Luận án Cơ sở đảm bảo, nâng cao độ chính xác của phép đo độ tròn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Tạ Thị Thuý Hƣơng
CƠ SỞ ĐẢM BẢO, NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH
XÁC CỦA PHÉP ĐO ĐỘ TRÒN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Hà Nội – 2016
1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS. Vũ Toàn Thắng và TS. Nguyễn Cảnh Quang. Các kết quả nghiên cứu
trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với
điều kiện của Việt Nam. Các kết quả này chưa từng được ai công bố trong bất kỳ nghiên
cứu nào khác.
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
Nghiên cứu sinh
1. PGS. TS. Vũ Toàn Thắng
Tạ Thị Thuý Hương
2. TS. Nguyễn Cảnh Quang
2
LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, góp ý và chia
sẻ của mọi người. Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại
Học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Cơ khí.
Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới tập thể Thầy hướng dẫn PGS.TS Vũ
Toàn Thắng, TS. Nguyễn Cảnh Quang, các Thầy đã hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều
kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành được luận án.
Tôi cũng xin chân thành biết ơn sâu sắc tới Quý Thầy Cô Bộ môn Cơ khí Chính xác và
Quang Học đã chỉ bảo và cho tôi những ý kiến bổ ích, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được
học tập nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị em công tác tại Bộ môn Cơ khí chính xác và
Quang Học, tập thể NCS tại Bộ môn đã chia sẻ cũng như tạo điều kiện giúp tôi.
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Đo Lường Quốc gia, Trung tâm Đo lường Quân đội,
Phòng đo lường Mitutoyo Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Hải Phòng, Ban lãnh đạo
Khoa Điện – Cơ đã tạo điều kiện về chế độ, thời gian, công việc giúp tôi hoàn thành nhiệm
vụ.
Cuối cùng xin cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã chia sẻ, động viên giúp đỡ
tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Hà Nội, Ngày 24 tháng 7 năm 2016
Tác giả luận án
Tạ Thị Thuý Hương
3
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ............................................................................................................................ 4
1.Danh mục chữ viết tắt, thuật ngữ................................................................................ 7
2.Danh mục ký hiệu ......................................................................................................... 7
DANH MỤC HÌNH VẼ....................................................................................................... 9
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................... 15
MỞ ĐẦU............................................................................................................................. 17
1. Lý do lựa chọn đề tài luận án ................................................................................ 17
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.............................................................. 18
4. Những kết quả mới................................................................................................. 18
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................................ 19
1.2. Các định nghĩa về sai lệch độ tròn......................................................................... 19
1.2.2. Định nghĩa sai lệch độ tròn theo tiêu chuẩn Việt Nam ...................................... 20
1.3. Phƣơng pháp đo độ tròn......................................................................................... 21
1.3.1. Phương pháp đo bằng dụng cụ cầm tay ............................................................. 21
1.3.2. Phương pháp đo bằng khối V............................................................................. 22
1.3.3. Phương pháp đo bằng máy đo 3 tọa độ.............................................................. 23
tròn kết hợp nhiều đầu đo............................................................................................. 28
1.4.1. Các nghiên cứu về lý thuyết tính toán đệm khí.................................................. 28
1.4.2. Các nghiên cứu về kết cấu ổ khí quay................................................................ 34
1.4.3. Các nghiên cứu về kết hợp nhiều đầu đo. .......................................................... 38
1.5. Kết luận chƣơng 1................................................................................................... 43
BẰNG Ổ KHÍ QUAY........................................................................................................ 44
2.1. Đặt vấn đề................................................................................................................ 44
