Thiết kế,chế tạo mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo rung để phân tích tình trạng làm việc của ổ lăn

1
MỞ ĐẦU
1. Giới thiệu
Ổ lăn là một trong những chi tiết máy được sử dụng phổ biết trong các
truyền động. Độ tin cậy và độ chính xác của Ổ có ý nghĩa quan trọng với hoạt
động tổng thể của các thiết bị, máy móc. Việc phát hiện lỗi và chẩn đoán tình
trạng của Ổ lăn trong giai đoạn đầu là cần thiết để tránh những hỏng hóc bất chợt
trong quá trình làm việc.
Khi làm việc Ổ lăn thường phát sinh rung động, nhiệt, tiếng ồn Vậy nên,
việc giám sát tình trạng Ổ thông qua các yếu tố này là cần thiết. Trong các yếu tố
nêu trên thì rung động được xem là thông số hiệu quả nhất để đánh giá tình trạng
hoạt động của máy móc, thiết bị, đặc biệt là các máy móc có chuyển động quay.
Việc giám sát, phân tích tình trạng thiết bị bằng rung động đã được nhiều
nhà khoa học các nước quan tâm nghiên cứu và ứng dụng từ trước đến nay
[4,5,7,8,9] nhưng ở Việt Nam có rất ít các công trình nghiên cứu về lĩnh vực này
được công bố.
Từ cơ sở những phân tích trên, tác giả chọn đề tài:
"Thiết kế,chế tạo mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo rung để phân
tích tình trạng làm việc của ổ lăn ".
2. Mục tiêu nghiên cứu
Dự kiến mục tiêu chung của đề tài là: Dự báo được các sai hỏng của ổ lăn
để đảm bảo hiệu suất vận hành tối đa của các thiết bị, giảm các sự cố ngưng máy
bất chợt. Việc này được thực hiện bằng cách giám sát phân tích tình trạng ổ lăn
với thông số chính là dao động.
Mục tiêu cụ thể là:

2
1. Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm khảo sát đánh giá ổ bằng bức xạ
rung động.
2. Tiến hành thí nghiệm để phân tích, đánh giá thông số rung động của ổ
lăn. Chẩn đoán các nguyên nhân gây ra sai hỏng ổ lăn nhằm đưa ra lời khuyên

hợp lý.
3. Kết quả dự kiến
- Mô hình thí nghiệm phân tích đánh giá tình trạng làm việc của Ổ lăn có sử
dụng thiết bị đo rung (sử dụng thiết bị đo lực của Trường Đại học Kỹ thuật Công
nghiệp Thái nguyên rồi chuyển đổi ra kết quả đo rung).
- Dữ liệu xác định tình trạng Ổ (thử nghiệm).
4. Phương pháp và phương pháp luận
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Nghiên cứu thực nghiệm.
+ Nghiên cứu cơ sở.
- Phương pháp luận:
+ Tìm hiểu lý thuyết cơ bản của ổ lăn. Từ đó mô hình hóa thành mô hình thực
nghiệm.

3
CHƯƠNG 1: Ổ LĂN VÀ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA Ổ LĂN
1.1 Ổ lăn thường dùng
1.1.1 Giới thiệu chung
Cấu tạo ổ lăn bao gồm: Vòng trong, vòng ngoài, vòng cách và con lăn.
Vòng trong và vòng ngoài thường có rãnh để dẫn hướng cho con lăn và để giảm
ứng suất. Vòng trong lắp với ngõng trục, vòng ngoài lắp với gối trục (vỏ máy,
thân máy). Thường vòng trong quay cùng với trục, còn vòng ngoài thì đứng yên,
nhưng cũng có khi vòng ngoài quay cùng với gối trục còn vòng trong đứng yên
cùng với trục
Hình 1. 1. Cấu tạo ổ lăn
1.1.2 Các thông số vận hành của vòng bi
Theo [1] các thông số vận hành chính của vòng bi là: Tiếng ồn, nhiệt độ,
rung động và tình trạng chất bôi trơn.
1.2 Các tình trạng hỏng và nguyên nhân gây hỏng ổ lăn
1.2.1 Các hoạt động bất thường, nguyên nhân và biện pháp khắc phục

