Hộp số là chi tiết khó chẩn đoán nhất trong một dây chuyền. Nó trộn hai loại tín hiệu hoàn toàn khác bản chất — tín hiệu tất định của cặp bánh răng và tín hiệu ngẫu nhiên của vòng bi — rồi truyền qua một vỏ gang dày, nhiều tầng, tải luôn thay đổi. Bài viết này trình bày trọn bộ phương pháp mà kỹ sư bảo trì cần: bản đồ tần số, bảng triệu chứng, các kỹ thuật xử lý tín hiệu (TSA, cepstrum, envelope), thông số cài đặt máy đo, và khung tiêu chuẩn ISO để kết luận.

1. Vì sao hộp số là bài toán khó nhất trong đo rung

Với một quạt hay một bơm, phổ vận tốc ở dải 10–1.000 Hz gần như đủ để kết luận: 1× là mất cân bằng, 2× là lệch trục, một dãy hài là lỏng chân. Hộp số không cho phép làm như vậy, vì bốn lý do:

Thứ nhất, hai loại tín hiệu chồng lên nhau. Bánh răng sinh ra tín hiệu tất định — khóa pha chặt với góc quay của trục, lặp lại chính xác từng vòng. Vòng bi sinh ra tín hiệu ngẫu nhiên — vì con lăn luôn trượt nhẹ, tần số lỗi vòng bi không bao giờ là bội số nguyên chính xác của tốc độ trục và pha bị trôi. Đây là ranh giới quan trọng nhất trong chẩn đoán hộp số: nó cho phép ta dùng phép trung bình đồng bộ để xóa bánh răng và nhìn thấy vòng bi, hoặc ngược lại.

Thứ hai, biên độ hư hỏng sớm rất nhỏ. Một vết nứt chân răng chưa lan có thể không làm thay đổi giá trị vận tốc tổng dù chỉ 0,1 mm/s, trong khi trong dạng sóng thời gian nó đã là một xung rõ ràng mỗi vòng quay. Nếu chỉ theo dõi trị số tổng theo ISO, ta sẽ phát hiện hư hỏng ở giai đoạn 3 trên 4 — quá muộn.

Thứ ba, đường truyền tín hiệu bóp méo phổ. Rung từ điểm ăn khớp phải đi qua răng, qua thân bánh, qua trục, qua vòng bi, qua vỏ gang mới tới cảm biến. Mỗi khâu là một hàm truyền có cộng hưởng riêng. Hai hộp số giống hệt nhau, cùng mức hư hỏng, có thể cho biên độ chênh nhau vài lần chỉ vì vị trí gá cảm biến. Hệ quả thực tế: so sánh hộp số này với hộp số khác gần như vô nghĩa; chỉ so sánh hộp số với chính nó theo thời gian mới có giá trị.

Thứ tư, biên độ tần số ăn khớp phụ thuộc tải mạnh hơn phụ thuộc hư hỏng. Đây là cái bẫy khiến nhiều báo cáo chẩn đoán sai. Một hộp số chạy 90 % tải sẽ có đỉnh GMF cao hơn hẳn chính nó chạy 40 % tải, dù tình trạng răng không đổi. Vì vậy mọi phép đo hộp số phải ghi kèm tốc độ và tải, và chỉ được so sánh giữa các lần đo cùng điều kiện.

2. Bản đồ tần số của một hộp số

Trước khi cắm cảm biến, phải dựng được danh sách tần số dự kiến. Không có danh sách này thì mọi đỉnh trên phổ đều là "một đỉnh lạ".

2.1. Các công thức nền

2.2. Ví dụ tính đầy đủ — hộp số giảm tốc hai cấp

Giả thiết một hộp số giảm tốc hai cấp trục song song, dẫn động bởi động cơ 1.480 vòng/phút:

• Cấp 1: bánh nhỏ Z₁ = 23 răng (trục vào) ăn khớp bánh lớn Z₂ = 89 răng (trục trung gian)
• Cấp 2: bánh nhỏ Z₃ = 19 răng (trục trung gian) ăn khớp bánh lớn Z₄ = 78 răng (trục ra)

2.3. Phổ trông như thế nào

2.4. Tần số vòng bi trong hộp số

Bốn tần số lỗi vòng bi cần đưa vào danh sách cho từng vị trí ổ:

Hai lưu ý dễ sai: (a) f_r trong các công thức trên là tốc độ tương đối giữa vòng trong và vòng ngoài — trong hộp số trục song song đây là tốc độ trục, nhưng trong hộp số hành tinh thì không; (b) nên lấy giá trị chính xác từ dữ liệu của nhà sản xuất vòng bi thay vì tự tính, vì d, D và α thực tế khác với kích thước danh nghĩa.

