Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: xây dựng phương pháp đo sai lệch độ tròn của các

Nghiên cứu phát triển phương pháp đo độ tròn chi tiết cơ khí trong hệ tọa độ cực, ứng dụng cho kiểm tra chất lượng sản phẩm công nghiệp chính xác cao.

• Tác giả: Vũ Toàn Thắng
• Người hướng dẫn: Nguyễn Tiến Thọ
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo Máy
• Đề tài: Xây dựng phương pháp đo sai lệch độ tròn của các chi tiết cơ khí trong hệ toạ độ cực
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Hướng dẫn về đo sai lệch độ tròn trong cơ khí chính xác

Trong ngành gia công cơ khí chính xác, chất lượng của các chi tiết dạng tròn xoay như trục, bạc đạn, piston hay xi-lanh chiếm một vai trò tối quan trọng. Một trong những chỉ tiêu hàng đầu để đánh giá chất lượng này chính là sai lệch độ tròn. Đây là một thông số dung sai hình học quyết định trực tiếp đến hiệu suất, độ bền và độ tin cậy của máy móc. Sai lệch này không chỉ ảnh hưởng đến tính chất lắp ghép mà còn tác động đến sự ổn định của các chuyển động quay, gây ra rung động và mài mòn không mong muốn. Luận án tiến sĩ "Xây dựng phương pháp đo sai lệch độ tròn của các chi tiết cơ khí trong hệ toạ độ cực" của tác giả Vũ Toàn Thắng đã đi sâu vào việc giải quyết bài toán đo lường phức tạp này. Nghiên cứu chỉ ra rằng các phương pháp gia công như tiện, mài, doa luôn tiềm ẩn nguy cơ tạo ra các biên dạng không tròn hoàn hảo, chẳng hạn như méo 3 cạnh, 5 cạnh hoặc các sóng bề mặt. Việc đo lường và xác định chính xác các sai lệch này không chỉ là một bước trong kiểm tra chất lượng (QC) mà còn cung cấp dữ liệu quý giá cho các kỹ sư công nghệ để tối ưu hóa quy trình sản xuất. Phương pháp đo trong hệ toạ độ cực nổi lên như một giải pháp toàn diện, cho phép tái hiện lại hình ảnh thực của tiết diện đo, từ đó xác định được cả giá trị sai lệch, số cạnh méo và vị trí của chúng. Đây là một bước tiến vượt bậc so với các kỹ thuật truyền thống, mở ra khả năng kiểm soát chất lượng sản phẩm ở mức độ cao hơn.

1.1. Khái niệm sai lệch độ tròn và dung sai hình học theo ISO

Theo tiêu chuẩn ISO 1101 và TCVN 2510-78, sai lệch độ tròn được định nghĩa là khoảng cách lớn nhất giữa các điểm trên profin thực của tiết diện đến một đường tròn tham chiếu. Việc xác định đường tròn tham chiếu này có thể thực hiện theo nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp phù hợp với một ứng dụng cụ thể. Bốn phương pháp chính bao gồm: Vòng tròn bình phương tối thiểu (LSC), vòng tròn miền tối thiểu (MZC), vòng tròn ngoại tiếp nhỏ nhất (MCC) cho trục, và vòng tròn nội tiếp lớn nhất (MIC) cho lỗ. Mỗi phương pháp định tâm này cung cấp một góc nhìn khác nhau về sai lệch, ví dụ LSC phù hợp để đánh giá độ đồng tâm, trong khi MCC và MIC lại quan trọng trong việc kiểm tra dung sai lắp ghép. Hiểu rõ các định nghĩa này là nền tảng của mọi kỹ thuật đo lường hiện đại.

