Nghiên cứu ảnh hưởng của ma sát trong Xylanh - piston khí nén đến sai lệch vị trí của ổ cấp dao trên máy CNC trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam

Header Page of 89 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất nội dung luận án ”Nghiên cứu ảnh hưởng ma sát XLPTKN đến sai lệch vị trí ổ cấp dao máy CNC điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam” công trình nghiên cứu riêng tôi, thực dƣới hƣớng dẫn tập thể cán hƣớng dẫn: PGS TS Phạm Văn Hùng PGS TS Trần Đức Quý Các số liệu, kết luận án trung thực, trích dẫn đầy đủ chƣa đƣợc công bố công trình khác Hà nội, ngày tháng Tập thể hƣớng dẫn PGS TS Phạm Văn Hùng PGS TS Trần Đức Quý năm 2016 Tác giả luận án Nguyễn Thùy Dương Footer Page of 89 Header Page of 89 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án, nhận đƣợc nhiều giúp đỡ, góp ý, động viên chia sẻ ngƣời Lời xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo sau Đại học, Viện Cơ khí, Bộ môn Máy & Ma sát học – Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi đặc biệt cảm ơn PGS.TS Phạm Văn Hùng, PGS.TS Trần Đức Quý hƣớng dẫn, bảo cho ý kiến vô quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho mặt chuyên môn suốt trình học tập thực luận án Tôi xin chân thành biết ơn thầy cô môn Máy Ma sát học – Đại học Bách Khoa Hà Nội đóng góp cho ý kiến bổ ích nhƣ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình làm luận án Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, ngƣời chia sẻ, động viên, giúp đỡ học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Hà nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận án Nguyễn Thùy Dƣơng Footer Page of 89 Header Page of 89 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH TRONG LUẬN ÁN DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 10 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN ÁN 11 MỞ ĐẦU 15 Lý chọn đề tài 15 Mục đích nghiên cứu luận án 16 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 16 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 17 Phƣơng pháp nghiên cứu 17 Nội dung luận án 18 Các kết 19 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ MA SÁT TRONG XYLANH PISTON KHÍ NÉN DÙNG CHO Ổ CẤP DAO MÁY PHAY CNC 20 1.1 Ổ cấp dao máy phay CNC hƣ hỏng lỗ côn trục 20 1.1.1 Ổ cấp dao máy phay CNC 20 1.1.2 Một số hƣ hỏng lỗ côn trục liên quan đến trình thay dao tự động máy CNC 24 1.2 Vai trò đặc điểm xylanh – piston khí nén 28 1.3 Cấu tạo xylanh- piston khí nén 29 1.4 Phân loại xylanh – piston khí nén 31 1.4.1 Xylanh lực 31 1.4.2 Xylanh quay 33 1.5 Đặc tính làm việc xylanh – piston khí nén 34 1.5.1 Lực đẩy piston 34 1.5.2 Chiều dài hành trình 35 1.5.3 Tốc độ piston 36 1.5.4 Lƣợng khí tiêu thụ 36 1.6 Đặc điểm môi trƣờng làm việc máy công cụ CNC 37 1.6.1 Yêu cầu môi trƣờng làm việc máy CNC 37 1.6.2 Môi trƣờng làm việc máy CNC Việt Nam [43,44] 39 Footer Page of 89 Header Page of 89 1.7 Tình hình nghiên cứu nƣớc đặc tính ma sát xylanh – piston khí nén dùng cho máy CNC 41 1.8 Tình hình nghiên cứu nƣớc 46 KẾT LUẬN CHƢƠNG .48 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MA SÁT TRONG XYLANH - PISTON KHÍ NÉN 49 2.1 Tổng quan ma sát 49 2.1.1 Một số khái niệm chung ma ma sát 49 2.1.2 Đặc điểm tiếp xúc ma sát cặp ma sát trƣợt 50 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến cặp ma sát trƣợt 52 2.2.1 Ảnh hƣởng áp suất pháp tuyến 53 2.2.2 Sự phụ thuộc hệ số ma sát vào vận tốc trƣợt 54 2.2.3 Sự phụ thuộc lực ma sát vào tốc độ dịch chuyển có bôi trơn 54 2.2.4 Ảnh hƣởng vật liệu bôi trơn 56 2.2.5 