Sơ đồ độngvà nguyên lý hoạt độngcủa máy BKM-10

2. Tính toán và thiết kế các chi tiết bộ phạn của máy BKM-10

5.1. Sơ đồ độngvà nguyên lý hoạt độngcủa máy BKM-10

m?ch x? lý tín hi?u máy tính 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Hình 5.1 Sơ đồ động thử nghiệm

Máy thử nghiệm gồm các bộ phận chính sau:

1- Khung 9- trục vít

2- Động cơ xoay chiều 10- Bánh vít

3- Dây đai 11- Động cơ điện một chiều

4- Bánh đai 12- Khớp nối

5- Ổ lăn 13- Cảm biến áp suất

6- Buồng dầu 14- Encoder

7- Trục 15- Mạch xử lý tín hiệu

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 178

5.1.2. Nguyên lý hoạt động của máy.

Khi động cơ 2 quay thông qua bộ truyền đai làm cho trục chính 7 quay, dƣới tác động của tải W tác dụng lên ổ nó tạo ra khe hở giữa trục và bạc ổ 8 dầu bôi trơn đƣợc đƣa từ thùng chứa tới ổ thủy động. Khi trục quay nó sẽ tạo ra một nêm dầu bên trong ổ đỡ, để xác định giá trị của áp suất trong ổ khi có nêm dầu ta sử dụng một cảm biến đo áp suất và dầu từ ổ đƣợc trích ra đƣa lên cảm biến. Động cơ một chiều 12 quay làm cho trục vít 9 quay và làm cho bánh vit quay, bánh vít đƣợc nắp chặt với bạc của ổ thủy động và nó làm cho bạc ổ quay và tƣơng ứng với mỗi góc quay xác định của bánh vít ta thu đƣợc một giá trị áp suất trên cảm biến đo áp suất và ở đây ta cũng sử dụng một cảm biến đo vị trí của ổ. Hai tín hiệu của hai cảm biến này đƣợc đƣa qua mạch ghép nối và đƣa lên máy tính và thông qua phần mềm đã đƣợc lập trình bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic nó sẽ vẽ lên biểu đồ áp suất của ổ.

5.2. Kết cấu ổ thực nghiệm

Mô hình ổ thí nghiệm bôi trơn thủy động có các số liệu sau: * Trục ổ: - Đƣờng kính trục D=24 mm - Vật liệu làm trục Thép C45 - Trục đƣợc mài đạt Rz=0,63 * Bạc của ổ - Vật liệu Đồng - Lỗ bạc đƣợc mài đạt Rz=0,63

* Dùng dầu bôi trơn

- Dầu công nghiệp có độ nhớt động lực học =0,002Pas

Bộ môn: Máy và ma sát học Đồ án tốt nghiệp

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 179

* Động cơ dùng để truyền động cho trục:

- Công suất động cơ P=0,7kW

- Số vòng quay n=1350vg/phút * Khe hở hƣớng kính C=0,03mm 5.3. Sơ đồ đặt tải

P

O

W

L = 580

L = 58

P: Là tải trọnh đặt vào cánh tay đòn W: Là tải trọng tác dụng lên ổ

Xét cân bằng mômen tại điểm O ta có :

P.L1 – W.L2 =0 W= 2 1 L PL (N)

5.4. Kết nối máy tính và đƣa kết quả đo ra màn hình 5.4.1. Sơ đồ mạch kêt nối với máy tính 5.4.1. Sơ đồ mạch kêt nối với máy tính

Để vẽ đƣợc biểu đồ phân bố áp suất trong ổ đỡ thủy động một mƣởng đang tính ta sử dụng hai cảm biến để đo hai giá trị đó là:

- Cảm biến để đo vị trí.

- Cảm biến đo áp suất để xác định giá trị của áp suất trong ổ ứng với các vị trí khác nhau trên ổ thủy động.

Hai tín hiệu lấy từ hai cảm biến này sẽ đƣợc đƣa qua một mạch xử lý tín hiệu và mạch này tổng hợp hai tín hiệu lại và đƣa lên máy tính thông qua cổng RS232.

