Nghiên cứu tuổi thọ, độ tin cậy của đường dẫn hướng ma sát lăn máy công cụ CNC trên cơ sở mòn trong điều kiện khí hậu việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGHIÊN CỨU SINH: NGUYỄN THỊ NGỌC HUYỀN NGHIÊN CỨU TUỔI THỌ, ĐỘ TIN CẬY CỦA ĐƯỜNG DẪN HƯỚNG MA SÁT LĂN MÁY CÔNG CỤ CNC TRÊN CƠ SỞ MỊN TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM Chun ngành: Kỹ thuật máy công cụ Mã số: 62.52.04.15 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.Phạm Văn Hùng PGS.TS Nguyễn Dỗn LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – Năm 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết luận án trung thực Những kết luận án chưa công bố Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Tác giả luận án Nguyễn Thị Ngọc Huyền i LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến cố VS.GS.TSKH Nguyễn Anh Tuấn định hướng cho em đề tài luận án! Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn PGS Phạm Văn Hùng, PGS Nguyễn Doãn Ý! Em xin chân thành cảm ơn đến thầy, cô môn Máy Ma sát học, bạn bè, người thân giúp đỡ, ủng hộ, tạo điều kiện thời gian nghiên cứu hoàn thành luận án! Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Tác giả luận án Nguyễn Thị Ngọc Huyền ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CNC: Computer numerical control VN: Việt nam TPHCM: Thành phố Hồ Chí Minh NĐTB: Nhiệt độ trung bình CS: Chuẩn sai ENSO: tượng El – Nino dao động Nam bán cầu TBN: Trung bình năm IPCC: Ủy ban Liên phủ biến đổi khí hậu TB: Trung bình ISO: International organization for standardization – Tổ chức tiêu chuẩn giới iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH Kí hiệu Ý nghĩa aISONA Hệ số sửa đổi danh định điều kiện nhiệt ẩm, không chất bôi trơn, tải nhỏ aISO Đơn vị Hệ số sửa đổi danh định a1 Hệ số độ tin cậy b Chiều rộng sống dẫn mm b0 Chiều dài lăn mm C Tải trọng danh định N C0 Tải trọng động danh định N cb Hệ số đàn hồi sống lăn dùng đũa trụ µm mm N c1 Hệ số đàn hồi sống lăn dùng bi µm mm N d Đường kính bi lăn ec Hệ số nhiễm bẩn f(t) Hàm mật độ phân phối tuổi thọ chi tiết f mm Hệ số cản lăn Fin Lực ma sát nghỉ mặt đường hướng N fr Hệ số ma sát lăn cm I Cường độ mòn ks Hệ số sẵn sàng kL Hệ số ma sát lăn κ Tỷ số độ nhớt L Quãng đường ma sát mm Lh Tuổi thọ danh định km L10 Tuổi thọ danh định kết hợp với 90% độ tin km iv cậy Tuổi thọ sửa đổi danh định km lt Chiều dài bề mặt lăn tính toán tải trọng danh định mm ls Chiều dài hành trình đường dẫn hướng ma sát lăn mm N Tải trọng pháp tuyến N1 Lực tác dụng lên mặt đường dẫn hướng kgf Nin Tổng lực tác dụng lên mặt đường dẫn hướng kgf n Số vòng quay trục vít me bi v/ph q Tải trọng đơn vị chiều dài đũa trụ Lmn N P(T≥t) Xác suất làm việc không hỏng chi tiết khoảng thời gian ÷ t P(U(t)≤ [U]) Xác suất để lượng mịn thời điểm t khơng lớn lượng mòn cho phép [P] P Tải trọng cho phép tác dụng lên lăn Tải trọng động tương đương pmax Áp suất lớn sống trượt R(t) Hàm tin cậy N/mm MPa N MPa ri Tần suất khoảng chia thứ i r Bán kính phần tử lăn cm ref Bán kính tương đương phần tử lăn cm T1 Lực ma sát nghỉ đường dẫn hướng kgf T Tuổi thọ dự kiến danh định h Ti thời gian tiêu hao để phục hồi lần hỏng i h Ttb Thời gian làm việc trung bình đến hỏng h tγ Tuổi thọ gamma phần trăm t Thời gian hỏng Bước trục vít me mm U Lượng mịn tổng cộng µm Ur Lượng mịn sau thời gian chạy rà µm h v U' Tốc độ mòn [U] Lượng mòn lớn cho phép γ (t) Tốc độ mịn theo thời gian µm/h δ Độ biến dạng sống lăn µm σ Độ lệch tiêu chuẩn σ0 Ứng suất quy ước liên quan đến tiết diện chi tiết lăn Φ Hàm Laplace ∧ ω(t ) Cường độ dòng hỏng Ω(t ) Kỳ vọng số lần hỏng µm/h vi µm MN/m2 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Bảng số Nội dung Trang 1.1 Nhiệt độ trung bình (NĐTB) chuẩn sai (CS) số trạm (0C) 22 2.1 Biểu thức quan hệ hàm f(t), Q(t), R(t) λ(t) 56 2.2 Giá trị