Luận án Tiến sĩ: Cơ sở đảm bảo, nâng cao độ chính xác của phép đo độ tròn

GII THIU LUN N 1- Tớnh cp thit ca ti lun ỏn Trong ngnh c khớ ch to bờn cnh vic gia cụng cỏc chi tit mỏy m bo yờu cu k thut v dung sai kớch thc, v trớ tng quan thỡ yờu cu chớnh xỏc v hỡnh dỏng cng rt nghiờm ngt Theo kho sỏt cú n 70% sn phm c khớ cú dng tr trũn [11] v trũn l mt thụng s hỡnh dỏng - ch tiờu k thut ỏnh giỏ cht lng ca chi tit tr Sai lch trũn nh hng n tt c nhng chi tit cn cú chuyn ng quay nh trc ca cỏc mỏy, trc dao, thit b oDo ú vic ỏnh giỏ sai lch trũn l nhim v thit yu, cú ý ngha quan trng vic ch o cụng ngh gia cụng nhm nõng cao cht lng chi tit, mang li giỏ tr kinh t Cú rt nhiu phng phỏp o trũn nhng phng phỏp o bng ta cc cú u im vt tri, th hin y thụng tin ca chi tit cn o nh giỏ tr biờn mộo, s cnh mộoVi phng phỏp o ny luụn tn ti lch ca tõm chi tit so vi tõm bn quay, bng thut toỏn cú th xỏc nh c lch ny v dựng bn chnh tõm a tõm chi tit v gn nht vi tõm quay Tuy nhiờn quỏ trỡnh quay, nu tõm quay khụng phi l mt im c nh, tc l cú s bin ng tõm thỡ sai s mt n nh tõm s nh hng theo t l 1:1 lờn giỏ tr o Do ú s dng khớ quay cú chớnh xỏc nh tõm cao l c s m bo chớnh xỏc cho phộp o trũn Mt khỏc trng hp yờu cu chớnh xỏc ca phộp o cao hn chớnh xỏc nh tõm quay hoc iu kin gia cụng gp khú khn, ú s dng phng phỏp kt hp nhiu u o s loi b lch tõm v dao ng tõm tc thi nõng cao chớnh xỏc cho phộp o Nghiờn cu c s hc thut ca phộp o t ú xõy dng nhng gii phỏp mi, phự hp ch o cho vic thit k, ch to thit b o trũn ỏp ng nhu cu sn xut l cp thit ca ti lun ỏn 2- Mc ớch v ni dung nghiờn cu - Mc ớch ca ti lun ỏn l xõy dng c cỏc gii phỏp nhm m bo v nõng cao chớnh xỏc cho phộp o sai lch trũn, lm c s lý thuyt ng dng ch to thit b o phc v o lng cỏc chi tit c khớ Lun ỏn trung gii quyt nhng c bn sau: - Nghiờn cu c s lý thuyt ca phng phỏp o trũn bng h ta cc, ch cỏc yu t nh hng n chớnh xỏc ca phộp o - Nghiờn cu, xõy dng cụng thc tớnh toỏn thit k khớ quay, phõn tớch cỏc yu t nh hng, nh hng cụng ngh gia cụng m bo chớnh xỏc nh tõm cho phộp o - Nghiờn cu c s lý thuyt ca phng phỏp kt hp nhiu u o, ng dng iu kin thit b Vit Nam nhm loi b lch tõm bao gm c dao ng tõm quay -Thit k v ch to mụ hỡnh thit b o trũn kt hp nhiu u o kim chng lý thuyt ó nờu 3- i tng v phm vi nghiờn cu Nghiờn cu phng phỏp v thit b o trũn bng h to cc o trũn ngoi cỏc chi tit dng tr 4- Phng phỏp nghiờn cu Nghiờn cu lý thuyt kt hp thc nghim kim chng 5- í ngha khoa hc v thc tin ca ti - S dng khớ quay lm yu t nh tõm m bo chớnh xỏc cho phộp o trũn mang li ý ngha khoa hc v thc tin bi phng phỏp o ny bng h ta cc t chớnh xỏc cao nhng ũi hi tõm cc phi c nh, ú cn la chn quay cú chớnh xỏc nh tõm cao Thc t cú th chn cỏc loi bi, trt lm quay nh tõm cho phộp o, nhiờn cựng mt iu kin cụng ngh vic gia cụng ch to khớ d t chớnh xỏc nh tõm hn gia cụng cỏc loi quay khỏc ti ó thc hin nghiờn cu thit k v ch to c khớ quay cú chớnh xỏc nh tõm 1àm vi cỏc iu kin cụng ngh gia cụng c khớ nc - Kt hp ng h so ca Mitutoyo thu nhn tớn hiu ng b t chi tit