Đang tải... (xem toàn văn)
Nhan đề : Nghiên cứu xây dựng hệ thống cơ điện tử phục vụ đo mòn vít me đai ốc bi máy CNC Tác giả : Đặng Quang Thẩm Người hướng dẫn: Trần Đức Toàn Từ khoá : Vít me; Đai ốc; Đai ốc bi; Hệ thống cơ điện tử Năm xuất bản : 2020 Nhà xuất bản : Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt : Tổng quan về vít me đai ốc bi; cơ sở lý thuyết tính toán và nguyên lý hệ thống đo mòn vít me đai ốc bi; tính toán và mô phỏng hệ thống đo mòn vít me đai ốc bi.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu xây dựng hệ thống điện tử phục vụ đo mịn vít me - đai ốc bi máy CNC ĐẶNG QUANG THẨM Ngành Cơ điện tử Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Đức Tồn Viện: Cơ khí HÀ NỘI, 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu xây dựng hệ thống điện tử phục vụ đo mịn vít me - đai ốc bi máy CNC ĐẶNG QUANG THẨM Ngành Cơ điện tử Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Đức Toàn Chữ ký GVHD Viện: Cơ khí HÀ NỘI, 2020 CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Đặng Quang Thẩm Đề tài luận văn: Nghiên cứu xây dựng hệ thống điện tử phục vụ đo mịn vít me - đai ốc bi máy CNC Chuyên ngành: Cơ điện tử Mã số SV: CB180014 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 29/10/2020 với nội dung sau: - Sửa tên hình ảnh, tên bảng bị sai - Gộp nội dung chương 3, chương vào thành chương (Chương 3) - Sửa, đánh số lại phần trích dẫn, tài liệu tham khảo - Sửa lỗi tả, lề nội dung luận văn Ngày 26 tháng 11 năm 2020 Giáo viên hướng dẫn TS Trần Đức Toàn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Tác giả luận văn Đặng Quang Thẩm LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu thực nội dung luận văn, em gặp nhiều khó khăn trang thiết bị vật tư để tiến hành thực luận văn Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn tới TS Trần Đức Toàn, người trực tiếp tận tình hướng dẫn giúp đỡ tháo gỡ khó khăn cho em suốt q trình nghiên cứu, thực nhiệm vụ luận văn Em xin chân thành cảm ơn tới tập thể thầy cô giáo môn Máy Ma sát học - Viện Cơ Khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện cho em làm việc giúp đỡ em trình nghiên cứu thực luận văn Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Đặng Quang Thẩm TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Luận văn nghiên cứu xây dựng hệ thống điện tử phục vụ đo mịn vít me đai ốc bi trình bày gồm 03 chương: Chương 1: Tổng quan vít me – đai ốc bi Nghiên cứu tổng quan vít me – đai ốc bi, đặc tính vít me đai ốc bi cơng trình nghiên cứu vít me – đai ốc bi ngồi nước Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn ngun lý hệ thống đo mịn vít me đai ốc bi Trong chương đưa lý thuyết tính tốn lượng mịn vít me-đai ốc bi ngun lý hệ thống đo mịn vít me -đai ốc bi Chương 3: Tính tốn mơ hệ thống đo mịn vít me-đai ốc bi Đưa yêu cầu hệ thống đo, xây dựng phương án thiết kê hệ thống đo tối ưu nêu phương pháp đo mịn vít me - đai ốc bi Mô hệ thống đánh giá kết đo thực nghiệm MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC BẢNG v MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VÍT ME – ĐAI ỐC BI 1.1 Tổng quan vít me – đai ốc bi 1.1.1 Đặc điểm vít me – đai ốc bi 1.1.2 Ứng dụng vít me – đai ốc bi 1.2 Phân loại vít me – đai ốc bi 1.2.1 Theo hình dáng kết cấu 1.2.2 Theo cấp xác 12 1.2.3 Theo công dụng 17 1.3 Các dạng hỏng vít me – đai ốc bi 18 1.4 Các đặc trưng, tính tốn vít me – đai ốc bi 21 1.4.1 Độ cứng chống biến dạng đàn hồi [19] 21 1.4.2 Tải tĩnh dọc trục danh nghĩa Coa [22] 21 1.4.3 Tải động dọc trục danh nghĩa Ca [22] 22 1.4.4 Tải dọc trục sửa đổi [22] 22 1.4.5 Tuổi thọ vít me – đai ốc bi [22] 23 1.5 Vật liệu làm vit me – đai ốc bi 24 1.6 Một số nghiên cứu vít me – đai ốc bi giới 25 1.7 Một số nghiên cứu Việt Nam 32 KẾT LUẬN CHƯƠNG I 33 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ NGUN LÝ HỆ THỐNG ĐO MỊN VÍT ME – ĐAI ỐC BI 34 2.1 Tổng quan mòn vật liệu 34 2.1.1 Khái niệm mòn mòn ma sát 34 2.1.2 Ảnh hưởng yếu tố đến mòn 35 2.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn lượng mịn vít me – đai ốc bi [5] 39 i 2.3 Phân tích, lựa chọn hệ thống đo sai số vít me – đai ốc bi 44 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 47 CHƯƠNG III TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐO MỊN VÍT ME – ĐAI ỐC BI 48 3.1 Yêu cầu máy thí nghiệm đo 48 3.2 Thiết kế khí máy thí nghiệm 48 3.2.1 Một số phương án bố trí hệ thống đo 48 3.2.2 Phương án tạo tải [5, 12, 13] 50 3.3 Hệ thống điều khiển máy thí nghiệm 54 3.3.1 Modul điều khiển Adruino 2560 .55 3.3.2 Giao diện điều khiển 59 3.3.3 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển hiển thị 60 3.4 Phương pháp đo 60 3.5 Tổ hợp máy thí nghiệm 63 3.6 Thông số mô tính tốn biến dạng 64 3.6.1 Xác định thông số mô 64 3.7 Kết mơ ví dụ thực nghiệm 65 KẾT LUẬN CHƯƠNG III 68 KẾT LUẬN CHUNG 69 Kết Luận: .69 Tài Liệu Tham Khảo 70 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Phương pháp xây dựng lên vít me – đai ốc bi Hình 1.2 Các phận vít me– đai ốc bi [1] Hình 1.3 Hình ảnh số truyền vít me– đai ốc bi Hình 1.4 Vít me– đai ốc bi sử dụng để dịch chuyển bàn máy trung tâm gia công [1] Hình 1.5 Vít me – đai ốc bi loại có ren trái loại có ren phải Hình 1.6 Vít me – đai ốc bi loại có ren đầu mối [29] Hình 1.7 Vít me – đai ốc bi loại có ren nhiều đầu mối [29] Hình 1.8 Đai ốc có ren nhiều đầu mối [29] Hình 1.9 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi theo lỗ đai ốc [29] Hình 1.10 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi kiểu ống [29] Hình 1.11 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi hai vịng ren [29] Hình 1.12 Vít me – đai ốc bi loại có kết cấu khử khe hở nhờ đệm [29] 10 Hình 1.13 Loại có hai rãnh bi, khoảng cách tăng (giảm) so với bước vít khoảng α [29] 11 Hình 1.14 Khử khe hở tăng kích thước bi [29] 11 Hình 1.15 Kết cấu khử khe hở đặt tải lò xo [29] 12 Hình 1.16 Thơng số độ xác bước vít me [17] 12 Hình 1.17 Rỉ sét bề mặt vít me – đai ốc bi [14,18] 19 Hình 1.18 Tróc rỗ bề mặt làm việc vít me – đai ốc bi [22] 19 Hình 1.19 Vít me – đai ốc bi bị cong trục vít me [16] 20 Hình 1.20 Mịn đai ốc, mịn trục vít vít me - đai ốc bi [12] 20 Hình 1.21 Mơ tả kiểu ma sát vít me - đai ốc bi [16] 26 Hình 1.22 Lượng mòn, tải đặt trước phụ thuộcvận tốc số hành trình [19] 27 Hình 1.23 Ảnh hưởng tốc độ quay trục vít đến tăng (giảm) tải đặt trước [11] 27 Hình 1.24 Mơ hình hóa hệ Bi chặn - vít me – đai ốc bi [22] 28 Hình 1.25 Tải tác động lên bi truyền vít me – đai ốc bi [32] 29 Hình 1.26 Quan hệ tần số bi vào tải, tốc độ quay nvàđường kính bi DW [27] 29 iii Hình 1.27 Thay đổi nhiệt độ truyền vít me – đai ốc bi [31] 30 Hình 1.28 Biến đổi nhiệt độ dẫn tới sai lệch vị trí đai ốc [30] 30 Hình 1.29 Quan hệ tuổi thọ tương mật độ nước chất bôi trơn [32] 31 Hình 1.30 Phân phối tải bi viên bi có lỗi kích thước [26] .31 Hình 2.1 Sự phụ thuộc mòn vào thời gian t quãng đường ma sát L [4] 34 Hình 2.2 Đồ thị nguyên tắc phụ thuộc mòn vào vận tốc [4] 36 Hình 2.3 Hệ hai lị xo chịu tải [5] 40 Hình 2.4 Quan hệ mịn tổng cộng mịn dọc trục [5] 41 Hình 2.5 Mơ hình hóa hệ Vít me – đai ốc – bi trước sau mịn [5] 44 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý phương án sử dụng đồng hồ so gắn cố định 49 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý phương án sử dụng đồng hồ so di động 49 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý phương án sử dụng kết hợp thước quang đo thẳng (LS) thước quang đo quay (RE) [5] 50 Hình 3.4 Sơ đồ đặt tải lên vít me – đai ốc bi .51 Hình 3.5 Tạo tải nhờ tải trọng .52 Hình 3.6 Tạo tải nhờ hệ thống thủy lực có pittong – xilanh tích hợp với sống trượt 53 Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển .54 Hình 3.8 Sơ đồ thành phần Adruino 2560 55 Hình 3.9 Giao diện điều khiển 59 Hình 3.10 Sơ đồ đo mịn B – mòn má trái ren 61 Hình 3.11 Sơ đồ đo mịn B – mòn má phải ren 61 Hình 3.12 Tổ hợp máy thí nghiệm 63 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 ep cho phép với truyền cần độ xác định vị cao [13] 14 Bảng 1.2 ep cho phép với truyền có khơng u cầu độ xác định vị cao [13] 14 Bảng 1.3Vup cho phép theo cấp xác [13] 14 Bảng 1.4 V300p cho phép theo cấp xác [13] 15 Bảng 1.5 V2πp cho phép theo cấp xác [13] 15 Bảng 1.6 Cấp xác cần thiết cho trục máy NSK [29] 16 Bảng 1.7 Cấp xác cần thiết cho trục máy HIWIN [15] 16 Bảng 1.8 Hệ số phụ thuộc độ xác 23 Bảng 1.9 Hệ số phụ thuộc xử lý khí nhiệt luyện thép 23 Bảng 1.10 Vật liệu phương pháp nâng cao chất lượng bề mặt 25 Bảng 1.11 Hệ số ma sát vít me – đai ốc bi theo mơ ước tính,so sánh [55] 26 Bảng 2.1 Mô tả sai lệch vị trí đai ốc biến dạng đàn hồi [5] 41 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật vít me – đai ốc bi 65 Bảng 3.2 Kết đo mòn 66 v nhận giá trị kỹ thuật số cho tín hiệu analog Lưu ý phải cẩn thận để lựa chọn điện áp tham chiếu bên bên chân Aref Dùng cho thiết bị đầu vào: Cảm biến nhiệt độ, cảm biến (như ldr, irled độ ẩm) thiết bị khác • Chân có Chức thay thế: - Chân SPI: Chân 22-SS, 23_SCK, 24-MOSI, 25-MISO - Các chân sử dụng cho giao tiếp nối