Đồ án tốt nghiệp  Việc giới hạn mô men xiết chặt trong các dây chuyền vặn bu lông, ốc vít tự động là một vấn đề hết sức quan trọng. Mô men này phải đạt giá trị nào đó để đảm bảo các chi tiết liên kết với nhau ở một lực ép nhất định, ổn định trong khi kết cấu hoạt động và chịu tải. Đồng thời, mô men này cũng phải nhỏ hơn giới hạn cho phép để bu lông, ốc vít không bị trờn ren, thậm chí quá căng dẫn đến kết cấu bị phá hủy. Chính vì lý do này, các clê lực hay các thiết bị xiết bu lông, ốc vít ở đây cần được trang bị ngưỡng hạn chế mô men hoặc đồng hồ hiển thị mô men. Trong phòng KCS tại các nhà máy, giá trị chỉ thị mô men xiết của đồng hồ đo được hiệu chuẩn bằng các thiết bị kiểm tra mô men định kì, và các thiết bị này phải được hiệu chuẩn tại Viện đo lường thông qua máy chuẩn mô men ở cấp cao hơn. Với nhu cầu thực tiễn đặt ra, Bộ môn Cơ khí chính xác và Quang học Trường Đại học Bách Khoa và Viện Đo lường Việt Nam đã kết hợp nghiên cứu với mong muốn chế tạo một máy chuẩn mô men phục vụ việc hiệu chuẩn, kiểm định các thiết bị đo. Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, các thành viên trong nhóm đã được các thầy hướng dẫn để tìm hiểu, nghiên cứu về quá trình chế tạo một số bộ phận của máy chuẩn mô men; tiến hành một số thí nghiệm và giải quyết những bài toán công nghệ đặt ra khi chế tạo. Tiếp cận và tham gia vào một đề tài nghiên cứu khoa học, chúng em có cơ hội thu nhận thêm không ít kiến thức thực tiễn quý báu mà trong quá trình học tập chưa có được. Nhóm sinh viên thực hiện đồ án tốt nghiệp xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong Bộ môn Cơ khí chính xác và Quang học Trường Đại học Bách Khoa, thầy hướng dẫn trực tiếp là PSG.TS Vũ Toàn Thắng và Th.S Vũ Văn Duy đã hỗ trợ và giúp đỡ rất nhiều để chúng em có thể hoàn thành đồ án này.  1 Đồ án tốt nghiệp  2 Đồ án tốt nghiệp     ! "#"#$%&'()*+),-./0102(+3%4( Quả tải có khối lượng m được treo vào một sợi dây vòng qua đĩa bán kính R gây ra một momen quay T. Mô men T này sẽ cân bằng với mô men kháng của thiết bị đo mô men cần hiệu chuẩn. 3 Hình 1.1: Nguyên lý tạo mô men P=m.g R M L T F ĐẦU ĐO MÔMEN THIẾT BỊ HIỆU CHUẨN MÔMEN CHÌA VẶN, CLÊ LỰC MÁY CHUẨN MÔMEN Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ dẫn xuất chuẩn đơn vị đo mômen Dụng cụ vặn vít như tuốc lô vít, chìa vặn, clê lực có bộ phận đo mô men được dẫn xuất từ thiết bị hiệu chuẩn mômen chuyên dụng cho dụng cụ vặn vít. Thiết bị chuẩn mômen này lại được dẫn xuất từ đầu đo mô men. Và cuối cùng thì đầu đo mô men lại được dẫn xuất từ máy chuẩn đầu mô men. Máy chuẩn đầu mô men này được dẫn xuất từ 3 đại lượng cơ bản là khối lượng, chiều dài và thời gian 4 Đồ án tốt nghiệp  !"