2.1. Chọn đối t−ợng nghiên cứu
Đối t−ợng nghiên cứu ở đây là một chi tiết cụ thể: bánh sao chủ động, máy kéo bánh xích T130. Một số mẫu kiểm tra đ−ợc cắt từ bánh sao mới và bánh sao đ1 mòn cần hồi phục
2.2. Giới hạn nghiên cứu
Trong các ph−ơng pháp hàn nóng chảy, thì hàn hồ quang trong môi tr−ờng khí bảo vệ hiện nay đang ngày càng đ−ợc ứng dụng rộng r1i do các −u điểm của nó. Nhóm ph−ơng pháp hàn này đ−ợc chia thành nhiều ph−ơng pháp khác nhau đ−ợc dựa trên cơ sở loại điện cực và loại khí bảo vệ, cụ thể gồm:
+ Hàn MIG (Metal Inert Gas): hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi tr−ờng khí trơ.
+ Hàn MAG (Metal Active gas): Hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi tr−ờng khí bảo vệ hoạt tính CO2.
- Hàn bằng điện cực không nóng chảy trong môi tr−ờng khí bảo vệ là khí trơ. TIG (Tungsten Inert Gas).
Phạm vi của đề tài chỉ giới hạn nghiên cứu các yêu tố công nghệ cơ bản ảnh h−ởng tới chất l−ợng lớp đắp bánh sao chủ động khi hàn MAG.
2.3. Ph−ơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Ph−ơng pháp nghiên cứu lý thuyết
Tìm hiểu qúa trình làm việc của bánh sao chủ động thông qua việc tìm hiểu động học cũng nh− động lực học của bộ chuyển động xích, trên cơ sở đó thấy đ−ợc ảnh h−ởng của các thông số cấu trúc đến hiệu quả làm việc của bộ chuyển động xích nói chung và của bánh sao chủ động nói riêng. Đồng thời
trên cơ sở đó lựa chọn công nghệ hợp lý về tiêu chuẩn công nghệ.
Tìm hiểu các yếu tố công nghệ của ph−ơng pháp hàn MAG khi hàn đắp chi tiết bánh sao chủ động. Qua đó tìm ra ph−ơng pháp, các yếu tố công nghệ cơ bản ảnh h−ởng trực tiếp đến chất l−ợng của lớp đắp cũng nh− năng suất và hiệu quả kinh tế của công nghệ hàn.
2.3.2. Ph−ơng pháp nghiên cứu thực nghiệm
Trên cơ sở về lý thuyết, dựa vào điều kiện cũng nh− yêu cầu thực tế lựa chọn thiết bị hàn, dây hàn… cũng nh− các thông số công nghệ. Một số thông số đ−ợc lựa chọn nhờ thực nghiệm để đảm bảo chất l−ợng lớp hàn đắp trên bánh sao chủ động.
D−ới đây trình bày sơ l−ợc về các ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng lớp hàn đắp và ph−ơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm.
2.3.3. Kiểm tra đánh giá chất l−ợng lớp đắp
2.3.3.1. ý nghĩa của công tác kiểm tra đánh giá
Vật kiểm tra đánh giá chất l−ợng của kết cấu hàn nói chung chiếm một vai trò quan trọng trong công nghệ hàn.
Công tác kiểm tra nhằm kiểm nghiệm các tính chất cơ học, hoá học, kim loại học và xác định các khuyết tật. Ngoài ra công tác kiểm tra còn đ−ợc dùng để phân loại các quy trình hàn và trình độ thợ hàn, xác định tính chất kim loại cơ bản, kim loại mối hàn...
Đối với việc hàn đắp bề mặt chi tiết thì công tác kiểm tra nhằm xác định tính chất cơ học (Đặc biệt là độ cứng và độ chịu mài mòn) và việc kiểm tra kim loại học càng có ý nghĩa quan trọng hơn. Với phạm vi của đề tài nghiên cứu thì công tác kiểm tra đánh giá chất l−ợng lớp đắp là không thể thiếu. Vì thông qua việc kiểm tra xác định đ−ợc các chỉ tiêu cần đánh giá, từ đó cho các kết quả cần khảo nghiệm nh− đ1 trình bầy.