1.2. Tầm quan trọng của kỹ thuật đo lường trong QC cơ khí

Trong bối cảnh công nghiệp hóa, đo lường cơ khí đóng vai trò là xương sống của hệ thống kiểm tra chất lượng (QC). Việc đo lường chính xác các thông số hình học, đặc biệt là sai lệch độ tròn, không chỉ giúp loại bỏ các sản phẩm lỗi mà còn là cơ sở để cải tiến công nghệ. Một chi tiết có sai lệch vượt ngưỡng cho phép có thể gây ra hỏng hóc dây chuyền, làm giảm hiệu suất bơm cao áp, hoặc gây ra dao động tâm quay trên các máy công cụ, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của các sản phẩm khác. Do đó, đầu tư vào các thiết bị và phương pháp đo lường tiên tiến là một yêu cầu cấp thiết để nâng cao năng lực cạnh tranh và đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn quốc tế.

II. Các thách thức kỹ thuật khi đo sai lệch độ tròn truyền thống

Mặc dù nhu cầu đo lường ngày càng cao, các phương pháp truyền thống vẫn tồn tại nhiều hạn chế cố hữu, gây khó khăn trong việc đánh giá chính xác chất lượng chi tiết. Phổ biến nhất là phương pháp sử dụng khối V, dù có ưu điểm là chi phí thấp và thao tác đơn giản, nhưng lại phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người đo và thông tin biết trước về chi tiết. Một thách thức lớn hơn, tồn tại ngay cả với các thiết bị hiện đại, là vấn đề độ lệch tâm khi gá đặt. Việc làm cho tâm của tiết diện đo trùng khớp hoàn toàn với tâm quay của bàn đo là gần như không thể, vì cả hai đều là những tâm ảo. Sự tồn tại của độ lệch tâm này tạo ra một tín hiệu sai lệch rất lớn, có thể lên tới hàng milimet, trong khi sai lệch độ tròn thực tế chỉ ở mức micromet. Tín hiệu đo thô nhận được là sự tổng hợp của sai lệch hình dạng thực và sai lệch do độ lệch tâm gây ra. Nhiệm vụ cốt lõi của một phương pháp đo hiệu quả là phải xây dựng được một thuật toán tối ưu để tách bạch và loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của độ lệch tâm, từ đó lọc ra tín hiệu dung sai hình học thực sự của chi tiết. Nếu không giải quyết được vấn đề này, kết quả đo sẽ không còn đáng tin cậy, dẫn đến những đánh giá sai lầm về chất lượng sản phẩm trong quá trình gia công cơ khí chính xác.

2.1. Hạn chế của phương pháp đo bằng khối V và đầu dò tiếp xúc

Phương pháp đo bằng khối V yêu cầu người vận hành phải biết trước số cạnh méo của chi tiết để chọn góc V phù hợp. Hệ số chuyển đổi K từ chỉ số của đồng hồ so ra giá trị sai lệch thực tế thay đổi tùy theo số cạnh méo và góc V. Điều này tạo ra sự bất tiện và dễ gây ra sai số nếu chọn sai góc V hoặc khi chi tiết có nhiều loại tần số méo khác nhau. Hơn nữa, phương pháp này chỉ cho ra một giá trị sai lệch tổng, không thể cung cấp một cái nhìn toàn cảnh về hình dạng thực của tiết diện. Các đầu dò tiếp xúc thông thường trong các phép đo 2 điểm cũng hoàn toàn "bó tay" với các dạng méo số cạnh lẻ như méo 3 cạnh, vốn rất phổ biến trong gia công.

2.2. Vấn đề độ lệch tâm trong đo lường cơ khí chính xác

Độ lệch tâm là khoảng cách giữa tâm hình học của tiết diện đo và tâm trục quay của thiết bị đo. Khi chi tiết quay, độ lệch tâm này tạo ra một biến thiên bán kính có quy luật hình sin với chu kỳ đúng bằng một vòng quay (tần số 1). Tín hiệu này thường có biên độ lớn hơn rất nhiều so với sai lệch hình học cần đo (tần số 2, 3, 4...). Do đó, thách thức lớn nhất trong đo lường hình học bằng hệ toạ độ cực là phải xây dựng một mô hình toán học đủ mạnh để xác định chính xác tọa độ của tâm lệch (e, α) và loại bỏ nó khỏi dữ liệu đo. Việc xử lý thành công độ lệch tâm là yếu tố quyết định đến độ chính xác của toàn bộ phép đo.

