2.6.2.1. Nhi m vụ và yêu cầu của cụm trục chính gối đỡ
- Nhiệm vụ của cụm trục chính là đỡ tất cả các chi tiết, các bộ phận lắp đặt trên nó và đảm bảo cho chúng ở những vị trí làm việc nhất định.
- Yêu cầu cụm trục chính - gối đỡ là phải chắc chắn, ổn định.,vị trí và bề mặt lắp ghép phải chính xác.
Các lực và mô men tác dụng lên cụm trục chính (hình 2.11) máy đo ma sát bao gồm:
1. Trọng lượng của bản thân trục và các chi tiết lắp trên trục (Q ) là một lực phân bố đều q trên toàn bộ chiều dài của trục (L). Ta quy về một lực tập trung (Q) được đặt tại trọng tâm của trục có chiều từ trên xuống.
2. Trọng lượng của Puly (Ppl) được đặt tại trọng tâm của puly có chiều từ trên xuống.
3. Phản lực từ các ổ đỡ (R1, R2) được đặt tại trọng tâm của hai ổ đỡ trượt có chiều hướng từ dưới lên.
65
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của trục chính.
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Chiều dài trục L4 480 mm
Đường kính trục d 50 mm
Chiều dài từ tâm ổ lăn 1 đến bánh đai bị động L1 90 mm Chiều dài từ tâm ổ lăn 2 đến điểm đặt tải P L2 200 mm
Khoảng cách giữa hai ổ lăn L3 190 mm
Chiều dài từ trọng tâm trục đến bánh đai bị động L5 185 mm
Chiều dài từ trọng tâm trục đển điểm đặt tải P L6 295 mm Khối lượng của trục và các chi tiết phụ lắp trên
trục MT 13.1 kg
Khối lượng puly Mpl 2,56 kg
Theo công thức: P = M . g
Trong đó: g – gia tốc trọng trường (g = 10 m/s2).
Như vậy: Trọng lượng của trục là: Q = MT . g = 13,1.10=131 (N) Trọng lượng của puly là: Ppl = Mpl . g = 2,56.10=25,6 (N)
Giá trị lực phân bố của bản thân trục là: qt =
4 L Q = 480 131 = 0,273(N/mm) 2.6.2.2. Xác định phản lực tại các gối đỡ
Vì lực phân bố qt phân bố trên toàn bộ chiều dài của trục (L4) nên có thể qui lực qt về một lực tập trung đặt tại trung điểm của đường tâm trục.
66
Fđ (max) = Mmax/Dpl = 2.26,199/(40.10-3) = 1309,95 (N)
Hình 2.12: ơ đồ l c tác dụng lên trục
Chiều các lực được chọn như hình vẽ.
Lập và giải hệ phương trình cân bằng tại B và D ta có: M = R2 .L2 - Q . 2 2 L + ( Ppl+Fđ ) .(L5 – L1) - P .(L2+L3) = 0 R2 .L2 = P .(L2+L3) +Q. 2 L - ( Ppl+Fđ ) .(L5 – L1) R2 = [349,325.(200+190)+131.200/2-(25,6+1309,95).(185-90)]/200 = 112,297 (N) M = - R1 .L2 + Q . 2 L + ( Ppl+Fđ ) .(L1 + L2) - P.L3 = 0 R1 .L2 = Q . 2 L + ( Ppl+Fđ ) .(L1 + L2) - P.L3 R1= [131.200/2+(25,6+1309,95).(90+200)-349,325.190]/200 = 1670,19 (N) Biểu ồ mômen trục chính (hình 2.11) L3 L2 A B C D E L1 P Q R1 R2 Fd Ppl+ L5 L6
67 Các lực tác dụng lên trục chính gồm có:
- Lực tập trung do trọng lượng trục gây nên: Q = 131(N) - Lực tập trung do khối lượng puly: Ppl = 25,6 (N)
- Lực tác dụng của bộ truyền đai: Fđ = 1309,95(N) Mx = 26199 (Nmm) - Phản lực của các gối đỡ : R1 = 1670,19( N)
R2 = 112,297 (N) - Tải thủy lực : P = 42000(N)
- Công thức tính mômen và đường kính:
2 2 75 , 0 ij ij td M T M 3 tdij ij ] [ 1 , 0 M d
- Đường kính dD tại vị trí ổ lăn
MD = 665000 ( Nmm) 2 2 75 , 0 D D tdD M T M 6650000,75.26199 684649,25(Nmm) ) ( 54 , 51 50 . 1 , 0 25 , 684649 3 mm dD Chọn dD = 55(mm)
* Chọn then cho trục tại vị trị lắp đai: d = 45 mm.
