ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - NGUYỄN THU HƢỜNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM XOẮN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên – 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi là: Nguyễn Thu Hƣờng - Học viên cao học lớp K15 chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, khóa 2012 - 2014 trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên Sau hai năm học tập, rèn luyện nghiên cứu trƣờng, lựa chọn thực đề tài tốt nghiệp “ Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm xoắn” Đƣợc giúp đỡ hƣớng dẫn tận tình Thầy giáo PGS.TS Ngô Nhƣ Khoa nỗ lực thân, đề tài đƣợc hoàn thành Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu Luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Thái Nguyên, ngày 27 tháng 12 năm 2014 Học viên Nguyễn Thu Hƣờng Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Lời xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Ngô Nhƣ Khoa Thầy tận tình hƣớng dẫn, bảo,giúp đỡ Tôi nhiều trình Tôi nghiên cứuvàhoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Chú Nguyễn Đức Dũng – Xƣởng khí Dũng Trình, Chú nhiệt tình giúp đỡ, bảoTôi thời gian Tôi triển khai thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Phòng quản lý đào tạo sau đại học, Khoa Cơ khí môn Chế tạo máy tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Cuối Tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn gia đình Tôi, bạn bèđã ủng hộ động viên Tôi suốt trình làm luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Nguyễn Thu Hƣờng Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii CHƢƠNG 1TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐO MOMEN 10 CHƢƠNG 2CƠ SỞ BÀI TOÁN THIẾT KẾ 2.1 Cơ sở xác định thông số kĩ thuật thiết bị 2.1.1 Momen xoắn vùng đàn hồi 2.1.2 Momen xoắn vùng biến dạng dẻo 2.2 Phân tích toán thiết kế 2.3 Chọn sơ thành phần cho thiết bị 13 CHƢƠNG 3THIẾT KẾ HỆ THỐNG 27 3.1 Thiết kế hệ thống thiết bị thí nghiệm 27 3.2 Kiểm nghiệm khả tải truyền 29 3.2.1 Bộ truyền đai 29 3.2.1.1 Kiểm nghiệm khả tải bánh đai chủ động 29 3.2.1.2 Kiểm nghiệm khả tải bánh đai bị động 30 3.2.2 Bộ truyền xích 34 3.3 Xác đinh khả tải cho thiết bị thí nghiệm 37 CHƢƠNG 4THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ TẠO MOMEN XOẮN 39 4.1 Thiết kế khung đỡ 39 4.2 Thiết kế đĩa kẹp 39 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4.3 Thiết kế tay đòn 39 4.4 Thiết kế trục 40 CHƢƠNG HIỆU CHỈNH THIẾT BỊ 48 5.1 Thiết kế mô hình hiệu chỉnh 48 5.2 Kết đánh giá 50 5.3 Kết luận kiến nghị 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 57 Bảng kết thí nghiệm lần đo lực mô hình thí nghiệm 57 Bảng xử lí kết đo tính toán quy đổi giá trị điện áp loadcell 59 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Kí hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ τ Ứng suất cắt σ Ứng suất pháp G Modun đàn hồi cắt E Modun đàn hồi θ Góc xoắn tỉ đối υ Góc xoắn tuyệt đối ρ,R Bán kính trục chịu xoắn D, d Đƣờng kính trục chịu xoắn γ Biến dạng cắt 10 Jp Momen quán tính 11 MZ, T Momen xoắn 12 MZY Momen xoắn miền đàn hồi 13 MZU Momen xoắn miền biến dạng dẻo 14 L, l Chiều dài 15 P Công suất xoắn trục mẫu thí nghiệm 16 PY Công suất xoắn trục mẫu thí nghiệm miền đàn hồi Công suất xoắn trục mẫu thí nghiệm miền biến 17 PU dạng dẻo 18 Pdc Công suất động Công suất động xoắn