Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng và chi phí điện năng riêng khi tiện trục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ VĂN CƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI TIỆN TRỤC TRÊN MÁY TIỆN PIACHO S-90/200 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ VĂN CƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI TIỆN TRỤC TRÊN MÁY TIỆN PIACHO S-90/200 CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS DƯƠNG VĂN TÀI Đồng Nai, 2016 i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Nếu nội dung nghiên cứu tơi trùng lặp với cơng trình nghiên cứu cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tuân thủ kết luận đánh giá luận văn Hội đồng khoa học Đồng Nai, ngày 14 tháng 05 năm 2016 Người cam đoan (Tác giả ký ghi rõ họ tên) Lê Văn Cường ii LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Dương Văn Tài, dành nhiều thời gian bảo tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trường, phịng sau Đại học, khoa Cơ điện Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành nhiệm vụ học tập nghiên cứu Trân trọng cảm ơn lãnh đạo trường Cao đẳng nghề Đồng Nai, khoa Cơ khí chế tạo tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khóa học luận văn tốt nghiệp Trân trọng cảm ơn Nhà khoa học, bạn đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến q báu suốt q trình làm hồn chỉnh luận văn iii MỤC LỤC Trang Chƣơng 1.1 1.2 1.3 1.4 Chƣơng 2.1 2.2 2.3 2.4 Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ đồ thị MỞ ĐẦU Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tổng quan tiện 1.1.1 Khái quát tiện 1.1.2 Các dạng dao tiện chủ yếu 1.1.2.1 Dao tiện 1.1.2.2 Dao tiện lỗ 1.1.2.3 Dao tiện vai 1.1.2.4 Dao tiện mặt phẳng đầu (dao xén mặt) 1.1.2.5 Dao tiện đứt tiện rãnh 1.1.2.6 Dao tiện ren 1.1.2.7 Dao tiện định hình Tình hình sử dụng nghiên cứu máy tiện giới Tình hình sử dụng nghiên cứu máy tiện Việt Nam Những vấn đề tồn cần nghiên cứu giải MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 2.2.1.Nghiên cứu lý thuyết 2.2.2.Nghiên cứu thực nghiệm Đối tượng thiết bị nghiên cứu 2.3.1 Cấu tạo thông số kỹ thuật máy tiện Pinacho S-90/200 2.3.2 Thông số kỹ thuật máy tiện Pinacho S-90/200 2.3.3 Dao tiện 2.3.4 Đối tượng gia công Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 2.