2.5. Tần số "ma" — ghost frequency

Là một đỉnh ổn định, không khớp với bất kỳ tích Z × f_r nào, sinh ra từ sai số chia răng của chính máy gia công bánh răng (bánh chia của máy phay lăn răng in dấu lên sản phẩm). Dấu hiệu nhận biết chắc chắn: biên độ không đổi khi thay đổi tải, trong khi mọi đỉnh liên quan ăn khớp thực đều thay đổi theo tải. Đây là lỗi chế tạo, không phát triển theo thời gian, và thường mòn dần đi sau vài trăm giờ chạy rà. Trong nghiên cứu trường hợp hộp số nhà máy xi măng của Brüel & Kjær, thành phần 92 Hz được xác định là ghost component của máy cắt răng và giữ nguyên qua cả trước và sau sửa chữa, trong khi thành phần điều biến 8,3 Hz giảm mạnh.

3. Bảng triệu chứng → nguyên nhân

3.1. Bốn giai đoạn phát triển hư hỏng răng

1. Sớm — dải biên nhỏ xuất hiện quanh GMF; trị số tổng chưa nhúc nhích. Chỉ thấy được nếu có phổ nền (baseline) để so.
2. Trung bình — dải biên lớn dần, các hài GMF phát triển; trị số tổng bắt đầu nhích.
3. Nặng — nhiều dải biên biên độ lớn, 1× của trục tăng, nền nhiễu dâng cao rõ rệt.
4. Nguy kịch — GMF chìm đi giữa một phổ nhiễu ngẫu nhiên rộng. Lúc này hộp số đã hỏng chứ không còn là dự báo.

4. Bốn kỹ thuật xử lý tín hiệu — và lúc nào dùng cái nào

4.1. Bám bậc (Order Tracking) — điều kiện tiên quyết khi tốc độ không ổn định

Phổ FFT thông thường lấy mẫu theo thời gian. Nếu tốc độ trục dao động trong lúc thu thập, các đỉnh sẽ bị nhòe và dải biên biến mất hoàn toàn. Mức nhạy cảm cao hơn nhiều so với trực giác: theo R. B. Randall, chỉ 0,1 % dao động tốc độ đã đủ tạo thêm một mẫu trong bản ghi 1.024 điểm điển hình. Bám bậc lấy mẫu theo góc quay (nhờ tín hiệu tacho hoặc thuật toán không tacho), biến trục hoành từ Hz sang bội số tốc độ trục. Bắt buộc dùng cho: máy nghiền, băng tải, tời, máy ép, và mọi hộp số truyền động biến tần.

4.2. Trung bình đồng bộ thời gian (TSA) — tách từng trục ra riêng

TSA lấy trung bình tín hiệu qua hàng chục tới hàng trăm vòng quay, đồng bộ theo xung tacho của một trục cụ thể. Mọi thành phần không khóa pha với trục đó — tín hiệu của các trục khác, tín hiệu ngẫu nhiên của vòng bi, nhiễu nền — bị triệt tiêu. Kết quả là "chữ ký" của riêng bánh răng trên trục đang xét, gọn trong đúng một vòng quay.

Từ tín hiệu TSA rút ra hai tín hiệu phái sinh rất mạnh:

• Tín hiệu dư (residual) — bỏ đi GMF và các hài của nó, chỉ còn lại phần bất thường. Một vết nứt răng lộ ra ngay dưới dạng một xung đơn độc.
• Tín hiệu sai khác (difference) — bỏ thêm cả các dải biên bậc nhất, nhạy hơn với hư hỏng cục bộ.

