Nghiên cứu xác định hệ số ma sát trượt bằng mô hình dao động điều hòa

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ MINH NGÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT TRƯỢT BẰNG MƠ HÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ Chun ngành : CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2007 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS NGUYỄN TUẤN KIỆT Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 11 tháng 07 năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LÊ MINH NGÂN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06/12/1982 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy MSHV: 00405067 I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu xác định hệ số ma sát trượt mơ hình dao động điều hồ II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • Tìm hiểu chứng minh sở lý thuyết phương pháp xác định hệ số ma sát trượt cách phân tích mơ hình dao động điều hồ; • Thiết kế chế tạo máy đo hệ số ma sát trượt cặp vật liêu rắn sở lý thuyết này; • Thiết kế chế tạo thiết bị tự động lấy tín hiệu đo tính tốn hệ số ma sát trượt máy III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/05/2007 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/07/2007 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN TUẤN KIỆT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS Nguyễn Tuấn Kiệt Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Lời cảm ơn Lời trước tiên xin gởi lời cám ơn đến tất Quý thầy cô Khoa Cơ Khí tận tình truyền đạt kiến thức hướng dẫn chúng em suốt học kỳ vừa qua đăc biệt luận văn Luận văn hoàn thành, cố gắng thân tận tình hướng dẫn giám sát thầy hướng dẫn Tiến só Nguyễn Tuấn Kiệt thầy PGS TS Nguyễn Văn Thêm Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thầy Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Cơ sở khí Hoà Ký, nơi nhiệt tình hỗ trợ em việc gia công chế tạo máy đo ma sát Bên cạnh đó, em cảm ơn tư vấn giúp đỡ bạn Đỗ Xuân Phú, Trương Công Tiễn, chia bạn nguồn động viên để chúng em hoàn thành luận văn Tp Hồ Chí Minh,ngày 07/07/2007 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Ma sát học ngành khoa học có ảnh hưởng lớn nhiều lĩnh vực, đặc biệt ngành kỹ thuật chế tạo Trong ba thành phần cấu thành môn khoa học tượng ma sát, mà đại lượng đặc trưng cho hệ số ma sát Trong luận văn nghiên cứu cách xác định hệ số ma sát trượt có đề xuất phương pháp xác định hệ số ma sát sơ phân tích dao động điều hồ Nhiệm vụ cụ thể luận văn sau: • Chứng minh sở lý thuyết phương pháp đo Đánh giá phương pháp • Thiết kế chế tạo máy đo ma sát sở lý thuyết Mặc dù cố gắng, đề tài chắn cịn số thiếu sót, tác giả mong nhận thơng cảm ý kiến đóng góp người Trân trọng Thành phố Hồ Chí Minh, 07/07/2007 Lê Minh Ngân SUMMARY OF THE THESIS Tribology is a science subject which has a large influence to many fields, especially manufacturing technology One of three matters of it is Friction described by Friction coefficient In the thesis, we would study methods of identifying slide friction coefficient commonly used and introduce a new method basing on analyzing a harmonic motion model Main contents of the thesis in detail as: • Clarifying fundamental theory of the methods and then evaluating this measurement method • Design and manufacture a new tribometer basing on this principal Despite author’s attempt, the thesis is able to has some mistake in somewhere The Author hope to receive sympathy and kind ideals from all readers Sincerely Ho Chi Minh City, July 07th, 2007 Le Minh Ngan MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: Tổng quan -3 1.1 Các mô hình đo hữu 1.1.1 Nguyên lý chung 1.1.2 Maùy MSTS1 1.1.3 Máy