tĩnh và lực động. Ví dụ, một giá đỡ máy có đủ dộ cứng vững sẽ
hạn 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 lựa
chọn 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 .rung
động và cộng hưởng có thể làm nứt , gẫy các chi tiết máy như đai ốc ,bulông,trục…
tiếng ồn, kết quả của rung động, tác động dến người vận hành máy trong một thời
gian dài có thể gây mờ mắt, ù tai, làm việc kém hiệu quả và một số bệnh nghề
nghiệp khác. 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.
1.5.5. Các biện pháp hạn chế rung động
Trong môi trường công nghiệp có rất nhiều nguồn gây ra rung động, điển
hình là những máy hoạt động ở tốc độ cao. Các kỹ thuật hạn chế rung động có khả
năng 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 thiểu
hạn chế sự lan truyền rung động bằng giải pháp cách ly rung động. Tránh hiện
tượng 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 rung
động hay các các cơ cấu giảm chấn. Ngoài ra, việc khống chế rung động cần phải
được xem sét 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 rung động thông thường.
34 34

35. 1. 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 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 giảm
kích thích do hai nguyên nhân trên gây ra:
- Nếu rung động do mất cân bằng tạo ra vựơt quá mức cho phép thì phải sử
dụng các phương pháp đo rung động để phát hiện và loại bỏ bằng cách lấy đi
lượng mất cân bằng hoặc thêm vào đối tượng 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 trúc dạng hộp. Một số phương pháp được sử dụng để làm giảm
rung động trong trường hợp này là: Thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh sự
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, để
ngăn 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 phải
lúc 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 rung
động 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 là
không chỉ phải biết tần số rung động mà còn phải quan tâm đến cộng hưởng bên
trong thiết bị (cộng hưởng nội).
35 35

36. 4. 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
hấp thụ sẽ được cân bằng hoàn toàn với lực kích thích do hệ thống chính tạo ra và
như 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 đổi
hoặc thay đổi nhưng không đột ngột như: các động cơ đồng bộ, các động cơ đốt
trong vận hành với một vận tốc không đổi…Nếu máy có tốc độ thay đổi nhanh thì
việc điều chỉnh để thay đổi tần số riêng của bộ hấp thụ không để đáp ứng kịp thời
kết 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 thích
thì có thể tránh được cộng hưởng bằng cách biến đổi tần số riêng của hệ thống. Đối
với các loại máy phức tạp, việc di chuyển các tần số cộng hưởng của một chi tiết
này thì có thể gây ra một rung động phức tạp cho một số chi tiết khác của máy. Mặt
khác, thiết bị hoặc hệ thống có thể phải vận hành theo yêu cầu ở một khoảng tốc độ
nào đó mà trong khoảng tốc độ này sẽ gây ra cộng hưởng. Ví dụ như ở các động cơ
điện có thể điều chỉnh tốc độ hay các động cơ đốt trong thì hiện tượng cộng hưởng
khó có thể tránh khỏi. Trong những trường hợp như vậy, giải pháp thong thường là
thêm 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. Nếu
giữa hai bề mặt không có chất bôi trơn, tác động giảm chấn được xem là ma
sát khô. Một trong những ví dụ điển hình nhất là nhíp xe tải. Ma sát khô là
một môi trường hữu hiệu để làm tắt dần rung động quá mức, tuy nhiên có
nhược điểm là cả hai bề mặt tiếp xúc nhanh bị mòn.
36 36