số mũ p 70 3.1 Thông số bảng biến thiên 73 3.2 79 3.3 3.4 3.5 4.1 10 4.2 11 4.3 Kích thước mẫu EGH 15CA Kết thực nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm tương đối đến lượng mòn tổng cộng U sau 20h tải P = 2kgf Kết thực nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm tương đối đến lượng mòn tổng cộng U sau 20h tải P = 4kgf Kết thực nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm tương đối đến lượng mòn tổng cộng U sau 20h tải P = 6kgf Hệ số tuổi thọ sửa đổi độ tin cậy a1 Hệ số nhiễm bẩn, ec, Dpw – Đường kính chia dãy bi Bảng thống kê lượng mòn tổng cộng đường dẫn hướng ma sát lăn P = 2kgf 12 4.4 Kết tính tốn tuổi thọ đường dẫn hướng ma sát lăn tải P=2kgf 105 13 4.5 Bảng thống kê lượng mòn tổng cộng đường dẫn hướng ma sát lăn P = 4kgf 106 14 4.6 Kết tính tốn tuổi thọ đường dẫn hướng ma sát lăn tải P=4kgf 107 15 4.7 Bảng thống kê lượng mòn tổng cộng đường dẫn hướng ma sát lăn P = 6kgf 108 16 4.8 Kết tính tốn tuổi thọ đường dẫn hướng ma sát lăn tải P=6kgf 109 17 4.9 Hệ số tuổi thọ sửa đổi danh định aISONA điều kiện nhiệt ẩm, ma sát không chất bôi trơn 111 vii 87 87 88 94 99 103 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Hình số Nội dung Trang 1.1 Đường dẫn hướng ma sát trượt máy tiện 1K62 1.2 Đường dẫn hướng ma sát lăn máy phay CNC 1.3 Các dạng đường dẫn hướng ma sát trượt 1.4 Đường dẫn hướng ma sát lăn dùng bàn máy dịch chuyển xác 11 1.5 Đường dẫn hướng ma sát lăn dùng trung tâm gia công 11 1.6 Đường dẫn hướng tuần hồn khép kín kiểu ống lót 12 1.7 Đường dẫn hướng tuần hồn kín, kiểu dẫn lăng trụ 12 1.8 Đường dẫn hướng khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu rãnh sâu 13 1.9 Đường dẫn hướng không tuần hồn khép kín, kiểu tiếp xúc điểm 13 10 1.10 Đường dẫn hướng khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu phẳng 14 11 1.11 Đường dẫn hướng khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu góc chữ V 14 12 1.12 Đường dẫn hướng không tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu đũa cắt ngang 14 13 1.13 Kết cấu đường dẫn hướng sử dụng phần tử lăn 16 14 1.14 Bố trí phần tử lăn 16 15 1.15 Đường hướng lăn có đường hồi bi 17 16 1.16 Hệ số đàn hồi sống lăn đũa trụ 19 17 1.17 Xác suất vượt chuẩn (a) chuẩn sai (b) nhiệt độ Việt Nam 2011 21 18 1.18 Xác suất vượt chuẩn (a) chuẩn sai (b) độ ẩm Việt Nam 2011 22 viii 19 1.19 Bức tranh vẽ người lao động Ai cập cổ đại 29 20 1.20 Kết cấu đường hướng lăn 30 21 2.1 Ma sát trượt – Ma sát lăn 34 20 2.2 Sơ đồ phần tử lăn rãnh trượt (a) mặt phẳng (b) 35 21 2.3 Biến dạng lăn 35 22 2.4 Mặt cắt ngang hình trụ A mặt phẳng lăn B 36 23 2.5 Đường cong biến dạng 38 24 2.6 Vòng tròn ma sát lăn 39 25 2.7 Lực ma sát T phụ thuộc tải Nin (a) tốc độ dịch chuyển (b) 40 26 2.8 Lượng mòn phụ thuộc vào quãng đường ma sát L, t 42 27 2.9 Sơ đồ dạng mòn cặp vật liệu 44 28 2.10 Đồ thị đường cong mỏi vật liệu 45 29 2.11 Đồ thị đường cong mỏi chu kỳ lặp lại 46 30 2.12 Ứng suất bề mặt lăn chịu tải F = 600N 47 31 2.13 Đường cong mỏi ma sát lăn 48 32 2.14 Các vết nứt bề mặt lăn tăng số chu kỳ mang tải 49 33 2.15 Sơ đồ thông số theo phương pháp tuyến (a), phương tiếp tuyến (b) tiếp xúc lăn 50 34 2.16 Các giá trị KI (Đường cong liền), KII (Đường cong chấm) theo thực nghiệm 51 35 2.17 Quy luật thay đổi trình phá hủy bề mặt ổ lăn thay đổi áp suất ứng suất tiếp liên quan 52 36 2.18 Quy luật thay đổi trình phá hủy bề mặt ổ lăn thay đổi tốc độ dịch chuyển nhiệt độ vùng tiếp xúc gây 52 37 2.19 Quan hệ hàm f(t) R(t) phân phối chuẩn 60 38 2.20 Quan hệ hàm f(t) R(t) phân phối Logarit chuẩn 61 ix Bảng 4.6 Kết tính tốn tuổi thọ sửa đổi đường dẫn hướng tải 4kgf Độ tin cậy (%) Φ (Uα) Uα Hệ số a Hệ số c Tuổi thọ T (h) Lnm (km) 90 0,4 1,28 0,342 16899,74 160,2 48,1 95 0,45 1,64 0,318 16899,57 150,1 45 96 0,46 1,75 0,309 16899,51 147,3 