tiếp với giao thức SPI để liên lạc thiết bị trở lên SPI cho phép bit phải thiết lập để bắt đầu giao tiếp với thiết bị khác - Ứng dụng: Lập trình điều khiển AVR, giao tiếp với người khác ngoại vi LCD thẻ SD • Chân I2C: Chân 20 cho SDA 21 cho SCK (Tốc độ 400khz) phép liên lạc hai dây với thiết bị khác Hàm sử dụng wire.begin () để bắt đầu chuyển đổi I2C, với wire.Read () để đọc liệu i2c wire.Write () để ghi liệu i2c Ứng dụng: Thiết bị đầu ra: LCD liên lạc nhiều thiết bị với hai dây Thiết bị đầu vào: RTC thiết bị khác • - PWM chân: Chân 2-13 sử dụng đầu PWM với hàm analogWrite () để ghi giá trị pwm từ 0-255 - Ứng dụng: Thiết bị đầu ra: Điều khiển tốc độ động cơ, ánh sáng mờ, pid cho hệ thống điều khiển hiệu • Chân UARTs: - Chân - RXD0, chân - TXD0 - Chân 19 - RXD1, chân 18 - TXD1 - Chân 17 - RXD2, chân 16 - TXD2 - Chân 15 - RXD3, chân 14 - TXD3 - Chân sử dụng cho giao tiếp nối tiếp bo mạch với máy tính hệ thống khác để chia sẻ ghi liệu Nó sử dụng với hàm serialBegin 57 () để cài đặt tốc độ truyền bắt đầu truyền thông với serial.Println () để in mảng ký tự (mảng char) thiết bị khác - Ứng dụng: Bộ điều khiển truyền thông máy tính • Chân ngắt: - Chân digital: 0,22,23,24,25,10,11,12,13,15,14 - Chân analog: 6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 - Chân sử dụng để ngắt Để kích hoạt chân ngắt phải cài đặt bật ngắt tồn cục - Ứng dụng: Bộ mã hóa vịng quay, nút bấm dựa ngắt nút khác • Chân ngắt phần cứng: Chân 18 - 21,2,3 ngắt phần cứng sử dụng cho ứng dụng ngắt Ngắt phần cứng phải bật với tính ngắt toàn cục để ngắt quãng từ thiết bị khác Các phần Arduino Mega: Giắc cắm nguồn DC: Cấp nguồn cho Arduino Mega từ 7-12V qua cổng Arduino Mega R3 có điều chỉnh điện áp nguồn cấp 5V 3.3V cho điều khiển Arduino cảm biến • AVR 2560: Đây vi điều khiển sử dụng để lập trình chạy tác vụ cho hệ thống Đây não hệ thống để điều khiển tất thiết bị khác mạch • ATmega8: Vi điều khiển sử dụng để liên lạc điều khiển thiết bị khác Bộ điều khiển lập trình cho giao tiếp USB tính lập trình nối tiếp • ICSP (ATmega8) (AVR 2560): Nó có tính lập trình sử dụng bus nối tiếp với lập trình AVR sử dụng giao tiếp SPI AVR 2560 lập trình để chạy hệ thống ATmega lập trình để liên lạc lập trình nối tiếp • Trong hệ thống điều kiển máy thí nghiệm này, modul adruino 2560 hỗ trợ kết nối nhiều đầu vào chuẩn giao tiếp khác nhau, sử dụng để 58 giao tiếp, nhận xử lý tín hiệu từ thiết bị cảm biến áp suất (hệ thống tạo tải), encoder (RE), thước quang (LS) qua chuẩn giao tiếp I2C, RS232 Nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính gửi tín hiệu phản hồi thiết bị đo 3.3.2 Giao diện điều khiển Phần giao diện điều khiển, học viên sử dụng ngơn ngữ lập trình Microsolt Visual Studio C# tạo để tạo giao diện điều khiển Hình 3.9 Giao diện điều khiển Trên hình giao diện điều khiển, có phím chức hiển thị kết phép đo + Số vịng quay: Điều khiển động tới vị trí lấy cần đo + Chạy thuận: Điều khiển động chạy thuận + Chạy nghịch: Điều khiển động chạy nghịch + Reset: Làm