1.2.2 Các dạng hỏng thường gặp của ổ lăn
Trong quá trình làm việc, thông thường trên các bề mặt làm việc của ổ lăn
xuất hiện một số dạng hư hỏng chính [3] sau:
• Tróc, rỗ vì mỏi bề mặt làm việc

4

Hình 1. 2. Rỗ và tróc ở ổ lăn [3]

a. Rỗ vòng trong Ổ bi chặn rãnh sâu b. Rỗ vòng trong Ổ bi đũa trụ

c. Rỗ vòng ngoài Ổ bi đũa trụ 2 dãy d. Rỗ vòng trong Ổ bi đũa côn
e. Rỗ vòng trong Ổ bi cầu tự lựa 2 dãy
Hình 1. 3. Một số hình ảnh rỗ vòng bi [3]
• Mòn vòng ổ và con lăn

a. Mòn giữa con lăn và bề mặt Ổ bi đũa trụ b. Mòn mặt lăn của vòng ngoài Ổ bi đũa trụ 2 dãy

5

c. Mòn do ma sát với lỗ vòng trong Ổ bi
đũa côn
d. Mòn do ma sát với trục vòng ngoài Ổ
bi chặn rãnh sâu
e. Mòn do ma sát với tải nhẹ tại mặt lăn vòng trong Ổ bi chặn rãnh sâu
Hình 1. 4. Một số hình ảnh mòn ổ bi [3]
• Nứt và gẫy các chi tiết

a. Nứt và vỡ trên Ổ bi cầu tự lựa
2 dãy

b. Nứt vòng ngoài của Ổ bi đũa trụ
2 dãy
c. Nứt trên vòng ngoài ổ bi tiếp xúc 4 điểm

6

d. Vỡ gờ vòng ngoài Ổ bi đũa trụ e. Vỡ gờ thuộc vòng ngoài Ổ bi đũa trụ
Hình 1. 5. Một số hình ảnh nứt gẫy vòng bi [3]
Tần suất hư hỏng các chi tiết của ổ lăn được cho trong bảng 1.1.
Bảng 1. 1. Tần suất hư hỏng các chi tiết của ổ lăn
Dạng hỏng Tần suất (%)
- Mài mòn
- Tróc rỗ
- Nứt và gẫy
25%
26%
49%
• Biến dạng dư bề mặt làm việc:

a. Biến dạng dư trên vòng ngoài mặt lăn
của Ổ bi chặn rãnh sâu
b. Biến dạng dư trên mặt lăn vòng
trong của ổ bi đũa côn
Hình 1. 6. Hình ảnh bề mặt vòng bi bị biến dạng dư [3]
• Gỉ sét và ăn mòn:

a. Gỉ vòng ngoài mặt lăn ổ đỡ chặn b. Gỉ trên Vòng ngoài Mặt lăn Ổ bi đũa trụ 2 dãy

7
Hình 1. 7. Gỉ sét bám trên vòng bi [3]

1.3 Một số giải pháp đánh giá tình trạng hỏng ổ
1.3.1 Theo dõi tình trạng làm việc của ổ lăn dựa trên yếu tố nhiệt độ
1.3.2 Theo dõi và phân tích rung động
Tất cả các máy và cụm các chi tiết máy khi chuyển động đều gây ra các
dao động có tính chất lặp đi lặp lại tại một dải tần số nào đó.
Các tần số dao động này có thể xác định từ đặc tính hình học của các chi
tiết máy và được vẽ thành đồ thị mô tả độ lớn của dao động tại từng giá trị tần số
cụ thể. Các đồ thị này được gọi là phổ tần số của dao động.
Phổ tần số của dao động cho phép ta phân biệt được các dao động gây ra
do độ không chính xác của các khớp nối, ăn khớp bánh răng, lỗi ổ lăn và từ nhiều
hiện tượng khác [4,5,7,8,9].
Hình 1. 8. Đo và phân tích rung động bằng phương pháp phân tích phổ FFT [7]
1.3.3 Theo dõi và phân tích dầu bôi trơn
1.3.4 Kỹ thuật NDT
1.3.5 Kỹ thuật siêu âm
1.4 Kết luận chương
Chương này trình bày về các vấn đề sau:
- Ổ lăn là chi tiết máy có vai trò quan trọng trong hệ thống cơ khí, đặc biệt là
trong các hệ thống chuyển động quay.