2.2. Cơ sở tính toán thiết kế đệm khí: .......................................................................... 45
2.2.1. Xác định các thông số kết cấu của đệm khí ....................................................... 47
2.2.2. Độ cứng của đệm khí ......................................................................................... 57
2.2.3. Xác định áp suất nguồn làm việc cho ổ khí........................................................ 57
2.2.4. Kích thước và kết cấu đệm khí thiết kế.............................................................. 60
2.2.5.Kết cấu ổ khí quay............................................................................................... 60
công nghệ gia công các chi tiết của ổ khí ..................................................................... 61
trụ quay......................................................................................................................... 66
quay.............................................................................................................................. 67
2.3.5. Xét ảnh hưởng của độ nhám bề mặt................................................................... 70
2.4. Xây dựng thực nghiệm kiểm chứng lý thuyết. ..................................................... 71
chi tiết ổ khí.................................................................................................................. 71
2.5.Kết luận:.................................................................................................................... 83
5
PHÁP KẾT HỢP NHIỀU ĐẦU ĐO ................................................................................ 82
3.1. Đặt vấn đề:............................................................................................................... 83
3.2. Phƣơng pháp đo độ tròn sử dụng 2 đầu đo .......................................................... 83
3.2.1. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................... 83
3.2.2. Xác định vị trí đặt 2 đầu đo................................................................................ 90
3.2.3. Đánh giá sai số của phương pháp sử dụng 2 đầu đo .......................................... 91
3.3. Phƣơng pháp đo độ tròn sử dụng 3 đầu đo .......................................................... 93
3.3.1. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................... 93
3.3.2. Xác định vị trí đặt 3 đầu đo................................................................................ 97
3.3.3. Xây dựng mô hình thực nghiệm 3 đầu đo.......................................................... 99
3.3.4. Đánh giá sai số của mô hình thiết kế................................................................ 102
3.4. Kết luận.................................................................................................................. 107
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN..................................................................... 108
4.1.Mô hình thực nghiệm........................................................................................... 1108
4.2.Thực hiện thí nghiệm............................................................................................. 110
4.2.1. Thí nghiệm với áp suất nguồn cấp 2 bar .......................................................... 111
4.2.2. Thí nghiệm với áp suất nguồn cấp 3 bar .......................................................... 119
4.2.3. Thí nghiệm với áp suất nguồn cấp 4 bar .......................................................... 119
4.3. Đánh giá và kết luận. ............................................................................................ 137
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 140
PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 145
6
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
1.Danh mục chữ viết tắt, thuật ngữ
Tiếng Anh
Ký hiệu,
chữ viết tắt
STT
Tiếng Việt
1
2
3
4
BTD
CMM
LSC
Bậc tự do
Máy đo toạ độ
Coordinate Measuring
Machine
Tâm bình phương nhỏ nhất
Tiêu chuẩn quốc tế
Least Square Center
International Organization for
Standardization
ISO
Tâm đường tròn ngoại tiếp nhỏ nhất Minimum Circumscribed circle
5
6
MCC
MIC
Centre
Tâm đường tròn nội tiếp lớn nhất
Maximum Inscribed circle
Centre
7
8
9
MZC
TCVN
Profile
Tâm miền tối thiểu
Tiêu chuẩn Việt Nam
Biên dạng
Minimum Zone Center
2.Danh mục ký hiệu
STT
1.
Ký hiệu
Tiếng Việt
ai, bi,
ci
Hệ số tính biên độ méo
biên độ méo
2.
3.
αi
Góc lệch pha
4.
θ
Góc quay
5.
∆
Sai lệch độ tròn
Dung sai độ song song
Độ lệch tâm theo phương x, y
Môđun đàn hồi của vật liệu
Lực nâng đệm khí
Độ cứng
m
6.
∆
//
7.
ex,ey
E
8.
9.
F
10.
11.
12.
13.
14.