37. - Phun lớp vật liệu có độ giảm chấn cao lên bề mặt các chi tiết chịu rung động
uốn. Lớp vật liệu này có nhiệm vụ phân tán năng lượng để giảm bớt rung
động tại những tần số cộng hưởng. Đã có nhiều nghiên cứu lý thuyết và thực
nghiệm cho thấy chiều dày của lớp bôi trơn đàn hồi không phải là yếu tố
quan trọng để giảm chấn mà chính hình dáng hình học (đối xứng, bất đối
xứng) 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 dao
động 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 chi
tiết 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 của
dao động cho phép ta phân biệt được các dao động gây ra do độ không chính xác
của các khớp nối, ăn khớp bánh răng, lỗi ổ lăn và từ nhiều hiện tượng khác. Áp
dụng kỹ thuật giám sát rung động nhằm phát hiện kịp thời hư hỏng và dự đoán thời
điểm xảy ra hư hỏng hoàn toàn, hay nói một cách khác là thời điểm mà chi tiết hoặc
thiết bị mất khả năng làm việc. Ngoài ra giám sát rung động còn giúp phát hiện và
tránh 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 máy
quan trọng trong hệ thống sản xuất.
37 37

38. Kết luận chương 1:
Mở đầu chương một của đồ án đã giới thiệu một cách khá đầy đủ về công
tác bảo trì. Cùng với sự phát triển của máy móc, hàng trăm kỹ thuật bảo trì mới đã
được áp dụng vào quá trình sản xuất. Tuy nhiên mỗi một công tác bảo trì đều có
những hạn chế riêng như: Công tác bảo trì khẩn cấp chỉ được áp dụng khi máy
ngừng hoạt động. Vậy để giảm thiểu thời gian ngừng máy cần phải áp dụng những
công tác bảo trì có tính tối ưu hóa cao như công tác bảo trì phòng ngừa, bảo trì năng
suất toàn bộ. Cùng với sự phát triển của công tác bảo trì là sự phát triển của kỹ thuật
chẩn đoán và giám sát tình trạng. Một trong những ưu điểm lớn nhất của kỹ thuật
này là có thể cho biết được tình trạng của máy khi đang hoạt động mà không phải
ngừng máy và nếu có vấn đề nào xảy ra thì thiết bị giám sát sẽ phát hiện cung cấp
thông tin để có kế hoạch xử lý kịp thời.
38 38

39. 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 giảm
thiểu lực ma sát bằng cách chuyển ma sát trượt của 2 bộ phận tiếp xúc nhau khi
chuyển động thành ma sát lăn giữa các con lăn hoặc viên bi được đặt cố định trong
một 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.
39 39

40. - 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 bình
thường.
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
tăng.
2.1.1. Ưu - nhược điểm và phạm vi sử dụng
a. Ưu điểm
40 40

41. Hệ số ma sát trong ổ thấp, hiệu suất sử dụng ổ lăn khá cao và đơn giản.
không phải chăm sóc, bôi trơn thường xuyên. Kích thước chiều rộng của ổ lăn nhỏ.
Khoảng cách giữa hai gối đỡ trục ngắn hơn, trục cứng vững hơn. Ổ có mức độ tiêu
chuẩn hoá của ổ đỡ chặn rất cao, thuận tiện cho việc thay thế khi sửa chữa, tốn ít
công sức trong thiết kế.
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 đập
kém. Giá thành của ổ tương đối cao nếu sản xuất đơn chiếc. Với ổ đỡ chặn được chế
tạo bằng kim loại, do đó sẽ không thể làm việc được trong một số môi trường ăn
mòn kim loại.
c. Phạm vi sử dụng
Ổ đỡ được dùng rất nhiều trong các loại máycông nghiệp như: máy cắt kim
loại, máy điện, máy bay, ô tô, máy kéo, cần trục, máy xây dựng, trong các hộp giảm
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 ma
sát trong ổ là ma sát lăn. Ổ lăn gồm có vòng ngoài 1, vòng trong 2, con lăn 3 và
vòng 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 (vỏ
41 41

42. máy, thân máy). Thường thì vòng trong quay cùng với trục, còn vòng ngoài thì đứng
yên, nhưng cũng có khi vòng ngoài quay cùng với gối trục còn vòng trong đứng 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.
Hình 2.2: Cấu tạo ổ đỡ
2.2.2. Các thông số cơ bản của ổ đỡ
Hình 2.3: Thông số của ổ đỡ
42 42

