PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG BÁNH RĂNG HỘP SỐ

PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG BÁNH RĂNG HỘP SỐ

PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG BÁNH RĂNG HỘP SỐ. Hộp số được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm máy công cụ, thiết bị công nghiệp, bộ truyền động băng tải và bất kỳ ứng dụng truyền lực nào có chuyển động quay yêu cầu thay đổi mô-men xoắn và/hoặc tốc độ.

Tốc độ đầu ra và mô-men xoắn luôn trái ngược nhau – nếu bạn sử dụng hộp số để tăng tốc độ đầu ra của người lái thì mô-men xoắn đầu ra sẽ giảm. Ngược lại, nếu bạn sử dụng hộp số để giảm tốc độ đầu ra thì mô-men xoắn đầu ra sẽ tăng lên.

Tìm hiểu các nguồn rung trong hộp số

Hộp số là một thiết bị thách thức cho người phân tích độ rung vì nó có nhiều nguồn rung, tạo ra nhiều tần số khác nhau trên phổ rung. Bằng cách xác định và phân tích những tần số này, chúng ta có thể đưa ra đánh giá tình trạng hoặc xác định nguyên nhân hư hỏng thông qua phân tích rung động.

Hộp số thường được bao gồm trong thiết kế thiết bị tổng thể như sau:

• Trình điều khiển (động cơ, tuabin)
• Khớp nối/Bánh xích/Dây đai
• Hộp số
• Khớp nối/Bánh xích/Dây đai
• Máy điều khiển

Lưu ý rằng hầu hết các hệ thống lắp đặt thường có hai khớp nối, vì vậy hộp số rất dễ gặp phải các vấn đề liên quan đến căn chỉnh cũng như độ căng của đai/xích.

Thông tin máy cần thiết để phân tích độ rung hộp số

Khi phân tích dữ liệu rung động của hộp số, điều quan trọng là phải có được tất cả thông tin máy có thể áp dụng, chẳng hạn như số lượng và cấu hình răng, ID vòng bi và tỷ số/tốc độ hộp số. Tỷ lệ này thường dễ tìm thấy nhất vì nó có trên thẻ dữ liệu hộp số. ID vòng bi, số lượng răng và cấu hình có sẵn từ OEM, cửa hàng sửa chữa máy hoặc hộp số. Bạn nên nỗ lực đưa tất cả thông tin này vào cơ sở dữ liệu rung động của mình một cách chính xác vì nó sẽ giúp bạn thiết lập phân tích và thu thập dữ liệu.

Tạo bản phác thảo hộp số

Khi bạn đã có tất cả thông tin cần thiết, tốt nhất bạn nên phác thảo hộp số và sử dụng thông tin đó để tính toán tất cả tốc độ trục và tần số ăn khớp bánh răng mà bạn sẽ thấy trên quang phổ.

Bản phác thảo hộp số sẽ trông giống như thế này.

Sử dụng bản phác thảo, chúng ta có thể dễ dàng chia nhỏ tốc độ máy và tần số lưới bánh răng (GMF) .

Phân tích tần số lưới bánh răng (GMF)

Bắt đầu từ trục đầu vào, giả sử chúng ta có một động cơ cảm ứng 4 cực hoạt động ở tốc độ khoảng 1800 vòng/phút. Trục hộp số được gắn trực tiếp vào động cơ và có một bánh răng nhỏ với 17 răng tiếp xúc với một trục truyền động có bánh răng có 93 răng. Khi trục quay, sẽ có rung động mỗi khi một trong 17 răng tiếp xúc với răng khác. Tần số ăn khớp của bánh răng trên trục này sẽ xấp xỉ:

17 (Số răng) x 1800 (RPM) = 30.600cpm (Trục đầu vào tần số lưới bánh răng)

Để tính GMF cho trục trung gian, chúng ta cần biết tốc độ của trục trung gian. Điều này được tính bằng cách sử dụng tỷ số của bánh răng đầu vào với bánh răng trung gian và sau đó nhân nó với RPM đầu vào.