K
Mms
O
O’
Mômen ma sát
Tâm chi tiết đo
Tâm bàn quay
P
Áp suất
7
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
P0
Q
Rz
z
Áp suất nguồn
Tải trọng
Độ nhám bề mặt
Khe hở
r
Chiều rộng rãnh khí
Chiều sâu rãnh khí
Bán kính ngoài đệm khí
Bán kính rãnh dẫn khí
Đường kính lỗ tiết lưu
Chiều dài chảy của lỗ tiết lưu d1
Diện tích ngoài đệm khí
s
rn
r0
d1
L
Sn
8
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Các phương pháp xác định 2 đường tròn bao...................................................... 20
Hình 1.2: Định nghĩa sai lệch độ tròn theo TCVN [8] ........................................................ 20
Hình 1.3: Sơ đồ đo độ tròn bằng dụng cụ cầm tay .............................................................. 21
Hình 1.4: Sơ đồ đo độ tròn trên khối V. [6] ........................................................................ 22
Hình 1.5: Chi tiết méo 3 cạnh đo trên khối V [11].............................................................. 23
Hình 1.6: Hình ảnh đo độ tròn trên máy toạ độ [5]. ............................................................ 24
Hình 1.7: Sơ đồ đo sai lệch độ tròn trong hệ tọa độ cực ..................................................... 24
Hình 1.8: Hình ảnh máy đo độ tròn của các hãng trên thế giới [37, 40]. ............................ 25
Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý của máy đo độ tròn sử dụng 1 đầu đo [6]................................. 25
Hình 1.10: Sơ đồ biểu diễn chi tiết được đặt lên bàn quay.................................................. 26
Hình 1.11. Hình ảnh khe hở hướng kính của ổ bi ............................................................... 27
Hình 1.12.Đệm khí buồng một lỗ tiết lưu trung tâm[51] .................................................... 27
Hình 1.14: Đệm khí phẳng một lỗ tiết lưu với một rãnh dẫn [50]...................................... 31
Hình 1.15: Đệm khí buồng và mạch điện-khí tương đương [11]........................................ 33
Hình 1.17: Kết cấu ổ khí quay [50] ..................................................................................... 35
Hình 1.19: Một số hình ảnh ổ khí quay [34] ....................................................................... 36
Hình 1.20: Kết cấu ổ khí quay có bố trí đệm khí mặt trong ống trụ [11]............................ 37
Hình 1.21: Sơ đồ đo độ tròn kết hợp 2 đầu đo [41]............................................................. 38
Hình 1.22: Sơ đồ đo độ tròn kết hợp ba đầu đo dịch chuyển [42]....................................... 39
Hình 1.24: Sơ đồ đo độ tròn kết hợp 3 đầu đo của S.Mekid- Anh [39] .............................. 40
9
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của ổ khí ................................................................................... 45
Hình 2.2: Nguyên lý làm việc của đệm khí [12] ................................................................. 45
Hình 2.3: Phân bố áp suất theo các kiểu dẫn khí trên bề mặt đệm [33] .............................. 46
Hình 2.5: Đồ thị hàm số f=f(y)............................................................................................ 49
Hình 2.6: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa f với x khi chọn.......................................... 50
khe hở z = 8μm; L= 2,5mm; y = 7,68.................................................................................. 50
Hình 2.8: Dạng phân bố áp suất trên bề mặt đệm khí ......................................................... 52
Hình 2.11: Biểu đồ quan hệ giữa chiều sâu rãnh và lực nâng ............................................. 55
Hình 2.14: Biểu đồ quan hệ giữa chiều rộng rãnh và lực nâng ........................................... 56
Hình 2.16: Tốc độ thay đổi của khe hở z khi thay đổi áp suất nguồn P0............................. 59
Hình 2.17. Kết cấu đệm khí thiết kế.................................................................................... 60
Hình 2.18: Kết cấu ổ khí quay............................................................................................. 61
Hình 2.19. Bố trí đệm khí cho ổ quay [11].......................................................................... 61
Hình 2.20: Bố trí ba đệm khí với trục bị méo 5 cạnh.......................................................... 62
Hình 2.21: Sơ đồ bố trí đệm khí quanh trục quay bị méo ................................................... 62
Hình 2.22: Độ dao động tâm quay khi trục quay méo......................................................... 64
Hình 2.23: Sơ đồ bố trí một đệm khí trên trục quay............................................................ 65
Hình 2.24: Sơ đồ bố trí 3 đệm khí trên trục quay................................................................ 65
10
Hình 2.25. Sơ đồ trục quay bị nghiêng................................................................................ 66
Hình 2.27: Hốc đặt bi cầu tự lựa bị lệch.............................................................................. 68
Hình 2.28: Đệm khí một và hai lỗ tiết lưu........................................................................... 68
Hình 2.29: Đệm khí với hai lỗ tiết lưu ở hai bên hốc bi cầu tự lựa..................................... 69
Hình 2.31. Đồ thị đo độ nhám của trục quay ở vị trí đầu ( tiết diện 1-1)............................ 73
Hình 2.32. Đồ thị đo độ nhám của trục quay ở vị trí giữa ( tiết diện 2-2)........................... 73
Hình 2.33. Đồ thị đo độ nhám của trục quay ở vị trí cuối ( tiết diện 3-3)........................... 74
Hình 2.34 Đồ thị đo độ nhám của đệm khí mặt phẳng........................................................ 74
Hình 2.35 Đồ thị đo độ nhám của đệm khí mặt trụ ............................................................. 75
Hình 2.36: Sơ đồ thực nghiệm xác định khe hở đệm khí mặt trụ........................................ 76
Hình 2.37: Sơ đồ thực nghiệm xác định khả năng tải của ổ khí quay................................. 78
Hình 2.38: Đồ thị quan hệ tải trọng Q và khe hở z............................................................. 78
Hình 2.39: Thí nghiệm xác định độ định tâm của ổ quay ................................................... 79
Hình 2.41: Hình ảnh kiểm tra độ ổn định tâm..................................................................... 81
Hình 3.1: Sơ đồ đo độ tròn sử dụng 2 đầu đo...................................................................... 84
