tom tat luan an: Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC

Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Phạm Minh Tâm

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG

CỦA TẢI NGOÀI VÀ TỐC ĐỘ QUAY ĐẾN TUỔI THỌ, ĐỘ TIN CẬY CỦA

Công trình được hoàn thành tại:

Đại học Bách khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

1 Thư viện Tạ Quang Bửu - ĐHBK Hà Nội

2 Thư viện Quốc gia Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cụm ổ trục chính máy công cụ nói chung và máy công cụ CNC nói riêng có độ chính xác chuyển động quay, độ cứng vững, khả năng chống rung động, khả năng chống biến dạng nhiệt, tuổi thọ và độ tin cậy cao Trong quá trình làm việc, theo thời gian cụm ổ trục chính

bị mòn làm suy giảm độ cứng vững, tăng rung động và ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, độ tin cậy và tuổi thọ của máy Nếu cụm ổ trục chính không được bảo dưỡng, điều chỉnh kịp thời có thể phải dừng máy để sửa chữa, thay thế, ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất

và làm tăng chi phí của doanh nghiệp

Đánh giá chất lượng làm việc của cụm ổ trục chính máy công

cụ trong quá trình làm việc có vai trò rất quan trọng trong sản xuất Chất lượng làm việc của cụm ổ trục chính máy công cụ được đánh giá chính xác và kịp thời sẽ đưa ra được thời điểm bảo dưỡng, điều chỉnh chính xác Nó làm tăng hiệu quả sử dụng, kéo dài tuổi thọ và tăng độ tin cậy của cụm ổ trục chính nói riêng và máy công cụ nói chung Chất lượng cụm ổ trục chính máy công cụ thường được đánh giá theo chỉ tiêu mòn, chỉ tiêu cứng vững kết hợp với phân tích rung động

Máy công cụ nói chung và máy công cụ CNC nói riêng yêu cầu duy trì tải đặt trước lên các cụm ổ trục chính để tăng độ cứng vững, đảm bảo độ chính xác gia công Khi cụm ổ trục chính máy công cụ CNC bị mòn, tải đặt trước bị suy giảm ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công Do đó xác định thời điểm điều chỉnh cụm ổ trục chính để duy trì tải đặt trước là rất quan trọng Trên thực tế, đo mòn hay đo độ cứng vững của cụm ổ trục chính là công việc khó khăn, phức tạp, cần các công cụ trợ giúp và phải dừng máy để thực hiện theo một quy trình chặt chẽ

Sử dụng rung động để đánh giá chất lượng cụm ổ trục chính

là một giải pháp kỹ thuật tiên tiến, hiện đại, không phải dừng máy Giải pháp này phù hợp với điều kiện làm việc của máy công cụ trong thực tiễn sản xuất Tuy nhiên, để sử dụng kỹ thuật đo và phân tích rung động cho cụm ổ trục chính máy công cụ CNC thì phải lượng hóa được mối quan hệ giữa lượng mòn và độ cứng vững với giá trị đại lượng đặc trưng của rung động theo tải ngoài và tốc độ quay Trên cơ sở đó xác định được ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ tin cậy cụm ổ trục chính Các mối quan hệ nói trên thay đổi theo loại

máy, phạm vi công suất cụ thể, đặc điểm kết cấu cụm ổ trục chính máy công cụ

Chính vì vậy, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài của luận án

“Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ,

độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC”

2 Mục đích nghiên cứu của luận án

- Nghiên cứu xác định giá trị giới hạn của đại lượng đặc trưng rung động [RMS] của cụm ổ trục chính khi tải ngoài và tốc độ quay thay đổi

- Nghiên cứu xác định tuổi thọ dự kiến của cụm ổ trục chính máy tiện CNC cỡ nhỏ với các độ tin cậy khác nhau theo lượng mòn, độ cứng vững và giá trị đại lượng đặc trưng của rung động

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là cụm ổ trục chính máy tiện CNC Eclipse 300, với cặp ổ lăn 7210B lắp ghép kiểu lưng đối lưng (DB) Máy có công suất 1,5kW, tốc độ vòng quay tối đa là 4.000 vòng/phút

* Phạm vi nghiên cứu

Luận án nghiên cứu tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC Eclipse 300 theo chỉ tiêu mòn và chỉ tiêu cứng vững với giá trị đại lượng đặc trưng của rung động RMS khi tải ngoài và tốc độ quay thay đổi

