CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐO RUNG ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ.1 Tầm quan trọng của động cơ:.2 Phân loại động cơ:.1 Phân loại động cơ theo nguyên lý hoạt động.2 Phân loại động cơ theo nguồn năng lượng.3 Phân chia theo phương tiện sử dụng.5 Rung động và tiếng ồn của động cơ:. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO RUNG ĐỘNG VÀ MỘT SỐ CHỈ SỐ KHÁC CỦA ĐỘNG CƠ.1 Lý thuyết về rung động của động cơ:.2 Nguyên nhân gây ra rung động bất thường:.3 Các thông số phản ánh tình trạng rung động:.4 Ảnh hưởng của rung động đến quá trình làm việc của động cơ:.2 Các dòng sản phẩm đo độ rung trên thị trường hiện nay:.3 Thiết kế tổng quan giải pháp theo dõi độ rung động của động cơ ứng dụng công nghệ IoT:.1 Thiết kế thiết bị đo:.2 Thiết kế hệ thống IoT.3 Xây dựng ứng dụng điện thoại:. Chế tạo thử nghiệm và đánh giá.1 Chế tạo thiết bị:.2 Thực nghiệm và đánh giá.
Biên độ của gia tốc rung động động cơ. Tốc độ quay của động cơ. Vận tốc hiệu dụng. Tính toán nhiệt độ.
KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN.2 Định hướng phát triển.61 DANH MỤC HÌNH ẢNH.63 DANH MỤC BẢNG.64 TÀI LIỆU THAM KHẢO.65 LỜI CẢM ƠN TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Động cơ là một đối tượng quan trọng, có vai trò to lớn và chủ chốt trong sự vận hành và hoạt động của các loại máy móc nói chung, đặc biệt là trong các xưởng sản xuất, trong lĩnh vực công nghiệp hoặc giao thông vận tải. Trong quá trình hoạt động của động cơ, thông số về rung động của động cơ là một thông số quan trọng, có thể phản ánh trực tiếp tình trạng của động cơ. Do vậy, nếu nắm bắt được thông tin này, người dùng có thể dễ dàng phát hiện được những dấu hiệu bất thường, từ đó kịp thời tiến hành kiểm tra, sửa chữa hệ thống. Ngược lại, nếu không được phát hiện kịp thời, động cơ có thể hỏng hóc và gây ra những hậu quả đáng tiếc như cháy, chập.
Đặt trong những dây chuyền sản xuất, khi một động cơ xảy ra vấn đề, thì phải dừng toàn bộ hệ thống lại để tiến hành bảo trì, khiến dây chuyền sản xuất gián đoạn. Ngay cả trong trường hợp động cơ không hư hại hoàn toàn, chỉ gặp trục trặc mà vẫn tiếp tục hoạt động thì cũng làm giảm chất lượng của sản phẩm. Tóm lại, việc không thường xuyên theo dõi tình trạng của động cơ thì sẽ gây ra sự mất mát rất nhiều về thời gian và tiền bạc. Như vậy, một hệ thống để theo dõi và giám sát tình trạng của động cơ là nhu cầu vô cùng cần thiết và thiết yếu trong giai đoạn hiện nay.
Trên thị trường đã có một cố loại thiết bị kiểm tra rung động của động cơ, tuy nhiên, những thiết bị này thường là thiết bị rời, hoặc được gắn tạm bợ, chỉ được sử dụng để theo dõi những thông số của động cơ tại một thời điểm nhất định. Như vậy thì khó có thể chuẩn xác do lượng thông tin ít, hơn nữa sẽ không đánh giá, so sánh chính xác xem tình trạng hiện tại của động cơ có ổn định không. Biện pháp chỉ có thể dùng để khắc phục hậu quả, không thể đưa ra các thông báo khi xảy ra dấu hiệu lạ trên động cơ cho người sử dụng. Do vậy, nhóm chúng em có ý tưởng về một thiết bị có khả năng theo dõi tình trạng của động cơ thông qua thông tin chính là rung động, và các thông tin phụ như nhiệt độ, từ đó đưa ra phân tích tình trạng của động cơ và cảnh báo tới người dùng.