phép đo + Ghi liệu: Lưu liệu sau phép đo + Quãng đường (LS): Quãng đường di chuyển đai ốc đo thực tế LS + Quãng đường (RS): Quãng đường di chuyển đai ốc theo lý thuyết + Sai số mịn: Chính lượng mịn cần tìm phép đo thuận nghịch 59 3.3.3 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển hiển thị 3.4 Phương pháp đo Để xác định lượng mòn điểm (theo góc quay trục vít me), phải xác định xác vị trí điểm đo Trong hệ thống đo này, vị trí điểm đo xác định theo góc quay so với điểm chuẩn đặt trước Vị trí điểm xác định cho thí nghiệm Như phân tích ở trên, lượng mịn dọc trục lượng tăng lên sai lệch dọc trục vít me - đai ốc bi làm việc hai chiều, lượng mòn điểm đo sau khoảng thời gian tổng lượng mịn hai phía điểm Trong đó, lượng mịn phía xác định hiệu hai giá trị vị trí phía đai ốc sau hai lần đo, ứng với lúc bắt đầu kết thúc khoảng thời gian Sơ đồ đo mịn vít me - đai ốc bi thể hình 3.10 hình 3.11 60 Hình 3.10 Sơ đồ đo mòn B – mòn má trái ren Hình 3.11 Sơ đồ đo mịn B – mịn má phải ren 61 Trên hình: A: Điểm gốc với LS RE B: Vị trí đai ốc danh nghĩa A, quay vít me n vịng B1T: Vị trí thực điểm B đo lần 1, đặt tải tác dụng hướng từ phải qua trái B2T: Vị trí thực điểm B đo lần (sau khoảng thời gian chu kỳ), tải tác dụng theo hướng từ phải qua trái B1P: Vị trí thực điểm B đo lần 1, đặt tải tác dụng hướng từ trái qua phải B2P: Vị trí thực điểm B đo lần (sau khoảng thời gian chu kỳ), tải tác dụng theo hướng từ trái qua phải ∆1T: Sai lệch vị trí đai ốc thời điểm đo lần 1, chiều tải hướng từ phải qua trái ∆2T: Sai lệch vị trí đai ốc thời điểm đo lần 2, chiều tải hướng từ phải qua trái ∆1P: Sai lệch vị trí đai ốc thời điểm đo lần 1, chiều tải hướng từ trái qua phải ∆2P: Sai lệch vị trí đai ốc thời điểm đo lần 2, chiều tải hướng từ trái qua phải ∆T: Sai lệch vị trí đai ốc thời điểm đo lần đo lần 2, chiều tải hướng từ phải qua trái ∆P: Sai lệch vị trí đai ốc thời điểm đo lần đo lần 2, chiều tải hướng từ trái qua phải Theo hình 3.10, lượng mịn phía trái điểm B sau thời gian làm việc “t” hiệu sai lệch trước làm việc sau thời gian “t”: ∆T =(AB2T –AB) –(AB1T – AB) =AB2T - AB1T; Tương ứng, lượng mịn phía phải điểm B: ∆P = AB2P – AB1P (hình 3.11) Lượng mịn B sau thời gian làm việc “t”: ∆ = ∆T + ∆P (3.1) Thực đo mòn điểm cách có tải tốc độ ổn định (theo số vịng quay trục vít me), loại bỏ điểm độ (những điểm thuộc khoảng đầu cuối hành trình đai ốc) Các bước thực trình đo: - Các điểm chia (điểm lấy số liệu): 62 Loại bỏ điểm đầu cuối hành trình đai ốc dừng tăng tốc, tải vận tốc khơng ổn định nên lượng mịn sai lệch phi tuyến Theo [14], lấy điểm chia thuộc hành trình, cách đầu khoảng 40 (mm), lấy 12 điểm Bước 1: Chuẩn máy đo (chỉnh thông số tải vận tốc thông số đầu vào thí nghiệm) Bước 2: Reset chuẩn cho thiết bị đo (chỉ thực lần cho thí nghiệm, lấy số liệu vị trí gốc, lúc bắt đầu thí nghiệm) – Điểm A Bước 3: Điều chỉnh góc quay trục vít me (qua thể RE) vị trí đích cần đo (n vòng so với A) Cố định trục vít me Lưu lại số vị trí đai ốc thể LS Bước 4: Đặt tải dọc trục vào hai phía đai ốc Ghi lại số vị trí đai ốc LS phía (Thực tổng cộng lần bước Lấy số liệu trung bình lần) Bước 5: Làm tương tự bước 3, điểm đích cịn lại (“n + i”vịng) 3.5 Tổ hợp máy thí nghiệm Hình 3.12 Tổ hợp máy thí nghiệm Cấu tạo chung máy: (1): Hệ thống thủy lực tạo tải (2): Động servo dẫn động (3): Bộ truyền vít me – đai ốc bi (4): Hệ thống điều khiển, đo, đọc, ghi xử lý số liệu 63 Bộ truyền VMĐB (3) dẫn động nhờ động (2) thông qua trục cardan Đai ốc bi (3) ghép cố định với (1) tạo tải đặt lên đai ốc Lực tốc độ hai thơng số đầu vào thay đổi nhờ hệ thống điều chỉnh hệ thống thủy lực (1) modul điều khiển tốc độ động (2) đặt (4) Dùng lúc hai thiết bị đo phản hồi vị trí đai ốc Một thước đo thẳng (LS) độ phân giải µm/xung để phản hồi vị trí thực đai ốc qua hiển thị số, phản hồi góc quay trục vít me qua encoder động servo độ phân giải 5000 xung/vịng (tương đương 1µm/xung) để từ số vịng quay bước vít me (danh nghĩa) xác định lượng dịch chuyển đai ốc Cả hai tín hiệu từ hai thiết bị đo đưa vi điều khiển Adruino 2560 gửi đến máy tính điện tử để lưu trữ phân tích số liệu 3.6 Thơng số mơ tính tốn biến dạng 3.6.1 Xác định thơng số mơ • Thơng số trục vít me – đai ốc bi Bộ truyền vít me - đai ốc bi chọn nghiên cứu có mã hiệu R16-5T3-FSIGMã hiệu theo quy định ISO để xác định thông số vít me - đai ốc bi: Đường kính danh nghĩa d = 16; Bước ren Ph = 5; Chiều dài đoạn có ren trục vít me L = 250mm; Loại vít me - đai ốc bi T; Cấp xác vít me - đai ốc bi 7; Ren phải; Số vòng bi trục vít me Bảng 3.1 thể thơng số kỹ thuật vít me - đai ốc bi dùng thực nghiệm 64 Bảng 3.1 Thơng số kỹ thuật vít me – đai ốc bi STT Nội dung Đường kính trục vít me Bước vít me Chiều dài đoạn ren Kiểu đai ốc (P T) Cấp xác Chiều ren Số vòng ren làm việc Đường kính bi Giá trị 16 Đơn vị mm Ghi d1 mm Ph 250 T mm l1 R C7 phải 3,175 mm DW Đường kính lắp ghép đai ốc bi 30 mm D 10 11 Dung sai đường kính đai ốc bi Đường kính bích đai ốc g6 46 mm mm 12 13 Chiều dài đai ốc Chiều dày mặt bích đai ốc 54 12 mm mm 14 Đường kính tâm lỗ mặt bích 41 mm 15 16 Tải động dọc trục danh nghĩa Ca Tải tĩnh dọc trục danh nghĩa C0a 731 1331 kgf kgf • Các thơng số khác Tải dọc trục F = 3500 N 3.7 Kết mơ ví dụ thực nghiệm • Kết hệ thống đo mơ phần mềm Solidworks: 65 Hình 3.13 Mơ hệ thống đo mịn vít me – đai ốc bi • Ví dụ thực nghiệm Kết thực nghiệm đo mịn cho vít me – đai ốc bi có mã hiệu có mã hiệu R16-5T3-FSI-G, tải F=3500N, sau năm làm việc Bảng 3.2 Kết đo mòn Sau năm làm việc Điểm đích (RE) Vị trí đai ốc (LS) Sai lệch (µm)* L→R R→L L→R R→L ∑ 40.000 39.963,5 40.036,6 4,1 4,2 8,3 42.500 42.463,3 42.536,7 4,2 4,3 8,5 45.000 44.963,4 45.036,6 4,2 4,2 8,4 47.500 47.463,3 47.536,5 4,3 4,1 8,4 50.000 49.963,4 50.036,5 4,2 4,1 8,3 Ghi chú: (*): giá trị mòn sau trừ lượng biến dạng đàn hồi; L→R: hướng di chuyển đai ốc từtrái sang phải; R→L: hướng di chuyển đai ốc từ phải sang trái - Lượng mòn trung bỡnh sau nm: 8,4àm ã T lng mũn trung bình sai số cho phép cấp xác, ta tính tuổi thọ làm