Nghiên cứu một số vần đề động lực học của cụm trục chính máy tiện

Nghiên cứu một số vần đề động lực học của cụm trục chính máy tiện Nghiên cứu một số vần đề động lực học của cụm trục chính máy tiện Nghiên cứu một số vần đề động lực học của cụm trục chính máy tiện luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội ĐàO DUY TRUNG Tên luận án: Nghiên cứu số vấn đề động lực trục mỏy tin hc ca cm Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mà số : 2.01.09 Luận án tiến sĩ kỹ thuật Hà Nội, 07/2006 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội đào trung Tên luận án: Nghiờn cu mt s vấn đề động lực trục máy tiện “ học ca cm Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mà sè : 2.01.09 LuËn ¸n tiÕn sÜ kü thuËt Ng­êi hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Đắp TS Nguyễn Xuân Toàn Hà Nội, 07/2006 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận án trung thực Những kết luận luận án chưa công bố công trình khác Tác giả luận án Đào Duy Trung Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Mục lục Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, đồ thị Danh mục bảng 11 Mở đầu 13 Chương Tổng quan sở lý thuyết ứng dụng nghiên cứu 20 1.1 20 Tổng quan lý thuyết động lực học máy công cụ 1.1.1 Hệ thống động lực học máy- gá- dao- chi tiÕt 20 1.1.2 CÊu tróc hƯ thèng ®éng lực học máy công cụ- Hệ thống đàn hồi tương đương 21 1.2 Phương trình động lực học 31 1.2.1 Thành lập phương trình vi phân dao động 31 1.2.2 Ma trận khối lượng 32 1.2.3 Dao động tự - Tần số dạng dao động riêng 34 1.3 34 Tổng quan phương pháp phần tử hữu hạn 1.3.1 Mô hình toán phương pháp giải phần tử hữu hạn 34 1.3.2 Trình tự giải phương pháp phần tử hữu hạn 37 1.4 Mô hình kết cấu mô hình tính động lực học cụm trục máy tiện vạn 39 hạng trung 1.4.1 Các giả thuyết mô hình tính 39 1.4.2 Mô hình kết cấu tính toán cụm trục 40 Kết luận Chương 42 Chương Các yêu cầu, tiêu chuẩn, sơ đồ kết cấu cụm trục khảo nghiệm cân động trục máy tiện 43 2.1 Một số tính toán cụm trục máy công cụ 43 2.1.1 Tính tần số riêng 43 2.1.2 Tính độ biến dạng hệ thống đàn hồi 45 2.1.3 Tính ®é cøng v÷ng trơc chÝnh cã xÐt tíi ®é mỊm dẻo ổ 48 2.2 Các yêu cầu, tiêu chuẩn, sơ đồ kết cấu cụm trục 52 2.2.1 Độ xác quay tròn trục 52 2.2.2 Độ cứng vững cụm trục 54 2.2.3 Độ ổn định rung cụm trục 56 2.2.4 Yêu cầu kÕt cÊu trơc chÝnh 57 Ln ¸n tiÕn sü kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 2.2.5 Thiết kế cụm trục dùng ổ lăn 58 2.2.6 Một số kết cấu điển hình cụm trục máy tiện dùng ổ lăn 61 2.3 63 Cân khảo nghiệm cân động trục máy tiện T18A 2.3.1 Nguyên lý máy cân động kiểu khung 63 2.3.2 Yêu cầu chất lượng cân phần quay xác định lượng cân dư cho phép 66 2.3.3 Máy cân động Viện Nghiên cứu Cơ khí đà tin học hóa Cân động trục máy tiện T18A 72 Kết luận Chương 80 Chương Tính toán động lực học cụm trục thân máy tiện T18A 81 ảnh hưởng số thông số thay đổi phầm mềm phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu hóa thông số 3.1 Tính toán tham số ngoại tác động lên cụm trục thân máy 81 3.1.1 Tính ba thành phần lực cắt 82 3.1.2 Tính thành phần lực tác dụng lên ụ đứng ụ động 83 3.1.3 Tính thành phần lực tác dụng lên băng (thân) máy 84 3.2 ứnp dụng phần mềm CosmosDesignSTAR 86 3.3 Tính toán động lực học cụm trục 89 3.3.1 Tính dao động riêng 91 3.3.2 Tính dao động cưỡng 101 3.4 112 Tính toán động lực học hệ thân máy 3.4.1 Tính dao động riêng 113 3.4.2 Tính dao động cưỡng 114 Kết luận Chương 