CÔNG NGHỆ Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 Số 3 (6/2021) Website https //tapchikhcn haui edu vn 80 KHOA HỌC P ISSN 1859 3585 E ISSN 2615 9619 MÔ HÌNH MA SÁT TĨNH CỦA XYLANH KHÍ NÉN TRONG ĐIỀU KI[.]
KHOA HỌC CƠNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 MƠ HÌNH MA SÁT TĨNH CỦA XYLANH KHÍ NÉN TRONG ĐIỀU KIỆN TỐC ĐỘ DỊCH CHUYỂN VÀ NHIỆT - ẨM KHƠNG KHÍ THAY ĐỔI STATIC FRICTION MODEL OF PNEUMATIC CYLINDERS IN CONDITIONS VARYING VELOCITY AND TEMPERATURE - HUMIDITY AIR Nguyễn Thùy Dương*, Phạm Văn Hùng TĨM TẮT Đặc tính ma sát xylanh khí nén chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố khác làm việc, có mơi trường khí hậu Mơi trường khí hậu có hai yếu tố đặc trưng nhiệt độ (T) độ ẩm tương đối (RH), thay đổi theo mùa vùng địa lý Do đó, biến thiên tốc độ dịch chuyển yếu tố đặc trưng khí hậu làm thay đổi đặc tính ma sát xylanh khí nén Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời tốc độ dịch chuyển, nhiệt độ độ ẩm tương đối mơi trường khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa Việt Nam tới đặc tính ma sát tĩnh xylanh khí nén Các nghiên cứu tiến hành xylanh khí nén cơng nghiệp theo quy hoạch thực nghiệm với ba yếu tố đầu vào: Vận tốc (v): 30 ÷ 100mm/s, nhiệt độ (T): 150C ÷ 490C va độ ẩm tương đối (RH): 51% ÷ 99%, với hàm mục tiêu ma sát tĩnh (FS) Kết xác định mơ hình ma sát tĩnh XLKN có phương trình dạng hàm mũ, phụ thuộc đồng thời vào ba yếu tố (v, T, RH) Mô số cho thấy lực ma sát tĩnh FS giảm T, RH tăng tăng theo tốc độ dịch chuyển Trong đó, ảnh hưởng tốc độ dịch chuyển lớn ảnh hưởng RH mạnh T đến lực ma sát tĩnh Từ khóa: Lực ma sát, xylanh khí nén, đặc tính ma sát, khí hậu nhiệt đới ẩm ABSTRACT The friction characteristic of the pneumatic cylinder is influenced by many different working factors, including the climate environment The climatic environment has two characteristic factors: temperature (T) and relative humidity (RH), varying by season and geographic region Therefore, variations in velocity and climatic specific factors will change the friction characteristic of pneumatic cylinder This paper presents the results of research on the simultaneous effects of the velocity, temperature and relative humidity of the humid monsoon tropical climate in Vietnam on the static friction properties of pneumatic cylinder According to the experimental plan, the studies are conducted on the industrial pneumatic cylinder with three input factors: velocity v: 30 ÷ 100mm/s, temperature T: 150C ÷ 490C and relative humidity RH: 51% ÷ 99%, with the target function being static friction (FS) The results have determined the static friction model of a pneumatic cylinder, shown through empirical regression equations with exponential form, describing the variation of the static friction Fs depending on three research factors simultaneously (v, T, RH) The numerical simulation also shows that Fs static friction force decreases as T, RH increases and increases with the velocity The influence of velocity