o, x lý thụng tin v cho kt qu profile thc bao gm c biờn mộo ( ln cnh mộo) v tn s mộo (s cnh mộo) m khụng cũn ln lch tõm bao gm dao ng tõm, iu ny minh chng cho vic kt hp nhiu u o s nõng cao chớnh xỏc cho phộp o Nghiờn cu ng dng thnh cụng phng phỏp o ny cú ý ngha khoa hc ln giỳp nh hng nghiờn cu thit k, ch to thit b o chớnh xỏc nc 6- B cc ca lun ỏn -Ni dung chớnh c trỡnh by chng ca lun ỏn: Chng 1: Tng quan v phộp o trũn Chng 2: m bo chớnh xỏc nh tõm cho phộp o trũn bng khớ quay Chng 3: Nõng cao chớnh xỏc ca phộp o trũn bng phng phỏp kt hp nhiu u o Chng 4: Kt qu v bn lun NI DUNG CHNH CA LUN N CHNG1 TNG QUAN V PHẫP O TRềN 1.1 t Chi tit dng tr trũn chim phn ln cỏc chi tit mỏy, t thit b nh n cỏc mỏy cụng c ln Bờn cnh yờu cu k thut v dung sai kớch thc, v trớ tng quan thỡ yờu cu v chớnh xỏc hỡnh dỏng ca chi tit u rt nghiờm ngt c t 0,1 àm n vi chc àm Cỏc sai s hỡnh dỏng bao gm trũn, trsai s ny nh hng trc tip n chc nng lm vic ca chi tit mỏy v b phn mỏy Vic xỏc nh chớnh xỏc giỏ tr sai lch cú vai trũ quyt nh n ỏnh giỏ cht lng sn phm Nu tỡm c nguyờn nhõn gõy sai lch thỡ cú th can thip vo quỏ trỡnh cụng ngh gia cụng gim thiu sai lch, nõng cao cht lng chi tit, mang li hiu qu kinh t 1.2 Cỏc nh ngha v sai lch trũn 1.2.1 nh ngha v sai lch trũn theo tiờu chun quc t ISO 1.2.2 nh ngha sai lch trũn theo tiờu chun Vit Nam Theo tiờu chun ISO 6318-1985 (E) cú nh ngha: LSC, MCC, MIC, MZC Theo TCVN: Sai lch trũn l khong cỏch ln nht t cỏc im ca Profile thc ti ng trũn ỏp Cụng thc xỏc nh : m =( Rmax-Rmin) (1.2) 1.3 Phng phỏp o trũn Cú rt nhiu phng phỏp o sai lch trũn c s dng c khớ: Phng phỏp o bng dng c cm tay; phng phỏp o bng V; phng phỏp o bng mỏy o ta ; phng phỏp o bng mỏy o trũn chuyờn dựng s dng ta ccTuy nhiờn phng phỏp o trũn bng mỏy o trũn chuyờn dựng t chớnh xỏc cao hn c, phng phỏp ny ỏnh giỏ c y thụng tin v thụng s cn o, cho ton b hỡnh nh biờn dng tit din o theo tng gúc quay , xỏc nh c biờn v tn s mộo ca chi tit o 1.4 Mt s nghiờn cu v ngoi nc v khớ quay v phng phỏp o trũn kt hp nhiu u o Trờn c s nghiờn cu, tng hp cỏc cụng trỡnh nghiờn cu v ngoi nc cho thy nhu cu ỏnh giỏ sai lch trũn l rt ln Tuy nhiờn vi mi mt cụng trỡnh cú nhng u nhc im riờng: Cỏc ti liu chuyờn kho trờn th gii trỡnh by chi tit, logic cỏc nghiờn cu nhng quỏ trỡnh tớnh toỏn li quỏ phc tp, thc hin phi b sung cỏc gi thit, iu kin rng buc n gin húa bi toỏn Mt khỏc cú nhng thụng s ca bi toỏn c xỏc nh da vo quan h gia cỏc h s ca cỏc bng thc nghim, vy tn ti sai s gia kt qu tớnh toỏn lý thuyt v kt qu thc nghim Mt s cụng trỡnh khỏc ó cú sn phm thng mi thỡ cụng b mang tớnh cht gii thiu khụng cú ti liu thit k v cụng ngh c th nờn khú ỏp dng Trờn c s k tha cỏc nghiờn cu ó cú, cú th sn xut c cỏc thit b o trũn cú chớnh xỏc cao nc thỡ vic xõy dng cỏc gii phỏp mi nhm n gin húa quỏ trỡnh tớnh toỏn thit k v xỏc nh ng hng cụng ngh cho thit b phự hp vi iu kin Vit Nam l nhim v trng tõm ca lun ỏn C s m bo v nõng cao chớnh xỏc ca phộp o trũn 1.5 Kt lun chng Phng phỏp o trũn ta cc t chớnh