III. Phương pháp đo sai lệch độ tròn ưu việt bằng hệ toạ độ cực

Để khắc phục những nhược điểm của phương pháp truyền thống, luận án đã xây dựng và hoàn thiện phương pháp đo sai lệch độ tròn trong hệ toạ độ cực. Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là sử dụng một hệ thống gồm cảm biến dịch chuyển hướng kính và một bộ mã hóa góc quay. Khi chi tiết được đặt trên một bàn quay có độ chính xác cao, hệ thống sẽ ghi lại một tập hợp dữ liệu gồm các cặp giá trị (bán kính Ri, góc quay ϕi) tại hàng trăm, thậm chí hàng nghìn điểm trên một vòng quay. Tập dữ liệu này chính là "dấu vân tay" kỹ thuật số của profin tiết diện. Từ dữ liệu thô này, một chương trình máy tính sẽ áp dụng các thuật toán tối ưu để xử lý. Trước hết, thuật toán sẽ tính toán và loại bỏ ảnh hưởng của độ lệch tâm. Sau đó, nó sẽ xác định tâm hình học thực sự của tiết diện dựa trên các tiêu chuẩn như vòng tròn tham chiếu LSC. Cuối cùng, giá trị sai lệch độ tròn được tính bằng hiệu số giữa bán kính lớn nhất và nhỏ nhất so với tâm đã được xác định này. Ưu điểm vượt trội của phương pháp này là khả năng cung cấp một hình ảnh toàn diện về sai lệch, cho phép các nhà công nghệ không chỉ biết chi tiết có đạt yêu cầu hay không, mà còn biết nó bị méo theo dạng nào, từ đó truy ngược lại nguyên nhân trong quá trình gia công cơ khí chính xác.

3.1. Nguyên lý cơ bản của máy đo trong hệ toạ độ cực

Một máy đo độ tròn hoạt động trong hệ toạ độ cực bao gồm ba thành phần chính: một ổ quay (trục chính) siêu chính xác để quay chi tiết hoặc đầu dò, một đầu dò tiếp xúc hoặc đo lường không tiếp xúc để ghi nhận biến thiên bán kính, và một bộ đo góc để xác định vị trí góc quay. Dữ liệu từ hai cảm biến này được đồng bộ hóa và gửi về máy tính. Tại đây, phần mềm chuyên dụng sẽ thực hiện việc xử lý tín hiệu số, tái tạo lại biên dạng 2D của tiết diện và thực hiện các phép phân tích theo yêu cầu. Hiệu chuẩn thiết bị đo là một bước không thể thiếu để đảm bảo độ chính xác của hệ thống.

3.2. Vai trò của các vòng tròn tham chiếu LSC MZC MCC MIC

Kết quả đo sai lệch độ tròn phụ thuộc hoàn toàn vào việc lựa chọn tâm và vòng tròn tham chiếu. Luận án ưu tiên sử dụng phương pháp vòng tròn bình phương tối thiểu (LSC) vì tính thuận tiện và hiệu quả trong lập trình tính toán. Tâm LSC là điểm mà tại đó tổng bình phương các khoảng cách từ nó đến tất cả các điểm trên profin là nhỏ nhất. Bên cạnh LSC, các tiêu chuẩn khác như MCC (vòng tròn ngoại tiếp nhỏ nhất) và MIC (vòng tròn nội tiếp lớn nhất) cũng được sử dụng, đặc biệt hữu ích khi cần kiểm tra sự phù hợp của trục và lỗ trong các mối lắp ghép, đảm bảo dung sai hình học luôn nằm trong giới hạn cho phép.

