♦ Nhận xét:
So với các ph ơng pháp đã biết tr ớc để xác định lực ma sát trong xi lanh khí nén, stand thực nghiệm này có những u điểm nổi bật sau:
Một đ ờng cong quan hệ giữa lực ma sát với vận tốc trong điều kiện độ chênh áp không đổi hoàn toàn có thể có đ ợc chỉ sau một lần thực nghiệm. Điều đó dẫn tới việc giảm đáng kể chi phí về mặt thời gian.
Việc khảo sát lực ma sát diễn ra d ới điều kiện hoàn toàn thực tế. Có thể khảo sát với cả hai h ớng xuất phát của piston.
Lực ma sát đ ợc tính toán trong điều kiện động lực học, các đ ờng cong động học cũng nh áp suất đ ợc thu nhận ở trạng thái động (với gia tốc biến đổi). Piston thực hiện chuyển động tăng, hay giảm tốc theo cả hai h ớng xuất phát chuyển động.
Với ph ơng pháp dao động“ này, vận tốc khảo sát có thể đạt đ ợc„ khá cao, hơn hẳn các ph ơng pháp đã biết.
Độ chênh áp giữa hai buồng xi lanh có thể điều chỉnh hoàn toàn tuỳ ý.
Cũng nh trên, với sơ đồ này hoàn toàn có thể khảo sát hiện t ợng dính - tr ợt trong những điều kiện nhất định.
Bên cạnh đó hệ thống thử nghiệm phát triển này cũng vẫn còn có vài nh ợc điểm sau:
Chi phí về thiết bị tăng lên nếu so với stand đ a ra tr ớc.
Sự đồng dạng giữa hai xi lanh khí nén nối đối nhau là bắt buộc. Ngoài ra, xi lanh khí nén dẫn động cũng cần phải có chiều dài hành trình giống nh của hai xi lanh khí nén đồng dạng kia.
Kết luận
ở mỗi ch ơng của luận án đã có những nhận xét, đánh giá riêng, trong phần này những kết luận chính của luận án đ ợc tổng kết lại nh sau: 1. Trên cơ sở nghiên cứu, tổng quan các t i liệu về lý thuyết, thà ực nghiệm
cùng với việc phân tích những mô hình và hệ thống thử nghiệm đã đ ợc áp dụng để nghiên cứu ma sát trong xi lanh khí nén, việc tìm kiếm một ph ơng pháp xác định có hiệu quả lực ma sát vẫn là một vấn đề cấp thiết; có đ ợc chính xác các đặc tính ma sát vẫn luôn là điều mơ ớc và mong mỏi của các nhà nghiên cứu, thiết kế cũng nh các nhà sản xuất.
2. Từ quan điểm nghiên cứu lý thuyết về động lực học của hệ thống truyền động khí nén, một lần nữa đã khẳng định rằng việc xác định chính xác lực ma sát trong xi lanh khí nén là không thể thiếu đ ợc cho các mô hình tính toán lý thuyết.
3. Luận án này đã đề xuất và xây dựng thành công đ ợc một hệ thống thử
nghiệm hoàn chỉnh làm việc theo nguyên lý “dao động” để xác định nhanh và chính xác lực ma sát trong các xi lanh khí nén tiêu chuẩn, đặc biệt cả ma sát ở khu vực vận tốc cao (có thể 0,8 m/s), điều m≈ à tất cả các ph ơng pháp tr ớc đó gặp khó khăn không đạt đ ợc (chỉ < 0,35 m/s). 4. Các kết quả thu đ ợc trên hệ thống thử nghiệm này đã cho thấy quan hệ
lực ma sát với vận tốc hoàn toàn phù hợp với lý thuyết cũng nh đ ờng cong Stribeck, một đ ờng cong rất quan trọng trong lĩnh vực ma sát học nói riêng và cơ khí nói chung. Điều đó chứng tỏ độ tin cậy, chính xác và tính thực tiễn của hệ thống đ ợc đề xuất.
5. Hệ thống thử nghiệm này ho n toà àn có thể áp dụng vào mục đích nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm tiếp theo trên các xi lanh khí
nén tiêu chuẩn của hai nhà sản xuất ORIGA và REXROTH càng khẳng định giá trị thực tiễn và thông dụng của stand thử nghiệm. 6. Với hệ thống thử nghiệm này hoàn toàn có thể khảo sát có hiệu quả hiện
t ợng dính tr ợt (hiệu ứng Stick- -Slip). Các kết quả thử nghiệm cho thấy
hiệu ứng này chỉ xảy ra ở khu vực vận tốc thấp, th ờng tại những nơi đ ờng cong vận tốc (trên đồ thị x&- t) có xu h ớng đạt cực trị tại 0.