Từ đó, nhóm em tiến hành bắt tay vào thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài ”Nghiên cứu và chế tạo thiết bị theo dõi và cảnh báo tình trạng động cơ ứng dụng iot và học máy”. Trong nội dung của đồ án này, nhóm em sẽ tiến hành khảo sát những vấn đề chung của động cơ: các loại động cơ, các lỗi thường gặp của động cơ, những thông số quan trọng cần quan tâm. Từ đó, xây dựng thiết bị phù hợp có thể theo dõi các thông số chung của động cơ, tiến hành xử lí phân tích những thông tin này bằng các thuật toán và học máy, từ đó đưa ra tình trạng của động cơ, đưa ra cảnh báo nếu có dấu hiệu bất thường và các dự đoán trong tương lai. Ngoài ra, nhóm chúng em cũng sẽ xây dựng một hệ thống IoT hoàn chỉnh để lưu truyền dữ liệu, xây dựng app điện thoại hiện thị những chỉ số và thông báo cần thiết cho người dùng.
TỔNG QUAN VỀ ĐO RUNG ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ Ở chương này, nhóm chúng em sẽ đưa ra tông quan các loại động cơ nói chúng và động cơ điện nói riêng, đặc tính và những thông số cần lưu ý khi sử dụng chúng. Đồng thời phân tích một số dạng hỏng hóc thường thấy của động cơ cũng như dấu hiệu để biết.1 Tầm quan trọng của động cơ: Động cơ là một đối tượng quan trọng, đóng vai trò không thể thiếu trong các loại máy móc, thiết bị và phương tiện hiện đại nói chung. Đây là một thiết bị hoặc hệ thống có vai trò chuyển đổi một nguồn năng lượng nào đó (điện, dầu, gas,…) thành cơ năng thông qua các chuyển động xoay quanh trục đồng tâm. Nhờ vậy, động cơ cung được cấp chuyển động và vận hành cho toàn bộ hệ thống máy móc thiết bị.
Trong lĩnh vực công nghiệp, động cơ là trái tim của hầu hết các thiết bị và máy móc sản xuất. Từ máy phát điện, máy gia công, máy xây dựng cho đến các thiết bị công nghiệp khác, tất cả đều cần động cơ để hoạt động. Động cơ mang đến sức mạnh, tốc độ và độ tin cậy, giúp tăng cường năng suất và hiệu quả sản xuất. Dưới đây là hình ảnh các động cơ được đặt tại nhà máy công nghiệp Hình 1-1: Các động cơ trong công nghiệp Trong lĩnh vực giao thông vận tải, các phương tiện như ô tô, máy bay, tàu hỏa và tàu thủy đều sử dụng động cơ để di chuyển hàng ngàn người hàng ngày.
Động cơ mang đến tốc độ, sức mạnh và khả năng vượt qua khoảng cách, giúp chúng ta di chuyển một cách nhanh chóng và tiện lợi. Nó cung cấp sự thuận tiện và kết nối các địa điểm xa nhau. Dưới đây là hình ảnh động cơ trong xe ô tô. Hình 1-2: Các động cơ trong ô tô 1.2 Phân loại động cơ: Trong quá trình hình thành và phát triển, cùng với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật, có rất nhiều kiểu động cơ khác nhau được ra đời.