IV. Bí quyết dùng khai triển Fourier để xử lý sai lệch độ tròn

Điểm đột phá và cốt lõi trong luận án của Vũ Toàn Thắng là việc áp dụng thành công chuỗi Fourier vào việc phân tích và xử lý dữ liệu đo. Phương pháp khai triển Fourier là một công cụ toán học mạnh mẽ, cho phép phân tách một tín hiệu phức tạp thành tổng của các tín hiệu hình sin đơn giản ở các tần số khác nhau. Trong bài toán đo sai lệch độ tròn, tín hiệu biến thiên bán kính thu được chính là một tín hiệu phức tạp. Áp dụng khai triển Fourier, tín hiệu này được phân rã thành các thành phần sóng hài. Mỗi thành phần sóng hài tương ứng với một dạng méo cụ thể: sóng hài bậc 1 (tần số 1) chính là biểu hiện của độ lệch tâm; sóng hài bậc 2 (tần số 2) tương ứng với méo 2 cạnh (oval); sóng hài bậc 3 là méo 3 cạnh, và cứ thế tiếp diễn. Biên độ của mỗi sóng hài cho biết mức độ nghiêm trọng của dạng méo đó. Bằng cách này, phương pháp bình phương tối thiểu kết hợp với khai triển Fourier không chỉ giúp xác định và loại bỏ độ lệch tâm một cách chính xác mà còn cho phép "nhìn thấu" cấu trúc sai lệch của chi tiết. Kỹ thuật đo lường này cung cấp một bộ thông tin chi tiết, giúp xác định đâu là dạng méo chủ đạo, từ đó có biện pháp can thiệp công nghệ phù hợp.

4.1. Xây dựng mô hình toán học để lọc tín hiệu đo phức tạp

Luận án đã xây dựng một mô hình toán học hoàn chỉnh, biểu diễn biến thiên bán kính đo được dưới dạng một chuỗi Fourier. Các hệ số (biên độ ak và góc pha αk) của chuỗi được xác định bằng cách sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu, nhằm mục đích tìm ra bộ hệ số sao cho sai lệch giữa mô hình lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm là nhỏ nhất. Mô hình này cho phép tính toán chính xác biên độ của từng tần số méo, từ bậc 1 (lệch tâm) đến các bậc cao hơn. Quá trình này tương tự như việc sử dụng một bộ lọc kỹ thuật số, ví dụ như bộ lọc Gaussian trong một số ứng dụng, để phân tách các thành phần tín hiệu.

4.2. Cách thuật toán tối ưu loại bỏ chính xác độ lệch tâm

Thuật toán được lập trình để tự động xác định các hệ số a1 và α1 tương ứng với sóng hài bậc 1 từ dữ liệu đo. Đây chính là các thông số mô tả độ lệch tâm (biên độ và hướng). Sau khi xác định, thành phần a1*sin(ϕ + α1) được trừ đi khỏi tín hiệu gốc. Kết quả còn lại là tín hiệu biến thiên bán kính đã được "làm sạch", chỉ còn chứa thông tin về sai lệch độ tròn thực tế của chi tiết. Thuật toán tối ưu này đảm bảo rằng việc loại bỏ độ lệch tâm không làm ảnh hưởng đến các thành phần sai lệch hình học ở tần số cao hơn, mang lại kết quả đo có độ tin cậy cao.