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm i ii iii vii x xi 1 2 3 3 5 6 15 18 20 20 20 20 20 20 20 21 22 25 25 25 25 iv Chƣơng 3.1 3.2 3.3 Chƣơng 4.1 4.2 4.3 4.4 2.4.2.1 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm 2.4.2.1.1 Xác định mơ hình tốn học 2.4.2.1.2 Kiểm tra tính đồng phương sai 2.4.2.1.3 Kiểm tra giá trị có nghĩa hệ số hồi qui 2.4.2.1.4 Kiểm tra tính tương thích phương trình hồi qui 2.4.2.1.5 Kiểm tra khả làm việc mơ hình hồi qui 2.4.2.1.6 Chuyển phương trình hồi qui dạng thực 2.4.2.2 Phương pháp giải toám tối ưu đa mục tiêu 2.4.2.2.1 Phương pháp thứ tự ưu tiên 2.4.2.2.2 Phương pháp hàm trọng lượng 2.4.2.2.3 Phương pháp trao đổi giá trị phụ (Phương pháp nhân tử Lagrăngiơ) 2.4.2.2.4 Phương pháp hàm tổng quát CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI Cơ sở lý thuyết lực tác dụng phần tử cắt lên phôi Cơ sở lý thuyết trình tiện 3.2.1 Các yếu tố chế độ cắt 3.2.2 Chiều dày, bề rộng tiết diện lớp cắt 3.2.3 Lực cắt thành phần lực cắt tiện 3.2.3.1 Lực cắt 3.2.3.2 Các thành phần lực cắt tiện Xác định chế độ hợp lý trình tiện 3.3.1 Xác định tốc độ cắt 3.3.2 Chọn chiều sâu cắt t 3.3.3 Tính lượng chạy dao S 3.3.4 Kiểm nghiệm công suất máy 3.3.5 Tính thời gian máy NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 4.1.1 Chọn phương pháp nghiên cứu 4.1.2 Chọn hàm mục tiêu nghiên cứu 4.1.3 Chọn tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu Phương pháp xác định hàm mục tiêu 4.2.1 Phương pháp xác định chi phí điện riêng 4.2.2 Phương pháp xác định độ nhám bề mặt gia cơng Thiết bị thí nghiệm dụng cụ đo 4.3.1 Thiết bị thí nghiệm 4.3.2 Dụng cụ đo 4.3.2.1 Dụng cụ đo thông số đầu vào 4.3.2.2 Dụng cụ đo thông số đầu Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm 25 25 26 27 27 27 28 28 29 29 29 30 32 32 34 34 35 36 36 37 39 39 40 40 42 43 44 44 44 44 46 47 47 49 49 49 49 49 49 51 v 4.5 4.6 4.7 4.4.1 Kiểm tra số liệu thí nghiệm xác định số lần lặp lại tối thiểu 4.4.2 Phương pháp xử lý kết thí nghiệm Kết thí nghiệm đơn yếu tố 4.5.1 Ảnh hưởng góc cắt  đến chi phí điện riêng 4.5.2 Ảnh hưởng góc cắt  đến độ nhám bề mặt 4.5.3 Ảnh hưởng lượng chạy dao (S) đến chi phí điện riêng 4.5.4 Ảnh hưởng lượng chạy dao (S) đến độ nhám bề mặt 4.5.5 Ảnh hưởng chiều sâu cắt (t) đến chi phí điện riêng 4.5.6 Ảnh hưởng chiều sâu cắt ( t ) đến độ nhám bề mặt Kết thực nghiệm đa yếu tố 4.6.1 Chọn vùng nghiên cứu giá trị biến thiên thông số đầu vào 4.6.2 Xây dựng ma trận thực nghiệm 4.6.3 Kết thí nghiệm đa yếu tố 4.6.3.1 Tiến hành thí nghiệm thăm dị 4.6.3.2 Kết thí nghiệm theo ma trận lập 4.6.3.3 Chuyển phương trình hồi qui dạng thực Xác định giá trị tối ưu tham số ảnh hưởng 4.7.1 Lựa chọn phương pháp giải tốn tối ưu 4.7.2 Xác định giá thơng số sử dụng hợp lý máy tiện Pinacho S-90/200 4.7.3 Thực nghiệm tiện theo chế độ tối ưu KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 51 52 52 52 53 54 55 56 57 58 59 60 60 60 61 63 64 64 64 65 67 67 67 68 72 vi DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên Đơn vị Nr Chi phí lượng riêng kWh/m3 Nđ Cơng suất chi phí động kW