Bàn thí nghiệm cỡ nhỏ để xác định các thông số động học của máy quay

Quá trình tính toán các thông số động lực học của máy gồm các chi tiết quay (gọi tắt là máy quay) như tần số riêng, các chế độ dao động, hệ số độ cứng, độ giảm chấn là bước cực kỳ quan trọng và phải thực hiện đầu tiên trong quá trình thiết kế và chế tạo của bất kỳ một máy quay.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bàn thí nghiệm cỡ nhỏ để xác định các thông số động học của máy quayISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(128).201871BÀN THÍ NGHIỆM CỠ NHỎ ĐỂ XÁC ĐỊNHCÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY QUAYA SMALL TEST RIG FOR EVALUATING DYNAMICCHARACTERISTICS OF ROTATING MACHINERYĐặng Phước Vinh, Trần Phước ThanhTrường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; dpvinh@dut.udn.vn, tpthanh@dut.udn.vnTóm tắt - Quá trình tính toán các thông số động lực học của máygồm các chi tiết quay (gọi tắt là máy quay) như tần số riêng, cácchế độ dao động, hệ số độ cứng, độ giảm chấn là bước cực kỳquan trọng và phải thực hiện đầu tiên trong quá trình thiết kế vàchế tạo của bất kỳ một máy quay. Việc xác định không chính xáccác thông số động lực học của máy quay có thể dẫn đến việc giảmtuổi thọ hay hư hỏng của hệ thống. Cùng với yêu cầu nâng caochất lượng giảng dạy và nghiên cứu khoa học, gắn liền cơ sở lýthuyết với thực hành, bàn thí nghiệm cho việc xác định các thôngsố động học của máy quay là rất cần thiết cho sinh viên và giảngviên các ngành Cơ khí. Tuy nhiên, các bàn thí nghiệm này nếunhập từ nước ngoài thì chi phí rất cao. Vì vậy việc nghiên cứu, thiếtkế và chế tạo bàn thí nghiệm cỡ nhỏ để xác định các thông số độnghọc của máy quay với chi phí thấp là rất cần thiết.Abstract - The evaluation of dynamic characteristics of rotatingmachinery such as natural frequency, mode shapes, stiffnessand damping coefficients is very important and must be carriedout at the beginning in the design and fabrication of any rotatingmachine. The inaccurate estimation of these characteristics canlead to reducing the longevity , or damaging machinery. Besides,in order to enhance the education and research quality andcombine theory and experiment, the test rig for evaluatingdynamic characteristics is very essential for students andlecturers in mechanical engineering. However, the test rigs whichare bought abroad are very expensive. Therefore it is veryessential to design and build small and cheap test rigs forperforming experiments.Từ khóa - bàn thí nghiệm cỡ nhỏ; thông số động lực học; máyquay; tần số riêng; các bài thí nghiệm.Key words - small test rig; dynamic characteristics; rotatingmachinery; natural frequency; experimental tests.1. Giới thiệuBàn thí nghiệm để đánh giá động học, động lực học củamáy quay thu hút rất nhiều sự quan tâm và đầu tư từ cáctrường đại học, viên nghiên cứu hay từ các công ty trên thếgiới. Việc tính toán các thông số như tần số riêng, các chếđộ dao động, hệ số độ cứng, độ giảm chấn là bước cực kỳquan trọng và phải được thực hiện đầu tiên trong quá trìnhthiết kế và chế tạo của bất kỳ một máy quay. Việc xác địnhkhông chính xác các thông số động lực học của máy quaycó thể dẫn đến việc giảm tuổi thọ hay hư hỏng của máy vàhệ thống.Bàn thí nghiệm cỡ lớn để đánh giá về động lực học máyquay và các thông số của ổ bi đỡ được thiết kế và chế tạovào năm 2014 [1]. Dựa vào đó, các thông số quan trọng củahệ thống như tần số riêng của hệ thống, các chế độ daođộng cùa trục quay, hệ số độ cứng, độ giảm chấn của dầu...đã được phân tích và tính toán [2, 3].G. D. Jiang và cộng sự [4] sử dụng một bàn thí nghiệmcỡ lớn với đường kính ổ bi đỡ lên đến 500 mm để xác địnhcác hệ số động lực học của dầu. Xung lực tác động lên trụcđược tạo ra từ hai xy-lanh thủy lực và được đo bằng cảmbiến lực; và độ dao động của trục được xác định bằng cáccảm biến biến dòng điện Eddy.Phương pháp kích xung bằng va đập để đánh giá 16 hệsố động lực học của hai ổ bi đỡ trên trục dựa vào một bànthí nghiệm được giới thiệu bởi Z. L. Qiu và cộng sự [5].Hua Zhou [6] thiết kế và xây dựng một bàn thí nghiệm cỡvừa đặc biệt với đường kính trục 152 mm cho việc xác địnhcác thông số động học và động lực học của máy quay. Mộtbàn thí nghiệm khác [7] cũng đã được lắp ráp để phân tíchsự biến thiên của hệ số độ cứng và giảm chấn của các ổ biđỡ với tần số cao và lực tác động lớn.Bài báo này giới thiệu chi tiết về cấu tạo của một bànthí nghiệm cỡ nhỏ dùng để đánh giá các thông số động họccủa máy quay. Các cảm biến tiệm cận và hệ thống thu nhậntín hiệu sẽ được trình bày ở phần tiếp theo. Để đánh giá khảnăng hoạt động của bàn thí nghiệm, một vài thí nghiệm cơbản đã được tiến hành với kết quả thu về rất khả quan choviệc đánh giá xa hơn các thông số động học.2. Mô tả bàn thí nghiệm2.1. Đặc điểm của bàn thí nghiệmHình 1. Bản vẽ 3D mô phỏng bàn thí nghiệmHình 1 là bản vẽ 3D của bàn thí nghiệm. Bàn thí nghiệmnày bao gồm một động cơ điện một chiều (DC), một trụcquay, hai ổ bi, một khớp nối mềm, một đĩa nặng được gắntrên trục, bốn cảm biến tiệm cận để đo độ dao động của trụcquay. Tốc độ của động cơ DC được điều khiển bởi mạchcầu H (Arduino IBT-2) dùng tín hiệu hồi tiếp từ encoderĐặng Phước Vinh, Trần Phước Thanh72gắn phía sau của động cơ và có thể đạt tối đa là 12.000vòng/phút. Gia tốc của động cơ có thể được điều chỉnh dễdàng tùy thuộc vào mục đíc ...