118 Chương Các kết đo thí nghiệm đo dao động riêng cưỡng cụm trục 120 máy T18A thiết bị phần mềm chuyên dùng 4.1 Giới thiệu nguyên lý thiết bị đo thÝ nghiƯm 120 4.1.1 HƯ kÝch ®éng 121 4.1.2 Bé chuyển đổi lực chuyển động 123 4.1.3 Hệ đo phân tích mẫu 127 4.2 128 Nghiên cứu đo xác định dao động riêng trục máy tiện thiết bị NI 4412 phần mềm Smart Office 4.2.1 Sơ đồ đo trục chọn điểm đo 129 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 4.2.2 Trình tự đo 130 4.2.3 Các kết đo dao động 132 4.3 Đo kiểm dao động cưỡng cụm trục máy tiện T18A có tải 136 không tải thiết bị DATA COLLETOR 2526E phần mềm chuyên dùng 4.3.1 Giới thiệu thiết bị đo dao động, thu thËp d÷ liƯu DC 2526 E 136 4.3.2 KÕt đo dao động cụm trục máy 140 4.3.3 Tổng hợp kết so sánh với kết tính toán 143 Kết luận Chương 145 Kết luận chung luận án 146 Danh mục công trình công bố liên quan đến Luận án 148 Tài liệu tham khảo 149 Lời cám ơn tác giả 154 PhÇn Phơ lơc 155 Phơ lơc VÝ dơ trình tự giải Cosmos Design 156 Phụ lục Các dạng dao động riêng, trường ứng suất, chuyển vị biến dạng cụm trục tính phầm mềm Cosmos Design 158 Phụ lục Một số hình ảnh, biểu đồ đo dao động riêng thiết bị NI 4472 170-181 phần mềm Smart office Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Danh mục ký hiệu chữ viết tắt A - khoảng cách từ điểm đặt lực cắt đầu côngxôn mâm cặp đến ổ trước trục chính, mm; a - khoảng cách điểm đặt lực bánh lớn đến ổ trước trục [mm]; a - khoảng cách hai điểm đặt lực hai bánh cụm trục chính[mm]; A i - biên độ dao động; - độ đảo hướng kính ổ; c - độ cứng phần tử; C- ma trận độ cứng hệ phần tử; C , C , C - ®é cøng h­íng kÝnh cđa ỉ bi thø nhÊt, thø hai thứ ba [N/àm]; d, D - đường kính ổ lăn (mm); , , σ - c¸c øng suÊt chÝnh thø nhÊt, thø hai vµ thø ba; σ x , σ y , σ z - c¸c øng suÊt ph¸p theo phương ox, oy oz; E - mô đun đàn håi cđa vËt liƯu; EI - ®é cøng chèng n mặt cắt ngang trục; eT - độ mềm ỉ tr­íc; eS - ®é mỊm cđa ỉ sau; eP - độ lệch tâm cho phép dư trục chính; F - ma trận lực tác dụng lên phần tử; F- lực đặt vào đầu mút côngxôn cụm trục chÝnh; F lt1 , F lt2 - hai lùc ly tâm lớn lượng cân trục gây hai chỗ lắp tương ứng bánh 1và bánh 2; F br - lực ăn khớp bánh truyền động; f(t)- lực tác dụng lên phần tử; fr - tần số dao động riêng [Hz]; f x , f y , f z - thành phần lực khối theo phương x, y z; I - ma trận đơn vị; Ix - mô men quán tính theo mặt cắt ngang trục; L- khoảng cách ổ bi thứ thứ ba [mm]; l , l - khoảng cách tương ứng ổ bi thứ hai thứ ba; thứ thứ hai, mm; m- khối lượng vật dao động; Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 m s ; m T - mô men phản lực ổ sau vµ ỉ tr­íc cơm trơc chÝnh; n - sè bËc tù cđa hƯ; n tc - sè vßng quay cụm trục chính; - hệ phần tư; R s , R t - ph¶n lùc gèi tựa ổ sau ổ trước cụm trục chính; Tx - động phần tử; T - ma trận động hệ phần tử; u, v, w - chuyển vị theo phương ox, oy oz; w,W hàm truyền phần tử hệ thống; y- chuyển vị hướng kính hệ thống đàn hồi cụm trục côngxôn; y(x)- chuyển vị ngang (hướng kính) đường tâm trục chính; - tần số góc (= 2f); r - tần số góc riêng (= 2f r ); - tần số vòng dao động cưỡng [s-1]; - góc xoay ổ; , - sè Lame; τ xy , τ yz , τ xz - ứng suất tiếp thuộc mặt xoy, yoz xoz; - độ chuyển vị đầu cắt công xôn trục; ĐH- đàn hồi; ĐLH- động lực học; HTĐH- hệ thống đàn hồi; HTĐHTĐ - hệ thống đàn hồi tương đương; MGDC - máy- gá- dao- chi tiết; PTHH - phần tử hữu hạn; QTC- trình cắt; QTMS - trình ma sát; QTĐC - trình động Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Danh mục hình vẽ đồ thị Hình 1.1 - Sơ đồ khối hệ thống động lực học máy công cụ mạch hở 20 Hình 1.2 - Sơ đồ khối hệ thống động lực học máy công cụ mạch kín 21 Hình 1.3 - Cấu trúc điển hình hệ thống đàn hồi MGDC trình làm việc 22 Hình 1.4 - Hàm truyền hệ thống 23 Hình 1.5 - Cấu trúc mạch vòng liên kết hệ thống MGDC với trình cắt xét toạ độ y 23 Hình 1.6 - Ba dạng hệ thống đàn hồi tương đương 25 Hình 1.7 - Sơ đồ xác định đặc tính phần tử tương đương 26 Hình 1.8 - Hệ thống động lực học nhiều toạ độ 28 Hình 1.9 - Phần tử nhiều toạ độ hệ thống 28 Hình 1.10 - Cấu trúc nhiều toạ độ mạch vòng hệ thống liên kết phần tử đàn hồi phần tử P 30 Hình 1.11 - Mô hình hệ đàn hồi phẳng chịu lực 34 Hình 1.12 - Mô hình chuyển đổi phần tử hữu hạn 36 Hình 1.13 - Cách đánh số nút phương pháp phần tử hữu hạn 37 Hình 1.14 - Kết cấu cụm trục máy tiện T18A 40 Hình 1.15 - Mô hình tính Solid 3D cụm trục máy tiện 41 Hình 2.1 - Mô hình tính tần số dao động riêng 44 Hình 2.2 - Sơ đồ tính tĩnh biến dạng cụm trục côngxôn 46 Hình 2.3 - Sơ đồ tính độ mềm ổ chịu lực cắt đầu côngxôn 49 Hình 2.4 - Đồ thị độ mềm cụm trục 51 Hình 2.5 - Sơ đồ tính độ mềm trục chịu hai lực 51 Hình 2.6 - Kết cấu cụm trục máy tiện T620 61 Hình 2.7 - Kết cấu cụm trục máy tiện T613 61 Hình 2.8 - KÕt cÊu cơm trơc chÝnh m¸y tiƯn ngang (CHLB §øc) 61 H×nh 2.9 - KÕt cÊu cơm trơc chÝnh máy tiện đứng (CHLB Đức) 62 Hình 2.10 - Kết cấu cụm trục máy tiện Rơvôve tự động PIMAT 63/2000 (CHLB Đức) 62 Hình 2.11 - Kết cấu cụm trục máy tiện 2056 NC (CHLB Đức) 62 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Hình 2.12 - Kết cÊu cơm trơc chÝnh m¸y tiƯn DA 210 1250, Australia 63 Hình 2.13 - Kết cấu cụm trục máy tiện T18A 63 Hình 2.14 - Sơ đồ nguyên lý máy cân động kiểu khung 64 Hình 2.15 - ảnh hưởng gia tốc đến tần số biên độ cộng hưởng 65 Hình 2.16 - Các dạng biểu thị khác trạng thái cân phần quay 68 Hình 2.17 - Lượng cân qui định dư cho phép lớn phù hợp với cấp xác cân khác 71 Hình 2.18 - Hệ thống điều khiển máy cân động 74 Hình 2.19 - Máy cân động NARIME * trước cải tạo 74 Hình 2.20 - Máy cân động NARIME sau cải tạo 74 Hình 2.21 - Sơ đồ điện tin học hóa máy cân 75 Hình 2.22 - Một số hình ảnh cân động trục máy NARIME 76 H×nh 2.23 - KÕt cÊu trơc chÝnh H×nh 2.24 - * 75 Một số hình ảnh cân động trục Công ty Điện Hà Nội 77 Hình 2.25 - Giá trị lượng cân dư trục máy tiện 78 Hình 2.26 - Các phiếu kết đo hồ sơ mượn trục 79 Hình 3.1 đến 3.4 - Các sơ đồ tính lực tác dụng lên mâm cặp , ụ động, bàn xe dao 82,83 băng máy tiện T18A Hình 3.5 - Sơ đồ khối trình giải toán phần mềm COSMOS DesignStar 4.0 88 Hình 3.6 - Mô hình tính cụm trục trơn 89 Hình 3.7 - Mô hình tính cụm trục có hai bánh mâm cặp 90 Hình 3.8 - Trục trơn chia lưới có hai ba ổ đỡ 92 Hình 3.9 - Đồ thị so sánh tần số riêng cụm trục trơn 92 Hình 3.10 đến 3.11 - 93 Các dạng riêng ứng với tần số riêng thứ thứ hai trục trơn có hai ba ổ đỡ Hình 3.12- Sơ đồ kết cấu tính dao động riêng 93 Hình 3.13 - Thay đổi tần số riêng thay đổi độ cứng 94 Hình 3.14 - Biên độ thay đổi theo tần số riêng trường hợp 3.3.1.2a) 94 Hình 3.15 95 Các dạng riêng ứng với tần số riêng thứ nhất, thứ hai, thứ ba tên viết tắt tiếng Anh Viện Nghiên cứu Cơ khí (National Research Institute for Mechanical Engineering) LuËn ¸n tiÕn sü kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Trên Hình 4.32, điểm điểm ổ đỡ trước đầu mâm cặp; điểm điểm ổ đỡ sau trục Các chế độ đo: không tải, 