Các thực nghiệm tiến hành trong điều kiện mòn gia tốc (nhưng vẫn trong giai đoạn mòn ổn định, bình thường) và mòn bôi trơn tiêu chuẩn của cụm ổ trục chính

Tốc độ và tải ngoài của nghiên cứu thực nghiệm phù hợp với vùng làm

việc bình thường của máy tiện CNC Eclipse 300

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

* Ý nghĩa khoa học:

Xây dựng được mối quan hệ phụ thuộc giữa lượng mòn U và độ cứng vững J với giá trị đại lượng đặc trưng RMS của rung động cụm ổ trục

chính máy công cụ CNC trong điều kiện tải ngoài và tốc độ quay thay đổi

Lượng hóa được giá trị giới hạn của đại lượng đặc trưng rung động [RMS] cụm ổ trục chính máy tiện CNC theo giá trị lượng mòn giới hạn [U] và giá trị độ cứng vững giới hạn [J] trong điều kiện tải ngoài

và tốc độ quay thay đổi

Xác định được tuổi thọ dự kiến với các độ tin cậy khác nhau của cụm

ổ trục chính theo chỉ tiêu mòn, chỉ tiêu cứng vững và giá trị đại lượng đặc trưng của rung động

* Ý nghĩa thực tiễn:

Đề xuất giải pháp đánh giá chất lượng làm việc của cụm ổ trục chính không dừng máy thông qua giá trị giới hạn của đại lượng đặc trưng rung động [RMS] xác định qua thực nghiệm

Tuổi thọ dự kiến tính toán của cụm ổ trục chính máy công cụ CNC trên cơ sở thực nghiệm tạo điều kiện chủ động cho việc lập kế hoạch bảo dưỡng, sửa chữa, duy trì chất lượng gia công và tiết kiệm chi phí sản xuất

Kết quả nghiên cứu có thể được dùng làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu về giám sát chất lượng làm việc của các cụm ổ trục chính các thiết bị công nghiệp và có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong công tác giảng dạy, đào tạo có nội dung liên quan

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm:

- Nghiên cứu lý thuyết về độ tin cậy, tuổi thọ thiết bị trên cơ sở lượng mòn, độ cứng vững và lý thuyết rung động Sử dụng phương pháp phân tích và tổng hợp khi nghiên cứu các tài liệu khoa học liên quan

- Nghiên cứu thực nghiệm:

+ Xây dựng mô hình thực nghiệm với các yếu tố đầu vào và hàm mục tiêu dựa trên các kết quả nghiên cứu phân tích, tổng hợp;

+ Thực nghiệm và xử lý số liệu thực nghiệm để đưa ra mối quan hệ giữa lượng mòn và độ cứng vững với giá trị đại lượng đặc trưng của rung động cụm ổ trục chính Nghiên cứu sử dụng trang thiết bị đồng

bộ cũng như các công cụ, phần mềm phân tích rung động của hãng SKF, Thụy Sĩ

- Trên cơ sở kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, tính toán được tuổi thọ dự kiến của cụm ổ trục chính theo các độ tin cậy

6 Nội dung luận án

Nội dung chính của luận án bao gồm:

Chương 1 Tổng quan về tuổi thọ, độ tin cậy cụm ổ trục chính máy CNC

Nghiên cứu cấu tạo, đặc tính kỹ thuật của cụm ổ trục chính máy tiện CNC Phân tích, đánh giá và tổng hợp các công trình nghiên cứu trong

và ngoài nuớc liên quan đến nội dung đề tài Trên cơ sở đó, xác định những nội dung, vấn đề mà luận án cần tập trung nghiên cứu, giải quyết

Chương 2 Cơ sở xác định tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy CNC

Nghiên cứu, thiết lập các tính toán về tuổi thọ, độ tin cậy theo các chỉ tiêu mòn và chỉ tiêu cững vững Nghiên cứu ảnh hưởng giữa lượng mòn và độ cứng vững đến chất lượng làm việc của cụm ổ trục chính Các kỹ thuật đo, phân tích và tính toán giá trị đại lượng đặc trưng của rung động sử dụng để đánh giá chất lượng làm việc cụm ổ trục chính máy công cụ CNC