xỏc cao, ỏnh giỏ c y thụng tin v thụng s cn o, cho hỡnh nh ton din v biờn dng tit din o theo tng gúc quay Phng phỏp o ny luụn tn ti lch tõm bao gm c dao ng tõm m bo chớnh xỏc cho phộp o, thit b o trũn chuyờn dựng phi m bo tõm cc l mt im c nh sut quỏ trỡnh o, nu tõm cc khụng ng yờn thỡ lng bin ng tõm s ln vo giỏ tr o, nh hng trc tip n kt qu o, ú phi to c b chuyn ng quay cú chớnh xỏc nh tõm cao Gii phỏp k thut s dng khớ quay c xem l hu hiu gii quyt nh tõm Mc dự khớ quay cú chớnh xỏc nh tõm cao nhng t nh tõm tuyt i thỡ khụng cú mt bin phỏp cụng ngh hay loi mỏy múc no cú th gia cụng ch to c Vỡ vy trng hp yờu cu chớnh xỏc phộp o trũn cao hn chớnh xỏc nh tõm quay hoc iu kin gia cụng quay gp khú, ú s dng phng phỏp b trớ nhiu u o cho kt hp s o ca chỳng thỡ lng dao ng tõm quay tc thi s c loi tr Nhm nõng cao hn na chớnh xỏc ca phộp o, lun ỏn s ỏp dng phng phỏp kt hp nhiu u o kh lch tõm tc thi ti tng v trớ gúc quay Cỏc kt qu nghiờn cu ca nc ngoi u khụng ch bng cỏch no cú th xỏc nh c biờn mộo ti tng tn s mộo, tớnh c lch pha t b s liu tng hp cỏc tớn hiu ca u o dch chuyn thng theo gúc quay Do ú lun ỏn s nghiờn cu phng phỏp, xõy dng cụng thc tớnh toỏn giỏ tr tng biờn v tn s mộo t tớn hiu tng hp u o, lm thut toỏn xõy dng phn mm x lý tớn hiu giỳp thit k ch to thit b Nghiờn cu xõy dng gii phỏp cho thit b v phng phỏp trờn l c s lý thuyt m bo v nõng cao chớnh xỏc ca phộp o trũn ỏp dng iu kin thc t cụng ngh ti Vit Nam CHNG 2: M BO CHNH XC NH TM CHO PHẫP O TRềN BNG KH QUAY 2.1 t khớ quay l mt c cu chuyn ng khụng cú s tip xỳc c gia hai b mt ca trc quay v m khớ c ngn cỏch bng mt lp mng khớ nộn vi ỏp sut cao t 15 bar Nú c s dng ph bin cho mỏy o sai lch trũn vỡ nhng lớ sau: - nh tõm tt mang li chớnh xỏc cao - cng cao, kh nng ti tt - Chuyn ng khụng ma sỏt, bn chi tit cao hn - Khe h khp ng khụng thay i sut quỏ trỡnh chuyn ng, kh nng t cõn bng cao Kt cu chớnh ca khớ quay gm cú tr quay v h thng cỏc m khớ, ú m khớ mt tr nh v trờn trc quay to cõn bng theo phng hng kớnh, giỳp nh tõm m khớ phng nh v trờn mt u to cho quay cõn bng theo phng hng trc, hn ch bc di chuyn dc trc v to lc nõng cho 2.2 C s lý thuyt v thit k m khớ Khụng ging nh m ln tip xỳc, m khớ s dng mt lp khớ nộn mng cú ỏp lc gia hai b mt phõn cỏch Lp khớ ca m c to bng cỏch cung cp mt dũng khớ c nộn di ỏp sut P0 vo m khớ Khớ nộn qua mt t tht (l tit lu) phõn phi vo bung hoc cỏc rónh cha khớ, ú hỡnh thnh lp mng khớ nộn cú ỏp sut gia b mt m v b mt dn, to lc nõng m khớ lờn b mt dn mt khe h z cõn bng vi ti trng tỏc ng lờn m khớ La chn kt cu m khớ rónh l tit lu trung tõm nghiờn cu S dng phng phỏp in khớ tng ng xõy dng phng trỡnh lc nõng, phng trỡnh cng, tớnh toỏn ỏp sut ngun tỡm mi quan h gia cỏc thụng s kt cu, lm c s thit k m khớ Phng trỡnh lc nõng ca m khớ phng: F P0 Sn x ( 3) (2.1) L 8.rn z x rn d1 Trong ú: F: l lc nõng ca m khớ P0: ỏp sut ngun cung cp m khớ hot ng Sn: Din tớch ngoi ca m khớ : h s t l ca sc cn dũng khớ vi tit din chy z: khe h lp m khớ d1: ng kớnh tit lu rn: bỏn kớnh ngoi ca m khớ phng r0: bỏn kớnh rónh dn khớ L: chiu di chy Phng trỡnh lc nõng ca m khớ mt tr: F a b0 c2 c.