3. Đối tƣợng, mục đích, phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu
4.2.5. Mô tả phƣơng pháp đo
Để xác định lƣợng mòn của bi sử dụng phƣơng pháp đo so sánh sai lệch giữa đƣờng kính bi ban đầu (còn mới chữa đƣa vào sử dụng) so với đƣờng kính bi sau khi đã lắp đặt vào máy chạy có tải với các điều kiện môi trƣờng cụ thể.
Do số lƣợng bi trong một đai ốc bi là lớn và không xác định đƣợc chính xác từng viên bi đo trƣớc khi lắp bộ truyền vào máy và bi sau khi chạy thử nên sẽ lấy ngẫu nhiên 30 viên ( số bi trên các vòng ren làm việc) để đo sau đó lấy giá trị trung bình để so sánh giữa lần đo trƣớc khi chạy máy và sau khi chạy máy. Chênh lệch giữa hai giá trị này chính là lƣợng mòn trung bình của bi. Đối với mỗi viên bi sẽ đƣợc đo năm lần và lấy giá trị trung bình trong năm lần đo để ra giá trị kích thƣớc trung bình của bi.
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 69 Dụng cụ đo: Bi đƣợc định vị trên hai khối V1 và đƣợc kẹp chặt nhờ khối V2 và cơ cấu lò xo. Dụng cụ đo gồm hai khối V để định vị và kẹp chặt bi cần đo, hai thanh dẫn hƣớng cho khối V dịch chuyển, 01 bi chuẩn để chỉnh “0” đồng hồ so và đồng hồ so. Sau khi đã định vị và kẹp chặt bi, dịch chuyển toàn toàn bộ 2 khối V giữa hai thanh dẫn hƣớng, giá trị hiển thị nhỏ nhất trên đồng hồ so chính là vị trí tiếp xúc giữa đầu đo với đỉnh bi.
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý xác định kích thước bi cần đo
Các bƣớc thực hiện quá trình đo nhƣ sau:
- Bƣớc 1- Đo kích thƣớc bi trƣớc khi lắp đặt vào máy. Ghi lại kết quả và tính giá trị trung bình.
- Bƣớc 2- Lắp đặt bộ truyền vít me – đai ốc bi vào máy thí nghiệm cho máy chạy có tải với điều kiện môi trƣờng nhất định. Sau thời gian đã xác định, tháo bộ
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 70 truyền ra khỏi máy và đo kích thƣớc của 30 viên bi ngẫu nhiên trong đai ốc, ghi lại kích thƣớc từng bi sau đó lấy giá trị kích thƣớc trung bình của 30 viên.
Sai lệch về giá trị kích thƣớc trung bình của lần đo thứ nhất với lần đo thứ hai chính là lƣợng mòn trung bình của bi.
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 72
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 73
Chƣơng 4
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT
PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO TUỔI THỌ VÍT ME ĐAI ỐC BI CHUYỂN ĐỘNG ĐỨNG TRONG ĐIỀU KIỆN MÔI TRƢỜNG VIỆT NAM 4.1. Kết quả thí nghiệm
Do thời gian thực hiện đề tài ngắn nên không đủ thời gian để tiến hành thí nghiệm đến khi đạt kết quả nên đề tài đã lấy kết quả từ bộ truyền thực tế hiện đang đƣợc sử dụng tại đơn vị để khảo sát đánh giá. Hệ thống này tƣơng tự nhƣ mô hình thí nghiệm nhƣng có tải trọng và bộ truyền vít me lớn hơn. Đây chính là hệ thống nâng đƣợc Liên Xô cung cấp và đã đƣợc sử dụng gần 40 năm. Trong quá trình hoạt đã 3 lần thay đai ốc và cứ 5 năm tháo đai ốc và bi để đo và kiểm tra độ mòn của bi. Trong thời gian 10 năm đầu tiên môi trƣờng đặt thiết bị không bảo đảm đƣợc điều kiện môi trƣờng do tại thời điểm này chƣa có điều kiện cải tạo. Tuy nhiên sau lần thay đai ốc thứ 2 kết hợp cải tạo khoang thiết bị, môi trƣờng nhiệt ẩm đƣợc đảm bảo, thời gian hoạt động của bộ đai ốc thứ 2 đã đƣợc kéo dài đến 15 năm. Và hiện tại bộ thứ 3 đƣợc thay vào năm 2000 đến nay vẫn hoạt động tốt. Điều này cũng cho thấy việc cải thiện điều kiện môi trƣờng đã nâng cao tuổi thọ của đai ốc bi trong bộ truyền.