44,2 97 0,47 1,88 0,298 16899,43 144 43,3 98 0,48 2,05 0,283 16899,32 140 42 99 0,49 2,33 0,254 16899,13 134 40,2 99,2 0,492 2,4 0,247 16899,08 132,4 39,7 99,4 0,494 2,5 0,253 16899 130,4 39,1 99,6 0,496 2,7 0,211 16898,83 126,5 38 99,8 0,498 2,9 0,185 16898,65 122,9 36,8 99,9 0,499 3,09 0,159 16898,47 119,7 36 99,92 0,4992 3,15 0,15 16899,41 118,6 35,5 99,94 0,4994 3,26 0,134 16899,3 117 35 99,95 0,4995 3,34 0,122 16899,21 115,6 34,7 4.2.3.Tính tốn tuổi thọ đường dẫn hướng tải P = 6kgf Bảng số liệu thống kê lượng mòn đường dẫn hướng ma sát lăn tải P = 6kgf điều kiện thực nghiệm nhiệt độ thay đổi từ 150C÷ 450 C, độ ẩm tương đổi thay đổi từ 51% ÷ 99% tổng hợp bảng 4.7 107 Bảng 4.7.Bảng thống kê lượng mòn đường dẫn hướng ma sát lăn tải P= 6kgf Tải 6kgf STT Độ ẩm tương đối RH (%) 51% 75% Nhiệt độ (0C) U(µm) Giá trị sai lệch σu 15,67 1,330 17,11 0,821 99% 20,44 0,357 51% 16,33 1,096 75% 18,11 0,467 99% 23,78 1,538 51% 17,11 0,821 75% 19,00 0,152 99% 27,33 2,793 15 30 45 Tương tự tải 2kgf, tính tốn tuổi thọ đường dẫn hướng ma sát lăn với độ tin cậy khác cho tải 6kgf Lượng mịn trung bình theo cơng thức số 4.13: Um = 19,43 (µm) sai lệch σu = 3,633 (µm) Tốc độ mịn trung bình: γm = 0,972(µm/h) sai lệch chuẩn σγ = 0,182 (µm/h) Tuổi thọ trung bình đường dẫn hướng ma sát lăn P = 6kgf: Tm = 134h Kết tính tuổi thọ đường dẫn hướng ma sát lăn tải 6kgf với độ tin cậy thay đổi từ 90% đến 99,95% tổng hợp bảng 4.8 108 Bảng 4.8 Kết tính tốn tuổi thọ sửa đổi danh định đường dẫn hướng ma sát lăn tải 6kgf Độ tin cậy (%) Φ (Uα) Uα Hệ số a Hệ số c Tuổi thọ T (h) Lnm (km) 90 0,4 1,28 0,890 16899,74 108 32,4 95 0,45 1,64 0,855 16899,57 103 30,7 96 0,46 1,75 0,843 16899,51 100,8 30,2 97 0,47 1,88 0,827 16899,43 99 29,7 98 0,48 2,05 0,805 16899,32 96,7 29 99 0,49 2,33 0,765 16899,13 93,2 28 99,2 0,492 2,4 0,754 16899,08 92,4 27,7 99,4 0,494 2,5 0,738 16899 91,2 27,4 99,6 0,496 2,7 0,703 16898,83 89 26,7 99,8 0,498 2,9 0,666 16898,65 86,8 26 99,9 0,499 3,09 0,629 16898,47 84,8 25,5 99,92 0,4992 3,15 0,616 16899,41 84,2 25,3 99,94 0,4994 3,26 0,593 16899,3 83,1 25 99,95 0,4995 3,34 0,576 16899,21 82,5 24,8 4.3 Xác định hệ số aISONA đường dẫn hướng ma sát lăn điều kiện nhiệt ẩm Tuổi thọ danh định đường dẫn hướng lăn điều kiện làm việc qui ước xác theo công thức: C  Lh = 50.  P 109 (4.16) Trong đó: Lh - Tuổi thọ danh định (km), C – Tải trọng động danh định (N), P – Tải trọng động tương đương (N) Với P=2kgf ≈ 20N, P = 4kgf ≈ 40N P = 6kgf ≈ 60N, Lh có giá trị sau: 3 C  7,83 × 103  = = L h 50   (km) 50   ~ 3000.10 ( km ) 20    P2   7,83 × 10   C    ~ 375.10 (km ) ( km ) = 50 = 50.  40  P4    Lh 3 C  7,83 × 103  = = L h 50   (km) 50   ~ 111.10 ( km ) 60    P6  Tuổi thọ danh định tính tốn cho ba trường hợp chịu tải đường dẫn hướng ma sát lăn nghiên cứu nói có độ tin cậy 90%, tương ứng với vật liệu chất lượng cao, điều kiện làm việc theo qui ước nhà sản xuất Khi cần tính tốn tuổi thọ với mức độ tin cậy khác tính xác điều kiện bôi trơn, nhiễm bẩn điều kiện vận hành không qui ước phải cần đưa vào hệ số sửa đổi aISO công thức [4.1]: Lnm=a1 aISO.Lh Theo số liệu ISO số 281: 2007 (E), xác định hệ số tuổi thọ sửa đổi độ tin cậy khác a1 Nghiên cứu phịng thí nghiệm lấy giá trị a1 bảng 4.1 Phương trình xác định aISO theo công thức (4.4)  e C  a ISO = f  c u , κ   P  Mặt khác xác định aISO thơng qua thực nghiệm nhiên trường hợp thực nghiệm cụ thể phịng thí nghiệm với thơng số trình bày phần cách so sánh tuổi thọ thực tế (coi tương đương với tuổi thọ sửa đổi danh định) với tuổi thọ danh định tính tốn theo cơng thức (4.11) Cần lưu ý thực nghiệm tiến hành với tải nhỏ, khơng chất bơi trơn đảm bảo q trình mịn bình thường vùng mịn tuyến tính theo thời gian 110 Kết xác định hệ số tuổi thọ sửa đổi đường dẫn hướng ma sát lăn điều kiện nhiệt ẩm sau: a ISONA = Lnm