2.3.3.2. Các ph−ơng pháp kiểm tra đánh chất l−ợng lớp hàn đắp
Có nhiều kiểm tra tiêu chuẩn h−ớng tới đối t−ợng là cấu trúc mối hàn nhằm xác định khả năng đáp ứng các điều kiện làm việc của mối hàn.
Trong các kiểm tra, các mẫu mối hàn đ−ợc mang đánh giá theo các quy trình kiểm tra riêng biệt, kết quả kiểm tra thông th−ờng đ−ợc trình bày bằng các mẫu văn bản chuẩn. Việc lựa chọn ph−ơng pháp hay quy trình kiểm tra phụ thuộc nhiều yếu tố: Yêu cầu cần khảo sát, đặc tính kỹ thuật, kiểu kết cấu hàn....
Hình 2.1. Các ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng lớp hàn đắp
- Thử kéo - Thử uốn - Đo độ cứng - Đo độ dai va đập - Thử độ bền mỏi - Thử độ dẻo - Xác định hệ số ma sát và c−ờng độ mài mòn. - Kiểm tra độ bền bám dính - Phân tích hoá học - Kiểm tra ăn mòn
- Kiểm tra l−ợng khí Hyđ rô
- Kiểm tra cấu trúc vĩ mô - Kiểm tra cấu trúc vi mô - Kiểm tra mặt gẫy
- Kiểm tra bằng mắt - Kiểm tra bằng bức xạ - Kiểm tra bằng bột từ tính - Kiểm tra xuyên thấu - Kiểm tra áp lực - Kiểm tra bằng rò rỉ - Kiểm tra bằng âm thanh
- Kiểm tra bằng phát xạ âm thanh Cơ học Hoá học Cấu trúc Kiểm tra phá huỷ Kiểm tra không phá huỷ Ph−ơng pháp kiểm tra
Hiện nay trên thế giới tồn tại nhiều ph−ơng pháp, quy trình kiểm tra theo nhiều bộ tiêu chuẩn khác nhau song có thể tập hợp các ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng lớp hàn đắp thành các nhóm nh− hình 2.1. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các ph−ơng pháp kiểm tra đ−ợc thành hai nhóm chính: kiểm tra phá hủy và kiểm tra không phá hủy.
1. Kiểm tra phá huỷ (còn gọi là kiểm tra huỷ thể)
Trong nhóm ph−ơng pháp này các mối hàn sau khi hàn xong đ−ợc cắt thành các mẫu thử theo tiêu chuẩn. Các mẫu thử này đ−ợc đem ra khảo sát d−ới nhiều hình thức khác nhau.
Các ph−ơng pháp kiểm tra phá huỷ bao gồm: kiểm tra trình độ sản xuất hàn, kiểm tra cơ học, kiểm tra kim loại học, phân tích hoá học, kiểm tra ăn mòn và kiểm tra tính hàn.
2. Kiểm tra không phá huỷ
Nếu thực hiện bằng ph−ơng pháp phá huỷ thì kết cấu hàn sau khi đ−ợc kiểm tra sẽ không sử dụng đ−ợc nữa, vì vậy cần thực hiện các ph−ơng pháp kiểm tra không phá huỷ.
Các ph−ơng pháp kiểm tra không phá huỷ bao gồm: thanh tra kỷ thuật, thử kín n−ớc, phóng xạ, siêu âm, từ tr−ờng, thử tải.
Hiện có rất nhiều thiết bị kiểm tra vật liệu cũng nh− chất l−ợng hàn đắp hiện đại, đảm bảo độ chính xác cao. Các kết quả kiểm tra mà chúng tôi tiến hành trong luận văn này đ−ợc thực hiện hầu hết là trên các loại máy nh− vậy của Tr−ờng Đại học Bách khoa - Hà Nội (sẽ đ−ợc giới thiệu kỹ hơn ở phần kết quả nghiên cứu thực nghiệm).