trục mẫu thí nghiệm miền 19 đàn hồi PYdc Công suất động xoắn trục mẫu thí nghiệm miền 20 PUdc biến dạng dẻo 21 η Hiệu suất 22 n Tốc động vòng quay 23 i Tỉ số truyền truyền 24 Lđai Chiều dài dây đai Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 25 Loại dây đai K a 26 * , a1 Khoảng cách trục Số chêm dây đai 30 [P0] Công suất cho phép 31 Kd Hệ số tải trọng động 32 Cα Hệ số kể đến ảnh hƣởng góc ôm bánh đai nhỏ 33 Cl Hệ số kể đến ảnh hƣởng đến chiều dài đai 34 Cu Hệ số kể đến ảnh hƣởng tỉ số truyền 35 v Vận tốc 36 qm10 Khối lƣợng 1m đai có 10 chêm 37 Mtd, Mx, My Momen ngoại lực 38 F0đai Lực căng đai ban đầu 39 Fr Lực hƣớng kính tác dụng lên trục 40 Fvđai Lực căng đai lực li tâm sinh 41 Ft Lực vòng 42 Z1 , Z2 Số đĩa xích 43 Q Tải trọng phá hủy xích 44 D0 , Da , Df Đƣờng kính vòng chia, vòng đỉnh, vòng chân đĩa xích 45 Z Giá trị điện áp ứng với Kg loadcell 46 M Khối lƣợng 47 Vin Điện áp kích thích 48 D Vout Điện áp đầu hiển thị 3570 49 QĐ Vout Điện áp đầu quy đổi theo điện áp loadcell 50 TB Vout Điện áp đầu trung bình hiển thị 3570 51 TT Vout Điện áp đầu tính toán loadcell 52 VKD Điện áp khoảng đo 53 ∆% Sai số t F Z Z d Zđai l 29 u Góc ôm lắp bánh đai C α K 28 C Đƣờng kính bánh đai C   27 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Số hiệu Nội dung Trang Hình 1.1 Thiết bị đo momen dạng tĩnh Hình 1.2 Thiết bị đo lực xiết hay vặn nắp chai Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Thiết bị đo momen dạng động sử dụng thu tín hiệu có vòng trƣợt – chổi quét Thiết bị đo momen dạng động sử dụng thu sử dụng máy biến áp quay sử dụng khớp nối Thiết bị đo momen dạng động sử dụng thu tín hiệu không dây ( sóng hồng ngoại radio ) 3 Hình 1.6 Cấu tạo thiết bị đo momen dạng động vòng trƣợt – chổi quét Hình 1.7 Thiết bị thí nghiệm xoắn gia lực tay Hình 1.8 Thiết bị thí nghiệm xoắn gia lực động Hình 2.1 Sơ đồ xác định đặc tính xoắn vật liệu Hình 2.2 Nguyên lí hoạt động thiết bị thí nghiệm 12 Hình 3.1 Sơ đồ thiết kế thiết bị thí nghiệm xoắn 25 Hình 3.2 Sơ đồ đoạn trục lắp bánh đai bị động ổ 29 Hình 3.3 Biểu đồ momen ngoại lực tác dụng lên trục lắp bánh đai ổ 30 Hình 3.4 Sơ đồ đoạn trục lắp xích ổ 32 Hình 3.5 Biểu đồ momen ngoại lực tác dụng lên trục lắp xích ổ 32 Hình 4.1 Hình vẽ 3D thiết kế, chế tạo khung đỡ 37 Hình 4.2 Bản vẽ chế tạo đĩa kẹp 38 Hình 4.3 Hình vẽ 3D tay đòn lắp với loadcell, gối trục vẽ chế tạo tay đòn 39 Hình 4.4 Bản vẽ chế tạo trục 40 Hình 4.5 Mô hình 3D thiết bị thí nghiệm hoàn chỉnh 41 Hình 4.6 Thiết bị đo hoàn chỉnh 42 Hình 5.1 Mô hình thí nghiệm giá trị lực tác dụng – điện áp 44 Hình 5.2 Đồ thị momen - điện áp đầu hiển thị 3570 48 DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Nội dung Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN Trang http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng tra modun ứng suất cho số vật liệu thông dụng Bảng giá trị momen lớn vùng đàn hồi vùng biến dạng dẻo số vật liệu thông dụng Bảng giá trị góc xoắn lớn vùng đàn hồi số vật liệu thông dụng 19 10 Bảng 2.4 Bảng giá trị công suất xoắn 14 Bảng 2.5 Bảng tỉ số truyền i 16 Bảng 2.6 Bảng hiệu suất phƣơng án ghép nối truyền 17 Bảng 2.7 Bảng tính sơ công suất động 18 Bảng 3.1 Thông số đĩa xích 26 Bảng 3.2 Thông số xích lăn hai dãy 26 Bảng 5.1 Bảng thông số loadcell 43 Bảng 5.2 Bảng tính toán sai số phép đo 46 Bảng Bảng kết lần thí nghiệm 51 Bảng