THIẾT kế và mô PHÒNG máy đo MA sát POINT ON DISK DÙNG cảm BIẾN LOADCELL

1.1.3 Định luật cơ bản về ma sát, lực ma sát, các yếu tố đặc trưng của lực: Lực ma sát là lực cản trở chuyển động, nó ngược chiều của chuyển động và xuất hiện trên bề mặt ma sát tại các

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

2 Nội dung bản thuyết minh và tính toán:

Chương 1 Tổng quan về ma sát và các đại lượng liên quan

Chương 2 Tính toán thiết kế cơ khí máy đo ma sát pin-on-disk

Chương 3 Cảm biến loadcell và ứng dụng Matlab xây dựng giao diện tính toán ma sát

Chương 4 Lựa chọn động cơ và phương pháp điều khiển động cơ

Chương 5 Ứng dụng phần mềm ANSYS vào mô phỏng ứng suất khi máy hoạt động

Chương 6 Kết luận, hạn chế của đề tài và hướng phát triển

TRƯỞNG BỘ MÔN

(Ký và ghi rõ họ tên)

Hà Nội, ngày…tháng… năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

BỘ GIAO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

-

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Người nhận xét: Ts NGUYỄN TRUNG KIÊN Đơn vị công tác: BM Công nghệ chế tạo máy, Viện Cơ Khí Địa chỉ: C5 - 112, ĐHBKHN, Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội Email: trung.nguyenkien@hust.edu.vn -

NỘI DUNG NHẬN XÉT 1 Nhận xét chung: ………

…….………

………….………

………….………

………….………

………….………

………….………

………….………

………….………

2 Về mặt ý thức: …….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

3 Về mặt chuyên môn: …….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

4 Kết luận: …….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

Điêm đánh giá cho sinh viên: Đỗ Hữu Tình: …/10

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2016

Người nhận xét

(ký và ghi rõ họ tên)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

-

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: Đỗ Hữu Tình Nghành: KT – Cơ điện tử Khóa: K56 Với đề tài tốt nghiệp: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHÒNG MÁY ĐO MA SÁT POINT ON DISK DÙNG CẢM BIẾN LOADCELL Giảng viên hướng dẫn: Ts NGUYỄN KIÊN TRUNG Đơn vị công tác: Bm Công nghệ chế tạo máy viện Cơ Khí Địa chỉ: C5 - 112, ĐHBKHN, Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội Email: trung.nguyenkien@hust.edu.vn Người nhận xét: Ts TRƯƠNG ĐỨC PHỨC Đơn vị công tác: Bm Công nghệ chế tạo máy viện Cơ Khí -

NỘI DUNG NHẬN XÉT 1 Nội dung thiết kế tốt nghiệp: …….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

2 Nhận xét của người bản biện: …….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

…….………

Hà nội, ngày… tháng… năm 2016

Người nhận xét

(ký và ghi rõ họ tên)

Mục Lục

LỜI CẢM ƠN 9

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LỰC MA SÁT VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG LIÊN QUAN 10