2.3.4. Ph−ơng pháp xử lý kết quả thí nghiệm
Để lựa chọn các thông số công nghệ, tiến hành một số thí nghiệm. Xử lý kết quả thí nghiệm bao gồm các b−ớc sau:
ở mỗi điểm thí nghiệm với m lần lặp lại (m=3) có thể có những giá trị của thông số ra khác quá nhiều so với giá trị trung bình, những giá trị này cần phải đ−ợc kiểm tra xem có đáng tin cậy hay không. Nếu không đáng tin cậy cần loại bỏ và nên làm thí nghiệm bù để đảm bảo số lần lặp lại ở các thí nghiệm là nh− nhau. Những giá trị nghi ngờ là giá trị lớn nhất và nhỏ nhất. Có nhiều tiêu chuẩn loại bỏ sai số thô, d−ới đây trình bày cách sử dụng một trong các tiêu chuẩn đó:
- Tính gía trị trung bình thực nghiệm Yvà ph−ơng sai thực nghiệm S2 theo các công thức sau: m Y Y m 1 i i ∑ = = (2.1) ∑ = − − = < m 1 i 2 i 2 ) Y Y ( 1 m 1 ) 25 m : khi ( S (2.2) ∑ = − = ≥ m 1 i 2 i 2 ) Y Y ( m 1 ) 25 m : khi ( S (2.3)
- Tính giá trị chuẩn thực nghiệm của các giá trị nghi ngờ theo các công thức sau ( 2
S S= ):
Đối với giá trị lớn nhất:
S Y Y V max max − = (2.4) Đối với giá trị nhỏ nhất:
S Y Y V min min − = (2.5)
- Tra bảng (bảng XVIII - [24] tìm giá trị chuẩn lý thuyết Vm;α với m (số lần lặp lại thí nghiệm) = 3 và α (mức ý nghĩa) = 0,05 ta có V3;0,05=1,412.
- So sánh giá trị chuẩn thực nghiệm với giá trị lý thuyết. Nếu Vmax (Vmin) > Vm;α thì giá trị lớn nhất (nhỏ nhất) phải loại bỏ.
- Sai số tuyệt đối: m S tα;v = δ (2.6) - Sai số t−ơng đối:
Y
δ =
∆ (2.7) Với α = 0,05; v = m - 1 = 2, tra bảng (bảng III - [24]) có tα;v= 4,403.
Nếu sai số qúa lớn (∆ > 10 ữ 20%)[24] thì cần phải tăng số l−ợng thí nghiệm lặp lại.
3. Kiểm tra đồng nhất ph−ơng sai (theo tiêu chuẩn Kohren)
Mức độ không đồng đều của điều kiện thí nghiệm của mức độ nhiễu đ−ợc kiểm nghiệm bằng ph−ơng pháp đánh giá đồng nhất ph−ơng sai theo tiêu chuẩn phân bố thống kê. ở đây sử dụng chuẩn Kohren (chuẩn G). Cách kiểm tra đ−ợc tiến hành nh− sau:
- Lập tỷ số giữa ph−ơng sai thực nghiệm lớn nhất với tổng các ph−ơng sai thực nghiệm ở tất cả các điểm thí nghiệm:
∑ = = N 1 j 2 j 2 max S S G (N =5 - số điểm thí nghiệm) (2.8)
- Tra bảng (bảng VII - [24]) xác định giá trị thống kê của chuẩn Kohren với: γ = m-1=3-1=2; k = N(m-1) = 5(3-1) = 10; α = 0,05 có Gγ;k;α=0,445.
- So sánh chuẩn Kohren tính toán với chuẩn Kohren tra bảng. Nếu G < Gγ;k;α thì ph−ơng sai ở các thí nghiệm là đồng nhất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4. Đánh giá ảnh h−ởng thực sự của thông số vào (X) đến thông số ra (Y)
ở đây dùng tiêu chuẩn Fisher F và đ−ợc tiến hành nh− sau: - Xác định: ∑ = − − = N 1 j 2 0 j 2 x (Y Y ) 1 N m S (2.9)
trong đó: ∑ = = N 1 j j 0 Y N 1 Y (2.10) - Xác định: ∑ = = N 1 j 2 j c S N 1 S (2.11) - Xác định: 2 c 2 x S S F= (2.12)
- Tra bảng (bảng III - [24]) với k1=N-1=5-1=4; k2=N(m-1) = 5(3-1) =10 và
α=0,05 có: Fk;k ; 3,48 2 1 α = . - Nếu F > k;k ;α 2 1
F thì ảnh h−ởng của thông số vào đến thông số ra là đáng kể thực sự.
