Bài giảng Cơ học kỹ thuật: Chương 2 - ThS. Trương Quang Trường

Trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, việc đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của máy móc là yếu tố then chốt. Tuy nhiên, khi các cơ cấu và máy làm việc, không thể tránh khỏi sự xuất hiện của các lực quán tính. Những lực này, đặc biệt là lực quán tính ly tâm trong các khâu quay, biến thiên theo chu kỳ và có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực nghiêm trọng. Chúng không chỉ làm phát sinh hiện tượng rung động mạnh trên máy và móng, dẫn đến giảm độ chính xác vận hành và tăng hao mòn, mà còn tiềm ẩn nguy cơ phá hủy thiết bị do hiện tượng cộng hưởng nếu không được kiểm soát. Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng các nguyên lý cân bằng máy trở nên vô cùng quan trọng để khử các lực quán tính không mong muốn, từ đó loại trừ triệt để nguồn gốc gây rung động, góp phần nâng cao độ bền, hiệu suất và an toàn cho hệ thống cơ khí.

Sinh viên và kỹ sư chuyên ngành Cơ khí, đặc biệt là những người quan tâm đến Động lực học máy, Thiết kế máy và Bảo trì công nghiệp.

Tài liệu này đi sâu vào khái niệm và tầm quan trọng của cân bằng máy trong kỹ thuật cơ khí, tập trung vào việc xử lý các lực quán tính phát sinh trong quá trình vận hành. Khi các bộ phận máy chuyển động, đặc biệt là các khâu quay, chúng tạo ra lực quán tính ly tâm và mômen quán tính thay đổi theo chu kỳ. Các lực này là nguyên nhân chính gây ra rung động, không chỉ làm giảm độ chính xác của máy và gia tăng áp lực động lên móng, mà còn có thể dẫn đến hiện tượng cộng hưởng nghiêm trọng, tiềm ẩn nguy cơ phá hủy toàn bộ hệ thống. Mục tiêu cốt lõi của cân bằng máy là khử các lực quán tính này, qua đó loại bỏ nguồn gốc gây rung động và đảm bảo hoạt động ổn định. Nội dung chính của tài liệu phân loại thành hai phương pháp cân bằng cơ bản: cân bằng khâu quay và cân bằng cơ cấu. Cân bằng khâu quay tập trung vào việc phân phối lại khối lượng trên các bộ phận quay để triệt tiêu lực quán tính ly tâm và mômen quán tính. Phương pháp này được minh họa cụ thể với trường hợp cân bằng khâu quay mỏng, nơi việc xác định và thêm khối lượng cân bằng (m_d*r_d) dựa trên họa đồ lực quán tính là cần thiết để đạt được sự cân bằng tĩnh. Trong khi đó, cân bằng cơ cấu mở rộng phạm vi bằng cách phân phối lại khối lượng của tất cả các khâu trong một cơ cấu để tổng các lực quán tính triệt tiêu lẫn nhau trong suốt chu kỳ làm việc, đảm bảo không tạo ra áp lực động lên nền. Việc áp dụng các nguyên tắc này không chỉ cải thiện đáng kể độ bền và hiệu suất của máy móc mà còn góp phần giảm thiểu tiếng ồn, tăng cường an toàn vận hành và kéo dài tuổi thọ của thiết bị, là yếu tố thiết yếu trong thiết kế và bảo trì các hệ thống cơ khí hiện đại.