a1.Lh Hệ số sửa đổi aISONA xác định theo giá trị tương ứng hệ số độ tin cậy a1 giá trị cụ thể tải đặt lên đường dẫn hướng ma sát lăn tổng hợp bảng 4.9 Bảng 4.9 Hệ số tuổi thọ sửa đổi danh định aISONA điều kiện nhiệt ẩm, ma sát không chất bôi trơn Độ tin cậy (%) Lnm a1 aISONA(10-6) (P=2kgf) aISONA(10-6) (P=4kgf) aISONA(10-6) (P=6kgf) 90 L10m 0,026 0,128 0,292 95 L5m 0,64 0,037 0,187 0,432 96 L4m 0,55 0,042 0,214 0,494 97 L3m 0,47 0,005 0,246 0,569 98 L2m 0,37 0,059 0,303 0,705 99 L1m 0,25 0,081 0,429 1,008 99,2 L0,8m 0,22 0,091 0,481 1,133 99,4 L0,6m 0,19 0,103 0,549 1,298 99,6 L0,4m 0,16 0,118 0,633 1,502 99,8 L0,2m 0,12 0,151 0,818 1,950 99,9 L0,1m 0,093 0,189 1,032 2,467 99,92 L0,08m 0,087 0,199 1,088 2,617 99,94 L0,06m 0,080 0,217 1,167 2,812 99,95 L0,05m 0,077 0,218 1,202 2,898 111 Hệ số aISONA đưa vào công thức chung cho việc xác định tuổi thọ sửa đổi danh định đường dẫn hướng ma sát lăn: Lnm=a1 aISONA Lh Trong đó: aISONA = aISO aNA - Được xác định từ thực nghiệm Nhận xét • Căn vào số liệu thực nghiệm với tải P = 2kgf, 4kgf, 6kgf, tuổi thọ danh định L10 = 50km nhà sản xuất tiêu chuẩn ISO kết tính tốn tuổi thọ danh định đường dẫn hướng ma sát lăn điều kiện nhiệt ẩm với phạm vi phịng thí nghiệm, luận án đưa giới hạn chịu tải đường dẫn hướng ma sát lăn: - Đảm bảo điều kiện tuổi thọ tối thiểu nhà sản xuất L10 = 50km (Độ tin cậy 90%) - Điều kiện làm việc khốc liệt (bôi trơn giới hạn không đầy đủ, bôi trơn kém, không bôi trơn) - Tải trọng đặt lên đường dẫn hướng ma sát lăn P ≤ 4kgf • Luận án xác định mức độ tăng tốc độ mòn trung bình độ ẩm tăng từ 51% (ơn đới) đến 99% (nhiệt đới ẩm) khoảng 150%÷ 200% điều kiện mịn bình thường, khơng chất bơi trơn Do tính đồng dạng q trình mịn bình thường nên dự kiến bước đầu tốc độ mịn trung bình đường dẫn hướng ma sát lăn điều kiện làm việc thực tế có ảnh hưởng nhiệt ẩm (mịn bình thường) có giá trị tăng tương ứng khoảng 150%÷ 200% Tức tuổi thọ đường dẫn hướng ma sát lăn giảm khoảng 25% ÷ 50% 112 KẾT LUẬN CHƯƠNG Căn vào tài liệu công bố tổ chức ISO (ISO/TR 1628-1:2008) cho thấy tuổi thọ danh định đường dẫn hướng ma sát lăn (hay gọi ổ lăn tịnh tiến) cần phải điều chỉnh cho phù hợp với độ tin cậy điều kiện môi trường làm việc cụ thể không giống theo quy ước Tuổi thọ danh định sửa đổi theo ISO xác định theo công thức số 4.1: Lnm=a1 aISO.Lh Trong điều kiện làm việc mơi trường có độ ẩm tương đối nhiệt độ thay đổi, tuổi thọ đường dẫn hướng ma sát lăn thay đổi đáng kể Điều thể qua kết tính tốn, qua giá trị sai lệch tiêu chuẩn tốc độ mòn ảnh hưởng độ ẩm tương đối nhiệt độ Tuổi thọ trung bình đường dẫn hướng ma sát lăn tải 2kgf lớn nhiều so với tuổi thọ trung bình tải 6kgf, mức chênh lệch phù hợp với lý thuyết Trong điều kiện phòng thí nghiệm, vào kết thực nghiệm số a1(độ tin cậy) phương pháp tính toán tuổi thọ danh định sửa đổi, xác định hệ số sửa đổi aISONA – Là hệ số kể đến ảnh hưởng phức hợp nhiệt ẩm đến tuổi thọ đường dẫn hướng ma sát lăn Nó có vai trị quan trọng việc xác định tuổi thọ thực tế đường dẫn hướng ma sát lăn điều kiện làm việc không giống qui ước, đặc biệt mơi trường nóng ẩm nhiệt đới Kết tiến hành điều kiện tải nhẹ không chất bơi trơn nhằm đảm bảo q trình làm việc bình thường ổn định vùng tuyến tính, đồng thời tác động môi trường vào chế ma sát rõ Luận án khẳng định giới hạn tải đường dẫn hướng ma sát lăn trường hợp bôi trơn giới hạn không đầy đủ không chất bôi trơn P ≤ 4kgf Khi tải vượt 4kgf đường dẫn hướng không tuân theo tuổi thọ L10 xuất q trình mịn khơng cho phép dẫn tới mòn khốc liệt Khi chịu ảnh hưởng mạnh khí hậu nhiệt đới ẩm, tốc độ mịn trung bình đường dẫn hướng ma sát lăn tăng khoảng 150% ÷ 200% tuổi thọ giảm tương ứng khoảng 25% ÷ 50% 113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Luận án trình bày tổng quan dạng đường dẫn hướng sử