Chẩn đoán rung động của các thành phần đầu máy xe lửa: Hướng dẫn toàn diện cho kỹ sư sửa chữa

2.3.1.1. Cơ sở của rung động: Lực dao động và rung động trong thiết bị quay

Nguyên lý cơ bản của rung động cơ học

Rung động cơ học biểu thị chuyển động dao động của các hệ thống cơ học xung quanh vị trí cân bằng của chúng. Các kỹ sư làm việc với các thành phần đầu máy xe lửa phải hiểu rằng rung động biểu hiện ở ba thông số cơ bản: dịch chuyển, vận tốc và gia tốc. Mỗi thông số cung cấp thông tin chi tiết độc đáo về tình trạng thiết bị và đặc điểm vận hành.

Sự dịch chuyển rung động đo chuyển động vật lý thực tế của một thành phần từ vị trí nghỉ của nó. Tham số này chứng tỏ đặc biệt có giá trị để phân tích các rung động tần số thấp thường thấy trong sự mất cân bằng của máy móc quay và các vấn đề về nền móng. Biên độ dịch chuyển tương quan trực tiếp với các kiểu mài mòn ở bề mặt ổ trục và các thành phần khớp nối.

Tốc độ rung động thể hiện tốc độ thay đổi của độ dịch chuyển theo thời gian. Tham số này thể hiện độ nhạy đặc biệt đối với các lỗi cơ học trên một dải tần số rộng, khiến nó trở thành tham số được sử dụng rộng rãi nhất trong giám sát rung động công nghiệp. Các phép đo vận tốc phát hiện hiệu quả các lỗi đang phát triển trong hộp số, ổ trục động cơ và hệ thống khớp nối trước khi chúng đạt đến giai đoạn quan trọng.

Gia tốc rung động đo tốc độ thay đổi của vận tốc theo thời gian. Các phép đo gia tốc tần số cao rất hiệu quả trong việc phát hiện các khuyết tật ổ trục giai đoạn đầu, hư hỏng răng bánh răng và các hiện tượng liên quan đến va chạm. Tham số gia tốc ngày càng trở nên quan trọng khi theo dõi các máy phụ trợ tốc độ cao và phát hiện tải trọng kiểu va đập.

Đặc điểm chu kỳ và tần số

Chu kỳ (T) biểu thị thời gian cần thiết cho một chu kỳ dao động hoàn chỉnh, trong khi tần số (f) biểu thị số chu kỳ xảy ra trên một đơn vị thời gian. Các thông số này thiết lập nền tảng cho tất cả các kỹ thuật phân tích rung động được sử dụng trong chẩn đoán đầu máy.

Các thành phần đầu máy xe lửa hoạt động trên nhiều dải tần số khác nhau. Tần số quay của bộ bánh xe thường nằm trong khoảng từ 5-50 Hz trong quá trình vận hành bình thường, trong khi tần số lưới bánh răng mở rộng từ 200-2000 Hz tùy thuộc vào tỷ số truyền và tốc độ quay. Tần số lỗi ổ trục thường biểu hiện trong phạm vi 500-5000 Hz, đòi hỏi các kỹ thuật đo lường và phương pháp phân tích chuyên biệt.

Đo độ rung tuyệt đối và tương đối

Các phép đo rung động tuyệt đối tham chiếu biên độ rung động đến một hệ tọa độ cố định, thường là mặt đất hoặc hệ quy chiếu quán tính. Máy đo gia tốc địa chấn và bộ chuyển đổi vận tốc cung cấp các phép đo tuyệt đối bằng cách sử dụng khối lượng quán tính bên trong vẫn đứng yên trong khi vỏ cảm biến di chuyển cùng với thành phần được giám sát.

Các phép đo độ rung tương đối so sánh độ rung của một thành phần với một thành phần chuyển động khác. Các đầu dò tiệm cận được gắn trên vỏ ổ trục đo độ rung của trục so với ổ trục, cung cấp thông tin quan trọng về động lực học của rôto, sự phát triển nhiệt và những thay đổi về khe hở ổ trục.

Trong các ứng dụng đầu máy xe lửa, các kỹ sư thường sử dụng các phép đo tuyệt đối cho hầu hết các quy trình chẩn đoán vì chúng cung cấp thông tin toàn diện về chuyển động của thành phần và có thể phát hiện cả các vấn đề về cơ học và cấu trúc. Các phép đo tương đối trở nên cần thiết khi phân tích các máy quay lớn, trong đó chuyển động của trục so với ổ trục cho thấy các vấn đề về khe hở bên trong hoặc sự không ổn định của rôto.

Đơn vị đo tuyến tính và logarit

Đơn vị đo tuyến tính thể hiện biên độ rung động theo các đại lượng vật lý trực tiếp như milimét (mm) cho độ dịch chuyển, milimét trên giây (mm/giây) cho vận tốc và mét trên giây bình phương (m/giây²) cho gia tốc. Các đơn vị này tạo điều kiện cho mối tương quan trực tiếp với các hiện tượng vật lý và cung cấp sự hiểu biết trực quan về mức độ rung động.

Đơn vị logarit, đặc biệt là decibel (dB), nén các dải động rộng thành các thang đo có thể quản lý được. Thang đo decibel tỏ ra đặc biệt có giá trị khi phân tích phổ rung động băng thông rộng, trong đó các biến thể biên độ trải dài trên nhiều cấp độ lớn. Nhiều máy phân tích rung động hiện đại cung cấp cả tùy chọn hiển thị tuyến tính và logarit để đáp ứng các yêu cầu phân tích khác nhau.

Tiêu chuẩn quốc tế và khuôn khổ quy định

Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) thiết lập các tiêu chuẩn được công nhận trên toàn cầu về đo lường và phân tích độ rung. Bộ tiêu chuẩn ISO 10816 xác định tiêu chí về mức độ rung động cho nhiều loại máy khác nhau, trong khi ISO 13373 đề cập đến các quy trình giám sát tình trạng và chẩn đoán.

Đối với các ứng dụng đường sắt, các kỹ sư phải xem xét các tiêu chuẩn cụ thể giải quyết các môi trường hoạt động độc đáo. ISO 14837-1 cung cấp các hướng dẫn về rung động trên mặt đất cho các hệ thống đường sắt, trong khi EN 15313 thiết lập các thông số kỹ thuật ứng dụng đường sắt cho thiết kế khung bánh xe và toa xe với các cân nhắc về rung động.

Tiêu chuẩn GOST của Nga bổ sung các yêu cầu quốc tế với các điều khoản cụ thể theo từng khu vực. GOST 25275 định nghĩa các quy trình đo độ rung cho máy móc quay, trong khi GOST R 52161 giải quyết các yêu cầu thử độ rung của toa xe đường sắt.

Phân loại tín hiệu rung động

Rung động tuần hoàn lặp lại các mẫu giống hệt nhau theo các khoảng thời gian đều đặn. Máy móc quay tạo ra các dấu hiệu rung động định kỳ chủ yếu liên quan đến tốc độ quay, tần số lưới bánh răng và các đoạn đi của phần tử ổ trục. Các mẫu có thể dự đoán này cho phép xác định lỗi chính xác và đánh giá mức độ nghiêm trọng.

Rung động ngẫu nhiên thể hiện các đặc điểm thống kê hơn là xác định. Rung động do ma sát, tiếng ồn dòng chảy hỗn loạn và tương tác đường bộ/đường sắt tạo ra các thành phần rung động ngẫu nhiên đòi hỏi các kỹ thuật phân tích thống kê để diễn giải đúng.

Rung động tạm thời xảy ra như các sự kiện riêng biệt có thời gian hữu hạn. Tải trọng va chạm, sự ăn khớp của răng bánh răng và các va chạm của bộ phận ổ trục tạo ra các đặc điểm rung động tạm thời đòi hỏi các kỹ thuật phân tích chuyên biệt như phân tích trung bình đồng bộ thời gian và phân tích bao.

Mô tả biên độ rung động

Các kỹ sư sử dụng nhiều mô tả biên độ khác nhau để mô tả tín hiệu rung động một cách hiệu quả. Mỗi mô tả cung cấp những hiểu biết độc đáo về đặc điểm rung động và mô hình phát triển lỗi.

Biên độ đỉnh biểu thị giá trị tức thời tối đa xảy ra trong thời gian đo. Tham số này xác định hiệu quả các sự kiện loại va chạm và tải trọng sốc nhưng có thể không biểu thị chính xác mức độ rung liên tục.

Biên độ trung bình bình phương căn bậc hai (RMS) cung cấp hàm lượng năng lượng hiệu quả của tín hiệu rung. Giá trị RMS tương quan tốt với tốc độ hao mòn máy móc và tiêu tán năng lượng, khiến thông số này trở nên lý tưởng cho phân tích xu hướng và đánh giá mức độ nghiêm trọng.

Biên độ trung bình biểu thị giá trị trung bình số học của các giá trị biên độ tuyệt đối trong suốt thời gian đo. Tham số này cung cấp mối tương quan tốt với bề mặt hoàn thiện và đặc điểm mài mòn nhưng có thể đánh giá thấp các dấu hiệu lỗi không liên tục.

Biên độ đỉnh-đỉnh đo tổng độ lệch giữa các giá trị biên độ dương và âm cực đại. Tham số này có giá trị trong việc đánh giá các vấn đề liên quan đến khoảng hở và xác định độ lỏng lẻo cơ học.

Yếu tố đỉnh biểu thị tỷ lệ biên độ đỉnh trên biên độ RMS, cung cấp thông tin chi tiết về đặc điểm tín hiệu. Các hệ số đỉnh thấp (1,4-2,0) chỉ ra rung động chủ yếu hình sin, trong khi các hệ số đỉnh cao (>4,0) cho thấy đặc điểm hành vi xung lực hoặc kiểu sốc của các lỗi ổ trục đang phát triển.

Công nghệ cảm biến rung và phương pháp lắp đặt

Máy đo gia tốc là cảm biến rung động đa năng nhất cho các ứng dụng đầu máy xe lửa. Máy đo gia tốc áp điện tạo ra điện tích tỷ lệ thuận với gia tốc được áp dụng, cung cấp đáp ứng tần số tuyệt vời từ 2 Hz đến 10 kHz với độ méo pha tối thiểu. Các cảm biến này chứng minh độ bền đặc biệt trong môi trường đường sắt khắc nghiệt trong khi vẫn duy trì độ nhạy cao và đặc tính tiếng ồn thấp.

Bộ chuyển đổi vận tốc sử dụng các nguyên lý cảm ứng điện từ để tạo ra các tín hiệu điện áp tỷ lệ với vận tốc rung. Các cảm biến này hoạt động tốt trong các ứng dụng tần số thấp (0,5-1000 Hz) và cung cấp tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu vượt trội cho các ứng dụng giám sát máy móc. Tuy nhiên, kích thước lớn hơn và độ nhạy nhiệt độ của chúng có thể hạn chế các tùy chọn lắp đặt trên các thành phần đầu máy nhỏ gọn.

Đầu dò tiệm cận sử dụng nguyên lý dòng điện xoáy để đo độ dịch chuyển tương đối giữa cảm biến và bề mặt mục tiêu. Các cảm biến này tỏ ra vô cùng hữu ích đối với việc theo dõi độ rung của trục và đánh giá khoảng hở ổ trục nhưng đòi hỏi phải có quy trình lắp đặt và hiệu chuẩn cẩn thận.

Việc lắp đặt cảm biến đúng cách ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác và độ tin cậy của phép đo. Các kỹ sư phải đảm bảo sự kết nối cơ học cứng giữa cảm biến và thành phần được giám sát để tránh hiệu ứng cộng hưởng và méo tín hiệu. Các đinh tán ren cung cấp khả năng gắn kết tối ưu cho các lắp đặt cố định, trong khi các đế từ tính mang lại sự tiện lợi cho các phép đo định kỳ trên các bề mặt sắt từ.

Nguồn gốc của rung động thiết bị quay

Nguồn rung động cơ học phát sinh từ sự mất cân bằng khối lượng, sự không thẳng hàng, sự lỏng lẻo và sự mài mòn. Các thành phần quay không cân bằng tạo ra lực ly tâm tỷ lệ với bình phương tốc độ quay, tạo ra rung động ở tần số quay và sóng hài của nó. Sự không thẳng hàng giữa các trục ghép tạo ra các thành phần rung động hướng tâm và hướng trục ở tần số quay và gấp đôi tần số quay.

Nguồn rung động điện từ bắt nguồn từ các biến thiên lực từ trong động cơ điện. Độ lệch tâm khe hở không khí, khuyết tật thanh rotor và lỗi cuộn dây stato tạo ra các lực điện từ điều chế ở tần số đường dây và sóng hài của nó. Các lực này tương tác với cộng hưởng cơ học để tạo ra các đặc điểm rung động phức tạp đòi hỏi các kỹ thuật phân tích tinh vi.