1.1 Giới thiệu chung: 10

1.1.1 Khái niệm ma sát: 10

1.1.2 Phân loại lực ma sát: 10

1.1.3 Định luật cơ bản về ma sát, lực ma sát, các yếu tố đặc trưng của lực: 10

1.1.4 Hệ số ma sát: 11

1.2 Thông số, đặc điểm hình học của bề mặt tiếp xúc: 12

1.3 Các biện pháp giảm nhằm giảm ma sát và mài mòn: 13

1.4 Các dạng đo ma sát xuất hiện trên thực tế trong các máy: 14

1.5 Cơ sở đề tài và mục đích lựa chọn đề tài 15

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ MÁY ĐO MA SÁT DẠNG XOAY 16

2.1 Tính toán thiết kế cơ khí máy đo ma sát dạng xoay và tịnh tiến: 16

2.1.1 Nguyên lí làm việc và đối tượng của máy: 16

2.1.2 Yêu cầu của thiết kế: 16

2.1.3 Phân tích phương án thiết kế: 16

2.1.4 Phương án thiết kê và mô hình máy trên phần mềm vẽ 3D: 17

2.2 Tính toán thiết kế máy đo: 22

2.2.1 Tính toán động học hệ dẫn động: 22

2.2.2 Tính toán lựa chọn động cơ: 24

2.2.3 Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt: 26

2.2.4 Tính toán trục: 30

2.2.5 Chọn then cho trục: 34

2.2.6 Kiếm nghiệm độ bền mỏi của trục: 35

2.2.7 Tính toán chọn ổ lăn: 37

CHƯƠNG 3 CẢM BIẾN ĐO LỰC LOADCELL VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM

MATLAB VÀO XÂY DỰNG GIAO DIỆN ĐO LỰC VÀ HỆ SỐ MA SÁT 39

3.1 Loadcell 39

3.1.1 Hiện tượng điện trở lực căng (tenzo) 39

3.1.2 Loadcell 43

3.2 Giới thiệu về matlab 46

3.3 Tổng quan về cấu trúc dữ liệu của matlab, các ứng dụng 47

3.3.1 Dữ liệu 47

3.3.2 Ứng dụng 48

3.3.3 Toolbox là một công cụ quan trọng trong Matlab 48

3.4 Hệ thống matlab … 48

3.5 Ảnh giao diện và code trong phần mềm matlab 49

CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 53

4.1 Các loại động cơ và ưu, nhược của các loại động cơ 53

4.1.1 Động cơ một chiều 53

4.1.2 Động cơ xoay chiều 53

4.1.3 Động cơ bước 54

4.1.4 Động cơ servo 54

4.2 Các phương pháp điều khiển động cơ 54

4.2.1 Động cơ một chiều 54

4.2.2 Động cơ xoay chiều 55

4.2.3 Động cơ bước 55

4.2.4 Động cơ servo 56

4.3 Lựa chọn động cơ 56

4.4 Điều khiển động cơ bằng biến tần 56

4.4.1 Định nghĩa về biến tần 56

4.4.2 Các phương pháp điều khiển biến tần 57

4.4.3 Ưu điểm của biến tần 59

4.4.4 Các loại biến tần hay sử dụng trên thị trường 59

4.4.5 Lựa chọn phần mềm điều khiển 61

CHƯƠNG 5 SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS VÀO MÔ PHỎNG ỨNG SUẤT KHI MÁY HOẠT ĐỘNG 62

5.1 Giới thiệu về phần mềm ANSYS 62

5.2 Ứng dụng phần mềm ANSYS vào giải bài toán mô phỏng ứng suất đĩa quay khi đo ma sát 63

5.2.1 Các bước giải bài toán trong ANSYS Workbench 63

CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ, PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 78

6.1 Kết luận 78

6.2 Phương hướng phát triển đề tài 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập tại trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội ngoài sự nỗ lực của bản thân, em còn nhận được sự giúp đỡ, tạo điều kiện từ các thầy cô giáo đã giúp em học tập tốt hoàn thành khóa học Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin bày

tỏ lòng chân thành cảm ơn tới toàn thể quý Thầy cô, cán bộ công nhân viên đã và đang công tác tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô Viện Cơ khí và

Bộ môn Cơ học vật liệu & kết cấu đã hướng dẫn tận tình, tâm huyết giúp em trong suốt thời gian học tập tại trường

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Trung Kiên đã trực tiếp

hướng dẫn tận tình em về lý thuyết động lực học dòng chảy để em có thể hoàn thành tốt nội dung đồ án này

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày………tháng…… năm 2016

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LỰC MA SÁT VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG LIÊN QUAN

1.1 Giới thiệu chung:

1.1.1 Khái niệm ma sát:

Ma sát là hiện tượng sinh ra khi có sự tiếp súc giữa hai bề mặt khi chúng chuyển động tương đối với nhau Ví dụ như tiếp xúc giữa bề mặt thép với thép, thép với gỗ, thép với nhôm