Hình 3.2: Bố trí hai đầu đo đối xứng triệt tiêu méo cạnh lẻ ................................................ 90
Hình 3.3b: Khi tâm quay biến động theo ey ........................................................................ 91
Hình 3.3a: Khi tâm quay biến động theo ex......................................................................... 91
Hình 3.4: Sơ đồ đo độ tròn kết hợp ba đầu đo dịch chuyển [41]......................................... 94
Hình 3.5. Tâm chi tiết lệch so với tâm quay........................................................................ 94
Hình 3.6: Ba đầu đo đặt cách đều nhau 1200....................................................................... 98
Hình 3.7: Khai triển biên dạng chi tiết méo 2 cạnh............................................................. 98
11
Hình 3.9: Lưu đồ thuật toán chương trình xử lý dữ liệu ................................................... 100
Hình 3.10: Sơ đồ khối hệ thống lấy dữ liệu....................................................................... 101
Hình 3.11: Giao diện máy đo độ tròn sử dụng 3 đầu đo.................................................... 102
Hình 3.12. Đầu đo bị nghiêng gây ra sai số cosin ............................................................. 103
Hình 3.13: Chi tiết đặt bị nghiêng [6]................................................................................ 104
Hình 3.14: Chi tiết méo 2 cạnh [11].................................................................................. 104
Hình 3.15: Sơ đồ đo độ đảo mặt đầu ................................................................................. 105
Hình 3.16: Sai số do độ phân giải đo lường ...................................................................... 106
Hình 4.1. Kết cấu mô hình máy đo độ tròn thiết kế .......................................................... 109
Hình 4.2. Hình ảnh chi tiết đo của mô hình thiết kế.......................................................... 110
Hình 4.3: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo A................................ 113
Hình 4.4: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo B................................ 113
Hình 4.5: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo C................................ 113
(đã chỉnh tâm).................................................................................................................... 117
(đã chỉnh tâm).................................................................................................................... 117
(đã chỉnh tâm).................................................................................................................... 117
bar(chưa chỉnh tâm)........................................................................................................... 120
bar (chưa chỉnh tâm).......................................................................................................... 121
12
bar (chưa chỉnh tâm).......................................................................................................... 121
bar (đã chỉnh tâm).............................................................................................................. 124
bar (đã chỉnh tâm).............................................................................................................. 125
bar (đã chỉnh tâm).............................................................................................................. 125
Hình 4.19: Số liệu của từng đầu đo trải theo tọa độ đề các............................................... 128
bar (chưa chỉnh tâm).......................................................................................................... 129
bar (chưa chỉnh tâm).......................................................................................................... 129
bar(chưa chỉnh tâm)........................................................................................................... 130
chỉnh tâm).......................................................................................................................... 131
(đã chỉnh tâm).................................................................................................................... 133
13
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Khe hở hướng kính ổ bi đỡ một dãy. .................................................................. 28
Bảng 2.1. Bảng số liệu đo chi tiết trục quay........................................................................ 72
Bảng 2.2. Bảng số liệu đo chi tiết đệm khí trụ .................................................................... 72
Bảng 2.3 Bảng số liệu đo chi tiết đệm khí phẳng................................................................ 72
Bảng 2.4. Kết quả đo khe hở đệm khí mặt trụ và trục quay................................................ 77
Bảng 2.5.Số liệu thí nghiệm khả năng tải của ổ khí quay ................................................... 78
Bảng 2.6. Số liệu thí nghiệm độ ổn định tâm của ổ khí quay:............................................ 80
cấp 2 bar (chưa chỉnh tâm) ................................................................................................ 112
suất nguồn 2 bar (chưa chỉnh tâm) .................................................................................... 114
cấp 2 bar (đã chỉnh tâm) .................................................................................................... 116
suất nguồn 2 bar (đã chỉnh tâm) ........................................................................................ 118
cấp 3 bar (chưa chỉnh tâm) ................................................................................................ 119
suất nguồn 3 bar (chưa chỉnh tâm) .................................................................................... 122
cấp 3 bar (đã chỉnh tâm) .................................................................................................... 123
suất nguồn 3 bar đã chỉnh tâm........................................................................................... 126
bar (chưa chỉnh tâm).......................................................................................................... 127
15
MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài luận án
Trong ngành cơ khí chế tạo bên cạnh việc gia công các chi tiết máy đảm bảo yêu cầu
kỹ thuật về dung sai kích thước, vị trí tương quan thì yêu cầu độ chính xác về hình dáng
cũng rất nghiêm ngặt.
