Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.

Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phạm Minh Tâm NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI NGOÀI VÀ TỐC ĐỘ QUAY ĐẾN TUỔI THỌ, ĐỘ TIN CẬY CỦA CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY TIỆN CNC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phạm Minh Tâm NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI NGOÀI VÀ TỐC ĐỘ QUAY ĐẾN TUỔI THỌ, ĐỘ TIN CẬY CỦA CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY TIỆN CNC Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM VĂN HÙNG PGS.TS NGUYỄN THÙY DƯƠNG Hà Nội – 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất nội dung luận án “Nghiên cứu ảnh hưởng tải tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy cụm ổ trục máy tiện CNC” cơng trình nghiên cứu riêng tơi, thực hướng dẫn tập thể cán hướng dẫn: PGS TS Phạm Văn Hùng PGS TS Nguyễn Thùy Dương Các số liệu, kết luận án trung thực, trích dẫn đầy đủ chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 27 tháng năm 2023 Tập thể hướng dẫn PGS TS Phạm Văn Hùng PGS TS Nguyễn Thùy Dương Tác giả luận án Phạm Minh Tâm i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới tập thể hướng dẫn gồm PGS.TS Phạm Văn Hùng PGS.TS Nguyễn Thùy Dương tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức vô quý báu mặt chuyên môn suốt trình thực luận án Với ý kiến đóng góp đầy trách nhiệm, tập thể thầy nhóm chun mơn Máy Ma sát học, Khoa Cơ khí chế tạo máy, Trường Cơ khí, Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp tác giả hoàn thiện luận án này, xin tỏ lòng biết ơn tới Thầy, Cơ Để hồn thành luận án này, xin cảm ơn tập thể lãnh đạo cán bộ, giảng viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh tạo điều kiện thời gian, công việc cho tác giả, xin ghi nhận hứa nỗ lực thời gian cơng tác trường thân yêu Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè bên cạnh, chia sẻ động viên lúc khó khăn Hà Nội, ngày 27 tháng năm 2023 Tác giả luận án Phạm Minh Tâm ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xv MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu luận án Đối tượng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phương pháp nghiên cứu Nội dung luận án Các kết CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỤM TRỤC CHÍNH MÁY TIỆN CNC 1.1 Cụm trục máy tiện CNC 1.1.1 Máy tiện CNC ứng dụng công nghiệp 1.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật cụm trục máy tiện CNC 1.1.3 Kết cấu cụm trục máy tiện CNC 1.2 Cụm ổ trục máy tiện CNC 10 1.2.1 Các kết cấu cụm ổ trục 11 1.2.2 Tải đặt trước cụm ổ trục máy công cụ 13 1.2.3 Một số dạng hỏng cụm ổ trục 16 1.3 Tổng quan tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục máy cơng cụ CNC 18 1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 18 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 29 1.4 Xác định vấn đề cần nghiên cứu 31 KẾT LUẬN CHƯƠNG 33 iii CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TUỔI THỌ VÀ ĐỘ TIN CẬY CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY CƠNG CỤ CNC 34 2.1 Tính tốn tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục theo tiêu bền mỏi34 2.1.1 Tuổi thọ cụm ổ trục 34 2.1.2 Độ tin cậy cụm ổ trục 43 2.2 Tính tốn tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục theo tiêu mịn 47 2.2.1 Các giai đoạn