Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 75 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
75
Dung lượng
1,5 MB
Nội dung
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC Trang MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN HỆTHỐNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT HỆTHỐNG DANH MỤC BẢNG BIỂU HỆTHỐNG DANH MỤC HÌNH VẼ .4 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Lịch sử nghiêncứu Mục đích, đối tƣợng phạm vi nghiêncứu luận văn Tóm tắt điểm đóng góp tác giả Phƣơng pháp nghiêncứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÔITRƠN 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BÔITRƠN .9 1.2 PHÂN LOẠI CÁC DẠNG BÔITRƠN 12 1.3 KẾT LUẬN .12 CHƢƠNG 13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN BÔITRƠNTHUỶĐỘNG 13 2.1 PHƢƠNG TRÌNH REYNOLDS 13 2.2 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN Ổ ĐỠ THUỶĐỘNG 16 2.3 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔCHẶNTHỦYĐỘNG 24 2.4 KẾT LUẬN .31 CHƢƠNG 32 HỆTHỐNG ĐO VÀ HIỂN THỊ KẾT QUẢ LÊN MÁY TÍNH 32 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.1 THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM 32 3.2 LẮP ĐẶT CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT 36 3.3 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 40 3.4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM HIỂN THỊ .44 3.5 KẾT LUẬN .47 CHƢƠNG 48 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 48 4.1 CÁC KẾT QUẢ ĐO ÁP SUẤT .48 4.2 CÁC KẾT QUẢ ĐO NHIỆT ĐỘ 51 4.3 KẾT LUẬN .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 56 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Nguyễn Văn Long học viên cao học lớp 13BCĐT.KT khóa 2013B Chuyên ngành: Cơ Điện Tử Đề tài: NghiêncứubôitrơnthủyđộngTíchhợphệthốngkhảosátđặctínhbôitrơnổchặnthủyđộng Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Thị Thanh Hải Tôi xin cam đoan nghiên cứu, thực nghiệm luận văn tác giả thực Hà Nội, tháng năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Long Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật HỆTHỐNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT VSS: Nguồn cung cấp Vdd: Nguồn cung cấp (+3V ~ +5V) V0: Điều chỉnh độ tương phản RS: Lựa chọn ghi R/W: Đọc ghi HỆTHỐNG DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các thông số ổchặn Bảng 3.2 Các thông số biến tần SE23400400 Bảng 3.3 Các thông số cảm biến áp suất Bảng 3.4 Các thông số cảm biến nhiệt độ Bảng 3.5 Các thông số Atmega8 Bảng 4.1 Kết thí nghiệm đo áp suất tốc độ 300 v/ph Bảng 4.2 Kết thí nghiệm đo áp suất tốc độ 400 v/ph Bảng 4.3 Kết thí nghiệm đo áp suất tốc độ 500 v/ph Bảng 4.4 Kết thí nghiệm đo nhiệt độ tốc độ 300 v/ph Bảng 4.5 Kết thí nghiệm đo nhiệt độ tốc độ 400 v/ph Bảng 4.6 Kết thí nghiệm đo nhiệt độ tốc độ 500 v/ph HỆTHỐNG DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Hệ tọa độ Hình 2.2 Sơ đồ vị trí khởi độngổ Hình 2.3 Mặt cắt ổ đỡ Hình 2.4 Miền khai triển ổ Hình 2.5 Chia lưới miền khai triển ổ Hình 2.6 Phần tử nút Hình 2.7 Sơ đồ biểu diễn ổchặn Hình 2.8 Biến thiên lực, hệ sô ma sát lưu lượng theo tỉ số a=h1/h2 Hình 2.9 Sơ đồ ổchặn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Hình 2.10 Miền khai triển mưởng ổchặn Hình 2.11 Trường áp suất ổchặn Hình 3.1 Cấu tạo thiết bị ảnh chụp thiết bị Hình 3.2 Kết cấu ổchặn Hình 3.3 Cơ cấu đặt tải Hình 3.4 Biến tần điều khiển tốc độ động Hình 3.5 Vị trí đo nhiệt độ áp suất Hình 3.6 Hình ảnh bố trí đầu đo Hình 3.7 Cảm biến áp suất MPXHZ6400A mạch điều khiển Hình 3.8 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 mạch điều khiển Hình 3.9 Sơ đồ chân Atmega8 Hình 3.10 Sơ đồ khối hệthống đo Hình 3.11 Lưu đồ thuật toán vi điều khiển Hình 3.12 Sơ đồ mạch điều khiển Hình 3.13 Mô hoạt động mạch điều khiển Hình 