Ảnh hƣởng nhiệt độ 56 2.2.6 Ảnh hƣởng độ ẩm 57 2.3 Các lý thuyết tính ma sát cặp vật liệu 57 2.3.1 Công thức tính hệ số ma sát theo thực nghiệm 57 2.3.2 Lý thuyết phân tử 59 2.4 Tính lực ma sát xylanh – piston khí nén 62 2.4.1 Ma sát gioăng XLPTKN 63 2.4.2 Tính lực ma sát xylanh - piston dùng ổ cấp dao máy phay CNC cỡ trung 65 KẾT LUẬN CHƢƠNG .67 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MA SÁT TRONG XYLANH – PISTON KHÍ NÉN 68 3.1 Mục đích thí nghiệm 68 3.1 Mục đích thí nghiệm 68 3.2 Phƣơng pháp đo lực ma sát 68 3.2 Phƣơng pháp đo lực ma sát 68 3.3 Thiết kế thiết bị thực nghiệm 70 3.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm 70 3.3.2 Thiết bị thực nghiệm đo ma sát xylanh – piston khí nén 71 3.4 Quy hoạch tổ chức thực nghiệm 81 3.4.1 Xác định thông số thực nghiệm 81 Footer Page of 89 Header Page of 89 3.4.2 Tổ chức thực nghiệm khảo sát ma sát xylanh – piston khí nén 82 3.4.3 Bảng số liệu kết thực nghiệm 83 KẾT LUẬN CHƢƠNG .84 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 85 4.1 Thực nghiệm xác định ảnh hƣởng vận tốc dịch chuyển đến ma sát xylanh – piston khí nén 85 4.2 Thực nghiệm ảnh hƣởng độ ẩm tƣơng đối đến lực ma sát xylanh – piston khí nén 87 4.3 Thực nghiệm ảnh hƣởng nhiệt độ đến lực ma sát xylanh – piston khí nén 90 4.4 Thực nghiệm ảnh hƣởng môi trƣờng nhiệt ẩm Việt nam đến lực ma sát XLPTKN dùng ổ cấp dao máy CNC 92 4.4.1 Xác định hệ số hàm hồi quy lực ma sát tĩnh 93 4.4.2 Xác định hệ số hàm hồi quy lực ma sát động 99 4.5 Ảnh hƣởng lực ma sát đến sai lệch vị trí xylanh – piston khí nén cấp dao máy phay CNC 104 4.5.1 Giới thiệu hệ thống thay dao máy phay CNC cỡ trung V30 104 4.5.2 Cấu tạo hệ thống thay dao máy phay CNC 105 4.5.3 Sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao máy CNC 106 KẾT LUẬN CHƢƠNG .112 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 119 PHỤ LỤC .120 Footer Page of 89 Header Page of 89 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CNC: Computer Numerical Control XLPTKN: Xylanh – piston khí nén ATC: Automatic tool changer TIR: Total indicator run out – Tổng sai lệch T: Nhiệt độ RH: Độ ẩm tƣơng đối không khí Footer Page of 89 Header Page of 89 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH TRONG LUẬN ÁN Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị p Áp suất Bar v Tốc độ dịch chuyển mm/s F Lực piston lý thuyết N A1 Diện tích mặt đáy piston m2 Feff Lực piston xylanh thực tế N Fms Lực ma sát N FF Lực lò xo trở lại N D Đƣờng kính piston m d Đƣờng kính cần piston m A‟ Diện tích mặt hình khuyên m2 qB Lƣu lƣợng tiêu thụ s Hành trình cm qH Lƣợng khí tiêu thụ chiều dài hành trình l/cm n Số hành trình phút l/phút f Hệ số ma sát N Tải pháp tuyến fvđ Hệ số ma sát va đập l/phut N mv1 Động lƣợng thay đổi theo phƣơng tiếp tuyến N.s mv2 Động lƣợng thay đổi theo phƣơng tiếp tuyến N.s Fw Hệ số mát lƣợng WT Công tiêu hao để thắng lực ma sát J W Công tiêu hao chung J Fms Lực ma sát N A Đặc trƣng cho môi trƣờng tác dụng hai vật thể ma sát  Sức bền cắt liên kết phân tử PT Áp lực giới hạn chảy K Hệ số thực nghiệm T Giới hạn chảy vật liệu D Đƣờng kính mẫu thử kGf/mm2 N/mm2 N/mm2 mm Footer Page of 89 Header Page of 89 d Chiều rộng vết đƣờng trƣợt mm a Bán kính chỗ bám dính mm f0 Hệ số ma sát tĩnh c Hằng số  Nhiệt độ  Hệ số thực nghiệm F0 Lực ma sát thời điểm ban đầu trình tiếp xúc N F Lực ma sát thời gian tiếp xúc vô N  Hệ số áp điện thành phần ma sát phận tử K Fch Lực ma sát học N Fpt Lực ma sát phân tử N m r Bánh kính cong nhấp nhô  Hệ số đàn hồi vật liệu E Môdun đàn hồi