Tổng quan về các thuật toán nhận diện sự thay đổi hình dạng; nghiên cứu thuật toán nhận dạng sự thay đổi hình dạng bề mặt; ứng dụng thuật toán để nhận dạng sự thay đổi bề mặt gia công

Tổng quan về các thuật toán nhận diện sự thay đổi hình dạng; nghiên cứu thuật toán nhận dạng sự thay đổi hình dạng bề mặt; ứng dụng thuật toán để nhận dạng sự thay đổi bề mặt gia công Tổng quan về các thuật toán nhận diện sự thay đổi hình dạng; nghiên cứu thuật toán nhận dạng sự thay đổi hình dạng bề mặt; ứng dụng thuật toán để nhận dạng sự thay đổi bề mặt gia công luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

B ẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

H ọ và tên tác giả luận văn: Đặng Quang Thẩm

Đề tài luận văn: Nghiên cứu xây dựng hệ thống cơ điện tử phục vụ đo

- Sửa các tên hình ảnh, tên bảng bị sai

- Gộp nội dung chương 3, chương 4 vào thành một chương (Chương 3)

- Sửa, đánh số lại phần trích dẫn, tài liệu tham khảo

- Sửa các lỗi chính tả, căn lề nội dung luận văn

L ỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện các nội dung luận văn, em gặp rất nhiều khó khăn về trang thiết bị vật tư để tiến hành thực hiện luận văn Đầu tiên, em xin

gửi lời cảm ơn tới TS Tr ần Đức Toàn, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn giúp

đỡ và tháo gỡ những khó khăn cho em trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện nhiệm vụ của luận văn này Em xin chân thành cảm ơn tới tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn Máy và Ma sát học - Viện Cơ Khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội đã

tạo điều kiện cho em được làm việc và giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và

thực hiện luận văn này

Em xin chân thành cám ơn!

Hà N ội, ngày tháng năm 2020

Tác gi ả

Đặng Quang Thẩm

TÓM T ẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Luận văn nghiên cứu xây dựng hệ thống cơ điện tử phục vụ đo mòn vít me - đai ốc bi được trình bày gồm 03 chương:

Chương 1: Tổng quan về vít me – đai ốc bi

Nghiên cứu tổng quan về vít me – đai ốc bi, các đặc tính cơ bản của vít me - đai ốc bi và các công trình nghiên cứu về vít me – đai ốc bi trong và ngoài nước Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán và nguyên lý hệ thống đo mòn vít me -đai ốc bi

Trong chương này đưa ra lý thuyết tính toán về lượng mòn của vít me-đai ốc

bi và nguyên lý của hệ thống đo mòn vít me -đai ốc bi

Chương 3: Tính toán và mô phỏng hệ thống đo mòn vít me-đai ốc bi

Đưa ra được yêu cầu đối với hệ thống đo, xây dựng phương án thiết kê hệ thống đo tối ưu và nêu được phương pháp đo mòn vít me - đai ốc bi

Mô phỏng hệ thống và đánh giá kết quả đo thực nghiệm

i

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH iii

DANH MỤC BẢNG v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VÍT ME – ĐAI ỐC BI 3

1.1 Tổng quan về vít me – đai ốc bi 3

1.1.1 Đặc điểm của vít me – đai ốc bi 3

1.1.2 Ứng dụng của vít me – đai ốc bi 5

1.2 Phân loại vít me – đai ốc bi 6

1.2.1 Theo hình dáng và kết cấu 6

1.2.2 Theo cấp chính xác 12

1.2.3 Theo công dụng 17

1.3 Các dạng hỏng vít me – đai ốc bi 18

1.4 Các đặc trưng, tính toán cơ bản của vít me – đai ốc bi 21

1.4.1 Độ cứng chống biến dạng đàn hồi [19] 21

1.4.2 Tải tĩnh dọc trục danh nghĩa Coa [22] 21

1.4.3 Tải động dọc trục danh nghĩa Ca [22] 22

1.4.4 Tải dọc trục sửa đổi [22] 22

1.4.5 Tuổi thọ vít me – đai ốc bi [22] 23

1.5 Vật liệu làm vit me – đai ốc bi 24

1.6 Một số nghiên cứu về vít me – đai ốc bi trên thế giới 25

1.7 Một số nghiên cứu tại Việt Nam 32

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 33

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG ĐO MÒN VÍT ME – ĐAI ỐC BI 34

2.1 Tổng quan về mòn vật liệu 34

2.1.1 Khái niệm về mòn và mòn ma sát 34

2.1.2 Ảnh hưởng của các yếu tố cơ bản đến mòn 35

2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán lượng mòn của vít me – đai ốc bi [5] 39

ii

2.3 Phân tích, lựa chọn hệ thống đo sai số vít me – đai ốc bi 44

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 47

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐO MÒN VÍT ME – ĐAI ỐC BI 48

3.1 Yêu cầu của máy thí nghiệm đo 48

3.2 Thiết kế cơ khí của máy thí nghiệm 48

3.2.1 Một số phương án bố trí hệ thống đo 48

3.2.2 Phương án tạo tải [5, 12, 13] 50

3.3 Hệ thống điều khiển của máy thí nghiệm 54

3.3.1 Modul điều khiển Adruino 2560 .55

3.3.2 Giao diện điều khiển .59

3.3.3 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển và hiển thị .60

3.4 Phương pháp đo 60

3.5 Tổ hợp máy thí nghiệm 63

3.6 Thông số mô phỏng và tính toán biến dạng 64

3.6.1 Xác định các thông số mô phỏng .64

3.7 Kết quả mô phỏng và ví dụ thực nghiệm 65

KẾT LUẬN CHƯƠNG III 68

KẾT LUẬN CHUNG 69

Kết Luận: 69

Tài Liệu Tham Khảo 70

iii

Hình 1.1 Phương pháp xây dựng lên vít me – đai ốc bi 3

Hình 1.2 Các bộ phận chính của vít me– đai ốc bi [1] 3

Hình 1.3 Hình ảnh một số bộ truyền vít me– đai ốc bi 5

Hình 1.4 Vít me– đai ốc bi sử dụng để dịch chuyển bàn máy trong trung tâm gia công [1] 5