Trên cơ sở nghiên cứu hiện t ợng dính tr ợt cũng đã đề ra một số biện - pháp phòng tránh khả dĩ.
7. Đã xây dựng đ ợc một ch ơng trình tính toán và biểu diễn quan hệ lực ma sát với vận tốc trong tr ờng hợp độ chênh áp không đổi.
8. Các kết quả nghiên cứu cho thấy sự ảnh h ởng lẫn nhau của các thông số và tới lực ma sát trong xi lanh.
ảnh h ởng của khối l ợng tới độ chênh áp: Sự thay đổi khối l ợng tải gây ảnh h ởng đáng kể tới độ chênh áp giữa các buồng xi lanh, thông qua đó sẽ ảnh h ởng tới lực ma sát. Quan hệ giữa khối l ợng m với độ chênh áp lớn nhất là đồng biến và tuyến tính. Mối quan hệ này đ ợc biểu diễn d ới dạng hàm số t ơng quan y = 0.0123x + 0.4526, với độ sai lệch đ ợc xác định là R2 = 0.9952.
ảnh h ởng của khối l ợng tới vận tốc chuyển động của piston: Sự thay đổi khối l ợng gây ảnh h ởng không lớn lắm tới vận tốc, tuy nhiên
lại làm thay đổi quán tính của hệ nên ảnh h ởng nhiều tới gia tốc
chuyển động của piston. Quan hệ giữa sự thay đổi khối l ợng m với vận tốc lớn nhất là nghịch biến và tuyến tính. Hàm số t ơng quan là y = - 0.0071x + 0.8594, với độ sai lệch là R2 = 0.9843.
ảnh h ởng của áp suất tới vận tốc chuyển động của piston: Vận
Hàm số t ơng quan biểu diễn quan hệ của áp suất với vận tốc lớn nhất là y = 0.0749x + 0.3011, với độ sai lệch là R2 = 0.9962.
ảnh h ởng của áp suất tới lực ma sát: áp suất không chỉ ảnh h ởng tới ma sát bám nói riêng mà ảnh h ởng lớn tới lực ma sát trong xi lanh khí nén nói chung. Quan hệ này biểu thị d ới dạng hàm số y = 2.513x2 - 13.067x + 134.22 là một phần của đ ờng
cong parabol với độ sai lệch R2 = 0.9964.
9. Để mở rộng hơn đ ợc phạm vi đo khi khảo sát lực ma sát trong xi lanh khí nén trong tr ờng hợp độ chênh áp p giữa 2 buồng xi lanh lớn hơn∆ , trên cơ sở hệ thống thực nghiệm đã có, luận án đã đề xuất sơ đồ nguyên lý của một stand phát triển để tham khảo và tiếp tục nghiên cứu ứng dụng. Phân tích hệ thống này cho thấy hoàn toàn có thể tạo đ ợc độ chênh áp ∆p đạt tới 8 bar (mức áp suất sử dụng trong công nghiệp). Đây có thể đ ợc xem nh là một vấn đề để tiếp tục tiến hành nghiên cứu theo h ớng này.
Tài liệu tham khảo
tiếng Việt
1. Nguyễn Hữu Chí (1974), Cơ học Chất lỏng ứng dụng Tập 1&2, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp.
2. Nguyễn Ph ớc Hoàng, Phạm Đức Nhuận, Nguyễn Thạc Tân (1970), Thuỷ lực và Máy Thuỷ lực, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp.
3. Phạm Văn Khảo (1999), Truyền động – Tự động Khí nén, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
4. Lê Danh Liên, Ngô Sĩ Lộc (1977), Truyền động Thuỷ Lực Thể tích, Tr ờng Đại học Bách khoa Hà nội Bộ môn Máy và Tự động Thuỷ Khí.- 5. Ngô Sỹ Lộc, Nguyễn Quang Nguyên, Nguyễn Minh Tr ờng (2003),
“Nghiên cứu khả năng giảm ma sát trong xi lanh thủy lực bằng ổ tr ợt thủy tĩnh”, Báo cáo khoa học tại Hội nghị khoa học Cơ học Thuỷ khí toàn quốc tại Đà nẵng tháng 7 năm 2003.