8
- Một số phương pháp theo dõi (giám sát) tình trạng làm việc để chuẩn đoán
hư hỏng của Ổ lăn đã được liệt kê và phân tích.
- Ta có thể xác định chính xác tình trạng máy bằng các giá trị dao động đo
được thông qua việc giám sát sự thay đổi của các phổ tần số dao động. Khi đã
giám sát được các dao động xuất hiện trên máy ta có thể xác định chính xác các
hư hỏng trước khi sửa chữa thiết bị và dựa theo độ lớn của các dao đông gây ra
do các hư hỏng cụ thể nên dự báo được chính xác khoảng thời gian hư hỏng sẽ
xảy ra. Từ đó chủ động hoàn toàn trong việc xây dựng lịch sửa chữa bảo dưỡng
cần thiết. Tuy nhiên hiện nay ở nước ta vấn đề này vẫn chưa được quan tâm đúng

mức .

9
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
2.1. Mô hình thí nghiệm thu nhận tín hiệu dao động
2.1.1.Sơ đồ chung của mô hình thí nghiệm

Hình 2. 1. Mô hình thí nghiệm để đo rung động Ổ lăn trong quá trình làm việc
Hình 2. 2. Sơ đồ khối mô hình thực nghiệm thu nhận tín hiệu rung động

Vị trí gắn cảm
biến đo lực
Gối ổ và
ổ bi
Trục
Bộ
truyền
đai
Bộ phận
tạo tải
Động cơ
Giá đỡ
10
Mô hình thí nghiệm gồm có: Động cơ điện, bộ truyền đai, trục, gối ổ và ổ
bi, bộ phận tạo tải, giá đỡ, thiết bị đo lực ( ở đây tác giả sử dụng thiết bị đo lực
KISTLER của Trung tâm Thí nhiệm – Trường ĐHKT Công nghiệp Thái Nguyên
để chuyển đổi từ giá trị lực sang miền thời gian rồi quy đổi ra miền tần số).
2.1.2. Thiết bị đo lực
2.1.2.1. Bộ cảm biến đo lực Kistler Type 9257 BA
- Lực kế 3 thành phần đo

lực cắt (Px, Py, Pz).
- Bộ khuyếch đại 5233 A1
- Bộ chuyển đổi A/D
- Modul phần mềm thu thập,
xử lý tín hiệu.
- Máy tính.
Hình 2.3. Bộ cảm biến đo lực Kistler Type 9257 BA

2.1.3. Thiết kế, chế tạo các chi tiết của mô hình thí nghiệm
- Trục: Gồm có 3 bậc trục với các kích thước cụ thể như sau:
Đầu trục d1 = 12 mm;
Ngõng trục d2 = 17 mm;
Thân trục d3 = 30 mm.

Hình 2. 4. Bản vẽ chi tiết trục
- Ổ lăn 6203: Có tác dụng đỡ trục với các
thông số:

11
Đường kính trong d = 17 mm;
Đường kính ngoài D = 40 mm;
Độ dày vòng bi B = 12 mm;
Trọng lượng 0,065 kg;
Chủng loại: bi xe gắn máy.
Hình 2. 5. Hình ảnh ổ bi 6203
- Bộ phận tạo tải; Giá đỡ; Bộ truyền đai; Động cơ.
Lắp ghép các chi tiết để tạo thành mô hình hoàn chỉnh
Hình 2. 6. Bản vẽ lắp mô hình thí nghiệm
Hình 2. 7. Mô hình thí nghiệm sau khi lắp ráp hoàn chỉnh

12
2.3. Kết luận chương
Chương này đã trình bày thiết kế mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo
lực rồi biến đổi ra tần số của rung động để phân tích tình trạng làm việc của ổ
lăn. Sau khi thiết kế, mô hình này đã được lắp ráp hoàn chỉnh. Tại các gối ổ đã
được lót đệm cao su để tránh truyền rung từ khung giá đỡ sang ổ lăn làm cho kết
quả kém chính xác.