is most significant, and the influence of air relative humidity is stronger than the temperature on static friction force Keywords: Friction force, pneumatic cylinder, characteristic, humid tropical climate Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách hhoa Hà Nội Email: duong.nguyenthuy@hust.edu.vn Ngày nhận bài: 15/5/2021 Ngày nhận sửa sau phản biện: 15/6/2021 Ngày chấp nhận đăng: 25/6/2021 * 80 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (6/2021) GIỚI THIỆU Nhiệt độ (T) độ ẩm tương đối (RH) yếu tố đặc trưng của môi trường khí hậu (gọi tắt nhiệt - ẩm) Những yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính Tribology kết cấu ma sát ma sát mịn làm việc khơng có chất bôi trơn hoặc bôi trơn tới hạn môi trường khơng khí Trong điều kiện độ ẩm tương đối RH khơng khí thay đổi, kết cơng trình nghiên cứu [1-6] cho thấy rằng: Ma sát cặp vật liệu khác chịu ảnh hưởng rõ rệt độ ẩm tương đối khơng khí, ma sát giảm độ ẩm tương đối tăng Việt Nam nước có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa với độ ẩm tương đối (RH) thay đổi theo mùa, trung bình khoảng từ 51% đến 99% nhiệt độ (T) thay đổi trung bình khoảng từ 150 C đến 490C Vì vậy, phần lớn thiết bị vận hành điều kiện khí hậu Việt Nam bị thay đổi tính kỹ thuật, ảnh hưởng đến chất lượng làm việc chúng, xylanh khí nén (XLKN) khơng nằm ngồi ảnh hưởng chung Đặc trưng mơi trường khí hậu (RH, T) ảnh hưởng trực tiếp đến ma sát XLKN, nguyên nhân quan trọng làm XLKN chuyển động không ổn định Ma sát xuất gioăng - cần piston gioăng piston - xylanh Do đó, nhằm cải thiện chất lượng chuyển động XLKN, cần phải nghiên cứu ứng xử ma sát điều kiện làm việc khác bao gồm Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 yếu tố khí hậu Nghiên cứu Raparelli với áp suất không đổi xylanh, mối quan hệ lực ma sát vận tốc phương trình hàm mũ ma sát giảm piston bôi trơn [7] G Belforte [8] cho thấy ma sát phụ thuộc vào vị trí xylanh Đối với xi lanh có thơng số, lực ma sát tăng tốc độ áp suất tăng Nouri [9] thí nghiệm để khảo sát lực ma sát chế độ dịch chuyển ban đầu chế độ trượt hoàn toàn xylanh khí nén khơng cần Ma sát giai đoạn dịch chuyển ban đầu chủ yếu phụ thuộc vào dịch chuyển, giai đoạn trượt hoàn toàn chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ Chang - Ho [10] khảo sát tổng ma sát xylanh khí nén hai trạng thái tiếp xúc có khơng có chất bơi trơn Kết cho thấy đặc tính ma sát động tuân theo quy luật đường cong Stribeck Khi bôi trơn mỡ, lực ma sát giảm đáng kể tượng trượt bước nhảy Stick-slip xảy tốc độ thấp Trong [11] nghiên cứu thực nghiệm hành vi rung ma sát xi lanh khí nén, cho thấy tượng chuyển động trượt dính xảy với tốc độ 0,010m/s Xuan Bo Tran, Hideki Yanada [12] sử dụng mơ hình LuGre sửa đổi để mô ứng xử ma sát động giai đoạn trượt XLKN điều kiện vận tốc áp lực khác Kết cho thấy có tượng trễ tốc độ thấp, mối quan hệ lực ma sát - tốc độ - áp suất thay đổi tuyến tính tốc độ cao Niko Herakovič [13], lực ma sát chịu ảnh hưởng đáng kể vào áp suất nhiệt độ Khi