TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ HỌC ỨNG DỤNG o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Chẩn đoán hư háng của bánh răng và ổ lănbằng phương pháp phân tích phổ đường bao bằng phương pháp phân tích phổ đường bao Giáo viên hướng dẫn :TS. Nguyễn Phong Điền TS. Nguyễn Phong Điền Sinh viên thực hiện : Nguyễn Minh Đức Líp : Cơ Tin A - K44 1 Hà Nội 5-2004 2 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TÙ DO - HẠNH PHểC o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN Họ và tên: Nguyễn Minh Đức Khoá: 44Khoa : Cơ Khí 44 Khoa : Cơ Khí Ngành: Cơ tin kĩ thuật ABộ môn : Cơ học ứng dụng Bộ môn : Cơ học ứng dụng 1. Đầu đề thiết kế Chẩn đoán hư háng của bánh răng và ổ lăn bằng phương pháp phân tích phổ đường bao. 2. Các số liệu ban đầu 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán Đồ án bao gồm: Chương 1: Giới thiệu về kết cấu, các thông số chế tạo cơ bản của bánh răng và ổ lăn, các bộ truyền bánh răng thông dụng, các dạng hư háng thường gặp của bánh răng và ổ lăn như mũn, dớnh, trúc, rỗ, gẫy vỡ. Chương 2: Phân tích các nguồn gây rung cơ bản, các cơ chế kích động dao động sinh ra trong hộp số bánh răng và ổ lăn khi vận hành, do các nguyên nhân khác nhau. Chương 3: Giới thiệu các phương pháp chẩn đoán, cơ sở lý thuyết tín hiệu bao gồm tín hiệu trong miền thời gian và tín hiệu số, các bộ lọc số, các phép biến đổi tín hiệu như Fourier và Hilbert, phân tích mô hình các dạng tín hiệu cơ bản sử dụng cho chẩn đoán kĩ thuật như tín hiệu 3 điều biến biên độ và biến điệu tần số, các phép phân tích tín hiệu số như phép phân tích phổ tần số, phân tích Cepstrum và phổ đường bao Chương 4: Nghiên cứu, đánh giá các ví dụ áp dụng phương pháp phân tích phổ đường bao vào chẩn đoán hư háng của bánh răng và ổ lăn. 4. Giáo viên hướng dẫn TS. Nguyễn Phong Điền 5. Ngày được giao nhiệm vô 6. Ngày hoàn thành nhiệm vô Ngày thỏng 5 năm 2004 Chủ nhiệm bộ mụnGiỏo viờn hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tờn)(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Sinh viên đã hoàn thành (và nép bản thiết kế cho khoa) Ngày tháng 5 năm 2004 4 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TÙ DO - HẠNH PHểC o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT TỐT NGHIỆP Họ và tên: Nguyễn Minh Đức Khoá: 44Khoa: Cơ Khí 44 Khoa: Cơ Khí Ngành: Cơ tin kĩ thuật ABộ môn: Cơ học ứng dụng Bộ môn: Cơ học ứng dụng Cán bộ duyệt thiết kế: 1. Đề tài thiết kế tốt nghiệp Chẩn đoán hư háng của bánh răng và ổ lăn bằng phương pháp phân tích phổ đường bao. 2. Nhận xét a) Nhận xét của giáo viên hướng dẫn: 5 b) Nhận xét của cán bộ duyệt thiết kế: 6 Lời nói đầu Hiện nay, bài toán đặt ra cho việc nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm đang là yếu tố quyết định cho sự thành bại của một doanh nghiệp. Vì vậy, bất cứ một công ty nào bị tạm ngừng sản xuất vì một điều kiện kĩ thuật nào đó sẽ là một tổn hại không nhỏ, gõy lóng phí về nguyên vật liệu, các tổn thất kinh tế dẫn đến làm chậm chiến lược phát triển của công ty. Chính vì vậy, mỗi công ty cần có một phương châm, sách lược để ngăn ngõa, giảm đến mức tối đa những nguyên nhân gây ra sự đình trệ đó. Nguyên nhân quan trọng nhất là sự hỏng húc thiết bị. Cùng với sự phát triển của công nghệ điện tử, công nghệ thông tin và công nghệ vật liệu, kĩ thuật giám sát và phân tích chẩn đoán tình trạng máy móc thiết bị đó cú những bước tiến nhảy vọt trong việc dự báo hư hại cho các hệ thống dây chuyền sản xuất. Vì vậy, trong những năm gần đây, hệ thống giám sát và chẩn đoán tình trạng thiết bị trở thành một bộ phận không thể thiếu trong bất kì một dây chuyền nào của các nước công nghiệp tiên tiến. Đồ án tốt nghiệp này nghiên cứu về kĩ thuật chẩn đoán hỏng húc của bánh răng và ổ lăn bằng phương pháp phân tích phổ đường bao. Đây là phương pháp rất hiệu quả giúp cho việc xác định mức độ hỏng húc bánh răng và ổ lăn của thiết bị máy móc. Phương pháp này được coi là giải pháp tối ưu cho việc chẩn đoán và ngày càng được áp dụng rộng rãi. Đồ án được hoàn thành tại bộ môn Cơ học ứng dụng thuộc khoa Cơ khí, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội với sự chỉ bảo hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Phong Điền. Trong những ngày vừa qua, sự chỉ bảo hướng dẫn của thầy đó giỳp em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này. Em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới thầy. Hà Nội ngày 22 tháng 05 năm 2004 Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Đức 7 Chương I: Kết cấu và các dạng háng thường gặp của bánh răng và ổ lăn của bánh răng và ổ lăn 1.1 Kết cấu và các dạng háng thường gặp của bánh răng 1.1.1 Kết cấu của bánh răng a) Các đặc điểm Trong các kết cấu cơ khí, bộ truyền bánh răng thường được sử dụng để truyền chuyển động và tải trọng nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng (hoặc thanh răng). Các loại bộ truyền bánh răng thông dụng được thể hiện trong hình 1.1a - g. (a) Bộ truyền bánh trụ răng thẳng(b) Bộ truyền bánh trụ răng nghiêng (b) Bộ truyền bánh trụ răng nghiêng (c) Bộ truyền bánh trụ răng chữ V 8 (d) Bộ truyền bỏnh cụn răng thẳng(e) Bộ truyền bỏnh cụn răng nghiêng (e) Bộ truyền bánh côn răng nghiêng (f) Bộ truyền bánh răng - thanh răng (g) Bộ truyền bánh răng hành tinh . Hình 1.1: Các loại bộ truyền bánh răng thông dụng Ưu điểm của bộ truyền bánh răng là có kích thước nhỏ, khả năng tải lớn, hiệu suất cao (97 - 99%), tuổi thọ cao, làm việc ổn định. Tuy nhiên, truyền động bánh răng cũng cú cỏc nhược điểm là chế tạo tương đối phức tạp do yêu cầu về độ chính xác cao, gây ra ồn khi làm việc ở vận tốc lớn. Hiện nay, trong các bộ truyền bánh răng người ta thường hay sử dụng loại bánh răng cú biờn dạng là đường thân thân khai. Đây là yếu tố bảo đảm cho tỉ số truyền giữa hai bánh răng tham gia ăn khớp không thay đổi trong suốt quá trình vận hành, thỏa mãn điều kiện ăn khớp đều và ăn khớp khít của bộ truyền. Các thông số hình học cơ bản của bánh răng thân khai được thể hiện trong hình 1.2. Bé truyền bánh răng được sử dụng rất rộng rãi trong các máy móc từ nhỏ (đồng hồ cơ) đến cỏc mỏy hạng nặng, có thể truyền công suất từ nhỏ đến lớn (300 MW), vận tốc từ thấp đến rất cao (200 m/s). 9 Hỡnh1.2: Các thông số hình học cơ bản của bánh răng thân khai Thông sè Kí hiệu Công thức tính Ghi chó Số răng Z Do nhà sản xuất qui định Môđun m Đã được tiêu chuẩn hóa Bước răng p p = π . m bước trên vòng chia Đường kính vòng chia d .d Z m = Đường kính vòng đỉnh d a d a = d + 2m Đường kính vòng đáy d f d f = d - 2,5m Chiều cao đỉnh răng h a 1 ( ) 2 a a h d d = − Chiều cao chân răng h c 1 ( ) 2 c f h d d = − Chiều cao răng h h = h a + h c Đường kính vòng cơ sở b d .cos b d d φ = φ là góc áp lực, (hình 1.4) Bảng 1.3: Các thông số chế tạo cơ bản của bánh răng thân khai Hình1.4: Sơ đồ nguyên lý bộ truyền bánh răng trụ b) Kết cấu 10 [...]... hot ng tng i ngn vt nt ny s phỏt trin rt nhanh v gõy nờn gy hỏng chi tit, hỡnh 1.14 Dng hỏng ny l h hỏng cc b v cng úng vai trũ ht sc quan trng, nh l mt i tng cn phỏt hin ca chun oỏn Hỡnh 1.14: Gy nt vũng ngoi Tn sut h hỏng ca cỏc chi tit ca ln c cho trong bng 1.15 Dng hỏng -Mi mũn -Trúc r -Nt v gy Tn sut (%) 25% 26% 49% Bng 1.15: Tn sut h hỏng ca cỏc chi tit trong ln Chng II: Phõn tớch cỏc ngun gõy... v "H hỏng" "Li" n khp c hiu l cỏc lch n khp, c sinh ra do ch to, lp t v thng phõn b u trờn khp cỏc rng (Vớ d nh sai lch bc rng, sai lch biờn dng rng) "H hỏng" (c gi tt l "hỏng" ) l s thay i ca chi tit do quỏ trỡnh lm vic v yu t mụi trng gõy ra Theo tiờu chun CHLB c DIN 3979, cú tt c 27 dng hỏng khỏc nhau ca bỏnh rng Xột v phng din nghiờn cu dao ng, ta cú th chia cỏc dng hỏng lm 2 nhỳm chnh: - Hỏng. .. mt rng Nhúm ny sinh ra do b truyn lm vic trong mt thi gian di Dng hỏng phõn b lm thay i bc rng, ph hng bin dng rng v l mt ngun kớch ng dao ng trong quỏ trỡnh n khp rng - Hỏng cc b: cỏc h hỏng xy ra trờn mt vi rng nh nt gy chõn rng, m nh rng, Nguyờn nhõn chớnh l do b truyn lm vic quỏ ti, khuyt tt trong vt liu v khụng du bụi trn Dng hỏng cc b lm thay i t ngt cng n khp v cú th gõy ra cỏc va chm n khp... hp cỏc h hỏng cc b xut hin (m nh rng, nt chõn rng, nt sn rng), cỏc h hỏng ny cú th lm gim cng n khp mt cỏch t ngt ti thi im rng b h hỏng tham gia n khp iu ny dn n bin dng un ca thõn rng ny ln hn mc cho phộp v hin tng va chm vi cng ln xy ra Cỏc kớch ng va chm gõy ra cỏc dao ng riờng tt dn ca bỏnh rng, trc truyn v v hp s Cỏc thnh phn dao ng ny úng mt vai trũ quan trng trong vic nhn dng cỏc h hỏng cc... trong cỏc c cu v.v 1.2.2 Cỏc dng hỏng thng gp ca ln Trong quỏ trỡnh lm vic,thng thng trn cc b mt lm vic ca ln xut hin mt s dng h hng chnh sau: a) Mi mũn Quỏ trỡnh mi mũn xut hin do ma sỏt ca cỏc b mt trt Nguyờn nhõn ch yu õy l do bụi trn khụng y v ỳng quy cỏch mũn tng lờn t l vi thi gian vn hnh Hu qu ca dng hỏng ny l tng khe h hng kớnh ca v lm tin cho cỏc dng hỏng tip theo nguy him hn mũn cú... tham số do cng n khp thay i v do dng hỏng phõn b Nh ó phõn tớch trờn, cỏc dao ng sinh ra do va chm n khp t nguyờn nhõn h hỏng cc b cú th c nhn dng bi cỏc thnh phn dao ng riờng tt dn trong tớn hiu dao ng o c Tuy nhiờn, c ch kớch ng do cỏc h hng phõn b tng i phc tp, mụ hỡnh dao ng n gin cho quỏ trỡnh n khp rng c mụ t trong hỡnh 2.2 di õy nhm gii thớch iu ny 22 Bánh dẫn Đờng ăn khớp Hỡnh 2.2: Mụ hỡnh... hũa ca nú Cỏc tn s ny c trng cho kớch ng tham s (cỏc iu hũa chớnh) - Cỏc di iu hũa ph bao quanh cỏc iu hũa (kfz) c trng cho hm kớch ng e(t ) Khi cỏc h số ei ln lờn thỡ biờn ca cỏc di ny cng ln lờn tng ng - Khong cỏch gia cỏc iu hũa ph bng tn s quay ca bỏnh rng cú h hỏng, trong trng hp ny l f1 2.1.3 Dao ng do cỏc dng hỏng cc b ú l cỏc dng gy, nt chõn hay nh rng, lm tng bin dng un ca rng di tỏc dng ca... ca hin tng ny l do mũn nghiờm trng, ng sut tip xỳc vt quỏ gii hn cho phộp Dng hỏng ny thng tp trung cc b mt s im trờn b mt trt, hu qu ca chỳng l khi cỏc vt trúc v r phỏt trin trờn din tớch ln s dón n gy hỏng t ngt cỏc chi tit lm vic v lm ỡnh tr s hot ng ca ton b thit b, xem hỡnh 1.13 Do ú vic chun oỏn v phỏt hin sm dng hỏng ny úng vai trũ ht sc quan trng trong vic m bo hot ng thit b Hỡnh 1.13: R v... ca ln sinh ra do cỏc h hỏng cc b trn cc b mt lm vic Khi mụ t mt cỏch nh tớnh cỏc dao ng ny thụng qua cỏc o c trờn v , ta thy rng khi ln bt u b mi mũn vi cng trung bỡnh cỏc dao ng ngu nhiờn cú biờn ln hn cỏc trng thỏi ban u c bit khi trn cc b mt lm vic ca vũng trong, vũng ngoi, viờn bi 27 xut hin cỏc h hỏng cc b s xut hin cc kch ng va chm khi viờn bi tip xỳc ti cỏc v trớ h hỏng ny Tớn hiu o c ch... khụng cn thit nh l nhiu, Sau ú, nh b chuyn i số - tng t, tớn hiu c ri rc húa thnh tớn hiu s ri a vo lu tr v x lý Đối tợng đo Cáp truyền tín hiệu Đầu đo Bộ chuyển đổi "số - tơng tự" (Analog Digital Converter - ADC) Khuếch đại + Lọc Số hóa Phân tích, lu trữ Hỡnh 3.1: S tng quan ca mt h thng o Di õy ta s xột ti mt s thnh phn chớnh trong mt h thng o l: - i tng o - u o õy l hai i tng sinh ra v ghi nhn tớn . NGHI P Đề tài: Chẩn đoán hư háng của bánh răng và ổ lănbằng phương ph p phân tích phổ đường bao bằng phương ph p phân tích phổ đường bao Giáo viên hư ng dẫn :TS. Nguyễn Phong Điền TS. Nguyễn Phong. phân tích tín hiệu số như ph p phân tích phổ tần số, phân tích Cepstrum và phổ đường bao Chương 4: Nghiên cứu, đánh giá các ví dụ p dụng phương ph p phân tích phổ đường bao vào chẩn đoán hư. nào của các nước công nghi p tiên tiến. Đồ án tốt nghi p này nghiên cứu về kĩ thuật chẩn đoán hỏng húc của bánh răng và ổ lăn bằng phương ph p phân tích phổ đường bao. Đây là phương ph p rất