Nguồn rung động khí động học và thủy động học kết quả từ tương tác dòng chảy chất lỏng với các thành phần quay. Sự di chuyển của cánh quạt, tương tác cánh bơm và sự tách dòng chảy hỗn loạn tạo ra rung động ở tần số di chuyển của cánh quạt/cánh quạt và sóng hài của chúng. Các nguồn này trở nên đặc biệt quan trọng trong các máy phụ trợ hoạt động ở tốc độ cao với yêu cầu xử lý chất lỏng đáng kể.

2.3.1.2. Hệ thống đầu máy: WMB, WGB, AM và các thành phần của chúng như hệ thống dao động

Phân loại thiết bị quay trong ứng dụng đầu máy xe lửa

Thiết bị quay đầu máy bao gồm ba loại chính, mỗi loại có đặc điểm rung động riêng và thách thức chẩn đoán. Wheelset-Motor Blocks (WMB) tích hợp động cơ kéo trực tiếp với bánh xe dẫn động, tạo ra các hệ thống động lực phức tạp chịu cả lực kích thích điện và cơ học. Wheelset-Gear Blocks (WGB) sử dụng hệ thống giảm tốc trung gian giữa động cơ và bánh xe, tạo ra các nguồn rung động bổ sung thông qua tương tác lưới bánh răng. Máy phụ trợ (AM) bao gồm quạt làm mát, máy nén khí, bơm thủy lực và các thiết bị hỗ trợ khác hoạt động độc lập với hệ thống kéo chính.

Các hệ thống cơ học này thể hiện hành vi dao động được điều chỉnh bởi các nguyên lý cơ bản của lý thuyết động lực học và rung động. Mỗi thành phần đều có tần số tự nhiên được xác định bởi phân bố khối lượng, đặc điểm độ cứng và điều kiện biên. Việc hiểu các tần số tự nhiên này trở nên quan trọng để tránh các điều kiện cộng hưởng có thể dẫn đến biên độ rung động quá mức và gia tốc hao mòn thành phần.

Phân loại hệ thống dao động

dao động tự do xảy ra khi hệ thống rung ở tần số tự nhiên sau khi nhiễu loạn ban đầu mà không có lực cưỡng bức bên ngoài liên tục. Trong các ứng dụng đầu máy xe lửa, dao động tự do biểu hiện trong quá trình khởi động và tắt máy khi tốc độ quay vượt qua tần số tự nhiên. Các điều kiện thoáng qua này cung cấp thông tin chẩn đoán có giá trị về độ cứng và đặc tính giảm chấn của hệ thống.

Dao động cưỡng bức kết quả từ các lực kích thích tuần hoàn liên tục tác động lên các hệ thống cơ học. Sự mất cân bằng quay, lực lưới bánh răng và sự kích thích điện từ tạo ra các rung động cưỡng bức ở các tần số cụ thể liên quan đến tốc độ quay và hình dạng hệ thống. Biên độ rung động cưỡng bức phụ thuộc vào mối quan hệ giữa tần số kích thích và tần số tự nhiên của hệ thống.

Dao động tham số phát sinh khi các thông số hệ thống thay đổi theo thời gian. Độ cứng thay đổi theo thời gian trong tiếp xúc lưới bánh răng, các biến thể khe hở ổ trục và biến động từ thông tạo ra sự kích thích tham số có thể dẫn đến sự phát triển rung động không ổn định ngay cả khi không có lực ép trực tiếp.

Dao động tự kích thích (Tự dao động) phát triển khi cơ chế tiêu tán năng lượng của hệ thống trở nên tiêu cực, dẫn đến sự phát triển rung động liên tục mà không có lực cưỡng bức tuần hoàn bên ngoài. Hành vi trượt dính do ma sát, rung động khí động học và một số bất ổn điện từ có thể tạo ra rung động tự kích thích đòi hỏi phải kiểm soát chủ động hoặc sửa đổi thiết kế để giảm thiểu.

Xác định tần số tự nhiên và hiện tượng cộng hưởng

Tần số tự nhiên biểu thị các đặc tính rung động vốn có của hệ thống cơ học độc lập với sự kích thích bên ngoài. Các tần số này chỉ phụ thuộc vào phân bố khối lượng và đặc tính độ cứng của hệ thống. Đối với các hệ thống một bậc tự do đơn giản, tính toán tần số tự nhiên tuân theo các công thức đã được thiết lập rõ ràng liên quan đến các thông số khối lượng và độ cứng.

Các thành phần đầu máy phức tạp thể hiện nhiều tần số tự nhiên tương ứng với các chế độ rung khác nhau. Các chế độ uốn, chế độ xoắn và chế độ kết hợp đều có các đặc điểm tần số và mô hình không gian riêng biệt. Các kỹ thuật phân tích chế độ giúp các kỹ sư xác định các tần số này và các hình dạng chế độ liên quan để kiểm soát rung động hiệu quả.

Cộng hưởng xảy ra khi tần số kích thích trùng với tần số tự nhiên, dẫn đến phản ứng rung động được khuếch đại đáng kể. Hệ số khuếch đại phụ thuộc vào độ giảm chấn của hệ thống, với các hệ thống giảm chấn nhẹ thể hiện các đỉnh cộng hưởng cao hơn nhiều so với các hệ thống giảm chấn mạnh. Các kỹ sư phải đảm bảo tốc độ vận hành tránh các điều kiện cộng hưởng quan trọng hoặc cung cấp độ giảm chấn thích hợp để hạn chế biên độ rung động.

Cơ chế giảm chấn và tác động của chúng

Giảm chấn đại diện cho các cơ chế tiêu tán năng lượng hạn chế sự tăng trưởng biên độ rung động và cung cấp sự ổn định của hệ thống. Nhiều nguồn giảm chấn khác nhau góp phần vào hành vi tổng thể của hệ thống, bao gồm giảm chấn bên trong vật liệu, giảm chấn ma sát và giảm chấn chất lỏng từ chất bôi trơn và không khí xung quanh.

Giảm chấn vật liệu phát sinh từ ma sát bên trong các vật liệu thành phần trong quá trình tải ứng suất tuần hoàn. Cơ chế giảm chấn này đặc biệt quan trọng trong các thành phần gang, các bộ phận lắp cao su và vật liệu composite được sử dụng trong kết cấu đầu máy xe lửa hiện đại.

Giảm chấn ma sát xảy ra tại các bề mặt giao diện giữa các thành phần, bao gồm bề mặt ổ trục, mối nối bu lông và cụm lắp ghép co ngót. Mặc dù giảm chấn ma sát có thể cung cấp khả năng kiểm soát rung động có lợi, nhưng nó cũng có thể gây ra các hiệu ứng phi tuyến tính và hành vi không thể đoán trước trong các điều kiện tải khác nhau.

Giảm chấn chất lỏng là kết quả của lực nhớt trong màng bôi trơn, hệ thống thủy lực và tương tác khí động học. Giảm chấn màng dầu trong ổ trục trục cung cấp độ ổn định quan trọng cho máy móc quay tốc độ cao, trong khi bộ giảm chấn nhớt có thể được kết hợp một cách có chủ đích để kiểm soát độ rung.

Phân loại lực kích thích

Lực ly tâm phát triển từ sự mất cân bằng khối lượng trong các thành phần quay, tạo ra các lực tỷ lệ với bình phương tốc độ quay. Các lực này tác động theo hướng xuyên tâm ra ngoài và quay cùng với thành phần, tạo ra rung động ở tần số quay. Độ lớn của lực ly tâm tăng nhanh theo tốc độ, khiến việc cân bằng chính xác trở nên quan trọng đối với hoạt động tốc độ cao.

Lực động học phát sinh từ các ràng buộc hình học áp đặt chuyển động không đồng đều lên các thành phần của hệ thống. Cơ cấu qua lại, bộ theo cam và hệ thống bánh răng có lỗi biên dạng tạo ra lực kích thích động học. Các lực này thường biểu hiện nội dung tần số phức tạp liên quan đến hình học hệ thống và tốc độ quay.

Lực tác động kết quả từ các ứng dụng tải đột ngột hoặc các sự kiện va chạm giữa các thành phần. Sự ăn khớp giữa răng bánh răng, phần tử ổ trục lăn qua các khuyết tật bề mặt và tương tác bánh xe-ray tạo ra lực tác động được đặc trưng bởi nội dung tần số rộng và các hệ số đỉnh cao. Lực tác động đòi hỏi các kỹ thuật phân tích chuyên biệt để mô tả đúng đặc điểm.

Lực ma sát phát triển từ tiếp xúc trượt giữa các bề mặt có chuyển động tương đối. Ứng dụng phanh, trượt ổ trục và độ trượt bánh xe-ray tạo ra lực ma sát có thể biểu hiện hành vi dính-trượt dẫn đến rung động tự kích thích. Đặc điểm lực ma sát phụ thuộc mạnh vào điều kiện bề mặt, bôi trơn và tải trọng thông thường.

Lực điện từ bắt nguồn từ tương tác từ trường trong động cơ điện và máy phát điện. Lực điện từ hướng tâm là kết quả của sự thay đổi khe hở không khí, hình dạng cực và sự bất đối xứng phân phối dòng điện. Các lực này tạo ra rung động ở tần số đường dây, tần số khe và sự kết hợp của chúng.

Thuộc tính hệ thống phụ thuộc tần số

Hệ thống cơ học thể hiện các đặc tính động phụ thuộc vào tần số ảnh hưởng đáng kể đến sự truyền và khuếch đại rung động. Độ cứng, độ giảm chấn và các đặc tính quán tính của hệ thống kết hợp để tạo ra các hàm đáp ứng tần số phức tạp mô tả biên độ rung động và mối quan hệ pha giữa sự kích thích đầu vào và đáp ứng của hệ thống.

Ở tần số thấp hơn nhiều so với tần số tự nhiên đầu tiên, các hệ thống hoạt động gần như tĩnh với biên độ rung động tỷ lệ thuận với biên độ lực kích thích. Độ khuếch đại động vẫn ở mức tối thiểu và mối quan hệ pha vẫn gần bằng không.

Gần tần số tự nhiên, khuếch đại động có thể đạt giá trị gấp 10-100 lần độ lệch tĩnh, tùy thuộc vào mức độ giảm chấn. Mối quan hệ pha thay đổi nhanh chóng qua 90 độ ở cộng hưởng, cung cấp khả năng nhận dạng rõ ràng các vị trí tần số tự nhiên.

Ở tần số cao hơn nhiều so với tần số tự nhiên, các hiệu ứng quán tính chi phối hành vi của hệ thống, khiến biên độ rung động giảm khi tần số tăng. Giảm rung động tần số cao cung cấp khả năng lọc tự nhiên giúp cô lập các thành phần nhạy cảm khỏi nhiễu loạn tần số cao.

Hệ thống tham số tập trung so với hệ thống tham số phân tán

Wheelset-Motor Blocks có thể được mô hình hóa như các hệ thống tham số tập trung khi phân tích các chế độ rung tần số thấp trong đó kích thước thành phần vẫn nhỏ so với bước sóng rung. Cách tiếp cận này đơn giản hóa việc phân tích bằng cách biểu diễn các đặc tính khối lượng và độ cứng phân tán như các phần tử rời rạc được kết nối bằng lò xo không khối lượng và các liên kết cứng.

Các mô hình tham số tập hợp chứng minh hiệu quả trong việc phân tích sự mất cân bằng của rôto, hiệu ứng độ cứng của giá đỡ ổ trục và động lực ghép nối tần số thấp giữa các thành phần động cơ và bánh xe. Các mô hình này tạo điều kiện cho việc phân tích nhanh chóng và cung cấp cái nhìn sâu sắc về mặt vật lý rõ ràng về hành vi của hệ thống.

Các mô hình tham số phân tán trở nên cần thiết khi phân tích các chế độ rung tần số cao trong đó kích thước thành phần tiếp cận bước sóng rung. Các chế độ uốn trục, độ linh hoạt của răng bánh răng và cộng hưởng âm thanh đòi hỏi phải xử lý tham số phân tán để dự đoán chính xác.

Các mô hình tham số phân tán tính đến các hiệu ứng lan truyền sóng, hình dạng chế độ cục bộ và hành vi phụ thuộc vào tần số mà các mô hình tham số tập trung không thể nắm bắt được. Các mô hình này thường yêu cầu các kỹ thuật giải pháp số nhưng cung cấp đặc điểm hệ thống hoàn chỉnh hơn.

