CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS LÊ ĐÌNH TUÂN Cán chấm nhận xét 1: TS NGUYỄN TUẤN KIỆT Cán chấm nhận xét 2: PGS TS PHAN ĐÌNH HUẤN Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2005 Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THIỆN LÃNH Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15 – 08 - 1973 Nơi sinh: Quảng Đức Chuyên ngành: Mã số: Chế Tạo Máy 2.01.00 I - TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng kỹ thuật cân tùy động cho rotor máy nghiền thức ăn thủy sản II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu thiết kế hệ thống đo dao động bao gồm cảm biến, mạch điện tử, xử lý phân tích máy tính điện tử Hệ thống chuyên dùng cho kỹ thuật cân tùy động - Phương pháp giải thuật cân tùy động bao gồm phương pháp cân động giải pháp khử cân tùy động - Đề xuất phương án khả thi để cải tiến máy nghiền AP-5TA có nhà máy sản xuất thức ăn thủy sản TOMBOY III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12-2004 IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06-2005 V – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ ĐÌNH TUÂN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH tháng năm 2005 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn TS LÊ ĐÌNH TUÂN hướng dẫn tận tình để hòan thành luận văn hiểu thấu đáo vấn đề mà trước hiểu sai không lý giải Cám ơn hỗ trợ Kỹ sư LÊ THÁI KHÁNH TÒAN Kỹ sư ĐỖ HỮU TRÍ trình thực nghiệm lấy số liệu hòan thiện mô hình Cám ơn Ban giám đốc công ty Trách nhiệm hữu hạn sản xuất thức ăn thủy sản TOMBOY tạo điều kiện cho theo đuổi hoàn thành chương trình học lấy số liệu thực tế đơn vị Cuối xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân vợ động viên nhiều suốt trình thực luận văn Trân trọng TÓM TẮT Với chi tiết máy có tốc độ quay cao tiêu quan trọng cần đạt mức độ rung động nguyên nhân cân phải mức thấp Đề tài chủ yếu nhấn mạnh đến giải pháp cân áp dụng cho chi tiết máy quay bị cân không ổn định, qui luật, nhiên sở chung lónh vực cân bàn đến Để có sở trước đến kết luận sau phải cải tiến cho máy nghiền nghiên cứu thực nghiệm số chi tiết điển hình như: rô_to mẫu, quạt, bánh đà, rô_to máy nghiền với mô hình hoàn chỉnh monorotor Mục lục Lời nói đầu TỔNG QUAN 1.1 Các nguyên nhân gây rung động ……………………………………………………………………………… … 1.2 Cơ sở lý thuyết cân rôto ……………………………………………………………………………………………5 1.3 Mất cân vật quay cứng Ranh giới cân tónh động ……………… 10 1.3.1 Khái niệm ………………………………………………………………………………………………………………………….10 1.3.2 Điều kiện cân rô_to ……………………………………………………………………………………………10 1.3.3 Các dạng cân ……………………………………………………………………………………………… 11 1.3.4 Ranh giới cân tónh cân động ……………………………………………….13 1.4 Các phương pháp cân kinh điển …………………………………………………………………………… 14 1.4.1 Phương pháp cân tónh …… ……………………………………………………………………………… 14 1.4.2 Phương pháp cân động ………………………………………………………………………………… 17 1.5 Thiết bị dùng để cân bằng……………………………………………………………………………………………….22 1.5.1 Máy cân tónh ……………………………………………………………………………………………………….