Ma sát gắn liền với những vấn đề cấp thiết của thời đại và đóng vai trò vô cùng quan trọng trong kĩ thuật, đó là hao mòn máy móc, các thiết bị và ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của chúng Nhận thấy vấn đề đó nhiều tổ chức của các ngành khác nhau đã quan tâm và nghiên cứu vấn đề này nhằm đưa ra các biện pháp chống mài mòn và bôi trơn để nâng cao tuổi thọ của các chi tiết máy

1.1.2 Phân loại lực ma sát:

a) Theo môi trường tiếp xúc ma sát khô, ma sát ướt, ma sát nửa khô nửa ướt

b) Theo tính chất chuyển động ma sát trượt và ma sát lăn

c) Theo trạng thái chuyển động tương đối ma sát tĩnh và ma sát động

1.1.3 Định luật cơ bản về ma sát, lực ma sát, các yếu tố đặc trưng của lực:

Lực ma sát là lực cản trở chuyển động, nó ngược chiều của chuyển động và xuất hiện trên bề mặt ma sát tại các vết tiếp xúc thực

Theo Vật lý: lực ma sát là lực hút phân tử giữa các phân tử vật chất - ma sát

phụ thuộc vào vật liệu tiếp xúc, thời gian tiếp xúc

Theo Cơ học: lực ma sát là do những gờ lồi lõm của hai bề mặt gài vào nhau

– ma sát phụ thuộc độ nhám bề mặt

Hình 1.1 Minh họa lực ma sát

Các yếu tố đặc trưng của lực ma sát:

- Phương: song song bề mặt tiếp xúc

- Chiều: ngược chiều tác dụng của ngoại lực (chiều chuyển động)

- Độ lớn: Fms = f.N

Trong đó +) F: là hệ số ma sát

Ngoài cách xác định hệ số ma sát như trên ta còn nhiều công thức khác như:

Hệ số ma sát trượt: Là tỷ số giữa lực ma sát và tải pháp tuyến f = F/N

Hệ số ma sát khi va đập là tỷ số của lượng thay đổi về mặt động lượng của vật thể va đập theo hướng tiếp tuyến và pháp tuyến: ( ) 1

( )n

m v f

Ở đây: ζ : ứng suất trượt và ρT : giới hạn chảy của vật liệu

Theo Tabor và R.kinh:

T k f

1.2 Thông số, đặc điểm hình học của bề mặt tiếp xúc:

Tính không đồng đều của bề mặt chi tiết được phân thành sai số hình dạng, sóng và nhấp nhô Sai số hình dạng là độ không đồng đều của bề mặt, xuất phát từ hình dáng thực của nó (lồi, lõm, méo lệch …) Sóng là các dạng, cSác khe, đỉnh tuần hoàn có chu kì cách nhau một khoảng cách (bước sóng ) và chiều cao và thường có 40

Hình 1.2 Biểu đồ cấu trúc của lớp bề mặt hình học vật rắn

1 Độ sóng 2 Nhấp nhô bề mặt 3 Sai số hình dạng

Nhấp nhô bề mặt là có vô số đỉnh trong một khoảng khá ngắn (2 đến 800 m)

và cao (từ 0,03 đến 400 m) Sai lệch hình dạng, sóng và nhấp nhô được chỉ ra biểu diễn như biểu đồ 2

Biên dạng bề mặt của một mô hình kim loại được khuếch đại:

Hình 1.3 Biểu đồ biên dạng bề mặt kim loại

a) Vết theo chiều ngang b) Vết theo chiều dọc

1.3 Các biện pháp giảm nhằm giảm ma sát và mài mòn:

Lực ma sát xuất hiện trong thực tế có lúc có lợi và có hại Trong các trường hợp lực ma sát gây hại, người ta tìm cách làm giảm nó để làm tăng hiệu suất máy

và giảm mài mòn, tăng tuổi thọ của chi tiết Trên thực tế, để giảm ma sát trong các trường hợp gây hại, ta sử dụng các cách sau:

- Làm nhẵn bề giữa hai bề mặt tiếp xúc Trên thực tế sự nhẵn bề mặt này tối đa chỉ ở một mức độ nào đó và trên bề mặt chi tiết vẫn có sự nhấp nhô

- Giảm tải trọng của vật lên bề mặt tiếp xúc Tải trọng càng lớn, phản lực giữa vật và bề mặt tiếp xúc càng lớn, do đó lực ma sát càng lớn Giảm tải trọng tương đương với việc giảm lực ma sát tác dụng giữa hai bề mặt

- Trong các cơ cấu có thể chuyển đổi giữa ma sát trượt và ma sát lăn, người ta thường chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn vì ma sát lăn nhỏ hơn rất hiệu so với ma sát trượt

- Thay đổi vật liệu chế tạo chi tiết Việc này thay đổi hệ số ma sát của chi tiết Dẫn tới việc giảm lực ma sát tác dụng giữa hai bề mặt

- Sử dụng các kĩ thuật bôi trơn giữa hai bề mặt Ma sát ướt nhỏ hơn rất nhiều so với ma sát khô, do vậy người ta sử dụng các loại chất lỏng, dung dịch có tác dụng làm giảm ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc

1.4 Các dạng đo ma sát xuất hiện trên thực tế trong các máy:

Trong quá trình xem xét chuyển động của các máy và sự xuất hiện của ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc, các nhà cơ khí học đã đưa ra các phương án đo lực ma sát và hệ số ma sát của vật liệu như sau:

 Cho vật liệu đo (viên bi) chịu tải trọng chuyển động tịnh tiến trên một bề mặt khác

 Cho vật liệu đo (viên bi) chịu tại trọng chuyển động quay trên một mặt đĩa

 Cho vật liệu đo (trụ tròn rỗng) chịu tải trọng đặt lên một đĩa quay

 Cho vật liệu đo (trục tròn) chịu tải trọng quay bên trong một trụ tròn rỗng

 Cho vật liệu đo (trục tròn) đè lên một trục khác đang quay

 Cho vật liệu đo (trục tròn rỗng) đang quay bị một bề mặt vật liệu khác chịu tải trọng đè lên

Hình 1.4 Các dạng khảo sát ma sát trong thực tế

1.5 Cơ sở đề tài và mục đích lựa chọn đề tài

Việc khảo sát, đo đạc, tính toán lực ma sát và hệ số ma sát của vật liệu là vô cùng quan trọng trong cơ khí nói chung Việc tính toán và khảo sát được hiện tượng ma sát sẽ giúp đưa ra được các phương án giảm ma sát cụ thể trong từng trường hợp cụ thể, do đó sẽ làm tăng hiệu quả của vận hành máy nói riêng và sản xuất nói chung Mặt khác, các máy đo lực ma sát và hệ số ma sát ở Việt Nam chưa phổ biến Do đó, việc lựa chọn đề tài có nhiều khả năng ứng dụng trong thực tế

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ MÁY ĐO MA SÁT DẠNG XOAY

2.1 Tính toán thiết kế cơ khí máy đo ma sát dạng xoay và tịnh tiến:

2.1.1 Nguyên lí làm việc và đối tượng của máy:

 Đo ma sát theo nguyên lý tiếp xúc giữa mẫu thử và đĩa quay hoặc bàn trượt tịnh tiến Khi mẫu thử và đĩa quay (hoặc bàn trượt) tiếp xúc sẽ xuất

hiện lực ma sát trượt (F ms), lực ma sát này có xu hướng làm chuyển vị mẫu thử được nhận biết bởi các cảm biến đo lực