Tra bảng 9.1 T173[4] ta có:b=14mm, h=12mm. t1=7mm,t2=4,9mm.
68
69
70
H nh 2.15: Máy thử m n bạc Bimeta
71
2.8. THIẾT Ế MẠCH ĐIỆN ĐIỀU HIỂN
a. C s ngu ên tắc làm việc ể thiết kế mạch iện iều khiển
Nguyên ý àm vi c:
Đóng điện cho động cơ chính, động cơ chính quay ở chế độ mở máy, sau một khoảng thời gian quá độ động cơ chuyển sang chế độ ổn định với n = nđc lúc đó ta bắt đầu gia tải cho cụm trục chính - bạc. Ở đây ta sử dụng rơ le thời gian Rth để xác lập chế độ chuyển tiếp từ chế độ mở máy sang chế độ làm việc bình thường, ngay sau khi động cơ chuyển sang tốc độ ổn định và Rơ le thời gian chuyển chế độ thì động cơ bơm dầu được cấp điện và gia tải cho cụm trục chính. Bộ đếm số vòng quay trục động cơ được kích hoạt ngay sau khi động cơ thủy lực hoạt động tức là lúc tải bắt đầu được đặt lên cụm bạc – trục. Sau khoảng thời gian chạy xác định, ta thu được các số liệu và có thể vẽ được đồ thị mòn của bạc và tiến hành đánh giá bạc.
K1, làm các tiếp điểm thường mở của cuộn hút K1 đóng lại, làm đèn Đ1 sáng và động cơ chính quay. Tiếp điểm đóng cấp điện cho cuộn hút rơle thời gian Rth1. Sau khoảng thời gian được định sẵn trên rơle là 10s, các tiếp điểm thường mở đóng chậm , đóng lại, cấp điện cho cuộn hút K2, làm các tiếp điểm thường mở của cuộn hút K2 đóng lại, làm đèn Đ2 sáng và động cơ bơm dầu quay. Tiếp điểm thường mở đóng chậm đóng lại cấp điện cho cuộn hút role thời gian Rth2. Sau khoảng thời gian được định sẵn trên rơle là 5s, tiếp điểm thường mở đóng chậm đóng lại, cấp điện cho cuộn hút Ka, kích hoạt bộ đếm tốc độ quay của động cơ.
b. Tính năng kỹ thuật c a thiết bị thử mòn
- Kích thước khuôn khổ máy: Dài x Rộng x Cao = 2500x1355x405 - Tải trọng lớn nhất: Pmax = 42000N
- Công suất động cơ chính: N1 = 5 KW - Công suất động cơ bơm dầu: N2 = 1,5 KW
- Kích thước bạc thử: Dmin ÷ Dmax = 60 ÷125 (mm) dmin ÷ dmax = 50 ÷ 120 3 KN 1 1 Rth R2th1 1 1 Rth 1 2 Rth
72
Lmin ÷ Lmax = 30 ÷ 100
2.9. Qui trình vận hành máy
Bƣớc 1: Bật cầu dao cấp điện cho mạch điện điều khiển máy. Bƣớc 2: Chọn chế độ chạy máy : Tự động hay bằng tay
- T động :
B1: Gạt khóa K sang chế độ “Tự động”
B2: Ấn nút “Khởi động chế độ tự động” để bắt đầu chạy máy
Sau khi ấn nút để chạy máy thì động cơ chính sẽ quay. Sau khoảng thời gian được đặt sẵn trên rơle thời gian là 5s động cơ bơm dầu sẽ hoạt động, qua bơm bánh răng dầu được đưa đến piston tạo tải trọng tác dụng lên cụm bạc cần đo. Sau 10s kể từ khi động cơ bơm dầu hoạt động thì bộ đếm số vòng trục chính được kích hoạt.