q trình mịn cụm ổ trục 47 2.2.2 Tính toán tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục theo tiêu mịn 49 2.3 Tính tốn tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục theo tiêu cứng vững 52 2.3.1 Các giai đoạn suy giảm độ cứng vững 52 2.3.2 Tính tốn tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục theo tiêu cứng vững 53 2.4 Đánh giá chất lượng cụm ổ trục sở rung động 55 2.4.1 Rung động phân tích rung động 55 2.4.2 Cấu trúc tín hiệu rung động cụm ổ trục 56 2.4.3 Phân tích xử lý tín hiệu rung động 56 2.4.4 Rung động cụm ổ trục máy tiện CNC 59 KẾT LUẬN CHƯƠNG 61 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH LƯỢNG MÒN, ĐỘ CỨNG VỮNG VÀ RUNG ĐỘNG CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY TIỆN CNC 62 3.1 Mục đích yêu cầu thực nghiệm 62 3.2 Xây dựng, tích hợp hệ thống thiết bị thực nghiệm 62 3.2.1 Đối tượng nghiên cứu 62 3.2.2 Xây dựng thiết bị thực nghiệm 64 3.2.3 Tổ hợp máy thực nghiệm 76 3.3 Quy hoạch xử lý số liệu thực nghiệm 78 3.4 Trình tự tiến hành thực nghiệm 80 KẾT LUẬN CHƯƠNG 82 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TỐN TUỔI THỌ, ĐỘ TIN CẬY CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY TIỆN CNC 83 iv 4.1 Quan hệ thời gian điều chỉnh giá trị đại lượng đặc trưng rung động với tải tốc độ quay theo tiêu mòn 83 4.1.1 Kết thực nghiệm mối quan hệ lượng mòn U giá trị đại lượng đặc trưng rung động RMS theo thời gian t 83 4.1.2 Xác định hàm hồi quy giá trị giới hạn đại lượng đặc trưng rung động [RMS]U thời gian điều chỉnh TdcU theo lượng mòn giới hạn [U] 87 4.1.3 Sự phụ thuộc thời gian điều chỉnh TdcU, giá trị giới hạn đại lượng đặc trưng rung động [RMS]U theo tải P tốc độ quay n 88 4.2 Quan hệ thời gian điều chỉnh giá trị đại lượng đặc trưng rung động với tải tốc độ quay theo tiêu cứng vững 91 4.2.1 Kết thực nghiệm mối quan hệ độ cứng vững J giá trị đại lượng đặc trưng rung động RMS theo thời gian t 91 4.2.2 Xác định hàm hồi quy thời gian điều chỉnh TdcJ giá trị giới hạn đại lượng đặc trưng rung động [RMS]J theo độ cứng vững giới hạn [J] 96 4.2.3 Sự phụ thuộc thời gian điều chỉnh TdcJ, giá trị giới hạn đại lượng đặc trưng rung động [RMS]J theo tải P tốc độ quay n 97 4.3 Tính tốn tuổi thọ theo độ tin cậy cụm ổ trục 99 4.3.1 Kết thực nghiệm tâm quy hoạch điều kiện bôi trơn tiêu chuẩn 99 4.3.2 Tuổi thọ trung bình cụm ổ trục máy tiện CNC Eclipse 300 101 KẾT LUẬN CHƯƠNG 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 KẾT LUẬN 107 KIẾN NGHỊ 108 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC Phụ lục Các giá trị X Y ổ đỡ Phụ lục Sơ đồ mạch điện điều khiển mạch động lực hệ thống thiết bị thí nghiệm máy tiện CNC Eclise 300 Phụ lục Một số hình ảnh trình thực nghiệm v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CNC Computer Numerical Control (Máy công cụ điều khiển số) BPFO Ball Pass Frequency Outer (Tần số tiếp xúc điểm ca với lăn) BPFI Ball Pass Frequency Inner (Tần số tiếp xúc điểm ca với lăn) BSF Ball Spin Frequency (Tần số tiếp xúc điểm lăn với ca ca trong) DB Double Back Back to Back (Lắp cặp ổ lăn kiểu lưng đối lưng) DF Double Face Face to Face (Lắp cặp ổ lăn kiểu mặt đối mặt) DT Tandem (Lắp cặp ổ lăn kiểu nối tiếp) RMS Root Mean Square (Giá trị đại lượng đặc trưng rung động tính trung bình hiệu dụng hay trung bình quân phương) ISO International Organization for Standardization (Tổ chức tiêu chuẩn giới) MEMS AE TCVN Microelectro Mechanical Systems (Thiết bị tích hợp vi điện tử) Acoustic Emission (Bức xạ âm thanh) Tiêu chuẩn Việt Nam PLC Programmable Logic Controller (Bộ điều khiển logic khả lập trình) SBN Tỷ lệ mức độ rung ban đầu mức độ rung SDM Spindle Defect Metric (Chỉ số sai lệch trục chính) AC Alternating Current (Dịng điện xoay chiều) CBM Condition Based Maintenance (Kỹ thuật giám sát tình trạng) LTSC Long Time Servicing Chanel (Kênh giám sát dài hạn) STSC Short Time Servicing Chanel (Kênh giám sát ngắn hạn) AM Ampitude Modulation (Điều chế biên độ) FM Frequency Modulation (Điều chế tần số) rpm Round per minute (Vòng/phút) vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ý nghĩa Ký hiệu A Diện tích tác dụng xylanh khí nén a1 Hệ số tuổi thọ sửa đổi với độ tin cậy aISO Hệ số tuổi thọ sửa đổi theo điều kiện làm việc aoU Lượng mòn ban đầu cụm ổ trục b’11, b’12 Đơn vị mm2 m Các hệ số phương trình hồi quy thực nghiệm tính J b’21,b’22,b’23 Các hệ số phương trình hồi quy thực nghiệm tính RMS theo J b11, b12 Các hệ số phương trình hồi quy thực nghiệm tính U b21,b22,b23 Các hệ số phương trình hồi quy thực nghiệm tính RMS theo U bm Hệ số danh định thép ổ lăn chất lượng cao C0 Khả tải tĩnh ổ lăn N Cr Tải trọng động hướng kính danh định ổ lăn N Cu Tải trọng mỏi giới hạn vật liệu ổ lăn N d Đường kính ổ lăn mm D Đường kính ngồi ổ lăn mm  Độ phân giải phổ tần số Dpw Đường kính trung bình ổ lăn qua lăn mm  Dịch chuyển theo phương hướng kính  Dw Đường kính trung bình ổ lăn mm eC Hệ số nhiễm bẩn Fa Tải trọng dọc trục tác dụng lên ổ trục N Fr Tải hướng kính tác dụng lên ổ trục N Tải đặt trước ổ trục N Tần số rung động Hz FPreload f vii Ký hiệu Ý nghĩa fc Hệ số phụ thuộc vào hình dáng hình học vật liệu Đơn vị ổ lăn fmax Tần số biên giới hạn rung động Hz fmin Tần số biên giới hạn rung động Hz fNy Tần số Nyquist Hz mU Tốc độ mịn trung bình cụm ổ trục mh i Số dãy lăn J Độ cứng vững cụm ổ trục N/µm Jm Độ cứng vững trung bình cụm ổ trục N/µm J0 Độ cứng vững ban đầu cụm ổ trục N/µm [J] Độ cứng vững giới hạn cụm ổ trục N/mm KJ_W Hệ số tuổi thọ cụm ổ trục theo tiêu cứng vững tuổi thọ theo tiêu mòn tâm thực nghiệm KL_UL Hệ số tuổi thọ cụm ổ trục thử nghiệm mài mịn bơi trơn tiêu chuẩn thử nghiệm mài mòn gia tốc tâm thực nghiệm kJ k Các hệ số thực nghiệm tính tốn tuổi thọ cụm ổ trục L10 Tuổi thọ ổ lăn theo tiêu bền tính theo số vịng triệu vòng quay L10h Tuổi thọ ổ lăn theo tiêu bền tính theo Lnm Tuổi thọ sửa đổi ổ lăn h triệu vòng  Độ nhớt động thực tế dầu bôi trơn cPs  Độ nhớt động theo tiêu chuẩn dầu bôi trơn cPs n Tốc độ quay trục Vịng/phút nm Tốc độ quay trục trung bình vịng/phút nmax Tốc độ quay trục lớn Vịng/phút nmin Tốc độ quay trục nhỏ Vịng/phút P Tải tương đương N viii đáng kể tuổi thọ dự kiến cụm ổ trục máy tiện CNC Eclipse 300 khoảng 1,18 lần tính theo hai tiêu Tính tốn tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục máy cơng cụ CNC dựa tiêu mài mòn tiêu độ cứng vững tùy theo u cầu độ xác gia cơng Nó cho phép xác định tuổi thọ sử dụng phụ thuộc vào độ tin cậy Tuổi thọ trung bình Tm xác định với xác suất khơng hỏng hóc P(t) = 50% tuổi thọ sử dụng TP(t) theo xác suất không hỏng hóc P(t) = 90% Tuổi thọ trung bình cụm ổ trục máy tiện CNC Eclipse 300 điều kiện bôi trơn tiêu chuẩn tâm quy hoạch thực nghiệm Tmul = 15.799,7 h