Chương 3 Xây dựng hệ thống thiết bị thực nghiệm xác định lượng mòn, độ cứng vững và rung động cụm ổ trục chính máy tiện CNC

Nghiên cứu xây dựng, tích hợp hệ thống thiết bị thực nghiệm nhằm xác định quan hệ giữa tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC với tải ngoài và tốc độ quay Xây dựng quy trình thực nghiệm, quy hoạch và xử lý số liệu thực nghiệm xác định lượng mòn,

độ cứng vững và giá trị đại lượng đặc trưng của rung động cụm ổ trục chính Thực nghiệm và thu thập dữ liệu về lượng mòn, độ cứng vững

và giá trị đại lượng đặc trưng của rung động của cụm ổ trục chính trên thiết bị đã tích hợp trong điều kiện mòn gia tốc và bôi trơn tiêu chuẩn

Chương 4 Kết quả thực nghiệm và đánh giá tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC

Trên cơ sở kết quả thực nghiệm xây dựng được mối quan hệ giữa lượng mòn và độ cứng vững với giá trị đại lượng đặc trưng của rung động cụm ổ trục chính máy tiện CNC trong điều kiện tải ngoài và tốc

độ quay thay đổi Tính toán được tuổi thọ dự kiến với các độ tin cậy khác nhau của cụm ổ trục chính máy tiện CNC theo lượng mòn, độ cứng vững và giá trị đại lượng đặc trưng của rung động Dự kiến được giá trị giới hạn của đại lượng đặc trưng rung động, làm căn cứ cho việc dừng máy bảo dưỡng, điều chỉnh duy trì tải đặt trước

7 Các kết quả mới

Xây dựng được mối quan hệ giữa lượng mòn và độ cứng vững với giá trị đại lượng đặc trưng của rung động cụm ổ trục chính máy tiện CNC khi tải ngoài và tốc độ thay đổi

Dự kiến giá trị giới hạn của đại lượng đặc trưng rung động [RMS] cụm

ổ trục chính máy tiện CNC, cơ sở để áp dụng kỹ thuật giám sát chất lượng cụm ổ trục chính bằng rung động Giá trị giới hạn của đại lượng đặc trưng rung động có thể được xác định từ giá trị lượng mòn giới hạn hoặc giá trị độ cứng vững giới hạn của cụm ổ trục chính Đây là căn cứ xác định thời điểm dừng máy bảo dưỡng, điều chỉnh cụm ổ trục chính nhằm duy trì chất lượng làm việc của máy công cụ CNC Xác định được tuổi thọ với các độ tin cậy khác nhau của cụm ổ trục chính máy tiện CNC theo tải ngoài và tốc độ quay dựa trên các chỉ tiêu mòn, cứng vững và rung động Có thể căn cứ vào một trong các chỉ tiêu trên của cụm ổ trục chính máy công cụ CNC để lập kế hoạch bảo

dưỡng, sửa chữa phù hợp với độ chính xác và độ tin cậy yêu cầu CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỤM TRỤC CHÍNH MÁY

TIỆN CNC 1.1 Cụm trục chính máy tiện CNC

1.1.1 Máy tiện CNC và ứng dụng trong công nghiệp

Máy công cụ CNC (Computer Numerical Control – Máy công cụ điều khiển số) là sản phẩm cơ điện tử hiện đại, có thể thực hiện các chức năng mà máy công cụ truyền thống không có Trong các nhà máy cơ khí tại Việt Nam, máy tiện CNC được sử dụng phổ biến và thực hiện nhiều nguyên công gia công cắt gọt các chi tiết máy

1.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật của cụm trục chính máy tiện CNC

1.1.3 Kết cấu cụm trục chính máy tiện CNC

Về nguyên tắc, kết cấu của cụm trục chính máy công cụ vạn năng và máy công cụ CNC là cơ bản giống nhau Ổ trục chính máy tiện CNC được tích hợp thêm nhiều cơ cấu chấp hành tự động, nên có kết cấu khá phức tạp hơn và thường bao gồm các bộ phận: Vỏ trục chính, trục chính, cụm ổ trục chính, Phanh, Mâm cặp, …

1.2 Cụm ổ trục chính máy tiện CNC

Trên các máy tiện CNC cỡ nhỏ, cụm ổ trục chính thường gồm các cặp

ổ lăn đỡ chặn Các kết cấu ghép cặp ổ lăn thường dùng là nối tiếp (TD – Tandem), lắp lưng đối lưng (DB - Double Back hay Back to Back) hoặc, lắp mặt đối mặt (DF – Double Face hay Face to Face)