Theo khảo sát có đến 70% sản phẩm cơ khí có dạng trụ tròn [11] và độ tròn là một
thông số hình dáng - chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá chất lượng của chi tiết trụ. Sai lệch độ tròn
ảnh hưởng đến tất cả những chi tiết cần có chuyển động quay như ổ trục của các máy, trục
dao, thiết bị đo…Do đó việc đánh giá sai lệch độ tròn là nhiệm vụ thiết yếu, có ý nghĩa
quan trọng trong việc chỉ đạo công nghệ gia công nhằm nâng cao chất lượng chi tiết, mang
lại giá trị kinh tế.
Có rất nhiều phương pháp đo độ tròn nhưng phương pháp đo bằng tọa độ cực có ưu
điểm vượt trội, thể hiện đầy đủ thông tin của chi tiết cần đo như giá trị biên độ méo, số
cạnh méo…Với phương pháp đo này luôn tồn tại độ lệch của tâm chi tiết so với tâm bàn
quay, bằng thuật toán có thể xác định được độ lệch này và dùng bàn chỉnh tâm để đưa tâm
chi tiết về gần nhất với tâm quay của bàn đo. Tuy nhiên trong quá trình quay, nếu tâm quay
không phải là một điểm cố định, tức là có sự biến động tâm thì sai số do mất độ ổn định
tâm sẽ ảnh hưởng theo tỉ lệ 1:1 lên giá trị đo. Do đó sử dụng ổ khí quay có độ chính xác
định tâm cao là cơ sở để đảm bảo độ chính xác cho phép đo độ tròn.
Mặt khác trong trường hợp yêu cầu độ chính xác của phép đo cao hơn độ chính xác
định tâm ổ quay hoặc điều kiện gia công ổ gặp khó khăn, khi đó sử dụng phương pháp kết
hợp nhiều đầu đo sẽ loại bỏ được độ lệch tâm và biến động tâm tức thời nâng cao độ chính
xác cho phép đo.
Nghiên cứu cơ sở học thuật của phép đo từ đó xây dựng những giải pháp phù hợp, chỉ
đạo cho việc thiết kế, chế tạo thiết bị đo đáp ứng nhu cầu sản xuất là lý do lựa chọn đề tài
“Cơ sở đảm bảo, nâng cao độ chính xác của phép đo độ tròn”.
2. Mục đích, đối tƣợng, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu
- Mục đích của đề tài luận án là xây dựng được các giải pháp nhằm đảm bảo và nâng
cao độ chính xác cho phép đo sai lệch độ tròn, làm cơ sở lý thuyết để ứng dụng chế tạo
thiết bị đo phục vụ đo lường các chi tiết cơ khí.
Đối tượng nghiên cứu:
+ Nghiên cứu ổ khí quay để đảm bảo độ chính xác định tâm cho phép đo sai lệch độ
tròn.
+ Nghiên cứu phương pháp kết hợp nhiều đầu đo để khử độ lệch tâm bao gồm cả lượng
biến động tâm tức thời, nâng cao độ chính xác của phép đo.
Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm kiểm chứng.