Qua khảo sát thực tế , kết quả đƣợc thống kê trong các bảng dƣới đây:
Bảng 4.1. Kết quả đo ổ bi thứ nhất Bi Đƣờng kính bi sau khi đã đƣợc chạy rà (mm) Đƣờng kính bi sau 5 năm hoạt
động (mm) Đƣờng kính bi sau 10 năm hoạt động (mm) 1 6.006 6.001 5.997 2 5.987 5.981 5.987 3 5.992 5.989 5.984 4 6.004 5.998 5.994
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 74 5 6.009 6.000 5.996 6 6.006 6.001 5.997 7 5.995 5.989 5.929 8 5.994 5.990 5.987 9 6.001 5.996 5.994 10 5,997 5.992 5.988 11 5,995 5.990 5.985 12 5,999 5.998 5.996 13 5,991 5.987 5.986 14 6,006 6.001 5.996 15 6,008 6.007 6.002 16 5,885 5.881 5.879 17 5,998 5.993 5.989 18 6,007 6.004 6.001 19 6,007 6.003 6.000 20 6,006 6.001 5.997 21 6,004 6.003 5.998 22 5,884 5.882 8.880 23 5,883 5.881 5.880 24 6,007 6.003 6.000 25 5,889 5.888 5.886 26 5,992 5.986 5.982 27 6,008 6.002 5.997 28 6,002 6.000 5.998 29 6,008 6.004 6.000 30 5,886 5.882 5.880 Giá trị trung bình 5.981 5.977 5,972
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 75 U11 = 5.981-5,977 = 0.004 mm = 4 µm.
Lƣợng mòn trung bình từ năm thứ 5 đến năm thức 10: U21 = 5.997 -5.972 = 0.005 mm = 5 µm.
Tổng lƣợng mòn trong 10 năm là 4 + 5 = 9 µm.
Bảng 4.2. Kết quả đo ổ bi thứ hai
Bi Đƣờng kính bi sau khi đã đƣợc chạy rà (mm) Đƣờng kính bi sau 5 năm hoạt động (mm) Đƣờng kính bi sau 15 năm hoạt động (mm) 1 5.998 5.996 5.992 2 5.987 5.983 5.980 3 6.002 6.001 5.984 4 6.004 6.000 5.997 5 5.998 5.994 5.990 6 6.001 5.999 5.993 7 5.998 5.996 5.993 8 6.002 6.001 5.998 9 5.997 5.994 5.990 10 5.997 5.995 5.990 11 5.995 5.990 5.985 12 6.001 5.998 5.995 13 5.991 5.990 5.986 14 6.003 6.001 5.996 15 6.003 6.001 5.995 16 5.895 5.895 5.890 17 5.989 5.986 5.980 18 6.007 6.004 6.000 19 6.006 6.003 6.001
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 76 20 6.003 6.001 5.996 21 6.004 6.003 6.000 22 5.984 5.980 5.975 23 5.893 5.891 5.890 24 6.002 6.001 5.996 25 5.998 5.995 5.990 26 5.995 5.993 5.990 27 6.005 6.002 5.998 28 6.001 5.999 5.995 29 6.007 6.004 5.999 30 5.896 5.891 5.887 Giá trị trung bình 5.988 5.986 5,981
Lƣợng mòn trung bình sau 5 năm hoạt động: U12 = 5.988-5,986 = 0.002 mm = 2 µm.
Lƣợng mòn trung bình từ năm thứ 5 đến năm thức 15: U22 = 5.986 -5.981 = 0.005 mm = 5 µm.
Tổng lƣợng mòn trong 15 năm là 2 + 5 = 7 µm.
Từ kết quả bảng 4.1 và bảng 4.2 vẽ đƣợc đƣờng cong mòn nhƣ sau:
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 77 Trong đồ thị Hình 4.1: Đƣờng cong số (I) chính là đƣờng cong mòn do nhà sản xuất đƣa ra, thiết bị đƣợc đặt trong môi trƣờng chuẩn. Đƣờng cong số (II) biểu diễn sự phụ thuộc của lƣợng mòn vào thời gian khi khảo sát mòn của bi trong bộ đai ốc thức 2 trong trƣờng hợp thiết bị đƣợc đặt trong môi trƣờng đƣợc cải thiện về điều kiện nhiệt độ và độ ẩm. Đƣờng cong số (III) biểu diễn sự phụ thuộc của lƣợng mòn vào thời gian khi khảo sát đai ốc thứ nhất trong trƣờng hợp thiết bị hoạt động trong thời ký đầu, điều kiện nhiệt độ, độ ẩm chƣa có điều kiện thiết kế theo nhƣ khuyến cáo của nhà sản xuất.