3.14 Thiết lập cổng kết nối Hình 3.15 Giao diện giám sát nhiệt độ áp suất Hình 3.16 Giao diện đồ thị nhiệt độ áp suất Hình 4.1 So sánh biểu đồ áp suất mưởng n=400 vg/ph P=8kg với chiều dày màng dầu Hình 4.2 Áp suất thay đổi theo tải trọng tốc độ 400 vòng/phút Hình 4.3 Áp suất thay đổi theo tốc độ tải tác dụng 8kg Hình 4.4 Biểu đồ nhiệt độ thay đổi tải trọng Hình 4.5 Biểu đồ nhiệt độ thay đổi tốc độ Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ổchặnthủyđộng sử dụng phổ biến thiết bị máy móc công nghiệp đặc biệt thiết bị chịu tải trọng lớn theo phương dọc trục Tuy nhiên Việt Nam, chưa có nhiều nghiêncứuổchặnthủyđộng mà chủ yếu tập trung vào ổ đỡ thủyđộng Để nâng cao tuổi thọ độ tin cậy thiết bị việc nghiêncứuổchặnthủyđộng nói riêng bôitrơnthủyđộng nói chung cần thiết Qua nghiêncứutính toán đặctínhổthủy động, đưa biểu đồ áp suất biểu đồ nhiệt độ mưởng ổ, cho phép đánh giá khả tải để đưa biện pháp để nâng cao tuổi thọ độ tin cậy ổ Do việc theo dõi áp suất nhiệt độ màng dầu có kết nối với máy tính giúp kiểm tra, đánh giá tình trạng hoạt động để kịp thời phát cố ổthông báo nhanh chóng máy tính cho người quản lý Vì vậy, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứubôitrơnthủyđộngTíchhợphệthốngkhảosátđặctínhbôitrơnổchặnthủy động” Lịch sử nghiêncứuBôitrơnthủyđộngnghiêncứu rộng rãi giới Một công trình nghiêncứu bật phải kể đến sách J.Frêne cộng [1] xuất năm 1997 Trong công trình nghiêncứu nhóm tác giả đưa lý thuyết tính toán bôitrơn cho ổchặnthủyđộng Năm 2000, tác giả A.L Brown cộng [2] nêu lên hạn chế bôitrơnthủyđộngổchặn dùng nhà máy thủy điện Gần nhất, năm 2014, hai tác giả Zeng-rong Hao, Chun-wei Gu [3] nghiêncứu mô số trình tạo bọt khí màng dầu ảnh hưởng cân ổchặn Tại Việt Nam, nghiêncứubôitrơnthủyđộng đề cập đến Giáo trình công nghệ bôitrơn tác giả Nguyễn Xuân Toàn [4] đưa lý thuyết bôitrơn Gần đây, nghiêncứu tác giả Lưu Trọng Thuận cộng [5] xây dựng chương trình tự độngtính toán bôitrơnổ đỡ có tính đến Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật tượng gián đoạn màng dầu Các nghiêncứubôitrơnổchặnthủyđộng Việt Nam Mục đích, đối tƣợng phạm vi nghiêncứu luận văn - Mục đích: Khảosát áp suất nhiệt độ màng dầu ổchặnthủyđộng chế độ tải trọng vận tốc khác nhau, hiển thị kết biểu đồ lên máy tínhthông qua truyền thông nối tiếp - Đối tượng phạm vi nghiên cứu: + Đối tượng nghiên cứu: Áp suất nhiệt độ màng dầu + Phạm vi nghiên cứu: Nghiêncứu lý thuyết bôitrơnthủyđộng Xây dựng hệthốngkhảosátđặctínhbôitrơnổchặnthủyđộng Cách thức hiển thị kết lên máy tínhthông qua truyền thông nối tiếp đánh giá kết đo Tóm tắt điểm đóng góp tác giả Luận văn trình bày gồm chương: Chương 1, tác giả trình bày tổng quan bôitrơn lịch sử phát triển bôitrơnnghiêncứu nhà khoa học giới Chương nghiêncứu lý thuyết tính toán bôitrơnthủyđộng xuất phát từ phương trình chiều dày màng dầu, phương trình Reynolds để tính áp suất thủyđộngđặctính khác ổthủyđộng Chương tính toán, xây dựng hệthống đo áp suất nhiệt độ màng dầu cho thiết bị khảosátđặctínhbôitrơnổchặnthủyđộng Chương đưa kết thực nghiệm, xây dựng biểu đồ áp suất thủyđộng nhiệt độ màng dầu giá trị vận tốc, tải trọng khác tiến hành đánh giá kết đo Đóng góp tác giả: Luận văn xây dựng hệthống đo áp suất nhiệt độ màng dầu ổchặnthủyđộng có sử dụng cảm biến điện tử ngôn ngữ lập trình C# giao diện Visual Studio Các giá trị đo biểu đồ hiển thị lên máy tínhthông qua truyền thông nối tiếp Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phƣơng pháp nghiêncứu Luận văn sử dụng phương pháp nghiêncứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: + Luận văn nghiêncứu tổng quan lý thuyết bôitrơnthủyđộng Trên sở giải phương trình Reynolds, tínhđặctínhbôitrơnổ khả tải, lưu lượng… + Nghiêncứu xây dựng hệthống đo cho thiết bị khảosátđặctínhbôitrơnổchặnthủyđộng