17
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, thực hiện tham khảo tổng hợp các tài liệu, bài báo
trong và ngoài nước về phương pháp đo độ tròn, tiến hành phân tích, xây dựng lý thuyết
thiết kế, chế tạo thiết bị thực nghiệm và đo lường với mẫu chuẩn, xử lý số liệu đo… để
kiểm chứng nhằm chứng minh cơ sở khoa học của các luận điểm lý thuyết đã nêu.
Phạm vi nghiên cứu
Luận án tập trung nghiên cứu về ổ khí quay tĩnh và phương pháp kết hợp 3 đầu đo để đo
độ tròn ngoài các chi tiết trụ tròn có đường kính 20 ÷200 mm, chiều dài từ 20 ÷150 mm.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Sử dụng ổ khí quay làm yếu tố định tâm đảm bảo độ chính xác cho phép đo độ tròn
mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn bởi phương pháp đo bằng hệ tọa độ cực đạt độ
chính xác cao nhưng đòi hỏi tâm cực phải cố định, do đó cần lựa chọn ổ quay có độ chính
xác định tâm cao. Thực tế có thể chọn các loại ổ bi, ổ trượt làm ổ quay định tâm cho phép
đo, tuy nhiên trong cùng một điều kiện công nghệ việc gia công chế tạo ổ khí dễ đạt độ
chính xác định tâm hơn gia công các loại ổ quay khác. Đề tài đã thực hiện nghiên cứu lý
thuyết, thiết kế và chế tạo ổ khí quay đạt độ chính xác định tâm 1µm với các điều kiện
công nghệ gia công cơ khí trong nước.
- Kết hợp 3 đồng hồ so của Mitutoyo để thu nhận tín hiệu đồng bộ từ chi tiết đo, xử lý
thông tin và cho ra kết quả profile thực bao gồm cả biên độ méo (độ lớn cạnh méo) và tần
số méo (số cạnh méo) không còn lẫn độ lệch tâm bao gồm độ dao động tâm, điều này minh
chứng cho việc kết hợp nhiều đầu đo sẽ nâng cao độ chính xác cho phép đo. Nghiên cứu
ứng dụng thành công phương pháp đo này có ý nghĩa khoa học lớn giúp định hướng
nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị đo chính xác trong nước.
4. Những kết quả mới
- Xác lập được kỹ thuật tính toán ổ khí quay tĩnh với kết cấu đệm khí rãnh bằng
phương pháp điện khí tương đương.
- Nghiên cứu, phân tích được các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng làm việc của ổ khí,
đưa ra biện pháp công nghệ gia công các chi tiết của ổ. Kết quả này làm cơ sở ứng dụng để
thiết kế, chế tạo các loại ổ khí quay dùng trong đo lường.
- Ứng dụng phương pháp kết hợp 3 đầu đo để nâng cao độ chính xác cho phép đo.
Luận án đã xác định vị trí đặt 3 đầu đo lệch nhau các góc 900 và 2400, tính được biên độ
méo ci tại tần số méo thứ i từ tín hiệu tổng hợp của 3 đầu đo này bằng phương pháp biến
đổi giải tích.
- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành công mô hình thực nghiệm đo độ tròn sử dụng ổ
khí quay kết hợp 3 đầu đo trong điều kiện công nghệ gia công cơ khí tại Việt Nam.
18
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ PHÉP ĐO ĐỘ TRÒN
1.1. Đặt vấn đề
Chi tiết dạng trụ tròn chiếm phần lớn trong các chi tiết máy, từ thiết bị nhỏ đến các máy
công cụ lớn. Bên cạnh yêu cầu kỹ thuật về dung sai kích thước, vị trí tương quan thì yêu
cầu về độ chính xác hình dáng của chi tiết đều rất nghiêm ngặt cỡ từ 0,1 µm đến vài chục
µm. Các sai số hình dáng bao gồm độ tròn, độ trụ…sai số này ảnh hưởng trực tiếp đến
chức năng làm việc của chi tiết máy và bộ phận máy. Sai lệch lớn làm cho thiết bị hoạt
động kém hiệu quả, ví dụ: trục chính của các máy công cụ như máy tiện, máy phay có tiết
diện mặt cắt ngang không tròn, quá trình làm việc trục quay gây ra đảo, độ đảo này in dập
trên các bề mặt gia công dẫn đến sai số hình dáng của chi tiết. Tương tự các bộ đôi piston
xilanh có bề mặt không tròn, khe hở làm việc không đồng đều trên cùng một tiết diện, làm
giảm hiệu suất của máy. Đối với các bộ truyền động sai lệch độ tròn của bề mặt ổ lăn, ổ
trượt và các chi tiết tham gia lắp ghép có tác động tới đặc tính lắp ghép, ảnh hưởng độ
chính xác truyền động…
Sai lệch độ tròn ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc của các bộ phận máy và chi
tiết máy, việc xác định chính xác giá trị sai lệch có vai trò quyết định đến đánh giá chất
lượng sản phẩm. Tìm được nguyên nhân gây ra sai lệch có thể can thiệp vào quá trình công
nghệ giúp giảm thiểu sai số, nâng cao chất lượng chi tiết, mang lại hiệu quả kinh tế.
1.2. Các định nghĩa về sai lệch độ tròn
1.2.1. Định nghĩa về sai lệch độ tròn theo tiêu chuẩn quốc tế ISO.
Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 6318-1985 (E) [25] sai lệch độ tròn được đánh giá bằng
chênh lệch bán kính lớn nhất Rmax và bán kính nhỏ nhất Rmin của các đường tròn bao lấy
biên dạng chi tiết. Để xác định tâm của hai đường tròn bao người ta có các cách như sau:
- LSC (Least Square Centre) - Tâm bình phương nhỏ nhất: Tâm chung của hai đường
tròn bao chính là tâm của đường tròn trung bình được xác định theo tổng bình phương nhỏ
nhất của sai lệch bán kính, hình 1.1a.
n
2
R R
min
(1.1)
i
i1
- MZC (Minimum Zone Centre) - Tâm miền tối thiểu: Tâm chung của hai đường tròn
bao quanh biên dạng thực của chi tiết được xác định sao cho khoảng cách giữa hai đường
tròn đó là nhỏ nhất, hình 1.1b.
- MCC (Minimum Circumscribed circle Centre) - Tâm đường tròn ngoại tiếp nhỏ nhất:
Tâm chung của hai đường tròn là tâm của đường tròn ngoại tiếp có bán kính nhỏ nhất bao
lấy biên dạng chi tiết, hình 1.1c.
- MIC (Maximum Inscribed circle Centre) - Tâm đường tròn nội tiếp lớn nhất: Tâm
chung của 2 đường tròn là tâm của đường tròn nội tiếp có bán kính lớn nhất bao lấy biên
dạng chi tiết, hình 1.1d.
19
Rmax
Rmin
O2
Rmax
O1
Rmin
a) Tâm bình phương nhỏ nhất (LSC)
b) Tâm miền tối thiểu (MZC)
Rmin
Rmin
Rmax
Rmax
O3
O4
c) Tâm đường tròn ngoại tiếp nhỏ nhất (MCC) d) Tâm đường tròn nội tiếp lớn nhất (MIC)
Hình 1.1: Các phương pháp xác định 2 đường tròn bao
1.2.2. Định nghĩa sai lệch độ tròn theo tiêu chuẩn Việt Nam
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2510-78 [8]:
Sai lệch độ tròn là khoảng cách lớn nhất m từ các điểm của biên dạng thực tới đường
tròn áp, hình 1.2.
Công thức xác định: m = (Rmax-Rmin)
(1.2)
Vòng tròn áp: Vòng tròn có đường kính nhỏ nhất tiếp xúc ngoài với biên dạng thực
(đối với chi tiết trục) hoặc vòng tròn có đường kính lớn nhất tiếp xúc trong với biên dạng
thực (đối với chi tiết lỗ).
Như vậy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2510-78 tương đương với hai cách xác
định tâm MIC và MCC của tiêu chuẩn ISO 6318- 1985(E).
Hình 1.2: Định nghĩa sai lệch độ tròn theo TCVN [8]
20
Tải về để xem bản đầy đủ
144 trang
25200
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Cơ sở đảm bảo, nâng cao độ chính xác của phép đo độ tròn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_an_co_so_dam_bao_nang_cao_do_chinh_xac_cua_phep_do_do_t.pdf