Trên nền TSA, các chỉ số điều kiện định lượng như FM4 và NA4 cho phép lập ngưỡng tự động thay vì nhìn mắt. Giới hạn cần biết: TSA chỉ triệt tiêu các hài, không triệt tiêu dải biên — nên với bài toán tách vòng bi khỏi bánh răng, kỹ thuật tách tất định/ngẫu nhiên (DRS) hoặc dự đoán tuyến tính (AR) cho kết quả tốt hơn.

4.3. Cepstrum — gom cả họ dải biên thành một con số theo dõi được

Cepstrum là phổ của logarit của phổ. Trục hoành của nó không phải tần số mà là quefrency, đơn vị giây: quefrency của một thành phần chính bằng nghịch đảo khoảng cách dải biên trên phổ gốc.

Vì sao nó hợp với hộp số đến vậy? Một hư hỏng răng tạo ra hàng chục dải biên nhỏ quanh GMF và các hài. Trên phổ, người phân tích phải đếm và đo từng cái. Trên cepstrum, toàn bộ họ dải biên đó gộp lại thành một đỉnh duy nhất tại quefrency = 1/f_r — dễ đọc, dễ lập xu hướng, dễ đặt ngưỡng.

Với ví dụ hộp số ở mục 2: điều biến bởi trục trung gian (6,375 Hz) sẽ cho đỉnh cepstrum tại 157 ms; điều biến bởi trục ra (1,553 Hz) cho đỉnh tại 644 ms. Chỉ cần theo dõi hai con số này theo tháng là đủ để phát hiện hư hỏng đang phát triển ở tầng nào.

Lợi thế thứ hai, ít người để ý: phép lấy logarit biến quan hệ nhân giữa lực kích thích và hàm truyền thành quan hệ cộng. Nói cách khác, cepstrum ít bị ảnh hưởng bởi đường truyền và vị trí gá cảm biến hơn phổ thường — đúng vào điểm yếu lớn nhất của chẩn đoán hộp số.

4.4. Phân tích bao (Envelope / Demodulation) — nhìn thấy vòng bi dưới lớp nhiễu bánh răng

Hư hỏng cục bộ trên vòng bi tạo ra một chuỗi xung năng lượng rất nhỏ. Trong hộp số, chuỗi xung này nằm hoàn toàn dưới bóng của GMF — trên phổ vận tốc gần như không thể thấy. Nhưng chuỗi xung đó kích thích các cộng hưởng tần số cao của kết cấu, và chính đường bao biên độ của vùng cộng hưởng ấy mới mang thông tin.

Quy trình envelope: lọc dải thông quanh vùng cộng hưởng → tách đường bao (nên dùng biến đổi Hilbert) → FFT đường bao. Kết quả là một phổ sạch chỉ chứa các tần số lỗi vòng bi và hài của chúng.

Khâu quyết định là chọn dải lọc. Chọn sai dải thì phổ envelope trống trơn dù vòng bi đã hỏng. Hai cách:

• Theo dải cấu hình sẵn — các máy đo SKF cung cấp bộ lọc envelope phân theo dải tần, chọn theo tốc độ trục và loại máy. Nhanh, đủ dùng cho đo tuyến.
• Theo kurtogram / spectral kurtosis — thuật toán quét toàn dải và chỉ ra dải nào "xung tính" nhất, tức chứa nhiều thông tin va đập nhất. Chính xác hơn hẳn cho ca khó, đặc biệt hộp số nhiều tầng nơi cộng hưởng bị GMF chiếm chỗ.

Với hư hỏng cực sớm, SKF còn dùng SEE (Spectral Emitted Energy) — đo phát xạ âm trong dải 150–500 kHz sinh ra khi kim loại bắt đầu phá hủy, cho phép phát hiện sớm hơn cả envelope thông thường.

5. Hộp số hành tinh — vì sao luật sideband cổ điển không còn đúng

Hộp số hành tinh (dùng nhiều trong tời, cẩu, máy nghiền, tua-bin gió) có ba đặc điểm khiến chẩn đoán khó hơn hẳn hộp số trục song song: nhiều điểm ăn khớp cùng lúc, các bánh hành tinh chuyển động so với cảm biến gắn cố định trên vỏ, và tải chia đều nên biên độ mỗi điểm ăn khớp nhỏ.