chúng có thể chia thành nhiều loại, phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau. Người ta thường phân loại động cơ thành các nhóm dựa vào các yếu tố như nguyên lý hoạt động, theo nguồn năng lượng, theo ứng dụng thực tế,…Trong mỗi nhóm động cơ, người ta lại có thể phân chia thành các nhóm nhỏ hơn.1 Phân loại động cơ theo nguyên lý hoạt động Bằng cách phân chia theo nguyên lý hoạt động, ta có 3 loại động cơ chính: Động cơ đốt trong, động cơ ngoại khí, động cơ điện. Cụ thể: - Động cơ đốt trong: + Động cơ xăng: Sử dụng xăng làm nhiên liệu + Động cơ diesel: Sử dụng dầu diesel làm nhiên liệu đốt + Động cơ Wankel: Sử dụng hình thức vòng ngoại của buồng đốt để tạo ra chuyển động quay - Động cơ ngoại khí + Động cơ phản lực: Sử dụng nguyên tắc phản lực của buồng khí hoặc chất lỏng + Động cơ phản lực thuận: Sử dụng nguyên tắc chuyển động của một chất lỏng (thường là nước) - Động cơ điện: + Động cơ điện xoay chiều (AC): Sử dụng nguyên tắc của điện từ để tạo ra chuyển động xoay chiều, + Động cơ điện một chiều (DC): Sử dụng nguyên tắc của điện từ để tạo ra chuyển động một chiều Dưới đây là sơ đồ phân chia của động cơ theo nguyên lý hoạt động: Hình 1-3: Phân chia động cơ theo nguyên lý hoạt động 1.2 Phân loại động cơ theo nguồn năng lượng Nếu phân loại theo nhiên liệu sử dụng, ta có: động cơ dầu diesel, động cơ điện, động cơ xăng, động cơ khí tự nhiên, động cơ hỗn hợp. - Động cơ xăng: Nhiên liệu được sử dụng là xăng, phổ biến trong xe hơi cá nhân và các phương tiện nhẹ khác.
-Động cơ diesel: Nhiên liệu là dầu diesel, phổ biến trong các phương tiện vận tải lớn như xe tải, xe bus, tàu thủy. - Động cơ khí tự nhiên: Nhiên liệu là khí tự nhiên, phổ biến trong các ứng dụng giao thông và công nghiệp - Động cơ điện: Sử dụng nguồn điện để tạo ra chuyển động, phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp, dân dụng. - Động cơ hỗn hợp: Sử dụng kết hợp của hai hoặc nhiều loại nguyên liệu khác nhau, ví dụ giữa xăng/ dầu diesel với điện. Sơ đồ phân chia theo nguồn năng lượng sử dụng của động cơ được thể hiện qua hình dưới đây: Hình 1-4: Phân chia động cơ theo nhiên liệu sử dụng 1.3 Phân chia theo phương tiện sử dụng Động cơ được ứng dụng trong vô vàn các thiết bị, máy móc, lĩnh vực khác nhau.
Người ta có thể phân chia theo từng lĩnh vực, nổi trội có thể kể đến: -Động cơ ô tô: +Động cơ xăng: Sử dụng trong xe hơi cá nhân và phương tiện nhẹ khác. +Động cơ diesel: Sử dụng trong xe hơi, xe tải và các phương tiện vận tải khác. +Động cơ hybrid: Kết hợp giữa động cơ xăng/diesel và động cơ điện. +Động cơ điện: Sử dụng trong xe điện hoàn toàn hoặc xe hybrid sạc điện.
-Động cơ tàu thuỷ: +Động cơ diesel: Sử dụng trong tàu thủy và các tàu vận tải hàng hải khác. +Động cơ hơi nước: Sử dụng hơi nước để tạo ra sức đẩy trong các tàu hơi. - Động cơ máy bay: + Động cơ phản lực: Sử dụng trong máy bay phản lực và máy bay chiến đấu. + Động cơ tuabin: Sử dụng trong máy bay phản lực, máy bay cánh quạt và máy bay thương mại.
- Động cơ công nghiệp: + Động cơ diesel: Sử dụng trong máy phát điện công nghiệp, máy nén khí, máy đào và các thiết bị công nghiệp khác. + Động cơ điện: Sử dụng trong máy nén khí, máy bơm, máy kéo và các thiết bị công nghiệp khác. - Động cơ hàng không không người lái (drone): + Động cơ xăng: Sử dụng trong drone nhỏ và trung bình. + Động cơ điện: Sử dụng trong drone nhỏ, trung bình và lớn.
Dưới đây là sơ đồ phân chia động cơ theo phương tiện sử dụng Hình 1-5: Phân chia động cơ theo phương tiện sử dụng 1.