vật liệu αH Hệ số mát trễ trƣợt h Chiều sâu thâm nhập pc Áp lực vòng Hb Chiều cao sóng m Rb Bán kính cong sóng mm Mpa m Hệ số phụ thuộc vào đƣờng cong phân bố nhấp nhô bề Kv Kvfdh FCoulomb Kprop mặt  Hệ số phụ thuộc vào đƣờng cong phân bố nhấp nhô bề mặt  Lực ma sát Coulomb N Hệ số phụ thuộc vào tốc độ FStribeck Ảnh hƣởng Stribeck fexp Hệ số mũ tốc độ chảy p Chênh lệch áp suất giữ tham chia buồng xylanh Fstat Lực ma sát tĩnh N Fmin Lực ma sát nhỏ N Fref Lực tham chiếu N Dref Đƣờng kính tham chiếu N Bar mm Footer Page of 89 Header Page of 89 vcrit Vận tốc giới hạn mm/s Fmst Lực ma sát tĩnh N Fmsd Lực ma sát động N FL Lực cản lăn N m Khối lƣợng ổ cấp dao kg Footer Page of 89 Header Page 10 of 89 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng số Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Tên bảng Thông số kỹ thuật XLPTKN Bảng mã hóa biến thực nghiệm Ma trận quy hoạch trực giao bậc Lực ma sát XLPTKN theo tốc độ dịch chuyển thực Bảng 4.1 nghiệm Lực ma sát XLPTKN theo tốc độ dịch chuyển độ ẩm Bảng 4.2 thực nghiệm Lực ma sát XLPTKN theo tốc độ dịch chuyển nhiệt độ Bảng 4.3 thực nghiệm Bảng 4.4 Tổng hợp thông số đầu vào, đầu tổ chức thực nghiệm Bảng 4.5 Ma trận quy hoạch trực giao ma sát tĩnh tốc độ v = 30mm/s Bảng 4.6 Ma trận quy hoạch trực giao ma sát tĩnh tốc độ v = 50mm/s Bảng 4.7 Ma trận quy hoạch trực giao ma sát tĩnh tốc độ v = 100mm/s Bảng 4.8 Ma trận quy hoạch trực giao ma sát động tốc độ v = 30mm/s Bảng 4.9 Ma trận quy hoạch trực giao ma sát động tốc độ v = 50mm/s Bảng 4.10 Ma trận quy hoạch trực giao ma sát động tốc độ v = 100mm/s Các hệ số phƣơng trình hồi quy đặc tính lực ma sát Bảng 4.11 điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam Bảng 4.12 Bảng thí thực nghiệm p =5bar Bảng 4.13 Tổng hợp sai lệch vị trí ổ cấp dao dừng Trang 71 82 83 85 88 91 93 94 97 98 100 101 102 103 104 110 10 Footer Page 10 of 89 Header Page 107 of 89 CB1 CB2 Trục Ổ cấp dao vị trí chờ LT Hình 4.18 Định lượng sai lệch điều chỉnh ổ cấp dao Mô hình chuyển động piston đƣa ổ cấp dao vị trí thay dao đƣợc thể hình 4.19 Fms FP P F L m6 A1 m P A2 x Hình 19 Mô hình chuyển động piston đưa ổ cấp dao vị trí thay dao Phƣơng trình chuyển động XLPTKN dùng cho ổ cấp dao máy CNC: &= FP - FL - Fmsd Mx& (4.21) Fp = p1 A1 –p2.A2 M = m + m6 Fmsd = f(T, RH) với T = 150C ÷ 500C, RH = 51% ÷ 99% FL = f.m.g; f = 0.05 Trong đó: p1 – Áp suất buồng 1; p2 – Áp suất buồng 2; A1 – Diện tích buồng 1; A2 - Diện tích buồng 2; 107 Footer Page 107 of 89 Header Page 108 of 89 x – Dịch chuyển piston thời điểm t; m – Khối lƣợng ổ cấp dao chi tiết lắp ghép khác; m6 – Khối lƣợng cần piston; M – khối lƣợng toàn hệ thống thay dao; Fp – Lực đẩy piston; Fmsd - Lực ma sát gioăng – xylanh; FL – Lực cản lăn Xét trinh dừng ổ cấp dao phƣơng trình chuyển động ổ cấp dao có dạng sau: &= - FL - Fmsd Mx& (4.22) Khoảng dịch chuyển độ qúa trình dừng ổ cấp dao máy phay CNC đƣợc tính theo công thức: v2 – v02 = 2.a.L  L  v02 M 2( f m.g  Fmsd ) (4.23) Trong đó: v – Vận tốc dừng, v = 0mm/s; v0 - Vận tốc làm việc piston bắt đầu trình dừng; a - Gia tốc piston; L – Khoảng dịch chuyển độ trình dừng Sử dụng phần mềm Matlab tính sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao máy phay CNC ứng với tốc độ dịch chuyển Xét trường hợp 1: Khi ổ cấp dao mang đủ 20 dao Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao máy phay CNC tốc độ dịch chuyển 30, 50, 100mm/s đƣợc thể hình 4.20, 4.21, 4.22 Hình 4.20 Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao tốc độ dịch chuyển v = 30mm/s mang đủ dao Hình 4.21 Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao tốc độ dịch chuyển v = 50mm/s mang đủ dao 108 Footer Page 108 of 89 Header Page 109 of 89 Nhận xét: Từ đồ thị sai lệch vị trí dừng hình 4.20, hình 4.21, hình 4.22 cho thấy ma sát XLPTKN điều kiện biến thiên nhiệt ẩm Việt Nam có ảnh hƣởng rõ rệt đến vị trí dừng ổ cấp dao máy phay CNC Sai lệch vị trí dừng có chiều hƣớng tăng tốc độ dịch chuyển tăng Sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao máy phay lớn vùng nhiệt ẩm (T = 500C, RH = 99%), sai lệch nhỏ vùng nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%) Dung sai () sai lệch vị trí Hình 4.22 Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao tốc độ dịch chuyển v = 100mm/s mang đủ dao tốc độ dịch chuyển 30mm/s, 50mm/s, 100mm/s lần lƣợt là: 0.035mm, 0.108mm, 0.387mm Trường hơp 2: Khi ổ cấp dao mang dao Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao máy phay CNC tốc độ dịch chuyển 30mm/s, 50mm/s, 100mm/s đƣợc thể hình 4.23, 4.24, 4.25 Hình 4.23 Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao tốc độ dịch chuyển v = 30mm/s mang dao Nhận xét: Hình 4.24 Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao tốc độ dịch chuyển v = 50mm mang dao Từ đồ thị sai lệch vị trí dừng hình 4.23, hình 4.24, hình 4.25 cho thấy ma sát XLPTKN điều kiện biến thiên nhiệt ẩm Việt Nam có ảnh hƣởng rõ rệt đến vị trí dừng ổ cấp dao máy phay CNC Sai lệch vị trí dừng có chiều hƣớng tăng tốc độ dịch chuyển tăng Sai lệch vị trí ổ cấp dao máy phay CNC lớn vùng nhiệt ẩm (T = 500C, RH = 99%), sai lệch nhỏ vùng nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%) 109 Footer Page 109 of 89 Header Page 110 of 89 Dung sai () sai lệch vị trí tốc độ dịch chuyển 30mm/s, 50mm/s, 100mm/s lần lƣợt là: 0.066mm, 0.200mm, 0.648mm Nhận xét chung: Từ đồ thị sai lệch vị trí ổ cấp dao trƣờng hợp ổ cấp dao mang đủ dao ổ cấp dao mang dao cho thấy khoảng dung sai phụ thuộc vào đặc tính ma sát môi trƣờng nhiệt ẩm, tốc độ dịch chuyển khối lƣợng ổ cấp dao đƣợc thể bảng 4.13 Hình 4.25 Đồ thị sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao tốc độ dịch chuyển v =100mm/s mang dao Bảng 4.13 Tổng hợp sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao dừng v(mm/s) 30 50 100 Lmin1 (mm) 0.712 1.895 6.922 Lmax1 (mm) 0.778 2.095 7.570 1 (mm) 0.066 0.200 0.648 Lmin20 (mm) 0.820 2.232 8.537 Lmax20 (mm) 0.855 2.340 8.924 20 (mm) 0.035 0.108 0.387 LT = (Lmin1+Lmax20)/2 0.7835 2.1175 7.9226 Trong đó: Lmin1 - Sai lệch nhỏ ổ cấp dao chứa dao dừng; Lmax1 - Sai lệch lớn ổ cấp dao chứa dao dừng; 1 - Dung sai sai lệch ổ cấp dao chứa dao dừng; Lmin20 - Sai lệch nhỏ ổ cấp dao chứa đủ dao dừng; Lmax20 - Sai lệch lớn ổ cấp dao chứa đủ dao dừng; 20 - Dung sai sai lệch ổ cấp dao chứa đủ dao dừng; LT - Khoảng hiệu chỉnh vị trí ổ cấp dao Do tác động nhiệt ẩm đặc trƣng Việt Nam dẫn tới sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao sử dụng XLPTKN phân bố khoảng dung sai  nhƣ bảng 4.13, nguyên nhân gây mòn va đập lỗ côn trục máy phay CNC Do đó, cần điều chỉnh để tâm khoảng dung sai  trùng đƣờng tâm lỗ côn trục (tham khảo kích thƣớc LT bảng 4.13), giảm đƣợc ảnh hƣởng yếu tố nhiệt ẩm đến ma sát XLPTKN nói chung mòn va đập lỗ côn trục nói riêng Việc điều chỉnh cần đƣợc thực thông qua trình hiệu chỉnh máy chạy thử lắp ráp Mặt khác khối lƣợng ổ cấp dao thay đổi ảnh hƣởng đến sai lệch vị trí dừng nhƣ khoảng dung sai sai lệch Vì vận hành máy CNC bên cạnh việc lựa chọn 110 Footer Page 110 of 89 Header Page 111 of 89 số dao trữ ổ cấp dao phù hợp với quy