…23 1.5.2 Máy cân mặt ……………………………………………………………………………………………… 25 1.5.3 Máy cân động hai mặt ………………………………………………………………………………………25 KỸ THUẬT CÂN BẰNG TÙY ĐỘNG 2.1 Lý thuyết cân ………………………………………………………………………………………………………………… 35 2.1.1 Lượng cân mặt phẳng cân ……………………………………………………35 2.1.2 Thiết lập phương trình chuyển động …………………………………………………………………… 36 2.1.2.1 Dao động tự ………………………………………………………………………………………… 37 2.1.2.2 Dao động cưỡng ……………………………………………………………………………… 39 2.1.3 Trình tự cân ……………………………………………………………………………………………………… 41 2.1.3.1 Cơ sở lý thuyết …………………….…………………………………………………………………… 41 2.1.3.2 Giải thuật cân ………………………… …………………………………………………….…43 2.2 Nguyên lý cân tùy động ………………………………………………………………………………………… 45 2.3 Tối ưu hóa phương án di chuyển vệ tinh ……………………………………………………… 46 2.3.1 Xác định vị trí khử cân ………………………………………………………………… 47 2.3.2 Nguyên tắc di chuyển vệ tinh ……………………………………………………………………… 48 2.4 Các mô đun đo lường ………………………………………………………………………………………………………… …49 CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GI VỀ MẤT CÂN BẰNG 3.1 Chế độ làm việc với chất lượng cân ………………………………………………………………… 52 3.2 Các tiêu chuẩn chung cân động …………………………………………………………… 52 3.2.1 Dung sai cân ……………………………………………………………………………………………………… 52 3.2.2 Chỉ tiêu dao động ……………………………………………………………………………………………………… 53 3.2.3 Tiêu chuẩn cân động ISO 1940 ………………………………………………………………… 54 NHẬN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU 4.1 Các lọai cảm biến thường sử dụng cân …………………………….… … 57 4.1.1 Đầu dò, thiết bị mạch đo dao động ……………………………………………………….…… 57 4.1.2 Các đầu dò cảm biến ……………………………………………………………………………….… ……58 4.1.3 Cảm biến đo lực sử dụng vật liệu áp điện ……………………………………………….… …62 4.1.4 Bộ khuyếch đại điện ………………………………………………………………………………….… …63 4.1.5 Bộ khuyếch đại điện tích ……………………………………………………………………………………… 65 4.2 Giao tiếp với máy tính ………………………………………………………………………………………………….… 67 4.2.1 Khái niệm chung …………………………………………………………………………………………… ………….67 4.2.2 Khái niệm hệ vi xử lý giao tiếp máy tính …………………………………………….67 4.2.3 Bộ chuyển đổi A/D …………………………………………………………………………………………….… …68 4.2.4 Nguyên tắc giao tiếp A/D…………………………………………………………………………………………69 4.3 Phân tích tín hiệu – Xử lý nhiễu …………………………………………………………………………………… 70 4.3.1 Các nguyên nhân gây nhiễu ……………………………………………………………………… … 70 4.3.2 Dùng phân tích Fourier để khử nhiễu cân động …………………… … 70 THIẾT KẾ CÁC CỤM CHÍNH CHO THIẾT BỊ TÙY ĐỘNG 5.1 Chọn tính công suất …………………………………………………………………………………………………………73 5.2 Tính tóan hệ dao động ……………………………………………………………………………………………………74 5.2.1 Thiết lập công thức ……………………………………………………………………………………………….… 74 5.2.2 Tính tóan tần số cộng hưởng ………………………………………………………………………………….78 5.2.3 Tính tóan thông số lò xo …………………………………………………………………….80 5.3 Tính tóan gối đỡ lăn …………………………………………………………………………………………….81 5.4 Tính tóan móng máy …………………………………………………………………………………………………………….85 5.4.1 Cấu tạo móng khối …………………………………………………………………………………………………….85 5.4.2 Cấu tạo bu_lông neo …………………………………………………………………………………………………85 5.4.3 Những yêu cầu móng máy ……………………………………………………….86 5.4.4 Tính tóan móng khôi phương diện dao động …………………………………………….87 THÍ NGHIỆM CÂN BẰNG TÙY ĐỘNG TRÊN CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH MONOROTOR 6.1 Mô tả băng thử HnB100J ……………………………………………………………………………………………….….93 6.1.1 Sơ đồ bố trí ……………………………………………………………………………………………………………….… 93 6.1.2 Các thông số băng thử Hnb100J ………………………………………………….