(a b0 ) L. d P0 2( 1)(2z) a b0 2c1 a b0 (2.9) Trong ú: a0, b0: Kớch thc chiu rng v chiu di rónh dn c: chiu di chy t rónh dn b mt ngoi m khớ Kớch thc v kt cu m khớ thit k p dng lý thuyt xõy dng trờn kt hp mụ phng bng phn mm Ansys, thit k m khớ rónh cho chu ti trng 500 N, cỏc thụng s m khớ c thit k nh sau: - m khớ phng cú kớch thc rn = 38 mm, chiu dy m 12 mm, bỏn kớnh rónh lm vic r0 = 9.5 mm, chiu sõu rónh s = 0,3 mm, chiu rng rónh r =0,5 mm, ng kớnh l tit lu d =0,5 mm - m khớ cong mt tr cú bỏn kớnh R = 57 mm, chiu di = 92 mm, hai rónh phõn phi khớ ch H cú chiu di 28 mm, chiu rng rónh H l 12 mm, chiu sõu rónh s = 0,3 mm, chiu rng rónh r =0,5 mm, ng kớnh l tit lu d =0,5 mm M KH PHNG B 0.50.01 R4 Ra 0.32 281 120.1 280.1 251 120.1 ỉ4.3 M5 41 420.1 0.50.01 0.001 170.1 0.30.01 ỉ0.5 0.01 M KH TR M5 ỉ4.3 Rz 0.32 R4 91 0 0.5 Rz 0.32 13 90 R5 0.0 1 0.0 ỉ0.5 0.30 01 0.50.01 45 ỉ240.1 B TL 10 : ỉ38 Hỡnh 2.18 Kt cu m khớ thit k Kt cu khớ quay Kt cu khớ c thit k nh hỡnh 2.19, gm phn chớnh l m khớ v trc quay m khớ c nh v trờn chi tit trc quay khng ch cỏc chuyn ng theo trc x, y, z m bo ch cũn mt bc t quay quanh trc z m khớ tr lp trờn trc quay chia lm tng cú tỏc dng nh v hng kớnh, hn ch bc t do, hai tng m khớ Trc quay Hỡnh 2.19: Kt cu khớ quay c b trớ trờn mt on tr di (l 1,5d) nờn ng tõm ca trc quay c nh v n nh m khớ phng nh v mt u chng di chuyn dc trc v m bo lc nõng ca , ch cũn li bc t quay quanh trc z õy l kt cu n gin, m bo kh nng ti yờu cu v phự hp vi iu kin cụng ngh ch to ti Vit Nam c tớnh lm vic ca khớ ph thuc phn ln vo kt cu m khớ v cỏch b trớ m trờn trc, vỡ vy kớch thc trc quay thng c chn cho cú din tớch ln nh v m khớ, m bo kh nng ti v nh tõm ca Bờn cnh ú chn kớch thc trc cũn ph thuc kớch thc ca mỏy, la chn kớch thc trc quay cú ng kớnh D =114 mm, L=190 mm 2.3 Phõn tớch cỏc yu t nh hng ti cht lng ca khớ quay v nh hng cụng ngh gia cụng cỏc chi tit ca khớ 2.3.1 Xột nh hng ca vic b trớ m khớ mt tr n kh nng nh tõm ca khớ Theo [12] m bo n nh tõm quay b trớ cỏc m khớ i xng quanh trc Chn phng ỏn b trớ m khớ quanh trc, xột nh hng c th ca mộo ti nh tõm , t ú a nh hng cụng ngh gia cụng cỏc chi tit khớ hn ch dao ng tõm 2.3.2 Xột nh hng b trớ m khớ ti cng lm vic ca khớ quay Bờn cnh vic b trớ s lng m khớ mt tr gim thiu nh hng v sai lch hỡnh dỏng chi tit trc quay ti chớnh xỏc nh tõm , mt yu t quan trng khụng kộm l vic b trớ m khớ cũn quyt nh n cng ca , iu ny giỳp cho cho khớ quay cú n nh tõm cao 2.3.3 Xột nh hng ca ti trng t lch trờn bn quay n nghiờng ng tõm tr quay Khi lm vic vi lng P ca chi tit o v lch tõm e cho trc, s bin thiờn khe h ph thuc vo khong cỏch a gia hai tng m khớ v cng K ca m khớ Nu khong cỏch a v cng K cng ln thỡ kh nng nghiờng lch trc cng ớt, h cng cng vng 2.3.4 Xột nh hng sai s hỡnh hc ti chc nng lm vic ca m khớ tr v trc quay m bo chc nng lm vic ca thỡ tit din mt tr ca m v trc quay phi ng dng v kớch thc v hỡnh dỏng, m