T Thời gian làm việc để thực khối lượng công việc M giây M Khối lượng công việc thực thời gian T m3 Nc Công suất máy kW m Hiệu suất máy Kt Hệ số tải cho phép Pz Lực tiếp tuyến N Py Lực hướng kính N Px Lực chạy dao N Vz Tốc độ cắt vòng/ph Vx Tốc độ chạy dao m/p Cp Hệ số phụ thuộc tính chất vật liệu gia cơng Cv Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công Ra Sai lệch trung bình số học profin (độ nhám bề mặt gia công) Rz Chiều cao nhấp nhô trung bình profin v Tốc độ cắt vịng/ph S Lượng ăn dao mm/phút t Chiều sâu cắt mm hz Mức độ mòn mặt sau dao cắt m vii  Góc nghiêng Độ 1 Góc nghiêng phụ Độ  Góc mũi dao Độ  Góc trước Độ  Góc sau Độ  Góc cắt Độ  Góc sắc Độ c Số lượng nhóm K Khoảng chia nhóm a Số tổ chia n Số lần thí nghiệm xmax, St S% Trị số thu nhập lớn nhất, bé đại lượng nghiên cứu Sai tiêu chuẩn Hệ số biến động R Phạm vi biến động Sk Độ lệch Ex Độ nhọn L Số tổ hợp M Số lần lặp % Sai số tương đối Ῡ Giá trị trung bình đại lượng nghiện cứu Gtt Tính đồng theo tiêu chuẩn Kohren S2max Phương sai lớn N thí nghiệm viii F Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Fisher N Tổng số thí nghiệm e Khoảng biến thiên R Hệ số đơn định T Giá trị chuẩn Student 76 PHỤC LỤC 04 ẢNH HƢỞNG CỦA CHIỀU SÂU CẮT ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT GIA CÔNG Với n = 950 vòng /ph,  = 75 độ ; S = 0.3mm/ vòng Chiề Nr T( F u sâu Lần STT cắt U I0 I1 cosφt N (Wh/m2 đo s) (mm ) ) (t) 0.5 1.5 2.5 Ra 227.04 5.71 7.52 0.44 313.18 15 0.002301 567.11 2.96 225.27 5.71 7.53 0.41 291.15 15 0.002301 527.22 2.97 227.29 5.71 7.57 0.41 300.22 15 0.002301 543.64 2.98 226.44 5.71 7.47 0.42 289.92 15 0.00234 516.24 1.91 224.49 5.71 7.42 0.43 285.91 15 0.00234 509.09 1.92 226.60 5.71 7.41 0.46 306.92 15 0.00234 542.57 1.88 227.71 5.71 7.35 0.44 284.28 15 0.002357 502.54 1.99 226.26 5.71 7.31 0.42 262.66 15 0.002357 464.33 1.98 227.66 5.71 7.32 0.44 277.59 15 0.002357 490.72 2.01 224.74 5.71 7.56 0.44 316.86 15 0.002192 602.30 2.15 224.15 5.71 7.62 0.42 311.45 15 0.002192 592.01 2.15 226.02 5.71 7.67 0.46 352.96 15 0.002192 670.92 2.18 225.50 5.71 7.74 0.45 356.79 15 0.002192 678.21 2.27 228.92 5.71 7.79 0.44 362.88 15 0.002192 689.78 2.28 227.83 5.71 7.75 0.46 370.30 15 0.002192 703.89 2.29 77 PHỤC LỤC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐA YẾU TỐ ST N Lầ n δ TN 85° S t U (V) 0.5 1.5 233.46 8.11 11.04 0.27 N 3pha (W) 319.89 230.68 8.11 11.04 0.27 316.08 231.71 8.11 11.04 0.27 317.49 233.26 5.14 7.01 0.28 211.54 228.50 5.14 7.01 0.3 222.03 231.57 5.14 7.01 0.31 232.51 230.94 7.85 10.43 0.3 309.60 230.65 7.85 10.43 0.29 298.90 233.97 7.85 10.43 0.27 282.30 230.45 5.87 8.07 0.32 281.00 12 0.00262 357.51 232.31 5.87 8.07 