Ký hiệu: Z_s — số răng bánh mặt trời; Z_p — số răng bánh hành tinh; Z_r — số răng vành răng trong; N — số bánh hành tinh; f_c — tần số quay cần dẫn (carrier); f_s — tần số quay trục mặt trời. Với cấu hình vành răng cố định:

6. Cài đặt máy đo — con số cụ thể

Phần lớn phép đo hộp số thất bại không phải vì thiếu thiết bị, mà vì cài đặt mặc định của máy đo không phù hợp với hộp số. Bốn thông số phải tính lại cho từng máy:

F_max — dải tần tối đa

Phải bao được ít nhất 3,25 lần GMF cao nhất để nhìn thấy ba hài đầu tiên cùng dải biên của chúng. Với ví dụ ở mục 2: GMF cao nhất = 567,3 Hz → cần F_max ≥ 1.843 Hz → chọn 2.000 Hz. Nếu muốn quan sát cả tần số riêng của bánh răng và vùng cộng hưởng vòng bi thì cần thêm một phép đo riêng ở 5.000–10.000 Hz.

Độ phân giải — điều kiện sống còn để thấy dải biên

Nguyên tắc: Δf ≤ 1/4 khoảng cách dải biên nhỏ nhất cần phân giải.

Trong ví dụ, khoảng cách dải biên quanh GMF cấp 1 là f_r2 = 6,375 Hz → cần Δf ≤ 1,6 Hz. Số vạch phổ cần thiết = F_max / Δf = 2.000 / 1,6 = 1.250 → chọn 1.600 vạch (Δf = 1,25 Hz) hoặc an toàn hơn là 3.200 vạch (Δf = 0,625 Hz). Cài mặc định 400 vạch cho Δf = 5 Hz — không đủ để tách nổi một dải biên nào.

Thời gian bản ghi

Thời gian bản ghi của phổ là T = 1/Δf. Với 3.200 vạch và Δf = 0,625 Hz thì T = 1,6 giây.

Nhưng dạng sóng thời gian phải dài hơn nhiều: tối thiểu 3–5 vòng quay của trục chậm nhất. Trục ra trong ví dụ quay 1,553 Hz, tức 0,64 giây một vòng → cần ít nhất 3,2 giây. Và nếu nghi ngờ răng săn với chu kỳ HTF 12,2 giây thì phải thu ít nhất 36–40 giây.

Số lần lấy trung bình và cửa sổ

4–8 lần trung bình với chồng lấn 50 %, cửa sổ Hanning cho phổ. Riêng dạng sóng thời gian và phân tích va đập: không lấy trung bình, không dùng cửa sổ Hanning — trung bình sẽ xóa mất chính cái xung mà ta đang tìm.

7. Quy trình đo thực địa

Vị trí đo

ISO 20816-9 quy định đo trên: thân gối đỡ vòng bi chính theo phương hướng kính, thân gối đỡ vòng bi chặn theo phương dọc trục, trục tại vị trí gần ổ (nếu có đầu dò tiệm cận), và trên thân vỏ hộp số. Nguyên tắc thực dụng: đặt cảm biến trên phần vỏ cứng, càng gần đường tải của gối đỡ vòng bi càng tốt, tránh nắp mỏng, tránh vây tản nhiệt, tránh bề mặt sơn dày. Đo ba phương ở mỗi gối đỡ vòng bi.

Cách gá cảm biến — quyết định dải tần đo được

Đây là sai lầm phổ biến nhất ngoài hiện trường: dùng que dò để đo một hộp số có GMF 1.500 Hz, rồi kết luận "hộp số bình thường" vì không thấy gì. Cảm biến đã cắt mất chính vùng tần số cần nhìn.