17 (Bánh răng đầu vào) / 93 (Bánh răng trung gian) = 0,18279 (Tỷ lệ)

0,18279 (Tỷ lệ) x 1800 (RPM đầu vào) = 329,03 (RPM trục trung gian)

17 (Số răng Bánh răng trung gian) x 329,03 (RPM trục trung gian) = 5.593,54 (GMF trục trung gian)

Tính RPM của trục đầu ra, tìm tỷ lệ và nhân nó với RPM của trục trung gian.

17 (Răng bánh răng trung gian) / 93 (Răng bánh răng đầu ra) = 0,18279 (Tỷ lệ)

0,18279 (Tỷ lệ) x 329,03 (RPM trục trung gian) = 60,14 (RPM trục đầu ra)

Trong ví dụ về hộp số này, có 2 bộ bánh răng ăn khớp và do đó bạn sẽ thấy hai tần số ăn khớp bánh răng như chúng tôi đã tính toán ở trên.

30.600 GMF trên trục đầu vào đến trục trung gian

5.593 GMF trên trục trung gian đến trục đầu ra

Đơn giản hóa việc phân tích lưới bánh răng bằng cách thiết lập phù hợp

Khi phân tích hộp số, nên thu được số đọc có độ phân giải cao ở mức 3,25 x GMF. Mục đích của việc này là để đơn giản hóa việc phân tích bằng cách nắm bắt hoạt động của lưới bánh răng một cách nhất quán, điều này sẽ hỗ trợ việc nhận dạng mẫu được sử dụng trong phân tích của chúng tôi.

Tôi đã bao gồm một số ví dụ bên dưới thể hiện mục đích của kiểu thiết lập chức năng đọc này.

Ở đây, phổ cho thấy 1x GMF và 2x GMF, nhưng chỉ ½ dải biên liên quan đến 2x GMF và 3x GMF xuất hiện do thiếu băng thông. Điều này gây khó khăn trong việc xác định vấn đề liên quan đến 3x GMF như răng mòn. Trong trường hợp này, muốn mở rộng băng thông để bao gồm 3x và bất kỳ dải biên nào liên quan, có thể thực hiện bằng cách tạo phổ ở mức 3,25x GMF.

Lý do chính khác để tạo số đọc bổ sung cho lưới bánh răng là quang phổ có thể trở nên đông đúc và khó phân tích khi không tập trung vào từng thành phần. Ví dụ dưới đây thể hiện một hộp số với 2 GMF dẫn đến nhiều “đỉnh” trong quang phổ khó nhận dạng nhanh chóng khi không thiết lập phù hợp.

Ở đây, có 2 bộ GMF và khó phân biệt chúng. Nếu thay đổi băng thông như ví dụ dưới đây, quan sát mẫu và xác định vấn đề từ lưới bánh răng sẽ trở nên dễ dàng hơn nhiều.

Chúng tôi vẫn ghi nhận GMF 1x từ bánh răng truyền động, nhưng 2x và các dải biên liên quan vượt quá băng thông của quang phổ, tạo ra hình ảnh “rõ ràng hơn” về tần số lưới bánh răng 1x, 2x và 3x. Điều này giúp chẩn đoán nhanh chóng và dễ dàng hơn với biểu đồ rung động và ví dụ được chia sẻ trong cơ sở kiến thức. Tiêu chuẩn này được sử dụng rộng rãi trong việc đọc hộp số, và hầu hết các nhà phân tích chuyên nghiệp đều tuân theo nó khi thiết lập thu thập dữ liệu cho hộp số.

Quay trở lại ví dụ của chúng tôi với GMF là 30.600 trên bánh răng đầu vào và 5593 trên đầu ra, chúng tôi sẽ thiết lập số đọc của mình như sau:

30.600 x 3,25 = 99.531 Băng thông ở phía đầu vào và trung gian

5.593 x 3,25 = 18.177 Băng thông ở phía trung gian và đầu ra

Các số liệu này là số liệu gần đúng và tùy thuộc vào phần mềm phân tích bạn đang sử dụng, hãy lấy số liệu gần đúng nhất có thể. Nó sẽ làm cho nó dễ dàng hơn để phân tích.

