Nghiên cứu tính năng ma sát của cặp ma sát trong cầu thang

Hiện nay trong nước chưa sản xuất được các loại vật liệu của các chi tiết kể trên mà phải nhập ngoại, kích thước hình học của cá má trượt của các loại thang máy lại thuộc các hãng khác n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG MA SÁT CỦA CẶP MA SÁT

TRONG CẦU THANG MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tác giải xin cam đoan các kết quả và các số liệu nêu trong luận văn là do bản

thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Phan Thạch Hổ Viện nghiên cứu cơ khí

và thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Hùng Viện Cơ khí, Trường Đại học bách khoa Hà

Nội Ngoài phần tài liệu tham khảo đã liệt kê các số liệu và kết quả thu được là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Phan Thạch Hổ Viện Nghiên cứu cơ khí và

PGS.TS Phạm Văn Hùng Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội là người

đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đến quá trình thực hiện hoàn chỉnh

luận văn này

Tác giả bày lòng cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo đã giảng dạy trong Trường Đại

Học Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô giáo Khoa Cơ Khí, Bộ môn Máy & Ma sát học đã

tạo điều kiện cho tác giả làm tốt luận văn tại bộ môn

Tác giả gửi lời cám ơn tới các bạn đồng nghiệp tại Trường CĐ Công Nghiệp

Quốc Phòng đã nhiệt tình giúp đỡ, chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót

tác giả rất mong nhận được sự đóng góp của các thày giáo,cô giáo, các nhà khoa học,

các bạn đồng nghiệp để đề tài được đưa vào sử dụng tốt hơn trong thực tế

Tác giả

Nguyễn Thị Thu Hà

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU………

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY……… 9

1.1.Lịch sử pháp triển của thang máy:………9

1.1.1 Khái niệm chung về thang máy……….11

1.1.2.Lịch sử phát triển thang máy……… 13

1.2.Các bộ phận chính………15

1.3.Phân lại thang máy……… 18

1.3.1.Theo công dụng……… 18

1.3.2.Theo hệ thống dẫn động ca bin……… 19

1.3.3.Theo vị trí đặt bộ tời kéo…… ……… 21

1.3.4.Theo hệ thống vận hành…… ……….………… 21

1.3.5.Theo các thng số cơ bản…….……….………… 22

1.3.6.Theo kết cấu các cụm cơ bản ………22

1.3.7.Theo vị trí cabin và đối trọng giếng thang ……… ………24

1.4 Các nguyên tắc hoạt động của thang máy……… 24

Kết luận chương……… 25

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MA SÁT - MÒN… 26

2.1.Tầm quan trọng và lịch sử của ma sát ……… 26

2.2.Chất lượng bề mặt ma sát

28 2.2.1 Trạng thái hình học bề mặt……….28

2.2.2 Các thông số đặc trưng của hình học lớp bề mặt………29

2.3 Khái niệm cơ bản về ma sát……….32

2.3.1 Ma sát ngoài………32

2.3.2 Các đại lượng đặc trưng của ma sát………34

2.3.3 Phân loại ma sát……… 35

2.3.4 Các định luật về ma sát……… 39

2.3.5 Tính toán hệ số ma sát………44

2.4 Mòn vật liệu……… 46

2.4.1 Định nghĩa……….46

2.4.2.Mòn của cặp ma sát……….46

2.4.3.Đặc trưng của quá trình mòn……… 47

2.4.4 Các đại lượng đặc trưng của quá trình mòn………50

2.4.5 Phân loại dạng mòn………51

2.4.6.Bản chất quá trình mòn của cặp ma sát……… 58

2.4.7.Những định luật cơ bản về hiện tượng mòn……….61

2.5 Phương pháp đo ma sát………67

2.5.1.Một só thiết bị đo ma sát……… 67

Kết luận chương………71

CHƯƠNG III:NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG MA SÁT CỦA CẶP MA SÁT TRONG CẦU THANG MÁY 3.1 Các cặp ma sát trong thang máy………73

3.1.1 Cặp ma sát giữa cặp thép treo cabin và đối trọng vứi rãnh puli có rãnh ma sát của bộ tời kéo……….73

3.1.2.Cặp ma sát hạn chế tốc độ……….75

3.1.3 Cặp ma sát nêm bảo hiểm ca bin ( đối trọng) với ray dẫn hướng……… 76

3.1.4.Cặp ma sát má phanh điện từ với bánh phanh nối trục ra của động cơ vào trục của hộp giảm tốc……… 77

3.1.5 Cặp ma sát giữa bánh xe treo cánh cửa cabin, cửa tầng di chuyển trên ray dẫn hướng……… 78

3.1.6.Cặp ma sát giữa má trượt với ray dẫn hướng cabin( đối trọng)……….79

3.2.Nghiên cứu tính năng ma sát của cặp ma sát trong cầu thang máy……….81

3.3.Thiết bị khảo sát ma sát dạng đĩa chốt - MĐC……….……….85

3.3.1.Máy ma sát MĐC……….85

3.3.2 Đo và sử lý số hiệu……… 87

Kết luận chương……….93

Kết luận và kiến nghị……… 94

CÁC HÌNH BẢNG BIỂU

Hình 1.1 Hình dáng tổng thể của thang máy

Hình 1.2 Cấu tạo chung thang máy

Hình 1.3 Các dạng puli dẫn cáp

Hình 1.4 Thang máy thủy lực

Hình 1.5 Thang máy điện có bộ tời

Hình 1.6 Mặt cắt ngang của giếng thang

Hình 2.1 Hình ảnh profile bề mặt

Hình 2.1 Sơ đồ hình học bề mặt của vật rắn

Hình 2.2 Phương pháp xác định độ bóng Ra

Hình 2.3 Sự khác nhau về tính chất bề mặt của 2 bề mặt của 2 bề mặt cùng trị số Ra

Hình 2.4 Sơ đồ đánh giá thông số Rq của bề mặt ma sát

Hình 2.12 Ma sát nửa ướt

Hình 2.13 Tổng quan về phân loại ma sát

Hình 2.14 Sơ đồ vị trí các vùng ma sát bình thường và không bình thường

Hình 2.15 Ba trạng thái biến dạng ứng suất

Hình 2.16 Sơ đồ nguyên tắc biến thiên hệ số ma sát phụ thuộc vào áp suất pháp tuyến