43. Trong đó:
d là đường kính vòng trong r
G là khoảng hở hướng kính
J
r
là bán kính rãnh đỡ vòng trong w
D
là đường kính con lăn
r
G là khoảng hở hướng kính D là dường kính vòng ngoài
J
r
là bán kính rãnh đỡ vòng trong pw
D
là đường kính vòng chia
A
r là bán kính rãnh đỡ vòng ngoài
Tiếp xúc điểm và tiếp xúc đường: tiếp xúc điểm và tiếp xúc đường được phân biệt
theo kiểu tiếp xúc giữa phần tử lăn và vòng quay trong trạng thái không tải. Khi
đường kính con lăn nhỏ hơn bán kính rãnh lăn thì 2 phần tử tiếp xúc điểm với nhau,
khi có tải do biến dạng đàn hồi của cả 2 phần tử khi đó chúng sẽ tiếp xúc đường,
thông thường là dạng elip.
Góc tiếp xúc và đường tiếp xúc: Các con lăn tiếp xúc với mỗi vòng bi tại một
điểm, đường nối 2 điểm này đi qua điểm tiếp xúc và điểm tâm của mỗi phần tử lăn
vuông góc với rãnh lăn, ngoại lực tác dụng truyền từ vòng này qua vòng kia thông
qua đường này nên nó được gọi là đường tiếp xúc. Góc α tạo bởi giữa đường tiếp
xúc và mặt phẳng hướng kính gọi là góc tiếp xúc. Cần lưu ý là có sự khác nhau đôi
chút giữa góc tiếp xúc tự do o
α khi không tải và góc tiếp xúc α khi ổ lăn chịu tải.
Hình 2.4: Đường tiếp xúc và góc tiếp xúc (a-b-c)
Góc tiếp xúc tự do khi không tải: D
r
r
G
w
A
J
r
o
]
)
[(
2
1
cos
−
+
−
=
α
Khoảng hở hướng trục và khoảng hở hướng kính:
43 43

44. Trên hình 2.4c, các vòng quay tương đối với nhau trong khoảng hở hướng
kính r
G và chúng có khả năng dịch chuyển tương đối theo 2 hướng dọc trục một
khoảng là 2
a
G
cho đến khi xảy ra ứng suất tiếp xúc tự do với con lăn. Tổng các
khoảng dịch chuyển này chính là dịch chuyển dọc trục a
G
của ổ lăn (hình 2.5)
2
)
2
/
1
(
1
2 o
r
o
a r
G
r
G −
−
=
; w
A
J
o D
r
r
r −
+
=
Hình 2.5: Khoảng hở dọc trục
2.3. Đặc điểm làm việc của các loại ổ lăn.
Tùy thuộc vào cấu tạo và khả năng làm việc mà ổ lăn gồm có các loại sau:
- Ổ bi đỡ một dãy: Loại này được chế tạo với số lượng rất lớn, giá thành tương
đối rẻ so với các loại khác. Ổ chịu được lực hướng tâm là chính. Có thể chịu
được một ít lực dọc trục, bằng 70% lực hướng tâm chưa dùng đến. Ổ bi đỡ
một dãy có thể lằm việc bình thường khi trục nghiêng một góc nhỏ, không
quá 150
÷ 300
.
- Ổ bi lòng cầu hai dãy: Lọai này cho phép trục xoay một góc lớn đến 30
. Khả
năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d. Chịu được lực hướng
tâm là chính. Chịu được một ít lực dọc trục, bằng 20% lực hướng tâm chưa
dùng đến.
- Ổ đũa trụ ngắn một dãy. Ổ chỉ chịu được lực hướng tâm. Hầu như không
chịu lực dọc trục, Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước
d, gấp khoảng 1,7 lần đồng thời chịu va đập tốt.
44 44