bo sai lch trũn ca b mt lp ghộp gia m khớ tr v trc quay, vuụng gúc mt u v tõm tr quay l 3àm 2.3.5 Xột nh hng ca nhỏm b mt Nhỏm b mt Rz cú nh hng rt ln ti quỏ trỡnh ng ca m khớ Nhỏm l nguyờn nhõn chớnh giỳp cho m khớ ng Vỡ vy khớ hot ng, khi ng cn cú nhỏm b mt nhng nu nhỏm quỏ ln s lm tng kh nng tip xỳc c khớ ca m v tng khe h z, gim cng, nh hng n cht lng lm vic ca Do vy ch to nờn chn nhỏm thớch hp m bo cho m khớ ng v khụng cú tip xỳc c khớ khớ lm vic khe h z = 8ữ12 àm theo [10] cú th chn nhỏm b mt ca chi tit trc v m khớ Rz=2àm 2.4 Xõy dng thc nghim kim chng lý thuyt Trờn c s xõy dng lý thuyt tớnh toỏn thit k khớ quay nh tõm, sau thc hin gia cụng ch to , kim tra cỏc thụng s k thut ti Trung tõm o lng ca Mitutoyo H ni v tin hnh thc nghim ti B mụn C khớ chớnh xỏc v Quang hc 2.5 Kt lun chng 2: Nghiờn cu s dng khớ quay nh tõm l yu t thit b c s m bo chớnh xỏc cho phộp o trũn h ta cc C th chng ny ó gii quyt c cỏc v khớ nh sau: - Xõy dng c lý thuyt tớnh toỏn khớ quay tnh vi kt cu m khớ rónh bng phng phỏp in khớ tng ng, õy l iu kin cn thit k khớ - Nghiờn cu, phõn tớch cỏc yu t nh hng n kh nng lm vic ca lm c s thit k v xõy dng cụng ngh gia cụng khớ quay - Thit k, ch to thnh cụng khớ quay t chớnh xỏc nh tõm àm, vi khe h lm vic t ữ 15 àm, kh nng ti 650N, cng 26N/àm T õy hon ton cú th lm ch c thit k v cụng ngh ch to khớ cú chớnh xỏc nh tõm cao, kh nng ti ln v khụng cú tip xỳc c khớ sn xut ti Vit Nam Nghiờn cu, xỏc lp k thut tớnh toỏn thit k v ng hng cụng ngh gia cụng khớ quay vi nh tõm cao dựng cỏc thit b o trũn l mt gii phỏp v mt thit b nhm m bo chớnh xỏc cho phộp o Trờn c s s dng khớ ny lun ỏn s tip tc tỡm phng phỏp nõng cao hn na chớnh xỏc cho phộp o CHNG 3: NNG CAO CHNH XC PHẫP O TRềN BNG PHNG PHP KT HP NHIU U O 3.1.t : Phộp o trũn h ta cc l phộp o t chớnh xỏc cao Trong chng ó chng minh s dng khớ quay l gii phỏp thớch hp m bo nh tõm v l c s m bo chớnh xỏc cho phộp o trũn Tuy nhiờn nhiu trng hp cn nõng cao hn na chớnh xỏc cho phộp o (yờu cu chớnh xỏc ca phộp o cao hn chớnh xỏc nh tõm quay) hoc cụng ngh gia cụng quay gp khú khn, chớnh xỏc nh tõm quay khụng ỏp ng c nh mong mun, ú cựng vi vic s dng thit b ó nờu kt hp vi phng phỏp nhiu u o s loi b lch tõm v dao ng tõm tc thi C s ca ý tng ny c trỡnh by nh sau: Bin ng tõm quay c xột c quỏ trỡnh o, cũn ti mt thi im thỡ tõm quay ch cú mt v trớ v cú lch tõm e Nu cú nhiu u o cựng lm vic thỡ e ng thi cú mt s o ca chỳng, v trớ ca u o c xỏc nh vỡ vy nh hng ca e lờn s o cng xỏc nh Do ú kt hp cỏc s o theo t l tng ng vi v trớ thỡ lng lch tõm quay v lng bin ng tc thi ca tõm quay s c loi tr, e s khụng cú mt kt hp ú Vic kt hp cú th thc hin s u o ln hn hoc bng 3.2 Phng phỏp o trũn s dng u o 3.2.1 C s lý thuyt Sai lch trũn th hin qua Profile b mt c hiu l:Tng ca cỏc dng mộo cnh, cnh, cnh.k cnh S cnh ln nht k c ly trc súng mộo bng súng nhỏm.Theo Fourier iu núi trờn c vit nh sau: Bin thiờn bỏn kớnh: m*() = a2sin(2 + 2) + a3sin(3 + 3) +.