bao gồm: Tiến hành thực nghiệm đo áp suất nhiệt độ màng dầu ổ chế độ làm việc khác thiết bị, lập trình chuyển đổi tín hiệu đo máy tính Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÔITRƠN 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BÔITRƠN a Lịch sử phát triển trƣớc kỷ 20 Hiện tượng ma sát người biết đến sử dụng từ lâu đời Sáng chế vào khoảng năm 4000 trước công nguyên lăn xe đẩy dùng chuyên trở vật nặng Trải qua nhiều thiên niên kỷ người ta cải tiến bổ xung để công cụ đó, thô sơ tiện dụng giảm nhẹ sức lao động cho người Trong đó, ổ trục kim loại xuất Trung Quốc lần đầu vào khoảng năm 900 bôi dầu động vật thực vật Về mặt lý thuyết, phát minh thuộc Leonard de Vinci (1451-1519) hiệu ứng ma sát đưa khái niệm hệ số ma sát Những sơ đồ nguyên lý nhằm giảm hệ số ma sát ông mang tính thực tiễn ngày Cuộc cách mạng khoa học lần thứ (1500-1750) ghi nhận bước phát triển quan trọng ngành ma sát học khí, đáp ứng yêu cầu chế tạo trang thiết bị ngày phức tạp Tiêu biểu thời kỳ công trình Bernard de Berlidor (1697-1761) kỹ thuật dẫn hướng nâng, Euler (17071783) tính toán hệ số góc ma sát, hiệu ứng độ nhấp nhô bề mặt Công nghiệp phát triển với tốc độ ngày cao đẩy nhanh tốc độ nghiêncứu ứng dụng ma sátbôitrơn Vấn đề đặt đầy đủ công trình Charles Agustin Coulomb (1736-1806): ma sát học kể đến tính chất vật liệu hiệu ứng bôi trơn, mối liên quan tải trọng đặctínhtĩnhđộng cặp ma sát Từ ma sát học ngày nghiêncứu rộng sâu hơn; kể đến công trình G.A.Hirn (1815-1890), N.P Petrov (1826-1920), B.Tower (1845-1904),…Trong lĩnh vực bôitrơn học giai đoạn này, bật công trình việc mô hình hoá dòng chảy chất lỏng đơn giản Stokes, hình thành phương trình tổng quát chuyển động chất lỏng L.H Navier (1785-1836), luật chảy J.M.Poiseuille (1799-1869) Và đặc biệt phương trình Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật tổng quát tiếng bôitrơnthuỷđộng công bố năm 1886 Osborne Reynolds (1842-1912) [4] Phương trình Reynolds đánh dấu bước ngoặt phát triển nhảy vọt móng nghiêncứubôitrơn Xuất phát từ phương trình Navier-Stokes với giả thiết dòng chảy màng dầu bôi trơn, dạng quen biết là: p p h (h ) (h ) (U U ) 2V1 x x z z x Lý thuyết Reynolds sử dụng rộng rãi kỷ 20 việc nghiêncứuhệbôi trơn: hệthốngổthuỷ động, bôitrơnthủyđộng đàn hồi, bôitrơn với chế độ dòng chảy vật liệu khác Hơn thúc đẩy lĩnh vực nghiêncứu liên quan đến kỹ thuật bôitrơn gia công khí, phương pháp tính toán…[4] b Quá trình nghiêncứu từ kỷ 20 Nghiêncứu ma sát học (Tribology) khoa học nhóm lại đồng thời yếu tố ba lĩnh vực khoa học: Bôi trơn, ma sát mài mòn Thực chất nội dung nghiêncứu thành phần “sống”, tức phận tiếp xúc có chuyển động máy móc thiết bị công nghiệp [4] Kỹ thuật bôitrơn kể đến ngành nghiêncứu mạnh khoa học ma sát học Trước hết công trình xoay quanh phương pháp giải phương trình Reynolds Năm 1905, A.G.Michell (1870-1959) giảm áp suất phần biên màng dầu bôitrơn hai phẳng kích thước hữu hạn Vào năm 1904 người ta có phương pháp giải giải tích cho ổ dài vô hạn với điều kiện biên mang tên gọi tác giả hôm J.W Sommerfield (1868-1951) Tuy nhiên chưa tính đến gián đoạn màng dầu nên áp suất vùng màng dầu không thực tế (áp suất âm) Năm 1914, L.F.Gumbel (1874-1923) đề nghị bỏ qua miền áp suất âm tínhổ Sau đó, năm 1923 H.B.Swift (1894-1960) xác định có vùng áp suất bão hoà màng dầu định điều kiện biên Reynolds tính đến bảo toàn lưu lượng 10 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ow_Write(&PORTB, 0, 0xCC); // Issue command SKIP_ROM Ow_Write(&PORTB, 0, 0x44); // Issue command CONVERT_T Delay_us(120); Ow_Reset(&PORTB, 0); Ow_Write(&PORTB, 0, 0xCC); // Issue command SKIP_ROM Ow_Write(&PORTB, 0, 0xBE); // Issue command READ_SCRATCHPAD Delay_ms(400); temp_1 = Ow_Read(&PORTB, 0); temp_1 = (Ow_Read(&PORTB, 0)