việc vít me – đai ốc bi: 66 Theo [13], sai số cho phép truyền vít me – đai ốc bi có cấp xác C7 sai lệch phía cho phép xác định: �ep7 � = �± lu 300 V300p � = �± 250∗50 300 � = |± 41,6| (µm) Sai lệch tối đa cho phép (ứng với tuổi thọ tối đa) với truyền C7: [U] = ∆max = ( ep7) = (41,6) = 83,2 (µm) => Tuổi thọ làm việc vít me – đai ốc bi có mã hiệu R16-5T3-FSI-G, tải F=3500N, là: Lh = ∆max 83,2 𝑈𝑈𝑈𝑈 = 8,4 ≈ 10 (năm làm việc) Vậy thời gian làm việc cịn lại vít me khoảng năm 67 KẾT LUẬN CHƯƠNG III Đã tìm kết cấu ngun lý máy đo mịn vít me – đai ốc bi tối ưu - Phương pháp bố trí, gá lắp thiết bị đo vị trí nêu luận văn có độ tin cậy cao, nhiều nhà khoa học sử dụng nghiên cứu biến dạng đàn hồi, rung động, sai lệch tích lũy bước vít, vít me – đai ốc bi - Độ xác thiết bị đo hợp lý, phù hợp với đo mịn nhiều loại vít me – đai ốc bi có cấp xác cao - Hệ thống đáp ứng yêu cầu đầu đề đo mịn vít me – đai ốc bi - Phương pháp đo dùng cho nhiều loại vít me – đai ốc bi khác 68 KẾT LUẬN CHUNG Kết Luận: Sau nghiên cứu, phân tích mơ tốn đo mịn vít me – đai ốc bi máy CNC , tác giả đạt kết định sau - Tác giả nghiên cứu lý thuyết yếu tố ảnh hưởng đến vít me – đai ốc bi Từ lý thuyết sở tính tốn đo mịn vít me – đai ốc bi xây dựng mơ hệ thống đo mịn vít me – đai ốc bi - Hệ thống đo mòn xây dựng thỏa mãn yêu cầu toán đặt ra, xác định độ mịn vít me – đai ốc bivới độ xác cao, hệ thống điều khiển điện tử hóa, giao diện điều khiển trực quan dễ sử dụng - Phương pháp đo dùng cho nhiều loại vít me – đai ốc bi khác Kiến Nghị: Từ kết luận văn: - Có thể tìm ngun nhân gây mịn vít me – đai ốc bi môi trường làm việc thực tế đưa giải pháp khắc phục - Xác định tuổi thọ nghiên cứu thêm hệ số tuổi thọ tính tốn, thiết kế hệ thống có vít me – đai ốc bi - Chọn chế độ làm việc, bôi trơn hợp lý, tiệm cận với môi trường làm việc nhà sản xuất đề 69 Tài Liệu Tham Khảo Tiếng Việt Nguyễn Doãn Ý (2009) Xử lý sốliệu thực nghiệm kỹ thuật Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Lê Văn Uyển, Vũ Lê Huy (2006) Tính tốn ứng suất tuổi thọ truyền đơng vít me - đai ốc bi Tuyển tập báo khoa học Hội nghị khoa học lần thứ 20– Đại học Bách khoa Hà Nội 3.Tạ Duy Liêm (1997) Máy công cụ CNC Robot Công nghiệp Nhà xuất Đại học Bách Khoa Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng (2005) Ma sát học Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Trần Đức Toàn (2015) Nghiên cứu tuổi thọ độ tin cậy vít me – đai ốc bi máy CNC điều kiện môi trường Việt Nam Luận án tiến sỹ kỹ thuật Nguyễn Doãn Ý (2008) Giáo trình ma sát, mịn bơi trơn Tribology Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt (1999) Sổ tay Công nghệ chế tạo máy – tập 1,2 Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Nguyễn Minh Tuyển (2005) Quy hoạch thực nghiệm Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Nguyễn Doãn Ý (2004) Độ tin cậy thiết kế chế tạo máy hệ khí Nhà xuất Xây dựng Tiếng Anh 10 A Verl, S Frey (2010) Correlation between feed velocity and preloading in ballscrew drives CIRP