+ aksin(k + k) 10 k = a j sin( j j ) j Nu t mt u o hng tõm ti A v quay chi tit bin thiờn t ữ 3600 s cú i ln ly mu Giỏ tr lý thuyt ca s o ti gúc i c vit l: k (3.1) m*A ( i ) a a j sin( j i j ) j Cựng vi profile y s o ca u o B t trc A mt gúc s l: k m*B ( i ) b a j sin( j( i ) j ) (3.2) j Trong ú: - a0, b0 l sai lch v trớ gỏ t u o ti A v B so vi ng trung bỡnh ca cỏc súng - aj: biờn mộo th j - 2, 3, .k l gúc lch pha ca cỏc súng tớnh ti v trớ ban u = Trờn hỡnh 3.1 mụ t s kt hp u o S o lý thuyt phn ỏnh bin thiờn profin ti A ng vi gúc quay l mA*(), chiu lờn OX l: mAx*() = mA*() (3.3) S o phn ỏnh bin thiờn profin ti B l mB*( + ), chiu lờn OX l: mBx*(+ ) = mB*(+ ).sin ( - 900) (3.4) Trong ú s o thc l mA() v mB(+ ) Cựng chiu lờn OX ta cú : mAx() = mA () (3.5) (3.6) mBx(+ ) = mB(+ ).sin ( - 900) Nay tõm O bin thiờn lng e() gm thnh phn: (3.7) e e e x y 11 Y Y Đầu đo B B ey ex O A X Chiều quay ey O1 O ey ex ex Đầu đo A X Hỡnh 3.1: S o trũn s dng u o Mi im trờn chi tit u nhn c bin thiờn nh nờn dch chuyn gõy lch tõm ti u o A v B tớnh theo phng OX l bng v bng ex(); (chỳ ý ti A ex() lm tng s o; ti B ex() lm gim s o) Theo nguyờn lý cng tỏc dng, cõn bng s o thc vi s o lý thuyt cú k n bin ng tõm theo phng OX ta cú: (3.8) mAx*() + ex() = mAx() mBx*(+) - ex() = mBx(+) Cng v vi v ta s kh c bin ng tõm ex() (3.9) mAx*() + mBx*(+) = mAx() + mBx(+) Sai lch gia lý thuyt v s o thc ti () l () () = mAx*() + mBx*(+) - [mAx() + mBx(+)] Hay: () = mA*() + mB*(+).sin( - 900) -[mA() + mB(+).sin( -900)] Bin i ta cú : () = d+a2[sin(2+2)+sin(-900).sin(2(+)+2)]+ +aj[sin(j+j)+sin( -900).sin(j(+)+j)]+ +ak[sin(k+k)+sin(-900).sin(k(+)+k)] - D() (3.10) (3.14) Cui cựng ta xỏc nh c gúc lch pha v biờn mộo ca chi tit nh sau: 12 aj j D psin( j ) + qcos( j ) j j p cos j q sin j .D arctg q cos j p sin j .D n sin 900 (3.35) 3.2.2 Xỏc nh v trớ t u o - u o A v B thu nhn c tớn hiu tt thỡ v trớ t u o A v B l: 900 < < 1800 v 1800 < < 2700 3.2.3 ỏnh giỏ sai s ca phng phỏp s dng u o Theo cụng thc (3.14) vi phng ỏn b trớ u o ó loi b thnh phn lch tõm e Tuy nhiờn vi phng ỏn o ny vic b trớ v trớ u o hn ch cú mt s v trớ kh c lch tõm ng thi kh luụn c mộo cnh l Mt khỏc nú tn ti lng sai lch gia s o tớnh toỏn v s o thc t 3.3 Phng phỏp o trũn s dng u o 3.3.1 C s lý thuyt Trờn hỡnh (3.4) s dng u o t c nh vi cỏc gúc, quanh chi tit o [42] Gi s O l im giao ca u o v gn tõm quay ca chi tit Cỏc ta x, y c nh c ch trờn hỡnh v Gi P l mt im o trờn biờn dng chi tit v sai lch v trũn c ký hiu bi hm r(), l gúc gia im P v trc X, cũn , l gúc gia cỏc u o dch chuyn Hỡnh 3.4: S o trũn s dng ba u o dch chuyn[42] Cỏc u o dch chuyn c xỏc nh bng cỏc hm mA(), mB(), mC() tng ng vi cỏc tớn hiu o c xỏc nh nh sau: 13 mA()= r()+eX() (3.36) mB()=r(-)+eY().sin+eX().cos (3.37) mC()=r(-)+eY().sin+eX().cos (3.38) õy eX(), eY() l sai s lch tõm & dao ng tõm tng ng theo phng x v y Khi tõm O1 ca chi tit lch so vi tõm quay O2 mt lng l e nh hỡnh 3.5, thnh phn eY lm u o B s tng lờn mt lng tng ng vi gúc v lm u o C gim i mt lng tng ng vi gúc , ú kt hp u o ny cú th kh c eY Hỡnh 3.5 