45. - Ổ bi đỡ chặn một dãy: Ổ chịu được lực hướng tâm và cả lực dọc trục. Khả
năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d, gấp khoảng 1,4 lần.
Ổ được chế tạo với các giá trị góc α = 120
, 260
và 360
.
- Ổ côn đỡ chặn một dãy: Ổ chịu được lực hướng tâm và cả lực dọc trục lớn.
Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d. Loại này được
sử dụng nhiều trong công nghệ chế tạo máy vì tháo lắp đơn giản, điều chỉnh
khe hở và bù lượng mòn thuận tiện. Ổ được chế tạo thành hai nhóm với các
giá trị góc α = 100
÷ 160
và α = 250
÷ 300
.
- Ổ bi chặn một dãy: Ổ chỉ chịu được lực dọc trục. Hầu như không chịu được
lực hướng tâm. Khi làm việc với số vòng quay lớn, lực ly tâm làm ổ mòn rất
nhanh.
2.4. Một số dạng sai hỏng thường gặp của ổ lăn
Có rất nhiều dạng và nguyên nhân gây ra hư hỏng, tuy nhiên ở đây chỉ liệt
kê các vấn đề quan trọng nhất chẳng hạn như hư hỏng do mỏi, mòn, biến dạng đàn
hồi của các phần tử lăn, và một số dạng hư hỏng khác do điều kiện vận hành, lắp đặt
và quá trình bảo dưỡng…Tuy nhiên không phải lúc nào cũng có thể tìm ra được
nguyên nhân gây hư hỏng. Một ổ lăn sẽ không chịu được tải trọng khi vật liệu đã
đến giới hạn mỏi do làm việc trong một thời gian khá dài. Mặc dù một số ít hiện
tượng mòn là do tự nhiên hoặc là không thể tránh khỏi trong hầu hết các ổ lăn,
nhưng mòn cưỡng bức do bôi trơn không đủ, chất lượng chất bôi trơn kém và bẩn
cũng cần phải được xem xét để tránh các nguyên nhân gây ra hư hỏng.
Mỏi: Mọi ổ lăn quay dưới tải trọng lớn hơn giới hạn bền mỏi đều có tuổi thọ mỏi,
được xác định phụ thuộc vào số chu kỳ quay và tải trọng. Ổ lăn sẽ đạt tới điểm kết
thúc tuổi thọ khi mà bề mặt lăn của rãnh lăn và con lăn bị phá hủy do vật liệu bị
mỏi. Dưới đây là một số dạng hư hỏng điển hình do mỏi:
- Mỏi cổ điển: hư hỏng do mỏi bắt đầu từ khi trên bề mặt có xuất hiện các vết rạn
li ti (hình 2.7). Khi tiếp tục đặt tải, vết rạn vẫn tiếp tục phát triển trên toàn bề mặt,
gây nên dạng hỏng rỗ bề mặt (hình 2.8) dưới đây.
45 45

46. Hình 2.6: Những vết rạn li ti Hình 2.7: Rỗ bề mặt
- Mỏi do bôi trơn kém: đây là một dạng đặc biệt mỏi xảy ra khi giữa các bề mặt
tiếp xúc không có màng bôi trơn đầy đủ
Mòn: Đây là dạng hư hỏng phổ biến của ổ lăn. Mòn sinh ra chủ yếu do các hạt bụi
bẩn, nước và chất làm mát vào ổ lăn do vòng kín không đảm bảo. Mòn cũng thường
do chất bôi trơn bị nhiễm bẩn. Độ mòn tăng lên tỷ lệ với thời gian vận hành, hậu
quả làm tăng khe hở hướng kính của ổ và làm tiền đề cho các dạng hỏng tiếp theo
nguy hiểm hơn. Độ mòn có thể giảm bằng cách cải thiện quá trình bôi trơn và tăng
chất lượng bề mặt tiếp xúc các chi tiết trong quá trình gia công.
Hình 2.8: Hư hỏng do mòn
Lắp đặt không đúng kỹ thuật: Vị trí của vùng tải trọng ổ lăn được xác định bởi
hướng của tải trọng tác động và điều kiện quay. Trong hầu hết các trường hợp vùng
tải trọng sẽ được nhận biết sau một thời gian vận hành nhất định do vết của nó và
cho biết ổ lăn được chịu tải theo đúng thiết kế hay chưa. Trong các ổ đỡ hướng tâm,
46 46