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 180

5.4.2. Sơ đồ khối mạch điều khiển

Hinh 5.3 Sơ đồ khối mạch điều khiển

Máy Tính

ATmega 16

Pressure sensor ^LCD

Động Cơ

Bộ môn: Máy và ma sát học Đồ án tốt nghiệp

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 181

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 182

CHƢƠNG VI: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC

6.1. Mô hình hoàn thiện máy say khi lắp ráp

Bộ môn: Máy và ma sát học Đồ án tốt nghiệp

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 183

6.2. Mạch điều khiển máy

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 184

6.3. Giao diện thực hiện của máy 6.3.1. Nhiệm vụ của giao diện 6.3.1. Nhiệm vụ của giao diện

Có thể nhập các thông số để điều chỉnh động cơ 1 chiều. Chọn tải cho máy BKM10.

Có thể xuất ra đồ thị dạng PDF. Có thể xuất ra bảng excel kết quả đo.

6.3.2. Giao diện chƣơng trình

Trục tunh thể hiện giá trị của áp suất.

Trục hoành thể hiện vị trí của cảm biến trên bạc. Các thanh công cụ:

- Kết nối : chọn cổng COM giao tiếp máy tính. - Tải : chọn tải đặt trên máy BKM-10.

- chiều quay : Chọn chiều quay trái, phải cho động cơ 1 DC. - Thanh trƣợt: di thanh trƣợt để điều khiển tốc độ động cơ DC. - PWM :nhập giá trị từ 0-255 để điều khiển tốc độ đông cơ DC.

- Góc : Chọn góc quay cho động cơ DC.

- Bắt đầu quá trình : khi đã chọn đầy đủ ấn nút này để bắt đầu quá trình đo.

- Dừng động cơ : khi muốn dừng động cơ ở vị trí bất kì ấn nút này.Sau khi ấn có thể kết thúc quá trình đo hoặc ấn nút bắt đầu quá trình để tiếp tục đo.

- Lƣu đồ thị : khi muốn lƣu lại đồ thị,ấn nút này. - Xóa đồ thị : Xóa đồ thị trên giao diện.

- Excel : Xuất ra bảng excel.

Bộ môn: Máy và ma sát học Đồ án tốt nghiệp

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 185

- Command : Nhập lệnh để đo nếu muốn.

Hình 6.5 Giao diện chương trình

6.4. Kết quả đo đƣợc từ máy BKM-10

Ta tiến hành đo với nhiều tải trọng khác nhau và các tốc độ khác nhau của máy và có thể đo với nhiều loại dầu có độ nhớt khác nhau để có thể so sánh các kết quả thu đƣợc ứng với mỗi lần đo cho ta các biểu đồ phân bố áp suất nhƣ thế nào để có thể đƣa ra kết luận.

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 186

Ta tiến hành khảo sát áp suất bên trong ổ ứng với các thông số cố định là: Tốc độ quay của trục là N=2000v/ph, độ nhớt động học của dầu là 0,015Pa.s. Giá trị thay đổi ở đây chính là tải trọng đặt vào máy và ứng với mỗi một giá trị tải trọng ta thu đƣợc một biểu đồ áp suất bên trong ổ. Ta có đồ thị ứng với tải trọng đặt vào ổ và tốc độ trục chính là:

Hinh 6.6 Đồ thị ứng với tải 5kg và tốc độ 900 vòng/phút

Bộ môn: Máy và ma sát học Đồ án tốt nghiệp

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 187

Hinh 6.8 Đồ thị ứng với tải 15kg và tốc độ 900 vòng/phút

Hinh 6.9 Đồ thị ứng với tải 5kg và tốc độ 1350 vòng/phút

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 188

Hinh 6.11 Đồ thị ứng với tải 15kg và tốc độ 1350 vòng/phút

Hinh 6.12 Đồ thị ứng với tải 5kg và tốc độ 2025 vòng/phút

Bộ môn: Máy và ma sát học Đồ án tốt nghiệp

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 189

Hinh 6.14 Đồ thị ứng với tải 15kg và tốc độ 2025 vòng/phút

Từ số liệu trên thấy áp suất lớn nhất tăng theo chiều tăng của tải trọng và cũng tăng theo chiều tăng của tốc độ trục chính. Nhƣ vậy hoàn toàn phù hợp với những tính toán lý thuyết về áp suất thủy động.

Ngoài ra các biểu đồ áp suất cũng cho thấy đƣợc thời điểm xuất hiện áp suất trên ổ và vị trí đạt cực đại áp suất qua đó ta có thể dựng tƣơng đối biểu đồ áp suất tác dụng lên trục.

