(Tiểu luận) đề tài phân tích quá trình ma sát và mòn trong hệ thống dẫn hướng

h Bộ môn máy & ma sát học Kỹ thuật ma sát Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thùy Dương Sinh viên thực hiện: Trần Huy Quang - 20171645 Trần Quốc Trung - 20171836 Nguyễn Văn Tuyến - 20171919 h Đề tài: Phân tích q trình ma sát mịn hệ thống dẫn hướng h Nội dung I Tổng quan hệ thống dẫn hướng II Quá trình ma sát hệ thống dẫn hướng III Q trình mịn hệ thống dẫn hướng h I Tổng quan hệ thống dẫn hướng Khái niệm: Hệ thống dẫn hướng tạo chuyển động thẳng phận máy Đặc tính: Hệ thống dẫn hướng phải có đặc điểm sau: • Bộ phận gồm ổ trượt ray trượt • Ray trượt giúp cho cấu máy chuyển động tịnh tiến cách xác , ổ trượt giúp thiết bị gia tang khả chịu tải lớn • Khả điều chỉnh độ hở dẫn hướng • Ma sát thấp mài mịn • Tính chất làm giảm xóc • Bảo dưỡng khả bơi trơn đơn giản • Đệm kín chống bụi bẩn phoi bào Sử dụng: Máy CNC khí xác, Máy gỗ, Máy CNC gỗ, Máy Plasma, Robot,… Hệ dẫn hướng máy công cụ Ray dẫn hướng máy CNC h I Tổng quan hệ thống dẫn hướng Các dạng dẫn hướng: Theo qũy đạo dẫn hướng Phối hợp dẫn hướng V phẳng Dẫn hướng phẳng Dẫn hướng én Dẫn hướng trịn máy khoan đứng h I Tổng quan hệ thống dẫn hướng Các dạng dẫn hướng: Theo hướng lực truyền • Dẫn hướng mở đóng + Dẫn hướng mở, bàn trượt chịu lực theo hướng định + Dẫn hướng đóng cho phép truyền lực tất hướng vng góc với hướng chuyển động • Dẫn hướng lăn trượt Dẫn hướng bi Dẫn hướng lăn h Dẫn tráng nhựa băng máy I Tổng quan hệ thống dẫn hướng Cấu tạo: Hệ thống dẫn hướng lăn Các phân chính: • Ổ trượt • Đầu hồi bi • Ray trượt (vuông) • Bi Các phân khác: seal chắn bụi giữ mỡ, thép gia lực chống va đập, mút thấm bôi trơn h I Tổng quan hệ thống dẫn hướng Nguyên lí hoạt động Dẫn hướng lăn • Lực truyền bi lăn, chúng quay trịn, thí dụ ray dẫn hướng ổ trượt • Do áp lực bề mặt cao nên ray dẫn hướng ổ trượt cứng mài bóng phạm vi di chuyển • Các lăn chạy trở lại vị trí ban đầu vùng tải sau rời khỏi vùng tải đường dẫn trở h I Tổng quan hệ thống dẫn hướng Các dạng hỏng • Hiện tượng vỡ đầu bi ổ trượt: Nếu bi hồi không kịp cộng thêm tác nhân bụi bẩn bám vào đường dẫn bi gây nên tình trạng ùn tắc viên bi , đặc biệt số ngành gỗ, giấy… bụi nhiều • Khắc phục:Thiết kế giúp hồi bi nhanh tránh tình trạng kẹt bi vỡ đầu bi h II Quá trình ma sát hệ thống dẫn hướng Lực ma sát đo - Mỗi chuyển động profile cho thấy ma sát chồng lên - Mỗi lực đo profile cho thấy ma sát thay đổi chuyển động phía trước phía sau h II Quá trình ma sát hệ thống dẫn hướng Lực ma sát đo Kết luận: Trong số profile, ảnh hưởng tốc độ kiểm chứng Kết này, ngụ ý lượng dịch tăng lên vùng tiếp xúc bóng rãnh bóng h II Q trình ma sát hệ thống dẫn hướng Lực ma sát đo - Mòn cặp ma sát lăn tịnh tiến đảo chiều • Các vết nứt bề mặy lăn tăng số chu kì mang tải • Trong q trình ma sát lăn, lớp bề mặt thay đổi tính thuộc tính, cấu trúc kim loại bị suy giảm bề mặt theo chiều sâu bề mặt • Q trình phá hủy bề mặt ma sát phụ thuộc vào yếu tố