… 94 6.2 Tiến hành thí nghiệm máy HnB100 ………………………………………………………………………97 6.3 Đo xử lý kết đo ………………………………………………………………………………………………………109 6.4 Đánh giá độ xác cân đạt được………………………………………………………………….112 KẾT LUẬN 7.1 Nội dung làm sản phẩm có ………………………………….……………………………… ………113 7.2 Bình luận kết đạt ……………………………………………………………………………… 113 7.2 Đánh giá chung đường lối công nghệ tùy động ………………………………………………… 114 7.4 Hướng phát triển đề tài ……………………………………………………………………………………………….114 Tài liệu tham khảo Danh sách hình vẽ Phụ lục Thuật ngữ a ak,bk a(t) a0, an are ∆a A A0 bn [(B(s)], B(s) c, ct, ci cc cn C d dm dd dct e E, Em E* f f(t) f(T) f0, fa fc f l, f1 f u, f F(t) F(ω), F(f) F0 Fc Fde Fdi Fi Fk FT f(s) g : Khoảng lệch tâm : Hệ số Fourier : Gia tốc, m/s2 : Hệ số số : Gia tốc tham khảo, m/ s2 : Sai số tuyệt đối : Diện tích m2; mức khuếch đại : Biên độ a(t), m/s2 : Hằng số : Ma trận hệ thống : Hệ số giảm chấn nhớt, Ns/m : Hằng số giảm chấn nhớt tới hạn(= 2mωn= 2(km)1/2, Ns/m) : Hằng số : Hệ số khả làm việc : Đường kính trục, m : Bề dày vật liệu m : Đường kính lăn đỡ : Đường kính chi tiết cân : Khoảng cách từ tâm rotor đến lượng cân bằng, cm : Modun đàn hồi vật liệu m, Pa : Modun đàn hồi phức : Tần số dao động, tần số kích thích (= 1/T), Hz : Lực ,N; Hàm thời gian F(ω) : Xung, N.s : Tần số bản, Hz : Tần số tâm, Hz : Tần số ngắt dưới, Hz : Tần số ngắt trên, Hz : Lực N : Hàm tần số f (t) : Lực tham khảo, N; biên độ lực f (t), N : Lực cản, N : Lực cản ngọai(dừng), N : Lực cản nội (quay), N : Lực quán tính, N : Lực lò xo, N : Lực truyền, N : Ma trận hàm cưỡng bức, N : Gia tốc trọng lực (= 9.81m/s2) G G1,G2 h i ip Ixz, Iyz J0 km kt K l m, M M(t) Mc MT n Nñm Sq t T Tj u v(t) V W Wc W0 x(t) x0, y0, z0 xre X Y φ φm ηs, ηM µ θj ρ ζ ω ωn ωd τ θc α1 , α2 : Loại chất lượng cân (= eω) : Độ lợi : Bề dày, m : = −1 : Tỷ số truyền : Moment quán tính trung tâm : Moment quán tính khối lượng, Kg.m2 : Độ cứng lò xo lá, N/m : Hằng số lò xo xoắn, Nm/rad : Độ cứng toàn phần, N/m : Chiều dài, m : Khối lượng, Kg : Moment xoắn, N.m : Moment cản tónh, g : Khối lượng thử, g : Số vòng quay, v/ph : Công suất định mức, W : Độ nhạy điện tích : Thời gian, s : Chu kỳ (=1/ f),s : Moment xoắn, N.m : Lượng cân (- me), g.cm : Vận tốc, m/s : Thể tích, m3 : Công suất, J; trọng lượng thử, Kg : Trọng lượng hiệu chỉnh, g : Côngsuất tham khảo, J : Chuyển vị, m : Tọa độ khối tâm : Chuyển vị tham khảo, m : Biên độ x(t), m : Biên độ y(t), m : Góc pha, rad : Hệ số tổn thất : Hệ số khối lượng : Góc quay, rad : Tỉ trọng, kg/m3 : Hệ số giảm chấn (= c/cc) : Tần số góc (= 2πf), rad/s : Tần số riêng (= 2πf0= (k/m1/2)), rad/s : Tần số dao động có lực cản(=ωn( - ζ2)1/2), rad/s : Hằng số thời gian : Góc quay trục rô_to mặt phẳng dao động, rad : Góc pha dao động , rad -1- Lời nói đầu Máy nghiền nguyên vật liệu đóng vai trò nhà máy sản xuất thức ăn gia súc, gia cầm, thủy sản độ mịn nguyên vật liệu đóng vai trò quan trọng trình hấp thụ dinh dưỡng vật nuôi (Ngày tiêu đánh giá chất lượng thức ăn gia súc hầu hết doanh nghiệp số chuyển đổi thức ăn – FCR: Feed Conversion Rate Với thức ăn nuôi tôm sú hệ số FCR khoảng 1,5 – tức tốn 1,5 kg thức ăn thu 1,0 kg tôm) Ngoài độ mịn đóng vai