Trang chủ Tin tức
Xem bản tin Cập nhật lúc 17h34 ngày 19-09-2021

KHÁI NIỆM VÀ THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY THỬ NGHIỆM RUNG XÓC - [VINTECHME]

Máy thử nghiệm rung xóc có khả năng thực hiện nhiều thử nghiệm khác nhau xác định dạng sin, ngẫu nhiên, xung kích, sin trên ngẫu nhiên, ngẫu nhiên trên ngẫu nhiên và các dạng sóng phức tạp khác cũng như sao chép dữ liệu được thu thập từ các điều kiện trong thực tế. Các nội dung sau đây trình bày các khái niệm cơ bản và các yếu tố cơ bản cấu thành hệ thống rung động điện động lực học.

1. Thông số kỹ thuật cơ bản của máy thử nghiệm rung xóc

Tùy theo máy thử rung xóc cho một ứng dụng cụ thể, cần quan tâm tới hai thông số cơ bản là: khối lượng chuyển động và gia tốc cần đạt.

Công thức liên hệ cơ bản:        F=m*a

Trong đó: F là lực cần thiết tạo ra để thí nghiệm; m là khối lượng chuyển động và a là gia tốc cần đặt.

Khối lượng chuyển động bao gồm tất cả các phần sẽ chuyển động khi thí nghiệm, bao gồm cả sản phẩm thử, phần ứng, đồ gá trung gian, … Các thiết bị phụ trợ khác như cảm biến, dây dẫn, … mà cũng nối với sản phẩm, cũng được tính vào khối lượng này. Các khối lượng cần được thống kê đầy đủ và chính xác. Ngay cả các phần nhỏ, tưởng như ít ảnh hưởng, nhưng với số lượng nhiều thành phần nhỏ mà không được tính đến cũng sẽ ảnh hưởng tới độ an toàn khi vận hành máy. Đối với các nhà sản xuất nói chung, giá trị lực cần tạo ra để thí nghiệm chỉ bằng 80% giá trị lực có thể tạo ra của máy là một mức an toàn tổng quát.

Ba giới hạn chức năng chính của máy thử rung là về: Độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc.

  • Giới hạn dịch chuyển thường tính cho trường hợp hoạt động ở tần số thấp nhất.
  • Giới hạn gia tốc thường tính cho trường hợp hoạt động ở tần số cao nhất.
  • Giới hạn vận tốc là giới hạn thường dùng cho các khoảng tần số giữa khoảng dải tần thấp nhất và cao nhất ở trên

Độ di chuyển của máy thử nghiệm rung xóc là một hàm số cho biết mức độ di chuyển lên/xuống của phần ứng. Đa số phần ứng của các máy có khả năng di chuyển tối đa lên và xuống 1 inch (tức là khoảng dịch tối đa là 2 inch). Để đề phòng phần ứng di chuyển quá giới hạn này, có thể có các cảm biến dừng khẩn cấp để đóng hệ thống trước khi phần ứng tới vị trí gây nguy hiểm.

Hình: Phần ứng

Vận tốc là tốc độ của phần ứng. Thông thường, giới hạn tốc độ này là khoảng 2.5 m/giây. Vận tốc càng lớn, máy thử nghiệm càng đạt được phạm vi xung kích rộng hơn.

Gia tốc được đo theo ký hiệu g. Một g tương ứng với gia tốc trọng trường (9.8m/s2), hai g là 2 lần gia tốc trọng trường, … Các biểu hiện khác của gia tốc này là g rms (root mean square) nghĩa là bình phương căn bậc 2 của một cấu hình gia tốc ngẫu nhiên. Biểu diễn khác là g pk (peak) biểu thị gia tốc hình sin và xung kích, trong đó pk là đỉnh. Các thành phần của gia tốc thường được quy định bởi đặc điểm kỹ thuật thử nghiệm đang được tiến hành.

Dải tần số của máy thử nghiệm rung thông thường từ 5Hz tới 3000Hz. Đối với ngành ô tô, dải tần số ứng dụng phổ biến là dưới 1000Hz. Đối với ngành kỹ thuật trong quân sự, tần số thường dưới 2000Hz. Đối với ngành điện tử, có thể yêu cầu tần số thử nghiệm lên tới 3000Hz.

>>>> Bài viết liên quan:

Tủ thử nghiệm sốc nhiệt

Máy thử rung xóc

Cảm biến gia tốc đo rung động

Rung động là gì, nguyên nhân gây ra rung động máy

2. Các chế độ rung

- Rung động ngẫu nhiên (Random vibration)

Là kiểu rung động gần với thực tế nhất. Nhiều tần số được kích hoạt đồng thời ở các mức năng lượng cài đặt trước. Đơn vị thể hiện bài thử nghiệm rung động ngẫu nhiên này thường là mật độ phổ công suất (g2/Hz) và tần số.