Hình 2.1 Nguyên lý làm việc của máy

 Đối tượng làm việc của máy: Đối tượng làm việc của máy là các đầu thử (bi tròn) của các vật liệu được chế tạo sẵn và đầu thử để kiếm tra, đo lực

ma sát và hệ số ma sát của vật liệu cần khảo sát

2.1.2 Yêu cầu của thiết kế:

 Máy phải làm việc được ổn định, không rung lắc ảnh hưởng tới quá trình

đo

 Tay đo phải đảm bảo được sự cân bằng khi tiến hành chạy máy đo

 Đảm bảo được việc điều khiển tốc độ động cơ trong quá trình đo

2.1.3 Phân tích phương án thiết kế:

 Ta có bảng thông số sơ bộ của các bộ phần của máy tham gia trực tiếp vào quá trình đo như sau:

Thông số Giá trị

Đối trọng đặt trực tiếp lên tay quay

Đối trọng đặt lên tay quay để tạo ra

cân bằng momen tay quay khi máy

Tốc độ dài tại vị trí tiếp xúc giữa

đầu đo và đĩa quay

1 ÷ 5 m/s

2.1.4 Phương án thiết kê và mô hình máy trên phần mềm vẽ 3D:

Quá trình làm việc của máy đo được minh họa thông qua sơ đồ khối sau

Hình 2.2 Sơ đồ khối quá trình làm việc của máy

a) Trường hợp đo ma sát bằng đĩa quay (pin) :

Hình 2.4 Cấu tạo máy trên phần mềm vẽ 3D

 Chi tiết và chức năng của từng chi tiết trong máy:

- Cụm chi tiết tay đo, đầu đo, cảm biến và pin đo:

Hình 2.5 Cụm chi tiết tay đo, đầu đo, cảm biến và pin đo

Đối trọng: Đặt vào một đầu tay đo, có tác dụng cân bằng moment quay 2 đầu tay đo để đảm bảo độ chính xác của phép

đo

Cảm biến: Đo lực ma sát trong quá trình máy hoạt động Cảm biến nhận tín hiệu lực và đƣa ra máy tính và đƣợc xử lý bằng phần mềm

Hình 2.6 Cảm biến loadcell

Đầu đo: Chứa bi đo (làm bằng vật liệu cần đo lực và hệ số ma sát)

Hình 2.7 Đầu đo và bi đo

Tay đo: Gồm 2 phần, đƣợc bắt với nhau bằng bu lông – đai ốc,

có thể trƣợt trên rãnh mang cá để điều chỉnh khoảng cách đo

Hình 2.8 Tay đo

Rãnh trƣợt mang cá: Có tác dụng cho tay trƣợt trƣợt trên nó để

điều chỉnh khoảng cách đo

Hình 2.9 Rãnh trượt mang cá

- Cụm chi tiết trục máy và 2 ổ đỡ trục máy:

Trục công tác máy: Trục lắp bánh đai, đƣợc truyền chuyển động

qua đai cao su từ động cơ Là trục công tác của máy Bánh đai đƣợc truyền chuyển động thông qua đai để làm quay trục máy

Hình 2.10 Trục máy và bánh đai

2 Cụm ổ bi đỡ: Có tác dụng đỡ trục máy và làm máy hoạt động

- Cụm chi tiết động cơ và đai:

Động cơ: Tạo ra chuyển động để máy hoạt động, trên trục động

cơ lắp bánh đai nhỏ và truyền chuyển động cho trục công tác thông qua đai

Đai: Truyền chuyển động từ động cơ ra trục công tác

- Bàn máy và đế giữ máy:

Bàn máy: Giá đỡ các bộ phận của máy – trên than bàn máy gắn

động cơ, cơ cấu tay đo, cụm ổ bi đỡ

Đế giữ máy: Có tác dụng làm cân bằng, chống rung cho máy khi

hoạt động

b) Trường hợp đo ma sát với máng trượt tịnh tiến lặp lại:

Ta tiến hành thay đĩa quay bằng cơ cấu trƣợt tịnh tiến lặp lại

Hình 2.5 Cơ cấu biến chuyển động quay thành tịnh tiến lặp lại

a) Máng trƣợt tịnh tiến lặp lại b) Cơ cấu biến chuyển động quay thành tịnh tiến lặp lại

2.2 Tính toán thiết kế máy đo:

2.2.1 Tính toán động học hệ dẫn động:

a) Lực ma sát:

Ta có: ds =

.dα = dα = x.dx.dα

Hình 2.4 Lực ma sát tác dụng lên 1 đơn vị diện tích ds

Phản lực tác dụng lên diện tích ds:

.ds= .x.dx.dα Với giả sử rằng áp suất phân bố đều trên diện tích tiếp xúc

Do đó ta có lực ma sát tác dụng lên một đơn vị diện tích tiếp xúc sẽ là:

Với N: là lực nhấn do tác dụng của các bộ phận trên tay đo tác dụng

lên đĩa quay Do tay quay có nhiều bộ phận tuy nhiên tải trọng không đáng kể nên ta chọn dải lực từ 1 ÷ 30N

: Sai số cho phép

Và w: tốc độ quay của đĩa

2.2.2 Tính toán lựa chọn động cơ:

a) Sơ đồ khối của máy:

Hình 2.5 Sơ đồ khối của động cơ và trục công tác

b) Công suất động cơ:

Ta có công suất trên lí thuyết: P = W(N) + W(N)

Công suất trên thực tế: = [W(N) + W(N)].k

Với k là hệ số an toàn, chọn k = 2

= [μ.N.w(

+ ) + N.w ].2

= [μ N ( + ) + N ].2

=[1.30. ( +0,01) + 30.0,01. ].2

= 260 W Với R: là bán kính của đĩa quay

r: là khoảng cách từ điểm đặt đầu đo tới tâm đĩa Lấy tối đa bằng R để đảm bảo công suất tối đa của máy

 - hiệu suất bộ truyền đai : 0,95

 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

Pct = P lv

 =

= 285 W

d) Xác định sơ bộ số vòng quay động cơ điện:

- Ta có vận tốc quay của đĩa: v = 1†5 m/s

- Đầu đo tiếp xúc với mặt đĩa quay trong khoảng 0,04÷0,08 m

e) Chọn loại động cơ: Dựa vào số liệu tính toán và theo bảng tiêu chuẩn

P1.3[1], ta lựa chọn loại động cơ 4A80Y8B3

- Có bảng thông số của động cơ yêu cầu nhƣ sau:

Công suất (kW) Dải vận tốc quay phải đạt đƣợc(v/ph)

- Trục động cơ, có:

=

= = 293,5 W

 Tính số vòng quay của trục:

- Số vòng quay của động cơ = 600 v/ph

- Số vòng quay của trục máy n = 600.2 = 1200 v/ph

2.2.3 Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt:

a) Lựa chọn đai và thông số yêu cầu đầu vào:

 Thông số yêu cầu đầu vào của đai:

- Đai vải cao su

b) Xác định thông số của bộ truyền đai:

 Đường kính bánh đai lớn:

d2= ud1(1-) = 2.90.(1 – 0,01) = 178,2 mm Với hệ số trượt ε = 0,01 † 0,02 Ta chọn ε = 0,01

→ Chọn theo giá trị tiêu chuẩn ta có = 180 mm

- Từ đó có tỉ số truyền thực tế là:

= =

= 2,02 → Sai lệch tỉ số truyền: ∆u =

 Chiều dài đai:

- Theo công thức 4.4.[1], ta có: l = 2a + π

+

= 2.410 + 3,14. +

- Cộng thêm chiều dài từ 100÷400mm nối đai

- Để đảm bảo tuổi thọ của đai, phải có:

c) Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai:

- Theo công thức 4.8[1], ta có tiết diện đai tính theo công thức:

A = b.δ =

[ Với b: chiều rộng đai

δ: Chiều dày đai

- Trong đó với bộ truyền đặt nằm ngang, điều chỉnh định kì lực căng, chọn 0

 = 2,0 MPa, theo bảng B4.9, k1=2,7 và k2=11, do đó theo công thức 4.11[1]:

= 18,45 mm

→ Chọn theo tiêu chuẩn bảng 4.1[1], có b =20mm

→ Theo bảng 4.1[1], ta chọn loại đai vải cao su, với kí hiệu БКНЛ-65 không có lớp lót với trị số δ = 3mm (tiêu chuẩn) – với số lớp đai là 3

d) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

- Theo công thức 4.12[1], ta có công thức:

= b.δ = 20.3.2 = 120 N

- Theo công thức 4.13[1], lực tác dụng lên trục:

= 2 .sin( ⁄ ) = 2.120.sin( ) = 236,7 N

e) Ta có bảng tổng hợp thông số của đai nhƣ sau:

Lực căng ban đầu 120N

[η]: Ứng suất cho phép với thép CT 45 có [η] = 15†30MPA Với trục công tác, ta có:

- Chiều dài may ơ bánh đai: = (1,2 ÷ 1,5)

= (1,2 ÷ 1,5).10 = 12 ÷ 15mm

→ Chọn = 12mm

- Sơ đồ khối trục công tác (theo phương nằm ngang):

- Khoảng cách từ tâm ổ bi 0 tới tâm bánh đai trên trục:

e) Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:

- Tính các phản lực trên trục: Ta cần phải xác định các phản lực ở các gối tựa: , , ,

= =

↔

{

= =

=

=

↔{

=

=

=

=

- Ta có sơ đồ biểu diễn momen sau:

f) Tính momen tương đương và momen tương đương tại các tiết diện j trên chiều dài trục:

 Theo công thức 10.15[1], có = √

 Theo công thức 10,16[1], có = √

Trong đó Myj và Mxj là momen uốn trong mặt phẳng yOz và xOz tại các tiết diện j

 Tại tiết diện 1 – 2:

Do đó, ta tính đƣợc:

- Tại tiết diện 1 - 2: = √ = 17,02 mm

- Tại tiết diện 1 - 0: = √ = 9,06 mm

- Tại tiết diện 1 – 3: = 0 mm

- Tại tiết diện 1 - 1: = √ = 8,62 mm

 Từ yêu cầu công nghệ và lắp ghép với ổ lăn theo tiêu chuẩn, ta phải chọn đường kính các đoạn trục như sau:

- Tiết diện 1 – 0 và 1 – 1 lắp ổ lăn: = = 15 mm

- Tiết diện 1 – 2 lắp bánh đai: = 17 mm

- Tiết diện 1 – 3 lắp đĩa quay: = 15 mm

2.2.5 Chọn then cho trục:

a) Chọn then:

 Trục công tác:

 Lựa chọn loại then là then bằng

 Then được lắp tại bánh đai, tiết diện 1 – 2,với = 17 mm, ta chọn then bằng tra bảng B9.1a[1], ta được kích thước của then như sau:

- b = 5mm, h = 5mm, = 3mm, = 2,3mm

Hình 2.6 Thông số của then

- Chiều dài then tính theo công thức:

= (0,8 ÷ 0,9) = (0,8 ÷ 0,9).12 = 9,6 ÷ 10,8mm

→ Chọn theo tiêu chuẩn, ta có = 10mm

b) Kiểm nghiệm độ bền then:

- Lại có để đảm bảo độ bền của then thì phải thỏa mãn:

{ [ [ Theo bảng B9.5[1], với dạng lắp cố định, vật liệu mayo bằng thép, tải trọng va đập nhẹ, ta có: {[ [ = =