Hình 2.19 Sự phụ thuộc của mòn vào thời gian hoặc quãng đường ma sát

Hình 2.20 ảnh hưởng của quá trình chạy rà

Hình 2.21 Mô hình cấu trúc của các lớp bề mặt

Hình 2.22 Sơ đồ các dạng phá hủy bề mặt ch tiết máy

Hình 2.23 Cấu trúc ban đầu

Hình 2.24 Đồ thị nguyên tắc cường độ mòn phụ thuộc vận tốc

Hình 2.25 Đồ thị nguyên tắc sự phụ thuộc của cường độ mòn vào áp suất pháp tuyến

Hình 2.26 Các cơ cấu đo độ mòn

Hình 2.27 Máy đo ma sát pin on ring

Hình 3.1 Sơ đồ mắc cáp thép với puli ma sát của bộ tời

Hình 3.2 Cáp thép phủ nhựa

Hình 3.3 Bộ hạn chế vận tốc

Hình 3.4 Sơ đồ cấu tạo cụm nêm bảo hiểm

Hình 3.5 Sơ đồ cấu tạo cụm má phanh điện từ với bánh phanhtrên ray dẫn hướng

Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo cụm bánh xe treo cửa cabin, cửa tằng di chuyển

Hình 3.7 Sơ đồ cấu tạo cụm bạc trượt dẫn hướng cabin

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo ma sát dạng đĩa chốt

Hình 3.9 Bộ cảm biến áp lực

Hình 3.10 Mẫu đo

Bảng các ký hiệu

Ký hiệu Giải thích

PHẦN MỞ ĐẦU

1.Lý do chọn đề tài:

Ma sát - đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như hàng không vũ trụ, ôtô, tàu thuỷ, tảu hoả và các thiết bị máy móc khác …nhằm đảm bảo tuổi thọ độ tin cậy và an toàn của máy móc và thiết bị Nghiên cứu ma sát đã trở thành một đề tài khoa học mang tính đặc thù ở Việt Nam

Thang máy là một phương tiện vận chuyển người và hàng hoá trong các toà nhà cao tầng như khách sạn, công sở, chung cư, siêu thị, bệnh viện, nhà máy … chủ yếu được nhập từ nhiều nước, nhiều hãng khác nhau trên thế giới và có một số lượng nhỏ là

do trong nước tự chế tạo

Hiện nay, cùng với sự tăng trưởng mạnh mẽ của nền kinh tế quốc gia kéo theo nhu cầu về đô thị hóa tăng cao Các dự án đầu tư về cơ sở hạ tầng, khu đô thị mới, chung cư cao cấp, trung tâm thương mại được xây dựng ngày càng nhiều Do vậy, nhu cầu tiêu thụ thang máy ở Việt Nam sẽ tăng lên rất nhanh

Để đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa, vấn đề đặt ra là cần phải tăng cường năng lực trong nước để thiết kế lắp đặt các hệ thống thang máy do trong nước sản xuất với chất lượng tốt và giá thành hạ

Theo khảo sát của công ty SGE Schindler năm 2004, thị trường Việt Nam có nhu cầu tiêu thụ khoảng 1000 đơn vị thang máy và thang cuốn mỗi năm Số lượng thang máy đang sử dụng là hàng trăm, hàng nghìn chiếc và chắc chắn sẽ được tăng rất nhanh cùng với sự phát triển xây dựng các nhà cao tầng ở nước ta Đa số các thang máy đang được sử dụng có độ cao vào loại thấp so với thế giới, phổ biến là dùng trong các tòa nhà từ 5 – 20 tầng Tuy nhiên, theo dự báo nhu cầu sử dụng thang máy sẽ tăng lên khi

các tòa nhà cao tầng mọc lên ngày càng nhiều theo sự phát triển của nền kinh tế nước

ta

Việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo thang máy trong nước nhằm giảm đáng kể một lượng ngoại tệ mạnh ở nước ta đồng thời góp phần tạo công việc cho ngươì lao động ở Việt Nam đang được nhiều nhà khoa học quan tâm Tuy nhiên, trước mắt để sử dụng hiệu quả các thang máy đã lắp đặt và đang sử dụng tại Việt Nam không bị phụ thuộc vào phụ tùng thay thế ở nước ngoài, việc ngiên cứu để sản xuất các bộ phận, chi tiết hoặc các phụ tùng thay thế của thang là rất cần thiết Chi tiết má trượt của cabin và đối trọng của cabin và đối trọng theo ray dẫn hướng là một những chi tiết hay mòn Khi

má trượt bị mòn thì kích thước hình học của nó sẽ thay đổi, dẫn đến khe hở của má trượt và ray dẫn hướng sẽ to dần đến một lúc nào đó sẽ ảnh hưởng tới điều kiện làm việc của bộ tự động đóng của của ca bin và cửa tằng Mặt khác cabin sẽ bị lắc làm cho

độ nhạy của các công tắc dừng tầng chính xác cũng bị ảnh hưởng theo Hiện nay trong nước chưa sản xuất được các loại vật liệu của các chi tiết kể trên mà phải nhập ngoại, kích thước hình học của cá má trượt của các loại thang máy lại thuộc các hãng khác nhau, dẫn đến phải nhập lẻ, đơn chiếc nên giá thành chắc chắn sẽ rất cao Không những thế còn bị động trong việc cung ứng kịp thời Vì thế, tìm kiếm một loại vật liệu tương đương sẵn có trong nước để thay thế vật liệu nhập ngoại là hết sức cần thiết

Để có cơ sở khoa học trong việc chế tạo thang máy và các phụ tùng thay thế, việc nghiên cứu ma sát của cặp ma sát dùng cho thang máy trong điều kiện trong nước,đề xuất các giải pháp thiết kế, chế tạo, sử dụng và sửa chữa thay thế bộ đôi tiếp xúc nói trên, nhằm chủ động duy trì việc làm thường xuyên, nâng cao độ tin cậy, an toàn và tuổi thọ của máy đồng thời giảm giá thành trong chế tạo và sửa chữa thay thế

Xuất phát từ những lý do trên tác giả đã lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu tính năng

ma sát của cặp ma sát sử dụng trong thang máy” làm đề tài luận văn tốt nghiệp cao

- Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm để đánh giá hệ số ma sát của

bộ đôi tiếp xúc:

Ray dẫn hướng - má trượt bằng vật liệu nhựa PP ( Nhật )