đo kiểu trục-trên-đóa -6 1.1.4 Đo kiểu trục-trên-tấm -7 1.2 Nhiệm vụ đề tài Chương 2: Lý thuyết ma sát trượt -10 2.1 Các khái niệm ma saùt 10 2.1.1 Các định nghóa ma sát -10 2.1.2 Các đại lượng đặc trưng ma sát 11 2.2 Phân loại ma saùt 11 2.2.1 Phân loại ma sát theo chuyển động -11 2.2.2 Phân loại ma sát theo điều kiện bề mặt 12 2.2.3 Phân loại ma sát theo động lực học tiếp xúc 12 2.2.4 Phân loại ma sát theo điều kiện làm việc 13 2.3 Các định luật ma sát 13 2.3.1 Định luật -13 2.3.2 Định luật 15 2.3.3 Định luật 16 2.3.4 Những qui luật ma sát thực nghiệm -18 2.4 Các lý thuyết tính hệ số ma sát 22 2.5 Các khái niệm mòn -26 2.5.1 Cơ chế mòn bề mặt kim loại -27 2.5.2 Các giai đoạn mòn cặp ma saùt -31 Chương 3: Lý thuyết dao động điều hòa 33 3.1 Mô hình dao động điều hòa -33 3.2 Phương trình dao động điều hòa 34 3.2.1 Biểu diễn dao động điều hòa phương pháp vectơ -34 3.2.2 Biểu diễn dao động điều hòa số phức 35 3.3 Các đại lượng dao động điều hòa 36 3.3.1 Vận tốc gia tốc chuyển động điều hòa -36 3.3.2 Caùc thuật ngữ khác -38 Chương 4: Mô hình dao động điều hòa dùng để nghiên cứu hệ số ma sát trượt khô 40 4.1 Yêu cầu đặt -40 4.2 Mô hình đề xuất thứ 40 4.2.1 Cơ sở lý thuyết 40 4.2.2 Khảo sát đường đăc tính phép đo -42 4.3 Nhaän xét mô hình đề xuất thứ -44 4.4 Mô hình đề xuất thứ hai -45 4.4.1 Cơ sở lý thuyết 45 4.4.2 Khaûo sát đường đăc tính phép đo -45 4.5 Nhận xét mô hình đề xuất thứ hai -50 4.6 Nhận xét phương pháp đo 51 Chương 5: Thiết kế máy ño ma saùt -52 5.1 Yêu cầu đặt -52 5.2 Thiết kế kết cấu khí -53 5.2.1 Các thông tin giả thiết ban đầu 53 5.2.2 Thiết kế chi tiết kết cấu máy -55 5.3 Thiết kế mạch đo 57 5.3.1 Cơ sở lý thuyết đo ý tưởng 57 5.3.2 Thieát keá chi tiết mạch đo 63 Chương 6: Kết thực nghiệm -71 6.1 Yêu cầu thực nghiệm -71 6.2 Kết thực nghiệm -71 6.2.1 Thực nghiệm mô hình -71 6.2.2 Thực nghiệm mô hình -74 6.3 Phân tích kết -76 6.3.1 Tổng hợp kết thí nghiệm 76 6.3.2 Nhận xét kết thí nghiệm 78 Nhaän xét kết luận 80 Kiến nghị nghiên cứu 82 Lời kết -83 Tài liệu tham khaûo -84 Phuï lục HVTH: Lê Minh Ngân GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt MỞ ĐẦU Đối với công nghiệp nói riêng kinh tế nói chung nước, độ ổn định tin cậy thiết bị sản xuất nắm vai trò quan trọng Chất lượng làm việc thiết bị khí mà thực chất chất lượng làm việc cặp bề mặt tiếp xúc chịu ảnh hưởng lớn đặc tính ma sát chúng Các ảnh hưởng thể qua nhiệt độ làm việc, rung động, tuổi thọ độ tin cậy cặp ma sát Chúng ta biết nhiên liệu dùng để chạy ôtô, đầu máy xe lửa phương tiện giao thông khác thực chất để khắc phục trở lực ma sát, hiệu suất nhiều máy móc thiết bị thấp chủ yếu ma sát Mặt khác, dạng phá hủy hư hỏng tất thiết bị khí thường phá hủy bề mặt làm việc, gặp trường hợp kết cấu hệ thống bị phá hủy Hiện nay, ngành khí Việt Nam năm tạo tỷ USD 45 tỷ USD GDP nước, đồng thời nước tiêu tỷ USD cho công tác bảo trì sữa chữa thiết bị Ta thấy việc nghiên cứu điều kiện ma sát đặc tính ma sát chi tiết có ý nghóa to lớn công tác thiết kế - chế tạo máy Ma sát học (tribology) ngành khoa học nghiên cứu lónh vực sau: • Ma sát (friction) • Mòn (wear) • Bôi trơn (lubrication) Các yếu tố có tính độc lập tương đồng thời ảnh hưởng qua lại với Trong đó, yếu tố ma sát (friction) thể qua lực ma sát cần nhắc đến đầu tiên, lực ma sát thường ảnh hưởng lớn đến cường độ mòn cặp ma sát đồng thời tác động đến chế độ bôi trơn Mặt khác, lực ma sát lớn kèm theo hao tổn lượng, rung động, tăng nhiệt, Tuy vậy, số ứng dụng, người ta lại mong muốn có lực ma sát lớn bề mặt như: bánh ma sát, ly hợp, truyền động đai, LVTN: Nghiên cứu xác định hệ số ma sát trượt mô hình dao động điều hoà PHỤ LỤC TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BIẾN