→ Then đã chọn đủ điều kiện về độ bền

2.2.6 Kiếm nghiệm độ bền mỏi của trục:

- Các ổ lăn lắp trên trục theo k6, bánh đai và lắp then

- Kích thước của then, trị số momen cản xoắn – tra bảng 10.6[1], ứng với tiết diện trục, ta có:

Theo công thức 10.23[1], khi trục quay 1 chiều ứng suất thay đổi theo chu kì mạch động:

Lại có với trục có 1 rãnh then thì:

- Các trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 0,320,16 m, do đó theo bảng B10.8[1], hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt Kx=1

- Không sử dụng các phương pháp tang bền bề mặt, do đó hệ số tăng bền

Ky = 1

- Theo bảng B10.12[1], khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung tại „rãnh then ứng với vật liệu có b=600MPa là K=1,76, K =1,54 Theo bảng B10.10[1] tra hệ số kích thước   0,92

  0.89ứng với đường kính của tiết diện nguy hiểm, từ đó xác định được tỉ số K/vàK/ tại rãnh then trên các tiết diện này Theo bảng B10.11[1], ứng với kiểu lắp đã chọn, b

=600MPa và đường kính của tiết diện nguy hiểm tra được tỉ số K/ = 2,06 và K / = 1,64 do lắp căng tại các tiết diện này trên cơ sở đó chọn giá trị lớn hơn tính KdvàKd theo công thức 10.25[1] và 10.26[1]:

Lắp căng Rãnh then

Lắp căng

- [s]: là hệ sộ an toàn cho phép, thông thường [s] = 1,5 ÷ 2,5

- sjlà hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tính theo công thức

Dựa trên điều kiện làm việc của ổ, ta chọn sơ bộ loại ổ theo bảng 2.7[1]:

 Ổ bi đỡ một dãy cỡ siêu nhẹ, vừa kí hiệu 1000902, có thông số như sau:

- Đường kính vòng trong: d = 15mm

- Đường kính vòng ngoài: D = 28mm

- Bề dày ổ: B = 7mm

- Khả năng tải động của ổ: C = 2,53 kN

- Khả năng tải tĩnh của ổ: = 1,51 kN

c) Chọn cấp chính xác cho ổ đũa: Chọn cấp chính xác thường – Cấp 0 d) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ đũa với ổ chịu tải lớn hơn

= = 128,1 N

 Khả năng tải động của ổ được tính theo công thức 11.3[1]:

=Q √

Trong đó: L: Tuổi thọ của ổ tính bằng triệu vòng quay, có công thức

như sau L =

=

= 288 (triệu vòng) m: Bậc của đường cong mỏi, với ổ đũa m = 3

Q: Tải trọng quy ước và được tính như sau:

: hệ số kể đến đặc tính tải trọng, theo bảng B.11.3[1], ta có = 1

CHƯƠNG 3 CẢM BIẾN ĐO LỰC LOADCELL VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB VÀO XÂY DỰNG GIAO DIỆN ĐO LỰC VÀ HỆ SỐ MA SÁT

3.1 Loadcell:

3.1.1 Hiện tượng điện trở lực căng (tenzo):

 Cấu tạo strain gage

- Dây dẫn mảnh

- Lá mỏng, màng mỏng, (giấy mỏng …) lá mỏng được chế tạo từ

một lá kim loại mỏng có chiều dày 0,004 0,012mm nhờ phương

pháp quang khắc màng mỏng được chế tạo bằng cách cho bốc

hơi kim loại lên một khung với hình dáng định trước

- Trên tấm giấy mỏng, dán dây điện trở hình răng lược ( constantan, nicrom, …) hình răng lược có đường kính 0,02 0,03

mm, chiều dài lo từ 8 – 15mm, chiều rộng a0 từ 3 – 10mm, điện trở ban đầu từ 800 – 1000Ω, lượng thay đổi điện trở từ 10 – 15

 , lúc đối tượng đo bị biến dạng, điện trở

biến dạng theo và điện trở thay đổi một lượng  R R

- Mặt khác ta biết: