Kiểm tra rung động sốc là thành phần thứ ba trong bộ ba cơ bản cần thiết cho kỹ sư thử nghiệm rung động, bao gồm kiểm tra Sin (sinusoidal – sóng hình sin), Random (ngẫu nhiên) và Shock (sốc).
Mục đích của việc kiểm tra độ rung shock
Việc kiểm tra rung sốc nhằm mục đích tái tạo và mô phỏng lại các lực động và va đập cơ học mà sản phẩm có thể gặp phải trong quá trình vận chuyển,xử lý hoặc vận hành. Bằng cách đưa thiết bị vào các bộ thử nghiệm rung sốc nhờ đó các kỹ sư có thể đánh giá chính xác kết cấu, hiệu suất trong điều kiện khắc nghiệt và khả năng chịu hư hỏng của sản phẩm.
Phương pháp kiểm tra này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp như Ô tô, Hàng không, Quốc phòng, Điện tử và Đóng gói, nơi các sản phẩm phải chịu được môi trường khắc nghiệt và tác động cơ học đột ngột.
Định nghĩa về xung Sốc (Shock) trong thử nghiệm rung
Trong lĩnh vực thử nghiệm rung động, xung sốc (shock) được định nghĩa là một tác động mạnh, ngắn hạn với dạng được xác định trước. Do đó, các đặc tính chính của một xung sốc cổ điển sẽ là:
- Độ tăng tốc đỉnh (Peak Acceleration): Giá trị gia tốc lớn nhất đạt được trong quá trình xung sốc.
- Thời gian xung (Duration): Thường chỉ kéo dài vài mili giây.
- Dạng xung (Shape): Các dạng phổ biến của xung sốc cổ điển bao gồm: hình chữ nhật, hình tam giác, hình thang, nửa sin, v.v.
Trong lĩnh vực thử nghiệm rung động, có ba loại hình kiểm tra phổ biến: Shock (rung động sốc), Sine (sinusoidal – sóng hình sin), và Random (ngẫu nhiên). Mặc dù cả ba đều nhằm mục đích đánh giá khả năng chịu đựng rung động của sản phẩm, nhưng bản chất và cách thức tác động lại khác nhau.
Kiểm Tra Rung Động Sốc
Bên cạnh xung sốc cổ điển (classical shock), còn có một số loại xung sốc phổ biến khác. Một số loại có thể được thực hiện trên bàn rung điện động (electrodynamic shaker) như các bài kiểm tra rung động tiêu chuẩn, một số khác lại yêu cầu thiết bị và công cụ chuyên dụng. Chúng ta sẽ liệt kê một vài loại để tham khảo và thảo luận chi tiết hơn về một số loại trong số đó:
SRS (Đáp ứng phổ sốc): SRS là biểu đồ đại diện cho phản ứng của một cấu trúc hoặc thành phần đối với một xung sốc. Nó cung cấp thông tin về sự tăng cường và giảm nhẹ của các tần số khác nhau trong sóng sốc. Phân tích SRS thường được sử dụng trong kỹ thuật để đánh giá tính cấu trúc và phản ứng của hệ thống đối với các sự kiện sốc.
TTH (Lịch sử kích hoạt theo thời gian): Kiểm tra TTH bao gồm chịu đựng đối tượng kiểm tra sự kết hợp của các sự kiện kích hoạt theo thời gian, chẳng hạn như xung sóng sine burst và sine beat. Sine burst đề cập đến một loạt rung hình sin tại một tần số và biên độ cụ thể, trong khi sine beat liên quan đến việc áp dụng đồng thời hai hoặc nhiều rung hình sin tại các tần số khác nhau. Kiểm tra TTH được sử dụng để mô phỏng điều kiện rung thực tế và đánh giá hiệu suất và độ bền của các sản phẩm.
Transient Capture (Ghi lại tạm thời): Kiểm tra transient capture nhằm ghi lại và phân tích phản ứng của một hệ thống đối với các sự kiện chuyển động nhanh, chẳng hạn như sốc hoặc va đập. Nó bao gồm ghi lại và phân tích sự biến động động học của hệ thống trong suốt và sau sự kiện chuyển động nhanh, cung cấp thông tin về tính cấu trúc và đặc điểm phản ứng của nó.
Drop tests/Free fall (Kiểm tra rơi tự do): Kiểm tra rơi tự do liên quan đến việc thả một sản phẩm hoặc vật thể từ một độ cao cụ thể xuống một bề mặt cứng để mô phỏng các va đập thực tế trong quá trình xử lý, vận chuyển hoặc rơi không may. Kiểm tra rơi tự do đánh giá khả năng chống va đập và độ bền của các sản phẩm.
Pyro-shocks (Xung Nổ): Pyro-shocks là các sự kiện sốc được tạo ra bằng cách kích hoạt chính xác các thiết bị pháo hoa. Chúng được sử dụng để mô phỏng các điều kiện sốc cực đoan có thể xảy ra trong môi trường nổ, chẳng hạn như ứng dụng hàng không vũ trụ và quốc phòng. Kiểm tra pyro-shock giúp đánh giá khả năng phục hồi và hiệu suất của các thiết bị trong các sự kiện sốc cường độ cao như vậy.
Thiết lập để kiểm tra độ rung sốc
- Máy thử nghiệm rung
- Đồ Gá Kiểm Tra (Test Fixtures) và Vật Liệu Đệm (Cushioning)
- Cảm biến
- Bộ điều khiển cảm biến
- Phòng/tủ thử nghiệm
Máy thử rung xóc
Đối với các kiểu kiểm tra xung sốc cổ điển (classical shock), phổ đáp ứng rung động (SRS – Shock Response Spectrum) và bảng biểu biên độ theo thời gian (TTH – Table of Time History), chúng ta thường thực hiện trên các bàn rung điện động (electrodynamic shaker) hoặc bàn rung thủy lực (servo-hydraulic shaker) thông dụng. Các loại bàn rung này có kích thước, lực rung và cấu hình khác nhau, được lựa chọn tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của bài kiểm tra.
Tuy nhiên, trong lĩnh vực kiểm tra rung động sốc còn có một loại bàn rung riêng biệt – máy va chạm cơ học (mechanical shock machine). Máy va chạm cơ học mô phỏng tác động của các sự kiện va chạm thực tế, được sử dụng khi mục tiêu chính là đánh giá khả năng chịu đựng các va chạm đột ngột của sản phẩm đang thử nghiệm (DUT – Device Under Test). Các loại máy va chạm cơ học phổ biến nhất bao gồm máy thả thử nghiệm (drop tester), máy rơi tự do (free fall machine), máy va chạm khí nén (pneumatic shock machine), v.v. Chúng được thiết kế đặc biệt để tạo ra các xung sốc cường độ cao.
Bộ điều khiển rung động do RULA Technologies sản xuất có một module phần mềm chuyên dụng, cho phép hoạt động với các máy va chạm và rơi tự do – Transient Capture (Ghi Nhận Transient). Điểm khác biệt chính khi làm việc trên máy va chạm là trong trường hợp này, chúng ta sẽ không sử dụng điều khiển vòng kín (closed-loop control). Tuy nhiên, các thông số của xung được tạo ra trên máy va chạm sẽ được ghi lại và phân tích trong module Transient Capture.
Sản phẩm hoặc thiết bị đang thử nghiệm (DUT – Device Under Test) cần được gắn chắc chắn vào một đế gá (fixture) được kết nối với bàn rung, rung động. Đế gá được thiết kế để truyền rung động một cách thích hợp đến DUT và mô phỏng chính xác cấu hình lắp đặt thực tế của nó. Tùy thuộc vào đặc tính của DUT, có thể cần đến các loại đế gá chuyên dụng hoặc vật liệu đệm để mô phỏng chính xác môi trường thực tế.
Cảm biến rung động
Có nhiều thiết bị được sử dụng để đo và phân tích phản ứng của DUT trong quá trình kiểm tra chấn động sốc. Các thiết bị này có thể bao gồm cảm biến gia tốc, cảm biến đo độ co giãn, cảm biến đo di chuyển, cảm biến tải và các bộ chuyển đổi khác. Những thiết bị này giúp ghi lại phản ứng của DUT đối với những thử nghiệm shock được áp dụng một cách chính xác.
Cảm biến sốc và máy đo gia tốc dành cho rung sốc được thiết kế đặc biệt để chịu được các xung sốc mạnh. Chúng chủ yếu cần thiết khi làm việc với biên độ sốc lớn, trên máy va chạm và rơi tự do, v.v. Điểm khác biệt giữa chúng với các cảm biến thông thường là độ nhạy thường thấp hơn, dải đo biên độ rộng hơn và vỏ bọc chắc chắn hơn. Tất cả những đặc điểm này cho phép chúng hoạt động trong môi trường gia tốc khắc nghiệt. Đối với các xung sốc có gia tốc cao, cần sử dụng cảm biến có độ nhạy thấp hơn.
Bộ điều khiển cảm biến
Để kiểm soát quy trình kiểm tra một cách đầy đủ và có thể điều chỉnh các đặc tính của tín hiệu dựa trên phản hồi, các kỹ sư sử dụng bộ điều khiển rung động (vibration controller). Bộ điều khiển rung động cho phép kỹ sư vận hành thiết lập các thông số rung động mong muốn như tần số, biên độ và hình dạng sóng. Sau đó, bộ điều khiển tạo ra tín hiệu được chỉ định và đồng thời kiểm soát tín hiệu phản hồi thông qua thuật toán vòng kín của nó, để điều chỉnh các thông số dựa trên phản hồi của hệ thống.
RULA cung cấp một dòng bộ điều khiển rung động được thiết kế để thực hiện nhiều bài kiểm tra sốc khác nhau. Phần mềm TestUp cung cấp từng loại kiểm tra sốc riêng lẻ, hoặc “gói kiểm tra sốc” nếu tác động sốc là trọng tâm chính trong quy trình kiểm tra của bạn. Liên hệ với chúng tôi để tìm hiểu về ưu đãi đặc biệt này.
Để tiến hành kiểm tra rung sốc, kỹ sư cần xác định hồ sơ kiểm tra phù hợp dựa trên các tiêu chuẩn liên quan hoặc yêu cầu cụ thể của sản phẩm đang được thử nghiệm (DUT). Các hồ sơ này được thiết lập để mô phỏng các sự kiện sốc cụ thể mà một sản phẩm có thể gặp phải trong ứng dụng dự định của nó. Các thông số chính của hồ sơ kiểm tra sốc bao gồm thời lượng xung, gia tốc cực đại và hình dạng sóng.
Trong phần mềm TestUp, kiểm tra sốc được thiết lập và chạy trong vài bước đơn giản, như bạn có thể thấy trong ảnh chụp màn hình dưới đây.
Về cơ bản, bạn chỉ cần thiết lập một vài thông số như định thời lượng xung sốc, hình dạng (hoặc loại) và biên độ xung, cùng với số lượng sốc mong muốn
Ngoài ra, việc thiết lập các thông số cho xung trước (pre-pulse) và xung sau (post-pulse) cũng rất quan trọng trong định nghĩa sự di chuyển của bộ rung trước và sau mỗi xung. Các thông số này cần thiết để tối đa hóa quyết định chuyển động của bàn rung lắc (shaker) trước và sau mỗi xung sốc chính, ảnh hưởng đến hiệu quả và an toàn của bài kiểm tra.
Biểu đồ cơ bản cho kiểm tra sốc sẽ là gia tốc so với thời gian như bạn đã thấy ở trên. Tuy nhiên, bạn có thể gọi và giám sát nhiều biểu đồ khác thú vị, bao gồm biểu đồ SRS (Shock Response Spectrum), nếu bạn bật chế độ tạo SRS cho kiểm tra sốc bạn chạy trong cài đặt.
Đồ thị cơ bản của hồ sơ kiểm tra sốc thường thể hiện gia tốc theo thời gian, như bạn thấy ở hình trên. Tuy nhiên, bạn có thể truy cập và giám sát một số biểu đồ thú vị khác, bao gồm cả đồ thị SRS (Shock Response Spectrum), nếu bật tính năng tạo SRS cho bài kiểm tra sốc bạn đang chạy trong phần mềm TestUp.
Tiêu chuẩn quốc tế về kiểm tra độ rung sốc
Trong lĩnh vực kiểm tra rung động sốc, một số tiêu chuẩn quốc tế đóng vai trò quan trọng, cung cấp các hướng dẫn và thông số kỹ thuật cho các ngành công nghiệp khác nhau. Các tiêu chuẩn này đảm bảo tính nhất quán và cho phép các kỹ sư đánh giá sản phẩm dựa trên các tiêu chí được chấp nhận rộng rãi trên toàn thế giới. Dưới đây là một số tiêu chuẩn đáng chú ý:
- MIL-STD-810G Method 516.6: Được sử dụng rộng rãi trong ngành quốc phòng, tiêu chuẩn này đánh giá khả năng của sản phẩm chịu đựng các cú sốc cơ học gặp phải trong quá trình vận chuyển, hoạt động hoặc các điều kiện môi trường khác.
- IEC 60068-2-27 – tập trung vào việc kiểm tra các thành phần và sản phẩm điện tử, tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn về các phương pháp kiểm tra sốc, điều kiện kiểm tra và kỹ thuật đo lường.
- ASTM D3332 – đặc biệt liên quan đến các ứng dụng đóng gói, tiêu chuẩn này mô tả các quy trình và hồ sơ kiểm tra để đánh giá khả năng chịu đựng các va đập trong quá trình vận chuyển của một sản phẩm.
- ISTA 6-Amazon SIOC và ISTA 6-Amazon Over Box – tiêu chuẩn được Amazon đặt ra cho các gói hàng. Các phòng thí nghiệm được chứng nhận bởi Amazon Packaging Support and Supplier Network (APASS) được phê duyệt để thực hiện các kiểm tra ISTA 6-Amazon và cung cấp chứng chỉ. Các phòng thí nghiệm kiểm tra độc lập có thể tham gia vào việc chứng nhận của nhà cung cấp và tạo ra nguồn thu nhập mới.
- DO-160 – cung cấp hướng dẫn về các quy trình kiểm tra cho các thiết bị bay, bao gồm khả năng chịu đựng va đập.
- BSEN 60068-2-27 – tiêu chuẩn quân sự Anh có một phần riêng biệt dành cho sốc – SI. British Standards. Environmental testing. Tests. Test Ea and guidance. Shock. 2009.
Đặc điểm của xung sốc và các loại xung sốc phức tạp
Kiểm tra độ rung sốc không chỉ giới hạn ở các xung sốc đơn giản, mà có nhiều hình thức và loại khác nhau, thường biến đổi dựa trên lĩnh vực cụ thể. Hai phương pháp kiểm tra sốc tiên tiến phổ biến nhất là SRS (Shock Response Spectrum – Phổ phản ứng sốc) và TTH (Transient Time History – Lịch sử thời gian chuyển đổi).
Mục đích chính của việc sử dụng Phổ phản ứng sốc (Shock Response Spectrum – SRS) trong kiểm tra rung sốc là đánh giá khả năng gây hỏng hoặc các chế độ hỏng hóc tiềm năng của sản phẩm hoặc thiết bị được kiểm tra dưới các điều kiện sốc khác nhau. Module kiểm tra SRS trong TestUp cung cấp quyền truy cập vào các dạng sốc tiên tiến (ZERD, chirp sine, sóng sine, burst random, v.v.) nhờ chức năng tổng hợp và cho phép người dùng tùy chỉnh các sóng con (wavelet ) và các đường phổ (spectral).
Khác với Phổ phản ứng sốc (Shock Response Spectrum – SRS), cung cấp một biểu diễn dựa trên tần số của phản ứng tối đa, Lịch sử thời gian chuyển đổi (Transient Time History – TTH) ghi lại toàn bộ hồ sơ thời gian của sóng sốc đầu vào. Nó ghi lại biên độ chính xác và thời gian của dạng sóng sốc tại mỗi thời điểm trong quá trình kiểm tra.
Lịch sử thời gian chuyển đổi thường được ghi lại bằng cách sử dụng hệ thống thu thập dữ liệu tốc độ cao và các cảm biến như cảm biến gia tốc hoặc cảm biến đo biến dạng, nhằm ghi lại phản ứng tức thì của cấu trúc hoặc thiết bị đối với sóng sốc đầu vào.
Cả SRS và TTH đều là các phương pháp kiểm tra đáng xem xét và xứng đáng có những bài viết riêng biệt để trình bày chi tiết.
Ưu điểm và hạn chế của việc kiểm tra độ rung sốc (Shock)
Giống như bất kỳ phương pháp kiểm tra khác, kiểm tra rung sốc cũng có những ưu điểm và hạn chế. Hiểu rõ những điều này có thể giúp kỹ sư đưa ra quyết định thông minh và tối ưu hóa quá trình kiểm tra. Dưới đây là một số ưu điểm và giới hạn chính:
Ưu điểm:
- Mô phỏng thực tế: Kiểm tra rung sốc tái tạo các tác động cơ học thực tế mà sản phẩm gặp phải, cung cấp một đánh giá thực tế về hành vi của chúng dưới điều kiện cực đoan.
- Phân tích lỗi: Kiểm tra rung sốc giúp xác định và phân tích các chế độ và cơ chế hỏng hóc trong các sự kiện sốc cực đoan. Nó cho phép phát hiện điểm yếu, sự dễ tổn thương cấu trúc, lỗi thành phần hoặc hành vi không mong đợi có thể xảy ra trong các sốc đột ngột.
- Đánh giá độ tin cậy: Kiểm tra rung sốc cung cấp thông tin quý giá về khả năng chống lại các yếu tố môi trường, bao gồm sốc, rung động và biến đổi nhiệt độ, đảm bảo tính tin cậy và độ bền của sản phẩm.
Hạn chế:
- Thời gian kiểm tra: Kiểm tra rung sốc thường yêu cầu thời gian kiểm tra lâu hơn so với các phương pháp kiểm tra rung khác. Điều này là do cần tái tạo một loạt các sự kiện sốc đa dạng, mà có thể tốn thời gian.
- Phức tạp trong phân tích dữ liệu: Phân tích dữ liệu thu thập từ kiểm tra rung sốc có thể khó khăn, bởi vì nó liên quan đến xử lý một lượng lớn thông tin và diễn giải các tham số thống kê.
- Thiết lập kiểm tra phức tạp: Thiết lập kiểm tra rung sốc có thể phức tạp và tốn thời gian. Việc gắn kết và cố định sản phẩm cần kiểm tra (DUT), đảm bảo đúng các thiết bị đo đạc và điều khiển đòi hỏi sự thành thạo và sự chú ý tận tụy đến chi tiết.
Mua máy đo độ rung ở đâu
Máy đo độ rung là thiết bị đo lường hiệu quả được sử dụng tại các nhà máy, khu công nghiệp, công ty. Giúp kiểm tra, đo đạc độ rung định kì cho các thiết bị điện tử, máy móc, động cơ. Mỗi thiết bị đều có độ rung nhất định từ nhà sản xuất. Nên khi sử dụng, nếu ta theo dõi thông số này thường xuyên có thể phát hiện được những vấn đề, lỗi, hỏng hóc từ các thiết bị đó.
Ngoài cung cấp thiết bị, Lidinco còn cung cấp một số giải pháp đo độ rung giúp chuẩn đoán sớm các lỗi có thể xảy ra cho sản phẩm hoặc dây truyền sản xuất như
– Tạo biểu đồ nhiệt kiểm tra độ rung cho dây chuyền
– Kiểm tra độ rung các thiết bị gia dụng như máy lạnh, máy giặt, máy quạt
– Kiểm tra rung lắc của động cơ, vòng bi
– Đo rung lắc của bạc đạn, tua bin, máy nén khí, băng tải…
– Theo dõi độ rung dài hạn.
Công ty Lidinco là một trong những nhà đại diện phân phối hàng đầu các sản phẩm máy đo độ rung, phân tích âm thanh với giá tốt, chất lượng cao và chính hãng được nhầu khẩu từ nhiều thương hiệu hàng đầu trên toàn thế giới
Liên hệ ngay với Lidinco để được đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm tư vấn và hỗ trợ thêm về ứng dụng của bạn
CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CUỘC SỐNG
– Trụ sở chính: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
– Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
– VP Bắc Ninh: 184 Đường Bình Than, Phường Võ Cường, TP. Bắc Ninh
– Điện thoại: 0222 7300 180
– Email: sales@lidinco.com