Ray dẫn hướng - má trượt bằng vàvật liệu gỗ phíp

2.2.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

* Đối tượng nghiên cứu:

- Nghiên cứu quy luật thay đổi hệ số ma sát của vật liệu thép làm ray dẫn hướng

và vật liệu phi kim loại: nhựa PP ( của Nhật bản ) và gỗ phíp sừng ( của Liên xô cũ )

- So sánh hệ số ma sát giữa hai bộ đôi tiếp xúc: thép 45 – nhựa PP và thép 45 –

gỗ phíp sừng

* Phạm vi nghiên cứu:

Khảo sát hệ số ma sát trong chế độ ma sát khô với tải trọng đặt vào m = 104 g Cặp vật liệu thép 45- nhựa PP ( Nhật) và thép 45 - gỗ phíp làm má trượt dùng cho thang máy ( loại thang có tải trọng 600 kg, tốc độ đến 60m/phút)

3.Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu tổng quan về thang máy và các quy luật ma sát

- Khảo sát ma sát của cặp ma sát ray dẫn hướng từ hai cặp vật liệu thép 45- nhựa

PP và thép 45 - gỗ phíp trong thang máy bằng thiết bị đo ma sát Mẩu đĩa chốt

- So sánh hệ số ma sát của hai cặp vật liệu và đưa ra phương pháp thay thế vật liệu phù hợp ở Việt Nam

4.Phương pháp nghiên cứu:

Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm :

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Tiến hành thí nghiệm

- Phân tích và đánh giá kết quả

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

1.1.Lịch sử pháp triển của thang máy:

1.1.1.Khái niệm chung về thang máy:

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để dùng vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu thực phẩm, giường bệnh, v.v… theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương thẳng đứng đã định sẵn

Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh

viện, và các đài quan sát, tháp truyền hình trong các nhà máy, công xưởng, đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian chu

kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở liên tục Hiện nay thang máy là thiết bị rất quan trọng, đặc biệt là nhà cao tầng vì nó giúp người ta không phải leo cầu thang và được sử dụng thay cho cầu thang bộ

Thang máy có những hệ thống điều khiển tốc độ phức tạp, sự phối hợp đóng ngắt để điều khiển an toàn tốc độ cabin trong bất kỳ tình huống nào Nút nhấn được tích hợp vào trong những bàn phím nhỏ gọn Hầu như tất cả thang máy tự động đều mang tính thương mại.Vào thời đại máy tính đã có mang vi điều khiển có khả năng hoạt động, xử lý cũng như lưu trữ rất lớn Thang máy được lập trình đặc biệt, cực đại hóa năng suất và an toàn tuyệt đối Nó đã trở thành kỹ thuật kiến trúc và mỹ thuật, là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người.Vì vậy yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn quy trình, quy phạm thang máy cần phải có đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng), công tắc an toàn của cabin, khoá an toàn cửa tầng, bộ cứu hoả khi mất điện nguồn… Hình dáng tổng thể của hệ thống thang máy được trình bày trong hình 1-1

Hình 1.1.Hình dáng tổng thể của thang máy

1.1.2.Lịch sử phát triển của thang máy

Thang máy đầu tiên được chế tạo dưới triều đại vua Louis XV ở Versailles năm

1743 và chỉ để cho vua dùng thang này được xây ở ngoài, trong sân nhà Kỹ thuật này dựa trên sự đối trọng (contre-poids) nên việc sử dụng ít tốn sức lực

Cuối thế kỷ 19 trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như OTIS;SCHINDLER, chiếc thang máy đó được chế tạo và đưa vào sử dụng của hãng thang máy OTIS năm 1853 Đến năm 1874 hãng thang máy SCHINDLER cũng đã chế tạo thành công những thang máy khác Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đóng bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp Đầu thế kỷ

20 có nhiều hãng thang máy khác ra đời như: KONE, MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR… THYSEN, SABIEM đã chế tạo những thang máy khác độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn

Sang thế kỉ 20 có nhiều hãng thang máy khác ra đời như Kone của Phần Lan; Nippon, Mitsubishi của Nhật Bản; Thyssen của Đức, Sabiem của Italia; LG của Hàn Quốc… thang máy đã được thiết kế, thử nghiệm nên hoạt động êm và dừng tầng chính xác hơn.Cho tới những năm 1975 thang máy trên thế giới đã đạt tới tốc độ 400m/ phút, những thang máy lớn với tải trọng lên tới 25 tấn đã được chế tạo thành công Thời gian này xuất hiện nhiều hãng thang máy nữa ra đời.Các sản phẩm phục vụ ngành thang máy cũng bắt đầu cải tiến, thang cuốn, băng chuyền lần lượt xuất hiện

Vào đầu những năm 1970 thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 450 m/ph những thang máy chở hàng đã có tải trọng nâng tới 30 tấn đồng thời cũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thuỷ lực ra đời Sau một khoảng thời gian rất ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học khác tốc độ của thang máy đã đạt tới 600 m/ph Vào những năm 1980 đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số VVVF Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động êm dịu hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động cơ Đồng thời cũng vào những năm này đã xuất hiện loại thang máy dùng động cơ điện cảm ứng tuyến tính Đầu những năm 1980 trên

thế giới đã chế tạo được những thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệt khác Đến năm 1981 trên thế giới đã xuất hiện công nghệ hệ thống điều khiển thang máy bằng phương pháp biến đổi tần số VVVF Thành tựu này là mốc quan trọng đưa ngành thang máy lên tầm cao mới Ngoài ưu điểm đỗ dừng tầng êm ái nó còn khai thác cho nhân loại giảm thiểu khả năng tiêu thụ điện còn 50% so với trước Càng ngày công nghệ càng được nâng cấp, cải tiến trong ngành thang máy.Các thang máy tốc độ cao lần lượt xuất hiện.Thang máy tốc độ 500m/phút rồi đến 600m/phút rồi 800m/phút lần lượt ra đời Ngày nay chúng ta thấy đối với giải pháp thang máy cho các toà nhà cao ốc đã lên tới trên 100 tầng