dụng máy cơng cụ nói chung đường dẫn hướng ma sát lăn máy cơng cụ CNC nói riêng Xác định phương pháp kiểm nghiệm đường dẫn hướng ma sát lăn theo độ bền độ cứng vững Luận án phân tích đặc tính chế mịn cặp ma sát lăn phận cấu thành đường dẫn hướng ma sát lăn Trên sở lý thuyết độ tin cậy tuổi thọ xác định tiêu chí tính tốn tuổi thọ, độ tin cậy theo lượng mịn đường dẫn hướng lăn máy công cụ CNC Theo tiêu chuẩn ISO số 14728 – 1: 2004 xác định tuổi thọ đường dẫn hướng ma sát lăn tương ứng với độ tin cậy 90%, độ tin cậy nhiều trường hợp khơng tương thích với thực tế làm việc Luận án xác định thơng số thí nghiệm với đặc trưng nhiệt ẩm Việt Nam tương ứng với giá trị tải đảm bảo cho đường dẫn hướng làm việc chế độ bình thường Với thiết bị BKML – 2010, BKM – NA2 thí nghiệm tiến hành với độ tin cậy cao Kết đo lượng mịn theo kích thước tương đối phù hợp với lý thuyết Xử lý số liệu thực nghiệm đưa phương trình hồi quy thực nghiệm hàm bậc hai phụ thuộc vào nhiệt ẩm Trên sở tuổi thọ đường dẫn hướng xác định theo tiêu chuẩn ISO số ISO/TS 16281: 2008, tuổi thọ danh định phải điều chỉnh thành tuổi thọ sửa đổi danh định có hệ số điều chỉnh độ tin cậy (a1), hệ số kể đến ảnh hưởng điều kiện làm việc môi trường (aISO) Căn vào kết thí nghiệm luận án xác định hệ số aISONA phương trình tính tốn tuổi thọ sửa đổi danh định tương ứng với giá trị độ tin cậy khác Phương trình tính tuổi thọ cho đường dẫn hướng ma sát lăn điều kiện nhiệt ẩm xác định sau: Lnm=a1 aISONA.Lh, hệ số sửa đổi aISONA = aISO aNA với aISONA xác định từ thực nghiệm Luận án giới hạn làm việc nguy hiểm đường dẫn hướng ma sát lăn trường hợp bôi trơn giới hạn không đầy đủ không bôi trơn với điều kiện nhiệt ẩm tải P ≤ 4kgf Khi tải vượt 4kgf đường dẫn hướng ma sát lăn khơng thỏa mãn điều kiện mịn bình thường với tuổi thọ L10 Khi có ảnh hưởng mạnh nhiệt ẩm tuổi thọ danh định đường dẫn hướng ma sát lăn điều kiện làm việc bình thường giảm khoảng 25% ÷50% 114 KIẾN NGHỊ Cần triển khai phổ biến rộng rãi tiêu chuẩn (ISO/TS 16281:2008) tuổi thọ sửa đổi danh định cho người sử dụng ngành công nghiệp có liên quan để có hiểu biết tính toán tuổi thọ - độ tin cậy phù hợp với điều kiện thực tiễn từ có kế hoạch sửa chữa thay hiệu Trong trường hợp ảnh hưởng mạnh mẽ môi trường nhiệt ẩm cần đưa vào hệ số aISONA xác định thực nghiệm thống kê tuổi thọ thực tế để điều chỉnh tuổi thọ, điều đặc biệt quan trọng ngành dầu khí, hàng khơng, quốc phịng nơi chịu tác động trực tiếp yếu tố nhiệt ẩm Quan tâm tới giới hạn tải trọng đường dẫn hướng ma sát lăn phải làm việc điều kiện khó khăn bơi trơn, mơi trường nhiệt ẩm lý chủ quan khách quan 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] Trần Văn Địch (2003) Nghiên cứu độ xác gia công thực nghiệm Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Trần Văn Địch (2007) Công nghệ CNC Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Tạ Duy Liêm (1997) Máy công cụ CNC Robot công nghiệp Nhà xuất Đại học Bách khoa Tạ Duy Liêm (1999) Máy công cụ CNC – Những vấn đề cấu trúc, chức năng, vận hành, lập trình khai thác nhóm phay tiện CNC Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Phạm Văn Hùng, Nguyễn Phương (2007) Cơ sở máy công cụ Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Vũ Hoài Ân (2009) Cơ sở kỹ thuật CNC tiện phay Nhà xuất khoa học kỹ thuật Phạm Đắp, Nguyễn Anh Tuấn (1983) Thiết kế máy công cụ -Tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Phạm Đắp, Nguyễn Anh Tuấn (1983) Thiết kế máy công cụ -Tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật B I KOXTETXKI (Nguyễn Hữu Dũng dịch) Ma sát, bơi trơn hao mịn máy móc Nhà xuất Khoa học kỹ Thuật Phan Văn Khôi (2001) Cơ sở đánh giá độ tin cậy Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng (2005) Ma sát học Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 