100% chế độ thử cắt 125% chế độ thử cắt 4.3.2 Kết đo dao động trục Dao động đo máy tiện T18A, Công ty Cơ khí Hà Nội Hình 4.33 máy tiện đo thử Sau kết đo kiểm tra dao động Hình 4.33 -Máy tiện T18A 4.3.2.1 Chạy không tải Chế độ: n = 120 v/ph Tại điểm đo 1: Biểu đồ đo dao động hình ảnh đo nêu Hình 4.34 Hình 4.34- Biểu đồ hình ảnh đo dao động đo điểm không tải 140 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 - Giá trị vận tốc dao động tần số quay: v = 62,138 àm/s; - Giá trị biên độ dao động: d = 4,241 àm (xem Hình 4.29) Tại điểm đo 2: Biểu đồ đo hình ảnh đo dao động Hình 4.35 Hình 4.35- Biểu đồvà ảnh đo dao động đo điểm chạy không tải - Giá trị vận tốc dao động tần số quay: v =51,462 àm/s ; - Giá trị biên độ dao động: d = 3,512 àm 4.3.2.2 Chế độ 100% cắt thử nhà máy: n = 120 vg/ph , t = mm , s = 0,63 mm/vòng ; Tại điểm 1: Biểu đồ hình ảnh đo nêu Hình 4.36 Hình 4.36- Biểu đồ ảnh đo dao động đo điểm chế độ 100% cắt thử 141 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 - Giá trị vận tốc dao động tần số quay: v = 97,447 àm/s; - Giá trị biên đo dao động: d = 7,759 àm Tại điểm đo 2: Biểu đồ hình ảnh đo nêu Hình 4.37 Hình 4.37- Biểu đồ ảnh đo dao động đo điểm 2, chế độ 100% tải - Giá trị vận tốc dao động tần số quay: v = 97,372 àm/s; - Giá trị biên đo dao động: d = 7,753 àm 4.3.2.3 Chế độ đo 125% tải cắt thử n = 150v/p ; t = mm ; l = 250 mm ; s = 0,63 mm/vòng Tại điểm đo 1: Biểu đồ đo dao động cho Hình 4.38 Hình 4.38- Biểu đồ đo dao động ổ trước, 125% tải - Giá trị vận tốc dao động tần số quay: v = 104,911 àm/s; - Giá trị biên đo dao động: d = 8,353 àm 142 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Tại điểm đo 2: Biểu đồ đo hình ảnh đo dao động nêu Hình 4.39 Hình 4.39- Biểu đồ đo dao động đo ổ sau, 125% cắt thử - Giá trị vận tốc dao động tần số quay: v = 111,974 àm/s; - Giá trị biên đo dao động: d = 8,915 àm 4.3.3 Tổng hợp kết đo dao động đối chiếu với kết tính toán phần mềm Tổng hợp kết đo dao động thể Bảng 4.8 Bảng 4.8- Bảng giá trị kết đo dao động Điểm đo Chế độ tải chạy máy Tần số đo [Hz] Giá trị vận tốc dao động v [àm/s] Giá trị biên độ dao động d [àm] Điểm Không tải 37,278 4.241 24,544 3.512 97,447 7,759 97,372 7,753 104,911 8,353 111,974 8,915 §iĨm §iĨm Cã t¶i 100% §iĨm §iĨm §iĨm Có tải 125% Các giá trị đo ổ trước ổ sau Bảng 4.8 giá trị vỏ ổ, giá trị đầu mút trục Do có 143 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 lệch cong trục cắt đầu mút, chuyển vị lớn thường sẩy đầu mút giá trị thường gấp 1,2 đến 1,3 lần chuyển vị ổ[55] Bảng 4.9 so sánh chuyển vị hướng kính đầu mâm cặp trục đo thí nghiệm máy chịu tải ( Bảng 4.8 sau đà tăng khoảng 20%) tính toán theo COSMOSDesginSTAR Chương (mục 3.2.2.2a, Bảng 3.12) Bảng 4.9- Sai khác chuyển vị đầu lắp mâm cặp đầu sau* Chuyển vị Đầu mâm cặp, [ àm] Tính toán Đo kiểm Sai khác tính đo kiểm [%] 100% 8,485 9,31 125% 9,135 9,96 Tải trọng Đầu sau, [ àm] Tính toán Đo kiểm Sai khác tính đo kiểm [%] 9,78 - 7,753 - 9,03 - 8,915 - *) Đầu sau đầu phía ngược lại đầu lắp mâm cặp 144 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Kết luận chương Trên sở phân tích hệ đo mẫu thử, hệ kích động, chuyển đổi lực chuyển động, đầu đo gia tốc; nghiên cứu khai thác thiết bị NI 4772 đầu đo, phần mềm Smart Office 2.4 Bỉ thiết bị DC 2526E, Data Collector phần mềm SETINEL TM Đan Mạch để đo dao động riêng trục dao động cưỡng cụm trục máy T18A không tải có tải, có nhận xét kết luận sau: Việc đo xác định dao động