Khi tõm chi tit lch so vi tõm quay Thnh phn eX s lm u o B v C gim mt lng tng ng gúc v , u o A tng lờn lng ỳng bng eX, ú kt hp u o ny s kh c cỏc thnh phn eX Trong lun ỏn ny s a phng phỏp bin i gii tớch tỡm c tng biờn mộo ci Biờn dng chi tit o r() l t hp cỏc tn s mộo chng lờn nờn cú th vit di dng khai trin Fourier [17] nh sau: k r R ci cos(i i ) (3.45) i ci l biờn mộo ti tn s th i k r R a i cos i bi sin i (3.46) i Nh vy mun xỏc nh c r(), ta phi xỏc nh c R, ai, bi ti tng tn s mộo i vi cỏc thụng s bit trc l tớn hiu tng mt() ti gúc quay Kt qu cui cựng: 14 N N mt cosi .Ei mt sin i .Fi N j j Ei2 Fi 2 N mt cosi .Ei sini .Fi N j Ei2 Fi (3.64) bi N N mt sin i .Ei mt cosi .Fi N j j Ei2 Fi N N m sini .E j t i cosi .Fi Ei2 Fi (3.65) Biờn ti tn s mộo th i c tớnh theo cụng thc [17]: ci ai2 bi2 (3.66) Gúc lch pha: i arctan(bi / ) (3.67) Vi xỏc nh c biờn mộo ci v gúc lch pha i ti tng tn s mộo th i, ta hon ton xỏc nh c biờn dng chi tit o k r R cos i bi sin i i Sai lch trũn c tớnh theo cụng thc: m=r()max- r()min (3.68) 3.3.2 Xỏc nh v trớ t u o Vi phng ỏn b trớ u o v mt lý thuyt cú th loi b hon ton lch tõm m khụng ph thuc vo cụng ngh gia cụng quay v phng ỏn ny cng a cỏch thc t u o Khụng t u o cỏch u gúc 1200C vỡ kh mộo s cnh chn 3.3.3 Xõy dng mụ hỡnh thc nghim u o Trờn c s lý thuyt v gii phỏp s dng kt hp nhiu u o, lun ỏn tin hnh xõy dng mụ hỡnh thc nghim Trờn hỡnh v 3.8 l s b trớ u o s dng l ng h so in t Mitutoyo 543185 [30] lm u o dch chuyn ly tớn hiu o Ri, gúc quay i ca bn o c xỏc nh bng encoder gúc HE 50B-8-1024-3-N-24 Vi iu khin Pic ca hóng Microchip iu khin quỏ trỡnh o, truyn nhn v x lý tớn hiu ca ng h so v encoder gúc Phn mm Matlab c ng dng lm cụng c tớnh toỏn, kt ni v thit k giao din 15 a)S b trớ u o b) S mụ hỡnh thc nghim Hỡnh 3.8: S b trớ kt hp u o v nguyờn lý mụ hỡnh thc nghim 3.3.4 ỏnh giỏ sai s ca mụ hỡnh thit k Sau xõy dng mụ hỡnh kt hp u o, thc hin ỏnh giỏ sai s ca mụ hỡnh nghiờn cu, bao gm sai s nghiờng ca chi tit so vi ng tõm quay, sai s gúc t u o, sai s gii hn phõn gii ca ng h so v encoder gúc, sai s nh hng ca thay i nhit ỏnh giỏ sai s tng hp tng hp: tr = 1,52 m 3.4 Kt lun Vi gii phỏp kt hp nhiu u o ó chng minh cú th loi c lch tõm tc thi s liu o, iu ny cú ý ngha ln vic nõng cao chớnh xỏc ca phộp o trũn, c bit l cht lng quay ca thit b o khụng m bo, cũn tn ti dao ng tõm quỏ trỡnh o Trờn c s ng dng phng phỏp kt hp nhiu u o ca nghiờn cu nc ngoi, lun ỏn ó dựng bin i toỏn hc tớnh c biờn mộo ci v gúc lch pha i ti tng tn s mộo th i t tớn hiu tng hp u o, xỏc nh biờn dng ca chi tit o r(), t ú xỏc nh chớnh xỏc giỏ tr sai lch trũn cựng vi s cnh mộo v ln ca tng cnh Thit lp v trớ t cỏc u o i vi hai trng hp s dng v u o 16 Xõy dng c mụ hỡnh mỏy o trũn s dng u o vi b trớ u o A v B cỏch gúc = 900, u o A v C cỏch gúc = 2400, thc hin ỏnh giỏ sai s ca mụ hỡnh thit k vi kt qu ỏnh giỏ sai lch cho phộp ca mụ hỡnh l 1,52àm Tuy cú kt cu phc hn so vi phng ỏn mt u o, mụ hỡnh kt hp ba u o l gii phỏp hiu qu nhm nõng cao chớnh xỏc cho phộp o