trình công nghệ gia công cần phải quan tâm tới tổng khối lƣợng dao để giảm dung sai sai lệch vị trí 111 Footer Page 111 of 89 Header Page 112 of 89 KẾT LUẬN CHƢƠNG Từ kết thực nghiệm xử lý số liệu xác định đƣợc đặc tính ma sát bao gồm ma sát tĩnh ma sát động biến thiên theo tốc độ dịch chuyển có dạng tƣơng đồng với đƣờng cong Stribeck biểu diễn phƣơng trình (4.1) (4.2) Ở nhiệt độ tăng độ ẩm lực ma sát có xu hƣớng giảm điều khẳng định ảnh hƣởng rõ rệt độ ẩm tƣơng đối đến lực ma sát XLPTKN Tuy nhiên mức độ ảnh hƣởng độ ẩm tƣơng đối đến ma sát động mạnh trƣờng hợp ma sát tĩnh Ở độ ẩm tƣơng đối, tăng nhiệt độ môi trƣờng lực ma sát có xu hƣớng giảm lực ma sát động giảm mạnh ma sát tĩnh, vật liệu làm gioăng bị biến tính, nhiệt độ thấp cứng lại, giảm tính đàn hồi, tăng nhiệt độ gioăng đƣợc làm mềm tăng tính đàn hồi Thông qua quy hoạch thực nghiệm với thông số nhiệt ẩm xác định hàm hồi quy lực ma sát phụ thuộc vào yếu tố đặc trƣng khí hậu Việt Nam nhiệt độ (T) độ ẩm tƣơng đối không khí (RH) phƣơng trình bậc (4.11), (4.12), (4.13), (4.16), (4.17) (4.18) Trên sở thông số ổ cấp dao máy phay CNC xác định đƣợc sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao sử dụng XLPTKN, sai lệch vị trí dừng có chiều hƣớng tăng tốc độ dịch chuyển tăng Sai lệch vị trí lớn vùng nhiệt ẩm (T = 500C, RH = 99%), sai lệch nhỏ vùng nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%) Khoảng dung sai sai lệch vị trí ổ cấp dao nhƣ bảng 4.13 đƣợc dùng làm điều chỉnh máy lắp đặt chạy thử máy phay CNC điều kiện khí hậu Việt Nam Kết cho thấy ảnh hƣởng nhiệt ẩm không khí đến vị trí dừng ổ cấp dao rõ rệt, nguyên nhân gây không đồng tâm trình thay dao nguyên nhân gây mòn va đập lỗ côn trục Để giảm mòn va đập lỗ côn trục chính, lắp ráp điều chỉnh máy cần phải đảm bảo tâm dung sai sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao trùng với đƣờng tâm lỗ côn trục 112 Footer Page 112 of 89 Header Page 113 of 89 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong hệ thống thay dao tự động máy phay CNC cỡ trung, sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao vào thay dao nguyên nhân gây mòn va đập lỗ côn trục Đây yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến độ xác gia công máy phay CNC, làm giảm độ tin cậy tuổi thọ chung máy Với hệ thống thay dao tự động máy phay CNC cỡ trung có sử dụng xylanh – piston khí nén nguồn động lực cho chuyển động đƣa ổ cấp dao vào vùng thay dao, sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao sai lệch vị trí XLPTKN Ảnh hƣởng khí hậu nhiệt ẩm Việt Nam đến đặc tính ma sát XLPTKN rõ rệt Kết thực nghiệm cho thấy đặc tính ma sát thay đổi theo tốc độ dịch chuyển có dạng đƣờng cong Stribeck với giá trị nhỏ khoảng 25 ÷ 35mm/s Đồng thời đặc tính ma sát giảm: khoảng 10% ÷ 17% nhiệt độ tăng từ 150C ÷ 500C; Giảm khoảng 14% ÷ 24% độ ẩm tƣơng đối tăng từ 51% ÷ 99% Luận án đƣa phƣơng trình (4.1) (4.2) mô tả mối quan hệ Kết từ quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai với hai yếu tố đầu vào nhiệt độ (T) độ ẩm tƣơng đối (RH) đƣợc thực tốc độ làm việc (30mm/s, 50mm/s 100mm/s) XLPTKN cho thấy đặc tính ma sát biến thiên có quy luật đƣợc cụ thể hóa phƣơng trình hồi quy có dạng Fms = b0 – b1T+b2RH – b22RH2 Các hệ số bi đƣợc cho bảng 4.11, từ phƣơng tình hồi quy cho thấy nhiệt độ có ảnh hƣởng tuyến tính độ ẩm ảnh hƣởng phi tuyến Từ quy luật biến thiên ma sát điều kiện nhiệt ẩm thay đổi với thông số cụ thể máy CNC V30 định lƣợng đƣợc sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao vận hành môi trƣờng nhiệt ẩm