1.2.2 Tải đặt trước trên cụm ổ trục chính của máy công cụ

Để có độ cứng vững cao, đảm bảo độ chính xác gia công trong thời gian làm việc, cụm ổ trục chính trên máy công cụ CNC phải được đặt tải đặt trước (cung cấp một dự ứng lực lên các con lăn và các vòng lăn)

1.2.3 Một số dạng hỏng của cụm ổ trục chính

Một số dạng hỏng thường gặp trên cụm ổ trục chính máy công cụ CNC là: Mòn các con lăn, ca trong, ca ngoài của ổ lăn quá giới hạn cho phép, Tróc rỗ bề mặt ổ lăn do mỏi, Vỡ vòng cách, vỡ con lăn hay vỡ

ca trong, ca ngoài của ổ lăn,

1.3 Tổng quan về tuổi thọ và độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy công cụ CNC

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Các công trình tập trung vào 3 hướng chính:

Hướng thứ nhất, nghiên cứu về tuổi thọ và độ tin cậy của cụm ổ trục chính Tuổi thọ làm việc của một cụm ổ trục chính được định nghĩa là

số vòng quay hoặc số giờ làm việc ở một tốc độ và chế độ làm việc xác định mà cụm ổ thực hiện được trước khi xuất hiện dấu hiệu mỏi vật liệu đầu tiên trên rãnh lăn của vòng trong hoặc vòng ngoài hoặc trên các con lăn [5]

Tuổi thọ danh định cơ bản theo tiêu chuẩn ISO 281 được tính theo công thức (1.1) [5]:

Tác giả Rajkumar Bhimgonda Patil cho rằng thực hiện bảo trì các thiết

bị đó đúng thời điểm, sẽ giúp nâng cao độ tin cậy của máy tiện CNC lên thêm 45%, tăng tuổi thọ từ 15.000 giờ lên 17.000 giờ và giảm 20% tổng chi phí vòng đời của máy [7]

Hướng thứ hai, nghiên cứu nhằm tối ưu hóa kết cấu và tìm giải pháp nâng cao độ chính xác cụm trục chính đã chỉ ra rằng tình trạng kỹ

thuật của ổ trục chính có vai trò quyết định chất lượng làm việc của cả cụm trục chính máy công cụ

CNC [1]

Tác giả Te Li, thông qua thực

nghiệm về tải trước với sơ đồ

thí nghiệm chỉ ra rằng tải trước

có ảnh hưởng lớn đến các đặc

tính động lực học và tính nhiệt

của cụm trục chính [8]

ISO 13041-1:2004 thiết lập

quy trình kiểm tra hình học

cho máy tiện điều khiển số có

một trục chính mang phôi nằm ngang [10]

Kết quả của phép lượng dịch chuyển dọc trục cho chúng ta biết lượng mòn tổng hợp dọc trục của cụm trục chính Kết quả phép đo độ đảo hướng kính cho chúng ta biết độ cứng vững của cụm trục chính tại thời điểm đo Đây là các thông số quan trọng để đánh giá tuổi thọ và độ tin cậy của cụm trục chính máy công cụ CNC có một trục chính nằm ngang

Hướng thứ ba, nghiên cứu giám sát chất lượng (tình trạng) làm việc của cụm ổ trục chính thông qua rung động Công nghệ giám sát tình

trạng bằng phân tích rung động được sử dụng rộng rãi trên cụm trục chính máy công cụ với các ưu điểm như đáp ứng thời gian thực nhanh,

độ tin cậy cao và chi phí hợp lý

Theo tác giả Randall, phân tích rung động là một trong những kỹ thuật chính để thu thập thông tin về các điều kiện bên trong quá trình làm việc của cụm ổ trục chính [10] Phân tích rung động có thể chẩn đoán lỗi ổ trục chính và ngăn ngừa các hậu quả không mong muốn của việc hỏng hóc

Tác giả Grzegorz Wszołek đã sử dụng hệ thống cảm biến MEMS (Microelectro-Mechanical Systems) để đo rung động trên vỏ trục chính máy CNC, chỉ ra rằng có thể kiểm tra tình trạng của các ổ lăn lắp trên trục chính bằng cách sử dụng phân tích rung đồng bộ (sử dụng giá trị RMS) đối với chuyển động quay của trục chính [14]