13
CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết lập thí nghiệm
3.1.1 Các trang thiết bị thí nghiệm
Để đánh giá rung động của ổ lăn khi làm việc, ta tiến hành đo rung động
của từng loại ổ: Ổ mới, ổ cũ và ổ hỏng trong quá trình làm việc với các chế độ
tải trọng khác nhau, từ đó phân tích đánh giá tình trạng làm việc của Ổ lăn thông
qua rung động của ổ qua dữ liệu mà ta thu thập được. Để tiến hành thí nghiệm
với trang thiết bị sẵn có của Trung tâm Thí nghiệm – Trường ĐHKT Công
nghiệp – Đại học Thái Nguyên, tác giả đã sử dụng thiết bị đo lực để rồi từ kết quả
là các giá trị lực ta chuyển về miền thời gian và quy đổi ra tần số. Việc thí
nghiệm được tiến hành tại Trung tâm Thí nghiệm – Trường ĐHKT Công nghiệp
– Đại học Thái Nguyên. Các thiết bị cho quá trình thí nghiệm cụ thể như sau:
1. Thiết bị đo lực Kistler.
2. Mô hình thí nghiệm để đo rung động Ổ lăn trong quá trình làm việc.
Mô hình này đã được thiết kế, chế tạo với độ cứng vững được đảm bảo
chạy êm và có đệm lót cao su tránh sự truyền rung ở khung giá đỡ sang
Ổ lăn.
3. Đồ gá để gá lắp đầu cảm biến đo lực: Giá đỡ đầu cảm biến được làm
bằng gỗ chắc chắn, đảm bảo cho đầu cảm biến không bị xê dịch trong
quá trình thí nghiệm.
3.1.2. Lắp đặt các thiết bị thí nghiệm

Sau khi hoàn thành quá trình lắp ráp mô hình thí nghiệm để đo rung động
Ổ lăn trong quá trình làm việc, điều chỉnh thiết bị đo lực, mô hình vào vị trí thí
nghiệm. Sau đó cho mô hình chạy và tiến hành đo lực cho ổ bi.

14
Hình 3. 1. Mô hình hoàn chỉnh được đặt vào vị trí chuẩn bị thí nghiệm
3.1.3. Trình tự thực hiện thí nghiệm
Để thực hiện thí nghiệm, tiến hành các bước sau:
3.1.3.1. Trình tự thực hiện thí nghiệm với mô hình đã thiết kế
- Lắp đặt thiết bị đo lực, gắn chặt đầu cảm biến vào giá đỡ.
- Đánh dấu mẫu vòng bi mới, cũ, vòng bi hỏng lần lượt lên các mẫu thí
nghiệm:
Hình 3. 2. Hình ảnh các mẫu thí nghiệm vòng bi 6203
Mẫu 01 (ổ mới): Đảm bảo chất lượng.
Mẫu 02 (ổ cũ): Ổ có độ dơ, khe hở đo được là 0.1 mm. Các bề mặt làm
việc trong, ngoài ổ bi và bi xuất hiện mòn đều.
Mẫu 03 (ổ hỏng): Ổ có độ dơ, khe hở đo được là 0.4 mm. Các bề mặt làm
việc trong, ngoài ổ bi và bi xuất hiện mòn không đều.
- Chọn mẫu 1 (ổ lăn mới) để lắp vào mô hình thí nghiệm.
- Đặt mô hình thí nghiệm, thiết bị đo lực vào vị trí thí nghiệm.
- Hiệu chỉnh mô hình, chạy rà kiểm tra hoạt động của hệ thống.
- Tiến hành thí nghiệm với các ổ mới, ổ cũ và ổ hỏng với các lần thay đổi tải
trọng tương ứng là 5kg, 10kg, 15kg.