Việt Nam Sai lệch vị trí dừng phụ thuộc giá trị nhiệt ẩm, tốc độ dịch chuyển ổ cấp dao khối lƣợng ổ cấp dao Trong vùng tốc độ dịch chuyển khảo sát cho thấy tốc độ dịch chuyển lớn sai lệch vị trí nhiều, sai lệch vị trí lớn vùng nhiệt ẩm (T = 500C, RH = 99%), sai lệch nhỏ vùng nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%) Khoảng hiệu chỉnh vị trí ổ cấp dao đƣợc xác định bảng 4.13 đƣợc sử dụng hiệu chỉnh vận hành chạy thử lắp đặt máy phay CNC điều kiện khí hậu Việt Nam Điều hạn chế suy giảm độ xác máy độ chi tiết đƣợc gia công vận hành Việt Nam 113 Footer Page 113 of 89 Header Page 114 of 89 KHUYẾN NGHỊ Nhƣ vậy, kết nghiên cứu lý thuyết tổ chức thực nghiệm cho thấy nguyên nhân làm mòn va đập lỗ côn trục biến thiên nhiệt ẩm không khí, ổ cấp dao tự động sử dụng XLPTKN làm nguồn động lực Việc định lƣợng đƣợc sai lệch vị trí dừng ổ cấp dao điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam tạo tiền đề sở cho nghiên cứu mòn va đập lỗ côn trục Đây thông số đầu vào cho thực nghiệm mòn va đập lỗ côn trục Căn vào kết nghiên cứu tiếp tục triển khai nghiên cứu nhằm ƣớc lƣợng đƣợc tuổi thọ dự kiến lỗ côn trục Từ có kế hoạch sửa chữa lỗ côn trục cho phù hợp điều kiện khí hậu Việt Nam 114 Footer Page 114 of 89 Header Page 115 of 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Bùi Quý Lực (2006) Hệ thống điều khiển số công nghiệp Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [2] Đào Mộng Lâm, Phạm Quang Minh, Nguyễn Nhật Quang (2009) Đo lường tham số động lực với phần mềm Dasylab Nhà xuất quân đội nhân dân [3] Lê Đức Bảo (2012) Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt ẩm đến cặp ma sát chổi than & cổ góp động điện máy công cụ Luận án tiến sĩ kỹ thuật khí [4] Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng (2005) Ma sát học Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Nguyễn Doãn Ý (2008) Giáo trình ma sát mòn bôi trơn Nhà xuất khoa học kỹ thuật [6] Nguyễn Doãn Ý (2009) Xử lý số liệu thực nghiệm kỹ thuật Nhà xuất khoa học kỹ thuật [7] Nguyễn Minh Tuyển (2004) Quy hoạch thực nghiệm Nhà xuất khoa học kỹ thuật [8] Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thêm (1990) Kỹ thuật ma sát biện pháp nâng cao tuổi thọ thiết bị Nhà xuất khoa học kỹ thuật [9] Nguyễn Ngọc Phƣơng (2008) Hệ thống điều khiển khí nén Nhà xuất giáo dục [10] Nguyễn Minh Trƣờng (2004) Xác định lực ma sát xylanh khí nén Luận án tiến sỹ kỹ thuật khí động lực [11] Nguyễn Thị Ngọc Huyền (2012) Nghiên cứu tuổi thọ độ tin cậy đường dẫn hướng ma sát lăn máy công cụ CNC sở mòn điều kiện khí hậu Việt Nam Luận án tiến sĩ kỹ thuật khí [12] Nguyễn Trọng Hiệp (2007) Chi tiết máy – Tập 1,2 Nhà xuất Giáo dục [13] Phạm Đắp, Nguyễn Anh Tuấn (1983) Thiết kế máy công cụ - Tập 1,2 Nhà Xuất Khoa học kỹ thuật [14] Phạm Văn Hùng, Nguyễn Phƣơng (2007) Cơ sở máy công cụ Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 115 Footer Page 115 of 89 Header Page 116 of 89 [15] Phạm Văn Khảo (2007) Truyền động tự động khí nén Nhà xuất khoa học kỹ thuật [16] Tạ Duy Liêm (1997) Máy công cụ CNC – Robot công nghiệp Nhà xuất Bách khoa [17] Trần Xuân Bộ, Nguyễn Trung (2014) Friction behavior of pneumatic cylinder in presliding regime RCMME2014 [18] Trịnh chất, Lê Văn Uyển (2004) Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí Nhà xuất bàn giáo dục TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG ANH [19] Bashir M Y Nouri, Farid Al-Bender, Jan Swevers, Paul Vanherck and Hendrik Van Brussel (2000) Modeling a Pneumatic Servo Positioning System with Friction, Proceedings