47. tập hợp các điểm chịu tải được xác định một cách thông thường bằng một nửa chu
vi vòng quay. Đối với các ổ lăn chịu tải dọc trục, quỹ đạo của nó sẽ lệch một
khoảng nào đó so với đường tâm của các vòng quay. Đặt tải trước quá mức hoặc
biến dạng nội bộ có thể có thể nhận biết thông qua các quỹ đạo này. Tải trọng đặt
trước hướng trục hoặc dọc trục là cần thiết khi cần đảm bảo một vài yêu cầu lắp đặt
nào đó, còn một vài lực tác động không mong muốn sinh ra trong quá trình lắp đặt
có thể gây ra hư hại đối với ổ lăn. Một tải trọng hướng trục không mong muốn xảy
ra trong các ổ lăn, do lắp chặt, ép nhiệt, các phần tử lăn sẽ lăn hết toàn bộ chu vi
vòng quay. Tải trọng đặt trước hướng trục gây nên tiếng ồn khi chạy và nhiệt độ vận
hành cao hơn. Áp suất tiếp xúc cao hơn dẫn tới mỏi sớm và quá nhiệt.
Hình 2.9: Rãnh bi do tải trọng hướng kính Hình 2.10: Hư hỏng vòng trong do quá nhiệt
47 47

48. Hình 2.11: Tróc vảy trong vòng ngoài ổ lăn
Hình 2.12: Gãy vòng cách
Góc tilt quá lớn dẫn tới lực tiếp xúc chênh lệch giữa bi và vòng cách gây ra
nứt, gãy vòng cách.Hư hỏng do ảnh hưởng từ giá đỡ ổ lăn: Hai thông số đặc biệt
quan trọng trong việc bố trí ổ lăn, đó là độ khít giữa con lăn và ổ đỡ, độ cứng của hệ
đỡ ổ lăn. Nếu khe hở quá lỏng lẻo làm cho các vòng quay có thể dịch chuyển, gây
nên các vết xước và mài mòn vật liệu, và khi vận hành sẽ gây ra các tiếng ồn. Nếu
độ cứng ổ đỡ mà không đảm bảo cũng ảnh hưởng rất lớn tới tuổi thọ của ổ lăn,
thông thường người ta dùng loại giá đỡ hàn hoặc đúc có các gân tăng cứng. Hình
2.14 là vòng ngoài ổ lăn bị gãy và tróc vảy do thiết kế các gân tăng cứng không đảm
bảo.
48 48

49. Hình 2.13: Tróc vảy và gãy vòng ngoài ổ lăn
bảng 2.1: Tần suất hư hỏng của các chi tiết của ổ lăn
Dạng háng Tần suất (%)
- Mài mòn
- Tróc rỗ
- Nứt và gẫy
25%
26%
49%
Kết luận chương 2.
Chương 2 đã giới thiệu một cách tổng quát các thông số cơ bản về cấu tạo,
đặc điểm làm việc của một số loại ổ lăn. Với mỗi một loại ổ khác nhau thì sẽ có
khả năng chụi tải riêng biệt ví dụ như ổ bi đỡ chỉ chịu được tải trọng hướng tâm, ổ
bi đỡ chặn chịu được cả lực hướng tâm và lực dọc trục. Mặc dù có kết cấu, cách
chịu tải khác nhau nhưng chúng thường gặp phải một số dạng sai hỏng chủ yếu
trong quá trình làm việc như mòn, tróc rỗ bề mặt….
49 49