tăng nhiệt độ phạm vi 20 ÷ 220C lực ma sát giảm, khoảng ÷ 2,5N/10C Các kết ngiên cứu Takahiro Kosaki, Manabu Sano cho thấy nhiệt độ tăng lực ma sát XLKN giảm có xu hướng phụ thuộc nhiều vào vận tốc tốc độ cao hơn[14] Nghiên cứu [15, 16] cho thấy lực ma sát XLKN giảm RH tăng từ 51% ÷ 99% đồng thời xác định lực ma sát hàm RH vận tốc v Nghiên cứu [17] Pham Van Hung nhiệt độ thay đổi từ150C ÷ 490C lực ma sát XLKN giảm 10 18% Mức độ ảnh hưởng đến ma sát tĩnh lớn 1,2 lần so với ma sát động Như vậy, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào ứng xử ma sát xi lanh khí nén với yếu tố thay đổi p, v, rung động, có - khơng có bơi trơn, vài cơng trình nghiên cứu đề cập đến ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm tương đối đơn lẻ Có cơng trình nghiên cứu đặc tính ma sát XLKN, chịu ảnh hưởng đồng thời tốc độ dịch chuyển đặc trưng mơi trường khí hậu Ma sát tĩnh có ảnh hưởng trực tiếp đến cơng suất khởi động thời gian thiết lập hệ thống điện tử sử dụng XLKN chưa quan tâm nghiên cứu Bài báo trình bày nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời tốc độ dịch chuyển mơi trường khí hâu nhiệt đới ẩm gió mùa với hai thông số đặc trưng RH T tới đặc trưng Tribology quan trọng của XLKN đó là đặc tính ma sát tĩnh THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM Đặc tính ma sát XLKN phụ thuộc phi tuyến vào tốc độ dịch chuyển v [7], độ ẩm tương đối RH nhiệt độ T [15, 17] nên hàm hồi qui thực nghiệm thông thường đa thức bậc hai QHTN toàn phần ba yếu tố đầu vào với hàm hồi qui phi tuyến (đa thức bậc hai) cần phải mở rộng thí nghiệm (các yếu tố đầu vào) với hệ số mở rộng α = 1,215 Đối với yếu tố đầu vào thứ hai RH, không thực mở rộng với điểm thực nghiệm có RH = 99% Do đó, lựa chọn hàm hồi qui thực nghiệm lực ma sát Fs hàm mũ tốc độ dịch chuyển tương đối, độ ẩm tương đối nhiệt độ, có phương trình sau: Fs A v b1 RHb2 T b3 (1) Trong đó: A - Hệ số thực nghiệm; v - Tốc độ dịch chuyển tương đối (mm/s); RH - Độ ẩm tương đối khơng khí (%); T - Nhiệt độ khơng khí (0C); b1, b2, b3 - Các số mũ thực nghiệm Tuyến tính hóa phương trình (1) việc lg hai vế ta có: lgFs bo b1.lgv b2 lgRH b3 lgT (2) Thực QHTN tuyến tính dạng 2k +1 theo [18] biến thực nghiệm phải thực mơi trường logarit Số thí nghiệm xác định theo công thức (3): N = 2k + = (3) Trong đó: k Số yếu tố đầu vào; - Số mức thí nghiệm Phương trình hồi qui thực nghiệm tuyến tính đới với biễn thực logarit có dạng: Y b X0 + b1.X1+ b2 X2 b3 X3 (4) Trong đó: bi - Hệ số; X1 = lgv (mm/s); X2 = lgRH (%); X3 = lgT (0C) 2.1 Thiết kế thực nghiệm Phương trình hồi qui khơng thứ ngun có dạng: Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời tốc độ dịch chuyển tương đối Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn với hai thơng số đặc trưng khí hậu RH T đến tới đặc trưng Tribology quan trọng XLKN ma sát tĩnh (Fs) Để thực được mục tiêu cần phải quy hoạch thực nghiệm (QHTN) toàn phần với 03 yếu tố đầu vào Yếu tố đầu vào thứ tốc độ dịch chuyển tương đối (v) XLKN thay đổi phạm vi 30 ÷ 100mm/s Hai yếu tố đầu vào cịn lại RH(%) T (°C) có phạm vi biến thiên phù hợp đặc trưng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa Việt Nam: RH thay đổi khoảng từ 51 ÷ 99%; T°C thay đổi khoảng từ 15 ÷ 49°C Hàm mục tiêu đầu lực ma sát tĩnh (FS) XLKN y a0 x a1.x1 a2 x a3 x (5) Vol 57 - No (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 81 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 Trong đó: nguyên nhân gây tượng trượt bước nhảy Ma sát tĩnh ảnh hưởng đến giai đoạn khởi động XLKN - Các hệ số hồi qui thực nghiệm; xi - Biến thực nghiệm thứ i không thứ nguyên Xác định giá trị yếu tố đầu vào cho QHTN tuyến tính có ba yếu tố bảng Bảng Các yếu tố ảnh hưởng xi -1 +1 X1 = lgv (mm/s) 1,477 1,739 X2 = lg (RH%) 1,708 1,852 1,996 X3 = lgT (0C) 1,176 1,433 1,690 No X1 = lgV X2 = lgRH load cell bkna1 Hình Hệ thống thiết bị thí nghiệm Hàm Biến mã hóa mục tiêu lg biến thực T V RH% mm/s C Servo motor Liner Scale Sau mã hóa biến tiến hành thí nghiệm, kết thực nghiệm bảng Bảng Bảng kế hoạch thực nghiệm tương quan mã thực biến mã hóa Biến thực ADC Computer Giá trị mã hóa Encoder Các yếu tố ảnh hưởng Servo Drive X3 = lgT x0 x1 x2 x3 ysi = lg FSi 100 99 49 1,996 1,690 + + + + ys1 100 99 15 1,996 1,176 + + + - ys2 100 51 49 1,708 1,690 + + - + ys3 100 51 15 1,708 1,176 + + - - ys4 30 99 49 1,477 1,996 1,690 + - + + ys5 30 99 15 1,477 1,996 1,176 + - + - ys6 30 51 49 1,477 1,708 1,690 + - - + ys7 30 51 15 1,477 1,708 1,176 + - - - ys8 55 71 27 1,739 1,852 1,433 + 0 ys9 2.2 Thiết bị thực nghiệm Thiết bị thí nghiệm thể hình Trong hệ thống thiết bị thí nghiệm, chuyển động xylanh dẫn động động servo thông qua truyền vít me đai ốc bi Piston giữ cố định nối với cảm biến lực thông qua khớp cầu Lực ma sát đo cảm biến lực có độ xác 0,02% FS Dịch chuyển xylanh xác định thông qua thước đo dịch chuyển DTH-A với độ xác 0,1% RO Tồn hệ thống thiết bị khí đặt tủ nhiệt ẩm, nguồn dộng lực hệ thống đo bố trí bên ngồi tủ nhiệt ẩm Tủ nhiệt ẩm có khả thay đổi RH từ 51 ÷ 99% ± 2% T từ 15 ÷ 49°C ± 1°C Dữ liệu dịch chuyển lực ma sát xử lý hiển thị hình thơng qua phần mềm Dasylab 11.0 Giao diện hình hiển thị kết đo lực ma sát hình 2, bao gồm lực ma sát tĩnh FS lực ma sát động FD Đặc tính ma sát XLKN thu từ thực nghiệm đồng dạng đồ thị phụ thuộc lực ma sát vào dịch chuyển [19], bao gồm ba giai đoạn: Dịch chuyển ban đầu, gián đoạn trượt hoàn toàn Từ đồ thị cho thấy chênh lệch ma sát tĩnh ma sát động tương đối lớn, 82 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (6/2021) Hình Đặc tính ma sát XLKN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Để đánh giá ảnh hưởng (đồng thời) vận tốc, độ ẩm nhiệt độ khơng khí đến tính chất ma sát (FS, FD) xylanh khí nén, tiến hành thử nghiệm khỏa sát ma sát XLKN bảng Vận tốc: 30 100mm/s, Độ ẩm: 51 99%, Nhiệt độ: 15 490C Thí nghiệm số tâm, tiến hành thử nghiệm song song với: Vận tốc: 55mm/s, Độ ẩm: 71%, Nhiệt độ: 270C Dữ liệu thực nghiệm ma sát tĩnh xylanh khí nén, bảng Bảng Dữ liệu thực nghiệm ma sát tĩnh (FS) XLKN