Hình 1.7 Sơ đồ kiểm tra đầu mút trục chính của ụ phôi [10]

Tác giả Neuebauer thực hiện các kỹ thuật giám sát khác nhau cho vòng

bi trục chính [19], kết quả cho thấy rằng bằng cách sử dụng giá trị trung bình hiệu dụng (RMS) của vận tốc rung động (mm/s), các dạng hỏng có thể được phát hiện ở mức dưới 10% tuổi thọ còn lại của vòng

thời gian dừng máy,

giảm chi phí và tăng

hiệu quả sản xuất

[21] Phân loại tình trạng hoạt động của trục chính máy công cụ ở vùng

A (vùng trục chính mới), B (vùng tình tạng tốt), C (vùng cảnh báo) hoặc D (vùng nguy hiểm) như Hình 1.19

Kết quả nghiên cứu của Butdee S and Kullawong T cho thấy mối quan

hệ giữa vận tốc rung động theo thời gian hoạt động có dạng phương trình bậc 3 như công thức (1.3)

Vvibrations = 0.1651 + 0.000526t - 0.000483t2 + 0.000110t3

(1.3)

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, những năm gần đây có nhiều công trình về tính toán, thiết

kế máy theo tuổi thọ, độ tin vậy và nghiên cứu về chẩn đoán tình trạng của chi tiết máy trên cơ sở giám sát rung động

TCVN 7011-8:2013 được ban hành dựa trên ISO/TR 230-8:2010 đã đưa ra quy tắc kiểm tra máy công cụ phần rung động nhằm mục đích chuẩn hóa các phương pháp kiểm đặc tính của máy công cụ, không lắp dụng cụ cắt, không kể tới các dụng cụ máy cầm tay [36]

Tác giả Lại Huy Thiện đã nghiên cứu cơ sở lý thuyết về đo, giám sát rung động và thực nghiệm trên động cơ tàu biển Làm chủ được công nghệ chế tạo thiết bị đo, giám sát rung động trên đối tượng động cơ diesel tàu biển nghiên cứu tại Việt Nam [34]

1.4 Xác định vấn đề cần nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết về tuổi thọ và độ tin cậy cụm ổ trục chính

- Xác định mối liên hệ giữa tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy công cụ CNC dựa vào lượng mòn, độ cứng vững và mức độ rung

Hình 1.13 Đo rung động trên

cụm trục chính [17]

Hình 1.16 Giám sát tình trạng trục chính

thông qua LTSC [22]

động Từ đó khảo sát ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ đến tuổi thọ,

độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC trong điều kiện phòng thực nghiệm

+ Xây dựng, tích hợp hệ thống thực nghiệm xác định lượng mòn, độ cứng vững và giá trị đại lượng đặc trưng của rung động cụm ổ trục chính máy tiện CNC theo sự thay đổi của tải ngoài và tốc độ làm việc

để phục vụ thực nghiệm

+ Thiết lập quy trình thực nghiệm khảo sát giá trị đại lượng đặc trưng của rung động RMS, lượng mòn và độ cứng vững cụm ổ trục chính khi tải ngoài, tốc độ vòng quay trục chính thay đổi

+ Xây dựng mối quan hệ giữa lượng mòn và độ cứng vững đặc trưng cho tuổi thọ, độ tin cậy cụm ổ trục chính (phản ánh chất lượng làm việc) với giá trị đại lượng đặc trưng của rung động cụm ổ trục chính máy tiện CNC theo thời gian làm việc

+ Xác định giá trị giới hạn của đặc trưng rung động [RMS] của cụm ổ trục chính máy tiện CNC từ giá trị lượng mòn giới hạn và giá trị độ cứng vững giới hạn

- Xác định thời điểm điều chỉnh bảo dưỡng cụm ổ trục chính Tdc nhằm duy trì chất lượng làm việc của cụm ổ trục chính máy tiện CNC, nâng cao tuổi thọ và độ tin cậy