Các sự cố hộp số thường gặp

Các vấn đề thường gặp điển hình chúng ta thấy trên hộp số bao gồm:

• Sai lệch (Hộp số)
• Sai lệch (Bánh răng)
• Răng mòn
• Răng bị nứt hoặc gãy
• Phản ứng dữ dội không đúng cách
• Lỗi mang
• lỏng lẻo
• Lắp ráp pha bánh răng
• Săn răng

Hộp số bị lệch sẽ xuất hiện trên quang phổ giống như cách nhìn thấy độ lệch trên bất kỳ thiết bị “ghép nối” nào khác. Bạn sẽ có độ rung cao ở tốc độ chạy gấp 2 lần khi bạn có độ lệch lệch cao. Thiết bị cũng sẽ lệch pha 180 độ theo hướng xuyên tâm. Với độ lệch góc, độ rung 1x và 2x sẽ tăng cao, đặc biệt ở vị trí trục với sự dịch pha 180 độ theo hướng trục.

Căn chỉnh chính xác của hộp số yêu cầu cả trục hộp số đầu vào và đầu ra phải được căn chỉnh với các bộ phận khác của tàu máy (máy dẫn động và máy được dẫn động).

Các bộ bánh răng bị lệch được xác định bằng cách xem xét tần số lưới bánh răng, chủ yếu là 1x GMF và 2x GMF – trong trường hợp bạn gặp phải tình trạng này thì GMF 2x sẽ có biên độ cao hơn GMF 1x. Có thể là do mòn hoặc hỏng ổ trục. Hãy kiểm tra kỹ quang phổ để phát hiện lỗi ổ trục hoặc độ lỏng bên trong trước khi xác định mức độ ưu tiên sửa chữa. Nếu ổ trục bị hỏng trong bộ bánh răng, vấn đề này sẽ không tồn tại lâu nếu răng bánh răng lệch, và cần phải sửa chữa ngay lập tức.

Răng bị mòn sẽ xuất hiện trên quang phổ dưới dạng GMF cao 1x và GMF cao 3x với các dải biên độ cao với nhiều sóng hài của các dải bên đó. ĐHiện tượng này giống như một bộ bánh răng với cài đặt phản ứng ngược không đúng với GMF 3x. Thường, bạn có thể theo dõi tình trạng của hộp số và đánh giá mức độ ưu tiên của việc sửa chữa bằng cách quan sát sự thay đổi biên độ hàng tháng. Lưu ý rằng sự lỏng lẻo trong vòng bi cũng có thể gây ra hiện tượng này, nên hãy kiểm tra kỹ quang phổ để phát hiện lỗi đó.

Răng bị nứt hoặc gãy thường được chẩn đoán bằng cách sử dụng dạng sóng thời gian vì tác động rung sẽ xảy ra ở tốc độ 1x vòng/phút của trục nên có thể khó phân biệt vấn đề này với nhiều vấn đề khác xuất hiện ở tần số đó. Bằng cách xem dạng sóng thời gian, bạn sẽ có thể thấy tác động vì nó thường chiếm ưu thế trên dạng sóng, mặc dù việc xem dữ liệu ở dạng sóng thời gian có thể khiến bạn nản lòng. Răng mòn thường khá đơn giản để xác định miễn là bạn có thiết lập phù hợp trên dạng sóng.

Dưới đây là ví dụ về dạng sóng thời gian sẽ trông như thế nào trong trường hợp bạn có một chiếc răng bị nứt trên hộp số từ ví dụ trên của chúng tôi. Thời gian giữa các lần va chạm được xác định là 0,03 giây. Để chuyển đổi tần số đó thành tần số, bạn chỉ cần đảo ngược nó, công thức là….

1/033333 = 30hz

Thay đổi Hz thành CPM bằng cách nhân với 60.

30 x 60 = 1800 (RPM trục đầu vào)

Trong trường hợp này, bạn có thể thấy có một lực tác động đáng kể xảy ra gấp 1 lần số vòng quay của trục và có thể là do răng trong hộp số bị nứt hoặc gãy.