Do đó, tuổi thọ trung bình cụm ổ trục điều kiện bơi trơn tiêu chuẩn lớn xấp xỉ 492 lần so với tuổi thọ thử nghiệm mịn gia tốc với nhiệt độ làm việc nhỏ 600C Tuổi thọ dự kiến cụm ổ trục máy tiện CNC Eclipse 300 điều kiện bôi trơn tiêu chuẩn tâm thực nghiệm với xác suất không hỏng P(t) = 90% TuL(90%)  12.639 h Trong trường hợp bơi trơn tiêu chuẩn, giá trị RMS tính theo tuổi thọ trung bình cụm trục máy tiện CNC Eclipse 300 khoảng 55% so với giá trị RMS thực nghiệm mòn gia tốc Trong trường hợp bôi trơn tiêu chuẩn, tuổi thọ với xác suất không hỏng hóc P(t) = 90% có giá trị RMS khoảng 66% so với giá trị RMS thực nghiệm mòn gia tốc Điều cho thấy, tồn màng dầu bôi trơn làm giảm đáng kể mức độ rung động cụm ổ trục máy cơng cụ CNC Đây sở quan trọng để xác định giá trị đặc trưng rung động ứng với tuổi thọ trung bình cụm ổ trục máy cơng cụ CNC bơi trơn tiêu chuẩn có liệu giá trị đại lượng đặc trưng rung động thực nghiệm mòn gia tốc 105 KẾT LUẬN CHƯƠNG Kết nghiên cứu thực nghiệm xác định mối quan hệ lượng mòn, độ cứng vững, đặc tính rung động tính tốn tuổi thọ, độ tin cậy cụm ổ trục máy tiện CNC Eclipse 300 điều kiện thử nghiệm mòn gia tốc bôi trơn tiêu chuẩn đưa số kết luận sau: Phương pháp thử mòn gia tốc rút ngắn thời gian thực nghiệm, đảm bảo độ tin cậy điều kiện làm việc cụm ổ trục trì nhiệt độ nhỏ 600C Mối quan hệ thời gian điều chỉnh TdcU giá trị giới hạn đại lượng đặc trưng rung động [RMS]U theo tiêu mòn điều kiện tải tốc độ quay thay đổi điều kiện thực nghiệm thể phương trình: Td cU ( n , P ) = 324,9 − 0, 2484.n - 0, 01829.P + 5, 262 10−5.n + 7,19 10−6.n.P (4.6) [ RMS ]U ( n, P ) = 0,6797 - 0,0006938.n + 0.002559.P + 10-7 n2 - 5,02 10 -7 P (4.7) Mối quan hệ điều chỉnh TdcJ giá trị giới hạn đại lượng đặc trưng rung động [RMS]J theo tiêu cứng vững điều kiện tải tốc độ thay đổi vùng quy hoạch thể phương trình: Td cJ (n, P) = 279,1296 − 0,2079n − 0,004P + 4,4687  10−5 n + 5,1653 10−7 P.n (4.13) [ RMS ]J ( n , P ) = 0,653 − 0,002437.n + 0,005052.P - 9,675 10−7.n − 1,005 10−6.P (4.14) Tuổi thọ cụm ổ trục máy tiện CNC tính theo tiêu mịn, cứng vững làm sở để xác định giá trị giới hạn rung động [RMS] điều kiện mòn gia tốc bôi trơn tiêu chuẩn Việc lựa chọn giá trị giới hạn đại lượng đặc trưng rung động [RMS] theo tiêu mòn hay tiêu cứng vững tùy thuộc vào u cầu độ xác gia cơng cụ thể Hệ số tuổi thọ mòn gia tốc mịn bơi trơn tiêu chuẩn tham khảo để xác định tuổi thọ thực tế cụm ổ trục máy cơng cụ CNC thiết bị tương tự có liệu mịn gia tốc 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Kết nghiên cứu tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục máy cơng cụ CNC theo lượng mòn, độ cứng vững giá trị đại lượng đặc trưng rung động tải tốc độ quay thay đổi, đưa số kết luận sau: Phương pháp hệ thống thiết bị đáp ứng thực nghiệm xác định mối quan hệ lượng mòn U, độ cứng vững J, giá trị đại lượng đặc trưng rung động RMS tính tốn tuổi thọ độ tin cậy cụm ổ trục máy tiện CNC Eclipse 300 tải ngồi tốc độ thay đổi Đã lượng hóa mối quan hệ giá trị giới hạn đại lượng đặc trưng rung động [RMS] cụm ổ trục máy tiện CNC theo giá trị lượng mịn giới hạn [U] theo giá trị độ cứng vững giới hạn [J] Mối quan hệ thể phương trình (4.5) (4.12) Giá trị giới hạn [RMS] xác định thơng qua tải ngồi (P) tốc độ quay (n) điều kiện thực nghiệm phương trình (4.7) (4.14) Đây quan trọng cho thấy