6. Trần Sĩ Phiệt, Vũ Duy Quang (1979), Thuỷ Khí Động Lực Kỹ Thuật Tập 1&2, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp.
7. Nguyễn Doãn Ph ớc, Phan Xuân Minh, Hán Thành Trung (2003), Lý thuyết điều khiển phi tuyến, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
8. Vũ Duy Quang, Trần Sĩ Phiệt, Nguyễn Ph ớc Hoàng (1984), Thuỷ Khí Động Lực Kỹ Thuật Phần 2 Ph ơng pháp và dụng cụ đo, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp.
9. Vũ Duy Quang (1996), Thuỷ Khí Động Lực ứng dụng, Tr ờng Đại học Bách khoa Hà nội.
10. Vũ Duy Quang, Nguyễn Minh Tr ờng (2001), “Một sơ đồ khảo sát lực ma sát trong xi lanh khí nén”, Tuyển tập Công trình Khoa học, Hội nghị khoa học toàn quốc về Cơ học kỹ thuật, Tập 3, tr. 207 210, Nhà xuất bản - Đại học Quốc gia.
11. Vũ Duy Quang, Nguyễn Minh Tr ờng (2002), “Một ph ơng pháp xác định lực ma sát trong xi lanh khí nén”, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thuỷ khí và Công nghệ mới, tr. 371-376.
12. Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng, Giáo trình Ma sát học, Tr ờng Đại học Bách khoa Hà nội Bộ môn Máy và Ma sát học.-
13. Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thêm (1990), Kỹ thuật Ma sát và Biện pháp nâng cao tuổi thọ Thiết bị, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 14. Trần Xuân Tùng (2002), Hệ thống điều khiển tự động Thuỷ lực, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật. tiếng Anh
15. Drakunov S., Hanchin G. D., SU W. C. and ệzgỹner ĩ. (1997), “Nonlinear control of a rodless pneumatic servo actuator, or sliding modes versus coulomb friction”, Automatica, Vol.33, No. 7.
16. Fok S. C. and Ong E. K. (1999), “Position control and repeatability of a pneumatic rodless cylinder system for continuous positioning”, Robotics and Computer Intergrated Manufacturing, No. 15, pp. 365-371.
17. Hamiti K., Voda Besancon A. and Roux Buisson H. (1997), “An analog - - feedback with iterativ procedure for improving closed loop performances in position control of pneumatic servo system”, Proceedings of European Control Conference (ECC 97), Brussels, Belgium 1-4 July 1997.
18. John A. Roberson, John J. Cassidy, Hanif M. Chaudhry (1998), Hydraulic engineering, Wiley, New York, Chichester [u.a.].
19. Nouri B. (2001), Modelling and Control of Pneumatic Servo Positioning Systems, Katholieke Universiteit Leuven - Faculteit Toegepaste Wetenschappen Arenbergkasteel, B-3001 Heverlee, Belgium.
20. Nouri B. M. Y., Al Bender F., Swevers J., Vanherck P. and Van Brussel H. - (2000), “Modelling a pneumatic servo positioning system with friction”, Proceedings of American Control Conference (ACC 2000), 28 30 June 2000, - Chicago, Illinois, USA, pp. 1067-1071.
21. Parr A. (1999), Hydraulics and pneumatics, Butterworth Heinemann, Oxford [u.a.].
22. Richard Dorf C. and Robert H. Bishop (1998), Modern control systems. Eighth Edition, Addison Wesley Longman, Inc.
23. Nguyen Anh Tuan, Nguyen Minh Truong (2001), “Examination of the friction force in pneumatic cylinders”, The 4th International Symposium on High Performance of Tribosystem, Republic of Korea 15 16 June 2001, - Proceedings pp. 13-16.
24. Nguyen Anh Tuan, Nguyen Minh Truong (2001), “A Method of Determining the Friction Force in Pneumatic Cylinders”, The 2nd World Tribology Congress, Vienna, Austria 03 07 sept. 2001, Proceedings, Abstracts of Papers - pp. 612.
tiếng Đức
25. Autorenkolektiv (1991), Grundlagen und Komponenten der
Fluidtechnik Hydraulik, Mannesmann Rexroth GmbH.