trò quan trọng việc đảm bảo độ đồng trình phối trộn, đảm bảo độ ngấu kết tốt tạo hình nên không bị thất thoát dinh dưỡng môi trường nước (đối với thức ăn tôm, cá, lươn ) giảm thất thoát trình vận chuyển, cho ăn thức ăn dạng viên Với ngành sản xuất thức ăn thủy sản độ mịn phải nằm khoảng 200 mi_crô_mét (µm) dễ đạt tiêu máy nghiền thích hợp Tốc độ vận hành trục máy nghiền khoảng 3500 vòng/phút tốc độ quay cao mà thường xuyên gặp vấn đề rung động Các nguyên nhân khiến cho rô_to máy nghiền bị rung động kể chia làm hai loại: +Nguyên nhân gây cân cố định: phần quay lắp ghép với trục không đủ chặt, có thiếu sót truyền động đai (hai bánh đai không đồng phẳng, chiều dài sợi đai không đều, thân bánh đai không cân ), phân bố khối lượng đóa treo búa không đồng Giải pháp cho nguyên nhân cố định phải tháo rô_to chuyển đến doanh nghiệp bên để cân không máy ồn, rung động mạnh gây hỏng ổ bi, hỏng trục nguy hiểm “ máy không tin cậy” lúc máy hỏng không đoán Thiệt hại lúc ngừng máy nhỏ: chi phí cân đơn vị bên ngoài, chi phí chuyên chở, chi phí tháo lắp, giảm doanh số ngưng sản xuất đặc biệt khách hàng +Nguyên nhân gây cân phiếm định: nguyên liệu bám vào tróc búa với qui luật ngẫu nhiên, đóa treo búa giãn nở theo nhiệt độ không đều, va đập búa trình nghiền, búa bị mòn vỡ mẻ không Trong nguyên vật liệu trước vào máy nghiền thường bị lẫn tạp chất: đá xanh, sỏi, kim lọai, gỗ … thứ gây nguy hiểm cho máy nghiền nên chúng phải lọai bỏ nam châm (chỉ bắt mẩu kim lọai có từ tính), máy sàn sơ (chỉ lọai bỏ vật có đường kính lớn 10 mm nhỏ lại vô tình lọai bỏ khối nguyên vật liệu có giá trị dinh dưỡng cao bã đậu nành) Do mẩu tạp chất có kích thước nhỏ bị lẫn vào vùng làm việc máy nghiền khiến cho lưỡi búa dễ - 107 - H×nh 6.20 Cơm vƯ tinh phÝa khíp nối mô_nô_rô_to Hình 6.21 Cụm vệ tinh phía tự mô_nô_rô_to - 108 - Hình 6.22 Bộ chổi góp mô_nô_rô_to Hình 6.23 Mô_nô_rô_to nhìn cận cảnh - 109 - 6.3 Đo xử lý kết đo Việc lấy số liệu công việc quan trọng trình cân Nó định đến độ xác tin cậy kết đo Việc lấy tín hiệu từ cảm biến bị sai số nhiễu từ nguồn bên Sau kết chúng tôI lấy đợc trình thí nghiệm cân chi tiết: quạt hớng trơc, rotor lång sãc vµ rotor mÉu 6.3.1 TÝn hiƯu thu đợc cân quạt hớng trục (RPM = 600) Kªnh : A1 = 35.92 N , ϕ1 = 64.80 Kªnh : A2 = 38.7 N , = 1400 Hình 6.24 Tín hiệu đợc lấy phân tích Fourier cân quạt hớng trục 6.3.2 Tín hiệu thu đợc cân rotor lồng sóc (RPM = 504) Tín hiệu phân tích lần nhiễu pha ảnh hởng lên sai số pha lÇn Nh−ng nÕu chän h−íng xư lý tõng chu kú nhiễu ảnh hởng đIện 50 Hz đến sai số biên độ pha tùy thuộc vào thời đIểm lÊy tÝn hiƯu (F3) Lóc ®ã lƯch pha cđa nhiƠu đIện với tín hiệu đo kênh hoàn toàn không kiểm soát đợc Điều có nghĩa phảI cã xư lý thèng kª vỊ sai sè pha nhiễu đIện Việc làm đòi hỏi nhiều thới gian, công sức cần tuân thủ lý thuyết độ tin cậy số liệu Việc thiết kế lọc nhiễu vấn đề đợc đặt - 110 - Hình 6.25 Tín hiệu đợc lấy phân tích Fourier theo chu kỳ lấy chu kỳ đầu Hình 6.26 Tín hiệu đợc lấy phân tích Fourier liên tục chu kú - 111 - H×nh 6.27 TÝn hiƯu đợc lấy phân tích Fourier liên tục chu kỳ có xét đến đến ảnh hởng nhiễu 50 Hz Hình 6.28 Rotor máy nghiền AP5TA băng thử HnB 100J - 112 - Hình 6.29 Gắn búa nghiền lê