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 190

Bộ môn: Máy và ma sát học Đồ án tốt nghiệp

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 191

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 192

KẾT LUẬN

Với đề tài đƣợc giao là “Nghiên cứu mô hình thử nghiệm máy đo áp suất ổ đỡ thuỷ động BKM-10 có kết nối máy tính” và sau khoảng thời gian mƣời năm tuần thì nội dung công việc mà chúng em đã thực hiện đƣợc gồm:

Phần I: Lý thuyết: Tìm hiểu về lý thuyết bôi trơn, các dạng bôi trơn trong đó chú ý đến phần bôi trơn thuỷ động và đi sâu vào tìm hiểu cách tính toán các thông số cơ bản của ổ đỡ và ổ chặn trong bôi trơn thuỷ động, do đề tài đƣợc giao về phần ổ đỡ nên chúng em có tìm hiểu sâu hơn về ổ đỡ. Ngoài ra còn tìm hiểu thêm về các cách đo của các thông số cơ bản trong cơ khí bằng các loại cảm biến nhƣ cảm biến đo áp suất và cảm biến xác định vị trí…

Đi vào tìm hiểu thêm một số ngôn ngữ lập trình nhƣ Visual Basic… Phần II: Cách ghép nối máy BKM-10 với máy tính để lấy đƣợc kết quả đo: Với yêu cầu là có thể vẽ lên biểu đồ phân bố áp suất bên trong chu vi ổ dạng hai chiều, để vẽ đƣợc biểu đồ dạng hai chiều ta phải có hai giá trị là giá trị áp suất tại mỗi điểm bên trong ổ theo phƣơng chu vi ổ và tƣơng ứng là vị trí ứng với giá trị áp suất đó trong ổ. Để có hai giá trin này ta sử dụng đồng thời hai cảm biến đó là cảm biến đo áp suất và cảm biến đo vị trí và tín hiệu từ hai cảm biến này đƣợc đƣa vào hai đầu lấy tín hiệu vào của chuột tƣơng ứng với hai phƣơng dịch chuyển của con trỏ trên màn hình máy tính và nó làm cho con trỏ di chuyển tƣơng ứng. Và thông qua một chƣơng trình vẽ đƣợc viết trên ngôn ngữ lập trình Visual Basic nó sẽ vẽ lên biểu đồ phân bố áp suất bên trong chu vi của ổ đỡ thuỷ động.

Phần III: Phần thực nghiệm: Đi vào nghiên cứu ổ đỡ thuỷ động có chiều dài hữu hạn và tiến hành tính một số thông số cơ bản của của một ổ đỡ

Bộ môn: Máy và ma sát học Đồ án tốt nghiệp

Thực hiện:Nguyễn Tiến Long_Vũ Hoàng Thanh_Nguyễn Tiến Thành 193

có kích thƣớc xác định và đồng thời tiến hành tính toán các thông số của một máy đo áp suất BKM-10 thử nghiệm.

Ta tiến hành ứng dụng máy này vào thực tế để đo đƣợc áp suất của ổ ứng với các giá trị của tải trọng, của vận tốc, của độ nhớt của dầu…

Tiến hành đo giá trị áp suất trong ổ ứng với các giá trị tải trọng và tốc độ quay của trục cũng nhƣ độ nhớt của dầu khác nhau và nó cho ta giá trị cũng nhƣ sự phân bố áp suất bên trong ổ là khác nhau và ta cũng xác định đƣợc giá trị lớn nhất của áp suát bên trong ổ là bao nhiêu để từ đó ta có thể so sánh với lý thuyết để có thể đƣa ra đƣợc kết lận về độ chính xác của kết quả đo và cung đƣa ra đƣợc kết lận về mô hình thử nghiệm này.

Để ta có thể biết đƣợc độ chính xác cũng nhƣ độ tin cậy của máy đến đâu khi làm việc thì ta phải tiến hành so sánh giá trị thu đƣợc giữa lý thuyết và thực nghiệm, nhƣng để tính đƣợc giá trị áp suất bên trong ổ đỡ thuỷ động có kích thƣớc giới hạn thì không phải là một việc đơn giản ta không thể tính bằng phƣơng pháp thông thƣờng mà buộc ta phải đi giải phƣơng trình vi phân cấp hai để giải phƣơng trình này buộc ta phải sử dụng phƣơng pháp sai phân hữu hạn bằng việc ứng dụng các ngôn ngữ lập trình nhƣ For- tran…Nhƣng do thời gian có hạn nên việc tính theo lý thuyết là chƣa thực hiện đƣợc nên việc so sánh về giá trị là chƣa thể thực hiện đƣợc, nhƣng về dạng biểu đồ phân bố áp suất thì nó có dạng tƣơng đối giống với lý thuyết.