Hình: Rung động ngẫu nhiên

Hai dải tần thông thường đối với bài thử nghiệm rung động ngẫu nhiên là: Băng tần hẹp với tần số thử nghiệm dưới 500Hz, băng tần rộng với tần số đạt trên 2000Hz.

Một ví dụ thông số cài đặt thử nghiệm cho chế độ rung ngẫu nhiên là: Dải tần từ 20 tới 80Hz ở +3dB/quãng tám tới 0.04 g2/Hz, giữ phẳng ở 0.04 g2/Hz từ 80 tới 350Hz, giảm ở -3dB/quãng tám từ 350 tới 2000Hz. Tổng grms cho cấu hình này là 6 grms.

- Thu và phát lại dữ liệu rung động thực (Real Data Acquisition & Playback - RDAP)

RDAP là một sự phát triển mới cho phép ghi lại rung độngt thực tế và nhập dữ liệu vào máy thử nghiệm. Phương pháp này cung cấp điều kiện thử nghiệm chính xác cho một sản phẩm, mô phỏng lại đúng như môi trường sản phẩm phải hoạt động trong điều kiện nào. Các thông số trong RDAP có thể được đẩy lên mức độ cao hơn để đẩy nhanh quá trình thử nghiệm.

- Chế độ hình sin và tìm kiếm cộng hưởng và Dwell

Phương pháp thử nghiệm trên tần số hình sin là cách để tìm ra đặc điểm cộng hưởng. Trong quá trình thử nghiệm, tần số phát ra là duy nhất. Sự cộng hưởng xảy ra khi hai tần số dù ở mức độ rung động nhỏ cũng gây ra biên độ dao động đáp ứng cao. Bài thử nghiệm kiểm tra xem sản phẩm có chịu đựng được mức độ tác động mạnh khi đó hay cao hơn không (trường hợp nguy hiểm). Rung động hình sin cho máy thử nghiệm rung động được quy định bởi một đường cong giới hạn bởi độ dịch chuyển tối đa (thông thường là 2 inch) ở tần số thấp, vận tốc tối đa tới 2.5m/s khi ở các tần số tầm trung và gia tốc tối đa ở tần số cao hơn.

Hình: Rung động dạng Sin

- Chế độ sốc cổ điển

Trường hợp này mô phỏng các điều kiện va đập, ví dụ khi bị tác động đột ngột và nghiêm trọng khi vận chuyển, rơi, va chạm, … Hầu hết các hệ thống thử nghiệm rung xóc đều tiến hành được tác động xung kích này. Phần ứng tạo một vị trí ban đầu, sau đó xung động tác động theo dạng sóng cụ thể, có hình dạng và biên độ và thời gian kiểm soát. Hình dáng xung thông thường là nửa hình sin, hình răng cưa, tam giác hoặc vuông.

- Phổ sốc xung kích (Shock Response Spectrum - SRS)

Bài thử nghiệm SRS tổng hợp các dạng sóng phức tạp, điều khiển lặp đi lặp lại. Điều này tránh sự mâu thuẫn của các máy thử nghiệm khi hạn chế hình dạng của các xung kích thích. SRS là một công cụ hữu ích để kiểm tra chất lượng thiết bị được lắp đặt trong nhà máy, mô phỏng các địa chấn, rung động khi máy bay cất/hạ cánh.

3. Bộ khuếch đại

Bộ khuếch đại là tên chỉ hệ thống tổng hợp gồm nhiều thành phần: Bộ biến tần, bộ nguồn từ trường, bộ điều khiển rung, bảng điều khiển, các thành phần điện tử khác.

- Bộ biến tần: Biến tần cung cấp dòng truyền động tới phần ứng. Trong công nghiệp, biến tần chuyển mạch loại D trở thành tiêu chuẩn phổ biến. Biến tần có thể thiết kế dạng mô dun để cấu hình từ một hoặc nhiều mô đun.

- Bộ cấp điện từ trường: Thường được gọi là nguồn cung cấp trường, cung cấp dòng điện để cung cấp năng lượng cho các cuộn dây nằm trong thân máy. Các nguồn cung cấp hiệu suất cao cũng có khả năng giao tiếp và được điều chỉnh bởi bộ điều khiển rung động.

- Bảng điều khiển: Thông thường, các hãng cung cấp máy thử nghiệm rung xóc cung cấp bảng điện phù hợp với các tiêu chuẩn UL, CE hoặc CSA thích hợp, bao gồm cả các cửa ra vào có khóa liên động. Các khóa liên động này sẽ ngăn nhân viên vô tình tiếp xúc với điện áp cao. Ngoài ra, bộ khuếch đại được bảo vệ khỏi các điều kiện quá nhiệt và quá dòng. Cuối cùng, thiết kế tủ và mạch thích hợp bao gồm triệt tiêu RFI / EMI để giảm thiểu nhiễu từ bộ khuếch đại của hệ thống rung.