2.3.1.3. Tính chất và đặc điểm của rung động tần số thấp, tần số trung bình, tần số cao và siêu âm trong WMB, WGB và AM

Phân loại băng tần và ý nghĩa của chúng

Phân tích tần số rung động đòi hỏi phải phân loại có hệ thống các dải tần số để tối ưu hóa các quy trình chẩn đoán và lựa chọn thiết bị. Mỗi dải tần số cung cấp thông tin duy nhất về các hiện tượng cơ học cụ thể và các giai đoạn phát triển lỗi.

Rung tần số thấp (1-200 Hz) chủ yếu bắt nguồn từ sự mất cân bằng của máy móc quay, sự sai lệch và cộng hưởng cấu trúc. Dải tần số này nắm bắt tần số quay cơ bản và sóng hài bậc thấp của chúng, cung cấp thông tin cần thiết về tình trạng cơ học và độ ổn định vận hành.

Rung động tần số trung bình (200-2000 Hz) bao gồm tần số lưới bánh răng, sóng hài kích thích điện từ và cộng hưởng cơ học của các thành phần cấu trúc chính. Dải tần số này chứng tỏ là rất quan trọng để chẩn đoán tình trạng mòn răng bánh răng, các vấn đề điện từ của động cơ và sự xuống cấp của khớp nối.

Rung động tần số cao (2000-20000 Hz) tiết lộ các dấu hiệu lỗi ổ trục, lực tác động của răng bánh răng và sóng hài điện từ bậc cao. Dải tần số này cung cấp cảnh báo sớm về các lỗi đang phát triển trước khi chúng biểu hiện ở các dải tần số thấp hơn.

Rung siêu âm (20000+ Hz) nắm bắt các khuyết tật ổ trục mới phát sinh, sự cố màng bôi trơn và các hiện tượng liên quan đến ma sát. Các phép đo siêu âm đòi hỏi các cảm biến và kỹ thuật phân tích chuyên dụng nhưng cung cấp khả năng phát hiện lỗi sớm nhất có thể.

Phân tích rung động tần số thấp

Phân tích rung động tần số thấp tập trung vào tần số quay cơ bản và sóng hài của chúng lên đến khoảng bậc 10. Phân tích này cho thấy các điều kiện cơ học chính bao gồm mất cân bằng khối lượng, trục không thẳng hàng, lỏng lẻo cơ học và các vấn đề về khe hở ổ trục.

Rung động tần số quay (1×) biểu thị tình trạng mất cân bằng khối lượng tạo ra lực ly tâm quay cùng trục. Mất cân bằng thuần túy tạo ra rung động chủ yếu ở tần số quay với hàm lượng hài hòa tối thiểu. Biên độ rung động tăng theo tỷ lệ với bình phương tốc độ quay, cung cấp chỉ dẫn chẩn đoán rõ ràng.

Rung động tần số quay gấp đôi (2×) thường biểu thị sự không thẳng hàng giữa các trục hoặc thành phần được ghép nối. Sự không thẳng hàng góc tạo ra các mẫu ứng suất xen kẽ lặp lại hai lần mỗi vòng quay, tạo ra các đặc điểm rung động 2× đặc trưng. Sự không thẳng hàng song song cũng có thể góp phần gây ra rung động 2× thông qua việc phân bổ tải thay đổi.

Nhiều nội dung hài hòa (3×, 4×, 5×, v.v.) cho thấy sự lỏng lẻo về mặt cơ học, khớp nối bị mòn hoặc các vấn đề về cấu trúc. Sự lỏng lẻo cho phép truyền lực phi tuyến tính tạo ra nội dung hài hòa phong phú vượt xa các tần số cơ bản. Mẫu hài hòa cung cấp thông tin chẩn đoán về vị trí và mức độ nghiêm trọng của sự lỏng lẻo.

Đặc điểm rung động tần số trung bình

Phân tích tần số trung bình tập trung vào tần số lưới bánh răng và các mẫu điều chế của chúng. Tần số lưới bánh răng bằng tích của tần số quay và số răng, tạo ra các vạch quang phổ có thể dự đoán được, cho thấy tình trạng bánh răng và phân phối tải.

Bánh răng khỏe mạnh tạo ra độ rung nổi bật ở tần số lưới bánh răng với các dải bên tối thiểu. Mòn răng, nứt răng hoặc tải không đều tạo ra sự điều chế biên độ của tần số lưới, tạo ra các dải bên cách nhau ở tần số quay của bánh răng ăn khớp.

Rung động điện từ trong động cơ kéo chủ yếu biểu hiện ở dải tần số trung bình. Sóng hài tần số đường dây, tần số khe và tần số cực tạo ra các mẫu phổ đặc trưng cho thấy tình trạng động cơ và đặc điểm tải.

Tần số khe hở bằng tích của tần số quay và số khe hở rôto, tạo ra rung động thông qua các biến thể từ thông khi khe hở rôto đi qua các cực stato. Các thanh rôto bị gãy hoặc các khuyết tật vòng cuối điều chỉnh tần số khe hở, tạo ra các dải biên chẩn đoán.

Phân tích rung động tần số cao

Phân tích rung động tần số cao nhắm vào tần số khuyết tật ổ trục và sóng hài lưới bánh răng bậc cao. Ổ trục lăn tạo ra tần số đặc trưng dựa trên hình dạng và tốc độ quay, cung cấp khả năng chẩn đoán chính xác để đánh giá tình trạng ổ trục.

Tần suất vượt qua bi Vòng ngoài (BPFO) xảy ra khi các phần tử lăn đi qua một khuyết tật vòng ngoài cố định. Tần suất này phụ thuộc vào hình dạng ổ trục và thường dao động từ 3-8 lần tần số quay đối với các thiết kế ổ trục thông thường.

Tần số đi qua bi Vòng trong (BPFI) là kết quả của các phần tử lăn gặp phải các khuyết tật của vòng trong. Vì vòng trong quay cùng với trục, BPFI thường vượt quá BPFO và có thể biểu hiện điều chế tần số quay do các hiệu ứng vùng tải.

Tần số cơ bản của tàu (FTF) biểu thị tần số quay của lồng và thường bằng 0,4-0,45 lần tần số quay của trục. Các lỗi lồng hoặc vấn đề bôi trơn có thể tạo ra rung động tại FTF và sóng hài của nó.

Tần số quay của bi (BSF) biểu thị sự quay của từng phần tử lăn quanh trục của chính nó. Tần số này hiếm khi xuất hiện trong phổ rung động trừ khi các phần tử lăn có khuyết tật bề mặt hoặc bất thường về kích thước.

Ứng dụng rung siêu âm

Các phép đo rung động siêu âm phát hiện các khuyết tật ổ trục mới phát sinh nhiều tuần hoặc nhiều tháng trước khi chúng trở nên rõ ràng trong phân tích rung động thông thường. Tiếp xúc gồ ghề bề mặt, vết nứt nhỏ và sự cố màng bôi trơn tạo ra các phát xạ siêu âm trước những thay đổi có thể đo được trong tần số khuyết tật ổ trục.

Kỹ thuật phân tích bao trích xuất thông tin điều chế biên độ từ tần số sóng mang siêu âm, tiết lộ các mẫu điều chế tần số thấp tương ứng với tần số khuyết tật ổ trục. Phương pháp này kết hợp độ nhạy tần số cao với thông tin chẩn đoán tần số thấp.

Các phép đo siêu âm đòi hỏi phải lựa chọn và lắp đặt cảm biến cẩn thận để tránh nhiễu tín hiệu từ nhiễu điện từ và tiếng ồn cơ học. Máy đo gia tốc có đáp ứng tần số mở rộng trên 50 kHz và điều kiện tín hiệu thích hợp cung cấp các phép đo siêu âm đáng tin cậy.

Nguồn gốc của rung động cơ học so với rung động điện từ

Nguồn rung động cơ học tạo ra sự kích thích băng thông rộng với nội dung tần số liên quan đến hình học và động học của thành phần. Lực tác động từ các khuyết tật ổ trục, sự ăn khớp răng bánh răng và sự lỏng lẻo cơ học tạo ra các tín hiệu xung với nội dung hài hòa phong phú trải dài trên các dải tần số rộng.

Các nguồn rung động điện từ tạo ra các thành phần tần số rời rạc liên quan đến tần số cung cấp điện và các thông số thiết kế động cơ. Các tần số này vẫn độc lập với tốc độ quay cơ học và duy trì mối quan hệ cố định với tần số hệ thống điện.

Phân biệt giữa nguồn rung động cơ học và điện từ đòi hỏi phải phân tích cẩn thận các mối quan hệ tần số và phụ thuộc tải. Rung động cơ học thường thay đổi theo tốc độ quay và tải trọng cơ học, trong khi rung động điện từ tương quan với tải điện và chất lượng điện áp cung cấp.

Đặc điểm rung động va chạm và sốc

Rung động va chạm là kết quả của các tác động lực đột ngột trong thời gian rất ngắn. Sự ăn khớp giữa răng bánh răng, va chạm của bộ phận ổ trục và tiếp xúc giữa bánh xe và ray tạo ra các lực va chạm kích thích nhiều cộng hưởng cấu trúc cùng một lúc.

Các sự kiện va chạm tạo ra các chữ ký miền thời gian đặc trưng với các hệ số đỉnh cao và nội dung tần số rộng. Phổ tần số của rung động va chạm phụ thuộc nhiều hơn vào các đặc điểm phản ứng cấu trúc hơn là vào chính sự kiện va chạm, đòi hỏi phải phân tích miền thời gian để diễn giải đúng.

Phân tích phổ phản ứng sốc cung cấp đặc điểm toàn diện về phản ứng của cấu trúc đối với tải trọng va chạm. Phân tích này cho thấy tần số tự nhiên nào bị kích thích bởi các sự kiện va chạm và sự đóng góp tương đối của chúng vào mức độ rung động tổng thể.

Rung động ngẫu nhiên từ các nguồn ma sát

Rung động do ma sát gây ra thể hiện các đặc điểm ngẫu nhiên do bản chất ngẫu nhiên của hiện tượng tiếp xúc bề mặt. Tiếng rít của phanh, tiếng lạch cạch của ổ trục và tương tác bánh xe-ray tạo ra rung động ngẫu nhiên băng thông rộng đòi hỏi các kỹ thuật phân tích thống kê.

Hành vi dính-trượt trong hệ thống ma sát tạo ra rung động tự kích thích với nội dung tần số phức tạp. Các biến thể lực ma sát trong chu kỳ dính-trượt tạo ra các thành phần rung động dưới hài có thể trùng với cộng hưởng cấu trúc, dẫn đến mức độ rung động được khuếch đại.

Phân tích rung động ngẫu nhiên sử dụng các hàm mật độ phổ công suất và các tham số thống kê như mức RMS và phân phối xác suất. Các kỹ thuật này cung cấp đánh giá định lượng về mức độ rung động ngẫu nhiên và tác động tiềm tàng của nó đến tuổi thọ mỏi của linh kiện.

2.3.1.4. Các đặc điểm thiết kế của WMB, WGB, AM và tác động của chúng đến đặc điểm rung động

Cấu hình WMB, WGB và AM chính

Các nhà sản xuất đầu máy sử dụng nhiều cách sắp xếp cơ học khác nhau để truyền lực từ động cơ kéo đến bánh xe dẫn động. Mỗi cấu hình đều có đặc điểm rung động riêng biệt ảnh hưởng trực tiếp đến các phương pháp chẩn đoán và yêu cầu bảo trì.

Động cơ kéo treo mũi lắp trực tiếp trên trục bánh xe, tạo ra sự kết nối cơ học cứng giữa động cơ và bánh xe. Cấu hình này giảm thiểu tổn thất truyền lực nhưng khiến động cơ phải chịu mọi rung động và tác động do đường ray gây ra. Bố trí lắp trực tiếp kết hợp rung động điện từ của động cơ với rung động cơ học của bánh xe, tạo ra các mẫu quang phổ phức tạp đòi hỏi phải phân tích cẩn thận.

Động cơ kéo gắn trên khung sử dụng hệ thống khớp nối linh hoạt để truyền lực đến bánh xe trong khi cách ly động cơ khỏi nhiễu động đường ray. Khớp nối vạn năng, khớp nối linh hoạt hoặc khớp nối kiểu bánh răng điều chỉnh chuyển động tương đối giữa động cơ và bánh xe trong khi vẫn duy trì khả năng truyền lực. Sự sắp xếp này làm giảm độ rung của động cơ nhưng lại tạo ra thêm các nguồn rung thông qua động lực khớp nối.

Hệ thống truyền động bánh răng sử dụng bộ giảm tốc trung gian giữa động cơ và bộ bánh xe để tối ưu hóa đặc tính vận hành của động cơ. Bộ giảm tốc bánh răng xoắn ốc một cấp cung cấp thiết kế nhỏ gọn với mức độ tiếng ồn vừa phải, trong khi hệ thống giảm tốc hai cấp cung cấp tính linh hoạt hơn trong việc lựa chọn tỷ số truyền nhưng làm tăng độ phức tạp và các nguồn rung động tiềm ẩn.