việc áp dụng kỹ thuật giám sát chất lượng cụm ổ trục rung động mang lại hiệu lớn dừng máy tiết kiệm thời gian Các phương trình (4.6) (4.13) biểu diễn mối quan hệ thời gian điều chỉnh (Tdc) cụm ổ trục máy cơng cụ CNC phụ thuộc vào tải ngồi (P), tốc độ (n) điều kiện thực nghiệm tương ứng với tiêu mòn hay tiêu cứng vững Tuổi thọ dự kiến cụm ổ trục máy tiện CNC Eclipse 300 phụ thuộc vào độ tin cậy theo tiêu mòn tiêu cứng vững tải tốc độ quay thay đổi Tuổi thọ dự kiến cụm ổ trục theo tiêu mịn khoảng 85% so với tiêu cứng vững Phương pháp thực nghiệm mòn gia tốc cho cụm ổ trục máy cơng cụ CNC áp dụng cho thiết bị cơng nghiệp nói chung Phương pháp làm giảm thời gian nghiên cứu, thử nghiệm, cho phép xác định tuổi thọ độ tin cậy thông qua giá trị đại lượng đặc trưng rung động Tuy nhiên, thực tế cần phải có thực nghiệm bôi trơn tiêu chuẩn để xác định hệ số tuổi thọ liên quan 107 KIẾN NGHỊ Các kết luận án sở liệu ban đầu cho việc giám sát có điều kiện (CBM – Condition Based Maintenance) cụm ổ trục máy công cụ sở khảo sát rung động Tuy nhiên, dẫn Tiêu chuẩn [18], [24], liệu kênh tham khảo quan trọng giá trị rung động cịn phụ thuộc vào cấp xác máy, gam cơng suất tốc độ trục máy cơng cụ CNC Các nghiên cứu rung động cụm ổ trục máy cơng cụ tiến hành theo hướng: Một nghiên cứu với chủng loại, công suất máy công cụ CNC khoảng vận tốc tải trọng khác nhau, từ đề xuất mức rung động giới hạn cho nhóm máy đó; Hai nghiên cứu giải pháp phân tích rung động đo để có kết xác việc giám sát chất lượng cụm ổ trục máy tiện CNC 108 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Phạm Văn Hùng, Nguyễn Thùy Dương, Phạm Minh Tâm (2021), “Study on the Stiffness, Longevity and Reliability of the Spindle Unit of Eclipse 300 CNC Lathe with Different External Load”, Engineering and Technology for Sustainable Development, vol 31, iss 2, pp 58–64 Phạm Minh Tâm, Nguyễn Anh Tuấn (2021), “Xây dựng hệ thống thiết bị giám sát tình trạng làm việc cụm ổ trục máy cơng cụ CNC phục vụ đào tạo Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh”, Tạp chí Thiết bị giáo dục, trang 7-9, số 250, kỳ 1, tháng 10/2021 Van Hung Pham , Minh Tam Pham, Thuy Duong Nguyen (2022), “A Method to Evaluate Wear and Vibration Characteristics of CNC Lathe Spindle”, Tribology in Industry, Vol 44, No (2022) 352-359, DOI: 10.24874/ti.1206.10.21.04 SCOPUS (Q3) Hung Pham Van, Tam Pham Minh, Duong Nguyen Thuy, (2023), “An experimental method for determining the service life and reliability of the CNC lathe main spindle bearing assembly”, Manufacturing Review, eISSN : 2265-4224 ISI (Q2) (Đã chấp nhận đăng) 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] E Abele, C Brecher Y Altintas (2010), “Machine tool spindle units”, CIRP Annals - Manufacturing Technology, pp pp 781-802 [2] Archenti A, Rastegari A and Mobin M (2017), "Condition Based Maintenance of Machine Tools: Vibration Monitoring of Spindle Units", IEEE 63nd Annual Reliability and Maintainability Symposium [3] Phạm Văn Hùng, "Cơ sở máy công cụ", Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2005 [4] De a Calle, N L & Lamikiz, A (2009), "Machine Tools for High Performance Machining", Springer, pp 1-45 [5] NSK company (2022), "Bearing Catalouge" [6] SKF Company, "Tài liệu hướng dẫn bảo trì, lắp đặt thiết bị SKF", 2022 [7] Iternational Standard (2007), "ISO281:2007 