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Chất lượng cụm ổ trục chính quyết định đến độ chính xác gia công trên máy công cụ nói chung và máy công cụ CNC nói riêng Duy trì chất lượng làm việc dài lâu của cụm ổ trục chính máy công cụ CNC trong quá trình làm việc thường phải được thực hiện bằng các giải pháp bảo trì tích cực và điều chỉnh tải đặt trước Các giải pháp này phải được thực hiện đúng thời điểm trong giai đoạn mòn bình thường khi lượng mòn, độ cững vững chưa vượt quá giá trị giới hạn quy định của các tiêu chuẩn

Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước chia làm 3 hướng chính:

- Hướng thứ nhất: Nghiên cứu về tuổi thọ và độ tin cậy của cụm ổ trục chính;

- Hướng thứ hai: Nghiên cứu nhằm tối ưu hóa kết cấu và tìm giải pháp nâng cao độ chính xác cụm ổ trục chính;

- Hướng thứ ba: Nghiên cứu giám sát chất lượng (tình trạng) làm việc của cụm ổ trục chính thông qua phân tích rung động

Từ việc phân tích, tổng hợp các công trình nghiên cứu, tác giả đã xác định được các vấn đề cần nghiên cứu của đề tài Luận án Đó là mối

quan hệ giữa tuổi thọ, độ tin cậy cụm ổ trục chính máy công cụ CNC

và các thông số đầu vào tốc độ, tải ngoài trên cơ sở mòn, cứng vững

với rung động cần được nghiên cứu

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TUỔI THỌ

VÀ ĐỘ TIN CẬY CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY CÔNG CỤ

P

q r

Trong đó:

aISO - Hệ số tuổi thọ sửa đổi;

a1 - Hệ số tuổi thọ sửa đổi với độ tin cậy;

Lnm - Tuổi thọ sửa đổi, (triệu vòng quay);

L10 – Tuổi thọ cơ bản danh định (triệu vòng quay)

2.1.2 Độ tin cậy cụm trục chính

Đối với một nhóm các cụm trục chính giống nhau, vận hành trong cùng một điều kiện, tỷ lệ phần trăm của nhóm các ổ này sẽ đạt được hoặc vượt quá tuổi thọ quy định Độ tin cậy của một cụm trục chính là xác suất đạt được hoặc vượt quá tuổi thọ quy định của ổ lăn

2.1.2.4 Xác định tuổi thọ ổ lăn theo độ tin cậy

Các giá trị của hệ số tuổi thọ sửa đổi đối với độ tin cậy a1 được cho

2.2 Đánh giá tuổi thọ và độ tin cậy cụm trục chính theo tiêu chí mòn

2.2.1 Các giai đoạn của quá

trình mòn cụm trục chính

Trong điều kiện ma sát mòn

bình thường, sự phụ thuộc của

lượng mòn U theo thời gian

hoặc quãng đường ma sát

được chia thành thành ba giai

đoạn cơ bản [45] [46]: Giai

đoạn chạy rà (I), giai đoạn

mòn ổn định (II) và giai đoạn

mòn khốc liệt (III) [45]

2.2.2 Tính toán tuổi thọ và

độ tin cậy cụm ổ trục

chính theo chỉ tiêu mòn

Trên cơ sở quan hệ của mòn

và tuổi thọ, độ tin cậy, mối

quan hệ giữa lượng mòn và

tuổi thọ, độ tin cậy được

biểu diễn như trên Hình 2.4

trưng cho khả năng làm việc

liên tục, được tính thông qua

toán tử Laplace [45] như sau:

0

Hình 2.3 Quan hệ lượng mòn U

theo thời gian T (hay quãng đường ma sát L) [45]

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán tuổi thọ

và độ tin cậy theo lượng mòn tổng hợp dọc trục U

2.3 Tính toán tuổi thọ và độ tin cậy cụm trục chính theo chỉ tiêu cứng vững

Từ quy luật mòn chung trên Hình 2.1 và nội dung các nghiên cứu [43], [47], có thể giả thiết qui luật thay đổi độ cứng vững J theo thời gian hoặc quãng đường ma sát

Trên cơ sở quan hệ của mòn

và tuổi thọ, độ tin cậy [49],

đưa ra được quan hệ giữa độ

cứng vững J và tuổi thọ, độ

tin cậy như trên Hình 2.6

[48]

Độ cứng vững cụm trục

chính J thay đổi theo thời

gian (t) thừa nhận tuân theo

quy luật tuyến tính và được

thể hiện bằng phương trình sau: