- Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên đai.
2. Nghiên cứu xác định yêu cầu kỹ thuật sản phẩm:
2.3.2.1. Mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo + Hiện tƣợng.
+ Hiện tƣợng.
Xét hiện tƣợng mòn gây ra do vai chày tiếp xúc với bề mặt làm việc của cam Khi máy làm việc chuyển động thực hiện dẫn chầy các nhấp nhô của vai chầy và cam xít lại với nhau. Trong quá trình ấy xảy ra các cạnh sắc mài trƣợt trên bề mặt cam gây ra phá huỷ bề mặt cam bằng biến dạng dẻo hoặc nứt tách. Thật vậy, khi quan sát bề mặt cam mòn có rất nhiều vùng mòn có vết xƣớc.
+ Cơ chế mòn.
Vật liệu tách khỏi bề mặt thông qua biến dạng dẻo trong quá trình mòn do cào xƣớc có thể xảy ra theo vài chế độ biến dạng bao gồm cày (plowing), dồn ép vật liệu (wedge formation) và cắt.
Challen và Oxley đã phân tích ba chế độ biến dạng phân biệt trên của mòn do cào xƣớc sử dụng vùng đƣờng trƣợt gây ra bởi một nhấp nhô bề mặt lý tƣởng. Theo phân tích này, vật liệu giả thiết là tuyệt đối dẻo và các đỉnh nhấp nhô chỉ chịu biến dạng phẳng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cày: là hiện tƣợng tạo rãnh do hạt cứng trƣợt và gây ra biến dạng dẻo đối với vật liệu mềm hơn. Trong quá trình cày, vật liệu bị biến dạng và bị dồn sang hai bên của rãnh mà không bị tách ra. Tuy nhiên sau nhiều lần nhƣ thế phần vật liệu này có thể bị tách ra bởi cơ chế mỏi chu kỳ thấp. Quá trình cày cũng gây nên biến dạng dẻo của các lớp dƣới bề mặt và có thể góp phần vào sự hình thành mầm các vết nứt tế vi. Quá trình chịu tải và bỏ tải liên tuc (mỏi chu kỳ thấp và ứng suất cao) làm các vết nứt tế vi song song với bề mặt, phát triển, lan truyền, liên kết với nhau tạo thành các mảnh mòn mỏng. Trong trƣờng hợp vật liệu rất mềm nhƣ indium và chì, khối lƣợng mòn sinh ra rất nhỏ và vật liệu bị biến dạng sẽ dịch chuyển sang hai bên của rãnh.
Dồn ép vật liệu: Sự hình thành lƣợng vật liệu dồn ép ở phía trƣớc của hạt cứng
là một dạng mòn do cào xƣớc. Một hạt cứng khi chà sát trên bề mặt sẽ tạo nên một rãnh và một lƣợng vật liệu bị dồn ép ở phía trƣớc nó. Điều này thƣờng xảy ra khi tỷ số giữa sức bền cắt của bề mặt tiếp xúc với sức bền cắt của hạt cứng cao (0,5 1). Khi đó chỉ một phần vật liệu bị biến dạng sang hai bên rãnh, còn phần lớn sẽ dồn ép về phía trƣớc của hạt cứng tạo nên hiện tƣợng này.
Cắt: Dạng cắt của mòn do cào xƣớc xảy ra khi hạt cứng với góc tiếp xúc lớn di chuyển tạo nên rãnh và tách vật liệu ra khỏi rãnh dƣới dạng mảnh mòn có dạng giống nhƣ phoi dây hoặc vụn. Quá trình này xảy ra chủ yếu là do cắt còn lƣợng vật liệu bị biến dạng sang hai bên rãnh là rất nhỏ.
+ Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo.
Theo lý thuyết ma sát - mòn:
Tổng thể tích vật liệu đầu ép bị dịch chuyển bởi tất cả các nhấp nhô là: 2W.x tg tb
v
H (2.4)
Trong đó:
W: lực ép,
x: khoảng trƣợt của mỗi lần ép,
(tg )tb : giá trị trung bình của tất cả các nhấp nhô hình nón gọi là yếu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
H: độ cứng của bề mặt cam,
Theo Hokkirigawa và Kato đã phát triển và đƣa ra một công thức tính thể tích mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo tƣơng tự nhƣ phƣơng trình của Archard cho mòn dính thoả mãn một dải rộng của mòn do cào xƣớc là:
H x W k v abr . (2.5)
Trong đó: Kabr là hệ số mòn bao hàm cả tính chất hình học của các nhấp nhô, và xác xuất cắt của các nhấp nhô chứ không phải chỉ có xác xuất cày. Vì vậy, độ nhám ảnh hƣởng đến thể tích rõ ràng. Giá trị của kabr thay đổi trong dải từ 0,00001 đến 0,05, chọn kabr = 0,05 là giá trị lớn nhất.
Từ cơ chế và phƣơng trình định lƣợng trên ta có thể rút ra đƣợc các nhân tố mòn chi tiết cam nhƣ sau:
- Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ thuận với quãng đƣờng trƣợt. - Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ thuận với tải trọng pháp tuyến.
- Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ nghịch với giới hạn chảy hay độ cứng của vật liệu chi tiết cam đá mài.
- Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ nghịch với tính chất hình học của các nhấp nhô.
- Thể tích vật liệu cam mòn phụ thuộc vào sự tạo các hạt mài mới sắc làm tăng tốc độ mòn.
Với điều kiện làm việc của máy dập ZP33B với độ chính xác cao, nên có thể coi tải trọng pháp tuyến là không đổi. Mặt khác hình dạng của các hạt mài rất phức tạp, sự tạo mới các hạt mài mới sắc và quãng đƣờng trƣợt của hạt mài trên bề mặt cam là không khắc phục đƣợc. Vậy để khắc phục và hạn chế hiện tƣợng hỏng bề mặt cam do mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo ta chỉ đi nghiên cứu đảm bảo các yêu cầu sau:
- Độ cứng của vật liệu cam.
- Tăng độ bóng, làm giảm các nhấp nhô trên bề mặt chi tiết cam.
Xác định độ cứng của chi tiết cam đảm bảo điều kiện mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Để nén đƣợc 350000 vòng cam thì thể tích vật liệu bị mòn đƣợc tính theo công thức:
Vậy độ cứng của chi tiết cam sẽ là:
H 2¦WX(tg )350000
v
Trong đó:
+ (tg )tb là giá trị trung bình của tất cả các nhấp nhô hình nón gọi là yếu tố
độ nhám. Vì hạt mài Corindon có mạng tinh thể lập phƣơng, do đó giá trị trung bình của các góc sắc của hạt mài là 900
do vậy ta có: tb = 450.
+ x: là khoảng trƣợt của một lần ép, lấy bằng độ nhám cho phép của bề mặt cam với độ bóng Rz = 6,3; x = 0,0063mm.
+ W là lực ép: W=299,02 Kg suy ra: w= 2990,2 N + v: là thể tích mòn cho phép của bề mặt chi tiết cam
Với: R là bán kính vành cam 2R=401,5 mm
h là độ mòn cho phép của chi tiết cam: h = 0,2 mm
Vậy độ cứng tối thiểu của chi tiết cam đảm bảo điều kiện mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo sẽ là: H=237kg/mm2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.19: Vai chày miết trên bề mặt cam gây ra mòn cam