B3: Muốn dừng ấn nút “Dừng” - Bằng tay :
B1: Gạt khóa K sang chế độ “Bằng tay”
B2: Ấn nút “Động cơ chính” để cấp điện cho động cơ chính quay
B3: Sau một khoảng thời gian máy chạy ổn định ấn nút “Động cơ bơm dầu” để cấp điện cho động cơ bơm dầu tạo tải tác dụng lên bạc cần kiểm tra.
B4: Sau khi tải ổn định ấn nút “Bật bộ đếm” để kích hoạt bộ đếm trục chính. B5: Muốn dừng ấn nút “Dừng”
- Chế độ hẹn giờ (đến số vòng quay mong muốn mà ta cài đặt, máy t động
dừng lại)
B1: Chọn chế độ chạy tự động
B2: Chọn chế độ hiển thị bộ đếm trục chính; 1x1; 1x10 hoặc 1x100 B3: Chọn số vòng quay của trục chính
B4: Ấn nút “Khởi động chế độ tự động” để bắt đầu chạy máy
Chú ý :
Khi động cơ được cấp nguồn điện để hoạt động thì tương đương sẽ có đèn báo của động cơ sáng. Muốn reset bộ đếm về “0” ta ấn nút “Reset bộ đếm”
73
Kết luận chư ng II
Qua nghiên cứu thiết kế thiết bị thử mòn ta có được kết quả về tính năng kỹ thuật của thiết bị như sau:
- Kích thước khuôn khổ máy: Dài x Rộng x Cao = 2500x 1355 x 405 - Tải trọng lớn nhất: Pmax = 42000N
- Công suất động cơ chính: N1 = 5 KW - Công suất động cơ bơm dầu: N2 = 1,5 KW
- Kích thước bạc thử: Dmin ÷ Dmax = 60 ÷125 (mm) dmin ÷ dmax = 50 ÷ 120 Lmin ÷ Lmax = 30 ÷ 100 - Chế độ vận hành và chạy máy:
+ Chế độ chạy tự động + Chế độ chạy máy bằng tay + Chế độ hẹn giờ
74
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU, THỬ NGHIỆM MÒN BẠC BIMETAL
Trong thực tế độ bền, tuổi thọ của chi tiết máy cũng như thiết bị phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố khác nhau như điều kiện làm việc, quá trình lắp đặt và vào quá trình chạy rà.... Trong điều kiện làm việc khắc nghiệt: tốc độ cao, tải trọng lớn, các chu kỳ làm việc liên tục trong điều kiện chịu rung động, vì vậy nó ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ cũng như độ tin cậy của các chi tiết máy.
Với điều kiện làm việc như vậy, các thiết bị, chi tiết máy cần được theo dõi, chăm sóc kiểm tra bảo dưỡng định kỳ nhằm khắc phục kịp thời những hư hỏng xảy ra.
Phần lớn máy móc (85%÷90%) không tiếp tục làm việc được vì nguyên nhân hao mòn các chi tiết, mà nguyên nhân chủ yếu là mòn cặp ma sát.
Các dạng hư hỏng bề mặt ma sát hay gặp.
- Mòn cặp ma sát trong quá trình làm việc: đây là dạng hư hỏng thường xuyên, nó nằm trong thiết kế ban đầu. Sau một quá trình làm việc các chi tiết cần phải được sửa chữa, phục hồi, hoặc thay mới.
- Trầy xước bề mặt do chế độ làm việc không hợp lý cũng như chất lượng bề mặt không tốt khi gia công để lại.
- Phá vỡ các nội, ngoại liên kết: bong tróc bề mặt giữa lớp ba bít và lớp vật liệu nền(ngoại liên kết: nứt vỡ lớp ba bít); (nội liên kết: do quá tải khi làm việc khi có sự cố bất ngờ...)
Trong phần này ta chỉ đề cập đếm dạng hỏng hay gặp là mòn cặp vật liệu cặp ma sát.
3.1. Định nghĩa m n.
Mòn là quá trình phá hủy lớp bề mặt của vật thể rắn trong tiếp xúc ma sát, giá trị mòn được đánh giá theo sự suy giảm kích thước của vật thể ma sát theo hướng vuông góc với bề mặt ma sát. Tốc độ mòn của cặp ma sát trượt phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu, hình dáng , kích thước và chất lượng bề mặt cũng như điều kiện làm việc: tải, vận tốc, nhiệt độ, bôi trơn...
75
Về nguyên tắc quá trình mòn phụ thuộc vào thời gian, có ba giai đoạn cơ bản: giai đoạn chạy rà, giai đoạn mòn ổn định và giai đoạn mòn khốc liệt.
3.2. Mòn c p ma sát
Mòn cặp ma sát là quá trình mòn tại bề mặt lắp ghép của chi tiết máy tiếp xúc có chuyển động tương đối trong điều kiện sử dụng. Quá trình mòn này có thể được thể hiện bằng hình dáng, kích thước khối lượng của bề mặt chi tiết hoặc làm biến dạng, mất liên kết, bong tách, chảy dẻo, ion hóa hình thành vật liệu mới hoặc xảy ra quá trình biến đổi vật lý lớp bề mặt tiếp xúc ma sát: bám dính, khuyếch tán hấp thụ, hợp kim hóa, ăn mòn, xâm thực....
Những đại lượng quan trọng để đánh giá mòn:
- Theo thời gian hoặc theo quãng đường ta có lượng mòn
- Tốc độ mòn theo thời gian được sử dụng để đánh giá quá trình mòn và so sánh với mòn tiêu chuẩn.
- Cường độ mòn của cặp ma sát là đại lượng đánh giá mòn trên một đơn vị chiều dài quãng đường ma sát thông qua thể tích mòn, khối lượng mòn hay chiều cao lớp mòn. Tùy theo từng trường hợp cụ thể có cường độ mòn thể tích, cường độ mòn khối lượng....
3.3. Phân loại mòn c a các c p ma sát
Sự tạo thành bề mặt mòn là kết quả tổng hợp của nhiều tác nhân cơ bản, nhưng khác nhau về cường độ và hình thức của các biến đổi về tính năng cơ lý hóa của vật liệu dưới tác động của yếu tố bên ngoài ( môi trường, áp suất, nhiệt độ, dạng ma sát, tốc độ dịch chuyển tương đối....) trong quá trình ma sát. Tập hợp các hiện tượng nói trên sẽ xác định dạng mòn. Sự đa dạng của vật liệu và điều kiện làm việc quyết định tính đa dạng của quá trình mòn cặp ma sát.
Mài mòn: Là một quá trình mòn khi có môi trường hạt mài trong vùng ma
sát. Có hai dạng mài mòn đó là mài mòn cơ hóa và mài mòn cơ học. Nguyên nhân là do có hạt mài cứng lọt vào vùng ma sát theo không khí, dầu bôi trơn....trong nhiều trường hợp mài mòn còn do chính các phần tử mòn cũng được hình thành trong quá trình ma sát.
