Phương Pháp Đánh Giá Mức Độ Rung Động Máy Dựa Trên Phân Bố Số Liệu Đo Dao Động

Luận văn thạc sĩ luật học nghiên cứu cơ kỹ thuật đề xuất phương pháp đánh giá mức độ rung động của máy thông qua quy luật phân bố của số, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên

• Tác giả: Hoàng Trọng Quốc Anh
• Người hướng dẫn: GS.Ngô Kiều Nhi
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật
• Đề tài: Đề Xuất Phương Pháp Đánh Giá Mức Độ Rung Động Của Máy Thông Qua Quy Luật Phân Bố Của Số Liệu Đo Dao Động
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Máy CNC

Máy CNC (Computerized Numerical Control) đã có một lịch sử phát triển dài từ những máy công cụ đầu tiên được phát minh cách đây hơn 2000 năm. Sự chuyển mình từ máy khoan tay sang máy CNC hiện đại đã tạo ra những bước tiến vượt bậc trong ngành công nghiệp chế tạo. Đánh giá rung động máy là một phần quan trọng trong việc duy trì hiệu suất và độ chính xác của máy CNC. Việc theo dõi và phân tích rung động giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc của máy. Phân bố số liệu đo dao động là một phương pháp hữu ích trong việc đánh giá tình trạng hoạt động của máy CNC, giúp xác định các thông số quan trọng như độ nghiêng và độ nhọn trong phân phối Gauss.

1.1. Lý Do Chọn Đề Tài

Lý do chọn đề tài này xuất phát từ nhu cầu ngày càng cao trong việc duy trì và nâng cao hiệu suất của máy CNC. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc đánh giá rung động máy có thể giúp phát hiện sớm các hư hỏng, từ đó giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và chi phí sửa chữa. Việc áp dụng các phương pháp phân tích số liệu đo dao động sẽ giúp cải thiện quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Đặc biệt, việc sử dụng các thông số mới như độ nghiêng và độ nhọn trong phân bố số liệu sẽ mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đo lường rung động.

II. Cơ Sở Lý Thuyết

Cơ sở lý thuyết về dao động máy là nền tảng quan trọng cho việc đánh giá rung động máy. Các nguyên nhân gây ra rung động có thể đến từ nhiều yếu tố như thiết kế, vật liệu, và quy trình sản xuất. Việc hiểu rõ về lý thuyết động học của máy phay CNC sẽ giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến rung động. Phân tích rung động không chỉ giúp phát hiện các vấn đề mà còn cung cấp thông tin quý giá về hiệu suất làm việc của máy. Các thông số như độ lệch chuẩn và phương sai trong phân bố số liệu đo dao động sẽ được sử dụng để đánh giá mức độ rung động của máy một cách chính xác hơn.

2.1. Lý Thuyết Động Học Của Máy Phay CNC

Lý thuyết động học của máy phay CNC bao gồm các khái niệm cơ bản về chuyển động và lực tác động lên máy. Việc khảo sát các điểm đo và xác định vị trí của các khâu thao tác là rất quan trọng trong việc phân tích rung động. Các yếu tố như vận tốc và gia tốc của các khâu cũng cần được xem xét để hiểu rõ hơn về hiện tượng rung động. Đo dao động là một kỹ thuật quan trọng trong việc thu thập dữ liệu cần thiết cho việc phân tích và đánh giá tình trạng hoạt động của máy. Các biện pháp giảm rung động cũng cần được nghiên cứu để cải thiện hiệu suất của máy CNC.

III. Các Biện Pháp Giảm Rung Động Cho Hệ Máy

Giảm rung động cho hệ máy là một trong những vấn đề quan trọng trong ngành cơ khí. Việc áp dụng các biện pháp giảm rung động không chỉ giúp nâng cao hiệu suất làm việc mà còn kéo dài tuổi thọ của máy. Các biện pháp này bao gồm việc giảm khả năng gây dao động tại nguồn và giảm khả năng dao động của hệ. Công nghệ đo lường rung động hiện đại cho phép theo dõi và phân tích rung động một cách chính xác, từ đó đưa ra các giải pháp hiệu quả. Việc áp dụng các thông số mới như độ nghiêng và độ nhọn trong phân bố số liệu sẽ giúp cải thiện quy trình đánh giá rung động máy.

3.1. Giảm Khả Năng Gây Dao Động Tại Nguồn

Giảm khả năng gây dao động tại nguồn là một trong những biện pháp quan trọng để kiểm soát rung động. Việc thiết kế máy với các bộ phận có độ cứng vững cao sẽ giúp giảm thiểu rung động ngay từ đầu. Ngoài ra, việc sử dụng các vật liệu hấp thụ rung động cũng là một giải pháp hiệu quả. Phân tích rung động sẽ giúp xác định các nguồn gây ra rung động và từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời. Việc áp dụng các công nghệ mới trong thiết kế và sản xuất máy sẽ giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của máy CNC.

IV. Kết Quả Đạt Được

Kết quả đạt được từ nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các thông số mới trong đánh giá rung động máy mang lại nhiều lợi ích. Các thông số như độ nghiêng và độ nhọn đã được chứng minh là có khả năng phản ánh chính xác tình trạng hoạt động của máy. Việc so sánh các kết quả xử lý qua một số máy CNC cụ thể cho thấy tính tin cậy của hai thông số này. Điều này không chỉ giúp đơn giản hóa quy trình đánh giá mà còn nâng cao hiệu quả trong việc phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn. Phân bố số liệu đo dao động đã cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các máy có độ cứng vững cao và thấp, từ đó cung cấp thông tin quý giá cho việc bảo trì và nâng cấp máy.

4.1. Khảo Sát Quy Luật Phân Bố

Khảo sát quy luật phân bố và các đặc trưng phân bố của máy tại những vị trí khảo sát khác nhau đã cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong mức độ rung động. Việc áp dụng các phương pháp phân tích số liệu đã giúp xác định được các đặc trưng quan trọng trong phân bố dao động. Các kết quả này không chỉ có giá trị trong việc đánh giá tình trạng máy mà còn cung cấp thông tin hữu ích cho việc thiết kế và cải tiến máy CNC trong tương lai. Đánh giá hiệu suất máy thông qua phân tích rung động sẽ trở thành một phần không thể thiếu trong quy trình bảo trì và nâng cấp máy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HOÀNG TRỌNG QUỐC ANH ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ RUNG ĐỘNG CỦA MÁY THÔNG QUA QUY LUẬT PHÂN BỐ CỦA SỐ LIỆU ĐO DAO ĐỘNG Chuyên ngành : CƠ KỸ THUẬT Mã số chuyên ngành : 60520101 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, năm 2018 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : GS.Ngô Kiều Nhi Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS.Lưu Thanh Tùng Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS.Trương Quang Tri Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 02 tháng 02 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1.

Chủ tịch hội đồng : PGS.TS Trương Tích Thiện 2. Thư ký hội đồng : PGS. Cán bộ phản biện 1 : PGS. Cán bộ phản biện 2 : TS.Trương Quang Tri 5.

Ủy viên hội đồng : TS.Nguyễn Tường Long Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc -------------------------------------------- -------------------------- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Hoàng Trọng Quốc Anh MSHV: 7140360 Ngày, tháng, năm sinh: 17/09/1987 Nơi sinh: Đồng Nai Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số : 60520101 I.TÊN ĐỀ TÀI: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ RUNG ĐỘNG CỦA MÁY THÔNG QUA QUY LUẬT PHÂN BỐCỦA SỐ LIỆU ĐO DAO ĐỘNG NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tiến hành đo đạc rung động trên nhiều vị trí trong cùng một máy và trong nhiều máy khác nhau. Sau đó, sử dụng nhiều loại máy có độ cứng vững cao làm tiêu chuẩn để đánh giá quá trình rung động của máy trong nhiều trạng thái khác nhau. Khảo sát đo rung động trên 1 mô hình máy có mức độ rung động cao từ đó làm cơ sở đánh giá việc áp dụng 2 thông số mới là độ nhọn và độ nghiêng được tác giả đề nghị trong phân bố các giá trị dao động của máy .NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :16/01/2017 III.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 18/06/2017 IV.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GS.Ngô Kiều Nhi Tp. HCM, ngày 20 tháng 03 năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài “Đề xuất phương pháp đánh giá mức độ rung động của máy thông qua các quy luật phân bố của số liệu đo dao động.” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân. Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua. Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với GS.NGND Ngô Kiều Nhi đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, khoa Khoa Học Ứng Dụng và Bộ môn Cơ Học Kỹ Thuật đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn. TÁC GIẢ Hoàng Trọng Quốc Anh TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Phân tích tín hiệu dao động hiện nay đang là một kỹ thuật được phát triển mạnh mẽ ở các nước tiên tiến nhằm theo dõi và chẩn đoán hư hỏng trong máy móc và các thiết bị cơ khí. Mục tiêu của luận văn là khái quát một số cơ sở lý thuyết về dao động, cách thu thập các tín hiệu dao động.

Bên cạnh đó, luận văn tập trung vào việc xử lý số liệu dao động cụ thể là đề xuất hai thông số mới để đánh giá mức độ dao động của máy móc là “độ nghiêng” và “độ nhọn” trong phân phối Gauss. Cuối cùng, luận văn so sánh các kết quả xử lý được qua một số máy CNC cụ thể và đưa ra kết luận về tính tin cậy của hai thông số đã đề xuất. Điều này sẽ giúp cho việc đánh giá dao động của máy móc thêm phần đơn giản và thuận lợi hơn. ABSTRACT Signal vibration analysis is now a highly developed technique in advanced countries to monitor and diagnose faults in machines and mechanical equipment.

The objective of the thesis is to generalize some theories of vibrations, how to collect vibration signals. In addition, the thesis focuses on the processing of vibration data, specifically proposes two new parameters to evaluate the oscillation of the machine which are " Skewness " and " Kurtosis " in the Gaussian distribution. Finally, the dissertation compares the results obtained through a number of CNC machines and concludes on the reliability of the two parameters proposed. This will help to evaluate the vibration of the machine more simple and convenient.

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và đƣợc sự hƣớng dẫn của GS.Ngô Kiều Nhi và Th.Nguyễn Quang Thành. Các nội dung nghiên cứu , kết quả trong đề tài này là trung thực và chƣa công bố dƣới bất kỳ hình thức nào trƣớc đây. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian dối nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đề tài của mình. Trƣờng đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có) TP.Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 01 năm 2018 Ngƣời Cam Đoan Hoàng Trọng Quốc Anh -2- MỤC LỤC Lời cam đoan .03 Danh mục các bảng .04 Danh mục hình vẽ và đồ thị .04 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.

Lý do chọn đề tài. Tình hình nghiên cứu. Các thông số đánh giá rung động của một hệ máy .13 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Lý thuyết động học của máy phay CNC.

Sơ đồ cơ cấu máy nhiều bậc tự do. Vecto định vị và tọa độ thuần nhất. Phương pháp khảo sát điểm. Ma trận chuyển hệ trục khảo sát về hệ trục cố định.

Xác định vị trí và hướng của khâu thao tác. Vận tốc và gia tốc các khâu. Hiện tượng rung động và các biện pháp giảm rung trong máy CNC. Khái niệm rung động máy.

Các nguyên nhân gây ra rung động máy .26 CHƢƠNG III: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM RUNG ĐỘNG CHO HỆ MÁY 3. Giảm khả năng gây dao động tại nguồn. Giảm khả năng dao động của hệ .32 CHƢƠNG IV: CÁC THIẾT BỊ ĐO DAO ĐỘNG 4. Bộ chuyển đổi rung động.

Các nhân tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn bộ chuyển đổi. Các dạng cảm biến. Các bộ chuyển đổi tham chiếu cố định. Các yếu tố xử lý tín hiệu .44 -3- CHƢƠNG V: XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO THỰC NGHIỆM 5.

Quy luật phân phối chuẩn. Các tiêu chí đánh giá bởi quy luật phân bố chuẩn. Giá trị trung bình. Phương sai và độ lệch chuẩn.

Kiểm tra độ tin cậy của số liệu đo .50 CHƢƠNG VI: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 6. Khảo sát quy luật phân bố và các đặc trưng phân bố của máy tại những vị trí khào sát khác nhau .1 Quy luật phân bố và các đặc trưng phân bố của máy có độ cứng vững cao.2 Quy luật phân bố và các đặc trưng phân bố của máy bị rung động. Đề xuất mô hình đánh giá rung động máy thông qua quy luật phân bố và các đặc trưng phân bố .68 CHƢƠNG VII: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 7. Các kết quả đạt được trong luận văn.

Các thiếu sót chính trong luận văn .71 TÀI LIỆU THAM KHẢO .72 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Giá trị thống kê của bàn gá phôi trên máy phay CNC OKK .57 Bảng 2: Phân bố các giá trị dao động của một điểm đo trên máy OKK .58 Bảng 3: Đo trên các máy có độ cứng vững cao tại vị trí khung máy .60 Bảng 4: Các đặc trưng phân bố tín hiệu biên độ dao động của máy phay CNC tự chế tạo có độ cứng vững thấp, mức độ dao động cao .66 Bảng 5: Quy định tần số rung động đối với máy móc và các công trình cơ khí theo TCVN .69 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Các công trình nghiên cứu của thế giới .2: Biểu đồ biên độ vận tốc .1: Hệ tọa độ thuần nhất .2: Hình mô tả phép quay hệ tọa độ .3: Hình mô tả phép biến đổi hệ tọa độ .4: Sơ đồ thiết lập hệ tọa độ các khâu .5: Mô hình cánh tay rô-bốt có n khâu .1: Một số dạng rung động của các thành phần máy .2: Mất cân bằng động các chi tiết quay .3: Các chi tiết bị ăn mòn .4: Rung động do mất liên kết .1a: Vật thể dạng đĩa .1b: Mô hình một bậc tự do của nền .2a: Vị trí lượng mất cân bằng .2b: Cân bằng tĩnh .3: Lược đồ cơ cấu tay quay con trượt .4: Máy và bộ phận cách ly trên giá đỡ cố định .5: Biến thiên của Ttr theo tỷ số p/ ωn và ξ .6: Máy và bộ phận cách ly trên giá đỡ di động .7: Mô hình hệ giá đỡ - bộ phận cách ly – máy – thiết bị hấp thụ không giảm chấn .8: Ảnh hưởng của thiết bị hấp thụ không giảm chấn đối với biên độ dao động của máy .9: Mô hình hệ giá đỡ - bộ phận cách ly - máy – thiết bị hấp thụ có giảm chấn .10: Đồ thị của X1/δt theo tỷ số p/ω1 .1: Bộ chuyển đổi địa chấn dạng điện động lực .2: Gia tốc áp kế .3: Bộ chuyển đổi địa chấn dạng máy đo sức căng điện trở .4: Sơ đồ mạch điện cầu .5: Bộ cảm biến đo rung xoắn .1: Hình ảnh quy luật phân bố chuẩn .2: Đăc điểm của hệ số bất đối xứng .3: Đặc điểm của hệ số nhọn .1: Hình ảnh thực tế của máy phay CNC OKK .2: Biên độ dao động và phổ tần số của ổ đỡ spindle theo 3 phương Ox,Oy,Oz .3: Biên độ dao động và phổ tần số của bàn gá phôi theo 3 phương Ox,Oy,Oz .4: Biên độ dao động và phổ tần số của khung máy theo 3 phương Ox,Oy,Oz .5: Biên độ dao động và phổ tần số của đế theo 3 phương Ox,Oy,Oz .6: Biên độ dao động và phổ tần số của nền đất theo 3 phương Ox,Oy,Oz .