Vòng đệm giảm chấn được sử dụng phổ biến trong máy móc công nghiệp nhằm hấp thụ rung động, hạn chế truyền chấn động từ thiết bị sang kết cấu và giảm tiếng ồn trong quá trình vận hành. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, vòng đệm chống rung được lắp đặt đúng vị trí nhưng lại khiến hệ thống rung mạnh hơn hoặc xuất hiện cộng hưởng.
Nguyên nhân thường không nằm ở việc vòng đệm giảm chấn “không tốt”, mà đến từ việc lựa chọn sai độ cứng, tải trọng, tần số làm việc, kích thước hoặc đặc tính vật liệu so với hệ thống thực tế. Gia Hưng Phát cung cấp các loại vòng đệm giảm chấn, cao su giảm chấn và giải pháp chống rung cho nhiều ứng dụng máy móc, thiết bị công nghiệp.
Vòng đệm giảm chấn hoạt động như thế nào?
Vòng đệm giảm chấn thường được đặt giữa các bề mặt liên kết như chân máy, khung máy, động cơ, bơm, hộp số hoặc cụm thiết bị và kết cấu nền.
Khi thiết bị hoạt động, vòng đệm có nhiệm vụ tạo ra một lớp đàn hồi giúp hạn chế việc truyền trực tiếp dao động sang phần kết cấu bên ngoài. Vật liệu đàn hồi như cao su có khả năng biến dạng dưới tác động của tải trọng và hấp thụ một phần năng lượng dao động.
Tuy nhiên, hệ thống thiết bị + vòng đệm + kết cấu không hoạt động độc lập. Khi thay đổi vòng đệm, chúng ta đồng thời thay đổi đặc tính động học của toàn bộ hệ thống.
Đây chính là lý do một vòng đệm được thiết kế để chống rung có thể vô tình làm tăng rung trong một vùng tần số nhất định.
Vì sao vòng đệm giảm chấn lại có thể làm tăng cộng hưởng?
1. Độ cứng của vòng đệm không phù hợp
Độ cứng là một trong những thông số quan trọng nhất khi lựa chọn vòng đệm giảm chấn.
Nếu vòng đệm quá cứng, khả năng cách ly rung động có thể không đạt như mong muốn. Ngược lại, nếu vòng đệm quá mềm, thiết bị có thể dao động nhiều hơn và tần số riêng của hệ thống bị thay đổi.
Khi tần số kích thích của máy tiến gần tần số riêng của hệ thống, hiện tượng cộng hưởng có thể xảy ra.
Do đó, không phải cứ sử dụng vòng đệm càng mềm thì khả năng chống rung càng tốt.
2. Tần số riêng của hệ thống bị thay đổi
Khi lắp thêm vòng đệm đàn hồi, hệ thống sẽ có đặc tính độ cứng mới.
Ví dụ, một động cơ hoặc cụm máy quay ở một tốc độ nhất định tạo ra dao động tuần hoàn. Nếu đặc tính của vòng đệm làm tần số riêng của hệ thống tiến gần tần số kích thích, biên độ rung có thể tăng lên đáng kể.
Đây là trường hợp thường gây hiểu nhầm: “Đã lắp cao su giảm chấn nhưng máy lại rung hơn.”
Thực tế, vòng đệm có thể đang làm việc đúng theo đặc tính đàn hồi của nó, nhưng việc lựa chọn chưa phù hợp với toàn bộ hệ thống.
3. Tải trọng trên mỗi vòng đệm không được tính chính xác
Một lỗi khác là lựa chọn vòng đệm dựa trên tổng trọng lượng của thiết bị mà không xem xét tải thực tế trên từng điểm đỡ.
Ví dụ, một thiết bị có nhiều vị trí chân đỡ nhưng tải trọng không phân bố đều. Một số vòng đệm có thể chịu tải lớn hơn đáng kể so với các vị trí còn lại.
Khi đó, vòng đệm bị nén hoặc biến dạng khác nhau, làm thay đổi độ cứng thực tế của hệ thống và có thể tạo ra dao động bất thường.