Hệ thống khớp nối cơ học và truyền rung

Giao diện cơ học giữa rôto động cơ kéo và bánh răng bánh răng ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính truyền rung động. Các kết nối co ngót cung cấp khớp nối cứng với độ đồng tâm tuyệt vời nhưng có thể gây ra ứng suất lắp ráp ảnh hưởng đến chất lượng cân bằng rôto.

Các kết nối có chìa khóa thích ứng với sự giãn nở nhiệt và đơn giản hóa các quy trình lắp ráp nhưng lại tạo ra độ rơ và tải trọng va đập tiềm ẩn trong quá trình đảo ngược mô-men xoắn. Sự mài mòn của chìa khóa tạo ra khoảng hở bổ sung tạo ra lực va đập ở tần số quay gấp đôi trong các chu kỳ tăng tốc và giảm tốc.

Kết nối khía cung cấp khả năng truyền mô-men xoắn vượt trội và thích ứng với dịch chuyển trục nhưng yêu cầu dung sai sản xuất chính xác để giảm thiểu rung động phát sinh. Sự mài mòn của khía tạo ra độ rơ chu vi tạo ra các mẫu rung động phức tạp tùy thuộc vào điều kiện tải.

Hệ thống khớp nối linh hoạt cô lập các rung động xoắn trong khi điều chỉnh độ lệch giữa các trục được kết nối. Các khớp nối đàn hồi cung cấp khả năng cô lập rung động tuyệt vời nhưng thể hiện các đặc tính độ cứng phụ thuộc vào nhiệt độ ảnh hưởng đến các vị trí tần số tự nhiên. Các khớp nối kiểu bánh răng duy trì các đặc tính độ cứng không đổi nhưng tạo ra rung động tần số lưới bổ sung vào nội dung phổ tổng thể của hệ thống.

Cấu hình ổ trục bánh xe

Vòng bi trục bánh xe hỗ trợ tải trọng thẳng đứng, ngang và lực đẩy trong khi vẫn thích ứng với sự giãn nở nhiệt và các biến thể hình học của đường ray. Vòng bi con lăn hình trụ xử lý tải trọng hướng tâm hiệu quả nhưng cần có các sắp xếp vòng bi lực đẩy riêng biệt để hỗ trợ tải trọng trục.

Vòng bi con lăn côn cung cấp khả năng tải hướng tâm và lực đẩy kết hợp với đặc tính độ cứng vượt trội so với vòng bi bi. Hình dạng côn tạo ra tải trước vốn có giúp loại bỏ khe hở bên trong nhưng cần điều chỉnh chính xác để tránh tải quá mức hoặc hỗ trợ không đủ.

Vòng bi con lăn hình cầu hai dãy chịu được tải trọng hướng tâm lớn và tải trọng đẩy vừa phải trong khi vẫn cung cấp khả năng tự căn chỉnh để bù cho độ lệch trục và độ lệch vỏ. Hình dạng vòng ngoài hình cầu tạo ra giảm chấn màng dầu giúp kiểm soát truyền rung động.

Khoảng hở bên trong ổ trục ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính rung và phân phối tải. Khoảng hở quá mức cho phép tải trọng va chạm trong các chu kỳ đảo ngược tải, tạo ra rung động va chạm tần số cao. Khoảng hở không đủ tạo ra điều kiện tải trước làm tăng lực cản lăn và tỏa nhiệt trong khi có khả năng làm giảm biên độ rung.

Thiết kế hệ thống bánh răng ảnh hưởng đến độ rung

Hình dạng răng bánh răng ảnh hưởng trực tiếp đến biên độ rung tần số lưới và nội dung hài hòa. Các mặt cắt răng xoắn với góc áp suất thích hợp và các sửa đổi phụ lục sẽ giảm thiểu các biến thể lực lưới và tạo ra rung động liên quan.

Bánh răng xoắn ốc cung cấp truyền lực mượt mà hơn so với bánh răng thẳng do đặc điểm tiếp xúc răng dần dần. Góc xoắn ốc tạo ra các thành phần lực dọc trục đòi hỏi hỗ trợ ổ trục đẩy nhưng làm giảm đáng kể biên độ rung tần số lưới.

Tỷ lệ tiếp xúc bánh răng xác định số răng đồng thời trong lưới trong quá trình truyền lực. Tỷ lệ tiếp xúc cao hơn phân phối tải giữa nhiều răng hơn, giảm ứng suất răng riêng lẻ và biến thiên lực lưới. Tỷ lệ tiếp xúc trên 1,5 cung cấp khả năng giảm rung đáng kể so với tỷ lệ thấp hơn.

Độ chính xác trong sản xuất bánh răng ảnh hưởng đến việc tạo ra rung động thông qua lỗi khoảng cách răng, độ lệch cấu hình và sự thay đổi về độ hoàn thiện bề mặt. Các cấp chất lượng AGMA định lượng độ chính xác trong sản xuất, với các cấp cao hơn tạo ra mức độ rung động thấp hơn nhưng đòi hỏi các quy trình sản xuất đắt tiền hơn.

Phân bố tải trọng trên toàn bộ chiều rộng mặt bánh răng ảnh hưởng đến sự tập trung ứng suất cục bộ và tạo ra rung động. Bề mặt răng được tạo hình và căn chỉnh trục thích hợp đảm bảo phân bố tải trọng đồng đều, giảm thiểu tải trọng cạnh tạo ra các thành phần rung động tần số cao.

Hệ thống trục Cardan trong ứng dụng WGB

Khối bánh răng bánh xe với truyền động trục các đăng thích ứng với khoảng cách tách biệt lớn hơn giữa động cơ và bánh xe trong khi vẫn cung cấp khả năng ghép nối linh hoạt. Các khớp nối vạn năng ở mỗi đầu của trục các đăng tạo ra các ràng buộc động học tạo ra các mẫu rung động đặc trưng.

Hoạt động của khớp nối vạn năng đơn tạo ra các biến thể vận tốc tạo ra rung động ở tần số quay trục gấp đôi. Biên độ của rung động này phụ thuộc vào góc hoạt động của khớp nối, với các góc lớn hơn tạo ra mức rung động cao hơn theo các mối quan hệ động học đã được thiết lập tốt.

Bố trí khớp nối vạn năng kép với pha thích hợp loại bỏ các biến thể vận tốc bậc nhất nhưng lại tạo ra các hiệu ứng bậc cao hơn trở nên đáng kể ở các góc vận hành lớn. Các khớp nối vận tốc không đổi cung cấp các đặc tính rung động vượt trội nhưng đòi hỏi các quy trình sản xuất và bảo trì phức tạp hơn.

Tốc độ tới hạn của trục Cardan phải tách biệt tốt với phạm vi tốc độ hoạt động để tránh khuếch đại cộng hưởng. Đường kính, chiều dài và đặc tính vật liệu của trục quyết định vị trí tốc độ tới hạn, đòi hỏi phải phân tích thiết kế cẩn thận cho từng ứng dụng.

Đặc điểm rung động trong các điều kiện hoạt động khác nhau

Hoạt động của đầu máy xe lửa thể hiện nhiều điều kiện vận hành khác nhau ảnh hưởng đáng kể đến đặc điểm rung động và diễn giải chẩn đoán. Kiểm tra tĩnh với đầu máy xe lửa được hỗ trợ trên giá bảo trì giúp loại bỏ rung động do đường ray gây ra và lực tương tác giữa bánh xe và ray, cung cấp các điều kiện được kiểm soát cho các phép đo cơ sở.

Hệ thống treo bánh răng chạy cách ly thân xe đầu máy khỏi rung động của bộ bánh xe trong quá trình vận hành bình thường nhưng có thể gây ra hiệu ứng cộng hưởng ở tần số cụ thể. Tần số tự nhiên của hệ thống treo chính thường nằm trong khoảng từ 1-3 Hz đối với chế độ thẳng đứng và 0,5-1,5 Hz đối với chế độ ngang, có khả năng ảnh hưởng đến truyền rung động tần số thấp.

Sự không đồng đều của đường ray kích thích rung động của bộ bánh xe trên nhiều dải tần số tùy thuộc vào tốc độ tàu và tình trạng đường ray. Các mối nối ray tạo ra tác động định kỳ ở các tần số được xác định bởi chiều dài đường ray và tốc độ tàu, trong khi các biến thể khổ đường ray tạo ra rung động ngang kết hợp với chế độ săn bộ bánh xe.

Lực kéo và lực phanh tạo ra tải trọng bổ sung ảnh hưởng đến phân phối tải trọng ổ trục và đặc tính lưới bánh răng. Tải trọng kéo cao làm tăng ứng suất tiếp xúc răng bánh răng và có thể dịch chuyển vùng tải trọng trong ổ trục bánh xe, làm thay đổi kiểu rung so với điều kiện không tải.

Đặc điểm rung động của máy phụ trợ

Hệ thống quạt làm mát sử dụng nhiều thiết kế cánh quạt khác nhau tạo ra các đặc điểm rung động riêng biệt. Quạt ly tâm tạo ra rung động tần số đi qua cánh quạt với biên độ tùy thuộc vào số lượng cánh quạt, tốc độ quay và tải trọng khí động học. Quạt hướng trục tạo ra tần số đi qua cánh quạt tương tự nhưng có nội dung hài hòa khác nhau do sự khác biệt về mô hình dòng chảy.

Sự mất cân bằng của quạt tạo ra rung động ở tần số quay với biên độ tỷ lệ thuận với bình phương tốc độ, tương tự như các máy móc quay khác. Tuy nhiên, lực khí động học từ lưỡi dao bị bẩn, xói mòn hoặc hư hỏng có thể tạo ra các thành phần rung động bổ sung làm phức tạp việc giải thích chẩn đoán.

Hệ thống máy nén khí thường sử dụng thiết kế qua lại tạo ra rung động ở tần số quay của trục khuỷu và sóng hài của nó. Số lượng xi lanh và trình tự đánh lửa quyết định nội dung sóng hài, với nhiều xi lanh hơn thường tạo ra hoạt động mượt mà hơn và mức độ rung động thấp hơn.

Độ rung của bơm thủy lực phụ thuộc vào loại bơm và điều kiện vận hành. Bơm bánh răng tạo ra độ rung tần số lưới tương tự như hệ thống bánh răng, trong khi bơm cánh quạt tạo ra độ rung tần số cánh quạt. Bơm dịch chuyển thay đổi có thể biểu hiện các kiểu rung phức tạp thay đổi theo cài đặt dịch chuyển và điều kiện tải.

Hiệu ứng của hệ thống hỗ trợ và lắp đặt trục

Độ cứng của vỏ ổ trục ảnh hưởng đáng kể đến sự truyền rung động từ các thành phần quay đến các cấu trúc cố định. Vỏ linh hoạt có thể làm giảm sự truyền rung động nhưng cho phép chuyển động trục lớn hơn có thể ảnh hưởng đến khoảng hở bên trong và phân phối tải.

Độ cứng của móng và cách sắp xếp lắp đặt ảnh hưởng đến tần số cộng hưởng cấu trúc và đặc điểm khuếch đại rung động. Hệ thống lắp đặt mềm cung cấp khả năng cách ly rung động nhưng có thể tạo ra cộng hưởng tần số thấp khuếch đại rung động do mất cân bằng.

Sự ghép nối giữa nhiều trục thông qua các thành phần linh hoạt hoặc lưới bánh răng tạo ra các hệ thống động phức tạp với nhiều tần số tự nhiên và hình dạng chế độ. Các hệ thống ghép nối này có thể thể hiện tần số nhịp khi tần số thành phần riêng lẻ khác nhau đôi chút, tạo ra các mẫu điều chế biên độ trong phép đo rung động.

2.3.1.5. Thiết bị kỹ thuật và phần mềm để giám sát và chẩn đoán rung động

Yêu cầu đối với Hệ thống Đo lường và Phân tích Độ rung

Chẩn đoán rung động hiệu quả của các thành phần đầu máy xe lửa đòi hỏi khả năng đo lường và phân tích tinh vi để giải quyết những thách thức độc đáo của môi trường đường sắt. Các hệ thống phân tích rung động hiện đại phải cung cấp phạm vi động rộng, độ phân giải tần số cao và hoạt động mạnh mẽ trong điều kiện môi trường khắc nghiệt bao gồm nhiệt độ khắc nghiệt, nhiễu điện từ và sốc cơ học.

Yêu cầu về phạm vi động cho các ứng dụng đầu máy xe lửa thường vượt quá 80 dB để nắm bắt cả lỗi ban đầu biên độ thấp và rung động vận hành biên độ cao. Phạm vi này chứa các phép đo từ micrômet trên giây đối với các lỗi ổ trục sớm đến hàng trăm milimét trên giây đối với các điều kiện mất cân bằng nghiêm trọng.

