M Ụ CL ỤC
K ết luận chương
3.1.5. Cặp ma sát giữa bánh xe treo cánh cửa cabin, cửa tầng di chuyển trên ray dẫn
ray dẫn hướng.
Công dụng của cụm bánh xe treo cánh cửa ca bin, cửa tầng: dẫn hướng cho cánh cửa di chuyển khi mở và khi đóng cửa.
Hình 3.6: Sơ đồ cấu tạo của cụm bánh xe treo cửa cabin, cửa tầng di chuyển trên day dẫn hướng
Trong đó: 1. Ray dẫn hướng 2. Bánh xe 3. Cánh cửa
3.1.6. Cặp ma sát giữa má trượt với ray dẫn hướng ca bin ( đối trọng).
Sơđồ cấu tạo cụm bạc trượt ở cac bin trên hình 3.7. Công dụng của bạc trượt ca bin: Dẫn hướng cho ca bin chạy dọc theo ray. Độ êm dịu của thang máy phụ thuộc vào việc điều chỉnh tốc độ của động cơ ( bằng cách thay đổi điện áp, tần số ), việc điều chỉnh khe hở giữa bạc trượt ray dẫn hướng và vào vật liệu làm bạc trượt, vào độ sai lệch của ray dẫn hướng khi chế tạo và khi lắp đặt tại hiện trường.
Yêu cầu cơ bản của má trượt là phải làm từ chất liệu chịu mòn và ma sát nhỏ
nhưng không được làm mòn ray dẫn hướng, mặt khác khi trượt trên ray phải êm, không gây tiếng ồn. Đồng thời trong kết cấu phải đảm bảo dễ dàng điều chỉnh khe hởđể tránh hiện tượng ca bin bị lắc hoặc bị mút bạc.
Hình 3.7
Sơđồ cụm bạc trượt dẫn hướng ca bin
1.Chi tiết giữ má trượt 2.Má trượt
3.Thân xoay má trượt 4.Thân ổ
5.Lò xo 6.Đai ốc
Má trượt 2 thông thường được làm từ vật liệu: gang, kim loại màu, vật liệu phi kim loại ( chất dẻo, gỗ phíp... ). Hệ số ma sát giữa ray và má trượt nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố: vật liệu, độ bóng bề mặt, chếđộ bôi trơn, môi trường làm việc ( nhiệt độ,
độẩm, bụi ... ) khi áp lực pháp tuyến và vận tốc trượt không thay đổi.
3.2. Nghiên cứu tính năng ma sát của cặp ma sát dẫn hướng trong thang máy
Tác giả nghiên cứu quy luật thay đổi hệ số ma sát của vật liệu thép làm ray dẫn hướng được dùng trong má dẫn hướng và vật liệu phi kim loại: nhựa PP ( của Nhật bản ) và gỗ phíp sừng ( của Liên xô cũ )
Khảo sát hệ số ma sát giữa hai bộđôi tiếp xúc: thép 45 – nhựa PP thép 45 – gỗ phíp sừng
3.2.1 Vật liệu phi kim loại gỗ phíp và nhựa PP
Ứng dụng vật liệu phi kim loại dùng trong ngành chế tạo máy ngày càng phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng, vì có những ưu điểm so với vật liệu kim loại: Giảm nhẹ trọng lượng của máy móc, nhất là trong ngành giao thông vận tải, hàng không, du hành vũ trụ. v.v..., có tính cách điện và cách nhiệt tốt, chịu ăn mòn hóa học, chịu ma sát. v.v...
3.2.1.1 Nhựa PP *Định nghĩa:
PP là nhựa nhiệt dẻo được sản xuất bởi quá trình polyme hóa các phân tử PP để
tạo thành các mạch phân tử polyme dài. Có nhiều cách khác nhau để liên kết các monome lại, nhưng đối với sản phẩm thương mại PP, một trong những cách phổ biến nhất là sử dụng các hệ xúc tác để chế tạo các mạch polyme tinh thể. Điều này tạo ra sản phẩm dạng bán tinh thể có tính chất vật lý, cơ học, và tính chất nhiệt tốt, tương ứng với dạng isoatactic PP (dạng tinh thể). Ngoài ra trong quá trình sản xuất PP, còn xuất hiện một dạng PP có độ mềm, có thể sử dụng như một chất bám dính, chúng có tính chất nhiệt và tính chất cơ kém hơn. Đó là dạng atactic PP (không tinh thể) (a-PP).
Cấu tạo: * Tính chất: a. Tính chất lý nhiệt (độ bền nhiệt) - Nhiệt độ nóng chảy cao tnc= 160 ÷170 oC - Ổn định ở 150 oC dưới tác dụng của ngoại lực - Chịu được nước sôi lâu, không biến dạng.
- Ở 155 oC, PP vẫn còn ở thể rắn, nhưng đến gần nhiệt độ nóng chảy PP chuyển sang trạng thái mềm (như cao su).
- Khi giảm từ nhiệt độ nóng chảy đến 120 oC, PP bắt đầu kết tinh nhiệt độ
kết tinh cao.
b. Khả năng chịu ánh sáng mặt trời
Do có nguyên tử H ở C bậc 3 linh động nên PP dễ bị oxi hóa, lão hóa.
Với PP không có chất ổn định thì dưới ánh sáng khuếch tán vẫn ổn định tính chất trong 2 năm. Tuy nhiên khi có ánh sáng trực tiếp thì chỉ sau vài tháng sẽ bị giòn và phá hủy ngay.
Với PP có chất ổn định (hoặc dùng muội than 2 %) dưới ánh sáng trực tiếp (tia cực tím) thì sau 2 năm tính chất không thay đổi, bền trong 20 năm.
c. Độ bền hóa học
Ở nhiệt độ thường, PP không tan trong các dung môi hữu cơ, ngay cả khi tiếp xúc lâu, mà chỉ trong các cacbuahydro thơm và clo hóa. Nhưng ở nhiệt độ trên 80 oC thì PP bắt đầu tan trong 2 loại dung môi trên.
Polyme có độ kết tinh lớn bền hóa chất hơn polyme có độ kết tinh bé
* Tóm lại:
PP là một trong những polyme được sản xuất và tiêu thụ với tốc độ lớn nhất trên thế giới. Nhu cầu PP trên thế giới đã tăng với tốc độ 6,8%/năm. Tỷ lệ vận hành công suất đạt mức khá cao (90%). Năm 2007, công suất PP toàn cầu đạt 49 triệu tấn, với nhu cầu là 44 triệu tấn. Các nước Đông Bắc Á, Tây Âu và Bắc Mỹ chiếm 70% nhu cầu toàn
cầu. Nhu cầu PP tại thị trường Ấn Độ tăng 13%, tại các nước SNG và Ban Tích tăng 11%, tại các nước Đông Bắc Á tăng 9% .
Đa số các nhà sản xuất mới đều có các công ty riêng ở Trung Đông, đặc biệt là ở Ả Rập Xêút. Theo dự báo, tốc độ sử dụng công suất sản xuất PP toàn cầu sẽ là 80 - 85%. Các nhà sản xuất PP lớn nhất trên thị trường hiện nay gồm: Basell Polyolefins, Borealis A/S, Innovene, Công ty Hóa chất Dow, Equistar Chemicals, Công ty Hóa chất Exxon Mobil, Reliance Industries Ltd., Saudi Basic Industries Corporation (SABIC), Sunoco Chemicals…
Nhựa là một trong những ngành công nghiệp non trẻ của Việt Nam và có tốc độ
tăng trưởng cao trong nền kinh tế. Theo thống kê, tốc độ tăng trưởng của ngành trong 10 năm qua khá mạnh với tốc độ tăng trưởng bình quân 15-20 %, đặc biệt trong giai
đoạn từ 2006- 2008 tốc độ tăng trưởng bình quân của ngành nhựa Việt Nam trên 30 %. Do ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế thế giới, tốc độ tăng trưởng của ngành nhựa năm 2009 chỉđạt 15 % so với năm 2008 và trong năm 2010 tốc độ tăng trưởng có thểđạt
được 15 %. Tuy nhiên so với các nước khác, chỉ số chất dẻo trên đầu người của Việt Nam khá thấp. Mức tiêu thụ trên đầu người trong năm 2005 đạt 25 kg, mục tiêu phấn đấu
đến năm 2010 đạt 40 kg/người. Mặc dù tốc độ xuất khẩu hàng nhựa của Việt Nam phát triển mạnh, xếp trên một số nước ở Đông Nam Á như Philipine, Indonesia… nhưng ngành nhựa Việt Nam phải nhập khẩu 80- 90 % nguyên liệu đầu vào.
3.2.1.2.Gỗ phíp
Gỗ phíp tấm được sử dụng phổ biến trong máy có các bộ phận ma sát, trong máy
điện là vật liệu cách li kết cấu cũng như làm vật liệu chịu hồ quang.
Về phương pháp chế tạo thì gỗ phíp là loại các tông nhựa chống thấm nhiều lớp. Quá trình chế tạo các tấm gỗ phíp gồm những thao tác chủ yếu sau: Giấy cho vào bể chứa gồm có dung dịch clorua kẽm
[ ZnCl2 + 2H2O 2HCl + Zn(OH)2 ] trong đó chất tác dụng là axit muối, ởđây trên bề mặt các sợi được tạo thành lớp dính các giấy với nhau, được cán trên một trục bằng
đồng đến độ dày cần thiết, đồng thời tiến hành nén vật liệu. Sản phẩm cán đó được cắt thành các tấm, được đưa ra phơi khoảng một ngày đêm ( để nâng cao độ pecgamin hóa ). Chúng chịu đựng một quá trình khử kiềm trong một loạt các bể chưa khuyếch tán gồm các dung dịch clorua kẽm tích tụ dần dần giảm xuống. Bể chứa cuối cùng là nước sạch. Sau khi khử kiềm các tấm gỗ phíp phải được sấy khô. Trong trường hợp cần uốn cong các tấm khí sấy được nhúng ướt và được ép ở máy ép thủy lực với nhiệt độ gần 100o C.
Nếu gỗ phíp cần chế tạo theo ý muốn phải làm theo khuôn mẫu phù hợp và chế tạo từ các tấm dày.
Ngoài kỹ thuật điện ra, gỗ phíp có chiều dày đến 25mm còn được chế tạo các chi tiết trong ngành chế tạo máy, chế tạo dụng cụ.
Gỗ phíp có độ dày từ 0,4 đến 8.0 mm chế tạo toàn khối; dày từ 8,0 đến 12 mm chế
tạo toàn khối hoặc dán; dày hơn 12 mm dán.
Các kích thước tấm gỗ phíp được quy định phụ thuộc vào mác:
Độ dài: trong giới hạn: 800 đến 2300 mm; chiều rộng: 550 đến 1400 mm.
Phụ thuộc vào mác nên màu sắc của gỗ phíp có thể phân biệt bằng sợi tự nhiên: nâu,
đỏ, đen và xám. Người ta thay đổi màu sắc của gỗ phíp bằng cách dùng các loại thuốc màu đặc biệt.
Bề mặt của gỗ phíp phải đều nhẵn, không có vết nứt, uốn nếp, có các vết lõm... Gỗ phíp chịu được gia công xử lý cơ học ( cưa, khoan, dập, tiện phay ) không có dấu hiệu tách lớp, đập vỡ và các hư hỏng khác
3.3.Thiết bị khảo sát ma sát cặp vật liệu thép 45 – nhựa PP, gỗ phíp dạng đĩa chốt 3.3.1.Sơđồ của máy ma sát MĐC N Fms 2 1 5 4 3 Hình 3.8:Sơđồ nguyên lý thiết bịđo ma sát dạng đĩa chốt - MĐC Trong đó : 1: Cần đo 2: Tải trọng 3: Đĩa ma sát quay. *Thông số cơ bản của máy MĐC 4: Mẫu thí nghiệm 5: Cảm biến.
Máy đo ma sát MĐC là loại máy thí nghiệm, với công suất tải nhỏ. Máy dùng loại động cơ một pha có công suất 120W.
- Đĩa ma sát được chế tạo từ vật liệu thép 45.
- Đường kính đĩa D = 320 mm. Đĩa có 3 cấp tốc độ 14, 30, 68 (v / p) - Tải trọng lớn nhất đặt lên mẫu = 150 N.
- Trong máy đo ma sát này ta dùng cảm biến tiếp xúc điện. Tức là khi các cơ cấu hoạt động: đĩa quay tạo ma sát với mẫu. Lực ma sát này sẽ tạo áp lực điện lên bộ phận chuyển đổi của cảm biến để đưa ra thông sốđo tương ứng với lực ma sát, từđó ta tính
được hệ số ma sát của mẫu so với đĩa. - Dưới đây trình bày bộ cảm biến trong đó biến đổi trực tiếp ứng suất cơ thành tín hiệu điện, tuy nhiên bộ cảm biến này chỉ nhạy cảm với sự thay đổi kích thước mà không nhạy với lực là hằng số. Hình 3.1: Bộ cảm biến áp lực * Nguyên lý đo của máy ma sát MĐC
Máy đo ma sát MĐC khảo sát hệ số ma sát phụ thuộc vào vận tốc trượt và tải trọng. Máy gồm hai bộ phận chính:
- Đĩa ma sát có chuyển động quay.
- Cần đo ma sát trượt có gắn cảm biến điện.
Nguyên lý như sau : Khi đĩa quay thì ở vùng tiếp xúc của đĩa với mẫu xuất hiện một lực ma sát trượt dưới tác dụng của tải trọng P (lực pháp tuyến). Hệ số ma sát này xác định như sau: - Hệ số ma sát : N F f ms 3.3.3. Các thông số cơ bản của thí nghiệm. - Tải trọng: m = 104 g - Tốc độ: + Tốc độ chậm: 13 (vòng / phút) ( + Tốc độ cấp nhanh : 35 ( vòng / phút ) ( - Cặp vật liệu: + Thép 45 và gỗ phíp + Thép 45 và nhựa PP
- Dạng ma sát: + Ma sát khô + Khí hậu bình thường 3.3.4. Đo và xử lý số liệu: a. Chuẩn cảm biến đo: Chuẩn sensor: Lực F ứng với tải (M) 0 1m 2m 3m Chỉ số dụng cụ (a) 7,54 7,66 7,77 7,89 Trong đó: - m là khối lượng 1 quả nặng (m = 104 g). - a là chỉ số hiện trên đồng hồđo. Hệ số chuẩn sensor: K = Trong đó: F :Tổng lực tác dụng = 8,9 35 , 0 23 , 0 12 , 0 24 . 6 K b. Trình tự thí nghiệm: Lắp và điều chỉnh mẫu thí nghiệm - Mẫu đo có dạng hình khối lập phương kích thước 15x10x10
- Các mẫu thí nghiệm phải được làm sạch và sấy khô trước khi sử dụng,
đạt độ chính xác, độ bóng quy định. - Đặt mẫu lên đĩa quay.
- Đặt tải trọng lên cần đo.
Hình 5.2: Mẫu đo.
c. Xử lý số liệu thực nghiệm
Sau khi làm xong thí nghiệm với các loại vật liệu trên . Tính hệ số ma sát theo công thức sau:
Trong đó:
Fms : Tính theo công thức sau dựa vào bảng chuẩn sensor Fms = a*K ( với a là chỉ số của dụng cụ qua mỗi lần đo )
Từ các số liệu tính toán trên bảng, sử dụng phần mềm của chương trình sử lý số
hiệu EXCEL để vẽ các biểu đồ thị thể hiện quan hệ giữa hệ số ma sát và vận tốc trượt.