15
Ở đây ta chọn lò xo có độ dài ban đầu là: L = 200 m; Độ cứng lò xo là: k
= 200 N/m.
• Tiến hành thí nghiệm
Hình 3. 3. Đo lực ổ bi B6203
Thí nghiệm 1:

Đo lực rung động ổ mới với lần lượt P = 5Kg; P = 10Kg; P = 15kg.
Thí nghiệm 2:
Đo lực rung động ổ cũ với lần lượt P = 5Kg; P = 10Kg; P = 15kg.
Thí nghiệm 3:
Đo lực rung động ổ hỏng với lần lượt P = 5Kg; P = 10Kg; P = 15kg.
3.2 Kết quả thí nghiệm
3.2.1 Phân tích kết quả thí nghiệm theo miền thời gian
Từ kết quả biểu đồ lực rung động hướng kính đo được theo thời gian thấy
rằng:
1) Giá trị lực rung động hướng kính lớn nhất và lực rung động hướng kính
bình phương trung bình tăng khi tải trọng ổ bi tăng và khi trạng thái kỹ
thuật của ổ bi biến đổi từ tốt sang hỏng.
2) Đối với ổ bi mới và ổ bi cũ (vẫn làm việc bình thường), giá trị lực rung
động hướng kính lớn nhất và lực rung động hướng kính bình phương
trung bình của ổ bi biến đổi chậm khi tăng tải trọng.

16
3) Đối với ổ bi hỏng, giá trị lực rung động hướng kính tăng rất nhanh và
xuất hiện các vùng biên độ lực rung động bất thường biểu hiện hư hỏng
của ổ bi .
Bảng 3. 1. Kết quả lực rung động hướng kính lớn nhất và lực rung động hướng
kính bình phương trung bình phụ thuộc trạng thái kỹ thuật và tải trọng của ổ bi
6203
Từ kết luận trên rút ra từ kết quả đo rung động của ổ bi, lực rung động
hướng kính lớn nhất và lực rung động hướng kính bình phương trung bình của ổ
bi là một trong các thông số chẩn đoán để đánh giá tình trạng kỹ thuật của ổ bi.
Tuy nhiên các thống số chẩn đoán này không biểu hiện rõ được các dạng hư hỏng
của ổ bi mà chỉ cho biết được tình trạng kỹ thuật như tốt, bình thường, hỏng.
Chính vì vậy, để chẩn đoán được các dạng hư hỏng của ổ bi, sẽ được tác giả tiến
hành phân tích các kết quả thí nghiệm theo miền tần số ở phần dưới.

3.2.2 Phân tích kết quả thí nghiệm theo miền tần số
3.2.2.1 Đặc tính tần số hư hỏng của ổ bi
Khi vòng trong, vòng ngoài của ổ bi xuất hiện những điểm rỗ, mòn,… bề
mặt, sẽ sinh ra các đặc tính tần số va đập đặc trưng, nó sẽ gây ra vòng bi rung
động và sẽ va đập xảy ra theo chu kỳ. Dưới đây là tần số rung động đặc trưng khi
ổ bi xuất hiện các hư hỏng [7].

STT Trạng thái kỹ thuật Tải trọng F
dmax
/N F
dw
/N
1 Ổ bi mới
5kg 0.04 0.0141
10kg 0.11 0.049
15kg 0.12 0.051
2 Ổ bi cũ
5kg 0.09 0.039
10kg 0.1 0.047
15kg 0.1 0.049
3 Ổ bi hỏng
5kg 3.46 2.850
10kg 8.11 0.492
15kg 19.20 14.506
17
Tần số đặc trưng khi vòng ngoài của ổ bi xuất hiện hư hỏng:
cos
1
120
e

zn d
f
D
α
 
= −
 ÷
 
(3.3)
Tần số đặc trưng khi vòng trong của ổ bi xuất hiện hư hỏng:
cos
1
120
i
zn d
f
D
α
 
= +
 ÷
 
(3.4)
Tần số đặc trưng khi bi xuất hiện hư hỏng:
2 2
2
cos
1
120
b

Dn d
f
d D
α
 
= −
 ÷
 
(3.5)
Tần số đặc trưng khi giá đỡ không đảm bảo ổn định:
cos
1
120
c
n d
f
D
α
 
= −
 ÷
 
(3.6)
Trong đó: z là số viên bi; n là tốc độ dẫn động ổ bi; d là đường kính của
viên bi; D là đường kính của vòng tròn đi qua tâm các viên bi; α là góc tiếp xúc
của viên bi với vòng trong và vòng ngoài. Với thông số kỹ thuật của ổ bi thí
nghiệm chúng ta xác định được các tần số đặc trưng khi ổ bi xuất hiện các hư
hỏng và kết quả được thể hiện trên bảng 3.2.
Bảng 3. 2. Giá trị tần số rung động đặc trưng khi ổ bi xuất hiện các hư hỏng [7]
Stt Tần số đặc trưng cho hư hỏng ổ bi Giá trị/Hz