5. Vẽ đồ thị ảnh h−ởng của thông số vào đến thông số ra
Trục hoành biểu diễn thông số vào, trục tung biểu diễn thông số ra. Ngoài giá trị trung bình (Y=Ytb) của thông số ra, trên đồ thị còn biểu diễn cả khoảng phân tán thực tế của các giá trị của thông số ra ở mỗi điểm thí nghiệm. Khoảng phân tán này đ−ợc xác định bởi giá trị thông số ra lớn nhất (giới hạn trên Ytr =Y+δ) và nhỏ nhất (giới hạn d−ới: Yd =Y−δ).
Qua đồ thị có thể đánh giá ảnh h−ởng của thông số vào đến thông số ra và lựa chọn thông số vào.
3. cơ sở nghiên cứu lý thuyết
3.1. Nghiên cứu quá trình làm việc của bộ phận chuyển động xích động xích
3.1.1. Các kích th−ớc cơ bản của bộ phận di động xích
Các số liệu cơ bản của xích một số máy kéo cho ở phụ lục 3.1. Các công thức để tính toán các kích th−ớc cơ bản theo sơ đồ bộ phận di chuyển xích (hình 4.1) cho ở phụ lục 3.2 (trong phụ lục này Sđl là độ lún)
Hình 3.1. Các kích th−ớc chính của bộ phận di chuyển xích
lx- b−ớc xích, mm; Sr - chiều cao r1nh lăn trên trục khớp(bản lề), mm; St b - khoảng cách từ trục khớp đến mấu bám, mm; Lb- khoảng cách giữa các trục của bánh chủ động(bánh sao) và bánh dẫn h−ớng, cm; Lk- khoảng cách giữa các trục của bánh tỳ đầu và bánh tỳ cuối, cm; lk- khoảng cách giữa các trục của các bánh tỳ liền nhau, cm; lđ- khoảng cách giữa các trục của các bánh đỡ liền nhau, cm; cbs- khoảng cách giữa các trục của bánh tỳ cuối và bánh chủ
ψ1 ψ2
động, cm; cbd- khoảng cách giữa các trục của bánh tỳ đầu và bánh dẫn h−ớng, cm; cđs- khoảng cách giữa các trục của bánh đỡ cuối và bánh chủ động, cm; rbs-k- bán kính đến trục khớp của bánh sao, cm; rbd-k- bán kính đến trục khớp của bánh dẫn h−ớng, cm; rbd- bán kính đến bề mặt lăn của bánh dẫn h−ớng, cm; rbt- bán kính đến bề mặt lăn của bánh tỳ, cm; hbs- chiều cao trên r1nh lăn đến trục bánh chủ động, cm; hbd- chiều cao trên r1nh lăn đến trục bánh dẫn, cm; ψ1- góc nâng(góc nghiêng) phần sau xích(phần làm việc), 0; ψ2- góc nâng phần tr−ớc xích,0; βbs- góc bao của mắt xích ở bánh sao,0; βbd- góc bao của mắt xích ở bánh dẫn,0.
3.1.2. Động học của bộ phận di chuyển xích
Nếu chấp nhận: xớch là một dải mềm lý t−ởng (tuyệt đối không bị gión), khi bỏnh chuyển ủộng quay với vận tốc gúc ωk, mỏy kộo sẽ chuyển ủộng với vận tốc ủều. Chuyển ủộng của một ủiểm của xớch ủược xem là tổng của cỏc chuyển ủộng: chuyển ủộng tương ủối so với khung của mỏy kộo do cú sự
quay của xớch (với vận tốc v0) và chuyển ủộng theo do cú sự di chuyển của mỏy kộo (với vận tốc vT). Trong trường hợp khụng cú quay khụng hay trượt ở
vựng cung sẽ có v0 = vT và đ−ợc xỏc ủịnh nhờ cụng thức: vT =rkωk, (3.1) trong ủú: π = 2 l r x k - bỏn kớnh ủộng học lý thuyết của bỏnh bỏnh sao. Vận tốc tuyệt ủối của mọi ủiểm trờn xớch (va) là vộc tơ tổng của vận tốc tương ủối v0 và vận tốc theo vT (hỡnh 3.2) Hình 3.2. Sơ đồ xác định các vận tốc bộ phận di chuyển xích
Vận tốc tuyệt ủối của ủiểm ở vựng cung ủược xỏc ủịnh theo cụng thức: va = v02 +v2T +2v0vTcosα (3.2) Vận tốc tuyệt ủối của ủiểm ở vựng tiếp xỳc (với đất) bằng khụng nếu khụng cú truợt của xớch. Trong trường hợp này vận tốc tương ủối và vận tốc theo bằng nhau và ngược chiều nhau: α = π và va = 0.