Từ kết quả thí nghiệm và từ đồ thị Hình 4.1 có thể kết luận nhƣ sau: Điều kiện môi trƣờng làm việc tại Việt Nam có ảnh hƣởng đến tuổi thọ, độ tin cậy của Vít me – đai ốc bi chuyển động đứng, tải trọng lớn có yêu cầu độ chính xác cao. Một thiết bị máy móc yêu cầu độ chính xác cao, độ an toàn trong quá trình sử dụng thì không cho phép có sự cố trong thời gian hoạt động, do đó độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị này cần phải đƣợc tính toán với mức tin cậy lớn hơn. Vít me – đai ốc bi khi làm việc trong từng điều kiện môi trƣờng cụ thể, khi tính toán tuổi thọ cần phải có thêm hệ số bổ sung. Hệ số này sẽ đặc trƣng cho từng điều kiện làm việc khác nhau. Nhƣ vậy độ tin cậy và tuổi thọ của vít me – đai ốc bi mới đảm bảo.
- Khi làm việc trong điều kiện Việt Nam, lƣợng mòn của vít me – đai ốc bi tăng lên so với điều kiện môi trƣờng tiêu chuẩn.
4.2. Phƣơng pháp nâng cao tuổi thọ vít me – đai ốc bi chuyển động đứng tải trọng lớn trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm Việt Nam
Qua kết quả nghiên cứu về ảnh hƣởng của điều kiện khí hậu Việt Nam đến tuổi thọ của cơ cấu vít me – đai ốc bi nói chung. Áp dụng kết quả trên vào Hệ thống nâng dạng vít me đang sử dụng tại đơn vị Bộ Tƣ lệnh Bảo vệ Lăng Chủ tịch Hồ |Chí Minh, hệ thống đƣợc Liên Xô thiết kế và chế tạo, lắp đặt, sử dụng tại Việt Nam. Hệ thống đã hoạt động hơn 40 năm, chƣa đƣợc thay thế, hiện nay dầu bôi trơn cho hệ thống này vẫn phải nhập trực tiếp từ Nga, gây ra nhiều khó khăn, tốn thời gian, ảnh hƣởng đến quá trình vận hành của hệ thống.
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 78 Qua kết quả nghiên cứu, học viên đề ra hai giải pháp khắc phục mòn, nâng cao tuổi thọ cho hệ thống này trong điều kiện môi trƣờng nhiệt độ, độ ẩm của Việt Nam hiện nay nhƣ sau:
4.2.1. Khắc phục về môi trƣờng làm việc
Tạo ra môi trƣờng nhiệt độ, độ ẩm bảo đảm sát nhất với điều kiện tiêu chuẩn. Hiện nay hệ thống nâng đƣợc đặt trong một khoang riêng (khoang thang), do đó có thể tạo ra cho khoang này một môi trƣờng gần sát với môi trƣờng chuẩn bằng việc bảo ôn cách nhiệt cho khoang thang và sử dụng đƣờng ống hơi dẫn khí có sẵn từ hệ thống điều hòa trung tâm của Công trình Lăng vào khoang thang, đặt các cảm biến kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm cho khoang này.
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 79
4.2.2. Chọn chế độ bôi trơn phù hợp với điều kiện thực tế
- Hiện nay đang sử dụng dầu bôi trơn của Nga có độ nhớt và tính chất tƣơng đƣơng với dầu SEA 20W chỉ phù hợp cho các nƣớc ôn đới (bôi trơn tốt nhất ở điều kiện -100C). Để bảo đảm phù hợp cho điều kiện Việt Nam, có thể thay thế bằng loại dầu bôi trơn hiện nay đang có sẵn trên thị trƣờng với chỉ số độ nhớt đa cấp SEA20W-50. Loại này rất phù hợp với điều kiện khí hậu vùng phía Bắc Việt Nam, có dải nhiệt độ thay đổi lớn giữa mùa đồng và mùa hè. Loại này giá thành cao hơn do nhà sản xuất phải thêm một số chất phụ gia vào dầu bôi trơn.
- Chọn dầu bôi trơn theo mùa: Đối với mùa hè sử dụng dầu có chỉ số độ nhớt SEA40W, mùa đông sử dụng loại dầu có chỉ số độ nhớt SEA20W. Đối với phƣơng án này thì giá thành rẻ nhƣng phải mất nhân công vệ sinh toàn bộ trƣớc khi thay loại dầu bôi trơn khác.