Hình 1.5 Vít me – đai ốc bi loại có ren trái và loại có ren phải 6

Hình 1.6 Vít me – đai ốc bi loại có ren một đầu mối [29] 7

Hình 1.7 Vít me – đai ốc bi loại có ren nhiều đầu mối [29] 8

Hình 1.8 Đai ốc có ren nhiều đầu mối [29] 8

Hình 1.9 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi theo lỗ trên đai ốc [29] 9

Hình 1.10 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi kiểu ống [29] 9

Hình 1.11 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp [29] 9

Hình 1.12 Vít me – đai ốc bi loại có kết cấu khử khe hở nhờ tấm đệm [29] 10

Hình 1.13 Loại có hai rãnh bi, khoảng cách tăng (giảm) so với bước vít khoảng α [29] 11

Hình 1.14 Khử khe hở bằng tăng kích thước bi [29] 11

Hình 1.15 Kết cấu khử khe hở và đặt tải bằng lò xo [29] 12

Hình 1.16 Thông số độ chính xác của bước vít me [17] 12

Hình 1.17 Rỉ sét bề mặt vít me – đai ốc bi [14,18] 19

Hình 1.18 Tróc rỗ bề mặt làm việc vít me – đai ốc bi [22] 19

Hình 1.19 Vít me – đai ốc bi bị cong trục vít me [16] 20

Hình 1.20 Mòn đai ốc, mòn trục vít của vít me - đai ốc bi [12] 20

Hình 1.21 Mô tả kiểu ma sát trong vít me - đai ốc bi [16] 26

Hình 1.22 Lượng mòn, tải đặt trước phụ thuộcvận tốc và số hành trình [19] 27

Hình 1.23 Ảnh hưởng tốc độ quay trục vít đến tăng (giảm) tải đặt trước [11] 27

Hình 1.24 Mô hình hóa hệ Bi chặn - vít me – đai ốc và bi [22] 28

Hình 1.25 Tải tác động lên bi trong bộ truyền vít me – đai ốc bi [32] 29

Hình 1.26 Quan hệ tần số các bi vào tải, tốc độ quay nvàđường kính bi DW [27] 29

iv

Hình 1.27 Thay đổi nhiệt độ trong bộ truyền vít me – đai ốc bi [31] 30

Hình 1.28 Biến đổi nhiệt độ dẫn tới sai lệch vị trí đai ốc [30] .30

Hình 1.29 Quan hệ tuổi thọ tương đối với mật độ nước trong chất bôi trơn [32] .31

Hình 1.30 Phân phối tải trên các bi và khi một viên bi có lỗi kích thước [26] 31

Hình 2.1 Sự phụ thuộc mòn vào thời gian t hoặc quãng đường ma sát L [4] 34

Hình 2.2 Đồ thị nguyên tắc sự phụ thuộc của mòn vào vận tốc [4] 36

Hình 2.3 Hệ hai lò xo chịu tải [5] 40

Hình 2.4 Quan hệ giữa mòn tổng cộng và mòn dọc trục [5] 41

Hình 2.5 Mô hình hóa hệ Vít me – đai ốc – bi trước và sau mòn [5] 44

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý phương án sử dụng đồng hồ so gắn cố định 49

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý phương án sử dụng đồng hồ so di động 49

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý phương án sử dụng kết hợp thước quang đo thẳng (LS) và thước quang đo quay (RE) [5] 50

Hình 3.4 Sơ đồ đặt tải lên vít me – đai ốc bi 51

Hình 3.5 Tạo tải nhờ tải trọng 52

Hình 3.6 Tạo tải nhờ hệ thống thủy lực có pittong – xilanh tích hợp với sống trượt 53

Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển .54

Hình 3.8 Sơ đồ thành phần của Adruino 2560 55

Hình 3.9 Giao diện điều khiển 59

Hình 3.10 Sơ đồ đo mòn tại B – mòn má trái ren 61

Hình 3.11 Sơ đồ đo mòn tại B – mòn má phải ren 61

Hình 3.12 Tổ hợp máy thí nghiệm 63

v

Bảng 1.1 ep cho phép với bộ truyền cần độ chính xác định vị cao [13] 14

Bảng 1.2 ep cho phép với bộ truyền có không yêu cầu độ chính xác định vị cao [13] 14 Bảng 1.3Vup cho phép theo cấp chính xác [13] 14

Bảng 1.4 V300p cho phép theo cấp chính xác [13] 15

Bảng 1.5 V2πp cho phép theo cấp chính xác [13] 15

Bảng 1.6 Cấp chính xác cần thiết cho các trục máy của NSK [29] 16

Bảng 1.7 Cấp chính xác cần thiết cho các trục máy của HIWIN [15] 16

Bảng 1.8 Hệ số phụ thuộc độ chính xác 23

Bảng 1.9 Hệ số phụ thuộc xử lý khí khi nhiệt luyện thép 23

Bảng 1.10 Vật liệu và phương pháp nâng cao chất lượng bề mặt 25

Bảng 1.11 Hệ số ma sát trong vít me – đai ốc bi theo mô phỏng và ước tính,so sánh [55] 26

Bảng 2.1 Mô tả sai lệch vị trí đai ốc do biến dạng đàn hồi [5] 41

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật vít me – đai ốc bi 65

Bảng 3.2 Kết quả đo mòn 66

Trong sự phát triển, hiện đại hóa của ngành cơ khí và đặc biệt là trong lĩnh vực cơ khí chế tạo và gia công cơ khí chính xác, chúng ta không thể không kể tới tầm quan trọng của máy công cụ CNC Các máy CNC không chỉ chiếm ưu thế về

độ chính xác và độ phức tạp trong gia công sản phẩm mà gia công CNC còn đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt do giảm thiểu thời gian gia công nhờ tự động hóa cao các chuyển động phụ (cấp phôi, thay dao, bù dao, ), hoặc thực hiện đồng thời nhiều nguyên công khác nhau

Các chuyển động tịnh tiến dao hoặc phôi trong máy công cụ cần có các cơ cấu truyền động từ động cơ đến cơ cấu chấp hành như: Vít me – đai ốc, bánh răng – thanh răng hoặc tay quay – thanh truyền Do vít me – đai ốc bi có kết cấu khử khe hở, ma sát nhỏ nên độ chính xác truyền động và hiệu suất cao hơn Vì vậy, vít

me - đai ốc bi ngày càng được sử dụng rộng rãi trong máy công cụ, đặc biệt là máy công cụ CNC và đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt

Do độ chính xác vít me - đai ốc bi quyết định độ chính xác chi tiết được gia công nên trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu, khảo sát các vấn đề liên quan tới cụm chi tiết vít me - đai ốc bi Kết quả nghiên cứu về việc xác định độ mòn của vít

me - đai ốc bi là cơ sở cho việc tính toán xác định độ chính xác của sản phẩm, tạo tiền đề cho việc lập kế hoạch bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế vít me - đai ốc bi trong vận hành sản xuất thực tế

2

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn

Đưa ra được nguyên lý tính toán và xây dựng được hệ thống đo mòn vít me – đai ốc bi

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu là các loại vít me - đai ốc bi nói chung và trong phần

mô phỏng là vít me - đai ốc bicó mã hiệu: R16-5T3-FSI-G, thường được sử dụng trong công nghiệp

Phạm vi nghiên cứu:

- Xác định độ mòn vít me – đai ốc bi

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phỏng

- Nghiên cứu lý thuyết mòn, các yếu tố ảnh hưởng đến mòn, mối quan hệ giữa mòn và độ chính xác, tuổi thọ của vít me - đai ốc bi

Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hệ thống đo, phương pháp đo, thiết kế hệ thống tạo tải, thiết kế nguyên lý làm việc cho hệ thống đo mòn vít me – đai ốc bi

 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Ý nghĩa khoa học

- Nghiên cứu, đưa ra phương pháp xác định độ mòn và giúp nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của vít me - đai ốc bi

Ý nghĩa thực tiễn

- Kết quả nghiên cứu có thể dùng để tham khảo cho việc đo mòn vít me - đai

ốc bi, là tiền đề cho việc xác định sai số sản phẩm, từ đó có kế hoạch điều chỉnh, bảo dưỡng, thay thế phù hợp cho từng đối tượng sử dụng có yêu cầu độ chính xác khác nhau

3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VÍT ME – ĐAI ỐC BI

1.1 Tổng quan về vít me – đai ốc bi

1.1.1 Đặc điểm của vít me – đai ốc bi

B ộ truyền vít me – đai ốc bi là một trong các loại của bộ truyền vít me – đai ốc, có tác dụng biến chuyển động quay của trục vít thành chuyển động

t ịnh tiến của đai ốc và ngược lại, hiện được sử dụng khá phổ biến trong các máy móc, thi ết bị

Hình 1.1 Phương pháp xây dựng lên vít me– đai ốc bi

Hình 1.2 Các bộ phận chính của vít me– đai ốc bi [1]

4

Vít me – đai ốc bi có đặc điểm khác biệt so với các bộ truyền vit me – đai ốc thường đó là ma sát trong bộ truyền là ma sát tổng hợp cả lăn và trượt Đặc điểm này làm cho hiệu suất của bộ truyền cao hơn, mất mát do ma sát ít hơn, đáp ứng rất tốt với yêu cầu khởi động nhanh và dừng chính xác

Trong vít me – đai ốc bi có rãnh hồi bi, tạo điều kiện để các bi chuyển động tuần hoàn trong đai ốc bị Đặc điểm này làm cho tải trung bình đặt lên từng viên

bi là tương đối đều nhau, không có hiện tượng mòn cục bộ một hoặc một số viên

bi trong bộ truyền

Bằng các biện pháp khử khe hở trong bộ truyền, có kết cấu dạng modul, bao gồm các chi tiết tiêu chuẩn, thuận lợi cho việc gia công, chế tạo và lắp ráp chính xác Do đó, vít me – đai ốc bi có độ chính xác truyền động cao hơn, được ứng dụng trong thiết kế chế tạo CNC và trong nhiều lĩnh vực khác

- Tổn thất ma sát ít, hiệu suất của bộ truyền cao ƞ≈ 0,9

- Không có khe hở trong mối ghép ren và có thể tạo ra lực căng cho trước bảo đảm độ cứng vững hướng trục cao, bảo đảm độ chính xác truyền dẫn cao, nhấtlà khi đảo chiều chuyển động

- Hệ số ma sát lăn phụ thuộc rất nhỏ vảo vận tốc lăn của bi trong vùng làm việc, giúp nâng cao khả năng chuyển động ổn định

- Độ chính xác dịch chuyển bị hạn chế bởi sai số chế tạo, cần có rãnh để đưa con lăn trở về

- Độ cứng chống biến dạng thấp hơn so với bộ truyền vít me – đai ốc kháccùng kích thước

- Khả năng chống quá tải thấp hơn so với bộ truyền khác

- Vít me - đai ốc bi có khả năng chịu tải kém hơn so với vít me thường ( do đặc điểm cấu tạo)

- Ngoài ra do cần độ chính xác rất cao nên chế tạo khó khăn và giá thành vẫn còn đắt so với vít me thường

Hình 1.4 Vít me– đai ốc bi sử dụng để dịch chuyển bàn máy trong trung tâm gia công

[1]

6

Trong máy công cụ CNC, trục vít me thường được lắp đặt cố định dọc trục với thân máy, đai ốc được lắp cố định với bàn máy Khi vít me thực hiện chuyển động nhờ hệ thống truyền dẫn, làm cho đai ốc tịnh tiến dọc trục vít me và đưa bàn máy chuyển động theo Lượng dịch chuyển của đai ốc được tính theo góc quay của trục vít me và có thể thay đổi nhờ động cơ Servo Bàn máy có tác dụng thực hiện chuyển động chạy dao trong quá trình gia công nên yêu cầu độ chính xác cao vì nó quyết định đến độc chính xác gia công Chính vì vậy, vít me – đai ốc bi là cụm chi tiết có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng quá trình gia công

Ngoài ra, vít me – đai ốc bi còn được sử dụng trong một số lĩnh vực khác như trong công nghệ hóa dầu, thủy điện…Hoặc sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt dùng để nâng theo chiều thẳng đứng với tải trọng lớn và yêu cầu độ chính xác cao như hệ thống nâng tại đơn vị nơi bản thân đang công tác