Cùng với sự phát triển của các hãng thang máy trên thế giới, ở Việt Nam lần lượt các Công ty thang máy ra đời Phải kể đến những đơn vị đầu tiên trong ngành thang máy như công ty thang máy Tự Động, Thang máy Thiên Nam, Thái Bình, Á Châu Meco,… đến năm 2001 các công ty khác lần lượt ra đời như: Thang máy Thăng Long, Hồng Đạt, Hanoel, Fuji,…… Các dịch vụ phục vụ cho ngành thang máy cũng rất phát triển.Trong tương lai tới, có nhiều nhà máy sản xuất tại Việt Nam sẽ ra đời để phục vụ cho ngành xây dựng

- Để cho an toàn cabin được lắp trong giếng thang ( 6) Phần trên của giếng thang có lắp bộ tời và khí cụ điều khiển chính ( tủ phân phối, bộ hạn chế tốc độ…)

Phần dưới của giếng thang ( hố giếng thang) có bố trí có bố trí các bộ giảm chấn cabin và giảm chấn đối trọng ( 8).Ở phần trên cùng và dưới cùng của giếng thang có lắp các bộ hạn chế hành trình làm việc của giếng thang

Hình 1.2 Hình dáng chung thang máy

1.Tời nâng 6.Giếng thang

2.Bộ hạn chế tốc kiểu ly tâm 7.Đối trọng

3.Cáp phụ 8.Giảm chấn đối trọng

4.Cabin 9.Guốc trượt

5.Cáp dẫn hướng thẳng đứng 10.Cáp nâng

11.Buồng máy

- Để tránh trường hợp thang bị rơi khi cáp bị đứt do gặp sự cố mất điện hoặc do

cơ cấu bị hỏng trên cabin có lắp bộ bảo hiểm( governor) Trong trường hợp này, thiết bị kệp của nó sẽ kẹp vào các dẫn hướng và giữ chặt cabin Bộ hãm bảo hiểm thường được dẫn động từ một cáp phụ ( 4) Qua puli của bộ hạn chế tốc độ kiểu li tâm( 2) Khi tốc

độ buồng thang cao hơn tốc độ giới hạn cho phép thì bộ hạn chế tốc độ sẽ phanh puli và làm dừng cáp

Nhìn chung đối với từng đối tượng nâng, chuyển khác nhau thang máy có cấu tạo phù hợp nhưng nhìn chung có thể phân làm hai phần chính:

+ Buồng thang:

- Buồng thang còn gọi là cabin, là phần chuyển động thẳng đứng trực tiếp mang tải Khung buồng treo trên puli quấn cáp Cáp thông thường là cáp đôi hoặc cáp 4 nhằm tăng độ bám và tăng độ bền cơ khí Cáp là chi tiết rất quan trọng được sử dụng hầu hết trong các máy nâng nói chung và thang máy nói riêng Yêu cầu chung đối với cáp thép phải là an toàn trong sử dụng, độ mền cao dễ uốn cong, đảm bảo nhỏ gọn của cơ cấu và máy, đảm bảo độ êm dịu không gây ồn khi làm việc trong cơ cấu và máy nói chung Ngoài ra phải có giá thành thấp, đảm bảo độ bền lâu

Hình 1.3 Các dạng puly dẫn cáp

- Puli - puli ma sát là chi tiết dùng để dẫn cáp bằng ma sát, thường được dùng phổ biến trong thang máy Puly ma sát có các rãnh riêng biệt mà không theo hình xoắn

ốc Số rãnh cáp trên puli ma sát tùy thuộc vào số sợi cáp dẫn động trong máy và cách mắc cáp ( hình 1.3) Một số puli ma sát có phủ chất dẻo để tăng ma sát Rãnh của puli

và cáp có cùng độ cứng sẽ đảm bảo độ mòn ít nhất đối với cả cáp và rãnh puly

Cùng chuyển động với buồng thang là đối trọng

- Đối trọng là một khối kết từ các khối gang, chuyển động ngược chiều với buồng thang để giảm công suất cơ cấu kéo và giúp thang năng hạ nhẹ nhàng Khối lượng đối trọng phụ thuộc trọng lượng buồng thang và khối lượng tải trọng trung bình

- Buồng thang chuyển động trong một nơi được gọi là hố giếng Hố giếng phần không gian từ mặt tiếp tuyến dưới puli ( hay là sàn tằng trên cùng) tới đáy giếng

+ Buồng máy:

Phần máy có động cơ kéo nối với puli qua hộp số giảm tốc Tỉ số truyền của hộp số

i = 18 -120 Ngoài ra buồng thang trang bị một phanh cơ khí bảo hiểm Khi có điện má phanh được lực điện từ hút tách khỏi phu li và làm cho cầu thang dừng chuyển động Phanh bảo hiểm thường dùng cho trường hợp bị mất điện, đứt cáp hoặc tốc độ vượt quá mức cho phép từ 20%- 40%

1.3.Phân loại thang máy

Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng với nhiều kiểu nhiều loại khách nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình

Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:

1.3.1.Theo công dụng ( TCVN - 1993) thang máy được phân làm 5 loại:

a) Thang máy chuyên chở người

Loại này chuyên để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở , nhà nghỉ, các khu chung cư, trường học, tháp truyền hình v v Loại thang máy này điều kiển cả

trong và ngoài cabin

b) Thang máy chuyên chở người có tính hàng đi kèm

Loại này thường được dùng cho các siêu thị, khu triển lãm v…v loại thang máy

này điều khiển cả trong và ngoài cabin

c) Thang máy chuyên chở bệnh nhân:

Loại thang này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng v v Đặc điển của loại này là kích thước thông thủy cabin phải đủ lớn để chứa băng ca hoặc giường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và ccas dụng cụ y tế đi cùng Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loại thang máy này Loại thang máy này điều khiển cả trong lẫn ngoài cabin

d) Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm

Loại này thường dùng trong các nhà máy, công xưởng, nhà kho, thang máy dùng cho nhân viên khách sạn v…v Chủ yếu dùng để chở hàng nhưng có người đi kèm để

phục vụ Loại thang máy này điều khiển cả trong lẫn ngoài cabin

e) Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm

Loại thang này chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập thể v…v Đặc điểm của loại này là chỉ có điều khiển ở ngoài cabin( trước các cửa tằng)

Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng như : thang máy cứu hỏa, chở ô

tô

1.3.2 Theo hệ thống dẫn động cabin

a Thang máy dẫn động điện ( hình 1.4)

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puli ma sát hoặc tang cuốn cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế Ngoài ra còn có loại thang dẫn động ca bin lên xuống nhờ bánh răng, thanh răng