riêng thực trục T18A Công ty Cơ khí Hà Nội 120 điểm tạo thành hình lưới trục Các kết đo trị số tần số riêng thay đổi so với tính toán 10 giá trị ban đầu từ +1.16% đến 12,9% theo Bảng 4.7 Hình 4.22 Các giá trị sai số chấp nhận nghiên cứu, đánh giá Các kết đo dao động riêng trục( tần số dạng riêng) so với kết tính phần mềm phương pháp PTHH có khác mô hình đo mô hình tính có khác Tuy nhiên, khác không lớn Các kết để tham khảo đối chiếu nghiên cứu động lực học cụm trục Khi đo kiểm để xác định vận tốc dao động đặc biệt biên độ chuyển vị hướng kính hai ổ đỡ trước ổ sau trục không tải, có tải 100% 125% tải cắt thử, nhận thấy: - Biên độ dao động không tải ổ trước không lớn ( 4,2àm); - Qua kết đo dao động (theo Bảng 4.9) kết tính theo COSMOSDesign ( theo Bảng 3.14) biên độ chuyển vị hướng kính ổ đỡ mâm cặp( ổ trước) nhận thấy sai lệch không nhiều khoảng 9% Chuyển vị ảnh hưởng quan trọng đến độ xác gia công máy 145 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Kết luận chung luận án Trên sở tổng quan lý thuyết ứng dụng nghiên cứu: động lực học máy công cụ, phương pháp phần tử hữu hạn, ; yêu cầu, tiêu chuẩn khảo nghiệm cân động trục máy T18A; tính toán ĐLH hệ trục thân máy tiện T18A phần mềm Cosmos DesignStar đo thí nghiệm dao động riêng, dao động cưỡng phần mềm đại chuyên dùng máy T18A, nhận xét kết luận sau: Với kết cấu ổ đỡ trục thiÕt kÕ ( 03 ỉ ®ì cã ®é cøng h­íng kính từ 300 ữ 500N.àm-1 , chiều dài tổng 550mm ), hệ có độ cứng vững ổn định động lực học cao, tần số riêng thấp đạt 900Hz Khi tăng độ cứng này, trị số tần số riêng tăng theo Hệ trục làm việc tốc độ đến 10.000 vg/ph ổn định mặt dao động , xảy dao ®éng céng h­ëng lín, cơm trơc chÝnh lµm viƯc ë chế độ cộng hưởng - Khi thay đổi vị trí lắp đặt ổ, tần số riêng hệ thay đổi Tuy nhiên, vị trí độ cứng ổ đỡ trước trục lại định nhiều đến dao động riêng hệ biên độ chuyển vị cộng hưởng Điểm chuyển vị lớn cộng hưởng thường mâm cặp Khi thiết kế cần lưu ý đến đặc điểm Về mặt độ bền, với kết cấu thiết kế, tăng lực cắt ®Õn 150% chÕ ®é thư, trÞ sè lín nhÊt cđa dạng ứng suất ( ứng suất ứng suất pháp) không cao, hệ số an toàn ứng suất cao (từ 4,5ữ6,5), kết cấu bền ảnh hưởng lượng cân dư trục gây lực quán tính ly tâm tác dụng lên trục không lớn tốc độ quay lớn khoảng 2.000 đến 2.200 vg/ph( khoảng ®Õn 7% so víi lùc c¾t thư) Víi hƯ trục máy tiện làm việc nay, sửa đổi kết cấu đây, máy đạt độ xác thông thường nay, ®é ỉn ®Þnh rung ®éng tèt: - KÕt cÊu vÉn cã 03 ỉ ®ì nh­ thiÕt kÕ hiƯn nay, song ổ chọn ổ đỡ đường kính trục để độ cøng h­íng kÝnh cã thĨ gi¶m 20% so víi hiƯn nay, độ cứng hướng kính giảm từ 350 đến 250 N.àm-1( cho ba ổ đỡ từ trước đến sau mâm cặp); Để đạt độ xác gia công chi tiết từ 1% đến 0,5% (từ 10àm đến 5àm) nâng tốc độ lớn từ 8.000 đến 10.000 vg/ph, chuyển từ máy tiện thường sang máy tiện NC, sở kết tính toán đo kiểm phần trên, thông số sau phải đồng thời quan tâm: 146 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 - Chọn độ cứng vững hướng kính ổ đỡ trục tăng dần từ ổ sau đến ổ trước mâm cặp từ khoảng 600 N.àm-1 đến 1000 N.