Roolling bearings-Dynamic Load ratings and rating life" [8] Zhang, T., Chen, X., Jiaming, G U., & Wang, Z (2018), “Influences of preload on the friction and wear properties of high-speed instrument angular contact ball bearings”, Chinese Journal of Aeronautics, tập Vol 31(3), p 597– 607 [9] Rajkumar Bhimgonda Patil, Basavraj S Kothavale, Laxman Yadu Waghmode, Shridhar G Joshi (2017), “Reliability analysis of CNC turning center based on the assessment of trends in maintenance data: A case study” International Journal of Quality & Reliability Management, tập Vol 34 No [10] Te Li, Petr Kolar, Xin-Yong Li& Jian Wu (2020), “Research Development of Preload Technology on Angular Contact Ball Bearing of High Speed Spindle” International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, p 1163– 1185 110 [11] International Standard (2004), "ISO13041-1: Test conditions for numerically controlled turning machines and turning centres" [12] Harris, T.A (2006), "Rolling Bearing Analysis", New York, JohnWiley and Sons [13] R B Randall (2011), "Vibration-based condition monitoring: industrial, aerospace and automotive applications", John Wiley & Sons, pp 511-522 [14] Nguyễn Phong Điền (2015), "Kỹ thuật đo phân tích dao động học", Nhà xuất Giáo dục Việt Nam [15] Hikmet Bal, Kerem Ate,Tuncay Karaỗay, Nizami Aktỹrk (2022), "Effect of Preload on the Vibrations of EHL Angular Contact Ball Bearings: Theoretical and Experimental Results", vol 10 [16] Grzegorz Wszołek, Piotr Czop , Jakub Słoniewski , Halit Dogrusoz (2020), “Vibration monitoring of CNC machinery using MEMS sensors”, Journal of vibroengineering, volume 22, pp issue pp.735-750 [17] J Žarnovský, I Kováč, R Mikuš, J Fries, M (2019), “Vibration Diagnostics of CNC Machining” Manufacturing technology, tập vol 19 no 2, p 350–356 [18] International Standard (2009), "ISO10816: 2009 Mechanical vibration Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts" [19] H Miao, C Li, C Wang, M Xu , Y Zhang (2021), “The vibration analysis of the CNC vertical milling machine spindle system considering nonlinear and nonsmooth bearing restoring force” Mechanical Systems and Signal Processing, tập 161, pp 1-21 [20] Hoshi, T (2020), “Damage Monitoring of Ball Bearing”, CIRP Annals Manufacturing Technology , tập 55(1), pp 427-430 [21] Neuebauer, R., Fisher, J & Pracedicow (2011), “Condition-based preventive maintenance of main spindles”, tập 5(1), pp 95-102 [22] Cơme de Castelbajac, Mathieu Ritou, Laporte Sylvain, Bent Furet (2013), “Advance monitoring and improvement of HSM process”, Original title: Surveillance avancée et amélioration du procédé d’UGV, pp 159-168 111 [23] Vogl, G W & Donmez, M (2015), “A defect-driven diagnostic method for machine tool spindles”, CIRP Annals-Manufacturing Technology, tập Volume 64, pp pp 377-380 [24] International Standard (2014), "17243-1:2014, ISO/TR-Machine tool spindles Evaluation of machine tool spindle vibrations by measurements on spindle housing Part 1: Spindles with rolling element bearings and integral drives operating at speeds between 600 min-1 and 30 000 min-1" [25] T, Butdee S and Kullawong (2015), “Life Prediction of a Spindle CNC Machining Centre Using Natural”, Industrial Engineering & Management [26] International Standard (2009), “ISO7919-3:2009 Mechanical vibration -Evaluation