Bảng kết xử lí kết thí nghiệm quy đổi điện áp 54 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐO MOMEN Việc xác định giá trị momen xoắn có ý nghĩa quan trọng nhiều lĩnh vực thực tiễn.Giá trị momen xoắn dùng để xây dựng đƣờng đặc tuyến làm việc động cơ, máy phát, từ xác định đƣợc công suất động cơ, máy phát xác định khả tải động cơ, dùng để xác định momen quay bánh đà, hộp giảm tốc Giá trị momen xoắn cũngđƣợc dùng việc xác định lực vặn bulong – đai ốc mối ghép kẹp chặt chi tiết, đặc biệt mối ghép kẹp chặt chi tiết chuyển động để tránh tƣợng tự tháo lỏng, hay dùng để xác định lực vặn sử dụng trình đóng nắp chai tự động Trong lĩnh vực học vật liệu, giá trị momen xoắn đƣợc xác định nhằm khảo sát ứng xử học vật liệu trạng thái trƣợt túy Thông qua việc đo giá trị momen xoắn,góc xoắn, biến dạngsẽ cho phép xây dựng biểu đồ momen xoắn – góc xoắn hay biểu đồmomen xoắn – biến dạng vùng đàn hồi vùng biến dạng dẻo vật liệu Từ đó, dùng cho việcxác định modun đàn hồi trƣợt cách trực tiếp dùng để xây dựng biểu đồ ứng suất – biến dạng cắtvà xác địnhgiá trị ứng suất cắt lớn đối vớimỗi loại vật liệu Bên cạnh đó, việc xây dựng mối tƣơng quan momen xoắn – góc xoắn, ứng suất – biến dạng cắt vật liệu đƣợc dùng làm sở toán tính toán thiết kế trục truyền động kĩ thuật, cho phép xác định sơ loại vật liệu kích thƣớc trục đƣợc thiết kế, dùng cho toán tối ƣu hóa thiết kế kĩ thuật Trong thực tế có thiết bị đo giá trị momen xoắn : thiết bị đo momen xoắn dạng tĩnh thiết bị đo momen xoắn dạng động Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 47 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí Cách vận hành thiết bị: Trục mẫu đƣợc kẹp chặt đầu đĩa kẹp Việc thay đổi khoảng cách gá kẹp trục mẫu đƣợc dịch chuyển cấu vít me – đai ốc, tay đòn lắp loadcell trƣợt giá đỡ thiết bị Gối trục có chuyển động quay lắp với hộp giảm tốc động cơ, động cơđƣợc nối với công tắc tơ dùng để điều khiển chiều quay (công tắc tơ dùng để điều khiển động quay chiều kim đồng hồ quay ngƣợc chiều kim đồng hồ)và nối với nút ấn điều khiển Trong trình thí nghiệm xoắn trục, việc dừng động để quan sát ghi chép số liệu kết đo nhƣ việc điều khiển chiều quay động đƣợc thực nút ấn nối với công tắc tơ Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí 48 CHƢƠNG HIỆU CHỈNH THIẾT BỊ 5.1 Thiết kế mô hình hiệu chỉnh Thiết bị đƣợc chế tạo thiết bị tao momen Giá trị momen đo đƣợc momen phản lực tích số lực tác dụng với chiều dài cánh tay đòn Giá trị lực tác dụng đƣợc đo loadcell IL 1000 vàhiển thị hiển thịDC Strain Gage 3570 Thông số loadcell IL 1000 Phạm vi đo 1000 kg Quá tải 150% Điện áp đầu 2±0,002 mV/V Điện áp kích thích - 15 V Bảng 5.1 Bảng thông số loadcell Việc xây dựng mô thí nghiệm nhằm mục đích xác định quan hệ giá trị lực tác dụng – điện áp đầu hiển thị 3570 để so sánh kết đo thực với kết tính toán theolí thuyết đánh giá sai số phép đo Sử dụng điện áp kích thích 10V, tính toán điện áp đầu cho giá trị momen với điện áp loadcell mV/V Chiều dài cánh tay đòn đƣợc thiết kế chế tạo cho thiết bị thí nghiệm 0,254 m 1000 kg load cell tƣơng ứng với giá trị điện áp kích thích 10V đƣợc tính theo hệ thức sau: 1:1000 kg = Z : 20 mV Z 2.10 = 0,02 (mV) 1000 Vậy 1Kg tƣơng ứng với 0,02 mV Mô hình kiểm nghiệm giá trị lực sử dụng tay đòn 1m điện áp cài đặt hiển thị thiết bị 3570 có giá trị 1,5 mV/V – 10 V Hệ thức liên