Advanced Sine: thử rung sine nhanh hơn cho sản xuất ô tô hàng loạt – RULA

Advanced Sine: cách rút ngắn thời gian thử rung sine trong sản xuất ô tô hàng loạt

Trong phòng thử rung, sine là bài thử quen thuộc đến mức ít ai nghĩ nó có thể bị coi là “chậm”. Nhưng khi chuyển từ nghiên cứu sang sản xuất hàng loạt, mỗi giờ chiếm dụng bàn rung đều có giá. Một bài quét sine kéo dài vài giờ trên ba trục, nhân với hàng trăm lô hàng, nhanh chóng trở thành điểm nghẽn.

Đó là bối cảnh ra đời của Advanced Sine, một chế độ thử do RULA triển khai riêng cho một tập đoàn ô tô của Đức. Bài viết này giải thích Advanced Sine là gì, khác gì so với sine thông thường và vì sao nó đáng chú ý với các nhà sản xuất pin và linh kiện ô tô.

Vì sao sine là bài thử then chốt trong ngành ô tô?

Thử sine, hay còn gọi là quét tần sine, là cách đưa vào vật thử một dao động hình sin có tần số thay đổi dần theo thời gian, thường từ thấp đến cao. Cách làm này giúp phát hiện các tần số cộng hưởng của sản phẩm và kiểm tra khả năng chịu rung trên toàn dải tần.

Theo tài liệu của RULA, sine là một trong những bài thử quan trọng nhất để đánh giá tác động của rung trong ngành ô tô. Một ví dụ điển hình là thử nghiệm pin lithium kim loại và lithium-ion theo tiêu chuẩn UN 38.3 (2016). Phần thử rung trong tiêu chuẩn này là một bài quét sine kéo dài 3 giờ trên ba trục.

Vấn đề: sine thông thường quá tốn thời gian

Với sine thông thường, tại mỗi thời điểm chỉ có một sóng sin được gửi tới bàn rung. Muốn bao phủ cả dải tần, sóng đó phải “đi” từ đầu đến cuối dải, và điều đó mất thời gian.

Trong nghiên cứu hay thử nghiệm đơn lẻ, thời gian này có thể chấp nhận được. Nhưng trong sản xuất hàng loạt, tài liệu của RULA nhận định rằng chạy sine thông thường tỏ ra không đủ hiệu quả vì tốn quá nhiều thời gian. Bàn rung bị chiếm lâu, số mẫu thử mỗi ngày bị giới hạn, và chi phí cho mỗi lô tăng lên.

Advanced Sine là gì?

Các kỹ sư thử rung đã đưa ra Advanced Sine dành cho ngành ô tô để giải quyết vấn đề trên. Điểm khác biệt cốt lõi nằm ở một câu: trong bài thử Advanced Sine, nhiều tín hiệu sine có thể được gửi tới bàn rung cùng một lúc, thay vì chỉ một sóng sine duy nhất. Nhờ đó, quá trình thử sine nhanh hơn đáng kể.

Có thể hình dung đơn giản như sau: thay vì cử một người đi khảo sát cả con đường từ đầu đến cuối, bạn cử nhiều người, mỗi người phụ trách một đoạn, và tất cả đi cùng lúc.

Sine và Advanced Sine nhìn từ giao diện phần mềm

Trên đồ thị của bài thử sine thông thường, trục hoành là tần số, trục tung là gia tốc, và có một đường profile duy nhất cùng các dải dung sai bao quanh. Với Advanced Sine, đồ thị hiển thị nhiều mốc tần số cố định dọc theo dải tần, kèm các đường dung sai tương ứng. Mỗi mốc là một vị trí mà tín hiệu sine được điều khiển và giám sát.

Cách chia mốc tần số

Tài liệu của RULA đưa ra một bảng minh họa các mốc tần số, trong đó mỗi mốc được nhân với một hệ số khoảng để ra mốc kế tiếp. Với hệ số 1,3797, dãy mốc bắt đầu từ 80 Hz và đi qua 110, 152, 210, 290, 400, 552, 762, 1.051, 1.450 rồi đến 2.000 Hz. Cách chia theo cấp số nhân này phù hợp với bản chất của rung cơ học, nơi tần số thường được xem xét theo thang logarit.

Vì sao điều này quan trọng với pin và linh kiện ô tô?

Quay lại ví dụ UN 38.3: bài thử rung gồm một lượt quét sine 3 giờ trên ba trục. Nếu có thể chạy nhiều tín hiệu sine đồng thời, tổng thời gian chiếm dụng bàn rung giảm xuống. Với nhà máy thử hàng loạt, điều đó chuyển trực tiếp thành:

• Nhiều mẫu thử hơn trên mỗi bàn rung mỗi ngày.
• Thời gian chờ ngắn hơn giữa các lô.
• Chi phí thử trên mỗi sản phẩm thấp hơn.

Tuy nhiên, cần nói rõ rằng tài liệu gốc không công bố số liệu về mức độ rút ngắn thời gian cụ thể, nên bài viết không đưa ra tỷ lệ nào. Điều được xác nhận là cơ chế hoạt động và việc tính năng này được triển khai cho khách hàng ô tô Đức.

Một số điểm cần lưu ý khi áp dụng

Advanced Sine không thay thế hoàn toàn cho sine thông thường trong mọi tình huống. Một vài điểm bạn nên cân nhắc:

• Đối chiếu với tiêu chuẩn áp dụng. Nếu tiêu chuẩn hoặc yêu cầu của khách hàng quy định rõ kiểu quét sine, hãy xác nhận phương pháp mới được chấp nhận trước khi dùng cho báo cáo chính thức.
• Xem xét mục đích thử. Với bài thử tìm cộng hưởng, sine truyền thống vẫn rất hữu ích. Advanced Sine nổi bật hơn khi cần chạy các bài thử lặp đi lặp lại trên số lượng lớn.
• Kiểm tra giới hạn của bàn rung. Khi nhiều tín hiệu cùng được gửi, cần đảm bảo tổng mức dẫn động vẫn nằm trong khả năng của bàn rung và bộ khuếch đại.

Câu hỏi thường gặp

Thử rung sine là gì?

Là bài thử trong đó vật thử chịu dao động hình sin có tần số thay đổi dần trong một dải xác định, dùng để tìm cộng hưởng và đánh giá độ bền.

Advanced Sine khác sine thông thường như thế nào?

Sine thông thường chỉ gửi một sóng sin tới bàn rung tại mỗi thời điểm. Advanced Sine gửi nhiều tín hiệu sine đồng thời, nên quá trình thử nhanh hơn.

Advanced Sine được phát triển cho ai?

Theo tài liệu của RULA, tính năng này được triển khai riêng cho một tập đoàn ô tô của Đức, đáp ứng nhu cầu thử trong sản xuất hàng loạt.

UN 38.3 yêu cầu thử rung ra sao?

Phần thử rung là quét sine 3 giờ trên ba trục, áp dụng cho pin lithium kim loại và lithium-ion.

Cần rút ngắn thời gian thử sine trong sản xuất?

Nếu dây chuyền của bạn đang chiếm bàn rung quá lâu cho các bài thử sine, hãy liên hệ để được tư vấn khả năng áp dụng Advanced Sine. RULA là nhà sản xuất tại Latvia, sản phẩm có dấu CE và hiện diện tại hơn 40 quốc gia.