vận tốc, độ ẩm nhiệt độ thay đổi STN 18,75 21,18 21,26 24,21 11,61 14,39 14,41 17,41 17,73 ȳsi=lgFS 1,273 1,326 1,328 1,384 1,065 1,158 1,159 1,241 1,249 Fs (N) Dựa vào bảng số liệu thực nghiệm 3, phương trình hồi quy thực nghiệm lực ma sát tĩnh XLKN biểu diễn phương trình FS 19, 3165 v 0,3263 RH0,2217 T 0,1359 (6) Từ phương trình hồi qui thực nghiệm (6) cho thấy, hàm hồi qui thể lực ma tĩnh XLKN chịu ảnh hưởng đồng thời rõ rệt tốc độ, độ ẩm tương đối nhiệt độ khơng khí: - Lực ma sát tăng tớc đợ tăng, hồn tồn phù hợp với đồ thị nguyên tắc giá trị lực ma sát tĩnh nghiên cứu công bố; Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 - Khi độ ẩm tương đối tăng từ 51% đến 99% lực ma sát tính giảm, điều cho thấy tường màng ẩm hình thành bề mặt tăng theo độ ẩm đóng vai trị chất bơi trơn; - Khi nhiệt độ tăng từ 150C đến 490C, ma sát tính giảm nhiệt độ tăng, điều cho thấy tượng mềm hóa gioăng xuất nhiệt độ tăng khuếch đại có mặt màng ẩm bề mặt Sự biến thiên lực ma sát tĩnh tốc độ, độ ẩm nhiệt độ thay đổi đồng thời giải thích sự xuất hiệu ứng bôi trơn giới hạn màng ẩm ngưng đọng theo độ ẩm tương đối bề mặt ma sát Ứng xử bôi trơn giới hạn bề mặt cần XLKN phụ thuộc nhiều vào chiều dày màng ẩm ngưng đọng bề mặt, khuếch đại lên tốc độ thay đổi Tốc độ cao ảnh hưởng hiệu ứng bôi trơn đến ma sát tĩnh giảm thời gian tác động ngắn Từ phương trình (6), tốc độ không thay đổi xét điểm tâm thực nghiệm, có phương trình: FS A v RH0,2217 T 0,1359 (7) Trong đó: A v 19, 3165 v 0,3263 , v = 55mm/s, RH = 51 ÷ 99%; T = 15 ÷ 490C Phương trình (7) cho thấy lực ma sát tĩnh giảm độ ẩm tương đối nhiệt độ tăng Mức độ ảnh hưởng độ ẩm tương đối lớn gấp 1,2 lần nhiệt độ tại điểm tâm vận tốc thực nghiệm (55mm/s) thể đồ thị FS = f (RH,T) hình 3a Các đường đồng mức hình 3b thể mức độ ảnh hưởng RH T Mật độ đường đồng mức cao ảnh hưởng lớn a) b) Hình Ảnh hưởng RH T tâm thực nghiệm vận tốc đến Static friction FS Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Ở vùng phức hợp nhiệt ẩm thấp (T = 150C, RH = 51%) lực ma sát FS có giá trị lớn có xu hướng giảm, đạt giá trị nhỏ vùng (T = 490C, RH = 99%) Như vậy, lực ma sát tĩnh chịu ảnh hưởng đồng thời RH T, thể qua đường đồng mức Fs Khi nhiệt độ độ ẩm tăng lên, đường đồng mức có xu hướng dãn xa hơn, có nghĩa chế độ nhiệt độ độ ẩm tương đối lớn, ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm đến FS giảm dần Đồ thị 3b cho thấy tượng tăng ảnh hưởng biến thiên T RH đến FS chế độ nhiệt ẩm thấp Rõ ràng đường đồng mức thể giá trị cụ thể Fs phụ thuộc đồng thời vào đôi giá trị RH T khơng khí ẩm Có thể điều khiển đơi RH T khơng khí ẩm để đạt giá trị lực ma sát tĩnh mong muốn điều kiện cụ thể tốc độ dịch chuyển Như vậy, tốc độ không thay đổi, vào chế tượng ngưng đọng màng ẩm mật độ đường đồng mức biểu đồ hình 3b biến đổi Fs rút nhận xét sau: Ảnh hưởng đồng thời nhiệt độ độ ẩm tương đối mơi trường khơng khí đến FS rõ ràng; Tác động độ ẩm tương đối đến Fs mạnh nhiệt độ cao; Có thể dùng cặp đôi RH T đường đồng mức phù hợp để đạt