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 Nguyễn Doãn Ý (2004) Độ tin cậy thiết kế chế tạo máy hệ khí Nhà xuất Xây dựng Nguyễn Dỗn Ý (2008) Giáo trình ma sát, mịn bơi trơn tribology Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Doãn Ý (2009) Xử lý số liệu thực nghiệm kỹ thuật Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Ngọc Dư (1995) Ứng dụng lý thuyết xác suất xác định độ tin cậy Học viện kỹ thuật Quân sự, Hà Nội Phạm Ngọc Phúc, Ngô Văn Quyết (1999 ) Ứng dụng lý thuyết xác suất thống kê tính tốn độ bền mỏi chi tiết máy Kỷ yếu Hội nghị ứng dụng tốn học tồn quốc lần I, Quyển Trần Tuấn Điệp, Lý Hoàng Tú (1999) Lý thuyết xác suất thống kế toán học Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 116 [19] Hàn Đức Kim (1995) Xác định phương pháp đánh giá tình trạng kỹ thuật [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] động đốt công nghệ tribology công nghệ khác Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KC-04-12 Nguyễn Đình Mãn (2005) Nghiên cứu độ tin cậy sở mòn động diesel d165 Sông công- Thái nguyên Luận án tiến sĩ khoa học Nguyễn Văn Thêm (1988) Mòn tuổi thọ sống trượt máy cơng cụ Luận án phó tiến sĩ khoa học Alessandro Birolini (2004) Reliability Engineering Theory and Practic Springer Heidelberg Dordrecht London New York Bharat Bhushan, Ph.D, D.Sc (2001) Modern tribology handbook – Volume one- Principles of Tribology CRC Press LLC Bharat Bhushan, Ph.D, D.Sc (2002) Introduction of Tribology John Wiley& Són, New York Ramsey Gohar, Homer Rahnejat (2008) Fundamentals Of Tribology Imperial College Press D Scott & G H Mills (1973) Spherical Particles formed in Rolling Contact Fatigue, Nature Publishing Group Gwindon W Stachowiak (1992) Wear-Materials, Mechanisms and practice John Wiley & Sons, Ltd ISO 14728-1: 2004, TCVN 8028-1: 2009 Rolling bearings - Linear motion rolling bearings -Part 1: Dynamic load ratings and rating life ISO 14728-2 : 2004, TCVN 8028-2: 2009 Rolling bearings - Linear motion rolling bearings - Part 2: Static load ratings ISO/TS 16281:2008, Rolling bearings-Methods for calculating the modified reference rating life for universally loaded bearings ISO/TR 1281-1:2008, Rolling bearings-Explanatory notes on ISO 281 - Part 1: Basic dynamic load rating and basic rating life ISO/TR 1281-2:2008, Rolling bearings-Explanatory notes on ISO 281 - Part 2: Modified rating life calculation, based on a systems of fatigue stresses I.V Kragelsky (1981) Friction wear lubrication tribology handbook Mir Publishers Moscow, vol I.V Kragelsky (1982) Friction wear lubrication tribology handbook Mir Publishers Moscow, vol I.V Kragelsky, M N Dobychin, V S Kombalov (1982) Friction and wear calculation methods Pergamon press Oxford K.L Johnson (1985) Contact mechanics Cambridge University Press J Halme, P Andersson (2010) Rolling contact fatigue and wear fundamentals for rolling bearing diagnostics - state of the art, Part I Journal of Engineering Tribology April 1, 224, 377-393 J.P.Holman (2011) Experimental Methods for Engineering McGraw - Hill 117 [39] J A Williams (1994) Engineering Tribology Pulished in the United States by [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] oxford university press Williams, J (2005) Wear and wear particles – some fundamentals Tribology International, 30, 863–870 Robert L Mott (1999) Machine Elements in Mechanical Design PrenticeHall L A Sosnovskiy (2005) TRIBO-FATIGUE, Wear-Fatigue Damage and its prediction, Springer-Verlag Berlin Heidelberg Scott, D., Seifert, W and Westcott, V (1974) The Particles of Wear Scientific American Offprints, p.10-11 Scott, D and Mills, G Spherical Debris (1973) Its Occurrence, Formation and Significance in Rolling Contact Fatigue Wear, vol 24, 1973, p 235-39 S.Marx, RJunghans (1996) Friction and wear of highly stressed thermoplastic bearings under dry sliding conditions Wear 193, p 253 - 260 Nguyen Anh Tuan, Pham Van Hung (1998) Wear of metals under the changing humidity- temperature conditions Internattional symposium for high performance of tribosystem, may.1998, p 27-28 Nguyen Anh Tuan, Dao Khanh Du (2005) Investigation on the wear of brushplating coatings in the tropical climate- changing humidity, temperature conditions Icat 2005 proceedings Nguyen Doan Y, Nguyen Thi Ngoc Huyen (2010) Survey the dry coefficient of friction of materials on measure equipment kind of swivel frame 17th International Colloquium Tribology Yong-Sud Yi,Yoon Young Kim, Jae Seok Choi, Jeonghoon Yoo, Dong Jin Lee, Suk Won Lee, Sung Jin Lee (2008) Dynamic analysis of a linear motion guide having rolling elements for precision positioning devices Joural of mechanical scicence anh technology 22, p 50-60 Zhang SiWei (2000) Wear of elastomers Petroleum University Press Kris De Moerlooze and Farid Al – Bender (2008) Experimental Investigation into the tractive Prerolling behavior of balls in V – Grooved tracks Advance in Tribology, volume 2008, ID 561280, p.10 Tomoya Fujita, Atsushi Matsubara, Kazuo Yamazaki (2011) Experimental characterization of disturbance force in a linear drive system with highprecision rolling guideways.International Journal of Machine Tools & Manufacture 51, p.104 –111 J-S Chen, K-C Chen, Z - C Lai and Y-K.Huang (2003) Friction characterization and compensation of a linear-motor rolling-guide stage International Journal of Machine Tools & Manufacture 43, p.905-915 H Ohta and E Hayashi (2000) Vibration of linear guideway type recirculating linear ball bearings Journal of Sound and Vibration 235, p.847861 118 [55] Zaretsky, E.V A Palmgren revisited (1998) A basis for bearing life [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] prediction Lubrication Engineering 54, p18–23 И B КPAΓEΛCKИИ, M H ДOБЬIЧИM, B C КOMБAΛ0B (1977) OCHOBЬI PACЧETOB HA TPEHИE И ИZHOC MOCКBA “MAШИHOCTPOEHИE” Γ ПOΛЬЦEP, Ф ManccHep (1984) OCHOBGI TPEHИЯ И ИZHAMИBAHИЯ MOCКBA “MAШИHOCTPOEHИE Tuncay Karacay, Nizami Akturk (2009) Experimental diagnostics of ball bearings using statistical and spectral methods Tribology international, p 836- 843 R.Scaffaro, N.Tazankova Dintcheva,F.P.La Mantia (2007) A new equipment to measure the combined effects of humidity,temperature, mechanical stress and UV exposure on the creep behavior of polymers ScienceDirect, p 49-54 P De Baets, G Kalacska, K Strijckmans, F Van de Velde (1998) Experimental study by means of thin layer activation of the humidity influence on the fretting wear of steel surfaces Wear, p 131-137 Kwangjin Lee, Peter J Blau, John J Truhan (2007) Effects of moisture adsorption on laboratory wear measurements of brake friction materials Wear, p 925- 930 F.J Franklin, I Widiyarta, A Kapoor (2001) Computer simulation of wear and rolling contact fatigue Wear, p 949- 955 J Housa (1971) Calculation of antifriction guideways Geat Britain, p 177 – 197 S Terekhina, M Slavia, S Fouvry (2011) Contact fatigue and wear behavior of bismaleimide polymer subjected to fretting loading under various temperature condition.Tribology International, p 396- 408 Y Altintas, A Verl, C Brecher, L Uriarte, G Pritschow (2011) Machine tool feed drives Cirp annals – Manufacturing Technology, p.779 – 796 Fabio Biondinni, Dan M Frangopol (2009) Lifetime reliability – based optimization of reinforced concrete cross- sections under corrosion Structural Safety, p 483 - 489 Kaan Erkorkmaz, Yusuf Altintas (2001) High speed CNC System design Part II: modeling and identification of feed dries Machine tools & Manufacture, p 1487 – 1509 J.S.Chen, K.-C Chen, Z.-C Lai, Y.-K Huang (2003) Friction characterization and compensation of a linear- motor rolling- guide stage Machine tools & Manufacture, p 905- 915 R Ramesh, M.A Mamseh, M.A Mannan, A.N.Poo (2000) Error compensation in machine tools – a review Part II: thermal errors Machine tools & Manufacture, p 1257 – 1284 119 [70] Seung Ho Yang, Hosung Kong, Sung- Chang Choi, Dae Eun Kim (2001) The [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] effect of humidity on the rolling resistance of silver coatings modified by plasma surface treatments Wear, p 780 – 787 M Kalin, J Vizintin (2004) A rolling – contact device that uses the ball on flat testing principle Wear, p 335 – 341 V.I Kolesnikov, S.B Bulgarevich, M.V Boiko, and V.A Feizova (2011) Mechanoactivation in Friction and the Laws of Sliding and Rolling Friction Journal of friction and wear, p 549 – 555 I.G Goryacheva and A.M Mezrin (2011) Simulation of Combined Wearing of the Shaft and Bush in a Heavily Loaded Sliding Bearing Journal of friction and wear, p.5-12 Alexandros A Taflanidis (2010) Reliability-based optimal design of linear dynamical systems under stochastic stationary excitation and model uncertainty Engineering Stuctures, p.1446 – 1458 Jui-Pin Hung, Yuan-Lung Lai, Ching-Yuan Lin, Tzu-Liang Lo (2011) Modeling the machining stability of a vertical milling machine under the influence of the preloaded linear fuide International Journal of Machine Tools & Manufacture, p 731 – 739 K De Moerlooze, F Al- Bender, H Van Brussel (2011) Modeling of the dynamic behavior of systems with rolling elements International Journal of Machine Tools & Manufacture, p 222 - 233 L.B Kong, C.F Cheung (2012) Prediction of surface generation in ultraprecision raster milling of optical freeform surfaces using an Integrated Integratedn Kinematics Error Model Advances in Engineering Software, p 124 – 136 Wei Wang, Mark Hadfield, Andrew A Wereszczak (2010) Surface strength of silicon nitride in relation to rolling contact performance measured on ball-onrod and modified four-ball tests Tribology International, p 423 – 432 Kenneth Holmberg (2001) Reliability aspects of tribogy Tribology International, p 801 – 808 T.Tjhjowdodo (2011) Theoretical analysis of the dynamic behavior of presliding rolling friction via skeleton technique Mechanical Systems and Signal Processing Dr Ing E.h Manfred Weck, Dipl Ing, Uirich Wahner (1998) Linear magnetic Bearing and Levitation System for Machine Tools Achen University of technology 120 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyễn Thị Ngọc Huyền, Phạm Văn Hùng, Nguyễn Doãn Ý, Lê Đức Bảo, Khảo sát hệ số ma sát khô cặp vật liệu khác thiết bị đo kiểu khung quay Tạp chí KH & CN trường ĐH kỹ thuật, ISSN 0868 – 3980, Số 67 (2008), p91p94 Nguyễn Thị Ngọc Huyền, Phạm Văn Hùng, Effect of temperature and humidity to wear of ball linear guideway in dry friction condition Journal of Science & Technology Technical Universities – ISSN 0868 - 3980, No 83(2011), p130 – p135 Nguyễn Thị Ngọc Huyền, Phạm Văn Hùng, Nghiên cứu độ tin cậy đường dẫn hướng ma sát lăn máy công cụ Hội nghị khoa học tồn quốc khí 55 năm thành lập Trường đại học Bách khoa Hà Nội, ISBN: 978-604-913086-1(2011), p898 – p910 121 ... dẫn hướng ma sát trượt Đường dẫn hướng ma sát lăn Hình 1.2 Đường dẫn hướng ma sát lăn máy phay CNC Hình 1.1 Đường dẫn hướng ma sát trượt máy tiện 1K62 Đường dẫn hướng ma sát lăn máy cơng cụ CNC. .. chọn hướng nghiên cứu “ Nghiên cứu tuổi thọ, độ tin cậy đường dẫn hướng ma sát lăn dùng cho máy cơng cụ CNC sở mịn điều kiện khí hậu Việt Nam? ?? 2 Mục đích nghiên cứu luận án Luận án tập trung nghiên. .. trình bày sở lý thuyết ma sát, mòn đường dẫn hướng ma sát lăn Trên sở mòn, xác định độ tin cậy tuổi thọ cho cặp ma sát lăn Xác định tuổi thọ danh định đường dẫn hướng ma sát lăn với độ tin cậy 90%