( chuyên dùng để chở người phục vụ xây dựng các công trình cao tằng)

b.Thang máy thủy lực ( bằng xilanh- pittông)( hình 1.5)

Đặc điểm của loại thang máy này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ xilanh- pit

tối đa khoảng 18m, vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc dù

có kết cấu đơn giản, tiết kiệm giếng thang nhỏ hơn khi co cùng tải trọng so với dẫn động cáp, chuyển động êm, an toàn Giảm được chiều cao tổng thể của công trình khi có cùng số tầng phục vụ vì buồng máy đặt ở tầng trệt

Hình 1.4 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang

a ) b) Dẫn động cabin bằng puly ma sát

c ) Dẫn động cabin bằng tang cuốn cáp

1.3.3.Theo vị trí đặt bộ tời kéo

Đối với thang máy điện:

Thang máy có bộ tời khéo đặt phía trên giếng thang ( hình 1.4)

Thang máy có bộ tời khéo đặt phía dưới giếng thang ( hình 1.6)

Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng, thanh răng thì bộ

tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin

Đối với thang máy thủy lực : buồng máy đặt tại tằng trệt( hình 1.5)

1.3.4.Theo hệ thống vận hành

a ) Theo mức độ tự động:

Hình 1.6.Thang máy điện có bộ tời đặt phía dưới giếng thang

a ) Cáp treo trực tiếp vào dầm trên của cabin

+ Loại nửa tự động

+ Loại tự động

b )Theo tổ hợp điều kiển

+ Điều khiển đơn

+ Điều khiển khép

+ Điều khiển theo nhóm

1.3.5.Theo các thông số cơ bản

a.Theo tốc độ di chuyển của cabin

1.3.6.Theo kết cấu các cụm cơ bản

a Theo kết cấu của bộ tơì kéo:

+ Bộ tời kéo có hộp giảm tốc

+ Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc : thường dùng cho các loại thang máy có tốc độ cao

+ Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, động cơ điều chỉnh vô cấp, ddoonghj cơ cảm ứng tuyến tính

+ Bộ tời kéo có puli ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống

Loại puli ma sát ( hình 1.4 a và b) khi puli quay kéo theo cáp chuyển động là nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát của puli và cáp.loại này đề phảI có đối trọng Loại có tang cuốn cáp ( hình 1.4 c) khi tang cuốn cáp kéo hoặc nhả cáp kéo theo cabin lên hoặc xuống Loại này có hoặc không có đối trọng

b Theo hệ thống cân bằng:

+ Có đối trọng ( hình 1.4a)

+ Không có đối trọng( hình 1.4c)

+ Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn

+ Không có cáp hoặc xích cân bằng

c Theo cách treo cabin và đối trọng:

+ Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin ( hình 1.4.a)

+ Có palăng cáp ( thông qua các puli trung gian) vào dầm trên của ca bin

( hình 1.5b)

d Theo hệ thống cửa cabin:

+ Phương pháp đóng mở cửa cabin

- Đóng mở bằng tay : khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người trong hoặc ngoài cửa tầng mở và đóng cửa cabin và cửa tầng

- Đóng mở bán tự động : Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và của tằng tự đóng mở, khi đóng phải dùng bằng tay hoặc ngược lại Cả hai loại này thường dùng cho thang máy chở hàng có người đi kèm hoặc thang máy dùng cho nhà riêng

- Đóng mở tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì của cabin và cửa tầng tự động đóng và mở nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cửa cabin Thời gian và tốc độ đóng và mở điều chỉnh được

+ Theo kết cấu của cửa:

Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một hoặc hai phía

- Cánh cửa dạng tấm ( panen) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh Hai loại cửa này thường dùng cho thang máy chở hàng có người đI kèm hoặc không có người

đi, hoặc cho thang máy dùng cho nhà riêng

- Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía Đối với thang máy có tải trọng lớn, cabin rộng, cửa cabin có 4 cánh mở chính giữa lùa về 2 phía mỗi bên 2 cánh Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt phía sau cabin

- Cánh của dạng tấm, 2 cánh mở chính giữa lùa về 2 phía trên và dưới thường dùng cho thang máy chở thức ăn

- Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc 3 cánh mở lùa về một phía trên Loại này thường dùng cho thang thang máy chở ô tô và thang máy trở hàng…

+ Theo số cửa cabin

e) Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cabin

+ Hãm tức thời, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 ( m/ph) + Hãm êm, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45 ( m/ph)

1.3.7.Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang

+ Đối trọng bố trí phía sau( hình 1.7 a)

+ Đối trọng bố trí một bên( hình 1.7 b)

Trong một số trường hợp đối trọng có thể bố trí ở 1 vị trí khác mà không cùng chung giếng thang với cabin

1.4.Các nguyên tắc hoạt động của thang máy

+ Căn cứ vào điều kiện làm việc của thang máy và phụ thuộc vào sự an toàn của hệ thống nên cơ cấu điều khiển thang máy cần tân thủ theo một số yêu cầu sau đây:

- Khi buồng thang di chuyển lên xuống thì các của tầng, cửa buồng thanng, cửa tầng hầm phải đóng kín để đảm bảo cho người vận hành và hàng hóa vận chuyển

- Trong các thang máy hiện đại, khi thang máy đang hoạt động vẫn có thể ấn nút gọi tầng vì trong mạch điều khiển có bộ nhớ và có chế độ ưu tiên đối với các lệnh gần đường chuyển rời của buồng thang

+ Nguyên lý chung khi diều khiển thang máy:

+ Khi có sự cố hoặc các điều kiện liên động chưa tác động đủ thì thang sẽ không hoạt động cho dù bằng cách nào

+ Điều khiển thang máy đổi tằng bằng nút bấn trong cầu thang, và khi thang đang hoạt

động thì việc gọi tại cửa tằng sẽ phải nhớ lại và chờ hành trình sau

+ Trong buồng thang ngoài các nút gọi tầng , đóng mở cửa còn có đèn chiếu sáng, điện thoại, chuông cấp cứu và nút dừng đột ngột khi sảy ra sự cố

Kết luận chương:

- Thang máy là thiết bị vận tải để chở người và hàng hóa theo phương thẳng đứng

Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của các quốc gia trên thế giới nói chung và đang phát triển mạnh ở Việt Nam

- Nó là thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người, vì vậy yêu cầu chung đối với hệ thống thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm

- Để thực hiện công nghiệp hóa ở Việt Nam thì việc nghiên cứu, chế tạo và sửa chữa thang máy là một việc làm hết sức cấp bách cần thực hiện

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ MA SÁT- MÒN

2.1.Tầm quan trọng và lịch sử của ma sát

Trong những năm gần đây, đã xuất hiện một ngành khoa học mới gọi là kỹ thuật

ma sát, nó nằm giữa biên giới của khoa học chất rắn và cơ học chất lỏng, bao gồm ma sát, bôi trơn và ăn mòn Tabor D đã định nghĩa ngành khoa học này là khoa học và công nghệ tiếp xúc tương tác giữa các bề mặt khi có chuyển động tương đối Đồng thời, nó cũng bao gồm các ngành khoa học khác như : lý - hoá các bề mặt, hoá phân tử , sức bền vật liệu, chi tiết máy, nhiệt kỹ thuật…

Nhờ có áp dụng kỹ thuật ma sát trong ngành công nghiệp và các ngành khác mà kết quả thu được rất khả quan và có hiệu quả kinh tế lớn.ở vương quốc anh ( theo báo cáo năm 1966) hiệu quả kinh tế do kỹ thuật ma sát mang lại hàng năm là 500.000 bảng anh ( tương đương với 2% thu nhập của nền kinh tế quốc dân) đặc biệt là giảm 45% các chi tiết phải thây thế sửa chữa và kéo dài tuổi thọ của máy khoảng 19,5% Năm 1974 hiệu quả này đã lên tới 850.000 bảng anh Hội nghị về giảm độ mòn trong kỹ thuật tổ chức ở Mỹ năm 1976 đã kết luận rằng việc ứng dụng kỹ thuật ma sát sẽ tiết kiệm cho nước Mỹ hàng năm từ 12 - 16 tỷ đô la

Những hiệu quả kinh tế đã thu được khi áp dụng kỹ thuật ma sát đã thúc đẩy ngành khoa học này càng ngày càng phát triển Các kỹ sư, các cán bộ kỹ thuật thuật trong thiết kế, chế tạo, khai thác và sử dụng máy móc thiết bị ngày càng quan tâm đến bài toán ma sát này

Lịch sử của việc nghiên cứu hiện tượng tổng hợp của ma sát bắt đầu từ ma sát khô Những quan niệm và những giả thiết về ma sát đã được công bố trong những thời

kỳ khác nhau, thực sự đẫ phản ánh quá trình phát triển của nó Leonardo Da Vinci đã nhận xét : lực cản ma sát chống lại những vật đứng yên hoạc có vận tốc nhỏ là tỷ lệ thuận với trọng lượng của vật tương ứng và không phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc Độ bóng bề mặt và bôi trơn sẽ giảm ma sát Vào khoảng năm 1500 những thí nghiệm của Leonardo Da Vinci về ma sát đã làm nhiều nhà khoa học quan tâm Năm

1699 Amoentons tiếp tục nghiên cứu hiện tượng đặc biệt này Năm 1785 Coulomb phát triển và hệ thống hoá lại thành các định luật ma sát Tiếp theo Beck ( 1960), Hart ( 1925) Bowden và Tabor ( 1950) cũng đã dành nhiều công sức nghiên cứu hiện tượng

ma sát Từ đầu thế kỷ XVII đến đầu thế kỷ thứ XVIII là thời kỳ pháp triển của cơ học vật rắn, người ta đã giảI thích về lực ma sát đều xuất pháp hình học thuần tuý, cơ bản là năng lượng tiêu hao để vượt qua những đỉnh tế vi.( giả thuyết của Parent 1704)

Năm 1734 nhà vật lý người Anh Dezaguillet lần đầu tiên đã giảI thích: Sự trượt

là thắng các lực tương tác giữa các phân tử giữa các bề mặt của các vật tương ứng Lý thuyết này sau đó đã được tìm lại nhờ những thực nghiệm và lý thuyết này sau đó đã tìm lại nhờ những thực nghiệm và lý thuyết của Ewing ( 1892), Hardy ( 1919 và 1936), Prandtl ( 1928), Tomlinson ( 1929) và sau đó là B.V.Dereaghin ( 1934)

Hardy đã đưa ra ý tưởng đầu tiên là: ma sát là do lực bám dín giữa các phân tử của mặt tiếp xúc sinh ra Ông chỉ ra rằng tong nhiều trường hợp ma sát độc lập với độ nhấp nhô của các bề mặt tiếp xúc Ngoài ra , bên cạnh Pandtl, Tomlinson đã đề nghị một lý thuyết phân tử của ma sát Ông chỉ ra rằng : ma sát tỷ lệ thuận với các phân tử ( trong sự tương tác lẫn nhâu) và độc lập với lực pháp tuyến mặc dù ông đã thử giảI thích các định luật của Coulomb về quan hệ trượt và lăn

Năm 1939 Bowden và Tabor đã đưa ra 1 lý thuyết theo dạng này: ma sát là do

sự bẻ gãy các cầu liên kết hình thành cơ bản nhờ có sự tương tác giữa các phần tử ở nhiệt độ đặt trước của những điểm tiếp xúc

Cùng với sự ra đời của lý thuyết đần hồi, các nhà khoa học giải thích về ma sát

đi theo hướng này Người ta cho rằng biến dạng của bề mặt khi có sự xuyên qua ( thâm

nhập ) của các đỉnh nhấp nhô của bề mặt không nhẵn này đối với bề mặt khác.Nhà vật

lý học ngưòi Anh Leslie ( 1801 ) cho rằng ( hình dung ) ma sát sinh ra do một sóng biến dạng xuất hiện khi nó dịch chuyển đối với mỗi một đỉnh nhấp nhô xuyên qua vật thể biến dạng R Holm ( 1938) Bowden và Tabor ( 1939) đã có công lao đưa ra một ý tưởng của biến dạng dẻo để giải thích những định luật của Coulomb MingFeng(1951)lại cho rằng: ban đầu ma sát tồn tại ở bất kỳ bề mặt không nhẵn nào

và khi có chuyển động sẽ tiết tục sinh ra sự không nhẵn mới do biến dạng dẻo của bê mặt khi có áp lực tương đối lớn

Ngày nay với xã hội ngày càng phát triển lĩnh vực ma sát đã được nghiên cứu

và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhau như : hàng không vũ trụ, ô tô, tàu hoả, và các máy móc thiết bị khác …nhằm đảm bảo tốt nhất tuổi thọ, độ tin cậy và an toàn của máy móc thiết bị