Độ phân giải tần số xác định khả năng tách các thành phần phổ có khoảng cách gần và xác định các mẫu điều chế đặc trưng của các loại lỗi cụ thể. Băng thông độ phân giải không được vượt quá 1% của tần số quan tâm thấp nhất, đòi hỏi phải lựa chọn cẩn thận các thông số phân tích cho từng ứng dụng đo lường.

Độ ổn định nhiệt độ đảm bảo độ chính xác của phép đo trên phạm vi nhiệt độ rộng gặp phải trong các ứng dụng đầu máy xe lửa. Hệ thống đo lường phải duy trì độ chính xác hiệu chuẩn trong phạm vi ±5% trên phạm vi nhiệt độ từ -40°C đến +70°C để thích ứng với các biến đổi theo mùa và hiệu ứng làm nóng thiết bị.

Chỉ báo tình trạng ổ trục sử dụng rung siêu âm

Phân tích rung động siêu âm cung cấp khả năng phát hiện sớm nhất có thể về sự xuống cấp của ổ trục bằng cách theo dõi các phát xạ tần số cao từ tiếp xúc độ nhám bề mặt và sự cố màng bôi trơn. Những hiện tượng này xảy ra trước các dấu hiệu rung động thông thường hàng tuần hoặc hàng tháng, cho phép lập lịch bảo trì chủ động.

Các phép đo năng lượng đột biến định lượng phát xạ siêu âm xung động bằng cách sử dụng các bộ lọc chuyên dụng nhấn mạnh các sự kiện thoáng qua trong khi ngăn chặn tiếng ồn nền trạng thái ổn định. Kỹ thuật này sử dụng bộ lọc thông cao trên 5 kHz sau đó là phát hiện bao và tính toán RMS trong các cửa sổ thời gian ngắn.

Phân tích High Frequency Envelope (HFE) trích xuất thông tin điều chế biên độ từ tín hiệu sóng mang siêu âm, cho thấy các mẫu điều chế tần số thấp tương ứng với tần số khuyết tật ổ trục. Phương pháp này kết hợp độ nhạy siêu âm với khả năng phân tích tần số thông thường.

Phương pháp xung kích (SPM) đo biên độ đỉnh của các xung siêu âm bằng cách sử dụng các bộ chuyển đổi cộng hưởng chuyên dụng được điều chỉnh đến khoảng 32 kHz. Kỹ thuật này cung cấp các chỉ báo tình trạng ổ trục không có đơn vị tương quan tốt với mức độ hư hỏng của ổ trục.

Các chỉ báo tình trạng siêu âm cần hiệu chuẩn và xu hướng cẩn thận để thiết lập các giá trị cơ sở và tốc độ tiến triển hư hỏng. Các yếu tố môi trường bao gồm nhiệt độ, tải và điều kiện bôi trơn ảnh hưởng đáng kể đến các giá trị chỉ báo, đòi hỏi phải có cơ sở dữ liệu cơ sở toàn diện.

Phân tích điều chế rung động tần số cao

Vòng bi lăn tạo ra các mẫu điều chế đặc trưng trong rung động tần số cao do các biến đổi tải trọng định kỳ khi các phần tử lăn gặp phải các khuyết tật về đường đua. Các mẫu điều chế này xuất hiện dưới dạng các dải bên xung quanh tần số cộng hưởng cấu trúc và tần số tự nhiên của vòng bi.

Các kỹ thuật phân tích bao thư trích xuất thông tin điều chế bằng cách lọc các tín hiệu rung động để cô lập các dải tần số chứa cộng hưởng ổ trục, áp dụng phát hiện bao thư để khôi phục các biến thể biên độ và phân tích phổ bao thư để xác định tần số khuyết tật.

Việc xác định cộng hưởng trở nên quan trọng đối với phân tích bao phủ hiệu quả vì sự kích thích tác động của ổ trục ưu tiên kích thích các cộng hưởng cấu trúc cụ thể. Kiểm tra sin quét hoặc phân tích mô thức tác động giúp xác định các dải tần số tối ưu để phân tích bao phủ của từng vị trí ổ trục.

Các kỹ thuật lọc kỹ thuật số để phân tích đường bao bao gồm các bộ lọc đáp ứng xung hữu hạn (FIR) cung cấp các đặc tính pha tuyến tính và tránh méo tín hiệu, và các bộ lọc đáp ứng xung vô hạn (IIR) cung cấp các đặc tính giảm mạnh với yêu cầu tính toán giảm.

Các thông số phân tích phổ bao ảnh hưởng đáng kể đến độ nhạy và độ chính xác của chẩn đoán. Băng thông bộ lọc phải bao gồm cộng hưởng cấu trúc trong khi loại trừ các cộng hưởng liền kề và độ dài cửa sổ phân tích phải cung cấp độ phân giải tần số thích hợp để tách các tần số khuyết tật ổ trục và sóng hài của chúng.

Hệ thống giám sát thiết bị quay toàn diện

Các cơ sở bảo dưỡng đầu máy hiện đại sử dụng các hệ thống giám sát tích hợp kết hợp nhiều kỹ thuật chẩn đoán để cung cấp đánh giá toàn diện về tình trạng thiết bị quay. Các hệ thống này tích hợp phân tích rung động với phân tích dầu, giám sát nhiệt và các thông số hiệu suất để nâng cao độ chính xác của chẩn đoán.

Máy phân tích rung động cầm tay đóng vai trò là công cụ chẩn đoán chính để đánh giá tình trạng định kỳ trong các khoảng thời gian bảo trì theo lịch trình. Các thiết bị này cung cấp phân tích phổ, thu thập dạng sóng thời gian và các thuật toán phát hiện lỗi tự động được tối ưu hóa cho các ứng dụng đầu máy xe lửa.

Hệ thống giám sát được lắp đặt cố định cho phép giám sát liên tục các thành phần quan trọng trong quá trình vận hành. Các hệ thống này sử dụng mạng cảm biến phân tán, truyền dữ liệu không dây và thuật toán phân tích tự động để cung cấp đánh giá tình trạng theo thời gian thực và tạo báo động.

Khả năng tích hợp dữ liệu kết hợp thông tin từ nhiều kỹ thuật chẩn đoán để cải thiện độ tin cậy phát hiện lỗi và giảm tỷ lệ báo động sai. Thuật toán kết hợp đánh giá trọng số đóng góp từ các phương pháp chẩn đoán khác nhau dựa trên hiệu quả của chúng đối với các loại lỗi và điều kiện vận hành cụ thể.

Công nghệ cảm biến và phương pháp lắp đặt

Việc lựa chọn cảm biến rung ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng đo lường và hiệu quả chẩn đoán. Máy đo gia tốc áp điện cung cấp phản hồi tần số và độ nhạy tuyệt vời cho hầu hết các ứng dụng đầu máy, trong khi bộ chuyển đổi tốc độ điện từ cung cấp phản hồi tần số thấp vượt trội cho máy móc quay lớn.

Phương pháp gắn cảm biến ảnh hưởng quan trọng đến độ chính xác và độ tin cậy của phép đo. Đinh tán ren cung cấp khớp nối cơ học tối ưu cho các lắp đặt cố định, trong khi gắn từ tính mang lại sự tiện lợi cho các phép đo định kỳ trên bề mặt sắt từ. Gắn bằng keo dán phù hợp với bề mặt không sắt từ nhưng cần thời gian chuẩn bị bề mặt và bảo dưỡng.

Hướng cảm biến ảnh hưởng đến độ nhạy của phép đo đối với các chế độ rung khác nhau. Các phép đo hướng tâm phát hiện mất cân bằng và sai lệch hiệu quả nhất, trong khi các phép đo hướng trục cho thấy các vấn đề về ổ trục đẩy và sai lệch khớp nối. Các phép đo tiếp tuyến cung cấp thông tin duy nhất về rung xoắn và động lực học của lưới bánh răng.

Bảo vệ môi trường đòi hỏi phải cân nhắc cẩn thận về nhiệt độ khắc nghiệt, độ ẩm và nhiễu điện từ. Máy đo gia tốc kín với cáp tích hợp cung cấp độ tin cậy vượt trội so với thiết kế đầu nối có thể tháo rời trong môi trường đường sắt khắc nghiệt.

Xử lý tín hiệu và thu thập dữ liệu

Thiết bị điện tử điều hòa tín hiệu cung cấp sự kích thích, khuếch đại và lọc cảm biến cần thiết cho các phép đo độ rung chính xác. Mạch kích thích dòng điện không đổi cung cấp năng lượng cho máy đo gia tốc áp điện trong khi vẫn duy trì trở kháng đầu vào cao để bảo toàn độ nhạy của cảm biến.

Bộ lọc chống răng cưa ngăn chặn hiện tượng gấp tần trong quá trình chuyển đổi analog sang kỹ thuật số bằng cách làm suy yếu các thành phần tín hiệu trên tần số Nyquist. Các bộ lọc này phải cung cấp khả năng loại bỏ dải dừng thích hợp trong khi vẫn duy trì đáp ứng dải thông phẳng để bảo toàn độ trung thực của tín hiệu.

Độ phân giải chuyển đổi analog sang kỹ thuật số xác định phạm vi động và độ chính xác của phép đo. Chuyển đổi 24 bit cung cấp phạm vi động lý thuyết 144 dB, cho phép đo cả các dấu hiệu lỗi biên độ thấp và độ rung hoạt động biên độ cao trong cùng một lần thu thập.

Việc lựa chọn tần suất lấy mẫu tuân theo tiêu chuẩn Nyquist yêu cầu tốc độ lấy mẫu ít nhất gấp đôi tần suất quan tâm cao nhất. Các triển khai thực tế sử dụng tỷ lệ lấy mẫu quá mức từ 2,5:1 đến 4:1 để phù hợp với các dải chuyển tiếp bộ lọc chống răng cưa và cung cấp tính linh hoạt trong phân tích.

Lựa chọn và định hướng điểm đo

Giám sát rung động hiệu quả đòi hỏi phải lựa chọn có hệ thống các vị trí đo cung cấp độ nhạy tối đa với các điều kiện lỗi trong khi giảm thiểu sự can thiệp từ các nguồn rung động bên ngoài. Các điểm đo phải nằm càng gần càng tốt với các giá đỡ ổ trục và các đường tải trọng quan trọng khác.

Các phép đo vỏ ổ trục cung cấp thông tin trực tiếp về tình trạng ổ trục và động lực bên trong. Các phép đo hướng tâm trên vỏ ổ trục phát hiện mất cân bằng, lệch trục và các khuyết tật ổ trục hiệu quả nhất, trong khi các phép đo hướng trục cho thấy tải lực đẩy và các vấn đề về khớp nối.

Các phép đo khung động cơ ghi lại độ rung điện từ và tình trạng chung của động cơ nhưng có thể cho thấy độ nhạy thấp hơn đối với các khuyết tật ổ trục do độ rung giảm qua cấu trúc động cơ. Các phép đo này bổ sung cho các phép đo vỏ ổ trục để đánh giá toàn diện động cơ.

Các phép đo vỏ hộp số phát hiện độ rung của lưới hộp số và động lực học bên trong hộp số nhưng cần phải diễn giải cẩn thận do đường truyền rung động phức tạp và nhiều nguồn kích thích. Các vị trí đo gần đường tâm lưới hộp số cung cấp độ nhạy tối đa đối với các vấn đề liên quan đến lưới.

Lựa chọn chế độ hoạt động cho thử nghiệm chẩn đoán

Hiệu quả kiểm tra chẩn đoán phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn các điều kiện vận hành phù hợp cung cấp sự kích thích tối ưu cho rung động liên quan đến lỗi trong khi vẫn đảm bảo an toàn và bảo vệ thiết bị. Các chế độ vận hành khác nhau cho thấy các khía cạnh khác nhau của tình trạng thành phần và sự phát triển lỗi.

Kiểm tra không tải loại bỏ các nguồn rung phụ thuộc vào tải và cung cấp các phép đo cơ sở để so sánh với các điều kiện có tải. Chế độ này cho thấy sự mất cân bằng, sai lệch và các vấn đề điện từ rõ ràng nhất trong khi giảm thiểu rung động của lưới bánh răng và các hiệu ứng tải ổ trục.

Kiểm tra tải ở nhiều mức công suất khác nhau cho thấy hiện tượng phụ thuộc tải bao gồm động lực học lưới bánh răng, hiệu ứng phân phối tải ổ trục và ảnh hưởng của tải điện từ. Tải tiến bộ giúp phân biệt giữa nguồn rung động không phụ thuộc tải và phụ thuộc tải.

Kiểm tra định hướng với vòng quay tiến và lùi cung cấp thông tin chẩn đoán bổ sung về các vấn đề không đối xứng như kiểu mòn răng bánh răng, biến thể tải trước ổ trục và đặc điểm mòn khớp nối. Một số lỗi thể hiện độ nhạy định hướng giúp xác định vị trí lỗi.

Kiểm tra quét tần số trong quá trình khởi động và tắt máy sẽ ghi lại hành vi rung động trên toàn bộ phạm vi tốc độ hoạt động, cho thấy các điều kiện cộng hưởng và hiện tượng phụ thuộc vào tốc độ. Các phép đo này giúp xác định tốc độ quan trọng và vị trí tần số tự nhiên.

Tác động của chất bôi trơn lên các dấu hiệu chẩn đoán

Tình trạng bôi trơn ảnh hưởng đáng kể đến các đặc điểm rung động và diễn giải chẩn đoán, đặc biệt là đối với các ứng dụng giám sát ổ trục. Chất bôi trơn mới cung cấp khả năng giảm chấn hiệu quả giúp giảm truyền rung động trong khi chất bôi trơn bị ô nhiễm hoặc xuống cấp có thể khuếch đại các đặc điểm lỗi.

Độ nhớt của chất bôi trơn thay đổi theo nhiệt độ ảnh hưởng đến động lực học và đặc tính rung của ổ trục. Chất bôi trơn lạnh làm tăng độ giảm chấn nhớt và có thể che giấu các khuyết tật ổ trục mới phát sinh, trong khi chất bôi trơn quá nhiệt làm giảm độ giảm chấn và bảo vệ.

Chất bôi trơn bị ô nhiễm chứa các hạt mài mòn, nước hoặc vật liệu lạ tạo ra các nguồn rung động bổ sung thông qua tiếp xúc mài mòn và nhiễu loạn dòng chảy. Những tác động này có thể lấn át các dấu hiệu lỗi thực sự và làm phức tạp việc giải thích chẩn đoán.

Các vấn đề về hệ thống bôi trơn bao gồm lưu lượng không đủ, biến động áp suất và sự phân phối không đều tạo ra các điều kiện tải trọng ổ trục thay đổi theo thời gian ảnh hưởng đến các kiểu rung. Sự tương quan giữa hoạt động của hệ thống bôi trơn và các đặc điểm rung động cung cấp thông tin chẩn đoán có giá trị.

Nhận dạng lỗi đo lường và kiểm soát chất lượng

Chẩn đoán đáng tin cậy đòi hỏi phải xác định và loại bỏ các lỗi đo lường có hệ thống có thể dẫn đến kết luận không chính xác và các hành động bảo trì không cần thiết. Các nguồn lỗi phổ biến bao gồm các vấn đề lắp cảm biến, nhiễu điện và các thông số đo lường không phù hợp.

Xác minh lắp cảm biến sử dụng các kỹ thuật đơn giản bao gồm các thử nghiệm kích thích thủ công, các phép đo so sánh tại các vị trí liền kề và xác minh đáp ứng tần số bằng các nguồn kích thích đã biết. Lắp đặt lỏng lẻo thường làm giảm độ nhạy tần số cao và có thể gây ra cộng hưởng giả.

Phát hiện nhiễu điện bao gồm việc xác định các thành phần phổ ở tần số đường dây (50/60 Hz) và sóng hài của nó, so sánh các phép đo với nguồn điện bị ngắt kết nối và đánh giá tính nhất quán giữa rung động và tín hiệu điện. Việc tiếp địa và che chắn thích hợp sẽ loại bỏ hầu hết các nguồn nhiễu.

Xác minh tham số bao gồm xác nhận đơn vị đo lường, cài đặt dải tần số và tham số phân tích. Việc lựa chọn tham số không chính xác có thể dẫn đến hiện tượng đo lường bắt chước các chữ ký lỗi thực sự.

Kiến trúc hệ thống chẩn đoán tích hợp

Các cơ sở bảo dưỡng đầu máy hiện đại sử dụng các hệ thống chẩn đoán tích hợp kết hợp nhiều kỹ thuật giám sát tình trạng với khả năng quản lý và phân tích dữ liệu tập trung. Các hệ thống này cung cấp đánh giá thiết bị toàn diện đồng thời giảm yêu cầu thu thập và phân tích dữ liệu thủ công.

Mạng cảm biến phân tán cho phép giám sát đồng thời nhiều thành phần trên toàn bộ đầu máy. Các nút cảm biến không dây làm giảm độ phức tạp của quá trình lắp đặt và yêu cầu bảo trì trong khi vẫn cung cấp truyền dữ liệu thời gian thực đến các hệ thống xử lý trung tâm.

Các thuật toán phân tích tự động xử lý luồng dữ liệu đầu vào để xác định các vấn đề đang phát triển và đưa ra các khuyến nghị bảo trì. Các kỹ thuật học máy điều chỉnh các tham số thuật toán dựa trên dữ liệu lịch sử và kết quả bảo trì để cải thiện độ chính xác của chẩn đoán theo thời gian.

Tích hợp cơ sở dữ liệu kết hợp kết quả phân tích độ rung với lịch sử bảo trì, điều kiện vận hành và thông số kỹ thuật của linh kiện để cung cấp hỗ trợ lập kế hoạch bảo trì và đánh giá thiết bị toàn diện.

2.3.1.6. Triển khai thực tế công nghệ đo rung động

Làm quen và thiết lập hệ thống chẩn đoán

Chẩn đoán rung động hiệu quả bắt đầu bằng việc hiểu rõ khả năng và hạn chế của thiết bị chẩn đoán. Các máy phân tích cầm tay hiện đại tích hợp nhiều chức năng đo lường và phân tích, đòi hỏi phải đào tạo có hệ thống để sử dụng hiệu quả tất cả các tính năng có sẵn.

Cấu hình hệ thống bao gồm việc thiết lập các thông số đo lường phù hợp cho các ứng dụng đầu máy bao gồm dải tần số, cài đặt độ phân giải và loại phân tích. Cấu hình mặc định hiếm khi cung cấp hiệu suất tối ưu cho các ứng dụng cụ thể, đòi hỏi phải tùy chỉnh dựa trên các đặc điểm của thành phần và mục tiêu chẩn đoán.

Xác minh hiệu chuẩn đảm bảo độ chính xác của phép đo và khả năng truy xuất theo các tiêu chuẩn quốc gia. Quá trình này bao gồm việc kết nối các nguồn hiệu chuẩn chính xác và xác minh phản hồi của hệ thống trên toàn bộ dải tần số và biên độ được sử dụng cho các phép đo chẩn đoán.

Thiết lập cơ sở dữ liệu thiết lập hệ thống phân cấp thiết bị, định nghĩa điểm đo và tham số phân tích cho từng thành phần được giám sát. Tổ chức cơ sở dữ liệu phù hợp tạo điều kiện thu thập dữ liệu hiệu quả và cho phép so sánh tự động với xu hướng lịch sử và giới hạn báo động.

Phát triển tuyến đường và cấu hình cơ sở dữ liệu

Phát triển tuyến đường liên quan đến việc xác định có hệ thống các điểm đo và trình tự cung cấp phạm vi bao phủ toàn diện các thành phần quan trọng trong khi tối ưu hóa hiệu quả thu thập dữ liệu. Các tuyến đường hiệu quả cân bằng tính hoàn chỉnh của chẩn đoán với các hạn chế về thời gian thực tế.

Việc lựa chọn điểm đo ưu tiên các vị trí cung cấp độ nhạy tối đa đối với các điều kiện lỗi tiềm ẩn trong khi đảm bảo vị trí cảm biến có thể lặp lại và khả năng tiếp cận an toàn được chấp nhận. Mỗi điểm đo yêu cầu ghi lại vị trí chính xác, hướng cảm biến và các thông số đo.

Hệ thống nhận dạng thành phần cho phép tổ chức và phân tích dữ liệu tự động bằng cách liên kết các điểm đo với các mục thiết bị cụ thể. Tổ chức theo thứ bậc tạo điều kiện cho việc phân tích và so sánh toàn đội tàu giữa các thành phần tương tự trên nhiều đầu máy xe lửa.

Định nghĩa tham số phân tích thiết lập các dải tần số, cài đặt độ phân giải và tùy chọn xử lý phù hợp cho từng điểm đo. Vị trí vòng bi yêu cầu khả năng tần số cao với các tùy chọn phân tích bao, trong khi các phép đo cân bằng và căn chỉnh nhấn mạnh hiệu suất tần số thấp.

Quy trình kiểm tra và chuẩn bị trực quan

Kiểm tra trực quan cung cấp thông tin cần thiết về tình trạng thành phần và các biến chứng đo lường tiềm ẩn trước khi tiến hành đo độ rung. Kiểm tra này phát hiện ra các vấn đề rõ ràng có thể không yêu cầu phân tích độ rung chi tiết trong khi xác định các yếu tố có thể ảnh hưởng đến chất lượng đo lường.

Kiểm tra hệ thống bôi trơn bao gồm xác minh mức chất bôi trơn, bằng chứng rò rỉ và các chỉ số ô nhiễm. Bôi trơn không đủ ảnh hưởng đến đặc tính rung và có thể chỉ ra các hỏng hóc sắp xảy ra cần được xử lý ngay lập tức bất kể mức độ rung.

Kiểm tra phần cứng lắp đặt xác định bu lông lỏng lẻo, các thành phần bị hỏng và các vấn đề về cấu trúc có thể ảnh hưởng đến truyền rung động hoặc lắp cảm biến. Những vấn đề này có thể cần phải sửa trước khi có thể thực hiện các phép đo đáng tin cậy.

Chuẩn bị bề mặt để lắp cảm biến bao gồm vệ sinh bề mặt đo, loại bỏ sơn hoặc ăn mòn và đảm bảo khớp ren thích hợp cho các chốt lắp cố định. Chuẩn bị bề mặt thích hợp ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đo và khả năng lặp lại.

Đánh giá nguy cơ môi trường xác định các mối quan ngại về an toàn bao gồm bề mặt nóng, máy móc quay, nguy cơ điện và cấu trúc không ổn định. Các cân nhắc về an toàn có thể yêu cầu các quy trình đặc biệt hoặc thiết bị bảo vệ cho nhân viên đo lường.

Thiết lập chế độ hoạt động của thành phần

Các phép đo chẩn đoán đòi hỏi phải thiết lập các điều kiện vận hành nhất quán cung cấp kết quả có thể lặp lại và độ nhạy tối ưu với các điều kiện lỗi. Việc lựa chọn chế độ vận hành phụ thuộc vào thiết kế thành phần, thiết bị đo lường có sẵn và các ràng buộc về an toàn.

Hoạt động không tải cung cấp các phép đo cơ bản với các ảnh hưởng bên ngoài tối thiểu từ tải cơ học hoặc các biến thể tải điện. Chế độ này cho thấy các vấn đề cơ bản bao gồm mất cân bằng, sai lệch và lỗi điện từ rõ ràng nhất.

Hoạt động có tải ở mức công suất được chỉ định cho thấy hiện tượng phụ thuộc vào tải có thể không xuất hiện trong quá trình thử nghiệm không tải. Tải tiến bộ giúp xác định các vấn đề nhạy cảm với tải và thiết lập mối quan hệ nghiêm trọng cho mục đích xu hướng.

Hệ thống kiểm soát tốc độ duy trì tốc độ quay nhất quán trong quá trình thu thập phép đo để đảm bảo tính ổn định của tần số và cho phép phân tích phổ chính xác. Sự thay đổi tốc độ trong quá trình đo tạo ra hiện tượng nhòe phổ làm giảm độ phân giải phân tích và độ chính xác của chẩn đoán.

Thiết lập cân bằng nhiệt đảm bảo các phép đo thể hiện điều kiện vận hành bình thường thay vì các hiệu ứng khởi động tạm thời. Hầu hết các máy móc quay cần 15-30 phút vận hành để đạt được độ ổn định nhiệt và mức độ rung động đại diện.

Đo lường và kiểm tra tốc độ quay

Đo tốc độ quay chính xác cung cấp thông tin tham chiếu cần thiết cho phân tích phổ và tính toán tần số lỗi. Lỗi đo tốc độ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác chẩn đoán và có thể dẫn đến xác định lỗi không chính xác.

Máy đo tốc độ quang học cung cấp phép đo tốc độ không tiếp xúc bằng băng phản quang hoặc các đặc điểm bề mặt tự nhiên. Các thiết bị này cung cấp độ chính xác cao và lợi thế về an toàn nhưng yêu cầu khả năng tiếp cận trực tiếp và độ tương phản bề mặt phù hợp để hoạt động đáng tin cậy.

Cảm biến từ tính phát hiện sự đi qua của các đặc điểm sắt từ như răng bánh răng hoặc rãnh then trục. Các cảm biến này cung cấp độ chính xác tuyệt vời và khả năng chống nhiễm bẩn nhưng yêu cầu lắp đặt các đầu thu và mục tiêu trên các thành phần quay.

Đo tốc độ bằng phương pháp nhấp nháy sử dụng đèn nhấp nháy đồng bộ để tạo ra hình ảnh tĩnh rõ ràng của các thành phần quay. Kỹ thuật này cung cấp khả năng xác minh trực quan tốc độ quay và cho phép quan sát hành vi động trong quá trình vận hành.

Xác minh tốc độ thông qua phân tích quang phổ bao gồm việc xác định các đỉnh quang phổ nổi bật tương ứng với tần số quay đã biết và so sánh với các phép đo tốc độ trực tiếp. Phương pháp này cung cấp xác nhận về độ chính xác của phép đo và giúp xác định các thành phần quang phổ liên quan đến tốc độ.

Thu thập dữ liệu rung động đa điểm

Thu thập dữ liệu rung động có hệ thống theo các tuyến đường và trình tự đo lường được xác định trước để đảm bảo phạm vi bao phủ toàn diện trong khi vẫn duy trì chất lượng và hiệu quả đo lường. Các quy trình thu thập dữ liệu phải phù hợp với các điều kiện truy cập và cấu hình thiết bị khác nhau.

Độ lặp lại vị trí cảm biến đảm bảo tính nhất quán của phép đo giữa các phiên thu thập dữ liệu liên tiếp. Các chốt gắn cố định cung cấp độ lặp lại tối ưu nhưng có thể không thực tế đối với tất cả các vị trí đo. Các phương pháp gắn tạm thời đòi hỏi phải có tài liệu hướng dẫn cẩn thận và hỗ trợ định vị.

Các cân nhắc về thời gian đo bao gồm thời gian ổn định thích hợp sau khi lắp đặt cảm biến, thời gian đo đủ để có độ chính xác về mặt thống kê và phối hợp với lịch trình vận hành thiết bị. Các phép đo vội vàng thường tạo ra kết quả không đáng tin cậy làm phức tạp việc giải thích chẩn đoán.

Tài liệu về điều kiện môi trường bao gồm nhiệt độ môi trường, độ ẩm và mức nền âm thanh có thể ảnh hưởng đến chất lượng đo lường hoặc diễn giải. Điều kiện khắc nghiệt có thể yêu cầu hoãn đo lường hoặc sửa đổi thông số.

Đánh giá chất lượng thời gian thực bao gồm việc theo dõi các đặc điểm tín hiệu trong quá trình thu thập để xác định các vấn đề đo lường trước khi hoàn tất thu thập dữ liệu. Các máy phân tích hiện đại cung cấp màn hình hiển thị phổ và thống kê tín hiệu cho phép đánh giá chất lượng ngay lập tức.

Giám sát âm thanh và đo nhiệt độ

Giám sát phát xạ âm thanh bổ sung cho phân tích rung động bằng cách phát hiện sóng ứng suất tần số cao do hiện tượng lan truyền vết nứt, ma sát và va chạm tạo ra. Các phép đo này cung cấp cảnh báo sớm về các vấn đề đang phát triển có thể chưa tạo ra những thay đổi rung động có thể đo lường được.

Thiết bị nghe siêu âm cho phép theo dõi tình trạng ổ trục bằng âm thanh thông qua các kỹ thuật chuyển tần số chuyển đổi phát xạ siêu âm thành tần số có thể nghe được. Các kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm có thể xác định âm thanh đặc trưng liên quan đến các loại lỗi cụ thể.

Đo nhiệt độ cung cấp thông tin cần thiết về tình trạng nhiệt của linh kiện và giúp xác nhận kết quả phân tích độ rung. Theo dõi nhiệt độ ổ trục cho thấy các vấn đề về bôi trơn và điều kiện tải ảnh hưởng đến đặc tính độ rung.

Nhiệt ảnh hồng ngoại cho phép đo nhiệt độ không tiếp xúc và xác định các mẫu nhiệt cho thấy các vấn đề về cơ học. Các điểm nóng có thể chỉ ra các vấn đề về ma sát, sai lệch hoặc bôi trơn cần được xử lý ngay lập tức.

Phân tích xu hướng nhiệt độ kết hợp với phân tích xu hướng rung động cung cấp đánh giá toàn diện về tình trạng thành phần và tốc độ xuống cấp. Nhiệt độ và độ rung tăng đồng thời thường chỉ ra quá trình hao mòn tăng tốc đòi hỏi hành động bảo trì kịp thời.

Xác minh chất lượng dữ liệu và phát hiện lỗi

Xác minh chất lượng đo lường bao gồm việc đánh giá có hệ thống dữ liệu thu được để xác định các lỗi tiềm ẩn hoặc bất thường có thể dẫn đến kết luận chẩn đoán không chính xác. Các quy trình kiểm soát chất lượng phải được áp dụng ngay sau khi thu thập dữ liệu trong khi các điều kiện đo lường vẫn còn mới trong bộ nhớ.

Các chỉ số chất lượng phân tích quang phổ bao gồm sàn nhiễu thích hợp, không có hiện tượng răng cưa rõ ràng và nội dung tần số hợp lý so với các nguồn kích thích đã biết. Các đỉnh quang phổ phải phù hợp với tần số dự kiến dựa trên tốc độ quay và hình dạng thành phần.

Kiểm tra dạng sóng thời gian cho thấy các đặc điểm tín hiệu có thể không rõ ràng trong phân tích miền tần số. Cắt xén, bù trừ DC và các bất thường định kỳ chỉ ra các vấn đề về hệ thống đo lường cần được hiệu chỉnh trước khi phân tích dữ liệu.

Xác minh khả năng lặp lại bao gồm việc thu thập nhiều phép đo trong các điều kiện giống hệt nhau để đánh giá tính nhất quán của phép đo. Sự thay đổi quá mức cho thấy điều kiện vận hành không ổn định hoặc sự cố hệ thống đo lường.

So sánh lịch sử cung cấp bối cảnh để đánh giá các phép đo hiện tại so với dữ liệu trước đó từ cùng một điểm đo. Những thay đổi đột ngột có thể chỉ ra các vấn đề thực sự về thiết bị hoặc lỗi đo lường cần được điều tra.

2.3.1.7. Đánh giá tình trạng ổ trục thực tế bằng cách sử dụng dữ liệu đo lường chính

Phân tích lỗi đo lường và xác thực dữ liệu

Chẩn đoán ổ trục đáng tin cậy đòi hỏi phải xác định và loại bỏ các lỗi đo lường có hệ thống có thể che giấu các dấu hiệu lỗi thực sự hoặc tạo ra các chỉ dẫn sai. Phân tích lỗi bắt đầu ngay sau khi thu thập dữ liệu trong khi các điều kiện và quy trình đo lường vẫn rõ ràng trong bộ nhớ.

Xác thực phân tích quang phổ bao gồm việc kiểm tra các đặc điểm miền tần số để đảm bảo tính nhất quán với các nguồn kích thích đã biết và khả năng của hệ thống đo lường. Các dấu hiệu khuyết tật ổ trục chính hãng thể hiện các mối quan hệ tần số cụ thể và các mẫu hài hòa giúp phân biệt chúng với các hiện tượng đo lường.

Phân tích miền thời gian cho thấy các đặc điểm tín hiệu có thể chỉ ra các vấn đề đo lường bao gồm cắt, nhiễu điện và nhiễu cơ học. Các tín hiệu lỗi ổ trục thường biểu hiện các đặc điểm xung với các hệ số đỉnh cao và các mẫu biên độ tuần hoàn.

Phân tích xu hướng lịch sử cung cấp bối cảnh thiết yếu để đánh giá các phép đo hiện tại so với dữ liệu trước đó từ các vị trí đo giống hệt nhau. Những thay đổi dần dần chỉ ra sự xuống cấp thực sự của thiết bị trong khi những thay đổi đột ngột có thể gợi ý lỗi đo lường hoặc ảnh hưởng bên ngoài.

Xác minh kênh chéo bao gồm việc so sánh các phép đo từ nhiều cảm biến trên cùng một thành phần để xác định độ nhạy hướng và xác nhận sự hiện diện của lỗi. Các lỗi ổ trục thường ảnh hưởng đến nhiều hướng đo trong khi vẫn duy trì mối quan hệ tần số đặc trưng.

Đánh giá yếu tố môi trường xem xét các tác động bên ngoài bao gồm các biến đổi nhiệt độ, thay đổi tải và nền âm thanh có thể ảnh hưởng đến chất lượng đo lường hoặc diễn giải. Mối tương quan giữa các điều kiện môi trường và đặc điểm rung động cung cấp thông tin chẩn đoán có giá trị.

Xác minh tốc độ quay thông qua phân tích quang phổ

Xác định tốc độ quay chính xác cung cấp nền tảng cho tất cả các tính toán tần suất lỗi ổ trục và giải thích chẩn đoán. Phân tích quang phổ cung cấp nhiều phương pháp để xác minh tốc độ bổ sung cho các phép đo tốc độ kế trực tiếp.

Nhận dạng tần số cơ bản liên quan đến việc xác định các đỉnh phổ tương ứng với tần số quay của trục, tần số này sẽ xuất hiện nổi bật trong hầu hết các phổ máy móc quay do mất cân bằng còn lại hoặc sai lệch nhẹ. Tần số cơ bản cung cấp tham chiếu cơ sở cho tất cả các phép tính tần số hài hòa và tần số ổ trục.

Phân tích mẫu sóng hài kiểm tra mối quan hệ giữa tần số cơ bản và sóng hài của nó để xác nhận độ chính xác về tốc độ và xác định các vấn đề cơ học bổ sung. Sự mất cân bằng quay thuần túy tạo ra rung động tần số cơ bản chủ yếu trong khi các vấn đề cơ học tạo ra sóng hài cao hơn.

Nhận dạng tần số điện từ trong các ứng dụng động cơ cho thấy các thành phần tần số đường dây và tần số đi qua khe cung cấp khả năng xác minh tốc độ độc lập. Các tần số này duy trì mối quan hệ cố định với tần số cung cấp điện và các thông số thiết kế động cơ.

Nhận dạng tần số lưới bánh răng trong hệ thống bánh răng cung cấp khả năng xác định tốc độ cực kỳ chính xác thông qua mối quan hệ giữa tần số lưới và tốc độ quay. Tần số lưới bánh răng thường tạo ra các đỉnh phổ nổi bật với tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tuyệt vời.

Đánh giá biến thiên tốc độ kiểm tra độ sắc nét đỉnh phổ và cấu trúc dải biên để đánh giá độ ổn định tốc độ trong quá trình thu thập phép đo. Độ không ổn định tốc độ tạo ra hiện tượng nhòe phổ và tạo dải biên làm giảm độ chính xác của phép phân tích và có thể che khuất các dấu hiệu khuyết tật ổ trục.

Tính toán và xác định tần suất lỗi ổ trục

Tính toán tần suất lỗi ổ trục yêu cầu dữ liệu hình học ổ trục chính xác và thông tin tốc độ quay chính xác. Các tính toán này cung cấp tần suất lý thuyết đóng vai trò là mẫu để xác định các dấu hiệu lỗi ổ trục thực tế trong quang phổ đã đo.

Tần suất đi qua bi Vòng ngoài (BPFO) biểu thị tốc độ mà các thành phần lăn gặp phải các khuyết tật ở vòng ngoài. Tần suất này thường nằm trong khoảng từ 0,4 đến 0,6 lần tần số quay tùy thuộc vào hình dạng ổ trục và đặc điểm góc tiếp xúc.

Tần số đi qua bi Vòng trong (BPFI) biểu thị tốc độ tiếp xúc của phần tử lăn với các khuyết tật của vòng trong. BPFI thường vượt quá BPFO 20-40% và có thể biểu hiện điều chế biên độ ở tần số quay do các hiệu ứng vùng tải.

Tần số cơ bản của tàu (FTF) biểu thị tần số quay của lồng và thường bằng 0,35-0,45 lần tần số quay của trục. Các lỗi lồng hoặc vấn đề bôi trơn có thể tạo ra rung động tại FTF và sóng hài của nó.

Tần số quay của bi (BSF) biểu thị tần số quay của từng phần tử lăn và hiếm khi xuất hiện trong phổ rung động trừ khi các phần tử lăn biểu hiện các khuyết tật cụ thể hoặc các biến thể về kích thước. Việc xác định BSF đòi hỏi phải phân tích cẩn thận do biên độ thường thấp của nó.

Các cân nhắc về dung sai tần số tính đến các biến thể sản xuất, hiệu ứng tải và sự không chắc chắn về phép đo có thể khiến tần số lỗi thực tế khác với các tính toán lý thuyết. Băng thông tìm kiếm ±5% xung quanh các tần số được tính toán sẽ phù hợp với các biến thể này.