#$%&'()*%+,-( ./012%,34, 5 Rãnh lắp thiết bị cần chuẩn giá trị mômen Đồ án tốt nghiệp "#5#6787)379%:;0<&+3%4(0102( Hình 1.3 giới thiệu máy chuẩn mô men tại phòng đo lường quốc gia Nam phi: máy gồm 2 cánh tay đòn mang theo bán kính cong bố trí đối xứng ở hai phía, sự cân bằng của cánh tay đòn có thể được điều chỉnh bằng những khối lượng nhỏ trượt dọc theo đường dẫn trên cánh tay đòn. Mô men được tạo bằng cách chất các quả tải lên đĩa. Thiết bị cần chuẩn mô men được đặt trong rãnh, một đầu được giữ cố định, một đầu nối với trục quay gắn với cánh tay đòn. 56%&)*7(89(./012%,,: 6 Đĩa đặt quả tải Khối lượng điều chỉnh thăng bằng Bán kính cong Đồ án tốt nghiệp Khi đặt tải thì sẽ tạo ra chuyển vị xoay giữa 2 đầu của thiết bị cần chuẩn mômen và giá trị hiển thị của mô men sẽ được chuẩn tương ứng với từng trọng lượng quả tải thông qua cánh tay đòn. ;6%&)*<(./012%,= 7 Phần lắp thiết bị cần chuẩn mô men Ổ khí tĩnh tại khớp quay Bệ máy Phần gia tải Khớp tạo momen kháng Đồ án tốt nghiệp >6%&)*?<(./012%,@A% Hình 1.4 là sơ đồ máy chuẩn mô men tại viện đo lường quốc gia của Nhật (Bản). Với phạm vi đo nhỏ từ 10 N.m đến 100 N.m, ổ khí đã được sử dụng để tách hoàn toàn ma sát tại khớp quay. Giá trị mô men được tạo ra: T= F.L 0 =mgL 0 (1.1) Hình 1.5 là máy chuẩn mô men loại nhỏ phạm vi đo 1 N.m của viện đo lường quốc gia Đức, độ không đảm bảo đo là 1.10 -4 . Do đó để kết quả đo có thể công bố với độ không đảm bảo đo nói trên, trong phạm vi đo nhỏ thì ổ quay tại vị trí cánh tay đòn buộc phải dùng ổ khí. "#=#'%+>%?37)37@)?@0<&+3%4(0102( Tham khảo nguyên tắc làm việc và kết cấu của các máy chuẩn mô men tại các quốc gia khác nhau, phân tích các sai số tác động đến kết quả đo với yêu cầu độ không đảm bảo đo 1.10 -4 , giá trị này được tổng hợp từ các độ không đảm bảo thành phần. 8 Thiết bị cần chuẩn mô men Giá đặt quả tải Cánh tay đòn Đồ án tốt nghiệp Nếu tính đến lực đẩy Acximet của không khí lên quả tải thì công thức tính mô men được biểu diễn như sau: (1.2) Trong đó: m: Khối lượng của quả tải kg g: Gia tốc trọng trường m/s 2 L 0 : chiều dài cánh tay đòn m ρ air : tỷ trọng của không khí kg/m 3 ρ m : tỷ trọng của vật liệu làm quả tải kg/m 3 Sai số của mô men phụ thuộc vào các sai số của từng yếu tố tham gia vào công thức tính: (1.3) (1.4) "#=#"#/7AB+<(3)/&CD( - Sai số do nhiệt độ: Khi có sự thay đổi của nhiệt độ thì cánh tay đòn sẽ thay đổi do dãn nở nhiệt ∆L t = L.∆t.α (1.5) Trong đó: L: chiều dài của cánh tay đòn ∆L: sai số gây ra do giãn nở nhiệt α: Hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu làm cánh tay đòn 9 Đồ án tốt nghiệp Vật liệu làm cánh tay đòn là hợp kim nhôm α=2,4.10 -5 (1/K), L = 200 mm, ∆t=1 0 C, độ dãn dài của cánh tay đòn sẽ là : ∆L t =200.1.2,4.10 -5 =0,0048mm=4,8µm Nếu vật liệu là thép Cacbon α=1,2.10 -5 (1/K) thì: ∆L t =200.1.1,2. 