I. Giới thiệu về phương pháp cân bằng rotor mềm
Rotor là một trong những thành phần truyền động quan trọng trong các máy móc cơ khí. Để đảm bảo máy hoạt động trơn tru và hiệu quả, rotor yêu cầu độ chính xác cao và độ rung động thấp trong quá trình hoạt động. Tuy nhiên, sau một thời gian vận hành hoặc qua các đợt bảo trì, rotor có khả năng sẽ xuất hiện các khối lượng dư gây ra sự không đồng tâm của trục quán tính và trục quay của rotor, dẫn đến lực ly tâm trong lúc quay làm rotor bị mất cân bằng. Việc này gây ra rung động trên rotor, có thể truyền tới ổ bi và các bộ phận khác, tạo tiếng ồn, giảm hiệu suất và thậm chí làm hư hỏng rotor. Do đó, cần thiết phải thực hiện quá trình cân bằng rotor để giảm rung động và đưa rotor về trạng thái ổn định. Hiện nay, có hai loại cân bằng: cân bằng tĩnh và cân bằng động, trong đó cân bằng động được ưu tiên hơn vì đánh giá rotor trong lúc quay giúp đạt hiệu quả tốt hơn. Quy trình cân bằng tại chỗ cho rotor được xác định dựa trên đặc tính động học của rotor, được chia thành hai loại: rotor cứng và rotor mềm. Việc cân bằng rotor mềm cần có quy trình riêng để khắc phục các hạn chế của rotor cứng.
1.1 Tình hình nghiên cứu về cân bằng rotor
Nghiên cứu về cân bằng rotor đã bắt đầu từ những năm 1919 với Jeffcott, nhưng chỉ đến năm 1930 mới có những đóng góp đáng kể. Trước những năm 1950, tài liệu chủ yếu tập trung vào cân bằng rotor cứng và một số trường hợp đơn giản cho rotor mềm. Các rotor mềm đầu tiên, như trong tua bin hơi nước, được cân bằng bằng quy trình đơn giản cho rotor cứng. Tuy nhiên, khi rotor trở nên linh hoạt hơn và hoạt động ở tốc độ cao, các quy trình này không còn phù hợp. Điều này đã dẫn đến sự phát triển của một số phương pháp cân bằng được thiết kế riêng cho rotor mềm, chủ yếu là cân bằng phương thức và cân bằng hệ số ảnh hưởng. Những phương pháp này đã giúp cải thiện đáng kể độ chính xác và hiệu quả trong quá trình cân bằng, đồng thời giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của máy móc.
II. Phương pháp cân bằng rotor mềm
Phương pháp cân bằng rotor mềm không sử dụng khối lượng thử đã được nghiên cứu và trình bày trong luận văn này. Phương pháp này dựa trên lý thuyết cân bằng phương thức và không yêu cầu khối lượng thử, giúp giảm thiểu thời gian dừng máy và không cần các lần chạy thử. Để thực hiện phương pháp này, cần có một mô hình toán chính xác để xác định các thông số phương thức trong việc tính toán khối lượng cân bằng. Mô hình phần tử hữu hạn (PTHH) đã được sử dụng và được cập nhật từ dữ liệu phân tích phương thức thực nghiệm (EMA) nhằm đảm bảo tính xác thực cao. Quy trình này không chỉ giúp giảm thời gian và số lượng đo rung động mà còn nâng cao hiệu quả trong việc cân bằng rotor. Việc xác minh quy trình cân bằng được thực hiện bằng mô phỏng trên các phần mềm như COMSOL và MATLAB, từ đó cung cấp một cơ sở vững chắc cho việc thực hiện thực nghiệm sau này.
2.1 Quy trình cân bằng rotor mềm
Quy trình cân bằng rotor mềm được xây dựng dựa trên các lý thuyết phân tích phương thức thực nghiệm. Quy trình này bao gồm các bước xác định thông số phương thức, chạy mô phỏng để thu thập dữ liệu rung động và xác định khối lượng cân bằng cần thiết. Mô hình được cập nhật từ dữ liệu thực nghiệm giúp nâng cao độ chính xác trong việc xác định các thông số. Việc áp dụng quy trình này không chỉ giúp giảm thiểu thời gian dừng máy mà còn đảm bảo hiệu suất hoạt động của rotor sau khi cân bằng. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo trì máy móc, giảm thiểu chi phí và thời gian cho các hoạt động sửa chữa, đồng thời nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống máy móc.
III. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu về phương pháp cân bằng rotor mềm không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp cơ khí. Quy trình cân bằng không sử dụng khối lượng thử giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho các nhà máy trong việc bảo trì và vận hành máy móc. Bằng cách giảm rung động, quy trình này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của rotor mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị, giảm thiểu hư hỏng và chi phí sửa chữa. Các phương pháp được nghiên cứu trong luận văn này có thể được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất công nghiệp đến các hệ thống năng lượng, nơi mà rotor đóng vai trò quan trọng trong việc truyền động. Sự phát triển của các phương pháp cân bằng hiện đại sẽ tiếp tục đóng góp vào sự tiến bộ của công nghệ và cải thiện hiệu quả sản xuất trong tương lai.
3.1 Tác động đến ngành cơ khí
Phương pháp cân bằng rotor mềm có tác động lớn đến ngành cơ khí, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất và bảo trì máy móc. Sự cải tiến trong quy trình cân bằng giúp nâng cao độ chính xác và giảm thiểu thời gian dừng máy, từ đó cải thiện hiệu suất sản xuất. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp tăng cường độ tin cậy của máy móc mà còn giảm thiểu rủi ro hư hỏng và chi phí bảo trì. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao và hoạt động liên tục, như năng lượng, chế tạo máy và sản xuất ô tô.