àm-1; - Chế tạo trục có lượng cân dư thấp nhiều (max 120 đến150 g.mm), giá trị max 900 g.mm( cấp xác cân tăng từ G6,3 lên đến G2,5- theo Bảng 2.7 Hình 2.17, Chương2); độ lệch tâm cho phép trục giảm từ 18 đến 20àm xuống không từ 3àm đến 5àm; - Bố trí lắp đặt ổ đỡ hợp lý hơn, đặc biệt ổ trước lắp sát mâm cặp, khoảng cách lớn từ điểm đặt lực mâm cặp đến ổ trước không 60 mm; - Khi đó, riêng cụm trục có đặc tính trên, đồng thời kết hợp với nghiên cứu cải tiến số mặt khác thiết bị , ví dụ tăng độ cứng chịu uốn mặt cắt ngang băng máy lên gấp khoảng đến 2,5 lần nay, v.v máy gia công chi tiết đạt độ xác 0,5%( đến 5àm) Đây mục tiêu ý nghĩa khoa học, thực tiễn luËn ¸n 147 LuËn ¸n tiÕn sü kü thuËt – ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Danh mục công trình có liên quan đến luận án công bố Đào Duy Trung: Tính toán độ bền tĩnh băng trục máy tiện Công ty Cơ khí Hà Nội chế tạo phần mềm Phương pháp Phần tử hữu hạn - Tạp chí Công nghiệp việt Nam Số14, 08/2002, Hà Nội 08/2002 Nguyễn Xuân Toàn, Đào Duy Trung: Tính toán động lực học băng máy trục máy tiện T18A Công ty Cơ khí Hà Nội chế tạo phần mềm Phương pháp Phần tử hữu hạn - Tạp chí Cơ khí Việt Nam Số 65, 10/2002, Hà Nội 10/2002 Phạm Đắp, Đào Duy Trung: Một số kết nghiên cứu tính toán động lực học trục Trung tâm gia công CNC dùng phần mềm phương pháp phần tử hữu hạn - Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 70, (1+2/2003), Hà Nội tháng 2/2003 Nguyễn Xuân Toàn, Phạm Đắp, Đào Duy Trung: Nghiên cứu, tính toán động lực học mô hình hệ trục máy tiện T18A phần mềm phần tử hữu hạn có tính đến số thông số kết cấu thay đổi- Tuyển tập Công trình khoa học, Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 7, Đồ Sơn - Hải Phòng ngày 27, 28/8/2004 Tập 2, (trang 887-893) - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 12/2004 Nguyễn Xuân Toàn, Đào Duy Trung: Một số kết nghiên cứu tính toán động lùc häc kiĨm nghiƯm trơc chÝnh cđa Trung t©m phay gia công đứng GV-503 phần mềm Phương pháp Phần tử hữu hạn - Tạp chí Công nghiệp Việt Nam Số 19, 10/2004, Hà Nội 10/2004 Phạm Đắp, Đào Duy Trung, Đinh Bá Trụ: Nghiên cứu, khai thác phần mềm Phương pháp phần tử hữu hạn COSMOS Design START 4.0 tính toán động lực học thân trung tâm gia công đứng GV-503 - Tạp chí Kỹ thuật trang bị - Ngành Kỹ thuật Quân đội, Số 54 03/2005, Hà Nội 03/2005 Nguyễn Xuân Toàn, Phạm Đắp, Đào Duy Trung: Smart Ofice 2.4 phương pháp để đo xác định dao động riêng trục máy tiện T18A - Tạp chÝ “ C«ng nghiƯp ViƯt nam ” - Sè 05/2005 Nguyễn Xuân Toàn, Đào Duy Trung: Tính toán động lực học thân máy tiện hạng trung phần mỊm COSMOS Design START 4.0 ” - T¹p chÝ “ Kỹ thuật Trang bị - Tạp chí Ngành Kỹ thuật Quân đội, Số 57 , 06/2005 148 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Ti liu tham kho Tiếng ViƯt [1] Babacop I.M (1992), Lý thut dao ®éng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Công ty Cơ khí Hà Nội, Hồ sơ thiết kế cụm trục máy tiện T18A T630, Tháng 10/2002 [3] Phan Nguyên Di, Nguyễn Văn Khang(1991), Tính toán dao động máy, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Văn Đạo, Nguyễn Văn Khang, Nguyễn Cao Mệnh, Trần DoÃn Tiến (1998), Dao động học ứng dụng kỹ thuật, Hội Cơ học Việt Nam, Hà Nội [5] Phạm Đắp (1997), Dao động xử lý tín hiệu ngẫu nhiên, NXB Đại học Bách khoa, Hà Nội [6] Phạm Đắp (1995) Thiết kế tối ưu động lực học máy công cụ, NXB Đại học Bách khoa, Hà Nội [7] Phạm Đắp, Nguyễn Hoa Đăng(1995), Thiết kế máy cắt kim loại, NXB Khoa Học Kỹ thuật, Hà Nội [8] Nguyễn Văn Khang (2001), Dao động kỹ thuật, NXB Khoa häc kü tht, Hµ Néi [9] Leif Lewinchal (1996) HƯ thống vòng bi SKF dùng máy công cụ đại, Hà Nội [10] TCVN 4234:1986, Máy cắt kim loại, Phân loại cấp xác [11] TCVN 7012:1986, Máy cắt kim loại, Yêu cầu chung để kiểm tra độ xác [12] TCVN 1882:1995, Máy tiện thông dụng cỡ nhỏ trung [13] Trần