1.2 Phân l oại vít me – đai ốc bi

1.2.1 Theo hình dáng và kết cấu

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều hãng nổi tiếng cung cấp các loại vít

me - đai ốc bitiêu chuẩn như: Thomson; Carry; Steinmeyer; Kurim; NSK; KSK; HIWIN; GTEN; TBI; NIKO,SKF,…

Mỗi hãng có những ký hiệu riêng, có sản phẩm theo tiêu chuẩn riêng,

có sản phẩm theo tiêu chuẩn chung Tuy nhiên, có thể phân loại vít me - đai

ốc bi như sau:

 Phân loại theo chiều của ren vít

Theo cách phân loại này, có hai loại ren vít là ren trái và ren phải Bộ truyền có ren trái tuy được đề cập đến [15,17,20,30], nhưng ít được sản xuất

sẵn, đại trà Có thể hiểu mặc định vít me - đai ốc bi có ren phải Hình 1.5 mô

tả hai loại vít me - đai ốc bi có ren trái và phải:

Ren trái

Ren phải

Hình 1.5 Vít me – đai ốc bi loại có ren trái và loại có ren phải

7

Phân loại theo số đầu mối ren:

- Lo ại có ren một đầu mối: Là loại phổ thông và hiện được sử dụng khá

rộng rãi Ren một đầu mối là loại truyền chuyển động với độ chính xác cao hơn so

với ren nhiều đầu mối bởi chế tạo đơn giản hơn và bước vít thường nhỏ hơn Hình 1.6 mô tả ren một đầu mối:

Hình 1.6 Vít me – đai ốc bi loại có ren một đầu mối [29]

Với lợi thế về khả năng thay đổi tốc độ nhờ động cơ servo và hệ số ma sát

nhỏ hơn rất nhiều so với các bộ truyền vít me - đai ốc ma sát trượt thông thường nên khi cần truyền chuyển động với vận tốc lớn thì vẫn có thể dùng loại có ren một đầu mối và thay đổi tốc độ nhờ động cơ servo mà không bắt buộc cần đến bộ truyền vít me - đai ốc biloại có ren nhiều đầu mối

- Lo ại có ren nhiều đầu mối: Là loại được chế tạo phức tạp hơn so với loại

ren một đầu mối Do các mối ren khi được chế tạo đều có sai số bước và sai số tích lũy, nên cần sự chính xác rất cao giữa khoảng cách các mối ren trên đai ốc và khoảng cách giữa các mối ren trên trục vít me tại các tiết diện khác nhau Hình 1.7

thể hiện hình ảnh vít me - đai ốc bi có ren nhiều đầu mối:

8

Hình 1.7 Vít me – đai ốc bi loại có ren nhiều đầu mối [29]

Loại vít me - đai ốc bi có ren nhiều đầu mối thường có góc xoắn vít lớn nên lực dọc trục tác động lên các bi trong bộ truyền vít me - đai ốc bi có ren nhiều đầu mối nhỏ hơn so với loại một đầu mối [7,8], ưu điểm của bộ vít me

- đai ốc bi có ren nhiều đầu mối là tỷ số truyền lớn hơn so với loại một đầu

mối

Việc chế tạo phức tạp hơn so với đai ốc có ren một đầu mối có cùng độ chính xác Loại có ren nhiều đầu mối, cụm đai ốc có hai rãnh bi độc lập với nhau, không thay đổi tải đặt trước Bộ truyền kiểu này không được sử dụng

rộng rãi Hình 1.8 mô tả đai ốc cho ren nhiều đầu mối

Hình 1.8 Đai ốc có ren nhiều đầu mối [29]

 Phân loại theo kiểu hồi bi trên đai ốc:

đai ốc Đường dẫn bi đến rãnh hồi bi được bố trí trên nắp của đai ốc Kết cấu vít

me - đai ốc bi loại có rãnh hồi bi theo lỗ trên đai ốc được chỉ ra trên hình 1.9 Ưu điểm của loại này là rãnh hồi bi nằm bên trong đai ốc nên gọn và tính công nghệ cao, phân phối tải đều hơn Tuy nhiên, kích thước đai ốc to hơn, hạn chế hành trình hơn so với vít me - đai ốc bi cùng cỡ

Máng đổi hướng bi Đai ốc Rã nh hồi bi

Tr ục vít me

9

Hình 1.9 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi theo lỗ trên đai ốc [29]

nay do ưu điểm dễ chế tạo, sửa chữa và căn chỉnh, kích thước đai ốc không lớn Ống hồi bi được lắp vào đai ốc nằm trong giới hạn kích thước đường kính ngoài

của đai ốc Nhược điểm của phương án này là phân phối lực trên đai ốc không đều,

độ bền mòn của đầu ống thấp, kẹp chặt ống có độ tin cậy không cao Hình 1.10 thể

hiện vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi kiểu ống

Rãnh hồi bi Trục vít me

Hình 1.10 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi kiểu ống [29]

- Lo ại có rãnh hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp: Rãnh hồi bi được bố trí trên

một máng lót đặc biệt Để đặt máng lót rãnh hồi bi, trên đai ốc cóphân bố các hốc cách đều theo chu vi và được thể hiện như hình 1.11 Kết cấu này khác với các kết

cấu khác ở chỗ đường hồi bi là đường nối hai rãnh kế tiếp nhau và có ưu điểm: Kích thước đường kính đai ốc nhỏ hơn kích thước của bộ truyền vít me khác có cùng đường kính, không bị mòn nhanh, có độ tin cậy cao, chiều dài rãnh hồi bi

10

Tuy nhiên, nhược điểm của kết cấu hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp là

chế tạo phức tạp, độ khó cao, nhất là khi gia công rãnh hồi bi trên chi tiết đai

ốc Đồng thời, mỗi viên bi chỉ chuyển động tương đối với đai ốc trên một vòng ren nên tải phân bố trên đai ốc và vít me sẽ khó đều và phụ thuộc độ chính xác phân bố các hốc bi trên chu vi đai ốc

 Phân loại theo cách đặt tải trước và khử khe hở:

khe hở bằng cách ghép nốimột tấm đệm vào giữa hai đai ốc Khi muốn tải đặt trước

là kéo, chiều dày tấm đệm là dương Khi muốn tải đặt trước là nén, chiều dày tấm đệm là âm