hệ mô hình kiểm nghiệm nhƣ sau: M z  M 2l5  M 3l6 Thực hiện: Nguyễn Thu Hường (5.1) Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 49 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí Với: - M2, M3(Kg): lực tác dụng lên cân đo loadcell - l5, l6: chiều dài tay đòn mô hình kiểm nghiệm chiều dài tay đòn lắp loadcell, l5= 1m, l6 = 0,254 m Hệ thức quy đổi giá trị điện áp hiển thị 3570 giá trị điện áp loadcell nhƣ sau với VKD  5(V ) : QĐ D Vout  Vout  1,5  Vin (mV ) VKD (5.2) QĐ Với: - Vout (mV ) : điện áp quy đổi giá trị điện áp thực loadcell D - Vout (mV ) :điện áp hiển thị hiển thị 3570 - Vin (mV ) :điện áp kích thích - VKD (mV ) :điện áp khoảng đo cho hiển thị 3570 Việc gia lực xác định giá trị lực tƣơng ứng với giá trị điện áp hiển thị thiết bị 3570 đƣợc thực kích thủy lực Mô hình thí nghiệm xác định giá trị momen nhƣ sau: Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí 50 s Loadcell DC strain gauge 3570 Kích thủy lực Cân đồng hồ thị lực tay đòn Hình 5.1 Thực nghiệm đo giá trị lực tác dụng – giá trị điện áp 5.2 Kết đánh giá Tiến hành bƣớc thực nghiệm:Tạo momen cách gia lực cánh tay đòn thông qua cấu kích thủy lực, ghi nhận giá trị cân đồng hồ đo giá trị điện áp loadcell hiển thị 3570 Từ kết đo đƣợc đánh giá sai số theo công thức: %  QĐ TT Vout  Vout TT Vout  100 TT Với: - Vout (mV ) : điện áp tính toán theo lí thuyết loadcell Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí 51 Kết bƣớc đo đƣợc cho bảng sau: M1 (kg) Mz(N.m) M2 (kg) QĐ (mV) Vout TT (mV) Vout ∆% 50 19,69 0,382 0,394 -2,97 70 27,56 0,53 0,551 -3,84 90 35,43 0,6855 0,709 -3,27 10 100 39,37 0,766 0,787 -2,72 12 120 47,24 0,912 0,945 -3,48 14 140 55,12 1,068 1,102 -3,12 15 150 59,06 1,124 1,181 -4,83 17 170 66,93 1,279 1,339 -4,45 19 190 74,80 1,456 1,496 -2,68 20 200 78,74 1,54 1,575 -2,21 22 220 86,61 1,674 1,732 -3,36 24 240 94,49 1,828 1,890 -3,27 25 250 98,43 1,916 1,969 -2,67 27 270 106,30 2,086 2,126 -1,88 29 290 114,17 2,237 2,283 -2,03 30 300 118,11 2,322 2,362 -1,70 32 320 125,98 2,468 2,520 -2,05 34 340 133,86 2,65 2,677 -1,01 35 350 137,80 2,726 2,756 -1,09 37 370 145,67 2,856 2,913 -1,97 39 390 153,54 3,012 3,071 -1,92 40 400 157,48 3,085 3,150 -2,05 42 420 165,35 3,251 3,307 -1,70 44 440 173,23 3,396 3,465 -1,98 45 450 177,17 3,472 3,543 -2,01 47 470 185,04 3,624 3,701 -2,07 49 490 192,91 3,802 3,858 -1,46 50 500 196,85 3,891 3,937 -1,17 52 520 204,72 3,967 4,094 -3,11 Bảng 5.2 Bảng so sánh sai số phép đo Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí 52 QĐ Với: + Vout (mV ) : Điện áp quy đổi giá trị điện áp thực loadcell TT + Vout (mV ) :Điện áp tính toán theo lí thuyết loadcell M1 (kg) Mz(N.m) M2 (kg) QĐ (mV) Vout TT (mV) Vout ∆% 54 540 212,60 4,183 4,252 -1,62 55 550 216,54 4,249 4,331 -1,89 57 570 224,41 4,459 4,488 -0,65 59 590 232,28 4,623 4,646 -0,49 60 600 236,22 4,674 4,724 -1,07 62 620 244,09 4,867 4,882 -0,31 64 640 251,97 5,057 5,039 0,35 65 650 255,91 5,134 5,118 0,31 67 670 263,78 5,295 5,276 0,37 69 690 271,65 5,385 5,433 -0,88 70 700 275,59 5,476 5,512 -0,65 72 720 283,46 5,718 5,669 0,86 74 740 291,34 5,87 5,827 0,74 75 750 295,28 5,954 5,906 0,82 77 770 303,15 6,119 6,063 0,92 79 790 311,02 6,283 6,220 1,01 80 800 314,96 6,363 6,299 1,01 82 820 322,83 6,521 6,457 1,00 84 840 330,71 6,672 6,614 0,87 85 850 334,65 6,773 6,693 1,20 87 870 342,52 6,946 6,850 1,40 89 890 350,39 7,105 7,008 1,39 90 900 354,33 7,185 7,087 1,39 92 920 362,20 7,337 7,244 1,28 94 940 370,08 7,52 7,402 1,60 95 950 374,02 7,614 7,480 1,79 97 970 381,89 7,765 7,638 1,67 99 990 389,76 8,009 7,795 2,74 100 1000 393,70 8,021 7,874 1,87 Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 53 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí Bảng 5.2 Bảng tính toán sai số phép đo Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 54 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí Từ bảng 5.2 cho thấy có sai số kết đo thực kết tính toán,sai số kết đo thực bao gồm: sai số chế tạo tay đòn, sai số loadcell, sai số hiển thị Từ kết số liệu đƣợc xử lítrong bảng 2( Phụ lục), sử dụng phần mền excel xây dựng phƣơng trình cho kết đo, giá trị đồ thị đƣợc xác định cách loại bỏ bớt nhiễu sau lần thí nghiệm lấy trung bình cho giá trị kết đo Đồ thị mối quan hệ momen điện áp hiển thị hiển thị 3570 nhƣ sau : Hình 5.2 Đồ thị momen – điện áp đầu hiển thị 3570 D Phƣơng trình Vout = 0,0026MZ(mV) với sai số bình phƣơng R2 = 0,9994 phƣơng trình đặc trƣng cho mối tƣơng quan lực tác dụng điện áp đầu hiển thị 3570 Phƣơng trình đƣợc dùng để xác định giá trị momen tiến hành thí nghiệm xoắn vật liệu thiết bị đo.Với sai sốcủa kết đo:  max  2,8%,   2, 2% Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 55 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí 5.3 Kết luận kiến nghị Việc triển khai thực đề tài đạt đƣợc số kết sau: - Đã thiết kế, chế tạo đƣợc thiết bị đo momen có phạm vi đo giá trị momen : Mz = : 1000 N.m với giá trị hiển thị đạt độ xác: M zmax  M z  2,8% ( N m) M zmin  M z  2, 2% ( N m) Phần trăm tải cho thiết bị: 5% - Thiết bị thí nghiệm xoắn đƣợc chế tạo có tốc độ quay n = 0,54 (vg/ph) phạm vi đo góc xoắn:  Trong vùng đàn hồi:    300  Trong vùng biến dạng dẻo:   3600 Thiết bị đƣợc chế tạo đƣợc sử dụng cho mục đích: - Tiến hành thí nghiệm quan sát, khảo sát đặc tính chịu xoắn vật liệu vùng đàn hồi vùng biến dạng dẻo vật liệu - Dùng cho việc thiết kế, chế tạo thiết bị đo momen tĩnh động ứng dụng thực tiễn Tuy nhiên, trình thực đề tài, điều kiện hạn chế nên thiết bị đƣợc chế tạo chƣa giải hết đƣợc vấn đề sau: - Thiết bị chƣa có tính chuyên dụng chƣa đƣợc tự động hóa: giá trị momen đo đƣợc không đƣợc hiển thị trực tiếp hiển thị mà giá trị momen đƣợc xác định tính toán quy đổi - Không có thiết bị chỉnh có độ xác cao để đánh giá, xác định lại xác sai số kết đo thiết bị đƣợc chế tạo Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 56 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, 2 PGS Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng, THs Phan Đăng Phong, Sổ tay thiết kế khí tập 1, 2, 3 Jame M Gere, Mechanics al of materials, sixth edition Torsion tests, www.sut.ac.th/engineering/Metal/ /10_Torsion%20test.p William J Palm III, System dynamics, Second edition Cataloge Flender ship standard industrial planetary gear unit, w3app.siemens.com/ /Documentsu20Catalogs/MD31.1_ Cataloge Shaft mount worm gear and bevel reducer www.emersonindustrial.com/en-US/ /Catalog/Form_9242E.pdf Dodge Gear engineering Cataloge www.baldor.com/pdf/CA1601_Catalog/CA1601.pdf Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 57 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí PHỤ LỤC Bảng kết thí nghiệm lần đo lực mô hình thí nghiệm F1 (kg) Mz ( N.m) 50 D1 Vout D2 Vout D3 Vout D4 Vout D5 Vout (mV ) 0,124 (mV ) 0,128 (mV ) 0,146 (mV ) 0,128 (mV ) 0,126 70 0,169 0,177 0,197 0,181 0,172 90 0,252 0,236 0,221 10 100 0,245 0,25 0,284 0,266 0,25 12 120 0,303 0,309 0,334 0,323 0,3 14 140 0,345 0,354 0,379 0,362 0,352 15 150 0,373 0,379 0,403 0,39 0,372 17 170 0,423 0,429 0,453 0,444 0,427 19 190 0,483 0,488 0,506 0,505 0,485 20 200 0,514 0,512 0,533 0,527 0,514 22 220 0,556 0,56 0,577 0,572 0,558 24 240 0,608 0,61 0,628 0,625 0,61 25 250 0,638 0,638 0,656 0,65 0,64 27 270 0,693 0,696 0,71 0,699 0,697 29 290 0,749 0,746 0,756 0,744 0,747 30 300 0,777 0,773 0,781 0,766 0,772 32 320 0,83 0,825 0,831 0,819 0,824 34 340 0,885 0,885 0,889 0,869 0,88 35 350 0,911 0,908 0,912 0,89 0,907 37 370 0,954 0,955 0,957 0,937 0,947 39 390 1,006 1,003 1,003 0,985 0,997 40 400 1,038 1,03 1,03 1,014 1,025 42 420 1,086 1,085 1,08 1,065 1,077 44 440 1,133 1,135 1,122 1,108 1,128 45 450 1,159 1,159 1,146 1,137 1,154 47 470 1,212 1,212 1,191 1,184 1,2 49 490 1,269 1,273 1,249 1,239 1,26 50 500 1,297 1,301 1,271 1,265 1,293 52 520 1,34 1,351 1,315 1,318 1,334 Bảng Bảng kết lần thí nghiệm Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 58 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí D1 Vout D2 Vout D3 Vout D4 Vout D5 Vout 540 550 570 590 600 620 640 650 670 690 700 720 740 750 770 790 800 820 840 850 870 890 900 920 940 950 970 990 (mV ) 1,397 1,425 1,481 1,535 1,564 1,617 1,676 1,7 1,755 1,806 1,834 1,893 1,945 1,974 2,03 2,094 2,117 2,172 2,221 2,257 2,314 2,37 2,399 2,448 2,519 2,555 2,605 2,662 (mV ) 1,408 1,44 1,495 1,548 1,578 1,628 1,69 1,717 1,772 1,825 1,915 1,964 1,992 2,047 2,115 2,149 2,023 2,258 2,298 2,364 2,416 2,449 2,498 2,566 2,594 2,649 2,704 (mV ) 1,366 1,393 1,449 1,5 1,525 1,58 1,649 1,679 1,735 1,79 1,821 1,88 1,938 1,965 2,023 2,088 2,117 2,168 2,225 2,258 2,318 2,368 2,395 2,448 2,507 2,533 2,588 2,643 (mV ) 1,371 1,399 1,459 1,518 1,544 1,592 1,656 1,689 1,737 1,789 1,821 1,874 1,927 1,957 2,008 2,066 2,137 2,183 2,212 2,27 2,322 2,347 2,396 2,454 2,484 2,536 2,58 (mV ) 1,389 1,425 1,483 1,54 1,566 1,622 1,691 1,717 1,768 1,824 1,853 1,91 1,961 1,988 2,042 2,101 2,129 2,181 2,226 2,258 2,314 2,367 2,391 2,441 2,494 2,526 2,572 2,622 1000 2,694 2,736 2,676 2,609 2,651 F1 (kg) Mz ( N.m) 54 55 57 59 60 62 64 65 67 69 70 72 74 75 77 79 80 82 84 85 87 89 90 92 94 95 97 99 100 Bảng Bảng kết lần thí nghiệm Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 59 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí Bảng xử lí kết đo tính toán quy đổi giá trị điện áp loadcell Do có sai số kết sử dụng loadcell: sai số tính lặp lại lần đo; sai số không tuyến tính tăng lực làm uốn cong đƣờng thẳng điện áp đầu ra; sai số biến dạng dƣ theo thời gian đo dƣới điều kiện lực tác dụng, môi trƣờng đo hay thông số ảnh hƣởng khác đƣợc giữ nguyên; sai số độ trễ lần đọc khác với giá trị lực, lần đọc thứ tăng lực từ giá trị nhỏ tới lớn lần đọc thứ giảm lực từ giá trị lớn nhỏ ; ảnh hƣởng nhiệt độ môi trƣờng đo tới hệ số giãn nở nhiệt load cell Do đó, tiến hành xử lí số liệu đo đƣợc cách loại bỏ nhiễu tính giá trị trung bình với kết đovà tính toán quy đổi giá trị điện áp đo thực loadcell Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 60 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí TB QĐ F1(kg) Mz(N.m) V D1* (mV) V D 2* (mV) V D3* (mV) Vout (mV) Vout (mV) out out out 50 0,126 0,128 0,128 0,127 0,382 70 0,181 0,172 0,177 0,177 0,530 90 0,221 0,236 0,229 0,686 10 100 0,266 0,25 0,25 0,255 0,766 12 120 0,3 0,303 0,309 0,304 0,912 14 140 0,362 0,352 0,354 0,356 1,068 15 150 0,372 0,373 0,379 0,375 1,124 17 170 0,423 0,427 0,429 0,426 1,279 19 190 0,483 0,485 0,488 0,485 1,456 20 200 0,512 0,514 0,514 0,513 1,540 22 220 0,556 0,558 0,56 0,558 1,674 24 240 0,608 0,61 0,61 0,609 1,828 25 250 0,638 0,64 0,638 0,639 1,916 27 270 0,693 0,696 0,697 0,695 2,086 29 290 0,744 0,746 0,747 0,746 2,237 30 300 0,772 0,773 0,777 0,774 2,322 32 320 0,819 0,824 0,825 0,823 2,468 34 340 0,88 0,885 0,885 0,883 2,650 35 350 0,907 0,908 0,911 0,909 2,726 37 370 0,947 0,954 0,955 0,952 2,856 39 390 1,003 1,003 1,006 1,004 3,012 40 400 1,025 1,03 1,03 1,028 3,085 42 420 1,08 1,085 1,086 1,084 3,251 44 440 1,128 1,133 1,135 1,132 3,396 45 450 1,159 1,154 1,159 1,157 3,472 47 470 1,2 1,212 1,212 1,208 3,624 49 490 1,26 1,269 1,273 1,267 3,802 50 500 1,293 1,297 1,301 1,297 3,891 52 520 1,315 1,318 1,334 1,322 3,967 Bảng Bảng kết xử lí kết thí nghiệm quy đổi điện áp Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật F1(kg) 61 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí D1* D 2* D3* TB QĐ (mV) Vout (mV) Vout (mV) Vout (mV) Vout (mV) Mz(N.m) Vout 54 540 1,389 1,397 1,397 1,394 4,183 55 550 1,399 1,425 1,425 1,416 4,249 57 570 1,481 1,483 1,495 1,486 4,459 59 590 1,535 1,54 1,548 1,541 4,623 60 600 1,544 1,564 1,566 1,558 4,674 62 620 1,617 1,622 1,628 1,622 4,867 64 640 1,676 1,69 1,691 1,686 5,057 65 650 1,717 1,7 1,717 1,711 5,134 67 670 1,755 1,768 1,772 1,765 5,295 69 690 1,789 1,79 1,806 1,795 5,385 70 700 1,821 1,834 1,821 1,825 5,476 72 720 1,893 1,91 1,915 1,906 5,718 74 740 1,945 1,961 1,964 1,957 5,870 75 750 1,974 1,988 1,992 1,985 5,954 77 770 2,03 2,042 2,047 2,040 6,119 79 790 2,088 2,094 2,101 2,094 6,283 80 800 2,117 2,117 2,129 2,121 6,363 82 820 2,168 2,172 2,181 2,174 6,521 84 840 2,221 2,225 2,226 2,224 6,672 85 850 2,257 2,258 2,258 2,258 6,773 87 870 2,314 2,314 2,318 2,315 6,946 89 890 2,367 2,368 2,37 2,368 7,105 90 900 2,391 2,395 2,399 2,395 7,185 92 920 2,441 2,448 2,448 2,446 7,337 94 940 2,494 2,507 2,519 2,507 7,520 95 950 2,526 2,533 2,555 2,538 7,614 97 970 2,572 2,588 2,605 2,588 7,765 99 990 2,643 2,662 2,704 2,670 8,009 100 1000 2,651 2,676 2,694 2,674 8,021 Bảng Bảng kết xử lí kết thí nghiệm quy đổi điện áp Thực hiện: Nguyễn Thu Hường [...]... thiết bị xác định đặc tính chịu xoắn trên trục mẫu vật liệu đƣợc thí nghiệm Vì vậy tác giả chọn đề tài: “ Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm xoắn ” Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí 6 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ BÀI TOÁN THIẾT KẾ 2.1 Cơ sở xác định thông số kĩ thuật của thiết bị Thiết bị đƣợc thiết kế, chế tạo là thiết bị thí. .. Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 26 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí Việc tính toán momen và sơ bộ công suất trong chƣơng 2 đƣợc dùng làm cơ sở cho việc chọn mua các bộ truyền chính và động cơ dùng cho chế tạo thiết bị thí nghiệm xoắn Thực hiện: Nguyễn Thu Hường Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí 27 CHƢƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế hệ thống thiết bị thí nghiệm Trong thực... bị thí nghiệm (thiết bị tạo momen xoắn) , nguyên lí xác định giá trị momen do thiết bị tạo ra dựa vào định luật III Niuton: Định luật lực và phản lực Các thông số kĩ thuật của thiết bị bao gồm: Phạm vi giá trị momen xoắn và phạm vi góc xoắn mà thiết bị đo đƣợc Do đó, cơ sở để xác định các thông số kĩ thuật của thiết bị dựa trên ứng dụng lí thuyết sức bền vật liệu trong việc xác định đặc tính chịu xoắn. .. mẫu.Việc tính toán giá trị momen xoắn, góc xoắn cho trục chịu xoắn sẽ đƣợc dùng làm cơ sở để: + Xác định giá trị momen xoắn cần thiết mà thiết bị cần tạo ra khi tiến hành xoắn trục nhằm xác định đƣợc công suất của động cơ dùng trong thiết bị và phục vụ cho việc thiết kế, tính toán khả năng làm việc của các bộ truyền dùng trong việc chế tạo thiết bị + Xác định phạm vi đo góc xoắn trong vùng biến dạng đàn... trục xoắn của thiết bị thí nghiệm nên nằm trong khoảng n = 0,5 – 1 (vg/phút) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 15 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí Để xác định công suất của động cơ, tỉ số truyền và khả năng tải của các bộ truyền dùng cho thiết bị thí nghiệm, tiến hành tính toán công suất xoắn cần thiết cho các giá trị momen xoắn đƣợc thiết kế trên thiết. .. hành trên các máy thí nghiệm xoắn vật liệu : Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 5 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí Hình 1.7 Thiết bị thí nghiệm xoắn gia lực bằng tay Hình 1.8 Thiết bị thí nghiệm xoắn gia lực bằng động cơ Bên cạnh đó, trong lĩnh vực cơ học vật liệu, việc xây dựng đƣờng đặc tuyến momen – biến dạng hay momen – góc xoắn nhằm khảo sát... triển của các thiết bị cảm biến có độ chính xác cao, hiện nay hầu hết các thiết bị đo giá trị momen xoắn dạng tĩnh và thiết bị đo momen dạng động đều hoạt động dựa trên nguyên lí đo biến dạng của trục mẫu chịu xoắn nhờ bộ cảm biến cầu biến dạng strain gauge Trục chịu xoắn Strain gauge Hình 1.6 Cấu tạo thiết bị đo momen dạng động vòng trƣợt – chổi quét Trong chế tạo thiết bị đo momen xoắn, một trong...Luận văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật 2 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Cơ khí Hình 1.1 Thiết bị đo momen dạng tĩnh Thiết bị kiểm tra, xác định giá trị momen dùng cho việc thiết kế, chế tạo dụng cụ đo momen dạng cầm tay để xác định lực kẹp hay vặn của bulong Hình 1.2 Thiết bị đo lực xiết hay vặn nắp chai Thiết bị đo momen dùng để xác định lực vặn lắp chai, sử dụng... 2.3 Chọn sơ bộ các thành phần chính cho thiết bị Thiết bị đƣợc chế tạo là thiết bị tạo momen, nguyên lí xác định giá trị momen do thiết bị tạo ra đƣợc xác định thông qua việc đo giá trị momen phản lực trên gối cố định của cơ cấu kẹp trục mẫu Momen phản lực bằng tích số của lực tác dụng nhân với chiều dài cánh tay đòn Sơ đồ nguyên lí hoạt động của thiết bị thí nghiệm nhƣ sau : Số hóa bởi Trung tâm Học... tài, với mục đích chế tạo đƣợc thiết bị thí nghiệm có giá thành thấp, nên thiết kế và tính toán ban đầu cho thiết bị sẽ đƣợc hiệu chỉnh dựa trên cơ sở thông tin về thị trƣờng cung cấp thiết bị và điều kiện gia công thực tế Khảo sát thị trƣờng và chọn mua một số bộ phận chính cho thiết bị thí nghiệm Do tỉ số truyền của các bộ truyền đƣợc mua không đảm bảo đƣợc tốc độ quay của trục xoắn n = 0,5 – 1 vg/ph