50. Đối tượng đo Đầu đo
Cáp truyền tín hiệu
Bộ khuếch đại và bộ lọc
Số hóa
Bộ chuyển đổi
"Tương tự - Số"
(Analog Digital Converter - ADC)
Phân tích lưu trữ
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 của ổ đỡ
Hình 3.1 mô tả sơ đồ tổng quan của một hệ thống đo, đối tượng đo là nguồn
rung động như vỏ máy, đế máy, trục... Các tín hiệu rung được đầu đo ghi nhận,
thông qua cáp truyền tín hiệu và chuyển tới mạch khuếch đại và mạch lọc. Cáp
truyền tín hiệu có thể là vô tuyến, hữu tuyến, cáp quang. Mạch khuếch đại có tác
dụng làm tăng biên độ của tín hiệu còn mạch lọc có tác dụng loại bỏ những thành
phần không cần thiết như là nhiễu,... Sau đó, nhờ bộ chuyển đổi số - tương tự, tín
hiệu được rời rạc hóa thành tín hiệu số rồi đưa vào lưu trữ và xử lý.
50 50

51. Hình 3.1: Sơ đồ tổng quan của một hệ thống đo
Dưới đây ta sẽ xét tới một số thành phần chính trong một hệ thống đo là:
- Đối tượng đo.
- Đầu đo.
Đây là hai đối tượng sinh ra và ghi nhận tín hiệu. Cáp truyền tín hiệu và các
mạch khuếch đại đã được nghiên cứu rất kĩ trong các tài liệu chuyên ngành kĩ thuật
đo lường nên ta không xét tới ở đây.
Bộ chuyển đổi "số - tương tự" và các bộ lọc số đang ngày càng được ứng
dụng rộng rãi trong phân tích và xử lý tín hiệu số. Do đó, chúng sẽ được xem xét tới
trong mục "Tín hiệu số".
1. Đối tượng đo
Đối tượng đo là ổ lăn được lắp trên các gối đỡ, thân hộp những vật gây ra
dao động trong quá trình làm việc. Trong nội dung chẩn đoán rung, đối tượng đo là
các máy móc, thiết bị sản xuất, tín hiệu rung từ các bộ phận bên trong máy được
truyền ra vỏ máy, đế máy... Do đó, bằng các đầu đo đặt trên vỏ và đế máy, ta có thể
thu được các tín hiệu này. Tuy nhiên, vị trí đặt các đầu đo có ảnh hưởng rất lớn đến
độ chính xác của tín hiệu.
51
Ổ lăn
§Çu ®o
1
51

52. Hình 3.2: Các vị trí đặt đúng của đầu đo trên đối tượng đo
Trong hình 3.2 trên đầu đo 1 được đặt trên nắp ổ và dùng để đo các tín hiệu
dao động theo phương dọc trục còn đầu đo 2 được đặt phía dưới cốc lót và dùng để
đo các tín hiệu dao động theo phương hướng kính. Vị trí đặt các đầu đo 1 và 2 như
trên hình là đúng cách, bảo đảm cho độ tin cậy của tín hiệu đo được.
2. Đầu đo: có nhiều loại với nhiều chức năng đo khác nhau như:
- Đầu đo dịch chuyển không tiếp xúc
- Đầu đo vận tốc dao động
- Đầu đo dao động xoắn của trục
Tuy nhiên, được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay vẫn là đầu đo gia tốc dao
động sử dụng cảm biến piezo (còn gọi là gia tốc kế - accelerometer). Loại đầu đo
này có độ nhạy cao, ổn định, chịu được nhiệt độ lớn, khối lượng nhỏ và đặc biệt nó
là dụng cụ tự phát, tức là không cần tới bất kì một nguồn cung cấp năng lượng nào
để hoạt động. Các tín hiệu mẫu ví dụ được sử dông trong đồ án này đều được thu từ
đầu đo gia tốc, hình 3.3.
52
Phương dao động
hướng kính
Đầu đo 2
Trục
Nắp ổ
Phương dao động dọc trục
52

