L ef = 23.10-6/0C R ∆T (3.5)
4. Các thông số dưới ựây không dùng tham chiếu:
4.1.1. Nguyên lý hiệu chuẩn ựầu ựo mômen xoắn: phù hợp với yêu cầu thực tế.
cầu thực tế.
Nguyên lý thiết kế chế tạo thiết bị gây tải mômen tĩnh Mt (Nm) trên cơ sở cánh tay ựòn L (m) và khối lượng chuẩn m (kg) theo sơ ựồ hình 3.10. Tải mômen tạo ra bằng Mt=L.m.g (Nm), trong ựó g (m/s2) là gia tốc trọng trường.
Nguyên lý và cấu trúc chắnh:
1. Cấu trúc cánh tay ựòn kép, liên kết khung ựối xứng qua trục truyền mômen tải có ổ ựỡ chống uốn/ma sát và cách bố trắ khung bệ ựỡ, bệ thử theo mô hình thiết bị của hãng Vibrometer-Thụy sỹ (hình 1.13).
2. Kết cấu cung tròn bán kắnh thắch hợp tại ựầu mút và dây treo tải khối lượng chuẩn theo phương án của hãng Norbar-Anh quốc (hình 1.14) ựể khắc phục ảnh hưởng của hiện tượng cosin thay ựổi ựộ dài cánh tay ựòn hiệu lực theo ựộ thăng bằng ngang.
3. Cơ cấu gá lắp ựầu ựo cơ sở kiểu mặt bắch, có thể bổ sung các ựồ gá thắch hợp, dễ dàng khi cần thiết. Các mặt bắch liên kết với trục truyền mô men tải chuẩn (gắn cố ựịnh, xoay theo trục truyền tải) và trục cố ựịnh ựầu ựo dạng then (ựứng yên, không xoay so với khung/bệ thử nhưng có thể ựiều chỉnh khoảng cách tới mặt bắch xoay phù hợp với chiều dài trục ựầu ựo mômen xoắn) theo giải pháp của hãng Norbar (hình 1.14).
4.1.2.Dải ựo và cấp chắnh xác của thiết bị
Dải ựo và cấp chắnh xác của thiết bị hiệu chuẩn ựầu ựo mômen xoắn Phòng thắ nghiệm cơ ựiện VILAS019 như sau:
1. Dải ựo: 1000 Nm, ựã ựáp ứng ựược các nhu cầu nghiên cứu triển khai và quản lý chất lượng thiết bị cơ ựiện công suất ựến 30ọ50 kW với vòng quay từ vài trăm ựến vài nghìn vòng/phút (min-1).
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ...53 2. Sai số: 0,2%. ( Cần thiết phải giảm sai số cho phù hợp với nhu cầu trong tương lai)
3. Thiết bị ựo/hiệu chuẩn ựiện tử ựã có khả năng tương thắch hiệu chuẩn các ựầu ựo mômen thông dụng, kắch thắch ựầu ựo bằng ựiện áp DC và AC với dải ựo và dải tần số ựiển hình 4,8 kHz, khuyếch ựại DC/AC sóng mang hoặc ựiều tần v.v. với cấp chắnh xác các cards ựo lường không thấp hơn 0,03%, ựể có thể ựạt ựược cấp chắnh xác ựầu ựo ắt nhất tới 0,1% và cao hơn...
4.1.3. Cặp cánh tay ựòn-quả cân
Tải mômen xoắn Mt (xem hình 3.10) tỷ lệ thuận với khối lượng tác ựộng lên cánh tay ựòn m, ựộ dài cánh tay ựòn L tắnh từ ựiểm ựặt lực tới tâm quay của ựòn bẩy và gia tốc trọng trường, tắnh theo công thức (3.1).
1. Kắch thước, vật liệu và tạo dáng cánh tay ựòn chuẩn
Cánh tay ựòn chuẩn ựối xứng với ựộ dài hiệu lực 1000 mm bằng thép Inox SU 304 ựể tránh tác ựộng của từ trường. Gia công trên máy CNC vạn năng có ựộ phân dải kắch thước gài ựặt ựến ổ10ộmẦ
2. Kiểm tra bền, biến dạng và tạo dáng, kắch thước cánh tay ựòn chuẩn. Kết quả khảo sát ựộ chuyển vị theo chiều ngang UX và RFX, chiều thẳng ựứng UY, ựộ biến dạng tương ựối ESTRN, và ứng suất tập trung tại các ựiểm ựặc trưng vùng lỗ tâm ựối xứng và lỗ treo tải gần ựầu mút với mức tải 2000 Nm bằng phần mềm KOSMOS DESIGNER 4.0 trên máy vi tắnh ựối với cánh tay ựòn ựơn bằng thép Inox dài 1000mm, cao 130mm và dày 16mm (hình 4.2 ựến 4.6).(xem phụ lục A)
Kết quả khảo sát cánh tay ựòn kắch thước dài 1000mm, cao 130mm và dày 16mm ở mức tải 2000Nm cho thấy:
- độ dịch chuyển (thay ựổi chiều dài hiệu lực) lớn nhất theo chiều dài UX cánh tay ựòn chuẩn (tại tâm ựiểm và ựiểm ựặt lực), không lớn hơn 100ộm/m (xem hình 4.2 và hình 4.3);
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ...54 - độ dịch chuyển (ựộ võng) lớn nhất theo chiều cao UY cánh tay ựòn chuẩn tại ựiểm ựặt lực, không lớn hơn 1,125 ộm/m (hình 4.4);
- Sức căng trên cánh tay ựòn không vượt quá 1,5.10-4<1,2.10-3, nằm trong vùng biến dạng dẻo-ựảm bảo an toàn (hình 4.5);
- Ứng suất tập trung cao nhất xuất hiện ở vùng lỗ liên kết với trục truyền tải mômen chuẩn (vùng tâm cánh tay ựòn), cần tăng cường thêm ựộ cứng vững khu vực này (hình 4.6).