Nhận dạng mẫu phổ và xác định lỗi

Việc xác định lỗi ổ trục đòi hỏi các kỹ thuật nhận dạng mẫu có hệ thống để phân biệt các dấu hiệu lỗi ổ trục thực sự với các nguồn rung động khác. Mỗi loại lỗi tạo ra các mẫu phổ đặc trưng cho phép chẩn đoán cụ thể khi được giải thích đúng cách.

Các dấu hiệu khiếm khuyết chủng tộc bên ngoài thường xuất hiện dưới dạng các đỉnh phổ rời rạc tại BPFO và sóng hài của nó mà không có sự điều chế biên độ đáng kể. Việc không có các dải bên tần số quay phân biệt các khiếm khuyết chủng tộc bên ngoài với các vấn đề chủng tộc bên trong.

Các chữ ký lỗi vòng đua bên trong thể hiện tần số cơ bản BPFI với các dải bên cách nhau theo các khoảng tần số quay. Sự điều chế biên độ này là kết quả của các hiệu ứng vùng tải khi vùng lỗi quay qua các điều kiện tải khác nhau.

Các dấu hiệu lỗi phần tử lăn có thể xuất hiện ở BSF hoặc tạo ra sự điều chế các tần số ổ trục khác. Các lỗi này thường tạo ra các mẫu phổ phức tạp đòi hỏi phải phân tích cẩn thận để phân biệt với các lỗi chủng tộc.

Các dấu hiệu lỗi lồng thường biểu hiện ở FTF và sóng hài của nó, thường đi kèm với mức độ tiếng ồn nền tăng và đặc điểm biên độ không ổn định. Các vấn đề về lồng cũng có thể điều chỉnh các tần số mang khác.

Triển khai và diễn giải phân tích bao thư

Phân tích bao thư trích xuất thông tin điều chế biên độ từ rung động tần số cao để phát hiện các mẫu lỗi ổ trục tần số thấp. Kỹ thuật này chứng tỏ đặc biệt hiệu quả trong việc phát hiện các lỗi ổ trục giai đoạn đầu có thể không tạo ra rung động tần số thấp có thể đo được.

Việc lựa chọn băng tần để phân tích bao đòi hỏi phải xác định các cộng hưởng cấu trúc hoặc tần số tự nhiên của ổ trục bị kích thích bởi lực tác động của ổ trục. Các băng tần tối ưu thường nằm trong khoảng từ 1000-8000 Hz tùy thuộc vào kích thước ổ trục và đặc điểm lắp đặt.

Các thông số thiết kế bộ lọc ảnh hưởng đáng kể đến kết quả phân tích bao. Bộ lọc thông dải phải cung cấp đủ băng thông để nắm bắt các đặc điểm cộng hưởng trong khi loại trừ các cộng hưởng liền kề có thể làm hỏng kết quả. Các đặc điểm giảm dần của bộ lọc ảnh hưởng đến phản ứng thoáng qua và độ nhạy phát hiện tác động.

Giải thích phổ bao tuân theo các nguyên tắc tương tự như phân tích phổ thông thường nhưng tập trung vào tần số điều chế hơn là tần số sóng mang. Tần số khuyết tật mang xuất hiện dưới dạng các đỉnh rời rạc trong phổ bao với biên độ biểu thị mức độ nghiêm trọng của khuyết tật.

Đánh giá chất lượng phân tích bao gồm việc đánh giá lựa chọn bộ lọc, đặc điểm băng tần và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu để đảm bảo kết quả đáng tin cậy. Kết quả phân tích bao kém có thể chỉ ra lựa chọn bộ lọc không phù hợp hoặc kích thích cộng hưởng cấu trúc không đủ.

Đánh giá biên độ và phân loại mức độ nghiêm trọng

Đánh giá mức độ nghiêm trọng của khuyết tật ổ trục đòi hỏi phải đánh giá có hệ thống các biên độ rung động so với các tiêu chí đã thiết lập và xu hướng lịch sử. Phân loại mức độ nghiêm trọng cho phép lập kế hoạch bảo trì và đánh giá rủi ro để tiếp tục hoạt động.

Tiêu chuẩn biên độ tuyệt đối cung cấp hướng dẫn chung để đánh giá tình trạng ổ trục dựa trên kinh nghiệm và tiêu chuẩn của ngành. Các tiêu chuẩn này thường thiết lập mức cảnh báo và báo động cho độ rung tổng thể và các dải tần số cụ thể.

Phân tích xu hướng đánh giá những thay đổi về biên độ theo thời gian để đánh giá tốc độ suy thoái và dự đoán tuổi thọ hữu ích còn lại. Sự tăng trưởng biên độ theo cấp số nhân thường chỉ ra thiệt hại đang tăng tốc đòi hỏi hành động bảo trì kịp thời.

Phân tích so sánh đánh giá tình trạng ổ trục so với các ổ trục tương tự trong các ứng dụng giống hệt nhau để tính đến các điều kiện vận hành cụ thể và đặc điểm lắp đặt. Cách tiếp cận này cung cấp đánh giá mức độ nghiêm trọng chính xác hơn so với chỉ tiêu chí tuyệt đối.

Tích hợp nhiều tham số kết hợp thông tin từ mức độ rung động tổng thể, tần suất lỗi cụ thể, kết quả phân tích bao và phép đo nhiệt độ để cung cấp đánh giá toàn diện về ổ trục. Phân tích tham số đơn có thể cung cấp thông tin không đầy đủ hoặc gây hiểu lầm.

Phân tích hiệu ứng vùng tải và mô hình điều chế

Phân bố tải trọng ổ trục ảnh hưởng đáng kể đến các đặc điểm rung động và diễn giải chẩn đoán. Các hiệu ứng vùng tải tạo ra các mẫu điều chế biên độ cung cấp thông tin bổ sung về tình trạng ổ trục và đặc điểm tải.

Sự điều chế lỗi vòng đua bên trong xảy ra khi các vùng lỗi quay qua các vùng tải khác nhau trong mỗi vòng quay. Sự điều chế tối đa xảy ra khi các lỗi thẳng hàng với các vị trí tải tối đa trong khi sự điều chế tối thiểu tương ứng với các vị trí không tải.

Xác định vùng tải thông qua phân tích điều chế cho thấy các mẫu tải ổ trục và có thể chỉ ra sự không thẳng hàng, vấn đề về nền móng hoặc phân phối tải bất thường. Các mẫu điều chế không đối xứng cho thấy các điều kiện tải không đồng đều.

Phân tích dải biên kiểm tra các thành phần tần số xung quanh tần số khuyết tật ổ trục để định lượng độ sâu điều chế và xác định nguồn điều chế. Dải biên tần số quay chỉ ra hiệu ứng vùng tải trong khi các tần số dải biên khác có thể tiết lộ các vấn đề bổ sung.

Phân tích pha của các mẫu điều chế cung cấp thông tin về vị trí khuyết tật liên quan đến vùng tải và có thể giúp dự đoán các mẫu tiến triển hư hỏng. Các kỹ thuật phân tích nâng cao có thể ước tính tuổi thọ còn lại của ổ trục dựa trên các đặc điểm điều chế.

Tích hợp với các kỹ thuật chẩn đoán bổ sung

Đánh giá ổ trục toàn diện tích hợp phân tích rung động với các kỹ thuật chẩn đoán bổ sung để cải thiện độ chính xác và giảm tỷ lệ báo động sai. Nhiều phương pháp chẩn đoán cung cấp xác nhận về việc xác định vấn đề và đánh giá mức độ nghiêm trọng được cải thiện.

Phân tích dầu cho thấy các hạt mài mòn ổ trục, mức độ ô nhiễm và sự xuống cấp của chất bôi trơn có liên quan đến kết quả phân tích độ rung. Nồng độ hạt mài mòn tăng thường xảy ra trước những thay đổi độ rung có thể phát hiện được trong vài tuần.

Giám sát nhiệt độ cung cấp chỉ báo thời gian thực về tình trạng nhiệt và mức độ ma sát của ổ trục. Nhiệt độ tăng thường đi kèm với độ rung tăng trong quá trình xuống cấp của ổ trục.

Giám sát phát xạ âm thanh phát hiện sóng ứng suất tần số cao từ sự lan truyền vết nứt và hiện tượng tiếp xúc bề mặt có thể xảy ra trước các dấu hiệu rung động thông thường. Kỹ thuật này cung cấp khả năng phát hiện lỗi sớm nhất có thể.

Giám sát hiệu suất đánh giá tác động của ổ trục lên hoạt động của hệ thống bao gồm thay đổi hiệu suất, biến thể phân phối tải và độ ổn định hoạt động. Sự suy giảm hiệu suất có thể chỉ ra các vấn đề về ổ trục cần được điều tra ngay cả khi mức độ rung vẫn ở mức chấp nhận được.

Yêu cầu về tài liệu và báo cáo

Chẩn đoán ổ trục hiệu quả đòi hỏi phải có tài liệu toàn diện về quy trình đo lường, kết quả phân tích và khuyến nghị bảo trì để hỗ trợ ra quyết định và cung cấp hồ sơ lịch sử để phân tích xu hướng.

Tài liệu đo lường bao gồm cấu hình thiết bị, điều kiện môi trường, thông số vận hành và kết quả đánh giá chất lượng. Thông tin này cho phép lặp lại phép đo trong tương lai và cung cấp bối cảnh để giải thích kết quả.

Tài liệu phân tích ghi lại các quy trình tính toán, phương pháp nhận dạng tần suất và lý luận chẩn đoán để hỗ trợ kết luận và cho phép đánh giá ngang hàng. Tài liệu chi tiết tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động chuyển giao kiến thức và đào tạo.

Tài liệu khuyến nghị cung cấp hướng dẫn bảo trì rõ ràng bao gồm phân loại mức độ khẩn cấp, quy trình sửa chữa được đề xuất và yêu cầu giám sát. Khuyến nghị phải bao gồm đủ lý do kỹ thuật để hỗ trợ các quyết định lập kế hoạch bảo trì.

Việc bảo trì cơ sở dữ liệu lịch sử đảm bảo kết quả đo lường và phân tích vẫn có thể truy cập được để phân tích xu hướng và nghiên cứu so sánh. Tổ chức cơ sở dữ liệu phù hợp tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích và xác định các vấn đề chung trên toàn đội tàu trên các thiết bị tương tự.

Conclusion

Chẩn đoán rung động của các thành phần đầu máy xe lửa là một ngành kỹ thuật phức tạp kết hợp các nguyên lý cơ học cơ bản với các công nghệ đo lường và phân tích tiên tiến. Hướng dẫn toàn diện này đã khám phá các yếu tố thiết yếu cần thiết để triển khai hiệu quả giám sát tình trạng dựa trên rung động trong hoạt động bảo dưỡng đầu máy.

Nền tảng của chẩn đoán rung động thành công dựa trên sự hiểu biết sâu sắc về hiện tượng dao động trong máy móc quay và các đặc điểm cụ thể của Khối động cơ bánh xe (WMB), Khối bánh răng bánh xe (WGB) và Máy phụ trợ (AM). Mỗi loại thành phần đều có các đặc điểm rung động riêng biệt đòi hỏi các phương pháp phân tích và kỹ thuật giải thích chuyên biệt.

Các hệ thống chẩn đoán hiện đại cung cấp khả năng mạnh mẽ để phát hiện lỗi sớm và đánh giá mức độ nghiêm trọng, nhưng hiệu quả của chúng phụ thuộc rất nhiều vào việc triển khai đúng cách, kiểm soát chất lượng đo lường và giải thích kết quả một cách thành thạo. Việc tích hợp nhiều kỹ thuật chẩn đoán giúp tăng độ tin cậy và giảm tỷ lệ báo động sai trong khi vẫn cung cấp đánh giá toàn diện về tình trạng của linh kiện.

Sự tiến bộ liên tục trong công nghệ cảm biến, thuật toán phân tích và khả năng tích hợp dữ liệu hứa hẹn sẽ cải thiện hơn nữa độ chính xác của chẩn đoán và hiệu quả hoạt động. Các tổ chức bảo trì đường sắt đầu tư vào khả năng chẩn đoán rung động toàn diện sẽ nhận được những lợi ích đáng kể thông qua việc giảm các lỗi không mong muốn, tối ưu hóa lịch trình bảo trì và tăng cường an toàn hoạt động.

Việc triển khai thành công chẩn đoán rung động đòi hỏi phải cam kết liên tục về đào tạo, tiến bộ công nghệ và các quy trình đảm bảo chất lượng. Khi hệ thống đường sắt tiếp tục phát triển theo hướng tốc độ cao hơn và yêu cầu độ tin cậy cao hơn, chẩn đoán rung động sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc duy trì hoạt động đầu máy xe lửa an toàn và hiệu quả.