Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Trang 5 TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Luận văn nghiên cứu xây dựng hệ thống cơ điện tử phục vụ đo mòn vít me - đai ốc bi được trình bày gồm 03 chương: C
TRƯỜ NG 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 Giả ng viên hướng dẫn: TS Trần Đức Toàn Viện: Cơ khí HÀ NỘI, 2020 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132203781000000 TRƯỜ NG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu xây dựng hệ thống điện tử phục vụ đo mòn vít me - đai ốc bi máy CNC ĐẶNG QUANG THẨM Ngành Cơ điện tử Giả ng viên hướng dẫn: TS Trần Đức Tồn Viện: Cơ khí HÀ NỘI, 2020 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lậ p – 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 thố ng điệ n tử phụ c vụ đo mòn vít me - đai ốc bi máy CNC Chuyên ngành: Cơ điệ n tử Mã số SV: CB180014 Tác giả, Người hướng d ẫ n khoa họ c Hội đồ ng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bả n họ p Hộ i đồ ng ngày 29/10/2020 với nội dung sau: - Sửa tên hình ả nh, 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 lỗ i tả, lề nội dung luận văn Ngày 26 tháng 11 năm 2020 Giáo viên hướng dẫ n TS Trầ n Đức Toàn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Tác giả luận văn Đặng Quang Thẩ m LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu thực nộ i dung luận văn, em gặp nhiều khó khăn trang thiết bị v ật tư để tiến hành thực luận văn Đầu tiên, em xin gửi lời m ơn tới TS Trầ n Đức Tồn, người trực tiếp tận tình hướng dẫ n giúp đỡ tháo gỡ khó khăn cho em suốt trình nghiên cứu, thực nhiệm vụ luận văn Em xin chân thành cảm ơn tới tậ p thể thầy cô giáo môn Máy Ma sát học - Viện Cơ Khí - Đạ i họ c 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 LỤ C i DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC BẢNG v MỞ ĐẦ U CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VÍT ME – ĐAI ỐC BI 1.1 Tổng quan vít me – đai ốc bi 1.1.1 Đặc điể m củ a 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 cấ p xác 12 1.2.3 Theo công dụng 17 1.3 Các dạng hỏng vít me – đai ốc bi 18 1.4 Các đặ c trưng, tính tốn b ả n vít me – đai ốc bi 21 1.4.1 Độ c ứng chố ng biến dạng đàn hồi [19] 21 1.4.2 Tải tĩnh dọc trục danh nghĩa Coa [22] 21 1.4.3 Tả i độ ng 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 ố c bi giới 25 1.7 Một số nghiên cứu tạ i Việ t 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 niệ m mòn mòn ma sát 34 2.1.2 Ảnh hưởng c ủ a yếu tố bả n 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 cầ u máy thí nghiệm đo 48 3.2 Thiết kế khí củ a máy thí nghiệm 48 3.2.1 Mộ t số phương án bố trí hệ thố ng đo 48 3.2.2 Phương án tạo tải [5, 12, 13] 50 3.3 Hệ thố ng điều khiển củ a 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 thuậ t chương trình điều khiển hiển thị 60 3.4 Phương pháp đo 60 3.5 Tổ h ợp máy thí nghiệm 63 3.6 Thông số mô phỏ ng tính tốn biến dạng 64 3.6.1 Xác định thông số mô 64 3.7 Kế t mơ phỏ ng 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 mộ t 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 nhiề u 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 loạ i có rãnh hồi bi kiểu ống [29] Hình 1.11 Vít me – đai ốc bi loạ i có rãnh hồi bi hai vịng ren [29] Hình 1.12 Vít me – đai ốc bi loại có kết cấu khử khe hở nhờ tấ m 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 Kế t cấ u khử khe hở đặt tả i 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 b ề mặt làm việ c 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 củ a 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 mịn, tải đặt trước phụ thuộcvận tốc số hành trình [19] 27 Hình 1.23 Ảnh hưởng tố c độ quay trục vít đế n tăng (giả m) tả i đặ t 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 truy ền vít me – đai ốc bi [32] 29 Hình 1.26 Quan hệ t ầ n số bi vào tả i, tố c độ quay nvàđường kính bi DW [27] 29 iii Hình 1.27 Thay đổi nhiệ t độ truyền vít me – đai ốc bi [31] 30 Hình 1.28 Biến đổ i nhiệ t độ dẫn tới sai lệch vị trí đai ốc [30] 30 Hình 1.29 Quan hệ tu ổi th ọ tương đ ố i với mật đ ộ 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 chị u tải [5] 40 Hình 2.4 Quan hệ mịn tổng cộ ng mòn dọc trục [5] 41 Hình 2.5 Mơ hình hóa hệ Vít me – đai ốc – bi trước sau mòn [5] 44 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý phương án sử d ụ ng đ ng hồ so gắ n cố định 49 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý phương án sử dụ ng đồ ng h 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 đặ t tả i lên vít me – đai ốc bi .51 Hình 3.5 Tạ o tải nhờ tả i 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 củ a Adruino 2560 55 Hình 3.9 Giao diện điều khiển 59 Hình 3.10 Sơ đồ đo mòn B – mòn má trái ren 61 Hình 3.11 Sơ đồ đo mòn B – mòn má phải ren 61 Hình 3.12 Tổ hợp máy thí nghiệm 63 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 e p cho phép với truyề n 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 cấ p xác [13] 15 Bảng 1.5 V2πp cho phép theo cấp xác [13] 15 Bảng 1.6 Cấp xác cầ n thiết cho trụ c máy NSK [29] 16 Bảng 1.7 Cấp xác cầ n thiết cho trụ c máy HIWIN [15] 16 Bảng 1.8 Hệ số phụ thuộ c độ xác 23 Bảng 1.9 Hệ số phụ thuộ c xử lý khí nhiệt luyện thép 23 Bảng 1.10 Vậ t liệ u phương pháp nâng cao chất lượng b ề mặt 25 Bảng 1.11 Hệ s ố ma sát vít me – đai ốc bi theo mơ ước tính,so sánh [55] 26 Bảng 2.1 Mơ tả sai lệch vị trí đai ốc biến dạng đàn hồi [5] 41 Bảng 3.1 Thông số k ỹ thuật vít me – đai ốc bi 65 Bảng 3.2 Kế t qu ả đo mòn 66 v