53. Hình 3.3: Đầu đo gia tốc sử dụng cảm biến piezo
Tâm của đầu đo gia tốc là các miếng áp điện, chúng được làm từ một loại
hợp kim sắt từ đã được phân cực nhân tạo. Những miếng áp điện này có đặc tính là
điện tích của chúng tỉ lệ thuận với độ biến dạng. Trong sơ đồ thiết kế của đầu đo gia
tốc, hình 3.4, khi toàn bộ đầu đo rung động thì lò xo cùng với trọng vật sẽ tạo ra lực
tác động lên các miếng áp điện. Khi đo những rung động có tần số thấp hơn tần số
cộng hưởng của đầu đo, gia tốc của các miếng áp điện sẽ tương đương với gia tốc
của đế đầu đo. Do đó, tín hiệu tại đầu ra sẽ tỉ lệ với gia tốc điểm đo.
Hình 3.4: Sơ đồ cấu tạo đầu đo gia tốc
Việc chọn và sử dụng đầu đo gia tốc phải căn cứ vào khoảng tần số, độ
nhạy, khối lượng và phạm vi động lực. Hình 3.5 là đồ thị đặc tính của một đầu đo
gia tốc kiểu áp điện. f0 là tần số cộng hưởng của hệ trọng vật - lò xo.
53
Vỏ Lß xo
§Çu ra
MiÕng ¸p ®iÖn
Träng vËt m
§Õ
53

54. §é
nh¹y
t
¬ng
®èi
(dB)
lg (f / f0)
f0: tÇn sè céng hëng
Vïng tÇn sè cã Ých
f0 /3
12%
0
10
20
30
-10
0
-1
-3 -2
-4 1
Hình 3.5: Đường đặc tính tần số của đầu đo gia tốc
Việc đo đạc thường được diễn ra trong vùng tần số có ích (vùng tuyến tính
của đường đặc tính), giới hạn trên là 1/3 tần số cộng hưởng. Quy tắc chung là sai số
của thành phần dao động được đo tại tần số này phải bé hơn 12%. Những đầu đo gia
tốc có khối lượng nhỏ, tần số cộng hưởng của chúng ở vào khoảng 180 kHz còn đối
với những đầu đo gia tốc có độ nhạy cao thì tần số cộng hưởng lại ở mức 20 - 30
kHz. Với cùng một loại vật liệu áp điện, độ nhạy của đầu đo gia tốc là hàm đồng
biến của khối lượng, do đó, tăng độ nhạy của đầu đo đồng nghĩa với tăng khối
lượng của nó. Nhưng điều này lại làm cho tần số cộng hưởng giảm xuống, giảm
giới hạn đo của đầu đo. Các đầu đo gia tốc có giới hạn đo lớn thường có kích thước
nhỏ gọn, khối lượng bé nhưng lại có độ nhạy kém. Thông thường, khối lượng của
đầu đo không được vượt quá 10% khối lượng của vật mà nó được gắn lên.
Phạm vi động lực của đầu đo gia tốc cũng cần phải được quan tâm khi
muốn đo những giá trị quá thấp hoặc quá cao so với mức bình thường. Giới hạn trên
của phạm vi động lực là sức bền kết cấu của đầu đo. Một đầu đo gia tốc bình
thường có thể đạt bước nhảy từ 0 đến 50 hay 100 km/s2
còn với những đầu đo gia
tốc được thiết kế đặc biệt, chuyên dụng để đo sốc thì bước nhảy có thể là 1000
km/s2
. Ngoài ra, yếu tố môi trường cũng có ảnh hưởng rất lớn tới các loại đầu đo gia
tốc, đặc biệt là yếu tố nhiệt độ. Các loại đầu đo gia tốc bình thường có thể chịu được
54 54