cú hn ch v mt cụng ngh ch to quay, to c s lý thuyt cho vic thit k v ch to thit b o trũn ti Vit Nam CHNG KT QU V BN LUN 4.1.Mụ hỡnh thc nghim Trờn c s xõy dng cỏc lun im lý thuyt v m bo v nõng cao chớnh xỏc ca phộp o trũn, chng ny s tin hnh thc nghim trờn mụ hỡnh mỏy o trũn s dng khớ quay nh tõm kt hp u o kim chng lý thuyt trờn Mụ hỡnh s dng ng h so in t Mitutoyo 543-185 lm u o dch chuyn cú phõn gii 0,001 v encoder gúc HE 50B-8-1024-3-N-24 12 M8x1 13 14 15 16 11 B B M6x0.5 17 10 18 M8x1 19 20 ỉ115 H7/g6 482 M10x1 21 22 23 24 25 Hỡnh 4.1 Kt cu mụ hỡnh mỏy o trũn thit k 1.giỏ 2.Tm c nh encoder 3.Gỏ encoder Khp ni n hi Tm m khớ phng m khớ tr Bi cu 10 Ming m 10.Thanh gỏ ng 11 Bn xoay 12 ng h so 13 Vũng gỏ ng h so 14 Mu o 15.Thanh ngang 16 bn xoay 17 Tm 18 Bu lụng gi m khớ 19 Trc quay 20 c gi m khớ 21.Vớt tm 22 ng c 23 c gi 24 Puly 25 Encoder 17 4.2 Tin hnh thc nghim Mc ớch ca thc nghim xỏc nh biờn v tn s mộo, ỏp sut ngun ỏnh giỏ chc nng lm vic ca mụ hỡnh mỏy o trũn nghiờn cu, kim chng lý thuyt Cỏc bc thớ nghim o vi tng ỏp sut ngun bar, 3bar v bar chi tit khụng chnh tõm v c chnh tõm S liu c thu nhn v x lý trờn tng u o v kt hp u o Mt s hỡnh nh kt qu: 0.2 Biờn mộo (mm) u o B 0.15 0.1 0.05 S cnh mộo 1011121314151617181920 Hỡnh 4.21: Kt qu cỏc biờn mộo ti cỏc tn s mộo ca u o B vi ỏp sut ngun bar(cha chnh tõm) Hỡnh nh th hỡnh (4.21) cho thy biờn ti cnh mộo - lch tõm l rt ln e = 2c1 0,4 mm (bao gm c lch tõm ca chi tit so vi bn o v dao ng tõm) Cỏc tn s mộo cnh (phn nh mộo ca trc quay, nghiờng v ụ val ca chi tit o), ngoi cũn thy xut hin cỏc tn s mộo ca cỏc cnh 3, 4, v vi biờn mộo tri hn Tuy nhiờn tt c biờn mộo ca cỏc cnh ny u cú tr s nh hn rt nhiu so vi lch tõm e (max l 8,5àm [...]... quay ch to 2.Tip tc nghiờn cu cỏc yu t nh hng ca vt liu, rung ng, ma sỏt ti c tớnh ca khớ quay nõng cao cht lng lm vic ca 3.Nghiờn cu ng dng khớ quay trong cỏc thit b dn trt chớnh xỏc khỏc nh mỏy chun mụmen 4 Nghiờn cu phng phỏp kt hp nhiu u o s dng vi cỏc u o laser cú chớnh xỏc cao tip tc nõng cao chớnh xỏc cho phộp o 24 ... cú kt cu phc tp hn so vi phng ỏn mt u o, mụ hỡnh kt hp ba u o l gii phỏp hiu qu nhm nõng cao chớnh xỏc cho phộp o khi cú hn ch v mt cụng ngh ch to quay, to c s lý thuyt cho vic thit k v ch to thit b o trũn ti Vit Nam CHNG 4 KT QU V BN LUN 4.1.Mụ hỡnh thc nghim Trờn c s xõy dng cỏc lun im lý thuyt v m bo v nõng cao chớnh xỏc ca phộp o trũn, chng ny s tin hnh thc nghim trờn mụ hỡnh mỏy o trũn s dng... tn ti dao ng tõm, õy chớnh l dao ng tõm quay tc thi ca khớ Kt qu ny l bng chng cho thy vic s dng khớ quay cú th t chớnh xỏc nh tõm rt cao, tuy nhiờn khụng cú cỏch no gia cụng quay t c chớnh xỏc nh tõm tuyt i Do vy trong trng hp phộp o trũn yờu cu chớnh cao hn chớnh xỏc nh tõm ca quay thỡ bt buc phi s dng phng phỏp kt hp nhiu u o, c th trong lun ỏn la chn l 3 u o Hỡnh nh th 19 Biờn mộo... bit c lng sai lch tin hnh chnh tõm s cho chớnh xỏc cao hn rt nhiu: 21 + Khi cha chnh tõm, lch tõm e 0,4mm 400àm + Sau khi chnh tõm, lch tõm e