Điều kiện vận hành khi đo

• Tải ổn định, tốt nhất ở 70–100 % tải danh định. ISO 20816-9 chỉ áp dụng cho trạng thái ổn định — loại trừ khởi động, dừng máy và giai đoạn thay đổi tải.
• Nhiệt độ dầu đã ổn định (thường sau 30–60 phút chạy).
• Ghi lại tốc độ và tải ở mỗi lần đo. Không có hai con số này thì mọi so sánh xu hướng về sau đều vô nghĩa.
• Lấy dữ liệu nền (baseline) ngay sau khi lắp đặt hoặc đại tu, khi hộp số còn tốt. Đây là tài sản có giá trị nhất của chương trình chẩn đoán.

Kết hợp với phân tích dầu

Rung động và phân tích dầu bổ sung cho nhau chứ không thay thế nhau. Rung nhạy với hư hỏng cục bộ (nứt răng, tróc rỗ, vòng bi). Phân tích dầu nhạy với hư hỏng phân tán (mòn đều toàn bộ, nhiễm bẩn, xuống cấp dầu) — đếm hạt và định lượng nguyên tố sắt thường báo động trước khi phổ rung thay đổi trong các trường hợp mòn đều. Một chương trình hộp số nghiêm túc nên chạy song song cả hai.

8. Ngưỡng đánh giá theo tiêu chuẩn

8.1. ISO 20816-9:2020 — tiêu chuẩn dành riêng cho hộp số

Đây là tiêu chuẩn cần trích dẫn khi làm nghiệm thu hoặc tranh chấp kỹ thuật về hộp số. Ban hành năm 2020, nó thay thế ISO 8579-2:1993 đã bị hủy bỏ, và là phần đầu tiên trong họ ISO 20816 dành riêng cho bộ truyền bánh răng.

Lưu ý về tính chính xác: giá trị ngưỡng cụ thể của ISO 20816-9 được xác định theo các đường cong phân loại phụ thuộc công suất và tốc độ nằm trong chính bản tiêu chuẩn. Bài viết này không trích lại các con số đó — khi cần nghiệm thu hợp đồng, phải tra bản tiêu chuẩn gốc.

8.2. ISO 20816-3 / ISO 10816-3 — đánh giá tổng thể cụm máy

Dùng để đánh giá nhanh toàn cụm động cơ – hộp số – máy công tác. Đo vận tốc RMS trên thân gối đỡ vòng bi, dải 10–1.000 Hz (mở rộng xuống 2 Hz với máy quay dưới 600 vòng/phút).

8.3. ISO 13373 — khung phương pháp luận

• ISO 13373-1:2002 — quy trình chung cho giám sát tình trạng bằng rung động: chọn đại lượng đo, vị trí đo, tần suất đo.
• ISO 13373-2:2016 — xử lý, phân tích và trình bày dữ liệu rung (FFT, envelope, xử lý tín hiệu).
• ISO 13373-3:2015 — hướng dẫn chẩn đoán rung động: liên hệ mẫu tín hiệu với hư hỏng cụ thể.

9. Vòng bi và gối đỡ trong hộp số

Trong thực tế bảo trì, phần lớn ca "hộp số kêu" hóa ra là vòng bi chứ không phải răng. Vòng bi cũng là chi tiết dễ thay và dễ đặt hàng nhất — nên đây là chỗ mà chẩn đoán rung mang lại giá trị kinh tế trực tiếp nhất.

Chọn loại vòng bi theo vị trí trong hộp số

• Vòng bi tang trống (dòng 222xx EK, 223xx) — chịu tải hướng kính nặng và tự lựa được góc lệch trục. Dùng ở các trục chậm chịu tải lớn, hoặc nơi thân vỏ có thể biến dạng dưới tải. Chính khả năng tự lựa này làm chúng "tha thứ" cho sai lệch lắp đặt — nhưng cũng vì thế mà hư hỏng của chúng thường phát triển âm thầm, chỉ lộ ra trên phổ envelope.
• Vòng bi đũa trụ (NU, NJ, N) — khả năng tải hướng kính rất cao trong cùng không gian, dùng cho trục vào tốc độ cao. Nhạy với lệch trục hơn tang trống.
• Vòng bi côn — chịu tải hỗn hợp hướng kính và dọc trục, dùng phổ biến cho trục có bánh răng nghiêng hoặc côn xoắn, nơi lực dọc trục lớn.
• Vòng bi chặn / vòng bi tiếp xúc góc — định vị dọc trục.
• Gối đỡ SNL / SAF — dùng cho các trục dẫn động ngoài hộp số, nhưng nguyên tắc chẩn đoán giống hệt: điểm đo tốt nhất là trên thân gối, ngay trên đường tải.