để tăng hệ số an toàn chịu tải của tay ựòn trên 4 lần tải ựịnh mức, chọn cánh tay ựòn 1m ựối xứng gồm hai thanh chịu lực 4 bắt song song, tạo kết cấu hình hộp, có tiết diện ngang hình chữ I, với kắch thước tăng cường (ựộ cao bằng 150mm với tổng ựộ dày cánh tay ựòn 2x15 mm), liên kết bằng các chốt ựịnh vị-ựai ốc 7 (xem hình 1.17 và 4.7).
để tăng cường ựộ cứng vững của phần tâm trục truyền tải mômen dùng tấm ựệm 5. Liên kết giữa trục truyền tải và cánh tay ựòn có tiết diện vuông côn. Các lỗ kỹ thuật 3 với ựường kắnh từ 42, 48, 54, 60 và 64mm, phân bố hài hòa trên hai phắa cánh tay ựòn nhằm giảm khối lượng chung và tăng khả năng chịu tải theo phương ựứng. Khi ựảm bảo ựạt cấp chắnh xác ựộ dài cánh tay
2 1 6 5 4 3 7
Hình 4.7- Chi tiết cụm cánh tay ựòn và cung treo quả cân
1-Mặt bắch liên kết; 2-Trục truyền tải; 3-Các lỗ kỹ thuật;4-Hai nửa cánh tay ựòn; 5-Tấm liên kết tăng cường; 6-Cung treo quả cân chuẩn; 6-đinh chốt ựịnh vị-liên kết hai nửa cánh tay ựòn
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ...55 ựòn cỡ 0,1% cho phép sử dụng quả cân với cấp chắnh xác 0,01%, tương ựương cấp M1 có thể ựạt cấp chắnh xác của thiết bị tới 0,1%. Cung bắt dây treo quả cân phải ựược chế tạo bằng Inox và quả cân thiết kế chế tạo/lựa chọn sao cho thỏa mãn các yêu cầu ựã ựặt ra.
Sai số của toàn bộ hệ thống thiết bị hiệu chuẩn ựầu ựo mô men xoắn phần lớn phụ thuộc vào sai số của cơ cấu cánh tay ựòn Ờ quả cân, do vậy cần thiết phải tìm giải pháp ựể giảm sai số.
4.1.4. Ổ ựỡ khử uốn trục truyền mômen xoắn
Ổ ựỡ cũng là một nguyên nhân gây nên sai số của hệ thống. đối với hệ thống thiết bị hiệu chuẩn ựầu ựo mô men xoắn hiện có cơ cấu khử uốn gồm hai ổ ựỡ mô phỏng theo hình 3.13, cho phép giảm sai số do lực uốn xuống còn dưới 10-4. Ổ ựỡ trục truyền mômen chống uốn ựược thực hiện trên hai ổ lăn vòng bi cầu ựặt cách nhau 125mm (hình 4.8). Tổn thất mômen qua vòng bi biến ựổi theo hệ số ma sát ộ0 , ựường kắnh trong d của vòng bi (cổ trục) và tải trọng Q.
Ở ựây, với ựường kắnh ổ lăn d= 60mm = 0,006m, tải trọng Q = 1000Nm, ộ0 = 0,01 mômen ma sát của ổ bi Mms tắnh gần ựúng theo công thức (3.3)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ...56 để tránh tác ựộng xấu của hiện tượng uốn trục truyền mômen xoắn, VILAS019 sử dụng công nghệ chế tạo CNC, gia công hệ gồm ba lỗ: hai lỗ ổ ựỡ 3 và ổ ựỡ trục then cố ựịnh (thân giá ựỡ) 7 trên cùng một nguyên công ựể ựạt ựộ ựồng tâm trụcẦ thay vì phải sử dụng các khớp nối cơ khắ kiểu mềm, các ựăng. Trục then 6, trên ựó gắn mặt bắch 8 lắp lỏng trong ống then dẫn hướng (chiều dài hiệu lực 65mm), có thể xê dịch vào ra ựể ựiều chỉnh khoảng cách thắch hợp với kắch thước dài kết nối với ựầu ựo 9 (tới mặt bắch 10). độ cao của trục truyền mômen tới bề mặt giá ựỡ 1 bằng 260mm, cho phép gá lắp nhiều loại ựầu ựo có ựường kắnh phủ bì tới trên 400mm.
3 2 4 10 9 5 8 6 7 1
Hình 4.8: Kết cấu ổ ựỡ/ổ trượt chống uốn, chống ma sát và cơ cấu căn chỉnh, gắn và cố ựịnh ựầu ựo thiết bị ựã chế tạo
1-Bệ/giá ựỡ; 2-Cánh tay ựòn-cung treo quả cân gia tải; 3-Ổ ựỡ và cơ cấu gá lắp ựầu ựo (quay theo trục truyền tải); 4-Trục truyền tải; 5, 9-Cáp ựo và ựầu ựo; 6-Trục then cố ựịnh ựầu ựo; 7-Thân giá ựỡ cố ựịnh ựầu ựo;
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ...57