Với chiều dày tấm đệm khác nhau cho phép thay đổi tải đặt trước làm thay đổi độ cứng của bộ truyền vít me - đai ốc bi Phương pháp này có kết cấu đơn

giản hơn nhưng có nhược điểm là điều chỉnh khó khăn Hình 1.12 mô tả vít

me – đai ốc bi loại có kết cấu khử khe hở và đặt tải trước bằng tấm đệm

Hình 1.12 Vít me – đai ốc bi loại có kết cấu khử khe hở nhờ tấm đệm [29]

- Lo ại khử khe hở bằng cách dùng đai ốc có hai hệ thống rãnh bi, với

hỏi chế tạo phức tạp và chính xác hơn loại có hai đai ốc Trong thân đai ốc

chế tạo hai hệ thống rãnh bi cách nhau một khoảng Ph ± α, trong đó α đặc trưng cho tải đặt trước ứng với từng loại vít me - đai ốc bi Loại này có nhược điểm là khoảng cách giữa hai hệ thống rãnh bi là cố định nên việc chỉnh sửa,

khử khe hở hoặc thay đổi tải đặt trước là không thực hiện được Kết cấu loại

khử khe hở kiểu này được thể hiện ở hình 1.13 (Ph là ký hiệu bước vít me)

Tấm đệm

T ấm đệm Tải trước kéo T ải trước kéo Tải trước nén Tải trước nén

11

Hình 1.13 Loại có hai rãnh bi, khoảng cách tăng (giảm) so với

bước vít khoảng α [29]

tạo cao hơn và yêu cầu lắp ráp khắt khe hơn Kích thước không gian rãnh bi tạo

bởi ren trên trục vít và đai ốc được chế tạo nhỏ hơn hoặc bằng kích thước bi chịu

tải làm cho viên bi tiếp xúc cả hai má của rãnh trên trục vít và cả hai má của rãnh trên đai ốc Đai ốc của vít me - đai ốc bi loại này có kích thước nhỏ nhất so với các

loại khác nhưng cũng là loại có độ cứng chống biến dạng đàn hồi nhỏ nhất, thường được dùng trong các máy CNC đòi hỏi độ chính xác, độ cứng không quá cao hoặc trong các tay máy, robot Hình 1.14 thể hiện kết cấu khử khe hở bằng cách tăng kích thước bi

Hình 1.14 Khử khe hở bằng tăng kích thước bi [29]

- Lo ại khử khe hở và đặt tải bằng lò xo: Là loại dùng lò xo có tải đặt trước

khá ổn định, khả năng thay đổi tải đặt trước dễ dàng Tuy nhiên độ đàn hồi của

cụm đai ốc cao, sẽ có chuyển vị lớn hơn khi tải tác động lớn Bộ truyền này thường

Đai ốc Trục vít

Bi ch ịu tải

Bi t ạo khoảng cách Đai ốc

Trục vít Đai ốc

Tr ục vít

12

được sử dụng trong các máy có tốc độ cao, tải nhỏ Hình 1.15 thể hiện kết

cấu vít me - đai ốc bi khử khe hở và đặt tải bằng lò xo

Hình 1.15 Kết cấu khử khe hở và đặt tải bằng lò xo [29]

1.2.2 Theo c ấp chính xác

Theo cấp chính xác làm việc yêu cầu của máy, thiết bị cơ khí, cùng với

tải làm việc và tuổi thọ dự kiến, bộ truyền vít me - đai ốc bi được lựa chọn sử

dụng phải phù hợp ISO 3408 – 3 quy định phân loại vít me - đai ốc bi theo

cấp chính xác dựa vào lượng sai lệch vị trí đai ốc bi Trong đó, vít me - đai ốc

bi được phân theo các cấp chính xác khác nhau: C0; C1; C10 Chữ số đằng

sau càng lớn thể hiện độ chính xác thấp dần [15, 25, 29]

Hình 1.16 thể hiện ý nghĩa các thông số hình học theo cấp chính xác của

vít me - đai ốc bi cho trong bộ tiêu chuẩn ISO 3408

Hình 1.16 Thông số độ chính xác của bước vít me [17]

Trên hình

Đai ốc A Lò xo Đai ốc B

T ải ngoài

Lò xo

13

Xét một vít me - đai ốc bi, khi cho vít me quay, đai ốc tịnh tiến từ điểm bắt đầu (điểm O) đến vị trí A mong muốn, cách O một khoảng OA Theo danh nghĩa

chỉ cần cho vít me quay số vòng là n = OAP

h với Ph là bước vít danh nghĩa Do sai

số chế tạo, giá trị thực của bước thường không bằng giá trị bước danh nghĩa (Ph)

mà là (Ph ± ∆p) Lúc đó đai ốc sẽ đi đến vị trí cách A một khoảng OA ± ∆p * n Giá trị ∆p * n = C là giá trị sai số tích lũy do bước vít, cũng là lượng dịch chuyển

cần bù cho bộ truyền vít me - đai ốc bi

Khi thực hiện phép dịch chuyển, không chỉ có sai số tích lũy do bước vít mới ảnh hưởng đến sai lệch vị trí của đai ốc Trong quá trình làm việc, do vít me còn

chịu tải, ma sát, gây bến dạng đàn hồi, làm cho giá trị sai lệch vị trí đai ốc không đúng bằng C mà là C ± ep Giá trị ep chủ yếu là phụ thuộc vào biến dạng đàn hồi

và khe hở dọc trục, dấu “+” hay “-” tùy theo chiều chuyển động của đai ốc

ISO 3408 - 3 thể hiện các thông số đo và quy định cho giá trị của các thông

số liên quan tới độ chính xác vít me - đai ốc bi tùy theo cấp chính xác Trong đó

có quy định thống nhất về điều kiện không tải khi đo Trên hình 1.16 thể hiện ý nghĩa các thông số hình học theo cấp chính xác quy định trong bộ tiêu chuẩn ISO

3408

Các thiết bị đo và máy đo dù chính xác cỡ nào thì khi làm việc, bộ phận chuyển động cũng chịu các lực gây rung động và ảnh hưởng đến tải tác động lên

bộ truyền Thực tế vị trí thực của đai ốc sẽ không đúng bằng C + ep hay C– ep, giá

trị vị trí thực của đai ốc sẽ khác nhau giữa các lần đo và nằm trong khoảng “ C +

ep −V2up đến C + ep+V2up ” khi đai ốc đi theo chiều thuận hoặc “ C − ep −V2upđến C − ep +Vup