1 Tần số đặc trưng f
e
91.23
2 Tần số đặc trưng f
i
226.10
3 Tần số đặc trưng f
b
21.85
4 Tần số đặc trưng f
c
6.516
3.2.2.2 Phân tích kết quả đo rung động theo miền tần số
• Thí nghiệm 1:

18
Thí nghiệm ổ bi mới với tố độ dẫn động n=1360v/p và các tải trọng khác
nhau, kết quả đo lực rung động hướng kính theo tần số của ổ bi được thể hiện
hình vẽ 3.4.
Dẫn động ổ bi với tốc độ n=1360v/p, chúng ta hoàn toàn xác định tần số
tương ứng theo công thức sau:
1360
22.66
60 60
c
n
f Hz
= = =
(3.7)

(a) Tải trọng 5 kg
(b) Tải trọng 10 kg
(b) Tải trọng 10 kg
(c) Tải trọng 15 kg
(c) Tải trọng 15 kg
(c) Tải trọng 15 kg

19
Hình 3.4. Biên độ lực rung động hướng kính biến đổi FFT khi ổ bi mới hoạt động ở các
tải trọng khác nhau
Từ kết quả biển đổi FFT tín hiệu đo rung động hình 3.4 chúng ta rút ra một
số kết luận sau:
1) Xuất hiện biên độ lực rung lớn ở các tần số thấp như 10.74Hz, 22.46Hz,
các tần số này xấp xỉ bằng bội tần số dẫn động và xấp xỉ bằng tần số
dẫn động f
dd
=22.66 Hz. Biên độ lực rung động lớn là do hiện tượng
cộng hưởng ở tần số này với tần số dẫn động.
2) Xuất hiện biên độ lực rung lớn ở các tần số 49.8 Hz, 50.29Hz, các tần
số này có thể là tần số dao động riêng của ổ bi.
3) Không xuất hiện biện độ lực rung động lớn ở các tần số trung bình, điều
đó có thể kết luận ổ bi không xuất hiện các hư hỏng.
4) Xuất hiện biên độ lực rung động lớn ở các tần số cao 450.2 Hz, 477.5
Hz, các tần số này xấp xỉ bằng bội của tần số dẫn động.
• Thí nghiệm 2:
Thí nghiệm ô bi cũ với tốc độ dẫn động n=1360v/p và các tải trọng khác
nhau, kết quả đo lực rung động hướng kính theo tần số của ổ bi được thể hiện
hình vẽ 3.5.
(a) Tải trọng 5 kg
(b) Tải trọng 10 kg

20
(c) Tải trọng 15 kg
Hình 3.5. Biên độ lực rung động hướng kính biến đổi FFT khi ổ bi cũ hoạt động ở các
tải trọng khác nhau
Từ hình 3. 5 chúng ta thấy rằng biên độ lực rung động lớn xuất hiện ở các
tần số tần số thấp 11.23Hz và ở tần số cao 450.2 Hz khi ổ bi cũ làm việc ở các
chế độ tải khác nhau, biên độ lực rung động lớn là do các tần số rung động này
trùng với tần số dẫn động và tần số rung động riêng của ổ bi. Ở các tần số trung
bình thì không có xuất hiện các biên độ lực rung động lớn điều đó có thể kết luận
ổ bi chưa xuất hiện các hư hỏng như rỗ, mòn không đều các bề mặt trong và
ngoài ổ bi và bi. Tuy nhiên ở vùng tần số này biên độ lực rung động xuất hiện lớn
hơn ổ bi mới, điều đó có thể nói các bề mặt làm việc ổ bi cũ không tốt bằng ổ bi
mới.
• Thí nghiệm 3:
Thí nghiệm ô bi hỏng với tốc độ dẫn động n=1360v/p và tải trọng 5 kg, kết
quả đo lực rung động hướng kính theo tần số của ổ bi được thể hiện hình vẽ 3. 6.
Hình 3. 6. Biên độ lực rung động hướng kính biến đổi FFT khi ổ bi hỏng hoạt động ở
tải trọng 5kg