khác h II Quá trình ma sát hệ thống dẫn hướng Bài toán tuổi thọ, độ tin cậy đường dẫn hướng ma sát lăn – Đặc trưng cho khả làm việc liên tục thiết bị Quy luật mịn theo thời gian cặp ma sát U(t) quan hệ lượng mòn U thời gian, thừa nhận quan hệ tuyến tính nên tốc độ mòn theo thời gian γ(t) xác định : Đồ thị độ tin cậy cho đường dẫn hướng ma sát lăn h II Quá trình ma sát hệ thống dẫn hướng Bài toán tuổi thọ, độ tin cậy đường dẫn hướng ma sát lăn Theo thống kê xác suất, với qui luật phân phối chuẩn, xác suất làm việc khơng hỏng tính thơng qua tốn tử Laplace theo phương trình: Trong đó :  - Hàm laplace [U]- lượng mòn lớn cho phép (micromet) a0 – mòn ban đầu chạy rà a- sai lệch tiêu chuẩn a (micromet)  – sai lệch tiêu chuẩn gamma (micromet) T – tuổi thọ dự kiến danh định (h) h II Quá trình ma sát hệ thống dẫn hướng Bài toán tuổi thọ, độ tin cậy đường dẫn hướng ma sát lăn Gọi U đối số hàm laplace, ta viết phương trình tuổi thọ sau: Kết luận : đường dẫn hướng ma sát lăn cụm chi tiết chuyển động tịnh tiến đảo chiều chịu ma sát lăn Áp dụng lý thuyết ma sát, mòn mỏi cho nghiên cứu tuổi thọ, độ tin cậy đường dẫn hướng ma sát lăn Trên sở lý thuyết độ tin cậy, phân tích hư hướng bề mặt, nguyên nhân hỏng yếu tố ảnh hưởng đến mòn đường dẫn hướng ma sát lăn giải toán tuổi thọ, độ tin cậy đường dẫn hướng ma sát lăn h III Q trình mịn hệ thống dẫn hướng Khái niệm - Mịn q trình phá hủy lớp bề mặt vật thể rắn tiếp xúc ma sát, giá trị mòn đánh giá theo suy giảm kích thước vật thể ma sát theo phương vng góc với bề mặt ma sát (đường ma sát) h III Q trình mịn hệ thống dẫn hướng Nguyên nhân • Do làm việc thường xuyên , q tải • Do mơi trường làm việc (ở nước ta khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm q trình mịn nhanh hơn) • Do khơng bơi trơn bảo dưỡng định kì thường xun • Sử dụng q lâu dẫn đến mịn h III Q trình mịn hệ thống dẫn hướng Dạng mịn • Đường dẫn hướng ma sát lăn: mòn mỏi Dạng mòn thường xuất xuất chi tiết chịu ma sát lăn kết phá hoại mãnh liệt lớp kim loại bề mặt điều kiện đặc biệt trạng thái ứng suất • Đường dẫn hướng ma sát trượt: dạng mòn fretting, thường xuất có ma sát trượt với chuyển động tịnh tiến nhỏ có tác dụng tải trọng động h III Q trình mịn hệ thống dẫn hướng Dạng mịn • Ở hệ thống dẫn hướng phân bố mòn bề mặt khơng • Một tác hại lớn mịn đường dẫn hướng làm giảm độ xác hình học chi tiết máy( độ song song, độ cơn, độ khơng vng góc) h III Q trình mịn hệ thống dẫn hướng Q trình mịn theo thời gian • Giai đoạn I:(giai đoạn chạy rà) Đây giai đoạn không cân trình mịn • Giai đoạn II:(giai đoạn mịn ổn định) Tốc độ mòn theo thời gian ổn định hệ số ma sát nhỏ ổn định • Giai đoạn III:(giai đoạn mòn khốc liệt) Tốc độ mòn tăng nhanh, cần bảo dưỡng, sửa chữa, thay h III Q trình mịn hệ thống dẫn hướng Tính mịn cặp ma sát tịnh tiến đảo chiều h III Q trình mịn hệ thống dẫn hướng Tính mịn cặp ma sát tịnh tiến đảo chiều Phương trình tổng qt: Trong đó: - Ẩn số lượng mịn tuyến tính bàn dao (U2) chiều dài l (0