Phân tích ảnh hưởng của vết nứt trên bánh răng côn đến tần số dao động của hệ bánh răng

Mục đích trong nghiên cứu này nhằm ứng dụng Ansys Workbench để đưa ra kết quả về sự khác nhau giữa bánh răng hoạt động bình thường và bánh răng bị khuyết tật thông qua tần số rung động trong quá trình hoạt động. Kết quả nghiên cứu cho thấy với khuyết tật bị nứt răng sẽ làm cho tần số tự nhiên của hệ bánh răng ăn khớp bị thay đổi và hoàn toàn có thể dựa trên kết quả dao động để nhận biết sớm hư hỏng của hệ bánh răng ăn khớp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích ảnh hưởng của vết nứt trên bánh răng côn đến tần số dao động của hệ bánh răng PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA VẾT NỨT TRÊN BÁNH RĂNG CÔN ĐẾN TẦN SỐ DAO ĐỘNG CỦA HỆ BÁNH RĂNG Võ Tuấn Kiệt1, Nguyễn Ngọc Dương 2, Nguyễn Quang Thành 1. Lớp D20CNOT02, Trường Đại học Thủ Dầu Một email: 2025102050021@tdmu.edu.vn, 2. Viện Kỹ thuật Công nghệ, Trường Đại học Thủ Dầu MộtTÓM TẮT Phân tích rung động đã được sử dụng ngày càng nhiều để chẩn đoán tình trạng hư hỏng trongcác bộ truyền cơ khí. Vì tín hiệu rung động có tính chất phi tuyến tính, không tĩnh và băng thôngrộng, các kỹ thuật xử lý tín hiệu truyền thống như phổ phải được áp dụng cẩn thận để tránh chẩnđoán lỗi sai. Mục đích trong nghiên cứu này nhằm ứng dụng Ansys Workbench để đưa ra kết quả vềsự khác nhau giữa bánh răng hoạt động bình thường và bánh răng bị khuyết tật thông qua tần sốrung động trong quá trình hoạt động. Kết quả nghiên cứu cho thấy với khuyết tật bị nứt răng sẽ làmcho tần số tự nhiên của hệ bánh răng ăn khớp bị thay đổi và hoàn toàn có thể dựa trên kết quả daođộng để nhận biết sớm hư hỏng của hệ bánh răng ăn khớp. Từ khóa: Bánh răng côn, hệ thống truyền động, phần tử hữu hạn, theo dõi tình trạng.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong cơ cấu truyền động cơ khí, bánh răng côn đóng vai trò quan trọng trong việc truyền nănglượng giữa hai trục chéo nhau và thường được ứng dụng trên cơ cấu cần tốc độ và mô-men xoắn caonhư bộ vi sai trên ô tô, bộ truyền động cánh quạt trên trực thăng (Xia và nnk, 2008), .... Đối với hệthống bánh răng làm việc ở tốc độ cao và điều kiện tải nặng, đặc tính ma sát và độ rung là hai nguyênnhân chính dễ dẫn đến hư hỏng (Cao và nnk, 2019). Hiệu suất ma sát trên bề mặt răng được cho làquan trọng để đánh giá tổn thất năng lượng cơ học, hiệu suất, độ bền mỏi và động lực học có liênquan đến tiếng ồn, độ rung và độ bền. Theo dõi, xác định sự hư hỏng của máy móc là một trong nhữngvấn đề nổi bật của những nghiên cứu gần đây bởi bất cứ một chi tiết nào hư hỏng trong hệ thống máymóc đều có thể gây nguy hiểm cho toàn bộ hệ thống. Trên thực tế, động lực học bánh răng và hiệu suất ma sát bị ảnh hưởng lẫn nhau, các tiếp điểmđộ lớn giữa các răng ăn khớp được cho là nguồn chính gây ra sự rung động (Cao và nnk, 2019). Dođó, sự hiện diện của tổn thương răng có thể ảnh hưởng đến các điểm tiếp xúc cường độ đó và thayđổi các đặc tính ma sát được tạo ra. Ví dụ, kết quả từ (Eftekharnejad B và nnk, 2009) chỉ ra mối tươngquan giữa giá trị AE RMS và kích thước lỗi của răng từ hộp số trục song song. Họ cho rằng kết quảnày là do số lượng bề mặt nhô ra cao hơn làm tăng các tiếp xúc cường độ đối với các đứt gãy lớn hơn.Do đó, tương tự như phân tích rung động, một khiếm khuyết về răng có thể tạo ra sự điều biến biênđộ trong tín hiệu âm thanh với tần số đặc trưng nhất định. Trong nghiên cứu của Novoa và Vicuña(Novoa AB và nnk, 2016), họ đã sử dụng phân tích phổ đường bao của tín hiệu âm thanh để phát hiệncác biến đổi do khuyết tật trong bánh răng mặt trời và hành tinh từ hộp số hành tinh (PG). Theo cáchtiếp cận của họ, đường bao thu được bằng cách sử dụng phép biến đổi Hilbert áp dụng trực tiếp trêntín hiệu rung động. Kết quả thu được cho thấy rằng đối với khuyết tật của bánh răng mặt trời vàkhuyết tật của bánh răng hành tinh, quang phổ đường bao chứa một số hài của tần số lỗi đặc trưngcủa thành phần, điều này không xảy ra đối với trường hợp không bị lỗi. Đối với lỗi bánh răng hànhtinh, họ không thể tạo ra sự khác biệt so với trường hợp không bị lỗi. Các tác giả khác như (Gao L vànnk, 2011) cũng đã sử dụng phép biến đổi Hilbert để thực hiện phân tích đường bao nhằm chẩn đoánlỗi bánh răng bằng tín hiệu AE. Khi công nghệ kỹ thuật ngày càng phát triển, nhờ các phần mềm mô 5phỏng được hỗ trợ, các khó khăn khi thực nghiệm và mức độ phức tạp đã khắc phục bằng cách tìmkiếm một vài dạng giải pháp số đặc biệt là phương pháp phần tử hữu hạn. Do đó, trong đề tài nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đề xuất phân tích quá trình ăn khớp của bánhrăng côn sử dụng bằng phần mềm Ansys Workbench để mô phỏng nhằm phân tích ứng xử của vật liệu làmột trong phần thông tin cần thiết để kiểm tra ứng xử động lực học của bánh răng giúp cho việc chuẩnđoán trong hư hỏng của cấu trúc máy móc trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn. Cụ thể, hai mô hình bánhrăng côn có cùng thông số kỹ thuật đầu vào và cùng điều kiện biên để tiến hành mô phỏng rung động, từđó đánh giá quá trình hoạt động giữa bánh răng bị khuyết tật và không bị khuyết tật.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Lý thuyết dao động Phân tích phương trình dao động thường được sử dụng trong giai đoạn phát triển của một sảnphẩm mới để xác định các thông số kỹ thuật của nó, cụ thể là tần số tự nhiên, hình dạng phương thức,khối lượng phương thức và giảm chấn phương thức. Nó được coi là cơ bản nhất trong tất cả các phântích động và cho ph ...