Bốn điểm dễ mắc lỗi

1. Khe hở nội bộ sai. Vòng bi khe hở C3 lắp ở vị trí lẽ ra dùng CN (hoặc ngược lại) sẽ chạy nóng hoặc rơ. Hệ quả trên phổ: nền nhiễu tần số cao dâng lên và giá trị envelope tăng, thường bị chẩn đoán nhầm thành "mòn".
2. Lắp bằng búa. Đóng qua con lăn gây vết ấn Brinell — sinh ra tần số BPFI hoặc BPFO ngay từ ngày đầu vận hành, không phải do mòn.
3. Bôi trơn sai lượng hoặc sai loại. Màng dầu mỏng làm tăng envelope mà phổ vận tốc hoàn toàn không đổi — một trong những trường hợp envelope chứng minh giá trị rõ nhất.
4. Quên cập nhật tần số lỗi sau khi thay vòng bi. Nếu thay bằng mã khác (khác số con lăn, khác góc tiếp xúc), toàn bộ danh sách BPFO/BPFI trong phần mềm phải sửa lại. Không sửa thì mọi cảnh báo sau đó đều sai địa chỉ.

10. Bộ công cụ đo

Ba cấp độ đầu tư, tùy quy mô nhà máy:

Cấp 1 — sàng lọc theo tuyến

SKF QuickCollect (CMDT 391-K-SL) — cảm biến cầm tay kết nối điện thoại, đo ba đại lượng cùng lúc:

• Vận tốc tổng: dải 10 Hz – 1 kHz, từ 0,5 đến 55 mm/s RMS
• Gia tốc bao (tình trạng vòng bi): 0,5 – 20 gE đỉnh–đỉnh
• Nhiệt độ hồng ngoại: tới 100 °C
• Cảm biến gia tốc: ±5 % trong dải 5 Hz – 3 kHz; ±10 % trong dải 3 Hz – 5 kHz

Phù hợp cho nhân viên vận hành đi tuyến hằng tuần. Đủ để phát hiện xu hướng và khoanh vùng máy cần phân tích sâu — không đủ để chẩn đoán bánh răng, vì dải 1 kHz thường đã thấp hơn GMF.

Cấp 2 — phân tích chuyên sâu

SKF Microlog Analyzer dBX (CMVA 90) — máy phân tích cầm tay đúng nghĩa cho hộp số:

• 4 kênh vào analog IEPE + 1 kênh tacho có nguồn cấp sẵn cho cảm biến tốc độ laser
• Băng thông tới 40 kHz, tần số lấy mẫu 102,4 kHz, dải động > 90 dB
• Có sẵn ở mọi phiên bản: đo tuyến, chế độ phân tích tự do, cân bằng 1–4 mặt phẳng, bump test (xác định tần số riêng — cần thiết để giải thích các đỉnh cộng hưởng trên phổ hộp số), gE Enveloping, phân tích FRF & ODS
• Bản EX và F bổ sung: Order Tracking, ghi dữ liệu thô, RunUp/CoastDown, phân tích quỹ đạo trục
• Mã: CMVA 90-M (tiêu chuẩn), CMVA 90-EX (khu vực nguy hiểm), CMVA 90-F (đầy đủ chức năng)

Bốn kênh là điểm đáng giá với hộp số: cho phép đo đồng thời nhiều gối đỡ vòng bi và giữ nguyên quan hệ pha giữa chúng — điều kiện để phân biệt lệch trục thật với cộng hưởng kết cấu.

Cấp 3 — giám sát trực tuyến

Với hộp số then chốt mà dừng máy tốn hàng trăm triệu đồng mỗi giờ, hệ thống trực tuyến (SKF Multilog kết hợp phần mềm @ptitude Observer) cho phép đặt luật chẩn đoán tự động ngay trên các tần số đặc trưng — ví dụ theo dõi riêng biên độ tại 2×GMF để bắt lệch trục bánh răng, hoặc theo dõi tổng năng lượng dải biên quanh GMF.