of the ACC 2000, pp 1067-1071 [20] Brian Armstrong-Helouvry (1991) CONTROL OF MACHINES WITH FRICTION SPRINGER-SCIENCE+BUSINESS MEDIA, LLC [21] Bo N J Persson (2000), Sliding Friction, Springer, Katholieke universiteit leuven, belgium [22] Bashir Nouri (2001) Modelling and control of pneumatic servo positioning systems [23] Ballard R L (1974) The dynamic characteristics of pneumatic actuator and valve systems Ph.D thesis, University of Bath [24] Chowdhury, M A., and Helali, M M January (2007)The Effect of Frequency of Vibra tion and Humidity on the Wear rate”, Wear, 262, pp 198-203 [25] Chowdhury, M A., and Helali, M M., September (2006) The Effect of Frequency of Vibration and Humidity on the Coefficient of Friction, Tribology International, 39, pp 958-962 [26] Dr 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 [27] E Richard Booser (1997) TRIBOLOGY DATA HANDBOOK SPONSORED BY THE Society of Tribologists and Lubrication Engineer [28] Eschmann R (1992) Reibkräfte an Pneumatikdichtungen Proc 10 Aachener Fluidtechnisches Kolloquium, Aachen, pp 49–69 116 Footer Page 116 of 89 Header Page 117 of 89 [29] Fleischer H (1995) Manual of pneumatic system operation McGraw-Hill, NewYork San Francisco Washington [30] G.Sc Belforte, G Mattiazzo and S Mauro (2003), Measurement of Friction Force in Pneumatic Cylinders, Tribotest Journal, Vol 10, No 1, pp 33-48 [31] Ho Chang, Chou-Wei LAN, Chih-Hao Chen, Tsing-Tshih Tsung, Jia-Bin GUO (2012) Measurement of frictional force characteristics of pneumatic cylinders under dry and lubricated conditions PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 00332097, R 88 NR 7b, pp261-264 [32] Ho Chang and Chou-Wei Lan (2008) Tribological Properties for Long Stroke Cylinder Using Nano-lubricants Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers, Vol.29, No.6, pp.503~508 [33] H Yanada and Y Sekikawa (2008), Modeling of Dynamic Behaviors of Friction, Mechatronics, Vol 18, No 7, pp 330-339 [34] http:// www Knuth.de [35] http:// int.haascnc.com [36] http:// www Tormach.com [37] http:// www Practicalmachimist.com [38] http:// www Spindle manufacture.com [39] http://www.cattspindlegrinding.com/evaluating-your-spindle-taper/ [40] http://www.yimingcnc.com/en/news/21.html [41] http://www.milwaukeemachining.com [42] http://Vi.wikipedia.org/wiki [43] http:// Voer.edu.vn [44] http://www.leadwell.com.tw [45] Hao liu, Jianfeng Chen, Guoliang Tao (2011) Parameters identification and analysis of pneumatic cylinders friction model based on experiments Proceeding of the 8th JFPS International Symposium on Fluid Power, OKINAWA oct 25 -28 [46] Imada Y, Nakajima K (1995), Effect of humidity on the friction and wear properties of Sn, J Tribol, 117, pp.737–44 [47] Imada Y (1996), Effect of humidity and oxide products on the friction and wear properties of mild steel, J Jpn Soc Tribol, 114, pp.131–40 [48] J K Lancaster (1990) A review of the influence of environmental humidity and water on friction, lubrication and wear TRIBOLOGY INTERNATION pp.371-389 117 Footer Page 117 of 89 Header Page 118 of 89 [49] Komvopoulos K, Li H (1992), The effect of tribofilm formation and humidity on the friction and wear properties of ceramic materials, J Tribol, 114, pp.131–40 [50] M GAWLIŃSKI (2007) Friction and wear of elastomer seals Archives of Civil and Mechanical Engineerin - Vol VII No [51] M F Rahmat, Sy Najib Sy Salim, N H Sunar, Ahmad „Athif Mohd Faudzi, Zool Hilmi Ismail and K.Huda (2012), Identification and non-linear control