Với ủiểm ở phần trờn của xớch, phần này thường nằm ngang, cú α = 0. ðộ
lớn của vận tốc tuyệt ủối theo cụng thức (3.2) là va = 2vT.
Do xớch khụng phải là một dải mềm lý tưởng mà gồm nhiều mắt xớch riờng biệt, ủiều này dẫn ủến cú một số sai khỏc lớn trong ủộng học của cơ cấu xớch.
Trờn hình 3.3 biểu diễn phần sau của xớch. Nếu chấp nhận mặt ủường cứng tuyệt ủối và trục của bỏnh tỳ sau lắp cứng với khung của mỏy kộo (khụng cú nhớp hay lũ xo), sự di chuyển của mắt xớch 1 từ vựng tiếp xỳc vào vựng sau của xớch sẽ xảy ra một lần ở thời ủiểm khi bỏnh tỳ sau chuyển ủến mắt xớch sau 2. ðiều này ảnh hưởng ủến ủộng học của cơ cấu xớch và dẫn ủến sự chuyển ủộng khụng ủều của xớch. Hiện tượng này cú tớnh chu kỳ. Chu kỳ
bằng thời gian bỏnh tỳ di chuyển trờn một mắt xớch, cú nghĩa là phụ thuộc vào chiều dài của mắt xớch lx (b−ớc xích)và vận tốc của chuyển ủộng.
Hình 3.3. Sơ đồ di chuyển của mắt xích cuối cùng từ vùng tiếp xúc vào phần sau của xích
ωk ψ1
Sự chuyển ủộng khụng ủều của phần sau của xớch sẽ nhỏ hơn khi gúc ψ1 nhỏ hơn, khi chiều dài mắt xớch lx nhỏ hơn và khi ủường kớnh của bỏnh tỳ lớn hơn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi chuyển ủộng trờn ủường mềm hơn, mắt xớch 1 cú thể quay xung quanh ủiểm tiếp xỳc với bỏnh tỳ, khi này sẽ cú sự biến dạng của ủất dưới nú, cũn trong trường hợp bỏnh tỳ sau ủược lắp ủàn hồi cú thể xảy ra hiện tượng bỏnh tỳ sau ủược nõng lờn so với khung của mỏy kộo. ðiều này sẽ làm giảm sự khụng ủều của chuyển ủộng của phần sau của xớch.
Trờn hỡnh 3.4 biểu diễn quỏ trỡnh ăn khớp của bỏnh sao với xớch. Mỗi mắt xớch ủi qua ba vị trớ a', a'', a'''. Từ thời ủiểm tiếp xỳc giữa mắt xớch và bỏnh chủ ủộng, khớp trỏi của mắt xớch (ủiểm A) bắt ủầu chuyển ủộng theo cung ABC. Khi khớp trỏi ủến ủiểm B, mắt xớch ở vị trớ a'', cũn khi ủến ủiểm C - ở vị trớ a'''.
Hình 3.4. Sơ đồ ăn khớp của bánh chủ
động với xích
Qua trình bày ở trên thấy rằng: Trong qúa trình làm việc các mắt xích có sự xoay t−ơng đối với nhau, điều này làm phát sinh ma sát giữa chốt xích và bạc xích dẫn đến làm giảm hiệu suất của bộ phận chuyển động xích. Ngoài ra phần sau của xích (phần tiếp xúc với răng của bánh sao) chuyển động không đều, nên có thể gây ra lực tác dụng không đều lên các răng của bánh sao và có