TẦN PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH PLC 11 M8002 ZRST X017 S1 STL T2 S0 SET M8028 SET S1 Y001 Y000 T1 20 26 Y000 BIN K2X000 37 52 63 66 77 80 117 Y001 BIN M0 T35 T33 T33 T35 T36 T35 M0 M2 K100 D2 ADD D2 D0 D3 M1 X012 177 K2 T34 K1 M2 T35 K2 T36 K1 Y005 X013 X014 X015 X012 X013 X014 X015 X011 X012 X013 X014 X015 X012 T33 Y004 X011 X011 D1 D1 X013 X014 X015 X012 BCD D9 K2Y006 BCD D8 K2Y006 MOV D0 D4 MOV D4 D9 MOV K0 D8 MOV D3 D5 K100 D8 D3 D6 K100 D8 MOV D0 D7 MOV D7 D9 MOV K0 D8 D5 MOV DIV 155 K2X000 T33 T34 X011 K4 MUL DIV 136 D0 Y001 M1 95 K2 T1 T2 31 S30 D6 Y002 X013 1/4 X016 180 D10 D31 ZRST D0 D3 MOV D7 D9 MOV K0 D8 X016 201 204 ZRST S2 STL X010 M3 208 SET S2 PLS M3 C0 DEC D7 D9 M3 215 M10 M10 M10 218 T40 222 Y005 C0 229 SUB BCD D9 K2Y006 MOV T40 D8 K1 D10 K0 D9 D7 MOV ADD D4 K0 D0 ADD D6 K0 D2 D8 D31 X017 261 ZRST X017 269 C0 272 275 K32000 M0 S3 STL M0 D14 C0 SET S1 SET S3 RST C0 DIV D8 D10 D11 DIV K31416 D11 D14 K0 D15 MOV DMUL RST D14 ADD D16 D5 K0 DMUL D16 D12 D18 DMUL D18 K18 D20 DMUL D2 K36000 D22 DMUL D18 D0 D24 DMUL D12 K98100 D26 DMUL D2 D0 D28 T3 T3 SET 2/4 D12 K2 S4 402 S4 STL M0 MUL DMOV D1 D3 ZRST D8 D13 ZRST D15 D19 K10 D30 T4 K2 D14 D20 D0 T4 438 441 ZRST S5 STL SET M0 DDIV D0 K10 D10 DSUB D10 D22 D18 D18 D20 DMOV MOV D4 D8 MOV D5 D9 T5 T5 491 494 S6 STL SET M0 DDIV D24 K1000 D12 DMUL D28 K20 D16 DADD D12 D26 D0 DSUB D0 D16 D18 DDIV D18 K100 D2 T6 T6 564 567 S7 STL 607 613 621 632 D20 D2 S8 STL K2 S6 K2 S7 D10 T7 T7 586 592 DDIV M0 582 589 SET M0 S5 SET K2 S8 M0 T11 Y003 T10 MOV T10 MOV M0 T40 T39 DIV D12 D10 D12 T10 K20 T11 K40 D30 D12 K100 D20 T38 M1 T38 T38 K2 T39 K1 Y004 3/4 635 646 658 661 667 673 684 T38 T40 M0 X017 T41 T40 M2 T40 K2 T41 K1 MOV D8 D4 MOV D9 D5 Y005 M2 M1 X017 X017 BCD D21 K2Y006 BCD D20 K2Y006 ZRST D8 D31 ZRST D0 D3 SET 687 S1 RET 4/4 PHUÏ LUÏC HÌNH ẢNH CỦA MÁY ĐO LÝ LỊCH TRÍCH NGANG I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Lê Minh Ngân Ngày, tháng, năm sinh: 06/12/1982 Nơi sinh: thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Ngun qn: Bình Định Dân tộc: Kinh Tôn giáo: Thiên Chúa Địa thường trú: 100/10 Thiên Phước, Phường 9, Quận Tân Bình, TP Hồ Chí Minh Điện thoại liên lạc: 0902 64 85 87 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC: Chế độ học: Chính quy Thời gian học từ: tháng 10/2000 đến tháng 01 năm 2005 Nơi học: Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ Khí – Kỹ thuật chế tạo Tên luận án tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết kế chế tạo cấu sơn tĩnh điện tự động Ngày nơi bảo vệ: tháng 01/2005, Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: Thầy Nguyễn Đàm Tấn, thầy Hà Xuân Cờ III Q TRÌNH CƠNG TÁC: Từ tháng 07/2005 đến 02/2007: • Nơi cơng tác: Cơng ty TNHH Cơng nghệ VHP, Phịng 301, số 586-588 Hồng Diệu, Phường 5, Quận 4, thành phố Hồ Chí Minh • Chức danh: Kỹ sư ứng dụng Từ tháng 03/20075 đến nay: • Nơi công tác: Công ty TNHH Cunningham Lindsey Vietnam, Phòng 2, lầu 3, số 152 Nguyễn Lương Bằng, Quận 7, thành phố Hồ Chí Minh • Chức danh: Giám định viên Tp Hồ Chí Minh, ngày 07/07/2007 ... ký đề tài là: ? ?Nghiên cứu xác định hệ số ma sát trượt mô hình dao động điều hoà” Học viên nghiên cứu cách xác định hệ số ma sát mô hình tự chấn sau: Hình 1.7 Mô hình đo hệ số ma sát thông qua... hệ số ma sát: Ta nghiên cứu công thức tính hệ số ma sát theo thực nghiệm Các nghiên cứu thực nghiệm khẳng định mối quan hệ sau: LVTN: Nghiên cứu xác định hệ số ma sát trượt mô hình dao động điều. .. số riêng LVTN: Nghiên cứu xác định hệ số ma sát trượt mô hình dao động điều hoà HVTH: Lê Minh Ngân 40 GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU HỆ SỐ MA