76
Mòn ô xy hóa: Là quá trình phá hủy dần bề mặt của chi tiết ma sát, do tương
tác giữa các lớp bề mặt hoạt tính bị biến dạng dẻo với ô xy không khí hay của dầu bôi trơn hấp thụ trên bề mặt. Mòn ô xy hóa thể hiện ở sự hình thành ở các lớp màng hấp thụ hóa học của các hợp chất hóa học với kim loại với ô xy và sự bong tách của lớp màng đó ra khỏi bề mặt ma sát.
Tróc: Là quá trình phá hủy không cho phép bề mặt ma sát do kết quả hình thành mối liên kết kim loại cục bộ, biến dạng và phá hủy các liên kết đó, kèm theo sự bong tách các hạt kim loại hay bám dính các hạt ấy lên bề mặt tiếp xúc.
Mòn do mỏi: Là quá trình hư hỏng do mỏi xuất hiện ở những chi tiết chịu ma sát lăn và kết quả của sự phá hủy mãnh liệt các lớp kim loại bề mặt trong điều kiện đặc biệt của trạng thái ứng suất.
Một số dạng mòn khác: Mòn ép lún, bào mòn kim loại, xói mòn.... 3.4. Một số nguyên nhân và các dạng hư hỏng c a bạc
Đa số những hư hỏng của bạc đều liên quan đến những nguyên nhân cụ thể. Một số nhà sản xuất bạc đã nhận ra những nguyên nhân hư hỏng của bạc được phân loại theo thứ tự sau:
3.4.1. Thiếu b i tr n Thiếu dầu đã gây ra sự hỏng hóc cho bạc
Hình.3.1: Thiếu dầu đã g y ra hƣ hại của bạc
Thiếu dầu có thể xảy ra ngay sau khi đại tu động cơ. Đây là lúc bơm mồi hệ thống bôi trơn đóng vai trò cốt yếu trong sự bôi trơn bước đầu. Sau khi chạy rô đa, mọi chuyện đều có thể xảy ra. Cả sự thiếu dầu cục bộ lẫn thiếu dầu chung đều có
77
thể rò rỉ bên ngoài và do những hư hỏng của hệ thống cung cấp dầu cơ khí. Màng hút dầu nghẹt, bơm dầu hỏng, rãnh dẫn dầu nghẹt hay rò rỉ, lò xo của van giảm áp hỏng hay bạc mòn đều có thể làm ngưng sự lưu thông dầu bôi trơn.
Trong trường hợp động cơ, hệ thống cung cấp dầu cũng có thể bị nhiên liệu rỉ vào cạc te làm loãng đi do bơm nhiên liệu hỏng. Điều này sẽ làm giảm độ bền của lớp dầu phủ và ma sát tang sẽ làm bạc bị trầy sước.
3.4.2. Lắp ráp bạc kh ng úng
Lỗ dầu bị sai chỗ cũng làm ngưng nguồn dầu cung cấp cho bạc, khiến bạc mau hỏng. Luôn phải kiểm tra lỗ dầu ở bạc có thẳng hàng với lỗ dầu của nguồn cung cấp.
3.4.3.Bạc bị ăn m n
Hình.3.2: S ăn mòn bạc do axít hình thành trong dầu bôi trơn
Bạc bị ăn mòn do axit hình thành trong dầu bôi trơn được thể hiện bằng một bề mặt rỗ li ti và những vùng rộng lớn bị hư hại.
Sự ăn mòn xảy ra khi nhiệt độ dầu cao hơn 1500c và khi có chỗ xì hơi ở động cơ. Sự ăn mòn sẽ nặng them do sự cô đặc của dầu. Trong một số trường hợp, dầu bôi trơn không đúng cũng gây ra sự ăn mòn.
78
3.4.4.Bạc bị m n do d bẩn:
Hình.3.3:Bạc hƣ hại do chất bẩn bị ép vào bạc