2 ” khi đai ốc đi theo chiều ngược Giá trị Vup là do sai số phép

đo, do rung động và các yếu tố ngẫu nhiên

Khi chiều dài đoạn ren làm việc Lu càng lớn, đồng nghĩa với bộ truyền vít me

- đai ốc bi sẽ có độ cứng vững kém hơn, mất ổn định hơn, các biến dạng kéo – nén

và uốn sẽ lớn hơn làm cho sai lệch vị trí đai ốc nhiều hơn Do đó khi chiều dài đoạn ren chịu tải khác nhau, giá trị của C và ep cho phép ứng với cùng mức cấp chính xác cũng khác đi Bảng 1.1 quy định giá trị ep cho phép theo cấp chính xác

của vít me - đai ốc bi và chiều dài đoạn vít me làm việc

14

Bảng 1.1 e p cho phép v ới bộ truyền cần độ chính xác định vị cao [13]

Chiều dài đoạn

Bảng 1.2 e p cho phép v ới bộ truyền có không yêu cầu độ chính xác định vị cao [13]

Mức tối đa sai lệch cho phép ep (µm) Tiêu chuẩn cho từng cấp chính xác

ep = ±300Lu v300pTrong mỗi phép đo, lượng sai lệch giữa các kết quả đo do rung động và các yếu tố ngẫu nhiên chỉ cho phép trong giới hạn nhất định Nếu quá giới

hạn này cần xem lại máy và thiết bị đo Bảng 1.3 cho biết lượng sai lệch do rung động và các yếu tố ngẫu nhiên giữa các kết quả đo trong cùng một phép

đo

Bảng 1.3V up cho phép theo cấp chính xác [13]

16

Dựa vào tiêu chuẩn ISO, mỗi hãng có những quy định riêng về cấp chính xác cần thiết cho các trục của máy CNC Bảng 1.6 là yêu cầu cấp chính xác cần thiết của vít me – đai ốc bi sử dụng cho các trục của các máy NC, CNC của một số hãng:

Bảng 1.6 Cấp chính xác cần thiết cho các trục máy của NSK [29]

18

trong vít me - đai ốc bi, kích thước bộ truyền cũng thường phải lớn, để giảm lượng

biến dạng đàn hồi làm sai lệch vị trí hoặc kết quả đo

Vít me – đai ốc bi dùng trong các máy không yêu cầuđộ chính xác vị trí cao [13]

Loại này thường dùng cho các tay máy, rô bốt, thiết bị công nghiệp không quá đòi hỏi độ chính xác quá cao về vị trí mà công việc chủ yếu là mang tải và truyền chuyển động.Trường hợp đặc biệt, có thể dùng vít me - đai ốc bi với cấp chính xác 7 cho trục Z máy khoan CNC [60]

1.3 Các dạng hỏng vít me – đai ốc bi

Truyền động VMĐB khi làm việc, theo lý thuyết có thể gặp một số dạng

hỏng sau [9]:

Khi tải trọng tĩnh lớn hơn giá tri tải trọng tĩnh cho phép, vít me - đai ốc bi sẽ

bị hỏng dạng: vỡ bi, biến dạng dẻo bề mặt làm việc, gãy, đứt trục; nứt, vỡ đai ốc

Khi chịu tải theo chu kỳ, mặc dù tải nhỏ hơn giá trị cho phép, nhưng do các

vết nứt tế vi xuất hiện kết hợp với sự đổi dấu ứng suất khi làm việc sẽ phát triển

cứng vững (chỉ hạn chế một đầu trục vít, đầu kia để tự do),

Thực tế, máy công cụ CNC là thiết bị gồm các chi tiết, cụm chi tiết có độ chính xác rất cao, được trang bị các thiết bị tự động hóa hiện đại, tuổi thọ theo thiết

kế hằng chục nghìn giờ, nên máy CNC thường được trang bị các cơ cấu cảnh báo

và phòng quá tải ở nhiều cấp độ, do đó rất hiếm gặp vít me - đai ốc bi trong máy CNC bị hỏng theo trường hợp hỏng do quá tải làm đứt, gãy, vỡ bi, hoặc do vít me

19

mất ổn định Dạng hỏng do vít me bị mất ổn định, chỉ xuất hiện với máy CNC có

kết cấu vít me - đai ốc bi không cứng vững, một đầu để tự do hoặc do trong quá trình lắp đặt không đạt gây sai số Chủ yếu vít me - đai ốc bi bị hỏng là do mỏi, và mòn do ăn mòn, mài mòn

Ở các nước công nghiệp phát triển cao như Mỹ, Đức, Nhật hỏng máy móc, thiết bị được hiểu là khi máy không đạt độ chính xác gia công, khi đó máy, thiết bị

sẽ bắt buộc phải loại bỏ khỏi dây truyền sản xuất, hoặc chuyển đổi đối tượng, mục đích sử dụng, hoặc coi là rác thải công nghiệp Như vậy, mòn do ăn mòn, mài mòn

là dạng hỏng chủ yếu của các thiết bị, máy móc

Dưới đây là một số hình ảnh về hỏng vít me - đai ốc bi:

Hình 1.17 Rỉ sét bề mặt vít me – đai ốc bi[14,18]

Hình 1.17 thể hiện hình ảnh vít me - đai ốc bibị rỉ sét bề mặt làm việc do bảo

quản, sử dụng trong điều kiện môi trường làm việc không tốt

Hình 1.18 Tróc rỗ bề mặt làm việc vít me – đai ốc bi[22]

Hình 1.18 thể hiện hình ảnh vít me - đai ốc bi bị tróc rỗ bề mặt làm việc do mòn mỏi

20

Hình 1.19 Vít me – đai ốc bi bị cong trục vít me [16]

Hình 1.19 thể hiện hình ảnh vít me - đai ốc bibị biến dạng (cong) do kết

cấu kém cứng vững

Hình 1.20 Mòn đai ốc, mòn trục vít của vít me - đai ốc bi[12]

Như vậy, khái niệm tuổi thọ, hay hỏng là khi vít me - đai ốc bi không đủ độchính xác cho phép ở cấp chính xác ban đầu

Mòn là nguyên nhân chủ yếu gây sai hỏng vít me - đai ốc bi Khi lượng mòn đạt tới mức giới hạn, sai số bộ truyền đạt mức tối đa cho phép là lúc bộ truyền vít

me - đai ốc bi hết tuổi thọ của nó và coi là hỏng

Trên thực tế, tổng hợp mòn do ăn mòn (hóa học) và kết hợp với mài mòn (cơ

học) là dạng mòn của vít me - đai ốc bi: mòn cơ hóa, trong đó mòn oxy hóa là dạng mòn quan trọng nhất–“là quá trình phá hủy dần dần bề mặt của chi tiết khi ma sát,

do tương tác các lớp bề mặt hoạt tính bị biến dạng dẻo với oxy không khí hay của

cân bằng động giữa phá hủy và phục hồi các lớp màng oxit, đặc trưng cho điều

Bộ truyền vít me - đai ốc bi khi chịu ảnh hưởng quá trình mòn sẽ giảm dần

kích thước, dẫn đến độ chính xác bị suy giảm, sai lệch vị trí tương đối của cặp ma

21

sát tăng lên làm tăng va đập, rung động Khi áp suất tại điểm va đập lớn gây biến

dạng dẻo bề mặt, chất lượng bề mặt xấu đi dẫn đến ma sát và mòn tăng lên Quá trình mòn chịu ảnh hưởng rất nhiều của môi trường bảo quản và sử dụng

1.4 Các đặc trưng, tính toán cơ bản của vít me – đai ốc bi

Vít me – đai ốc bi là cụm chi tiết truyền động chính xác được thiết kế chế tạo

có tiêu chuẩn hóa cao, vì vậy dù có rất nhiều chủng loại vít me – đai ốc bi với các

ký hiệu và nguồn gốc khác nhau nhưng vẫn cơ bản giống nhau về các thông số hình học và các đặc trưng Một số đặc trưng cơ bản của bộ truyền vít me - đai ốc

1.4.1 Độ cứng chống biến dạng đàn hồi [19]

Độ cứng vững dọc trục cụm vít me - đai ốc bi được tính toán xác định theo

từng chủng loại, kích thước, vật liệu Nhìn chung có thể xác định dựa trên công

thức quy định như sau:

RS: Độ cứng vững của trục vít me - đai ốc bi đoạn chịu tải;

Rnu,ar: Độ cứng vững của đai ốc bi

Cácgiá trị RS; Rnu,ar phụ thuộc vào đặc điểm bộ truyền và được nêu trong [27]

1.4.2 Tải tĩnh dọc trục danh nghĩa C oa [22]

Coa = k0 zl i sinα Dw2 cosφ (N) (1.2) Trong đó:

𝑧𝑧𝑙𝑙: Số bi chịu tải trên một vòngzl = �cos φ.DDpw.π

i: Số vòng bi chịu tải;

Cs: Tải động tối đa cho một vòng bi chịu tải trên trục (N);

Cn: Tải động tối đa cho một vòng bi chịu tải trên đai ốc (N);

CS = fC (cos α)0,86 zl2/3 DW1,8 tan α (cos ϕ)1.3;

1.4.4 Tải dọc trục sửa đổi [22]

Tải tĩnh sửa đổi C0am

C0am = C0a fh0 fac (1.4) Trong đó:

fh0: hệ số phụ thuộc độ cứng cho tải tĩnh,fh0 = �Độ cứng thực tế654 �3≤ 1;

fac: hệ số phụ thuộc cấp chính xác

fh: hệ số phụ thuộc độ cứng cho tải động,fh = �Độ cứng thực tế654 �2≤ 1;

fm: hệ số phụ thuộc vào xử lý khí khi luyện thép

Bảng 1.9 Hệ số phụ thuộc xử lý khí khi nhiệt luyện thép

Tuổi thọ tính theo số vòng quay:

Fm: Tải dọc trục tương đương

nm: Tốc độ quay tương đương

Khi vít me – đai ốc bi làm việc hai chiều:

Tuổi thọ được tính tương tự công thức 1.6 và 1.7 cho từng chiều (tải tương đương tính riêng cho từng chiều) và tuổi thọ tổng hợp được tính theo công thức:

Trong đó:

24

L1; L2: Tuổi thọ tính cho từng chiều, lần lượt là chiều 1 và chiều 2 (ngược

lại)

1.5 Vật liệu làm vit me – đai ốc bi

Vật liệu làm vít me, bi, đai ốc đòi hỏi chịu được tải trọng tĩnh và va đập tương đối cao, bề mặt chịu mòn cao, độ cứng HRC = 58 – 62 Để đạt được cơ tính tổng

hợp cao nhất, vật liệu làm vít me - đai ốc biphải được nhiệt luyện tốt kết hợp với các biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt

Mỗi hãng chế tạo sử dụng vật liệu và công nghệ luyện kim khác nhau, đặc

biệt là những sản phẩm đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật và độ chính xác cao bởi những

sản phẩm này làm nên thương hiệu và mang bản sắc riêng của hãng

Độ cứng và một số vật liệu làm vít me - đai ốc bi được các hãng công bố [20,21,29]:

25

Bảng 1.10 Vật liệu và phương pháp nâng cao chất lượng bề mặt

Hãng Chi

ti ết V ật liệu Phương pháp x ử lý bề mặt Độ cứng (HRC) TBI

1.6 Một số nghiên cứu về vít me – đai ốc bi trên thế giới

Các vấn đề kỹ thuật mang tính phổ biến hầu như đã được nghiên cứu và công

bố bởi các nhà khoa học nghiên cứu độc lập và các hãng sản xuất vít me– đai ốc

bi trên thế giới như: Thomson, Kurim, NSK, SKF, Steimeyer, HIWIN

Tổng quan, trong các lĩnh vực nghiên cứu về vít me - đai ốc bi, có thể kể ra

một số công trình nghiên cứu sau:

Các nghiên cứu về ma sát trong bộ truyền vít me - đai ốc bi [18,23,24], chỉ

ra rằng trong tiếp xúc giữa bi với các rãnh bi trên trục vít me và đai ốc có biến dạng đàn hồi, ma sát giữa các bi với rãnh là tổng hợp ma sát trượt và ma sát lăn Đây là

dạng tiếp xúc Hertz Khi mô tả ma sát trong bộ truyền vít me - đai ốc bi, [18,23]

mô tả ma sát trong bộ truyền như những chiếc lông đàn hồi trong chiếc bàn chải,

26

độ lệch của lông gây ra bởi hai mặt có chuyển động tương đối làm tăng lên

lực ma sát, được thể hiện ở hình 1.21

Hình 1.21 Mô tả kiểu ma sát trong vít me - đai ốc bi [16]

Lực ma sát tạo ra từ việc “uốn – đàn hồi” của lông:

F = σ0 z + σ1.dzdt+ σ2 ν (1.9) Trong đó:

F: lực ma sát;

𝜎𝜎0: độ cứng;

𝜎𝜎1: hệ số giảm chấn;

𝜎𝜎2: hệ số ma sát nhớt;

ν: Vận tốc tương đối giữa hai bề mặt, ν =𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑

B ảng 1.11 H ệ số ma sát trong vít me – đai ốc bi theo mô phỏng và ước tính,

300

0,4937 0,1019 1x10-7

258

23,4 1,9 11,9

14 Nghiên cứu về vận tốc bộ truyền vít me - đai ốc bi[10,11], cho thấy có sự ảnh hưởng từ yếu tố vận tốc đến mòn Theo đó, với tải đặt trước ban đầu 1470 (N), đặt

tải dọc trục 588(N) chạy với vận tốc 31,4 (rad/s) ∼ 300 (vòng/phút) với 2.000 (hành trình) thì lượng mòn dọc trục khoảng 10-9(m); lượng mòn lớn hơn khi tốc độ quay

lớn hơn, lượng mòn tương ứng tăng lên xấp xỉ số lần bằng số lần tăng của số hành trình; Tải đặt trước tương ứng giảm dần tuyến tính theo số hành trình, tốc độ quay

27

của trục vít càng cao thì tốc độ giảm của tải đặt trước càng tăng Hình 1.22 thể hiện

mối quan hệ lượng mòn, tải, tốc độ và số hành trình

Hình 1.22 Lượng mòn, tải đặt trước phụ thuộcvận tốc và số hành trình [19] Khi nghiên cứu quan hệ giữa vận tốc và tải đặt trước [11] cho thấy có sự liên quan của hai yếu tố này Theo đó, khi tốc độ quay của trục vít thay đổi, ảnh hưởng đến sự tăng, giảm tải đặt trước tác dụng lên bộ truyền, tải đặt trước sẽ tăng lên với lượng tăng khoảng 0,5 (N/(vòng/phút)) và giảm cũng tương ứng với mức giảm như trên Hình 1.23 thể hiện quan hệ tốc độ và tải đặt trước

Hình 1.23 Ảnh hưởng tốc độ quay trục vít đến tăng (giảm) tải đặt trước [11] Khi nghiên cứu về biến dạng đàn hồi trong vít me - đai ốc bi [22,25], chỉ ra sai lệch bộ truyền (sai lệch vị trí đai ốc) ứng với đặc tính tải, vận tốc và kích thước

bộ truyền, theo đó sai lệch vị trí đai ốc do biến dạng đàn hồi sẽ tương đối tuyến tính với tải, vận tốc

28

Lý giải cho việc này [22], hệ gồm vòng bi chặn, trục vít me, đai ốc và

bi được mô hình hóa như là hệ nối tiếp Độ cứng của hệ sẽ phụ thuộc hệ số

độ cứng của từng phần tử và có dạng của hệ các lò xo nối tiếp

Ki: Độ cứng khâu thứ i của cơ hệ

Hình 1.24thể hiện việc mô hình hóa vít me - đai ốc bi

Hình 1.24 Mô hình hóa hệ Bi chặn - vít me – đai ốc và bi [22]

Trên hình:

1: Động cơ; 2: Khớp nối; 3: Ổ bi chặn;

4: Thước quang đo góc 5: Trục vít me 6: Thước quang đo thẳng 7: Bàn máy 8: Đai ốc bi 9: Ổ bi đỡ

Khi tải thay đổi, biến dạng từng phần tử là khác nhau nhưng tuyến tính với

tải, nên biến dạng tổng là tổng các biến dạng tuyến tính, sẽ vẫn tuyến tính với tải Các điểm đầu và điểm cuối của đai ốc trên hành trình là điểm có lực tác động bằng

0, đồng thời là giao điểm của hai quá trình giảm lực và tăng lực, thay đổi chiều chuyển động, do đó sai lệch vị trí đai ốc tại hai điểm này là bằng 0

Góc tiếp xúc cũng ảnh hưởng tới biến dạng đàn hồi của bộ truyền [25,26], khi góc tiếp xúc tăng (α tăng) sẽ làm giảm tải nén tác dụng vào bi làm giảm biến

dạng đàn hồi của bi (tăng cứng, giảm biến dạng đàn hồi, sai lệch)

Mô hình

động lực học

Mô hình độ cứng

29

Nghiên cứu về rung động trong bộ truyền [12,32] cho thấynguyên nhân gây rung động trong bộ truyền là quá trình thay đổi lực đột ngột tác dụng lên bi khi bi trong giai đoạn chuyển tiếp giữa rãnh bi trên trục ren vít và trong ống hồi bi - hình 1.25

Hình 1.25 Tải tác động lên bi trong bộ truyền vít me – đai ốc bi[32]

Hình 1.26 Quan hệ tần số các bi vào tải, tốc độ quay n và đường kính bi DW [27] Ứng với giá trị tốc độ quay và đường kính trục vít me nhất định, có thể điều

chỉnh được tần số lực thực tế tác động vào bộ truyền nhờ chọn lại đường kính bi

của bộ truyền Tần số lực tác động không phải tần số cộng hưởng của bộ truyền

bởi một phần của nó đã gây ra sự sai lệch của hệ thống [27] Mối quan hệ này được

thể hiện trên hình 1.26

Nghiên cứu về biến đổi nhiêt trong bộ truyền vít me - đai ốc bi [28,30,31] chỉ

ra sự tăng nhiệt, tốc độ tăng giảm nhiệt ở các giai đoạn khi bộ truyền làm việc, có

t ải

t ốc độ quay (vòng/phút)

Tr ọng lượng bàn = 1000kg