21
Từ kết quả biển đổi FFT tín hiệu đo rung động hình 3.16 chúng ta rút ra
một số kết luận sau:
1) Xuất hiện biên độ lực rung lớn ở các tần số như 11.72Hz, 49.8Hz, 450.2
Hz. Biên độ lực rung động lớn là do hiện tượng cộng hưởng ở tần số
này trùng với tần số dẫn động và tần số rung động riêng của ổ bi.
2) Xuất hiện biên độ lực rung lớn ở các tần số trung bình như 92.34 Hz,
226.3Hz, 281.3Hz, … trong đó tần số 92.34Hz xấp xỉ với tần số đặc
trưng f
e

= 91.23Hz khi mặt ngoài vòng bi xuất hiện hư hòng và tần số
226.3Hz trùng với tần số đặc trưng f
i
= 226.1Hz khi mặt trong ổ bi xuất
hiện hư hỏng. Dựa vào tần số đặc trưng chúng ta có thể kết luận vòng
trong và vòng ngoài của ổ bi đều xuất hiện dấu hiệu các hư hỏng.
3.3 Kết luận chương
Thông qua số liệu đo rung động tác giả tiến hành đánh giá các triệu chứng
hư hỏng của ổ bi theo tín hiệu đo lực rung động theo miền thời gian và miền tần
số thông qua các thông số biểu hiện kết cấu của ổ bi như lực rung động lớn nhất,
lực rung động bình phương trung bình và các tần số đặc trưng khi ổ bi xuất hiện
các triệu chứng hưng hỏng. Kết quả thí nghiệm và phân tích tác giả rút ra được
một số kết luận sau:
1) Biên độ lực rung động của ổ lăn đang ở trạng thái tốt đều nhỏ hơn biên
độ lực của ổ bi ở trạng thái xấu. từ đó, có thể thấy rằng khi biên độ lực
rung động gia tăng thì ổ lăn chuyển dần từ trạng thái tốt sang xấu.
2) Khi phân tích tín hiệu đo rung động theo miền tần số, chúng ta nhất
thấy kết quả đo xuất hiện biên độ lực rung lớn ở các tần số trung bình
như 92.34 Hz, 226.3Hz, 281.3Hz, … trong đó tần số 92.34Hz xấp xỉ
với tần số đặc trưng f
e
=91.23Hz khi mặt ngoài vòng bi xuất hiện hư
hòng và tần số 226.3Hz trùng với tần số đặc trưng f
i
=226.1Hz khi mặt
trong ổ bi xuất hiện hư hỏng. Dựa vào tần số đặc trưng chúng ta có thể
kết luận vòng trong và vòng ngoài của ổ bi đều xuất hiện dấu hiệu các
hư hỏng.

22

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
4.1 Các kết quả đã đạt được
Một số kết quả của luận văn đạt được:
- Đã thiết kế, chế tạo được mô hình đo rung động ổ bi ở các chế độ tải trọng
khác nhau;
- Dựa vào thiết bị của nhà trường và tự bản thân tác giả đầu tư mua các thiết
bị cảm biến đo rung;
- Kết quả đánh giá trang thái kỹ thuật ổ bi thông qua tín hiệu đo rung động,
tác giả rút ra được một số kết luận sau:
+ Đối vời ổ mới và ổ cũ, qua các thí nghiêm nhận thấy: (1) xuất hiện biên
độ lực rung lớn ở các tần số thấp như 10.74Hz, 22.46Hz, các tần số này
xấp xỉ bằng bội tần số dẫn động và xấp xỉ bằng tần số dẫn động
fdd=22.66 Hz. Biên độ lực rung động lớn là do hiện tượng cộng hưởng
ở tần số này với tần số dẫn động; (2) xuất hiện biên độ lực rung lớn ở
các tần số 49.8 Hz, 50.29Hz, các tần số này có thể là tần số dao động
riêng của ô bi; (3) không xuất hiện biên độ lực rung động lớn ở các tần
số trung bình, điều đó có thể kết luận ổ bi không xuất hiện các hư hỏng;
(4) xuất hiện biên độ lực rung động lớn ở các tần số cao 450.2 Hz,
477.5 Hz, các tần số này xấp xỉ bằng bội của tần số dẫn động;
+ Đối với ổ hỏng nhận thấy rằng: (1) biên độ lực rung độ lớn nhất và lực
rung động bình phương trung bình gia tăng khi ổ bi tăng tải và khi trạng
thái kỹ thuật ổ bi chuyển trạng thái tốt sang trạng thái kỹ thuật xấu; (2)
Khi phân tích tín hiệu đo rung động theo miền tần số, chúng ta nhận
thấy kết quả đo xuất hiện biên độ lực rung lớn ở các tần số trung bình
như 92.34 Hz, 226.3Hz, 281.3Hz, … trong đó tần số 92.34Hz xấp xỉ
với tần số đặc trưng fe=91.23Hz khi mặt lăn trên vành ngoài vòng bi
xuất hiện hư hỏng và tần số 226.3Hz trùng với tần số đặc trưng