26. Autorenkolektiv (1991), Pneumatik Grundlagen- , Mannesmann Rexroth Pneumatik GmbH.
27. Autorenkollektiv (1987), Taschenbuch Maschinenbau, Band 3, VEB Verlag Technik, Berlin.
28. Autorenkolektiv (1988), Wissensspeicher Fluidtechnik, VEB
Fachbuchverlag, Leipzig.
29. Bartz W.J. (1988), Zur Geschichte der Tribologie, (Handbuch der Tribologie und Schmierungstechnik, Bd. 1), Expert-Verl.
30. Bauer G. (1998), ệlhydraulik, Teubner, Stuttgart.
31. Beater P. (1999), Entwurf hydraulischer Maschinen, Springer-Verl., Berlin, Heidelberg [u.a.].
32. Bronstein I.N., Semendjanjew, K.A. (1987), Taschenbuch der Mathematik, BSB Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig.
33. Chen X., Leufgen M. (1987), “Erfassung des Reibverhaltens von Kolbendichtungen und deren Einfluò auf die Positionierung von pneumatischen Systemen”, O+P 31, Nr.12.
34. Croser P., Ebel F. (1999), Pneumatik Springer, Berlin, Heidelberg [u.a.]. , 35. Csulits A. (1981), “Reibverhalten und Gebrauchsdauer von Kolben-
36. DIN 50320 (1979), Verschleiò, Begriffe, Systemanalyse von Verschleiòvorgọngen, Gliederung des Verschleiògebietes, Beuth-Verlag, Kửln.
37. Dửrp Albert K., Dỹcker W. (1998), Meòtechnik in der Hydraulik (Das Handbuch fỹr Werkstatt und Ausbildung), VDE-Verl., Berlin, Offenbach. 38. Ebertshọuser H. (1978), “Einfuòfaktoren auf das Verhalten von
Dichtungen”, O+P 22, Nr.2.
39. Ebertshọuser H. (1989), Fluidtechnik von A bis Z, Mannesmann Rexroth, Limburger Vereinsdruckerei GmbH, Limburg.
40. Eschmann R. (1990), “Reibkrọfte an pneumatischen Zylinderantrieben”, O+P 34, Nr.6.
41. Eschmann R. (1992), “Reibkrọfte an Pneumatikdichtungen”, 10. Aachener Fluidtechnisches Kolloquium.
42. Freitag E. (1993), “Eifluò von Dichtung und Dichtungswerkstoff auf das Reibungsverhalten von Pneumatikzylindern”, 9. Fachtagung Hydraulik und Pneumatik in Dresden, Dresdner Verein zur Fửrderung der Fluidtechnik e.V. 43. Fuller D.D. (1960), Theorie und Praxis der Schmierung, Stuttgart.
44. Gửldner H., Holzweissig F. (1980), Leitfaden der Technischen Mechanik, VEB Fachbuchverlag, Leipzig.
45. Gửldner H., Pfefferkorn W. (1987), Technische Mechanik, VEB
Fachbuchverlag Leipzig.
46. Gửtz W., Lackmann U. (1983), Hydraulik in Theorie und Praxis. Von Bosch., Robert Bosch GmbH.
47. Gửtz W., Haack S., Mertlik R. (1999), Elektrohydraulische Proportional- und Regelungssysteme, Omega-Fachliteratur, Ditzingen.
48. Grollius Horst W. (2002), - Grundlagen der Hydraulik, Fachbuchverl. Leipzig im Carl-Hanser-Verl., Mỹnchen, Wien.
49. Kagawa T., Ohligschlọger O. (1990), “Simulationsmodel fỹr
pneumatische Zylinderantriebe”, O+P 34, Nr.2.
50. Kaibel J. (1999), Deteillierte Analyse der Reibungsverhọltnisse an den Kurbelwellenhauptlagern mit Ermittlung einer Formel zu deren Vorausberechnung, Technische Universitọt Darmstadt.
51. Kennziffer-Ausgaber der Zeitschrift O+P “ệlhydraulik und Pneumatik” (1995), Report ´95, Vereinigte Fachverlage.
52. Kửhnlechner R. (1981), “Schmierfilmdicken und Reibkrọfte bei pneumatischen Zylindern”, O+P 25, Nr.8.
53. Krause H., Poll G. (1980), Mechanik der Festkửrperreibung, VDI- Verlag GmBH, Dỹsseldorf.
54. Lensing H.-J., Tautkus M. (1992), “Pneumatik Zylinder mit reduzierter - Reibung”, 10. Aachener Fluidtechnisches Kolloquium.
55. Milberg J. (1992), Wergzeugmaschinen Grundlagen- , Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York.
56. Murrenhoff H., Goedecke W.-D., Klein A. (2001), Umdruck zur Vorlesung Steuerungstechnik und Mikrorechneranwendung in der Fluidtechnik, Shaker, Aachen.
57. Muth A. (1993), “Die Mửglichkeiten einer dynamischen
Versuchsmethode mit anschlieòender Berechnung dreidimensionaler Reibkraftkennfelder an Pneumatikzylindern”, 9. Fachtagung Hydraulik und Pneumatik 1993 in Dresden.
58. Ohligschlọger O. (1990), Pneumatische Zylinderantriebe -
thermodynamische Grundlagen und digitale Simulation, Diss. RWTH Aachen.
59. Pneumatik Katalog (1993), Knowhow in Pneumatik, Rexroth Mecman Pneumatik.
60. Schwenzer R. (1983), Entwurf und Auslegung servopneumatischer Antriebsregelungen, Diss. RWTH Aachen.
61. Stoll K. (1999), Pneumatik-Anwendungen, Vogel, Wỹrzburg.
62. Tao J., Untersuchung der physikalischen Vorgọnge im Dichtspalt und des Reibverhaltens von Hydraulik – Stangendichtungen, Diss. RWTH Aachen.
63. Vogelpohl G., Die Sribeck-Kurve als Kennzeichen des allgemeinen Reibungsverhaltens geschmierte Gleitflọchen, VDI-Zeitschrift, Band 96.
64. Weber J. (1989), “Digitale Simulation des dynamischen Verhaltens hydraulischer Systeme mit Standardelementen”, Forschungsbericht, TU Dresden.
65. Weck M. (1991), Werkzeugmaschinen, Fertigungssystem, (Studium und
66. Will D., Strửhl H. (1988), Einfỹhrung in die Hydraulik und Pneumatik, VEB Verlag Technik, Berlin.
67. Will D., Stroehl H., Gebhardt N. (1999), Hydraulik Grundlagen, Komponenten, Schaltungen, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg.
68. Zeitschrift fỹr Fluidtechnik (1995), ệlhydraulik und Pneumatik, Vereinigte Fachverlage.
69. Zeitschrift fỹr Fluidtechnik O+P (1996), Konstruktionsjahrbuch 1995/1996, Vereinigte Fachverlage.
70. Zeitschrift fỹr Materialfluò und Automation in Produktion, Lager, Transport und Umschlag (1997), “F+H” Fửrdern und Heben, Vereinigte Fachverlage.
Các công trình đã công bố liên quan đến luận án
1. Vũ Duy Quang, Nguyễn Minh Tr ờng. „Một sơ đồ khảo sát lực ma sát trong xi lanh khí nén“, Tuyển tập Công trình khoa học, Hội nghị khoa học toàn quốc về Cơ học kỹ thuật, Tập 3, tr. 207-210, (2001).
2. Vũ Duy Quang, Nguyễn Minh Tr ờng. Một ph ơng pháp xác định lực ma „ sát trong xi lanh khí nén“, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thuỷ khí và Công nghệ mới, tr. 371 376, (2002).-
3. Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Minh Tr ờng. „Examination of the friction force in pneumatic cylinders“, The 4th International Symposium on High Performance of Tribosystem, Republic of Korea 15 16 June 2001, - Proceedings pp. 13 16, (2001).-
4. Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Minh Tr ờng. „A Method of Determining the Friction Force in Pneumatic Cylinders“, The 2nd World Tribology Congress, Vienna, Austria 03-07 sept. 2001, Proceedings, Abstracts of Papers pp. 612, (2001).
5. Ngô Sỹ Lộc, Nguyễn Quang Nguyên, Nguyễn Minh Tr ờng. Nghiên cứu „ khả năng giảm ma sát trong xi lanh thủy lực bằng ổ tr ợt thủy tĩnh“, Tuyển tập Công trình Hội nghị khoa học Cơ học thủy khí toàn quốc, tr. 287-292, (2003).
6. Ngô Sỹ Lộc, Nguyễn Minh Tr ờng. „Một số kết quả nghiên cứu về ma sát trong xi lanh khí nén“, Báo cáo khoa học tại Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc (Hà tiên, tháng 7 năm 2004).