Phản ứng ngược không đúng cách là một vấn đề sẽ hiển thị trên quang phổ dưới dạng dải bên đáng kể xung quanh tần số lưới bánh răng của trục có vấn đề. Các dải bên đôi khi sẽ cao hơn bản thân lưới bánh răng nếu lỗi này không tốt. Sự khác biệt duy nhất giữa răng này và răng bị mòn là GMF 3x sẽ ở biên độ thấp hơn. Một lần nữa, hãy kiểm tra quang phổ để biết độ mòn hoặc độ lỏng của ổ trục vì những lỗi đó cũng có thể biểu hiện theo cách tương tự trong quang phổ.

Các lỗi vòng bi trong hộp số sẽ biểu hiện giống như ở bất kỳ bộ phận nào khác của máy; thách thức là có nhiều tần số bổ sung sẽ xuất hiện trong hộp số, do đó, điều đặc biệt quan trọng là phải xác định từng tần số để đảm bảo rằng bạn không bỏ sót tần số lỗi vòng bi trong phổ. Rung động biên độ cao đến từ tần số lưới bánh răng cũng sẽ khiến phổ tự động chia tỷ lệ và có thể ẩn tần số lỗi vòng bi vì chúng sẽ xuất hiện ở biên độ thấp hơn nhiều so với các chức năng cưỡng bức khác có trong hộp số.

Độ lỏng , đặc biệt là độ lỏng của ổ trục sẽ biểu hiện dưới dạng nhiều sóng hài của tốc độ chạy với mức ồn tăng lên. Có thể khó nhận biết rung động trong quang phổ. Bạn cần thiết lập một giá trị đọc đặc biệt để loại bỏ rung động từ GMF hoặc các tần số cao hơn, giúp tập trung vào khoảng 12-15 sóng hài tốc độ chạy để xác định dễ dàng hơn.

Việc lắp ráp pha bánh răng và răng săn rất hiếm thấy trong hộp số, các kỹ sư của nhà sản xuất hộp số OEM sẽ tính toán các tần số này và thiết kế hộp số của họ để không gặp phải một trong những vấn đề này. Tính toán số nguyên tố cho mỗi bộ bánh răng và chia chúng sẽ giúp xác định tần suất tiếp xúc giữa các răng. Nếu hiện tượng này xảy ra quá thường xuyên trong hộp số, có thể dẫn đến mài mòn và rung lắc nhiều, làm giảm tuổi thọ của hộp số.

Có thể có những vấn đề khác mà bạn tìm thấy trên hộp số, nhưng đây là những vấn đề phổ biến nhất.

Chiến lược giám sát hộp số: Điều chỉnh theo loại thiết bị

Việc phân tích hộp số có thể phức tạp, vì vậy hãy nhớ làm theo các khuyến nghị sau khi thiết lập chương trình mà bạn sẽ giám sát loại thiết bị này:

• Tạo các số đọc bổ sung cho mỗi bộ bánh răng sẽ hiển thị tần số lưới bánh răng của bạn x 3,25.
• Có số đọc hiển thị 12-15 sóng hài của tốc độ chạy (RPM x 12 = băng thông).
• Bao gồm dạng sóng thời gian hiển thị ít nhất 10 vòng quay của trục (1/(RPM/60) = Time.
• Sử dụng xu hướng để xác định sự thay đổi và biểu đồ thác nước để xác định nơi xảy ra thay đổi.

Nhiều vấn đề có thể là triệu chứng của lỗi ổ trục hoặc lỏng lẻo, cần phải xác định nguyên nhân thực sự.

Hộp số thường được gửi đến để sửa chữa thay vì sửa chữa tại hiện trường, vì vậy bạn có thể báo cáo chung chung miễn là bạn chắc chắn rằng vấn đề nằm ở hộp số. Không ai sẽ chế tạo lại hộp số mà không kiểm tra độ thẳng hàng, độ mòn, phản ứng ngược và tình trạng ổ trục thích hợp.

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết.

CÔNG TY CỔ PHẦN KỸ THUẬT THIẾT BỊ ÂU VIỆT CHUYÊN CÂN BẰNG ĐỘNG – CÂN ĐỒNG TÂM TRỤC – PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG – KHỬ RUNG TÔNG THỂ – SIÊU ÂM CÔNG NGHIỆP

ĐC: 113/4D Cống Lở, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM.
SỐ ĐT: 0335 195 303 – 02873040880
Email: nguyen.ngo@avitek.vn  
Website: www.avitek.vn