of machine vibration by measurements on rotating shafts Part 3: Coupled industrial machines” [27] Đào Duy Trung (2006), "Nghiên cứu số vấn đề động lực học cụm trục máy tiện", Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [28] Viện nghiên cứu Cơ khí (2006), “Nghiên cứu quy trình cơng nghệ kiểm sốt, đánh giá trạng thái kỹ thuật máy móc, thiết bị phương pháp phân tích dao động, nhiệt độ dầu bôi trơn" Đề tài Nghiên cứu khoa học cấp quốc gia, Việt Nam [29] Nguyễn Trọng Du, "Chẩn đoán hư hỏng hộp số bánh phân tích thời gian – tần số dao động học", Luận án Tiến sĩ, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2015 [30] Nguyen Phong Dien, Nguyen Trong Du, (2019), “Phát sớm hư hỏng ổ đỡ lăn phép lấy mẫu tín hiệu dao động miền vị trí góc” Hội nghị Khoa học tồn quốc lần thứ động lực học điều khiển, pp 55-61 [31] Phùng Xuân Sơn (2011), "Nghiên cứu ảnh hưởng rung động đến chất lượng chi tiết mài phẳng", Luận án tiến sỹ, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [32] Lại Huy Thiện (2020), "Nghiên cứu giám sát rung động động diesel tàu biển", Luận án Tiến sĩ, Đại học Hàng hải Việt Nam 112 [33] Phan Văn Hiếu (2017), “Nghiên cứu phát giảm rung động gia công máy CNC ba trục tốc độ cao”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, tập 3/2017, pp 21-28 [34] Võ Minh Trí (2015), “Khảo sát rung động máy phay cnc mini tsv2013-33”, Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá - VCCA [35] Thi-Thao Ngo and Van-The Than (2018), "An Improvement of Model Analysis for Spindle Based", International Conference on Engineering Research and [36] Tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam (2013), "TCVN 7011-8:2013: Quy tắc kiểm tra máy công cụ - Phần 8: Rung động" [37] Tiêu chuẩn Việt Nam (2008), "TCVN 4173: 2008: Ổ lăn - Tải trọng động tuổi thọ danh định" [38] International Standard (1999), "1281-2, ISO/TR: Rolling bearings – Explanatory notes on ISO 281 – Part 2: Modified rating life calculation, based on a systems approach of fatigue stresses" [39] Ioannldes, E, Bergling, G, Gabelli (1999), “An Anatytical Formulation for the Life of Rolling”, Acta Polytechnica Scandinavica Mechanical Engineering, tập Series No 137 [40] International Standard (2000), “ISO 4406: Hydraulic fluid power – Fluids – Methods for coding the level of contamination by solid” [41] Nguyễn Doãn Ý (2004), "Độ tin cậy thiết kế chế tạo máy hệ khí", Nhà xuất Xây dựng [42] Nguyễn Trọng Hiệp (2007), "Chi tiết máy, Tập 1,2", Nhà Xuất Giáo dục [43] Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng (2003), "Ma sát học", Hà Nội: Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [44] N D Ý (2008), "Giáo trình ma sát mịn bơi trơn", NXB Khoa học kỹ thuật, 2008 [45] Holroyd, Pislaru, Crinela and Ford, Derek G Geoffrey (2003), "Determination of stiffness and damping sensitivity for computer numerically controlled machine tool drives", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 113 Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, no ISSN 0954-4062, pp 1165-1177 [46] Huihui Miao, Changyou Li, Chenyu Wang , Mengtao Xua , Yimin Zhang (2012), “The vibration analysis of the CNC vertical milling machine spindle system considering nonlinear and nonsmooth bearing restoring force”, Mechanical Systems and Signal Processing, tập 161, pp 107-113 [47] I.V.Kragelsky at all (1981), "Friction wear lubrication", Pulisher [48] Hung Pham Van, Duong Nguyen Thuy, Tam Pham Minh (2020), "An experimental study of effect of the external load on the stiffness and longevity of spindle", International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development (IJMPERD), vol 10, no 3, pp 183-192 [49] Guanghua Xu, Tao Xu, Qin Zhang, Cheng Hua, Hu Zhang and Kuosheng Jiang (2012), "Experimental study on bearing preload optimum of machine tool spindle" International Congress on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering [50] Alecop Company (2012), "CNC Eclipse 300 Catalouge" [51] AIRTAC (2022), "Catalog xi lanh khí nén" [52] Mitutoyo (2022), "Mitutoyo Product Cataloge" [53] Nguyễn Ngọc Cẩn (2006), "Thiết kế máy cắt kim loại", Nhà Xuất Bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [54] SKF Company (2011), "Microlog CMX-A44 Catalouge" [55] Nguyễn Doãn Ý (2008), "Xử Lý Số Liệu Thực Nghiệm Trong Kỹ Thuật", NXB Khoa học Kỹ thuật 114 PHỤ LỤC Phụ lục Các giá trị X Y ổ đỡ Kiểu ổ Tải trọng chiều trục tương đối a,b 𝐹𝑎 ≤𝑒 𝐹𝑟 X Y Ổ dãy 𝐹𝑎 >𝑒 𝐹𝑟 X Y Ổ hai dãy 𝐹𝑎 ≤𝑒 𝐹𝑟 X Y 𝐹𝑎 >𝑒 𝐹𝑟 e X Y 𝐹𝑎 𝑓0 𝐹𝑎 0,19 𝑍𝐷𝑤 𝐶0𝑟 0,172 0,172 2,3 2,3 0,22 0,345 0,345 1,99 1,99 0,26 0,689 0,689 1,71 1,71 0,28 Ổ bi đỡ 0,56 0,56 1,03 1,03 1,55 1,55 0,3 1,38 1,38 1,45 1,45 0,34 2,07 2,07 1,31 1,31 0,38 3,45 3,45 1,15 1,15 0,42 5,17 5,17 1,04 1,04 0,44 6,89 6,89 1 𝐹𝑎 𝑓0 𝐹𝑎 𝑍𝐷𝑤 𝐶0𝑟 0,173 0,172 2,78 3,47 0,23 0,346 0,345 2,4 3,23 0,26 Đối với kiểu ổ 0,692 0,689 2,07 2,78 0,3 này, sử dụng 1 0,78 1,04 1,03 1,87 2,52 0,34 giá trị X, Y α=50 1,38 1,38 e áp dụng 1,75 2,36 0,36 cho ổ bi đỡ 2,08 2,07 1,58 2,13 0,4 dãy 3,46 3,45 1,39 1,87 0,45 5,19 5,17 1,26 1,69 0,5 6,92 6,89 1,21 1,63 0,52 0,175 0,172 1,88 2,18 3,06 0,29 0,35 0,345 1,71 1,98 2,78 0,32 0,7 0,689 1,52 1,78 2,47 0,36 1,05 1,03 1,41 1,63 2,29 0,38 α=100 1,4 1,38 0,46 1,34 1,55 0,75 2,18 0,8 2,1 2,07 1,23 1,42 0,44 Ổ bi 3,5 3,45 1,1 1,27 1,79 0,49 chặn 5,25 5,17 1,01 1,17 1,64 0,54 6,89 1,16 1,63 0,54 0,178 0,172 1,47 1,65 2,39 0,38 0,357 0,345 1,4 1,57 2,28 0,4 0,714 0,689 1,3 1,46 2,11 0,43 1,07 1,03 1,23 1,38 0,46 α=150 1,43 1,38 0,44 1,19 1,34 1,93 0,47 2,14 2,07 1,12 1,26 1,82 0,5 3,57 3,45 1,02 1,14 1,66 0,55 5,35 5,17 1,12 1,63 0,56 7,14 6,89 1,12 1,63 0,56 α=200 0,43 1,09 0,7 1,63 0,57 α=200 0,4 0,87 0,92 0,67 1,41 0,68 α=200 0,39 0,76 0,78 0,63 1,24 0,8 1 α=200 0,37 0,66 0,66 0,6 1,07 0,95 α=200 0,35 0,57 0,55 0,57 0,93 1,14 α=200 0,33 0,5 0,47 0,54 0,81 1,34 Ổ bi tự lựa 0,4 0,4cotα 0,42cotα 0,65 0,65cotα 1,5tgα Ổ tháo rời dãy (ổ manhêtô) 0,5 0,2 a Giá trị lớn cho phép phụ thuộc vào kết cấu ổ (khe hở bên chiều sâu rãnh đường lăn) Việc sử dụng cột thứ hay cột thứ hai phụ thuộc vào thơng tin sẵn có b Các giá trị X, Y e cho tải trọng chiều trục tương đối trung gian và/hoặc góc tiếp xúc trung gian xác định nội suy tuyến tính c Đối với giá trị f0, xem ISO 76 Phụ lục Sơ đồ mạch điện điều khiển mạch động lực hệ thống thiết bị thí nghiệm máy tiện CNC Eclise 300 Phụ lục Một số hình ảnh trình thực nghiệm Máy cơng cụ CNC Elipse 300 q trình chuẩn bị, lắp đặt thêm thiết bị phục vụ thực nghiệm Hệ thống thiết bị thực nghiệm sau lắp đặt hồn thiện vào Máy cơng cụ CNC Elipse 300 3 Thu thập liệu rung động trình thực nghiệm 4 Tổng thể hệ thống thực nghiệm trình thực nghiệm Sự phá hủy ca ca cụm lăn mòn tuổi thọ