23
fi=226.1Hz khi mặt lăn trên vòng trong ổ bi xuất hiện hư hỏng. Dựa vào

tần số đặc trưng chúng ta có thể kết luận vòng trong và vòng ngoài của
ổ bi đều xuất hiện dấu hiệu các hư hỏng.
- Mô hình và thiết bị này sẽ sử dụng hữu ích để đào tạo đại học và sau đại
học Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiêp Thái nguyên về chuyên đề chẩn
đoán ổ bi.
4.2 . Đề xuất các hướng nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu luận văn này đã có những đóng góp trong kỹ thuật
chuẩn đoán các hư hỏng của ổ bi, và có giá trị quan trọng trong công tác đào tạo,
tuy nhiên luận văn còn một số hạn chế sẽ cần phải tiến hành nghiên cứu tiếp theo
như:
- Thiết kế mới mô hình thí nghiệm rung động có thể thay đổi được tốc độ
dẫn động ổ bi, điều chỉnh tải vô cấp, ít bị nhiễu;
- Sử dụng các thiết bị phân tích kết quả đo tiên tiến để đánh giá các dạng hư
hỏng của ổ bi được chính xác hơn;
- Thu thập và phân tích nhiều tần số đặc trưng để tiến hành đánh giá được
nhiều dạng hư hỏng của ổ bi;
- Đánh giá nhiều chủng loại ổ bi khác nhau với các tốc độ khác nhau;
- Sử dụng kết phương pháp CAD/CAE và phương pháp thực nghiệm để
đánh giá các hư hỏng của ổ bi.

24
Tài liệu tham khảo
[1]. Chuẩn đoán các hư hỏng của vòng bi, , truy cập ngày
27.04.2013.
[2]. Bearing failure, www.wilcoxon.com, truy cập ngày 27.04.2013.
[3]. Ball & Roller Bearings: Failures, Causes and Countermeasures,
, truy cập ngày 27.04.2013.
[4]. N.S.SWANSON and S.C.FAVALORO; “APPLICATIONS OF
VIBRATION ANALYSIS TO THE CONDITION MONITORING OF
ROLLING ELEMENT BEARINGS”; COMMONWEALTH OF AUSTRALIA;

1984
[5]. Ball Bearing Design and Applications,
[6]. Nguyễn Văn Giáp
1
, Nguyễn Hà Tuấn
2
, Nguyễn Trung Thành
1
, Vũ Lai
Hoàng
1
, Nguyễn Hồng Kông
1
, Lâm Hoàng Linh
1
; “Nghiên cứu chế tạo máy xác
định tính ma sát – mòn của vật liệu”; 1. Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp
Thái Nguyên. 2. Viện Công Nghệ, Tổng cục Kỹ thuật Quốc phòng, bộ Quốc
phòng; 2014.
[7] Erwin Kramer Dynamics of Rotors and Foundations. Spring-Verlag 1993.
[8] Victor Wowk Machinery Vibration. Measurement and Analysis.Mc Graw
Hill 1991.
[9] Toshio Toyota How to proceed Equipment Diagnosis. JICA, 1997.
[10] William H. Detweiler; “Common causes and cures for Roller Bearing
overheating”; SKF USA Inc., King of Prussia, PA; 2004.
[11] www.SKF.com.vn