10 -5 =0,0024mm=2,4µm - Dung sai chế tạo bán kính quay + Sai lệch kích thước tay đòn: Sai số kích thước do chế tạo cánh tay đòn ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị mô men tạo ra. Khi chế tạo tay đòn với cấp chính xác kích thước đường kính là 6, miền dung sai h, đường kính 400mm thì trị số dung sai là 40µm + Sai số hình dáng: Giá trị dung sai độ tròn và độ đồng trục tương ứng với giá trị sai lệch kích thước, với Φ400h6 thì dung sai độ tròn tương ứng là 16µm và độ đồng trục tương ứng với bề mặt quay Φ100h6 là 25µm. Sai lệch này ảnh hưởng trực tiếp tới giá trị bán kính tại điểm treo tải, do đó ảnh hưởng tới giá trị mô men tạo ra. Giả thiết trục treo tải là hoàn toàn tròn có tâm O được đặt lệch khỏi tâm quay O 1 của hệ đo 1 khoảng e tại góc lệch so với phương ngang ϕ (hình 1.6). Hàm biến thiên của độ lệch tâm: X = e.sinϕ (1.6) Bán kính cánh tay đòn R tđ được tính theo công thức: 10 [...]... nhưng khi trình độ công nghệ chế tạo còn ở mức thấp thì hiện tượng tiếp xúc giữa bề mặt đệm khí và trục quay chưa khử hết được, vẫn bị chạm ở một số đỉnh Nếu kể đến cả sai số do mô men ma sát thì giá trị m men chuẩn sẽ cân bằng với tổng mô men ma sát và m men kháng của thiết bị cần lấy chuẩn: (1.20) Trong đó: Tms: Mô men gây ra do ma sát tại ổ trục (1.21) Trong đó: k: hệ số ma sát tại ổ quay 15 Đồ án tốt... ; Sai do mô men do ma sát 10-4 Thay vào phương trình 1.22 sai số chế tạo cánh tay đòn phải thỏa mãn: Như vậy với bán kính cánh tay đòn là 200mm thì sai số cho phép là 36,7µm=0,0367mm Sai số này sẽ được phân phối cho các sai số ảnh hưởng đến 16 Đồ án tốt nghiệp cánh tay đòn như sai số do nhiệt độ, sai số kích thước chế tạo, độ không đồng trục, độ cong trục, sai số do biến dạng dưới tác dụng của quả tải... hình nghiên cứu trong nước - Tại Viện Đo lường - Cục Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng - Bộ Khoa học Công nghệ hiện có thiết bị hiệu chuẩn M men, clê m men M men dung để hiệu chỉnh được tạo ra bằng cách dùng quả cân để tạo lực với cánh tay đòn đã biết Phương pháp này gặp vấn đề về kích thước chính xác của cánh tay đòn và tổn thất do truyền momen - Trung tâm Đo lường quân đội đã nghiên cứu chế tạo thiết... vào 2 đầu Các cánh tay đòn có đặc điểm như sau: - 2 cánh tay đòn 2 bên phải đối xứng với nhau Phải có chiều dài xác định Chiều dài của cánh tay đòn không thay đổi khi cánh tay đòn quay Dưới đây là 1 số cấu trúc cánh tay đòn của các máy đo mô men chuẩn 32 Đồ án tốt nghiệp Hình 2.9: Cánh tay đòn của máy đo mô men chuẩn tại trường đại học quốc gia Nam Phi Hình 2.10: Cánh tay đòn trong máy 20 kN.m-DWTSM... lực nâng của đệm khí phụ thuộc vào các thông số kích thước của đệm khí như chiều dài, chiều rộng của đệm khí, kích thước của rãnh khí như hình dạng rãnh, độ dài của rãnh, độ sâu của rãnh Và khe hở z của đệm khí và áp suất nguồn P0 cấp vào đệm Mặt khác, theo đề tài cấp bộ mã số B2005-28-163 do PGS Nguyễn