Nghiên cứu, xây dựng mô phỏng dao động trên gối động máy cân bằng động đặt nằm ngang

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, xây dựng phần mềm mô phỏng dao động trên các gối đỡ động của máy máy cân bằng động (MCBĐ) do các lực mất cân bằng sinh ra khi rô to mất cân bằng đặt trên MCBĐ nằm ngang. Các tác giả xây dựng mô hình toán: lực cưỡng bức do rô to mất cân bằng; dao động các gối động và triển khai lập trình Code cho mô phỏng viết các thiết bị ảo (VI, mô phỏng). Mô hình toán cơ hệ MCBĐ IRD Balancing B20 của hãng IRD (USA) là mô hình viết cho hệ động lực hai bậc tự do.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu, xây dựng mô phỏng dao động trên gối động máy cân bằng động đặt nằm ngang THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 Nghiên cứu, xây dựng mô phỏng dao động trên gối động máy cân bằng động đặt nằm ngang Studying, creating vibrosimulation on the dynamic pillows of the horizontal dynamic balancing machine Đỗ Đức Lưu1, Lại Huy Thiện1, Cao Đức Hạnh1, Lưu Minh Hải2 1 Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, luudoduc@gmail.com 2 Học viện Hải quân Nha Trang Tóm tắt Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, xây dựng phần mềm mô phỏng dao động trên các gối đỡ động của máy máy cân bằng động (MCBĐ) do các lực mất cân bằng sinh ra khi rô to mất cân bằng đặt trên MCBĐ nằm ngang. Các tác giả xây dựng mô hình toán: lực cưỡng bức do rô to mất cân bằng; dao động các gối động và triển khai lập trình Code cho mô phỏng viết các thiết bị ảo (VI, mô phỏng). Mô hình toán cơ hệ MCBĐ IRD Balancing B20 của hãng IRD (USA) là mô hình viết cho hệ động lực hai bậc tự do. Áp dụng phương pháp số phức, cân bằng điều hòa và xây dựng thuật toán giải hệ phương trình vi phân bậc hai tuyến tính, hai bậc tự do viết cho cơ hệ dao động của MCBĐ. Mô phỏng dao động các gối đỡ của MCBĐ thực hiện trên phần mềm LabView của National Instruments (USA) và kết hợp lập trình m.file trong MATLAB. Từ khóa: Dao động, mô phỏng dao động trên máy cân bằng động. Abstract The paper presents the studied results of the vibrations simulating on the dynamic pillows of dynamic balancing machine (DBM) under the centrifugal forces of the unbalanced rotor, placed horizontally on the DBM’s bearings. The authors create mathematical models: excitted forces of the unbalanced rotor; of the pillow’s vibrations and realize programming code for the Virtual Instruments (VI in LabView, simulation software). The mathematic model of the DBM is made by the system of two ordinary second degree-differential equation with the two freedom degree. The methods and algorithms to solve the system of the ordinary differential equations are based on the complex harmonic balance. The simulation software of the vibration is made in the LabView of National Instruments (USA) and together with programming in m.file of MATLAB. Keywords: Vibrations, Vibro-Simulation on dynamic balancing machine. 1. Đặt vấn đề về mô phỏng dao động MCBD Dao động được đề cập ngày một rộng rãi trong các tài liệu chuyên ngành máy tàu biển, song để hiểu được bản chất vật lý và các tính chất phức tạp của chúng cần thiết phải có kiến thức nhất định về toán học, cơ học, xử lý tín hiệu. Nhằm tiếp cận dễ dàng hơn với dao động, nhiều hãng phần mềm trên thế giới đã cố gắng đưa ra các sản phẩm mô phỏng dao động cho đào tạo và huấn luyện chuyên gia dao động trên các hệ thống mô phỏng. Các phần mềm mô phỏng dao động thường rất đắt và đều nhập từ nước ngoài. Liên quan đến máy rô to tàu thủy (các bơm, quạt, máy lọc, tua bin, máy nén, trục chân vịt, máy phát điện,…) dao động và mất cân bằng động luôn đồng hành và cần được đánh giá, kiểm soát. Khi bảo dưỡng sửa chữa, các rô to cần được cân bằng động trên xưởng (Shop Balancing, đặt trên máy cân bằng động) để loại bỏ lượng mất cân bằng dư khi chúng vượt qua ngưỡng cho phép. Sản phẩm phần mềm mô phỏng dao động rô to đặt trên các gối đỡ MCBĐ mà bài báo trình bày sẽ góp phần đáp ứng được mục tiêu xây dựng phần mềm mô phỏng dao động trên các máy rô to cũng như cân bằng động rô to đặt nằm ngang trên máy cân bằng động. HỘI NGHỊ QUỐC TẾ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 2016 136 THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 Đối tượng nghiên cứu là dao động MCBĐ khi rô to bị mất cân bằng đặt nằm ngang trên đó. Mục tiêu cụ thể mà bài báo đặt ra là xây dựng mô hình toán, triển khai lập trình mô đun mô phỏng dao động trên máy cân bằng động. Ví dụ triển khai được thực hiện trên máy cân bằng động IRD Balancing B20 có tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam. Mô phỏng lập trình trên LabView của hãng National Instruments (USA). 2. Mô phỏng dao động tại các gối đỡ MCBD 2.1. Mô phỏng lực mất cân của rô to Rô to tàu thủy bất kỳ đặt đứng hoặc ngang trên các gối đỡ của MCBĐ. Khi cân bằng động tại xưởng các rô to được tháo rời, đặt trên MCBĐ, phụ thuộc vào cấu tạo và phạm vi sử dụng của MCBĐ, rô to có thể được đặt nằm ngang hoặc đặt đứng, tuy nhiên số lượng MCBĐ dùng cho rô to đặt đứng rất ít, và thường dùng cân bằng các thiết bị nhỏ. Đối với rô to tàu thủy, rô to đặt nằm ngang trên Hình 1. Lựa chọn phương án đặt rô to trên gối đỡ MCBĐ là phương án thường gặp nhất. Do vậy chúng ta sẽ xây dựng mô hình toán và mô phỏng dao động MCBĐ khi rô to đặt nằm ngang trên hai gối đỡ của máy. Phụ thuộc vào phương pháp cân bằng động trên một hoặc hai mặt phẳng cũng như đặc thù của từng loại rô to để đặt chúng trên hai gối đỡ MCBĐ. Chúng ta có 9 trường hợp cấu hình đặt ro to như trên hình 1 [1, 2]. Hình 2. Lực mất cân bằng quy đổi về các gối đỡ Trên hình 1 là các trường hợp thường gặp khi đặt rô to (tháo rời) trên máy cân bằng động nằm ngang, và đó cũng là phương án lắp đặt một số tổ hợp máy rô to trong máy tổng thể. Khi xét đến trường hợp mất cân bằng tập trung vào một mặt phẳng (cũng như trường hợp cân bằng trên một mặt phẳng), mất cân bằng tại mặt phẳng này sẽ tác động lực tới gối đỡ trái và phải theo các lực quy đổi (hình 2). Trong trường hợp phức tạp hơn, mất cân bằng tại hai ...