rotor máy nghiền AP5TA để lấy số liệu 6.4 Đánh giá độ xác cân đạt đợc Các kết nhận đợc cho thấy phơng án đo đạc, xử lý tín hiệu, giải pháp công nghệ đà chọn phù hợp Các kết đo xử lý (để lợng cân mặt) cho phép ngời vận hành khử đợc tối đa lợng cân rotor Các kết sau, sử dụng kỹ thuật tùy động đợc truyền đến đIều khiển vệ tinh, đến lợt chúng làm động tác khử cân thay cho ngời vận hành Khác với việc xử lý số liệu thực nghiệm kết đo rời rạc, kết đo dao động phân tích Fourier cho ta giá trị độ lớn pha dựa tËp sè liÖu (gãi gän chu kú) nên sai số biên độ pha khó kiểm soát Thực vậy, để có đợc chu kỳ dao động tần số (tần số quay rotor), xử lý phảI phân tích 476 điểm rời rạc Nếu tăng thời gian lấy mẫu lợng lớn nhiều Các phơng pháp thống kê áp dụng đợc số tập lấy phải lớn, ví dụ 100 chu kỳ Điều phản lại tính công nghệ hiệu sản xuất đặt Trong thùc tÕ, viƯc lÊy trung b×nh 3-4 chu kỳ đà cho kết ứng dụng đợc Nhờ thời gian xử lý cân đợc rút ngắn xuống vài chục giây -0 - - 113 - CHƯƠNG Kết luận 7.1 Noọi dung làm sản phẩm có Tìm hiểu sổ lý thuyết lập phương pháp cân tuỳ động cho thiết bị, phương pháp điều khiển, xử lý tín hiệu số liệu đo liên quan Kết đạt phương pháp, chiến lược điều khiển xác định thử nghiệm tốt thiết bị chế tạo Phương pháp ma trận hệ số ảnh hưởng chọn tính giản dị tin cậy Các xử lý tín hiệu viết C hoàn chỉnh Một băng thử chế tạo hoàn chỉnh Toàn hệ thống kết nối với máy tính Thiết bị làm việc ổn định Việc lấy tín hiệu xử lý kiểm soát đánh giá nhờ vào rotor chuẩn Rotor chế tạo với độ xác cao nhằm thực việc hiệu chuẩn (calibration) hoàn thiện việc chạy thử module chương trình phần mềm điều khiển Song song với giai đoạn này, rotor tuỳ động với điều khiển tuỳ động lắp hoàn chỉnh chạy thử theo thiết kế Việc kiểm tra độc lập với việc thử nghiệm băng thử Chương trình cân tuỳ động ActiveHnB viết C chuẩn với hình đồ hoạ có giao diện thân thiện khoa học Hiện chương trình có: (i) Module điều khiển động lực ho phép quay monorotor tốc độ 100 – 1400 vòng/phút giám sát theo thời gian thực (ii) Module lấy tín hiệu, pha dao động theo thời gian thực, tiền xử lý, lưu trữ (iii) Phần điều khiển monorotor tùy động thử nghiệm hoạt động theo ý đồ thiết kế Hệ thống điều khiển vệ tinh tích hợp với hệ thống đo lường xử lý hệ thống cân nói chung (iv) Việc hiển thị, giám sát, lưu trữ liệu tích hợp module toàn chương trình Việc thực nghiệm monorotor bao gồm giải thuật chính, chương trình điều khiển, phân tích xử lý tín hiệu triển khai Việc đồng hệ thống cân tuỳ động cách thay rotor mẫu rotor tuỳ động, hoàn thiện module chương trình tuỳ động vaón ủang ủửụùc tieỏp tuùc 7.2 Bình luận kết đạt đợc Thông qua kết nhận ®−ỵc, ta cã thĨ tin t−ëng vỊ ®é tin cËy xác hệ thống điều khiển băng thừ HnB100J kết cấu đĩa vệ tinh mô_nô_rô_to - 114 - 7.3 Đánh giá chung đờng lối công nghệ tùy động Coõng nghệ cân tùy động giải toán hóc búa lâu công nghiệp cân động cho thiết bị, chi tiết quay có qui luật cân không xác định lượng vị trí Từ mở nhiều mãng ứng dụng phong phú cho nhiều lónh vực, góp phần nâng cao suất, độ tin cậy thiết bị, giảm chi phí sản xuất, đảm bảo tiến độ giao hàng lên kế hoạch nâng cao lực cạnh tranh sản phẩm Việt nam sản xuất thương trường Tại Việt