Tiến Thọ chủ trì "Nghiên cứu chế tạo hệ dẫn động của máy đo 3 tọa độ" cho thấy tỷ số 29 Đồ án tốt... tải P là trọng lượng của trục quay R: bán kính ổ trục Theo phân tích như trên thì sai số do cánh tay đòn ảnh hưởng nhiều nhất đến giá trị mô men chuẩn được tạo ra Với yêu cầu độ không đảm bảo đo là 10-4-, tức là ∆T/T=3.10-4 Sai số tuyết đối của giá trị chuẩn m men do từng thành phần gây ra: Sai số tương đối của giá trị chuẩn mô men do từng thành phần gây ra: (1.22) Yêu cầu Các sai số thành phần có thể... /AIST 2.4.2 Thiết kế cánh tay đòn Trong đồ án, yêu cầu đặt ra thiết kế máy đo mô men xoắn chuẩn 0,25kN.m vì vậy chọn chiều dài của cánh tay đòn lý thuyết là 500mm và cánh tay có thể chịu được tải tối đa là 50Kg Với chiều dài của cánh tay đòn lý thuyết là 500mm tính toán cho chiều dài của cánh tay đòn thực tế Đai bao trục có đường kính ngoài là 275mm chiều dài của bề mặt lắp ráp các cánh tay đòn là 134mm... 8µm) thì độ cứng của các đệm khí cần đạt là: K=400N/24,8µm=16N/µm≅1,6kg/µm Điều đó tức là độ cứng nhỏ nhất của đệm khí cần thiết kế chế tạo đạt 1,6kg/µm 2.2.5 Phương trình tính lực nâng của đệm khí Tham khảo đồ án tốt nghiệp ngành K48 ngành cơ khí chính xác và quang học "Thiết kế chế tạo máy đo 3 tọa độ" về tính toán lực nâng của đệm khí chữ nhật có rãnh hình chữ nhật một lỗ tiết lưu làm mô hình đệm khí... đường cong với bán kính là 500mm, 5 lỗ ∅20 để giảm trọng lượng của cánh tay đòn Chiều rộng của cánh tay đòn là 75mm và độ dày là 15mm Hình 2.11: Phần đầu của cánh tay đòn Bản vẽ chi tiết của phần đầu của cánh tay đòn được thể hiện trong phần phụ lục 34 Đồ án tốt nghiệp Thêm vào đó chúng ta khoan thêm 3 lỗ ∅8 để lắp thêm 3 miếng chữ U để hạn chế dao động của dây cáp treo tải khi cánh tay đòn quay... (7) - M men lực Máy chuẩn M men 2020 (4) (3) 2015 1.10-3 1.10-3 2.2 Thiết kế ổ khí quay 2.2.1 Khái niệm về đệm khí Giả thiết có một vật nặng Q dịch chuyển trên sống dẫn SD (hình 2.1) Tiếp xúc giữa vật và sống dẫn là tiếp xúc của hai vật rắn, có hệ số ma sát f lớn Khi có bôi trơn có thể giảm tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt và giảm hệ số ma sát f Phát triển ý tưởng ấy người ta đặt vật nặng lên một chiếc . hiểu, nghiên cứu về quá trình chế tạo một số bộ phận của máy chuẩn mô men; tiến hành một số thí nghiệm và giải quyết những bài toán công nghệ đặt ra khi chế tạo. Tiếp cận và tham gia vào một đề. ĐO M MEN THIẾT BỊ HIỆU CHUẨN M MEN CHÌA VẶN, CLÊ LỰC MÁY CHUẨN M MEN Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ dẫn xuất chuẩn đơn vị đo m men Dụng cụ vặn vít như tuốc lô vít, chìa vặn, clê lực có bộ phận đo mô men. treo vào một sợi dây vòng qua đĩa bán kính R gây ra một momen quay T. Mô men T này sẽ cân bằng với mô men kháng của thiết bị đo mô men cần hiệu chuẩn. 3 Hình 1.1: Nguyên lý tạo mô men P=m.g R