ích Thịnh, Trần Đức Trung, Nguyễn Việt Hùng (1997), Phương pháp 149 Luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 phần tử hữu hạn, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [14] Trần DoÃn Tiến (1970), Cân vËt quay ®Ĩ khư rung, NXB Khoa häc kü tht, Hà Nội [15] Nguyễn Xuân Toàn (1997), Phương pháp phần tử hữu hạn, Chương trình cao học, NXB Đại học Bách khoa, Hà Nội [16] Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Đắp (1983), Thiết kế máy công cụ, Tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [17] Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Đắp, Phạm Thế Trường, Nguyễn Huy Hiển (1991) Động lực máy công cụ, NXB Đại học Bách khoa, Hà Nội [18] Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Đắp, Phạm Thế Trường, Nguyễn Huy Hiển (1991) Máy công cụ, NXB Đại học Bách khoa, Hà Nội [19] Đào Duy Trung (1999), Cơ sở lý thuyết, phương pháp công nghệ, tiêu chuẩn chất lượng cân vật quay ứng dụng vào máy móc, thiết bị, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa, Hà Nội [20] Viện Nghiên cứu Cơ khí; Đề tài cấp Bộ: Nghiên cứu đại hóa máy cân động MC9-1 NARIME - Hà Nội 2002 [21] Nguyễn Văn Vượng (1998) Đàn hồi ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [22] Nguyễn Văn Vượng, Nguyễn Phú Thái (2001), Cơ sở phương pháp đo kiÓm tra kü thuËt, NXB Khoa häc kü thuËt, Hµ Néi TiÕng Anh [23] Ahmed A Shabana (1998), Dynamics of multybody systems Second Edition, Cambridge University Press [24] FAG Spindle bearing for machine tools - Publ No WL 41119/5 EA [25] FAG High-speed Spindle bearings of the series HS 719 and HS 70 for machine tool - Publ No WL 41127 A [26] Friswell M.I, Motterohead J.E (1995), Finite element model updating in 150 LuËn ¸n tiÕn sü kü thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 structural dynamics, Publ [27] The Fundamentals of Modal Testing (1999), Agilent Technologies, San Diego, California [28] Gabor Stepan al (2003), Global attractors of high speed milling-analyses, numerics and experimant, Proceeding of DETC [29] Hanser-Garner (1994), Production engineering research and development in Germany, Volume I, II, WGP Publication [30] High precision hybrid bearing for increased spindle performance(1995), SKF, Publ Db 7817E [31] Hugo Ramon Elizal Siller (2004), Non-Linear modal analysis methods for engineering structures, University of London [32] Genta G (1993), Vibration of structures and machines, Spinger Verlag, New York [33] Inman D.J (1998), Engineering Vibration, Prentice Hall Inc, New Jersey [34] Inman S.G (1993), Fundamentals of mechanical vibrations, Mc Graw-Hill, New York [35] Bruel and Kjar, Instruction and overview - Data colector System 2526E Offline and SENTINELTM, Machine Monitoring Software [36] ISO 1708:1989 (GOST 18097-1993), Acceptance conditions for general purpose parallel lathes - Testing of accuracy [37] Mtp international Smart office e-Report (2003), Revition 2.4 Frenndallee 17, 30173 hannover Germany November [38] ISO 1940/1:1986, Mechanical vibrations - Balance quality equipments of rigid rotors Part 1: Determinations of Permissible Unbalance [39] ISO 10816-6 (1995), Mechanical vibration - Evaluation of machine vibration by measurement on non-rotating parts 151 LuËn ¸n tiến sỹ kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Part 6: Reciprocating machine with power rating above 100 kW [40] Krodkiewiski J.M (2005), Mechanical vibration-436-431 mechanics Unit