Checklist 10 bước cho một ca chẩn đoán hộp số

1. Thu thập bản vẽ: số răng từng cặp, mã vòng bi từng gối đỡ vòng bi, tỷ số truyền, tốc độ định mức.
2. Lập bảng tần số: f_r mỗi trục, GMF mỗi cấp, HTF, BPFO/BPFI/BSF/FTF mỗi gối đỡ vòng bi.
3. Tính F_max ≥ 3,25 × GMF cao nhất; tính số vạch phổ để Δf ≤ 1/4 khoảng cách dải biên.
4. Ghi tốc độ và tải thực tế lúc đo.
5. Đo phổ vận tốc 10–1.000 Hz để đối chiếu ISO, ba phương mỗi gối đỡ vòng bi.
6. Đo phổ gia tốc độ phân giải cao quanh GMF từng cấp.
7. Đo dạng sóng thời gian đủ dài — tối thiểu 3–5 vòng trục chậm nhất; dài hơn nếu nghi răng săn.
8. Đo phổ envelope cho từng gối đỡ vòng bi, chọn dải lọc theo tốc độ hoặc theo spectral kurtosis.
9. Nếu có tacho: chạy TSA theo từng trục, xem tín hiệu dư; tính cepstrum và ghi lại quefrency của các họ dải biên.
10. So sánh với dữ liệu nền cùng điều kiện tải. Kết luận theo xu hướng, không theo một lần đo.

Kết luận

Chẩn đoán hộp số không phải là đọc một con số rồi tra bảng. Nó là quy trình ba lớp: lớp một — trị số tổng theo ISO để sàng lọc; lớp hai — phổ độ phân giải cao và dạng sóng thời gian để định danh hư hỏng qua dải biên và xung; lớp ba — TSA, cepstrum và envelope để tách bạch bánh răng khỏi vòng bi và bắt hư hỏng ở giai đoạn còn kịp lên kế hoạch.

Điều kiện tiên quyết cho cả ba lớp không phải là thiết bị đắt tiền, mà là bảng tần số lập đúng ngay từ đầu và bộ dữ liệu nền chụp khi máy còn tốt. Không có hai thứ đó, ngay cả máy phân tích bốn kênh cũng chỉ cho ra những đỉnh không tên.

Tài liệu tham khảo

1. SKF Condition Monitoring — Vibration Diagnostic Guide, CM5003 (định nghĩa SEE, dải 150–500 kHz; ứng dụng acceleration enveloping cho răng hộp số).
2. SKF — Machine Diagnostics in SKF @ptitude Observer 9: Private Rules, CM3218 EN (luật chẩn đoán 2×GMF cho lệch trục bánh răng, dải biên quanh GMF).
3. SKF — SKF QuickCollect sensor CMDT 391, datasheet.
4. SKF — SKF Microlog Analyzer dBX (CMVA 90), datasheet.
5. Brüel & Kjær — Cepstrum Analysis and Gearbox Fault Diagnosis, Application Note 13-150.
6. R. B. Randall — Machine Diagnostics using Advanced Signal Processing, PHM Society Tutorial (order tracking, TSA, DRS, spectral kurtosis, envelope bằng biến đổi Hilbert).
7. ISO 20816-9:2020 — Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 9: Gear units.
8. ISO 20816-3 / ISO 10816-3 — Industrial machines with nominal power above 15 kW.
9. ISO 13373-1:2002, ISO 13373-2:2016, ISO 13373-3:2015 — Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration condition monitoring.
10. Power-MI — Frequencies of a gear assembly và Troubleshooting of gears (công thức HTF, APF, tần số hộp số hành tinh).
11. Y. Miao et al. — Planetary Gearbox Vibration Signal Characteristics Analysis and Fault Diagnosis, Shock and Vibration, 2015.

Bài viết mang tính tham khảo kỹ thuật. Các giá trị ngưỡng cụ thể phục vụ nghiệm thu hợp đồng phải tra cứu bản tiêu chuẩn ISO gốc. © CÔNG TY CỔ PHẦN KỸ THUẬT DAVITA.