4.2.3. Biện pháp khi thiết kế hệ thống cho điều kiện Việt Nam
Căn cứ vào kết quả thí nghiệm ta có thể xác định hàm hồi quy hệ số tuổi thọ theo môi trƣờng khí hậu Việt Nam để từ đó có đƣợc hệ số đặc trƣng cho điều kiện khí hậu tại Việt Nam, làm cơ sở để tính toán độ tin cậy, tuổi thọ vít me đai ốc bi cho hợp lý.
Do điều kiện về thời gian và quy mô của đề tài nên chƣa thể tiếp túc nghiên cứu đƣa ra đƣợc hệ số đặc trƣng thể hiện sự ảnh hƣởng của điều kiện môi trƣờng Việt Nam đến tuổi thọ, độ tin cậy và độ mòn của vít me – đai ốc bi.
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 80
KẾT LUẬN CHUNG
KẾT LUẬN
Học viên đã nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đối với bộ truyền vít me – đai ốc bi dùng trong hệ thống nâng thẳng đứng, tải trọng lớn, độ chính xác cao và nhận thấy rằng trong điều kiện môi trƣờng nhiệt độ, độ ẩm ở Việt Nam, cơ cấu vít me đai ốc bi mòn nhanh hơn so với các điều kiện môi trƣờng làm việc nhà sản xuất đề nghị, làm cho tuổi thọ của bộ truyền giảm so với tiêu chuẩn của nhà sản xuất.
Trên cơ sở đó đƣa ra phƣơng án khắc phục, phục vụ cho nhu cầu thực tiễn của đơn vị nhằm duy trì sự hoạt động ổn định của hệ thống hiện nay, kéo dài tuổi thọ của bộ truyền vít me – đai ốc bi, bảo đảm hoạt động tốt trong điều kiện chƣa có hệ thống mới thay thế.
Mặc dù tác giả đã cố gắng và cẩn thận trong việc lựa chọn nội dung cũng nhƣ trình bày bài luận văn. Tuy nhiên. chắc chắn trong nội dung luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, do trình độ nhận thức còn hạn chế. Vậy tác giả rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp của các nhà khoa học và đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn chỉnh hơn.
KIẾN NGHỊ
Từ quá trình tích lũy, nghiên cứu, thực hiện thí nghiệm đã chỉ ra sự ảnh hƣởng của điều kiện nhiệt độ, độ ẩm ở Việt Nam tới tuổi thọ của vít me – đai ốc bi. Do đó cần phải chú ý trong tính toán thiết kế và có chế độ vận hành, bảo dƣỡng, sửa chữa hợp lý cho từng vùng khí hậu khác nhau:
- Trong tính toán thiết kế cần phải nghiên cứu tính thêm hệ số tuổi thọ và đọ tin cậy trong công thức tính tuổi thọ.
- Chọn chế độ bôi trơn phù hợp theo mùa hoặc chọn dầu bôi trơn phù hợp cho vùng.
- Thiết lập môi trƣờng làm việc sát nhất với môi trƣờng chuẩn do nhà sản xuất khuyến cáo.
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 81
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập một,
Nhà xuất bản Giáo dục 2007.
2. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập hai,
Nhà xuất bản Giáo dục 2007.
3. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, 2, 3, Nhà xuất bản Khoa học và K thuật.
4. Nguyễn Trọng Hiệp, Giáo trình chi tiết máy tập 1, 2, Nhà xuất bản Giáo dục 2007. 5. Phạm Hùng, Nguyễn Phƣơng, Cơ sở máy công cụ, Nhà xuất bản Khoa học và K
thuật, 2007.
6. Trần Đức Toàn, Nguyễn Thị Thu Hà, Phạm Văn Hùng (2015), Nghiên cứu đánh giá hệ thống thiết bị thử nghiệm và đo mòn vít me – đai ốc bi trong điều kiện môi trường TCVN 7699-2-30. Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 1 + 2 năm 2015, ISSN 0866-7056.
7. Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng (2005) Ma sát học. Nhà xuất bản Khoa học và K thuật.
8. Nguyễn Doãn Ý (2009) Xử lý số liệu thực nghiệm trong kỹ thuật. Nhà xuất bản Khoa học và K thuật.
9. Đào Trọng Hiệp (2007) Chi tiết máy – tập 1, 2. Nhà xuất bản Giáo dục.
10. Nguyễn Doãn Ý (2008) Giáo trình ma sát, mòn và bôi trơn Tribology. Nhà xuất bản Khoa học và K thuật.
Tiếng Anh
11. NSK Motion anh control (2008) Precision Machine Components.
12. Hiwin Technologies Company (2000) Ballscrews technical information.
13. Steimeyer Catalog Intruduction.
14.Nskeurope.com
Đặng Đình Nghĩa – CH2012B 83 16. Ks-kurim.cz.
17. Milwaukeemachining.com.