2.2 Chất lượng bề mặt ma sát

Trên thực tế các bề mặt công

nghệ nào, cho dù được chế tạo tỉ mỉ,

đắt tiền đến đâu cũng đều gặp phải các

sai số về mặt hình dạng hình dáng hình

học Bởi trên các bề mặt này bao giờ

cũng tồn tại những chỗ nhấp nhô, gồ ghề, mà khi được khuếch đại với tỉ lệ lớn thì ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường Khi hai bề mặt tiếp xúc với nhau thì chỉ có các đỉnh nhám tham gia tiếp xúc tức là : nó phân chia vùng tiếp xúc theo các vết và các đường trên bề mặt tiếp xúc thực

2.2.1.Trạng thái hình học bề mặt

Là sự sai khác của bề mặt thực so với bề mặt lý tưởng của các cấp độ vĩ mô, vi

mô, và siêu vi mô

* Vĩ mô : là sự sai khác trên toàn bộ chi tiết ( nhấp nhô trên các kích thước lớn) đó chính là sai số hình dạng  và sóng bề mặt

* Vi mô : Là sự sai khác hình dạng và kích thước của các nhấp nhô trong khoảng mm Nhấp nhô tạo thành trong quá trình cát gọt chủ yêu là do quá trình tách phoi

* Siêu vi mô : Là nhấp nhô đặc biệt liên quan đến cấu trúc, cũng như khuyết tật của kim loại trong khoảng  , chủ yếu là các nhấp nhô thứ cấp và cấu trúc thứ cấp hình m

thành trong quá trình làm việc

Các thông số siêu vi mô gắn liền với trạng thái của các màng ô xit và các chất lỏng, chất khí bị hấp thụ :

Trong đó :

- Hsb :Thông số biến dạng siêu vi mô

- D : Thông số đặc trưng cho cấu trúc tinh thể kim loại

-  :Trị số áp suất có tác dụng trong thể tích bề mặt kim loạis

2.2.2.Các thông số đặc trưng của hình học lớp bề mặt

2.2.2.1.Xác định đường trung bình của profin vùng khảo sát:

Dựa vào nguyên tắc trung bình

Xác định đường nằm ngang song song với vùng prpfin đã cho ở dưới đường chân nhấp nhô các tung độ y1 , y2, y3. của profin được đo trên đường nằm ngang với các khoảng cách bằng nhau đều nhau.Giá trị thu được chia thành 2 nhóm ( nhóm trái

và nhóm phải) Đường trung bình đi qua 2 điểm M1M2:

Hình 2.2 Sơ đồ hình học bề mặt của một vật rắn

1- Sóng bề mặt, 2- nhấp nhô bề mặt 3- Sai số hình dạng

21

2.2.2.2.Các thông số đặc trưng của bề mặt

- Ra : Độ sai lệch trung bình của profin được đọc trực tiếp trên thiết bị profinlometer/surface – analyzer

z   x dx

L

Ra  1 L

Hình 2.3 Phương pháp xác định độ bóng Ra

Trong đó : z là chiều cao của bề mặt theo phương đo

x là hoành độ tương ứng

L là chiều dài đo

Giá trị của Ra được tra bảng theo phương pháp gia công chi tiết

Một khó khăn khi sử dụng trị số Ra là chúng có thể có không đánh giá được chính xác mối quan hệ, sự khác nhau về mặt ma sát giữa một bề mặt gợn

sóng với biên độ nhỏ và đỉnh nhọn hơn của profile bề mặt Ví dụ như hình đều

Hình 2.4: Sự khác mhau về tính chất bề mặt

PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG

của hai bề có cùng trị số Ra

Thông số Rq là biện pháp khắc phục khó khăn này từ sự đánh giá chính xác tính chất ma sát của bề mặt qua những biến đổi của các góc trên các đỉnh nhấp nhô

Hình 2.5: Sơ đồ đánh giá thông số Rq của bề mặt ma sát

-R Z : Độ sai lệch của nhấp nhô theo chiều cao đuược xác định theo 10 điểm:

5 1

5 1

Hmax : Độ lệch lớn nhất của profin so với đường trung bình

Hmax : Độ lệch nhỏ nhất của profin so với đường trung bình

2.3 Một số khái niệm cơ bản về ma sát

2.3.1.Ma sát ngoài

Ma sát ngoài là hiện tượng phức tạp phụ thuộc vào biến đổi của các quá trình diễn

ra trên diện tích tiếp xúc thực và trên lớp bề mặt mỏng tiêu hao năng lượng khi hai vật thể rắn có chuyển động tương đối của một vật thể trên bề mặt vật thể khác.(Hình 2-6)

Hình 2.6: Một số cơ cấu ma sát

Ma sát ngoài chịu tác dụng bởi các quá trình diễn ra dưới lớp bề mặt cực mỏng và

ở giới hạn rời rạc cuả tiép xúc thực trên bề mặt vật thể rắn Lực ma sát phụ thuộc vào tính chất cơ lý cuả lớp này, nó hoàn khác với tính chất của các lớp dưới Vì vậy lực tương tác phân tử không đối xứng của lớp dưới bề mặt và nguyên tủ không đạt được vị trí có mức năng lượng thấp như trong khối vật lệu nền Cấu trúc của lớp dưới bề mặt này là cấu trúc biến dạng do quá trình gia công và do chính sự biến dạng của lớp này cũng như sự thay đổi của nhiệt độ bề mặt trong quá trình ma sát Do đó năng lượng của lớp dưới bề mặt sẽ cao hơn năng lượng của toàn khối kim loại

Các nguyên tử của môi trường xung quanh hấp thụ vào bề mặt vật rắn, tạo thành màng hợp chất hoá học với bề mặt vật rắn Trong trường hợp đơn giản đó là lớp màng mỏng ôxyt Nhìn chung lớp dưới bề mặt có cấu trúc biến dạng, chứa đựng màng mỏng ôxyt và một lớp hấp thụ của nước hoặc khí Để giảm tương tác của các tiếp xúc vật rắn khi ma sát thường sử dụng chất bôi trơn Trong trường hợp này tương tác ma sát thường sảy ra trên lớp phủ mỏng hơn là trên bề mặt của chúng Phụ thuộc vào điều kiện

bề mặt của vật rắn khi ma sát, phân biệt ma sát không bôi trơn, ma sát giới hạn và ma sát chất lỏng

