5. Cơ sở kỹ thuật

Dựa trên cơ sở các thông tin hiện tại có sẵn, các yêu cầu của tiêu chuẩn này chỉ sử dụng cho phép đo dịch chuyển trong dao động của kết cấu gá lắp2⁾ theo ba chiều trực giao. Các yêu cầu này căn cứ một phần vào kết quả của các phép tính vừa thực hiện và các phép đo trước đó, đây là những căn cứ chỉ ra rằng lực tác động quay là yếu tố tác động thứ yếu.

Thực chất của phương pháp này đó là xác định mức dao động (theo 3 chiều trực giao) xuất hiện tại chân giá lắp động cơ, vị trí được đỡ bởi một hệ thống giá lắp linh hoạt cho phép chúng dịch chuyển trong giới hạn nhỏ.

Phép đo dao động theo 3 chiều trực giao của động cơ được quy định trong Điều 4 ISO 1503:1977.

CHÚ THÍCH: Ngoài ra thông tin về độ ồn môi trường kết cấu của động cơ đốt trong kiểu pit tông cho phép so sánh và tính toán lực tạo dao động tác động vào hệ thống giá đỡ, với điều kiện trở kháng dao động của nguồn phát (động cơ), hệ thống giá đỡ và tải trọng (kết cấu tiếp nhận) đã biết.

Trong thực tế dao động được tạo ra sẽ là một hàm tần số tuy nhiên hàm số này không có khả năng cung cấp một hệ thống giá đỡ phù hợp, hoặc đánh giá quá trình rung động của động cơ trong toàn dải tần số.

6. Điều kiện thử

6.1. Giá đỡ

Trong quá trình thực hiện phép đo, động cơ thử nghiệm sẽ được cố định trên giá đỡ thích hợp và được cung cấp các thiết bị hỗ trợ theo yêu cầu (cung cấp không khí, nhiên liệu, xả, làm mát, bôi trơn, điện) đồng thời được trang bị hệ thống gia tải để hấp thụ công suất phát ra. Việc sử dụng các thiết bị hỗ trợ thông qua đầu nối liên kết mềm cho phép không ảnh hưởng nhiều đến dao động của động cơ. Động cơ sẽ được thử nghiệm với bánh đà tiêu chuẩn của nó, và với đầu nối xoắn, uốn phù hợp để gia tải. Loại và đặc tính bộ phận đầu nối mềm sẽ được nêu trong báo cáo thử nghiệm.

...

...

...

Hệ thống giá đỡ cho động cơ điêzen có thể tùy chỉnh rất rộng, phụ thuộc vào khối lượng, công suất và ứng dụng. Bộ phận đỡ chân các loại động cơ vận tốc cao và trung bình thường là vật liệu đàn hồi, tuy nhiên các bộ phận này có thể không phù hợp cho việc đánh giá một cách hiệu quả tiếng ồn môi trường kết cấu phát ra từ động cơ cụ thể được thử nghiệm.

CHÚ THÍCH: Để thực hiện đánh giá đối với một tần số (f₁) có đảm bảo giá trị thấp cần thiết không thì cần thu thập các tính chất của hệ thống giá đỡ nếu có thể:

1) Bộ phận đàn hồi cần được gắn với nền cứng, cố khối lượng lớn;

2) f₀ nên thấp nhất có thể theo thực tế.

Tuy nhiên giới hạn thực tế có thể được thiết lập cho f₀ bởi đặc tính đã biết của tai người và thuộc tính cơ bản của chu kỳ cháy động cơ (2-/4 kỳ).

6.3. Điều kiện hoạt động của động cơ

Điều kiện hoạt động để thực hiện phép đo độ ồn môi trường kết cấu, tốc độ danh định và 100 % tải, phù hợp với TCVN 7144-1 (ISO 3046-1) và TCVN 7144-7 (ISO 3046-7), do nhà sản xuất quy định. Các điều kiện hoạt động khác có thể được thống nhất giữa khách hàng và nhà sản xuất.

Trong toàn bộ quá trình thực hiện phép đo, giá trị đầu ra của động cơ không được sai lệch quá 10% so với giá trị công bố hoặc giá trị thỏa thuận khác. Động cơ phải chạy ở chế độ ổn định.

Phép đo tốc độ động cơ và công suất sẽ thực hiện theo TCVN 7144-1 (ISO 3046-1), TCVN 7144-3 (ISO 3046-3) và phải được nêu trong báo cáo thử nghiệm.

...

...

...

Tần số thấp nhất mà tai người có thể nghe được là khoảng 20 Hz. Theo quan điểm về độ ồn môi trường kết cấu, phép đo cho dải tần số thấp hơn giá trị này được coi là không quan trọng, và việc cách ly dao động tại vị trí chân động cơ cũng không được yêu cầu nếu giá trị thấp hơn tần số này. Vì thế, tần số riêng cao nhất (f₀) của động cơ trên giá đỡ có thể - nhưng không bắt buộc - nhỏ hơn 7 Hz. Một số trường hợp có thể xảy ra đó là sự cách ly dao động có thể bị giới hạn bởi những tần số cao hơn, nhận thấy rằng đối với động cơ 2 kỳ tần số thấp nhất để có khả năng kích hoạt là tốc độ quay trục khửu, trong khi đó tần số thấp nhất đối với động cơ 4 kỳ là một nửa tốc độ trục khuỷu.

Để phép thử nghiệm được thực hiện với giới hạn tần số dưới thỏa mãn yêu cầu, tần số riêng (f₀) của hệ thống giá đỡ có thể được xác định qua Hình 1, từ đó xác định tốc độ thấp nhất của động cơ nên nằm trên hay dưới đường cong phù hợp thông qua sự liên hệ với f₀.

CHÚ THÍCH: Nếu các bên liên quan nhất trí, tần số riêng (f₀) của hệ thống giá đỡ có thể nằm phía trên đường thẳng thể hiện trong đồ thị.

CHÚ DẪN:

1 Đối với động cơ 2 kỳ

2 Đối với động cơ 4 kỳ

CHÚ THÍCH: f₀ nằm trong vùng gạch bóng phía dưới, nhưng có thể gần với đường biên bên trên

Hình 1 - Mối quan hệ giữa tần số cộng hưởng hệ thống giá đỡ (f₀) và tốc độ thấp nhất của động cơ

...

...

...

Để giá trị giới hạn trên (f₂) cho phép của tần số dao động cao nhất có thể mà vẫn đảm bảo độ tin cậy cho phép đo thì chân động cơ cần càng cứng vững càng tốt.

Ta biết được rằng có thể có những khoảng trong dải tần số giữa f₁ và f₂ giá đỡ lắp không đáp ứng đủ sự cách ly dao động (>10 dB).

Để xác định đúng đặc tính dao động của chân động cơ, khối lượng và độ cứng của bộ phận giá đỡ thử nghiệm (bao gồm mặt bích giá đỡ) sẽ phải đồng nhất về khối lượng và độ cứng với tổ hợp chân và mặt bích sử dụng cho các thiết bị hỗ trợ, tức là tất cả thiết bị thử và thiết bị hỗ trợ đều được sử dụng cùng một loại chân và giá đỡ.

Giới hạn tần số nhỏ nhất (f₁) sẽ được xác định bởi đặc tính hệ thống giá đỡ lắp. Giới hạn tần số nhỏ nhất (f₁) là tần số nhỏ hơn giá trị mà phép đo không còn đủ độ tin cậy. Đó là tần số nhỏ hơn giá trị mà tại tần số đó lượng dao động bị triệt tiêu bởi hệ thống giá lắp cho giá/chân đỡ và phương xét đến trong phép đo là nhỏ hơn 10 dB. Do khó khăn trong việc cung cấp giá đỡ đàn hồi phù hợp nên phương pháp này không thể áp dụng cho các động cơ có tốc độ thấp.

Giới hạn tần số trên (f₂) là tần số lớn hơn giá trị mà phần chân giá lắp tiếp xúc với bộ phận đàn hồi phát sinh chế độ dao động đầu tiên. Khi điều này xảy ra, đầu đo gia tốc được sử dụng cho phép đo không thể mô tả chính xác vận tốc chuyển động trung bình của chân đỡ.

CHÚ THÍCH: Dải tần số đo được có thể vượt quá giá trị của f₂ bởi vì dải tần số nghe được của tai người trong hầu hết các trường hợp đều vượt xa giới hạn tần số trên (f₂). Hơn nữa, hiểu rõ được hoạt động của độ ồn môi trường kết cấu trong dải tần số lên đến 10 Hz là rất quan trọng, người sử dụng phải nhận thức được rằng phép đo được thực hiện tại tần số của các chế độ cao hơn chế độ của chân động cơ.

8. Nguyên lý của phép đo

Nguyên lý phép đo có thể được hiểu thông qua Hình 2. Hình 2 a) mô tả sơ đồ lắp đặt của động cơ trong quá trình đánh giá trên hệ thống giá lắp phù hợp với phép đo. Đệm phân cách phải đủ mềm để đảm bảo các yêu cầu - tại tất cả các tần số được kiểm tra - không hạn chế quá nhiều đến chuyển động của dao động tại chân động cơ.

Điều này sẽ đảm bảo nếu giới hạn tần số thấp nhất (f₁) bằng hoặc lớn hơn 3 lần tần số dao động riêng của động cơ khi được là một khối cứng (f₀). Giá trị cần thiết cho f₀ được đề cập trong Điều 7.

...

...

...

CHÚ DẪN:

1          Đầu đo gia tốc sử dụng cho phép dao động tịnh tiến

2          Chân động cơ

3          Đệm phân cách

4          Bệ đỡ động cơ

CHÚ DẪN:

1          Các lựa chọn khác cho vị trí đầu đo gia tốc

...

...

...

3          Đệm phân cách

4          Bệ đỡ động cơ

b) Bố trí cụm động cơ

Hình 2 - Nguyên lý bố trí phép thử

Trong trường hợp không thể gắn một đầu đo gia tốc đơn lẻ vào tâm của mặt trên chân gá lắp động cơ thì sử một dụng cặp đầu đo gia tốc gắn cân bằng với tâm mặt gá, dữ liệu trung bình tương ứng sẽ được ghi lại. Chú ý các đầu đo gia tốc này cần được đặt gần nhất với tâm mặt đỡ.

Giới hạn tần số trên (f₂) là tần số mà các chế độ dao động chỉ phát ra trong phạm vi bề mặt được đỡ bởi đệm phân cách, do đó hệ thống sẽ không còn được xem là một hệ cứng như f₂ trình bày chế độ cục bộ. Tần số này sẽ được xác định bằng một phép kiểm tra phụ để tìm ra chế độ đầu tiên của dao động trong phạm vi bề mặt được đỡ bởi đệm phân cách. Thực hiện bằng cách gõ nhẹ đầu búa vào chân máy, sử dụng đầu đo gia tốc đã được lắp để đo mức phản ứng. Quá trình này có thể được thay thế bằng thiết bị phân tích hiện đại và phù hợp.

Tuy điều khoản này đã xem xét đến dao động theo hướng dọc trục nhưng áp dụng tương tự vẫn phải thực hiện cho các phương chuyển động khác, điều này có thể được đánh giá bằng cách sử dụng đầu đo gia tốc được đặt tại vị trí phù hợp.

9. Lựa chọn giá lắp

Để việc kiểm tra được thực hiện dễ dàng, phần giá đỡ lắp trong phép đo sẽ được lựa chọn theo nội dung sau:

...

...

...

- Động cơ có từ 5 đến 8 chân giá đỡ: đo 4 giá đỡ cách xa nhau nhất.

- Động cơ có từ 9 chân giá đỡ trở lên: đo 4 giá đỡ cách xa nhau nhất, cùng với 2 giá đỡ gần trọng tâm nhất.

- Với động cơ có mặt bích chân giá đỡ là liên tục, hướng dẫn phía trên sẽ được áp dụng cho chuỗi vị trí mà giá đỡ rời rạc được gắn vào.

Có thể thực hiện thêm phép thử cho các giá đỡ bổ sung nếu có sự đồng ý của khách hàng và nhà sản xuất, cụ thể trong trường hợp động cơ được gắn thường xuyên với một thiết bị khác.

10. Vị trí đo

Đầu đo gia tốc phải được gắn trên chân động cơ phía trên tâm vùng tiếp xúc của đệm phân cách thể hiện trong Hình 3 và Hình 4.

CHÚ DẪN:

1          Đầu đo gia tốc

...

...

...

3          Mặt bích chân đệm phân cách

Hình 3 - Vị trí đặt đầu đo gia tốc cho phép đo L_vz

CHÚ DẪN:

1 Đầu đo gia tốc

^a Vị trí 1

2 Đệm phân cách

^b Vị trí 2

3 Mặt bích chân đệm phân cách

...

...

...

Hình 4 - Vị trí đặt đầu đo gia tốc để đo (vị trí 1) và các vị trí đặt đầu đo gia tốc có thể khác để đo  (vị trí 2 và 3)

Trong thực tế, do có các vật như bu lông hoặc vùng giới hạn chuyển động phía trên tâm của vùng tiếp xúc chân động cơ nên không phải lúc nào cũng có thể gắn đầu đo gia tốc một cách chính xác tại điểm tâm. Trong trường hợp này, đầu đo gia tốc sẽ được đặt như sau:

- Trên trục x giới hạn bởi kích thước D_x

- Trên trục y giới hạn bởi kích thước d_y1, với d_y1 < 1/10 D_y

Để đạt được kết quả đo chính xác trong toàn bộ dải tần số, các đầu đo gia tốc sẽ được gắn chắc chắn với bề mặt mà độ ồn môi trường kết cấu được đo. Với mục đích này, ba phương pháp lắp đặt sau được giới thiệu:

a) Đầu đo gia tốc được bắt bu lông trực tiếp vào bề mặt;

b) Sử dụng keo dính epoxy hai thành phần, đầu đo gia tốc sẽ được dính trực tiếp vào bề mặt;

c) Đầu đo gia tốc được bắt bu lông với một đĩa kim loại, đĩa này có thể được dính hoặc bắt bu lông trực tiếp vào bề mặt.

CHÚ THÍCH: Độ ồn môi trường kết cấu theo cả 3 phương có thể được đo với kết cấu tổ hợp đầu đo gia tốc "ba trục" cho phép thực hiện phép đo cả 3 chiều một lúc.

...

...

...

CHÚ DẪN:

1 Đầu đo gia tốc

Hình 5 - Vị trí hai đặt đầu đo gia tốc cho phép đo

CHÚ DẪN:

1          Đầu đo gia tốc

2          Đệm phân cách

...

...

...

Hình 6 - Vị trí đặt hai đầu đo gia tốc cho phép đo trong trường hợp không thể gắn chúng vào chân động cơ phía trên tâm vùng tiếp xúc theo góc đặt đúng

Đầu đo gia tốc phải luôn luôn gắn đúng góc với bề mặt tiếp xúc chân động cơ, thậm chí khi mặt bích đỡ của đệm phân cách không nằm theo phương ngang.

11. Phép đo và phép đánh giá

Các yêu cầu của phép thử như sau:

a) Cân chỉnh thiết bị đo.

b) Đo độ ồn nền.

c) Phép đo 3 chiều trực giao/trục tọa độ theo nội dung trong ISO 1503 trong ít nhất khoảng tần số từ f₁ đến f₂, trên mỗi trục và cho mỗi loại chân. Các bước cần được thực hiện như sau:

1) Xác định giá trị f₀ 3⁾

2) Đạo hàm f₁

...

...

...

4) Đo và phân tích (hoặc ghi lại và thực hiện phân tích sau đó) của dao động trên mỗi chân giá đo theo mỗi phương trục tọa độ trong điều kiện động cơ hoạt động ở trạng thái ổn định và các thông số xác định.

5) Phân tích tại dải tần số octa hoặc 1/3 octa cho mỗi trường hợp.

6) Mỗi vị trí chân đỡ đánh giá sẽ được trình bày trong một biểu đồ, tuy nhiên cần xác định rõ dải tần số octan hoặc 1/3 octa được đo theo mỗi phương đo (dB 10-9 m/s)4⁾ trên toàn dải octa hoặc 1/3 octa. Tần số f₁ và f₂ là khoảng đo tin cậy cần được xác định rõ trong biểu đồ.

7) Mỗi phương đo biểu thị bằng một biểu đồ, áp dụng cho tất cả các điểm đo, chỉ rõ vận tốc trung bình cùng với giá trị lớn nhất và nhỏ nhất trong mỗi dải octa và 1/3 dải octa.

Tất cả các yêu cầu sẽ được nêu rõ trong báo cáo thử nghiệm theo như quy định của Phụ lục A.

PHỤ LỤC A

(quy định)

Động cơ - Đặc tính độ ồn môi trường kết cấu - Mẫu báo cáo thử nghiệm

...

...

...

Phép đo được thực hiện bởi:

(công ty/điều khoản/cá nhân)

Thời gian:

Địa điểm:

Mục đích phép đo:

(đặc tính tiêu chuẩn)

Cơ quan giám sát:

...

...

...

Bên cung cấp động cơ:

A.2. Thông tin chung về lắp đặt

A.2.1. Động cơ

Nhà sản xuất:

Phương pháp hoạt động:

...

...

...

Kiểu động cơ:

Số động cơ:

Tốc độ định mức (v/ph):

Công suất định mức (kW):

Đặc tính nhiên liệu:

...

...

...

Khối lượng động cơ:

(theo phép đo)

Bản phân tích:

(bao gồm các điều kiện đặc biệt nếu thỏa thuận ở trên)

(có/không)

A.2.2. Thiết bị dẫn động

Đầu nối mềm

Loại:

...

...

...

Kiểu:

Trục tức thời

Loại:

Nhà sản xuất:

Kiểu:

Máy, thiết bị

Loại:

(bệ đo công suất, máy phát, máy nén)

khí, hộp số, v.v..)

...

...

...

Kiểu:

A.2.3. Gá lắp đàn hồi động cơ

Loại chân:

(đơn lẻ/liên tục)

Giá đỡ

Nhà sản xuất

Loại

Số hiệu

Bố trí

...

...

...

Loại nền đỡ

Tổng khối lượng bộ phận có lò xo

(gồm chất lỏng, thiết bị lắp, v.v..)

Giá trị ghi chép được tính toán (hoặc đo) của ba tần số dao động riêng của gá đỡ đàn hồi hệ cứng động cơ (trong một vài trường hợp cần thiết phải xác định tất cả 6 tần số riêng).

A.3. Phép đo

A.3.1. Thông số đánh giá

Cảm biến:

(nhà sản xuất/kiểu)

Hệ thống điều kiện tín hiệu

...

...

...

Thiết bị ghi

(nhà sản xuất/kiểu, chế độ ghi/dải tần số)

Thiết bị phân tích

(nhà sản xuất/kiểu)

Hiệu chỉnh cảm biến

(đơn vị, e.g. 1 g)

Thời gian trung bình

(điều kiện tín hiệu)

A.3.2. Thiết bị đo

...

...

...

(nhà sản xuất/kiểu)

Hệ thống điều hòa tín hiệu

(nhà sản xuất/kiểu)

Thiết bị lưu trữ

(nhà sản xuất/kiểu, kiểu lưu trữ/dải tần số)

Thiết bị phân tích

(nhà sản xuất/kiểu)

Hiệu chỉnh cảm biến

(đơn vị, ví dụ 1g)

...

...

...

A.3.3. Đơn vị và dải tần số

Được xác định bằng bình phương trung bình các vận tốc trong dải octa hoặc 1/3 dải octa, thể hiện bằng dB 10^-9 m/s hoặc 5x10^-8 m/s. Đối với các phép kiểm tra đặc biệt thì việc thực hiện các phân tích trong dải tần hẹp là cần thiết.

A.3.4. Định nghĩa các điểm đo

Tổng số lượng chân:

Tổng số lượng chân được đo

Vị trí

(mô tả bằng hình ảnh phác họa)

Các vị trí khái quát trên động cơ

...

...

...

Phương đo

(xác định theo một phương chuẩn, được phác họa bằng hình ảnh)

A.4. Kết quả

Tại mỗi thông số hoạt động của động cơ được cài đặt phục vụ phép đo, các thông tin sau phải được trình bày.

Bảng thông số hoạt động của động cơ

Công suất

(kW)

Tốc độ

(r/min)

...

...

...

(nếu khác so với A.2.2)

Ghi lại bảng mức độ ồn môi trường kết cấu theo A.3.3 tại tất cả các vị trí thực hiện phép đo; khẳng định phép đo sử dụng dB 10^-9 m/s hay 5 x 10^-8 m/s.

Mỗi điểm đo với phổ vận tốc được thể hiện trong một biểu đồ theo A.3.3 và A.3.4, tương ứng với các phương chuyển động thực hiện trong phép đo, tất cả thể hiện trong cùng một tờ biểu mẫu.

Mỗi phương trong phép đo được thể hiện bằng một biểu đồ, thực hiện cho tất cả các chân đỡ được đo, có thể hiện tốc độ dịch chuyển trung bình , và  bằng đơn vị dB cho mỗi phương đo cụ thể:

2 Tuy nhiên có thể có một yêu cầu đối với nguồn vào dao động quay phải được đánh giá trong một số trường hợp cụ thể để được chấp thuận giữa khách hàng và nhà sản xuất. Điều này được nhìn nhận là một phép đo thực sự khó khăn. Phép đo chuyển động quay không được nêu trong tiêu chuẩn này. Phép đo dao động quay nên được thực hiện theo quy định trong ISO 9611.

3 f₀ có thể được xác định bằng phương pháp đo hoặc tính toán. Nếu f₀ được xác định bằng phương pháp tính, độ cứng động học sẽ được sử dụng, động cơ có thể đang hoạt động hoặc không hoạt động.

4 Sử dụng mức tiêu chuẩn 5x10^-8 m/s sẽ cho kết quả ở các mức mà 43 dB thấp hơn sử dụng mức tiêu chuẩn 10^-9 m/s.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10205:2013 (ISO 13332:2000) về Động cơ đốt trong kiểu pit tông - Phương pháp thử để đo độ ồn do kết cấu phát ra từ động cơ đốt trong kiểu pit tông có tốc độ cao và tốc độ trung bình tại chân động cơ