4. Bộ điều khiển và Thiết bị đo độ rung

Bộ điều khiển rung bào gồm: Máy tính trung tâm, phần mềm, các bộ chuyển đổi dữ liệu, đường kết nối.

Hiện nay, các máy tính có khả năng xử lý mạnh mẽ, các kết nối linh động, dữ liệu dễ dàng trao đổi, lưu trữ dữ liệu lớn.

- Phần mềm: Phần mềm điều khiển có khả năng thiết lập các bài kiểm tra, các giới hạn dung sai, các biện pháp an toàn, các trường hợp cảnh báo an toàn.

- Dải động (Dynamic Range): Dải động của hệ thống là biên độ tín hiệu lớn nhất mà toàn bộ hệ thống có thể xử lý chia cho nhiễu vốn có của hệ thống. Nó cũng được sử dụng để chỉ số bit (độ phân giải) của bộ chuyển đổi dữ liệu được sử dụng trong bộ điều khiển rung. Có khoảng 6 decibel (dB) của dải động trên mỗi bit.

- Độ phân giải phổ (Spectral Resolution): Độ phân giải phổ, thường được gọi là vạch hoặc phân đoạn, là số lượng các phân đoạn tần số mà một biên dạng dao động ngẫu nhiên được chia thành. Độ phân giải phổ càng cao, số lượng điểm được sử dụng để tính toán và kiểm soát phổ tần số thử nghiệm càng lớn.

- Thu thập dữ liệu: Hầu hết các bộ điều khiển có khả năng chứa nhiều đầu vào gia tốc kế. Các gia tốc kế này có thể được sử dụng để theo dõi hoặc kiểm soát các đặc tính phản ứng rung động tại các vị trí khác nhau trên sản phẩm được thử nghiệm, bộ cố định hoặc phần ứng.

Kết quả của dữ liệu thu được trong quá trình thử nghiệm rung động có thể được sử dụng để chứng minh thử nghiệm rung động đã hoàn thành thành công. Dữ liệu thu được theo cách này cũng có thể được sử dụng để xác định cách thức và lý do tại sao một sản phẩm có thể bị lỗi.

5. Gia tốc kế

Gia tốc kế là một thiết bị cảm nhận chuyển động của bề mặt mà nó được gắn vào, cung cấp tín hiệu điện đầu ra. Vật liệu áp điện được sử dụng trong gia tốc kế tạo ra "điện tích" tỷ lệ với chuyển động.

Hình: Gia tốc kế

- Phần gá gia tốc kế

Để có các phép đo chính xác, điều quan trọng là các gia tốc kế phải được gắn chính xác trên hệ thống máy. Các bề mặt gắn kết giữa gia tốc kế và bề mặt phải nhẵn và sạch. Hai phương pháp lắp gia tốc kế phổ biến nhất là lắp đinh ren và gắn kết dính. Đôi khi cần có một miếng đệm không dẫn điện để ngăn chặn nhiễu nối đất không mong muốn.

- Độ nhạy & môi trường

Mỗi gia tốc kế có độ nhạy đầu ra riêng, tính bằng pC / g hoặc mV / g. Độ nhạy phụ thuộc vào đặc tính điện áp của tinh thể được sử dụng. Thông thường, các gia tốc kế nhỏ hơn có độ nhạy thấp (0,5 pC / g, 1 mV / g, v.v.) và đáp ứng tần số rộng hơn. Các gia tốc kế lớn hơn có độ nhạy cao hơn (10 pC / g, 100 mV / g, v.v.) nhưng dải tần số thấp hơn. Độ nhạy và đáp ứng tần số là hai đặc tính quan trọng cần xem xét khi lựa chọn gia tốc kế.

Một yếu tố khác cần được xem xét là môi trường mà gia tốc kế sẽ được vận hành. Độ ẩm và nhiệt độ quá cao có thể ảnh hưởng đến độ nhạy. Sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng có thể gây ra quá độ nhiệt. Vì lý do này, nên cẩn thận khi lựa chọn gia tốc kế để sử dụng trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt. Giới hạn nhiệt độ điển hình là -55 °C đến + 121 °C cho các thiết bị chế độ điện áp.

6. Liên hệ tư vấn và đặt hàng

VintechME - 1Tech Việt Nam là đơn vị chuyên cung cấp các giải pháp kỹ thuật toàn diện bao gồm trang thiết bị và các gói dịch vụ liên quan đến thử nghiệm, đo lường.
Hotline (Zalo/ Whatsaap): 0966 252 565/ 0979 388 908/ 0972 317 221
Email: info@vintechme.com
Fanpage: https://www.facebook.com/vintechme
Website: https://vintechme.com/
Địa chỉ: Số 197, đường Thụy Phương, Bắc Từ Liêm, Hà Nội, Việt Nam.

Về trang chủ Liên hệ quảng cáo Đường dây nóng: (+84) 976 660 398