nam, nghiên cứu cân động vấn đề mẻ phương diện nghiên cứu ứng dụng Nhiều tóan bỏ ngỏ Các vấn đề liên quan đến cân tùy động mẻ Nhìn nhận toán kỹ thuật với quan điểm tổng thể, xây dựng tốt mô hình tính, mô hình thực nhiệm sở lâu dài để xây dựng chủng lọai máy mới, kỹ thuật xử lý hiệu áp dụng mức độ công nghiệp 7.4 H−íng phát triển đề tài - - - - - - Đề tài mở hướng ứng dụng thực tiễn mang lại hiệu kinh tế cao cho doanh nghiệp có chi phí ngừng máy cao, có vai trò quan trọng kinh tế, quốc phòng Phần cứng máy dựa linh kiện vi xử lý cảm biến rẻ tiền kết nhận tốt Các mạch khuyếch đại, A/D, cảm biến, driver điều khiển vệ tinh … thương mại hóa dạng mô_đun hoàn chỉnh tiến dần đến làm chủ công nghệ hoàn toàn Các nhà máy có trang bị hệ thống Giám sát SCADA (Supervisor Control And Data Acquisition) từ liên kết với hệ thống cân tùy động để nâng cao khả giám sát điều khiển tổng thể lên tầm cao Việc giám sát vị trí đóa vệ tinh điều khiển xoay chúng thực từ xa hệ thống tiếp cận qua mạnh Internet nên việc tham khảo ý kiến chuyên gia công việc hậu mãitrở nên dễ dàng, nhanh chónh hiệu Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật cho máy mài để nâng cao chất lượng bề mặt gia công rung động giảm đến mức tối thiểu Ứng dụng cho máy gia công CNC có tốc độ trục cao trình nâng tốc độ lên đến tốc độ mong muốn trục phải qua vùng tốc độ tới hạn gây cộng hưởng chất lượng bề mặt điểm dao bị rung Ứng dụng cho cân rô_to trục mềm, lúc vệ tinh chuyển động xoay có chuyển động tịnh tiến dọc trục để giảm thiểu biến dạng trục tức giảm thiểu rung ủoọng - 115 - Tài liệu tham khảo [1] Lê đình Tuân Thiết kế chế tạo máy cân chi tiết nhỏ Luận văn tốt nghiệp đại học 1993 [2] Lê đình Tuân Máy cân động đa sử dụng cảm biến áp điện HnB100 Hớng dẫn sử dụng [3] Lê đình Tuân Cân tùy động ứng dụng cho monorotor lớn Báo cáo kỹ thuật đề tài B2004-2010 [4] Lê đình Tuân Đo dao động máy nhận dạng cấu trúc Giáo trình giảng dạy Cao học (Khoa khí) [5] Lê đình Tuân Dynamiques des constructions mecaniques Giáo trình giảng dạy Cao học EMMC [6] Lê Đức Thắng Bùi Anh Định Phan Tờng Phiệt Nền móng NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà nội 1976 [7] Nguyễn Hải Phân tích dao động máy NXB Khoa học Kỹ thuật 1998 [8] SEFECHNINHIKOV Cơ Sở Kỹ Thuật cân NXB Chế tạo máy Moskva 1975 [9] THEODORE WILDI Electrical Machines, drivers and Power Systems International Edition 2002 [10] BARRY DOWDING Principles of Electronics Prentice Hall 1988 [11] Ngun TÊn KiƯt – Ngun Thanh Nam – Phan Tấn Tùng Nguyễn Hữu Lộc Cơ sở Thiết kế máy Trờng ĐHBK Tp Hồ Chi Minh 2001 [12] Bruel and Kjer Technical Documentation – Force Transduce [13] Bruel and Kjer Mechanical Vibration and Shock Measurements [14] WILLIAM T.THOMSON Theory of vibration with applications Prentice Hall International Editions [15] JAMES W.DALLY – WILLIAM F.RILEY – KENNETH G.Mc.CONNELL - 116 - Instrumentation For Engineering Measurements Chapter Displacement, velocity and acceleration measurements [16] Vị Liªm Chinh – Phan Nguyªn Di Động lực học máy NXB Khoa học kỹ thuật 2001 [17] Nguyễn Trọng Hiệp Nguyễn Văn Lẫm Thiết kÕ chi tiÕt m¸y NXB Gi¸o dơc 2004 [18] GITIN M MAITRA – LV PRASAD Handbook of Mechanical Design Mc Graw Hill [19] EUGENE A.AVALLONE – THEODORE BAUMEISTER III Mark’s Stanard Handbook for Mechanical Enginneer Mc Graw Hill [20] S M YAHYA Turbines Compressors and Fans Chapter 14 Axial Fans and Propellers, pp 603-638 [21] Victor Wowk Machinery vibration - Balancing Mc Graw Hill, Inc [22] Hatto Schneider SCHENCK Balancing Technology Dipl.-Ing [23] Schenck Trebel Corp Farmingdale New York Theory of balancing [24] MJ.Goodwin DYNAMICS OF ROTOR - BEARING SYSTEMS - London UNWIN HYMAN - 117 - Danh s¸ch hình vẽ Hình 1.1 Lỗ hổng tạo nên lợng cân đáng kể H×nh 1.2 Khe hë däc trơc Hình 1.3 Lợng cân gắn hƯ trơc täa ®é Hình 1.4a Mất cân b»ng tÜnh 11 Hình 1.4b Mất cân động (ngẫu lùc) .11 H×nh 1.5 Mất cân hỗn hợp 12 Hình 1.6 Ranh giới cân 13 Hình 1.7 Đĩa quay cân tĩnh 14 H×nh 1.8 Khối lợng thử đĩa quay cân tÜnh 15 H×nh 1.9 §−êng cong träng l−ỵng 16 Hình 1.10 Đồ thị xác định đại lợng vị trí đặt khối lợng cân 19 Hình 1.11 Xác định đại lợng vị trí đặt khối lợng vị trí đặt khối lợng cân cân theo phơng pháp khởi động hai lần 20 Hình 1.12 Xác định đồ thị lợng cân 21 H×nh 1.13 Giá sóng trợt song song 23 Hình 1.14 Giá cân lăn 24 Hình 1.15 Giá cân kiểu đĩa 24 Hình 1.16 Máy cân mặt phẳng 25 Hình 1.17 Sơ đồ cụm máy cân động hai mặt 25 Hình 1.18 Trục truyền động hai khớp b¶n lỊ (Cardan) 27 Hình 1.19 Trục truyền động với vòng đàn hồi 28 H×nh 1.20 Trơc truyền động với khớp 28 H×nh 1.21 Bộ truyền đai vòng 29 Hình 1.22 Hình Bộ truyền đai tiÕp tuyÕn c¹nh 29 Hình 1.23 Phân loại hệ đàn håi theo bËc tù 31 Hình 1.24 Máy cân với trục rô_to cố định 32 H×nh 1.25 Máy cân với mặt phẳng dao động trục quay rô_to cố định 33 Hình 1.26 Máy cân liên kết cứng trục rô_to 33 Hình1.27 Sơ đồ nguyên tắc đo xử lý 34 Hình 2.1 Sơ đồ hệ lực quán tính thay cđa r«_to 35 Hình 2.2 Mô hình hệ rô_to đặt mặt phẳng dao động cố định 36 Hình 2.3 Tạo lực cân b»ng tõ hai khèi l−ỵng 45 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý cân tùy động 45 Hình 2.5 Driver điều khiển vệ tinh (4 vệ tinh) 46 Hình 2.6 Các vị trí khử lợng cân 47 Hình 2.7 Cách dịch chuyển vệ tinh 49 Hình 2.8 Bố trí cảm biến đo góc pha 49 Hình 2.9 Nguyên tắc xác định góc pha vệ tinh vận tốc quay mô_nô_rô_to 50 H×nh 2.10 Kết cấu tổng thể mô_nô_rô_to tùy động 51 - 118 - H×nh 3.1 Giá trị lợng cân lại cho phép tơng ứng với cấp độ chất lợng c©n b»ng .56 H×nh 4.1 Hệ đo lờng dao động 58 Hình 4.2 Hệ đo lờng chuyển vị dòng Eddy 59 Hình 4.3 Đầu dò Eddy 59 Hình 4.4 Các đầu dò cảm biến vËn tèc .60 H×nh 4.5 Độ nhạy cảm biến vận tốc tiêu biểu 60 Hình 4.6 Gia tôc kế thờng dùng 61 H×nh 4.7 Đặc tính tần số gia tốc kế ¸p ®iƯn 62 Hinh 4.8 Cảm biến đo lc 62 H×nh 4.9 Các thông số cảm biến điện áp 63 Hình 4.10 Mạch đo với cảm biến điện áp khuếch đại hiệu điện 64 Hình 4.11 Mạch đo với cảm biến điện áp khuếch đại điện tích 65 Hình 4.12 Mạch đIện phân tích 66 H×nh 4.13 Sơ đồ hệ vi xử lý 68 H×nh 4.14 TÝn hiƯu chun ®ỉi 69 Hình 4.15 Hệ thống đo với A/D 0809 69 Hình 4.16 Sơ ®å khèi ph©n tÝch Fourier 72 Hình 5.1 Rô_to mẫu dùng thí nghiệm cân b»ng H×nh 5.2 Sơ đồ tính toán hệ bậc tự Hình 5.3 Sơ đồ bố trí thép Hình 5.4 Sơ đồ tÝnh to¸n c¸c l¸ thÐp H×nh 5.5 Lắp đặt chi tiết cân gối đỡ H×nh 5.6 Sơ đồ móng đàn hồi Hình 5.7 Cấu tạo bu lông theo kiểu ngµm chÕt Hình 