Lực ma sát là lực cản trở dịch chuyển tương đối của các vật rắn có hướng ngược chiều chuyển động xuát hiện tại các vết tiếp xúc thực Lực ma sát ngoài không

ổn định, công của lực ma sát phụ thuộc vào quãng đường mà vật rắn di chuyển Độ lớn của lực ma sát ngoài nhìn chng được xác định theo khoảng dịch chuyển của vật rắn theo phương tiếp tuyến .Căn cứ vào khoảng dịch chuyển này phân biệt lực ma sát ngoài tĩnh và lực ma sát ngoài động

A

Lực ma sát

Fm s

Như vậy :

+ Lực ma sát là lực có xu hướng cản trở chuyển động tương đối của các vật rắn, xuất hiện tại các điểm tiếp xúc thực, khi vật thể này chuyển động tương đối trên bề mặt vật thể khác

+ Lực ma sát tĩnh là toàn bộ LMS tại thời điểm chuyển từ trạng thái chuyển động ban đầu sang trạng thái trượt hoàn toàn

+ Lực ma sát động là LMS xuất hiện trong quá trình chuyển động tương đối ở vùng tiếp xúc

+ Lực ma sát trượt có xu hướng cản trở chuyển động theo phương tiếp tuyến trên vật thể tiếp xúc ma sát

2.3.2.Các đại lượng đặc trưng của ma sát

Để đấnh giá ma sát thường sử dụng ba đại lượng không thứ nguyên : Hệ số ma sát, hệ số ma sát khi va đập và hệ số mất mát năng lượng khi ma sát

* Hệ số ma sát trượt : là tỷ số giữa lực ma sát và tải pháp tuyến:

N : tải pháp tuyến

Trong trường hợp gia công chi tiết bằng biện pháp gia công áp lực thì hệ số ma sát là

tỷ số của sức bền tiếp tuyến trong vùng tiếp xúc giữa 2 vật thể và giới hạn chảy của kim loại yéu hơn

- Hệ số ma sát khi va đập : là tỷ số của lượng thay đổi về mặt động lượng của vật

thể va đập theo hướng tiếp tuyến và pháp tuyến:

 

 n t

n n

t t

mv

mv mv

mv

mv mv

1 2

Trong đó :    mvt : Lượng thay đổi động lượng theo phương tiếp tuyến

   mvn : Lượng thay đổi động lượng theo phương pháp tuyến

- Hệ số mất mát năng lượng : khi ma sát là tỷ số của công tiêu hao để thắng lực ma

sát và công tiêu hao chung:

Trong đó : W-T - Công tiêu hao để thắng lực ma sát

W- Công tiêu hao chung

Các đại lượng đạc trưng trên thường được sử dụng để phân tích và đánh giá các tổn thất về ma sát ở trong máy và cơ cấu

2.3.3 Phân loại ma sát

Ma sát được phân loại dưới các dạng khác nhau, chủ yếu được phân theo đối tượng tiếp xúc ( ma sát nội , ngoại, vi mô, vĩ mô) theo quá trình ( chuyển động, dừng, khởi động và va đập ) theo dạng chuyển động( trượt, lăn, xoay ) và theo trạng thái bôi trơn ( rắn, lỏng, plasma )

- Căn cứ vào dạng chuyển động của bề mặt ma sát có :

+ Ma sát trượt: Ma sát xảy ra giữa hai bề mặt của vật rắn có chuyển động trượt tương đối, vận tốc tại các điểm tiếp xúc có giá trị và phương như nhau

+ Ma sát lăn: Ma sát xảy ra giữa hai bề mặt của vật rắn có chuyển động lăn tương đối vận tốc tại điểm tiếp xúc có thể khác nhau về giá trị nhưng luôn có phương như nhau

- Căn cứ vào điều kiện bề mặt có các dạng ma sát sau:

Hình 2.8 Các dạng chuyển động trượt có chất bô itrơn và không

chất bôi trơn

+ Ma sát không có chất bôi trơn: Là ma sát của hai vật rắn tiếp xúc khi trên bề mặt của chúng không có điều kiện khẳng định rõ ràng sự tồn tại của chất bôi trơn hay bất kỳ chất nào Trong một số trường hợp còn được gọi là ma sát khô

Hình 2.10.Ma sát khô

+ Ma sát bôi trơn giới hạn : Là ma sát của hai vật rắn khi giữa liên kết của chúng tồn tại một lớp chất lỏng rất mỏng có cơ tính hoàn toàn khác khối chất bôi trơn Ma sát bôi trơn giới hạn cũng có thể sảy ra khi ta bôi trơn bằng chất rắn

+ Ma sát ướt: Là ma sát mã giữa hai bề mặt vật rắn được phân tác hoàn toàn bởi các lớp chất bôi trơn có chuyển động tương đối, khi đó tập hợp tất cả các ứng xuất tiếp tạo thành lực ma sát

Hình 2.11 Ma sát ướt

+ Ma sát nửa ướt: Là ma sát giữa hai bề mặt vật rắn khi giữa chúng tồn tại cả ma sát bôi trơn giới hạn lẫn ma sát bôi trơn ướt

Hình 2.12.Ma sát nửa ướt

- Căn cứ vào điều kiện làm việc

+ Ma sát bình thường: là quá trình mats được đặc trưng bởi sự cân bằng động giữa phá huỷ và phục hồi lớp màng mỏng có tính bảo vệ trên bề mặt ma sát mà thông thường là lớp màng ôxit

+ Ma sát không bình thường: Là dạng ma sát không được phép sảy ra trong khớp ma sát khi đó đỉnh nhấp nhô bề mặt tiếp xúc ma sát sẽ thâm nhập vào nhau gây ra cày xuớc hoặc cắt vi mô.Khi đó các đặc tính tiếp xuác sẽ thay đổi hoàn toàn

- Căn cứ theo động lực học tiếp xúc

+ Ma sát tĩnh xuất hiện trong quá trình dịch chuyển ban đầu, lực ma sát ngăn cản biến dạng lớp bề mặt

+ Ma sát động xuất hiện trong quá trình chuyển động tương đối - lực ma sát động sẽ thúc đẩy quá trình biến dạng trên lớp bề mặt

Lăn Trượt Xoay

Chuyển động