CHƯƠNG 1 May cân bằng động HnB100 là máy cân bằng động gối đỡ cứng dau tiên được chế tạo và sản xuất thành công ở Việt nam năm 2007 của TS. Lê Đình Tuân với giá thành giảm 40% so với giá nhập ngoại từ Đức (tính tại thời điểm năm 2007). Máy cân bằng động HnB100 đã được chuyển giao cho cho một số đơn vị trong nước. Máy cân bang động HnB100 là một cơ bệ đàn hồi gồm bệ may, hai ụ đỡ và rô to.
Cơ hệ đàn hồi có tần số giao động riêng xác định và cao hơn nhiều tần số quay làm việc của máy. Cụm chỉ tiết liên quan được thiết kế rất cứng vững. Máy có cơ cau năm ngang nên ngoài việc thao tác dé dàng cũng đóng vai trò đáng kể trong việc tăng độ cứng vững. Khi chuyên động rô to sẽ tạo nên hệ các lực quán tính ly tam đóng vai trò lực kích động cơ hệ dan hồi.
Dưới tác dụng của lực quán tính ly tâm, cơ hệ sẽ dao động và nhờ vào cảm biến đo dao động ta dễ dàng xác định được các đặc trưng dao động của hệ. 4 | Trang § LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 2 CHUONG 2 —~ CƠ SỞ LÝ THUYET VÀ TIEU CHUAN CAN BẰNG 2. CAC TRANG THÁI MAT CAN BANG CUA RO TO 2. Mat cân bang tinh Đây là trường hop đơn giản nhất của sự mat cân bang, được áp dụng khi xét trên rô to dạng đĩa mỏng (đường kính lớn hơn 7-10 lần độ dày).
Xét một rô to gồm một đĩa tròn khối lượng M, có trục đi qua trọng tâm đĩa và vuông góc với mặt phăng đĩa. Khi cho đĩa quay quanh trục, các phân tử trên trục gây ra lực quán tính hoàn toàn cân bằng nhau, không có lực tác dụng ngoại lên trục ngoại trừ bản thân trọng lương đĩa, ta nói đĩa được cân băng tĩnh.1 — Rô to ở trạng thải cân bằng tĩnh Ta đặt khối lượng m cách trục quay khoảng r (Hình 2. Khi đó rô to ở trạng thái mat cân bang tĩnh, trọng tâm đĩa không còn nằm trùng trục quay ma lệch một đoạn R.1) Khi rô to với van tốc góc w, lực quan tinh ly tâm Pt do ?n sinh ra: Pot = mrw* = (M+m)Rw* # 0 (2.2) Trang 9 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 2 Lực quán tinh ly tâm này có độ lớn không thay đôi (điều hoà), tác động lên các 6 trục, gây nên sự rung động. Dạng mất cân bằng này có thé phát hiện mà không cân phải cho rô to quay.
Các dạng mat cân băng tĩnh đặc trựng là các chi tiết như bánh da, chi tiết dạng đĩa.2 - Đĩa tròn ở trạng thải mat cân bằng tĩnh 2. Mat cân bằng ngẫu lực (mat cân bằng động thuần túy) Với những rô to có bề dày hướng doc trục lớn so với bán kính, dù trọng tâm có nam trên trục quay thì rô to vẫn có thé bị mat cân bang. Trên rô to cân bang tĩnh tuyệt đối, ta đặt hai khối lượng m,, m; lên hai mặt phăng khác nhau về hai phía trọng tâm, cách tâm một khoảng ?;¡, 7, như Hình 2.3 thỏa: Trọng tâm của rô to không thay đôi: M7, + Mor 7, = =0 (2.4) m, + 1n; + M Khi rô to với vận tốc œ sẽ sinh ra hai lực quán tính ly tâm: Pi. = mạo? lê ra (2.5) Pot = M1 W Trang 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 2 Hai lực này sẽ tạo thành ngẫu lực, ngẫu lực này gây nên phản lực động phụ trên trục.
Mạ; = Pạca + Pậ,a # 0 (2.6) Vật chỉ cân bang ở trạng thái tĩnh mà không cân bang ở trạng thái động. Dang mat cân bang này chỉ được phát hiện khi quay ta gọi là mất cân bằng ngẫu lực hay mat cân bang động thuần túy. Mat cân bang hỗn hợp (mat cân bang động) Đây là trường hợp phô bién trong thực tế, là trạng thái mat cân bang tổng quát của rô to, là sự kết hợp của hai dang cơ bản là mắt cân băng tĩnh và mat cân bang ngẫu lực. Khi đó, rô to ton tại cả lực quán tính và mô-men do ngau lực sinh ra.7) Mat cân bằng hỗn hop thường thấy ở các chi tiết có bề dày hướng doc trục lớn rất nhiều so với bán kính (tuabin, trục khuyu, rô to điện, trụ bánh răng.
Sự mat cân bằng có thé trừ khử bằng cách đưa vào các khối lượng phụ hay còn gọi là đôi trọng (dap, han thêm). Lực ly tâm do đối trọng này sinh ra sẽ cân bằng với lực ly tâm của các khối lượng Trang 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 2 không cân băng. Cách thứ hai là lấy bớt khối lượng mất cân bằng (khoan, mài) nhằm trừ khử các lực ly tâm do các lượng mat cân bang sinh ra. Ranh giới giữa mat cân băng động và mat cân bang tinh Khi rô to mất cân bằng động thì do tồn tại hai véctơ mô-men nên không thể dùng cân bằng tĩnh để khử.
Chỉ khi ngẫu lực do cặp lực này sinh ra nhỏ, tức là chiều dày của rô to nhỏ hơn rất nhiều so với đường kính của nó, lúc đó vật có thé được xem là chỉ mat cần bằng tĩnh. Vậy thì van đề đặt ra là vật mỏng bao nhiêu thì được xem là mat cân bằng tĩnh. Thực tế cân bang cho thấy rô to day nếu quay ở tốc độ thấp thì vẫn có thé dùng phương pháp cân bang tĩnh dé cân bang, ngược lại rô to mỏng nếu quay ở tốc độ cao thì đòi hỏi phải cân bằng động. Rõ ràng ranh giới giữa cân bằng tĩnh và cân băng động chưa rõ rệt và hiện nay mỗi nước có quy ước riêng dé phân loại.
Theo số tay "Mechanalysis, IRD-1977" thì ranh giới giữa cân bang tĩnh và cân băng động được xác định theo Hình 2. 2 ` I S ww > Il NN 1 “N\N ¬—_ XI — —m.4 — Ranh giới giữa mat cân bằng tĩnh và mắt cân bằng động Trong đó: Trang 12 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 2 « W: bé day rô to ¢ D: đường kính rô to. ‹ Mién I: rô to buộc phải cân bang động. ‹ - Miễn II: rô to có thé cân bang tĩnh hoặc cân bằng động tuý vao độ chính xác và yêu cầu làm việc.
‹ - Miễn III: rô to chỉ cần cân bang tĩnh. CÁC PHƯƠNG PHÁP CAN BANG RO TO. Các phương pháp cân băng tĩnh. Nguyên tắc cân bằng Cân bang tinh được áp dung cho các rô to có kích thước chiều dọc trục tương đối nhỏ so với kích thước đường kính sao cho có thé giả thiết khối lượng rô to được phân bó chỉ trên một mặt phăng vuông góc với trục quay.
Các chỉ tiết như pu-li, bánh răng, bánh công tác.được xem như là rô to có chiêu dày nhỏ.5 - Vat có chiéu day nhỏ hon rất nhiễu so với đường kinh Rô to có chiều day nhỏ mat cân bang do trọng tâm của chúng không trùng với trục quay, khi làm việc sẽ sinh ra lực quán tinh ly tâm tác dụng lên trục, lam rô to mat cân bằng tĩnh. Việc cân băng vật dạng này thực chất là phân bố lại khối lượng sao cho trọng tâm của vật thé trùng với tâm quay dé khử lực quán tinh sinh ra khi làm việc. Trang 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 2 Xét một rô to gồm các khối lượng m; (i = 1,2,3.) có trọng tâm năm ở nút các véctơ bán kính r;. Khi trục quay với vận tốc w, các khối lượng này sẽ gây ra những lực quán tính ly tâm là : Trọng tâm của rô to: » TH;T; ro = + 0 (2.6 — Véc-to luc quán tinh trên rô to mat cân bang dang đĩa mong Đề cân bang ta cần thêm một khối lượng mm tai bán kính r sao cho lực quán tinh ly tâm do nó gây ra: P =m?ø? cân băng với lực quán tính ly tâm do các khối lượng m; gây nên: P + » =mfrw* + 3 mF? = 0 (2.10) ©m†? + > mF, = 0 Giải phương trình bằng da giác lực ta xác định được vị tri và lượng mat cân bang thêm vào m7.
Khi phương trình trên thoả, trong tâm của các khối lượng m iva khéi nặng m thêm vào sẽ tiên về trùng với tâm quay: Trang 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 2 r6 m+ ym; ( ) = 2.11 Tổng Ð m ? được gọi là lượng mắt cân bang của rô to và khối lượng m thêm vao là đối trọng. Ta có thé lay thêm vào đối trọng m ở A hoặc hoặc lay di một khối lượng m ở B, xuyên tâm với A. Có thé dùng nhiều đối trọng mm; thay cho một đối trọng m và đặt tại các nút véctơ có bán kính Fr; sao cho: mi = > mị 7 (2. Phương pháp do trực tiếp.
Phương pháp này có ưu điểm là thiết bị đơn giản, rẻ tiền và dễ thực hiện, tuy nhiên sẽ mat thời gian và thiêu chính xác do luôn tôn tai ma sát lăn gôi đỡ. Gọi m là khối lượng mat cân bang của chỉ tiết, x là khoảng cách từ khối lượng này tới trục quay của chỉ tiết, và Q = mg là trọng lực của khối lượng mất cân bang. Khi đó mô-men lớn nhất của trọng lực này đối với trục quay khi 6n định là: M = Qx = mgx (2.13) Các lực ma sát lăn của 6 đỡ sẽ tạo ra mô-men cản.14) Trong đó: ‹ồ f —hé số ma sát lăn. ¢ P—trong lượng chỉ tiết.
Đặt chỉ tiết mất cân bằng lên ô đỡ của đồ gá và cho chỉ tiết lăn từ từ. Khi chỉ tiết dừng lại, ta đánh dấu điểm thấp nhất trên đường thăng đứng đi qua tâm trục. Tuy nhiên dưới ảnh hưởng của lực ma sát lăn, khối lượng mất cân bằng có thể không năm trong mặt phăng thăng đứng mà năm tại điểm 1 (Hình 2. Dé xác định rõ vị trí tâm của khối Trang 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 2 lượng mat cân bằng ta quay chỉ tiết đi 90°, điểm 1 lúc nay nam trên mặt phăng nằm ngang.7 - Dia quay bị mat cân bằng tinh Buông chỉ tiết ra.
Một lúc sau khi tiết dừng lại ta đánh dấu điểm 2, là điểm thấp nhất trên đường kính thăng đứng. Một lần nữa, ta quay chi tiết di 90° theo hướng ngược lại và tương tự ta đánh dấu điểm 3. Nếu các điểm 1, 2, 3 trùng nhau thì tâm khối lượng mat cân bang được tìm ra chính xác. Nếu các điểm đo không trùng nhau thi mặt phẳng chứa tâm khối lượng mat cân băng là mặt phăng đối xứng của điểm 2 và điểm 3 (điểm 4).
Đánh dau điểm 5, là điểm đối diện qua tâm với điểm 4 và ta chọn khoảng cách từ trục chỉ tiết đến vị trí đặt đối trọng lar, xác định được điểm O dé gan đối trọng.