Vì vậy, khi lựa chọn vòng đệm chống rung, cần xem xét tải trọng tại từng vị trí lắp đặt thay vì chỉ nhìn vào tổng khối lượng máy.
4. Vòng đệm có độ cứng khác nhau giữa các vị trí
Việc sử dụng nhiều vòng đệm nhưng không đồng nhất về vật liệu, kích thước hoặc độ cứng cũng có thể ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng của thiết bị.
Một bên quá cứng trong khi bên còn lại quá mềm có thể khiến thiết bị bị nghiêng, thay đổi phân bố tải và làm phát sinh dao động.
Đặc biệt đối với động cơ, bơm, hộp số và các thiết bị quay, sai lệch này có thể làm vấn đề rung động trở nên nghiêm trọng hơn.
5. Cộng hưởng không chỉ phụ thuộc vào vòng đệm
Không nên đánh giá khả năng chống rung chỉ dựa trên riêng vật liệu cao su.
Mức độ rung của một hệ thống còn phụ thuộc vào:
- Khối lượng thiết bị.
- Độ cứng của kết cấu.
- Độ cứng của vòng đệm.
- Tải trọng tác dụng.
- Tốc độ quay.
- Tần số kích thích.
- Độ lệch tâm.
- Cân bằng động của thiết bị.
- Độ đồng tâm của các trục.
- Điều kiện nền móng.
- Phương pháp lắp đặt.
Vì vậy, thay vòng đệm nhưng không kiểm tra nguyên nhân gây rung ban đầu có thể không giải quyết được vấn đề.
Vòng đệm giảm chấn và hiện tượng cộng hưởng có mối quan hệ như thế nào?
Có thể hình dung đơn giản hệ thống như một cụm khối lượng – phần tử đàn hồi – bộ phận giảm chấn.
Vòng đệm tạo ra độ đàn hồi cho hệ thống, đồng thời vật liệu đàn hồi có khả năng tiêu tán một phần năng lượng dao động.
Nhưng khi tần số kích thích tiến gần tần số riêng, hệ thống có thể xuất hiện cộng hưởng. Nếu khả năng giảm chấn không đủ hoặc thiết kế không phù hợp, biên độ dao động có thể tăng lên.
Do đó, mục tiêu khi thiết kế không đơn giản là: “Chọn vòng đệm mềm nhất để giảm rung.”
Mà phải là: “Chọn đặc tính đàn hồi và giảm chấn phù hợp với tải trọng, tốc độ và tần số làm việc của hệ thống.”
Dấu hiệu cho thấy vòng đệm giảm chấn đang được lựa chọn chưa phù hợp
Trong thực tế, doanh nghiệp có thể nhận biết một số dấu hiệu như:
- Máy rung mạnh hơn sau khi thay vòng đệm.
- Rung tăng rõ rệt ở một vùng tốc độ nhất định.
- Thiết bị rung nhưng kết cấu xung quanh rung ít hơn.
- Vòng đệm bị biến dạng quá mức.
- Vòng đệm bị ép lệch.
- Cao su bị nứt, xé hoặc lún không đều.
- Thiết bị có hiện tượng nghiêng sau khi lắp.
- Bulông liên kết thường xuyên bị lỏng.
- Xuất hiện tiếng ồn hoặc dao động bất thường khi tăng tốc.
Nếu rung thay đổi theo tốc độ quay, cần đặc biệt lưu ý khả năng hệ thống đang đi qua vùng cộng hưởng.
Cách lựa chọn vòng đệm chống rung phù hợp
Để lựa chọn vòng đệm giảm chấn phù hợp, cần thu thập các thông số cơ bản của thiết bị trước khi lựa chọn.
1. Xác định tải trọng
Cần biết tổng trọng lượng thiết bị và phân bố tải trên từng vị trí lắp vòng đệm.
2. Xác định tốc độ vận hành
Đối với thiết bị quay, tốc độ vận hành là thông số rất quan trọng để đánh giá khả năng xuất hiện cộng hưởng.
3. Xác định điều kiện làm việc
Cần xem xét nhiệt độ, dầu mỡ, hóa chất, môi trường ngoài trời và các yếu tố có thể ảnh hưởng đến vật liệu cao su.
4. Xác định kích thước lắp đặt
Đường kính, chiều cao, lỗ bulông, khoảng cách lắp đặt và không gian thực tế đều cần được kiểm tra trước khi lựa chọn.
5. Xác định yêu cầu giảm rung
Không phải ứng dụng nào cũng cần cùng một mức độ đàn hồi. Máy móc chính xác, động cơ, bơm, quạt, máy nén hoặc thiết bị công nghiệp nặng có thể yêu cầu đặc tính vòng đệm khác nhau.
Không nên chỉ chọn vòng đệm dựa trên kích thước
Một vòng đệm có kích thước vừa với chân máy chưa chắc đã phù hợp về mặt kỹ thuật.
Hai sản phẩm có kích thước tương tự nhau nhưng khác vật liệu hoặc độ cứng có thể cho kết quả hoàn toàn khác nhau khi đưa vào vận hành.
Đặc biệt với thiết bị quay, việc lựa chọn cần quan tâm đến độ cứng động, khả năng chịu tải và đặc tính giảm chấn, thay vì chỉ dựa trên đường kính và chiều cao.
Đọc thêm: Thiết kế vòng đệm giảm chấn chịu tải động: Những thông số kỹ sư thường bỏ qua
Gia Hưng Phát cung cấp vòng đệm giảm chấn cho thiết bị công nghiệp
Gia Hưng Phát cung cấp các sản phẩm vòng đệm giảm chấn, cao su giảm chấn và linh kiện đàn hồi phục vụ nhiều ứng dụng trong hệ thống máy móc công nghiệp. Tùy theo thiết bị và điều kiện vận hành, Gia Hưng Phát có thể hỗ trợ lựa chọn sản phẩm dựa trên các thông tin như:
- Tải trọng thiết bị.
- Tốc độ quay.
- Kích thước vị trí lắp.
- Điều kiện môi trường.
- Yêu cầu chống rung.
- Kết cấu chân máy.
- Điều kiện vận hành thực tế.
Việc lựa chọn đúng ngay từ đầu giúp hạn chế tình trạng vòng đệm bị quá tải, biến dạng hoặc làm thay đổi đặc tính dao động của thiết bị theo hướng không mong muốn.
Vòng đệm giảm chấn không phải cứ mềm là tốt
Một trong những quan niệm phổ biến là vòng đệm càng mềm thì chống rung càng tốt. Tuy nhiên, đây không phải nguyên tắc áp dụng cho mọi hệ thống. Vòng đệm quá mềm có thể khiến thiết bị dao động lớn, thay đổi tần số riêng và làm hệ thống nhạy hơn với một số tần số kích thích. Ngược lại, vòng đệm quá cứng có thể truyền rung động nhiều hơn sang kết cấu. Giải pháp phù hợp là tìm được điểm cân bằng giữa độ cứng, khả năng giảm chấn, tải trọng và tần số làm việc.
Vòng đệm giảm chấn chống rung nhưng lại làm tăng cộng hưởng không phải là hiện tượng bất thường. Nguyên nhân có thể đến từ việc lựa chọn sai độ cứng, tải trọng, kích thước hoặc đặc tính đàn hồi so với thiết bị. Đối với máy móc công nghiệp, cần đánh giá vòng đệm như một phần của toàn bộ hệ thống chống rung, thay vì xem đây chỉ là một chi tiết cao su đơn giản.
Nếu doanh nghiệp đang cần vòng đệm giảm chấn, cao su chống rung hoặc giải pháp giảm rung cho máy móc công nghiệp, có thể liên hệ Gia Hưng Phát để được tư vấn lựa chọn sản phẩm phù hợp với điều kiện thực tế.