5.8 Mô hình bàI tóan dao ®éng mãng khèi Hình 5.9 Sơ đồ bố trí băng thö H×nh 5.10 Mô hình chiếu bố trí băng thử móng khèi H×nh 5.11 Hình chiếu theo phơng (y,z) Hình 6.1 Sơ đồ bố trí băng thử HnB100J Hình 6.2 Mô_nô_rô_to lúc cha gắn khèi l−ỵng thư Hình 6.3 Mô_nô_rô_to lúc đà gắn khối lợng thử Hình 6.4 Mô_nô_rô_to lúc gắn khối lợng thử mặt phẳng cân thứ hai Hình 6.5 Mô_nô_rô_to lúc cân Hình 6.6 Cân mặt phẳng Hình 6.7 Cân hai mặt phẳng Hình 6.8 Chi tiết có chiều dài lớn Hình 6.9 Kết cấu quạt th«ng giã Hình 6.10 Gắn cánh quạt vào máy HnB 100 để tiến hành cân Hình 6.11 Lấy tín phân tích Fourier Hình 6.12 Kết phát cần thêm vào 12 gram góc 1720 Hình 6.13 Gắn thêm vào 12 gram góc 1720 H×nh 6.14 Lúc quạt lệch gram góc 2030 (nhỏ trớc đó) Hình 6.15 Quyết định hàn thêm vào 12 gram góc 1720 74 75 77 80 82 85 85 87 88 88 88 93 95 95 96 96 98 99 101 102 103 103 103 104 104 104 - 119 - Hình 6.16 Rô_to mẫu tên băng thử HnB100J 105 H×nh 6.17 Bè trÝ thÝ nghiƯm rô_to mẫu 105 Hình 7.18 Kết sau thử nghiệm rô_to mẫu 106 Hình 6.19 Mô_nô_rô_to băng thử HnB 100J 106 H×nh 6.20 Cơm vƯ tinh phÝa khíp nèi cđa m«_n«_r«_to 107 H×nh 6.21 Cơm vƯ tinh phÝa tù cđa m«_n«_r«_to 107 Hình 6.22 Bộ chổi góp mô_nô_rô_to 108 Hình 6.23 Mô_nô_rô_to nhìn cận cảnh 108 Hình 6.24 Tín hiệu đợc lấy phân tích Fourier cân quạt hớng trục Hình 6.25 Tín hiệu đợc lấy phân tích Fourier theo chu kỳ lấy chu kỳ đầu 110 Hình 6.26 Tín hiệu đợc lấy phân tích Fourier liên tục chu kỳ 110 Hình 6.27 Tín hiệu đợc lấy phân tÝch Fourier liªn tơc chu kú cã xÐt ®Õn ®Õn ¶nh h−ëng cđa nhiƠu 50 Hz 111 Hình 6.28 Rotor máy nghiền AP5TA băng thử HnB 100J 111 Hình 6.29 Gắn búa nghiền lên rotor máy nghiền AP5TA ®Ĩ lÊy sè liƯu 112 -000 - PHỤ LỤC * ROTOR CỦA MÁY NGHIỀN AP5-TA Tên chi tiết Cấp chất lượng cân Tốc độ quay rotor (RPM) Vận tốc góc rotor (rad/s) Độ lệch tâm Admit (eadm ) Bán kính gây “vấn đề” Khối lượng rotor (kg) Cho phép r lượng max Rotor máy nghiền G 6.3 (= 6.3 mm/s) 3580 ω = 358 = 6.3 / ω = 0.0176 mm r = 300 mm M = 200 m = M.eadm /r = 11.7 (gr) * THÔNG TIN THỰC TẾ VỀ LƯỢI HP KIM CỦA BÚA NGHIỀN Trọng lượng lưỡi hợp kim dày mm ( dài 70 mm) 58 grams * KẾT LUẬN DÙ CHỈ MỘT LƯỢI BÚA BỊ MẤT DAO CŨNG LÀM CHO MÁY “KHÔNG ĐẠT YÊU CẦU VỀ MỨC RUNG ĐỘNG CHO PHÉP THEO ISO 1940” * XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CÁC ĐĨA VỆ TINH Khoảng cách cụm vệ tinh Khoảng cách nặng vệ tinh đến tâm trục: Trọng lượng nặng (3 quả/vệ tinh) 950 mm 100 mm 67 grams Khả đáp ứng tối đa hệ thống: rotor bị lưỡi búa dãy (200 grams) • Rotor máy nghiền chưa cải tiến Bộ chổi ghóp Bộ xử lý trung tâm • Rotor máy nghiền cải tieán ... vật liệu không đồng làm cho điều kiện (1.23) bị vi phạm làm cho rô_to bị cân Từ điều kiện (1.23), ta phân biệt dạng cân rô_to là: cân tĩnh, cân động cân hỗn hợp Mất cân gọi cân tĩnh không thỏa đợc... ta thấy mô_men ngẫu lực tăng tăng vận tốc quay tăng = Điều chứng tỏ cân tìm thấy quay vật đợc gọi cân động Mất cân động tuý vật quay rÊt Ýt x¶y thùc tiƠn MÊt cân gọi cân hỗn hợp tất điều kiện... quay đợc tháo khỏi máy, việc cân đợc thực băng thử đặc biệt đợc thiết kế riêng cho việc cân bằng, gọi máy cân Có hai loại máy cân bằng: ã Máy cân gối đỡ cứng: Việc cân phải đợc thực vận tốc quay