Annals–Manufacturing Technology 11.A Kamalzadeh, K Erkorkmaz (2007) Compensation of axial vibrations in ballscrew drives Ann, CIRP 56 (1) pp.373–378 12.Nskeurope.com 13 ISO 3408-3-2006(E) Ball screw–Part3: Acceptance conditions and acceptance tests 14 Adolf Frank, Fritz Ruech Thermal errors in CNC machine tools Forcus: Ballscrew expansion 15 Hiwin Technologies Company (2000) Ballscrews technical information 70 16 Rbrsi.com 17 ISO 3408-1-2006(E/F) Ball screw–Part1: Vocabulary and designation 18 Canudas de Wit, Olsson H, Astrom KJ, Lischinsky P (1995) A new model for control of systems with friction IEEE Trans Auto control 40(3) pp 419-425 19 ISO 3408-4-2006(E) Ball screw–Part4: Static axial rigidity 20 Steimeyer Catalog Introduction 21 TBI Motion Technology Co.,LTD (2012) Ball screw catalog 22 ISO 3408-5-2006(E) Ball screw–Part5: Static and dynami axial load ratings and operational life 23 C L Chen, M J Jang, K.C Lin (2004) Modeling and high-precision control of aball-screw-driven stage Precision Engineering 28 pp.483-495 24.Olaru D, Puiu GC, Balan LC, Puiu V (2006) A New Model to Estimate Friction Torque in a ball Screw System Product Engineering pp.333-346 25 C W Wei, J F Lin (2003) Kinematic ananlysis of the ball screw mechanism considering variable contact angles and elastic deformations ASME J.Mech.Des.125 (4) 717-733 26 Xuesong Mei, Maosaomi Tsutsumi, Tao Tao, Nuogang Sun (2003) Study on theLoad Distribution of the Ball Screw with Errors, Mechanism and Machine Theory,Volume 38, Issue 11 pp.1257-1269 27 Jerzy Z.Sobolewski Vibration of the ball screw drive (2012) Engineering Failure Analysis 241-8 28 Adolf Frank, Fritz Ruech Thermal errors in CNC machine tools Forcus: Ballscrew expansion 29 NSK Motion and Control ( 2008) Precision Machine Components 30 Josef Mayr, Jerzy Jedrzejewsky, Eckart Uhlmanm, M Alkan Donmez, Wolfgang Knapp, Frank Hartig, Klaus Wendt, Toshimichi Moriwaki, Paulshore, Robert Schmitt, Chirstian Brecher, Timo Wurz, Konrad Wegener (2012) Thermal issues inmachine tools CIRP Annals–Manufacturing Technology 31 Z.Z Xu, X.J Liu, H.K Kim, J.H.Shin, S.K.Lyu (2011) Thermal errors forecast and performance evaluation for an air-cooling ball screw system International Jounal of Mechine tools and Manufacture 51 pp.605-611 32 J.K Lancaster Areview of the influence of envirionmental humidity and water onfriction, lubrication and wear 71 ... biến dạng thay đổi vật liệu vùng tiếp xúc bề mặt chi tiết lắp ghép, tải trọng động làm xuất dòng điện cảm ứng thay đổi lớp biến dạng Sự thay đổi từ thông tạo suất điện động cảm ứng khung (hình. .. ứng Quá trình hóa học Vi sóng Xử lý bề mặt 102Cr6; X30CrMoN15-1; X105CrMo17 1.6 Một số nghiên cứu vít me – đai ốc bi giới Bi ≥ 58 ≥ 58 ≥ 58 Các vấn đề kỹ thuật mang tính phổ biến nghiên cứu công. .. R16-5T3-FSI-G, thường sử dụng công nghiệp Phạm vi nghiên cứu: - Xác định độ mịn vít me – đai ốc bi Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô - Nghiên cứu lý thuyết mòn, yếu tố