KẾT LUẬN CHƯƠNG
- Cặp ma sát trượt và ray dẫn hướng của thang máy quyết định đến độổn định
đến độổn định khi vận hành. Khảo sát hệ số ma sát của chúng sẽ tạo điều kiện lựa chọn vật liệu thay thế.
- Hệ số ma sát của cặp vật liệu PP khá ổn định khi thay đổi vận tốc giá trị nằm trong khoảng 0,20,02.
- Hệ số ma sát của cặp vật liệu gỗ phíp có độổn định tương tự của nhựa PP. Tuy nhiên giá trị hệ số ma sát lớn hơn nằm trong khoảng0,230,03.
- Trong điều kiện ma sát khô với thép 45 cả hai vật liệu đều có khả năng chịu ma sát mòn, tuy nhiên hệ số ma sát của gỗ cao hơn 5- 10%.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- Luận văn đã trình bày tổng quan về thang máy và các cặp ma sát được sử dụng trong thang máy và các cặp ma sát được sử dụng trong thang máy nó quyết định đến độ ổn định và tuổi thọ của thang máy.
- Luận văn đã nghiên cứu lý thuyết về ma sát mòn cùng với các thiết bị đo làm cơ sở cho việc khảo sát hệ số ma sát của cặp ma sát má trượt và ray dẫn hướng.
- Đã khảo sát tính năng ma sát của vật liệu làm ray dẫn hướng thang máy đo là nhựa PP và vật liệu có khả năng tha y thế là gỗ phíp.
- Gỗ phíp và nhựa PP có tính năng ma sát tương tự nhau tuy nhiên gỗ phíp có giá trị lớn hơn tầm 5 10% và độổn định nhỏ hơn.
* Kiến nghị:
1. Có thể dùng gỗ phíp sừng để thay thế cho nhựa PP nhăp ngoại đêr làm má trượt cho bộ phận dẫn hướng cabin và đối trọng của thang máy. Trong các tổng hợp không có phụ tùng thay thế hoặc bị hạn chế về mặt thời gian, sửa chữa, thay thế .
2. Khảo sát thực tế từ 1992 đến nay việc sử dụng gỗ phíp sừng làm má trượt của bộ phận dẫn hướng cabin và đối trọng trong thang máy: tại chi nhánh TEXTIMEX- Hải Phòng ; Bệnh viện hữu nghị Hà Nội;Trung tâm giao dịch tiền tệ quốc tế (16 Tôn
Đản) – Hà nội; thư viện Hà Nội cho thấy thang máy vẫn hoạt động tốt chưa phải thay thế ray dãn hướng và vẫn hoạt động bình thường. Kết quả nghiên cứu có thể kiểm nhận trên các thang máy khác tại Việt Nam.
Luận án thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.Phan Thạch Hổ và
PGS.TS Phạm Văn Hùng và được sự góp ý, giúp đỡ của các đồng nghiệp trường cao
đẳng CNQP, bộ môn ma sát học - Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội…..
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đến TS.Phan Thạch Hổ và PGS.TS Phạm Văn Hùng , các thày giáo, các bạn đồng nghiệp bạn bè và gia đình đã gúp đỡ tạo mọi điều kiện để bản luận án được hoàn thành.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Văn Hùng – Ma sát học, Đại học Bách Khoa Hà Nội
2. Nguyễn Danh Vàn- Thang Máy- Nxb Đại học Quốc gia TP.HCM- 2006 3. Đào Trọng Thường – Máy nâng chuyển , Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1993. 4. Nguyễn Doãn Ý - Giáo trình ma sát mòn bôi trơn Tribology – ĐHBK Hà Nội.