Department of Mechanical and manufacturing engineering, The University of Melbourne [41] Martin Harold C, Carey Graham F (1992), Introduction to finite analysis, Theory and applycation, Puld Massachusetts London [42] Meirrovitch L (1997), Principles and techniques of vibrations, Englewood Cliffs, N.J Prentice Hall [43] M.P Norton (1989), Fundamental of Noise and Vibration Analis Theory and testing, Cambrige University Press Melbuorne, Austraylia [44] R Randall (1987), Frequency Analysis, - Bruel & Kjer [45] Rao S.S (1995), Mechanical Vibration, 3th Edition, Addition Wesley Massachusetts [46] Rao S.S (1990), The Finite Element Method in Engineering, Pegamon Press [47] Shabana A.A (1997), Vibration of discrete and continouous systems, 2nd ed New York, Springer Verlag [48] Shabana A.A, Theory of vibration, Vol.1 and vol.2 Springer Verlag, New York [49] Shaidurov V.V (1995), Multigrid method for finite elements, London Kluwer Acad Pub [50] Thomas I Lago, Sven Ofsson (2002), Perfomance of chatter control for turning and oring applications - 4th GRACM on Computational Mechanics [51] Thomson, W.T (1988), Theory of vibration with applications, 3th Edition Prentice Hall.Inc, Englewood Cliffs, New Jersey [52] Ward Heylen, Stefan Lammens and Paul Sas (8/1999), Modal Analysis Theory and Testing - Faculty of mechanical Engineering, Katholieke University, Belgium [53] The world spinde and its bearings - The heart of Efficient machine tools - 152 LuËn ¸n tiÕn sü kỹ thuật ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Publ No WL 02 113 EA, AFG Rolling bearing 1987; West Germany by Eberner Pruck, Ebern; Publ No W141 119/5 EA1990; Publ No W18 115/2 EA 1989 [54] Zienkiewicz O.C (1979), The finite element method, New York, Mc Graw-Hill TiÕng Nga [55] Ачеркал Н (1982), Проэктирования металорежущего станка Том Мир, Москва [56] Локтев В.И (1978), Устойчивость динамических систем металорежущего станка с случайно - подобраними параметрами упругой системы, Машиностроение, N5 [57] Попов В И и Локтев В.И (1975), Динамика станков, Техника, Киев [58] Тшчеломей В И (1978), Колебание в технике, Машиностроение, Москва [59] NARIME, Руководство с Изменением Снабжённым Руководством равновесии станка MС9-1 [60] Филипов К В и Фурман Ф А ( 1985), Динамика станков, Техника, Киев [61] Фролов К В и Фурман Ф А (1980), Прикладная теория виброзащитных систем, Машиностроение, Москва 153 LuËn ¸n tiÕn sü kü thuËt ngành công nghệ chế tạo máy năm 2006 Lời cảm ơn Xin chân thành cảm ơn: PGS.TS Phạm Đắp TS Nguyễn Xuân Toàn Bộ môn Máy Ma sát, Đại học Bách khoa Hà Nội Trung tâm Đào tạo Bồi dưỡng Sau Đại học, ĐHBK Hà Nội Viện Nghiên cứu Cơ khí Công ty Cơ khí Hà Nội; Công ty Điện Hà Nội Các Nhà Khoa học có liên quan Các Bạn Đồng nghiệp v ngoi quan Và Gia đình đà giúp đỡ hoàn thành luận án Trân trọng cảm ơn! 154 ... Nghiên cứu số vấn đề động lực học cụm trục máy tiện cần thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục tiêu luận án Trong khuôn khổ luận án, giới hạn nghiên cứu động lực học cụm trục máy tiện hạng... đà nghiên cứu vấn đề: Phân tích quan hệ tĩnh động cụm trục máy tiện , đà nêu tác động tĩnh, động học động lực học, đặc biệt ảnh hưởng động lực học phân bố khối lượng đầu mâm cặp đai dẫn động trục. .. 2.3.3 Máy cân động Viện Nghiên cứu Cơ khí đà tin học hóa Cân động trục máy tiện T18A 72 Kết luận Chương 80 Chương Tính toán động lực học cụm trục thân máy tiện T18A 81 ảnh hưởng số thông số thay