lực ma sát Fs mong muốn tốc độ cụ thể Khi độ ẩm tương đối không đổi xét điểm tâm thực nghiệm, phương trình (6) có dạng: FS ARH v 0,3263 T 0,1359 (8) Trong đó: ARH 19, 3165 RH0,2217 , RH = 71%; v = 30 ÷ 100mm/s; T = 15 ÷ 490C Phương trình (8) cho thấy lực ma sát tĩnh tăng tốc độ tăng giảm nhiệt độ tăng Mức độ ảnh hưởng tốc độ lớn 3,5 lần so với nhiệt độ mơi trường khơng khí điểm tâm độ ẩm tương đối thực nghiệm (RH = 71%) thể đồ thị FS = f(v, T) hình 4a Trên hình 4b đường đồng mức thể mức độ ảnh hưởng v T đến FS Mật độ đường đồng mức cao mức độ ảnh hưởng lớn Ở vùng có v = 30mm/s, T = 490C, lực ma sát FS có giá trị nhỏ tăng mạnh, đạt giá trị lớn vùng có v = 100mm/s, T = 150C Qua đường đồng mức FS cho thấy, tốc độ nhiệt độ tăng lên đường đồng mức có xu hướng dãn xa hơn, có nghĩa chế độ nhiệt độ độ ẩm tương đối thấp, ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm đến FS lớn Các đường đồng mức thể giá trị cụ thể Fs, phụ thuộc đồng thời vào đôi giá trị v T khơng khí ẩm Có thể điều khiển đơi v T khơng khí ẩm để đạt giá trị lực ma sát tĩnh mong muốn điều kiện độ ẩm RH cụ thể Như vậy, độ ẩm khơng thay đởi, rút nhận xét sau: Ảnh hưởng tốc độ v nhiệt độ T môi trường không khí đến Fs rõ ràng; Tác động tốc độ dịch chuyển v đến FS mạnh nhiệt độ T; Có thể dùng cặp đơi v T đường đồng mức phù hợp để đạt lực ma sát FS mong muốn độ ẩm cụ thể Vol 57 - No (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 83 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 hợp để đạt lực ma sát Fs mong muốn nhiệt độ cụ thể a) a) b) Hình Ảnh hưởng v T tâm thực nghiệm độ ẩm đến Static friction Fs Khi nhiệt độ không đổi xét điểm tâm thực nghiệm, phương trình (9) có dạng: FS A T v 0,3263 RH0,2217 Trong đó: A T 19, 3165 T (9) 0,1359 ; T = 270C; v = 30 ÷ 100mm/s; RH = 51 ÷ 99% Phương trình (9) cho thấy lực ma sát tĩnh tăng tốc độ tăng giảm độ ẩm tương đối tăng Mức độ ảnh hưởng tốc độ lớn khoảng 3,2 lần so với độ ẩm tương đối mơi trường khơng khí điểm tâm nhiệt độ thực nghiệm (T = 270C) thể đồ thị FS = f(v, RH) hình 5a Cho thấy, lực ma sát tĩnh chịu ảnh hưởng đồng thời v RH, đường đồng mức hình 5b thể mức độ ảnh hưởng v RH đến FS Ở vùng có tốc độ dịch chuyển nhỏ v = 30mm/s, độ ẩm tương đối cao RH = 99%, lực ma sát FS có giá trị nhỏ có xu hướng tăng nhanh đạt giá trị lớn vùng có v = 100mm/s, RH = 51% Qua đường đồng mức FS cho thấy, mật độ đường đồng mức theo trục v dày theo trục RH cho thấy mức độ ảnh hưởng v lớn RH nhiều Có thể điều khiển đơi v RH khơng khí ẩm để đạt giá trị lực ma sát tĩnh mong muốn điều kiện nhiệt độ T cụ thể Như vậy, nhiệt độ khơng thay đởi, rút nhận xét sau: Ảnh hưởng tốc độ v độ ẩm RH mơi trường khơng khí đên Fs rõ ràng; Tác động tốc độ dịch chuyển v đến Fs mạnh độ ẩm RH nhiều lần; Có thể dùng cặp đôi v RH đường đồng mức phù 84 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (6/2021) b) Hình ẢNh hưởng v RH tâm thực nghiệm nhiệt độ đến Static friction FS Như vậy, lực ma sát tĩnh FS XLKN chịu ảnh hưởng rõ rệt tốc độ dịch chuyển, độ ẩm tương đối nhiệt độ khơng khí Tuy nhiên, đặc thù giai đoạn dịch chuyển ban đầu ngắn nên hiệu ứng bôi trơn giới hạn màng ẩm xuất chưa rõ ràng, giai đoạn liên quan đến FS Trong giai đoạn trượt hoàn toàn, giai đoạn liên quan đến ma sát động, quãng đường chuyển động lớn nhiều so với dịch chuyển ban đầu nên hiệu ứng bôi trơn giới hạn màng ẩm xuất nhanh có vùng chuyển tiếp sang bơi trơn thuỷ động, ma sát tĩnh thường lớn nhiều so với ma sát động Nó ảnh hưởng trực tiếp đến công suất khởi động thời gian xác lập hệ thống ổn định KẾT LUẬN Mô hình ứng xử ma sát tĩnh FS XLKN xác định chịu ảnh hưởng đồng thời tốc độ dịch chuyển đặc trưng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa Việt Nam Từ mơ hình rút số kết luận sau: Cả ba yếu tố tốc độ dịch chuyển tương đối, đặc trưng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa RH T có ảnh hưởng rõ rệt đến lực ma sát tĩnh FS XLKN Lực ma sát nhỏ nằm vùng có tốc độ v, độ ẩm RH nhiệt độ T thấp ngược lại Mức độ thay đổi ma sát tĩnh FS trung bình khoảng 2,1 lần Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 Phương trình hồi qui thực nghiệm thể quy luật biến thiên đặc trưng ma sát (FS) phụ thuộc đồng thời vào thay đổi tốc độ v, độ ẩm RH nhiệt độ T có dạng hàm mũ phù hợp Lực ma sát tăng tốc độ dịch chuyển tăng giảm độ ẩm nhiệt độ tăng Sử dụng mô số đưa biểu đồ đường đồng mức lực ma sát “Friction map” cặp đôi thay đổi ba thông số tốc độ v, độ ẩm RH nhiệt độ T Các đường đồng mức mô số sở để xác định cặp yếu tố đầu vào phù hợp điều kiện thực nghiệm cụ thể Biểu đồ đường đồng mức lực ma sát tĩnh cho thấy mức độ ảnh hưởng yếu tố cặp đôi tốc độ v, độ ẩm RH nhiệt độ T tới đặc trưng ma sát Trong tốc độ có ảnh hưởng định, độ ẩm tương đối nhiệt độ mơi trường khơng khí Qui luật biến thiên ma sát tĩnh FS sử dụng việc tính tốn cơng suất khởi động thời gian xác lập hệ thống hệ thống điện tử sử dụng XLKN điều kiện nhiệt ẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mohammad Asaduzzaman Chowdhurya, Maksud Helalib, 2006 The Effect of Frequency of Vibration and Humidity on the Coefficient of Friction Tribology International, 39, 958-962 [2] Imada Y, 1996 Effect of humidity and oxide products on the friction and wear properties of mild steel J Jpn Soc Tribol, 114, 131–40 [3] J K Lancaster, 1990 A review of the influence of environmental humidity and water on friction, lubrication and wear Tribology Internation, 23(6), 371-389 [4] Mohammad Asaduzzaman Chowdhury, Maksud Helali, 2008 The Effect of Relative Humidity and Roughness on the Friction Coefficient under Horizontal Vibration The Open Mechanical Engineering Journal, 2, 128-135 [5] Mohammad Asaduzzaman Chowdhury, 2012 Effect of Sliding Velocity and Relative Humidity on Friction Coefficient of Brass Sliding against Different Steel Counterfaces International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), 2(2), 1425-1431 [6] Mohammad Asaduzzaman Chowdhury, Md MaksudHelali, 2007 The effect of frequency of vibration and humidity on the wear rate Wear 262, 198– 203 [7] T Raparelli, A Manuello Bertettot, L Mazzat, 1997 Experimental and numerical study of friction in an elastomeric seal for pneumatic cylinders Tribology international, 30(7), 547-552 [8] G Sc Belforte, G Mattiazzo, S Mauro, 2003 Measurement of Friction Force in Pneumatic Cylinders Tribotest Journal 10, 33-48 [9] B M Y Nouri, 2004 Friction Identification in Mechatronic Systems ISA Transactions, 43(2), 205-216 [10] Ho Chang, Chou-Wei LAN, Chih-Hao Chen, Tsing-Tshih Tsung, Jia-Bin Guo, 2008 Measurement of frictional force characteristics of pneumatic cylinders under dry and lubricated conditions Przegląd Elektrotechniczny, 88 261-264 [11] Yasunori Wakasawa, Yuhi Ito, Hideki Yanada, 2014 Friction and Vibration Characteristics of Pneumatic Cylinder The 3rd International Conference on Design Engineering and Science, ICDES 2014 Pilsen, Czech Republic 155-159 Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn [12] Xuan Bo Tran, Van Lai Nguyen, Khanh Duong Tran, 2019 Effects of friction models on simulation of pneumatic cylinder Mech Sci., 10, 517–528, 2019 [13] Niko Herakovič, Jože Duhovnik, Dragica Noe, 1992 Friction Force in the Pneumatic Cylinder Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering, 38, 279-288 [14] Takahiro Kosaki, Manabu Sano, 2001 Effect of Sliding Surface Temperature on Frictional Force in a Pneumatic Cylinder Transactions of the Japan hudraulics & Pneumatics society, 32(4), 98-103 [15] Thuy-Duong Nguyen, Van-Hung Pham, 2020 Study of the effects of relative humidity and velocity on the friction characteristics of pneumatic cylinders International Journal of Modern Physics B 34, 20401391-5 [16] V.H Pham, T.D Nguyen, T.A Bui, 2020 Behavior of Friction in Pneumatic Cylinders with Different Relative Humidity Tribology in Industry, 42(3), 400-406 [17] Thuy Duong Nguyen, Van Hung Pham, 2021 Influence of humid air temperature on friction behavior in pneumatic cylinder Tribology in Industry, vol 43, no 1, 131-138, DOI:10.24874/ti.976.10.20.01 [18] Nguyen Minh Tuyen, 2004 Quy hoach thuc nghiem Science and Technics Publising House, Hanoi [19] I V Kragelsky, 1981 Friction Wear Lubrication Tribology Handbook Pergamon Press, vol AUTHORS INFORMATION Nguyen Thuy Duong, Pham Van Hung School of Mechanical Engineering, Hanoi University of Science and Technology Vol 57 - No (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 85 ... đặc trưng ma sát (FS) phụ thuộc đồng thời vào thay đổi tốc độ v, độ ẩm RH nhiệt độ T có dạng hàm mũ phù hợp Lực ma sát tăng tốc độ dịch chuyển tăng giảm độ ẩm nhiệt độ tăng Sử dụng mô số đưa... song với: Vận tốc: 55mm/s, Độ ẩm: 71%, Nhiệt độ: 270C Dữ liệu thực nghiệm ma sát tĩnh xylanh khí nén, bảng Bảng Dữ liệu thực nghiệm ma sát tĩnh (FS) XLKN vận tốc, độ ẩm nhiệt độ thay đổi STN 18,75... mức lực ma sát tĩnh cho thấy mức độ ảnh hưởng yếu tố cặp đôi tốc độ v, độ ẩm RH nhiệt độ T tới đặc trưng ma sát Trong tốc độ có ảnh hưởng định, độ ẩm tương đối nhiệt độ môi trường khơng khí Qui