0.31 274.42 12 0.00262 349.13 230.75 5.87 8.07 0.31 272.58 12 0.00262 346.79 231.43 8.63 11.79 0.39 494.01 0.002829 291.04 233.64 8.63 11.79 0.42 537.09 0.002829 316.42 232.07 8.63 11.79 0.39 495.37 0.002829 291.84 234.04 5.97 8.28 0.45 421.38 0.002238 261.51 233.40 5.97 8.28 0.44 410.89 0.002238 255.00 232.58 5.97 8.28 0.45 418.75 0.002238 259.88 232.94 8.63 11.79 0.26 331.49 0.002829 195.29 231.17 8.63 11.79 0.26 328.97 0.002829 193.81 233.19 8.63 11.79 0.26 331.84 0.002829 195.50 231.40 8.12 11.14 0.35 423.64 0.004026 263.07 238.82 8.12 11.14 0.34 424.73 0.004026 263.74 237.73 8.12 11.14 0.32 397.93 0.004026 247.10 231.71 9.71 12.89 0.38 484.33 0.002775 290.89 85° 0.5 1.5 85° 0.5 1.5 65° 0.1 1.5 65° 0.1 1.5 65° 0.1 1.5 85° 0.1 1.5 85° 0.1 1.5 85° 0.1 1.5 65° 0.5 1.5 65° 0.5 1.5 65° 0.5 1.5 85° 0.3 2.5 85° 0.3 2.5 85° 0.3 2.5 65° 0.3 0.5 65° 0.3 0.5 65° 0.3 0.5 85° 0.3 2.5 85° 0.3 2.5 85° 0.3 2.5 65° 0.3 2.5 65° 0.3 2.5 65° 0.3 2.5 75° 0.5 2.5 I0 I1 (A) (A) φt Cos T Nr (s F (m2) (Wh/m2 ) 0.002968 239.51 Ra (μm) 2.536 0.002968 236.66 2.525 0.002968 237.72 2.541 15 0.002163 407.50 1.298 15 0.002163 427.70 1.288 15 0.002163 447.90 1.290 0.002636 293.63 1.268 0.002636 283.48 1.270 0.002636 267.73 1.261 0.827 0.822 0.829 3.282 3.288 3.290 2.403 2.401 2.421 3.282 3.287 3.285 1.520 1.519 1.516 2.162 78 10 11 12 13 14 15 75° 0.5 2.5 230.26 9.71 12.89 0.43 544.08 0.002775 326.78 2.168 75° 0.5 2.5 231.66 9.71 12.89 0.41 526.34 0.002775 316.12 2.164 75° 0.1 0.5 231.71 7.89 10.00 0.38 321.37 0.002899 277.14 75° 0.1 0.5 230.26 7.89 10.00 0.43 361.01 0.002899 311.32 75° 0.1 0.5 231.66 7.89 10.00 0.41 349.24 0.002899 301.17 75° 0.5 0.5 231.71 7.89 10.67 0.38 423.41 0.003743 188.53 75° 0.5 0.5 230.26 7.89 10.67 0.43 475.64 75° 0.5 0.5 231.66 7.89 10.67 0.41 460.13 75° 0.1 2.5 231.71 7.76 10.18 0.38 368.58 75° 0.1 2.5 230.26 7.76 10.18 0.43 414.05 75° 0.1 2.5 231.66 7.76 10.18 0.41 400.54 75° 0.3 1.5 231.71 6.17 8.67 0.38 380.77 75° 0.3 1.5 230.26 6.17 8.67 0.43 427.74 75° 0.3 1.5 231.66 6.17 8.67 0.41 413.79 75° 0.3 1.5 231.71 6.12 8.65 0.38 385.33 75° 0.3 1.5 230.26 6.12 8.65 0.43 432.87 75° 0.3 1.5 231.66 6.12 8.65 0.41 418.75 75° 0.3 1.5 231.71 6.27 8.83 0.38 389.90 75° 0.3 1.5 230.26 6.27 8.83 0.43 438.00 75° 0.3 1.5 231.66 6.27 8.83 0.41 423.72 0.003743 0.003743 0.002614 0.002614 0.002614 0.003626 0.003626 0.003626 0.004533 0.004533 0.004533 0.005874 0.005874 0.005874 211.79 204.88 352.51 395.99 383.08 204.19 229.37 221.89 212.52 238.73 230.95 165.94 186.42 180.34 2.229 2.231 2.227 1.974 1.972 1.978 1.123 1.126 1.129 0.980 0.989 0.985 1.099 1.098 1.096 0.977 0.979 0.980 79 PHỤC LỤC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐA YẾU TỐ Chi phí lƣợng riêng Nr (Wh/m2) Số TN X1 X2 X3 lần lần lần TB 1 239.51 236.66 237.72 237.96 -1 -1 407.50 427.70 447.90 427.70 -1 293.63 283.48 267.73 281.61 -1 357.51 349.13 346.79 351.14 1 291.04 316.42 291.84 299.77 -1 -1 261.51 255.00 259.88 258.79 1 195.29 193.81 195.50 194.87 -1 263.07 263.74 247.10 257.97 1 290.89 326.78 316.12 311.26 10 -1 -1 277.14 311.32 301.17 296.54 11 -1 188.53 211.79 204.88 201.74 12 -1 352.51 395.99 383.08 377.19 13 0 204.19 229.37 221.89 218.48 14 0 212.52 238.73 230.95 227.40 15 0 186.42 180.34 177.57 165.94 80 PHỤC LỤC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐA YẾU TỐ Độ nhám bề mặt tiện Ra (m) Số TN X1 X2 X3 lần lần lần TB 1 2.5360 2.5250 2.5410 2.534 -1 -1 1.2980 1.2880 1.2900 1.292 -1 1.2680 1.2700 1.2610 1.266 -1 0.8270 0.8220 0.8290 0.826 1 3.2820 3.2880 3.2900 -1 -1 2.4030 2.4010 2.4210 2.408 1 3.2820 3.2870 3.2850 3.285 -1 1.5200 1.5190 1.5160 1.518 1 2.1620 2.1680 2.1640 2.165 10 -1 -1 2.2290 2.2310 2.2270 2.229 11 -1 1.9740 1.9720 1.9780 1.975 12 -1 1.1230 1.1260 1.1290 1.126 13 0 0.9800 0.9890 0.9850 0.985 14 0 1.0990 1.0980 1.0960 1.098 15 0 0.9770 0.9790 0.9800 0.979 3.287 81 PHỤC LỤC 08 DAO TIỆN ĐỂ THÍ NGHIỆM PHƠI TIỆN 82 PHỤC LỤC 09 HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM 83 PHỤC LỤC 10 Q TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM MỤC TIÊU 84 PHỤC LỤC 11 DỤNG CỤ ĐO VÀ SẢN PHẨM SAU TIỆN Thƣớc cặp điện tử 85 Panme điện tử SẢN PHẨM SAU TIỆN 86 BỔ SUNG PHẦN CHẠY CHƢƠNG TRÌNH OPTSL TRONG THỰC NGHIỆM Nhập số liệu từ bảng thí nghiệm phục lục ta - Mơ hình hồi qui hàm chi phí điện riêng Nr = 207,817 - 61,52X1 + 10,13 X12 – 35,1183X2 +8,2267X1X2 + 106,6577X22 + 50,84X3 + 54,548X1X3 +7,22X2X3 – 17,791X32 (4.15) 87 88 Tương tự trên: Nhập số liệu từ bảng thí nghiệm phục lục ta Mơ hình hồi quy : Chất lượng bề mặt gia cơng - Mơ hình hồi qui hàm độ nhám bề mặt sản phẩm : 89 Ra = 1,021 + 0,492X1 + 0,555X12 +0,198X2 + 0,433X1X2 - 0,095X22 - 0,157X3 + 0,356X1X3 + 0,324X2X3 + 0,948X32 (4.17) 90 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ VĂN CƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÀ CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG KHI TIỆN TRỤC TRÊN MÁY TIỆN PIACHO... 4.5 Ảnh hưởng góc cắt  đến độ nhám bề mặt 54 4.6 Ảnh hưởng lượng chạy dao đến chi phí điện riêng 55 4.7 Ảnh hưởng lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt 56 4.8 Ảnh hưởng chi? ??u sâu cắt đến chi phí điện. .. Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố chế độ cắt đến chi phí lượng riêng chất lượng bề mặt gia công máy tiện CZ6240A [12], kết nghiên cứu xác định ảnh hưởng vận tốc cắt, lượng chạy dao đến chi phí lượng