strategy for industrial pneumatic actuator, International Journal of the Physical Sciences Vol, 7(17), 2565 – 2579 [52] Mohammad Asaduzzaman Chowdhury, Md MaksudHelali (2007), The effect of frequency of vibration and humidity on the wear rate, Wear 262, 198–203 [53] Pedro Luís Andrighetto, Antonio Carlos Valdiero, Leonardo Carlotto (2006) Study of the friction behavior in industrial pneumatic actuators ABCM Symposium Series in Mechatronics, Vol.2 – pp.369-376 [54] Peter Beater (2007) Pneumatic Drives Spinger [55] Peter Croser Frank Ebel (2002) Pneumatics basic Festo [56] Robert Flitney (2007), Seals and Sealing Handbook, Butterworth-Heinemann is an imprint of Elsevier [57] Yoshioka, Darjiro (2007) Statistical physics Springer [58] T Raparelli, A Manuello Bertettot and L Mazzat (1997) Experimental and numerical study of friction in an elastomeric seal for pneumatic cylinders Tribology international Vol 30 No 7, pp 54lT552 [59] Tustin A (1947) The effects of backlash and of speed-dependent friction stability of closed-cylce control systems IEE Journal 94: 143–151 [60] The Norgren Guide to Specifying Pneumatic Actuators (1998) IMI Norgren Limited [61] Wan Kyu Lee, Min Wook Shin, Sung Hwan Kim, Ho Jang, Min Hyung Cho (2013), The influence of humidity on the sliding friction of brake friction material Wear 302, 1397–1403 [62] Xuan Bo Tran, Hideki Yanada (2013) Dynamic Friction Behaviors of Pneumatic Cylinders Intelligent Control and Automation, 4, 180-190 118 Footer Page 118 of 89 Header Page 119 of 89 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [1] Nguyễn Thùy Dƣơng, Phạm Văn Hùng, Trần Đức Quý (2015), Nghiên cứu đặc tính ma sát xylanh - piston khí nén Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Trƣờng Đại học Công nghiệp Hà Nội số 29, trang 040 -043 [2] Nguyễn Thùy Dƣơng, Phạm Văn Hùng (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ dịch chuyển tới đặc tính ma sát xy lanh – piston khí nén, Tạp chí Khoa học & Công nghệ trƣờng đại học kỹ thuật số 108, trang 073 - 078 [3] Nguyễn Thùy Dƣơng, Phạm Văn Hùng (2015), Nghiên cứu xây dựng hệ thống khảo sát đặc tính ma sát xylanh – piston khí nén điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam, Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí lần thứ IV, trang 490 – 498 [4] Nguyễn Thùy Dƣơng, Phạm Văn Hùng (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm tương đối tới đặc tính ma sát xylanh –piston khí nén, Tạp chí Khoa học & Công nghệ trƣờng đại học kỹ thuật số 109, trang 073 – 077 119 Footer Page 119 of 89 Header Page 120 of 89 PHỤ LỤC Một số hình ảnh thiết bị thực nghiệm khảo sát đặc tính ma sát XLPTKN a Hình ảnh hệ thống khí sau chế tạo xong b Hình ảnh lắp hệ thống khí tủ nhiệt ẩm NA01 c Hình ảnh bố trí gá lắp hệ thống đo bên tủ NA01 120 Footer Page 120 of 89 Header Page 121 of 89 d Hình ảnh kết nối điều khiển & xử lý số liệu với máy tính hiển thị số liệu Kết giấy chứng nhận kết đo, thử nghiệm Viện đo lƣờng Việt Nam 121 Footer Page 121 of 89 ... a cp dao v v trớ thay dao th sai lch v trớ dng cp dao tc dch chuyn v = 30mm/s mang dao th sai lch v trớ dng cp dao tc dch chuyn v = 50mm/s mang dao th sai lch v trớ dng cp dao tc... v = 100mm/s mang dao th sai lch v trớ dng cp dao tc dch chuyn v = 30mm/s mang dao th sai lch v trớ dng cp dao tc dch chuyn v = 50mm/s mang dao th sai lch v trớ dng cp dao tc dch... Tớnh lc ma sỏt xylanh - piston dựng cp dao mỏy phay CNC c trung 65 KT LUN CHNG .67 CHNG 3: PHNG PHP V H THNG THIT B NGHIấN CU THC NGHIM MA ST TRONG XYLANH PISTON