V. Ứng dụng thực tiễn đo sai lệch độ tròn và kết quả nghiên cứu

Để kiểm chứng cơ sở lý thuyết, luận án đã tiến hành xây dựng một mô hình máy đo thực nghiệm. Mô hình này được thiết kế và chế tạo với các giải pháp kỹ thuật trọng tâm nhằm đảm bảo độ chính xác cao, bao gồm ổ quay trên đệm khí để giảm thiểu sai số tâm quay, bàn điều chỉnh vi dịch chuyển đàn hồi để tinh chỉnh độ lệch tâm, và hệ thống thu nhận dữ liệu giao tiếp trực tiếp với máy tính. Các thực nghiệm được tiến hành trên các chi tiết mẫu, như vòng bi, và kết quả được so sánh đối chứng với các thiết bị đo thương mại cao cấp như máy ACRETECH tại công ty YAMAHA. Kết quả thực nghiệm đã khẳng định tính khả thi và độ chính xác của phương pháp được đề xuất. Giao diện phần mềm được phát triển không chỉ hiển thị giá trị sai lệch độ tròn tổng thể mà còn trực quan hóa biên dạng chi tiết và phân tích phổ các tần số méo. Điều này chứng tỏ kỹ thuật đo lường được xây dựng trong luận án không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà hoàn toàn có thể ứng dụng vào thực tiễn kiểm tra chất lượng (QC) trong ngành gia công cơ khí chính xác, mở ra tiềm năng nội địa hóa các thiết bị đo lường phức tạp với chi phí hợp lý hơn nhiều so với nhập khẩu.

5.1. Mô hình máy đo độ tròn Từ thiết kế đến hiệu chuẩn thiết bị

Mô hình thực nghiệm được xây dựng một cách tỉ mỉ, trong đó ổ quay trên đệm khí là một cấu phần quan trọng, giúp tâm quay ổn định ở mức độ micromet. Hệ thống cảm biến dịch chuyển góc và bán kính được lựa chọn từ các hãng uy tín như Mitutoyo để đảm bảo độ phân giải và độ chính xác. Phần mềm điều khiển và xử lý dữ liệu được lập trình riêng, tích hợp các thuật toán tối ưu đã được xây dựng. Quá trình hiệu chuẩn thiết bị đo được thực hiện nghiêm ngặt bằng các mẫu chuẩn để xác định và bù trừ các sai số hệ thống, đảm bảo tính nhất quán của kết quả đo.

5.2. Kết quả đo và đánh giá độ không đảm bảo đo chi tiết

Các phép đo thực nghiệm trên vòng bi Φ110 cho kết quả rất tương đồng với kết quả đo trên máy thương mại. Phần mềm đã phân tích và chỉ ra các tần số méo chủ đạo, cung cấp thông tin hữu ích về quá trình gia công. Một phần quan trọng của nghiên cứu là đánh giá độ không đảm bảo đo. Luận án đã phân tích các nguồn gây sai số, bao gồm sai số của cảm biến, sai số do độ lệch tâm còn sót lại, và sai số của ổ quay. Việc tính toán và công bố độ không đảm bảo đo giúp người sử dụng hiểu rõ hơn về độ tin cậy của kết quả, một yêu cầu bắt buộc trong các hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SAI LỆCH ĐỘ TRÒN CỦA CÁC CHI TIẾT CƠ KHÍ TRONG HỆ TOẠ ĐỘ CỰC VŨ TOÀN THẮNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN TIẾN THỌ TS. NGUYỄN THỊ NGỌC LÂN. HÀ NỘI - 2005 Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan luËn ¸n nµy lµ c«ng tr×nh do chÝnh t«i nghiªn cøu trong c¸c ®iÒu kiÖn thùc nghiÖm t¹i ViÖt nam, kh«ng trïng víi bÊt kú mét c«ng tr×nh nµo kh¸c.

C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn ¸n lµ trung thùc. T¸c gi¶ luËn ¸n Vò Toµn Th¾ng 1 Môc lôc Trang Danh môc c¸c ký hiÖu, ch÷ viÕt t¾t 4 Danh môc c¸c b¶ng biÓu 5 Danh môc c¸c h×nh vÏ 6 Më ®Çu 9 Ch­¬ng 1. Tæng quan vÒ sai lÖch ®é trßn cña chi tiÕt c¬ khÝ vµ ph­¬ng ph¸p ®o sai lÖch ®é trßn 12 1. Sai lÖch ®é trßn – Mét tån t¹i kh«ng mong muèn cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ 12 1.

§Þnh nghÜa vÒ sai lÖch ®é trßn 16 1. Ph­¬ng ph¸p ®o sai lÖch ®é trßn 19 1. §o sai lÖch ®é trßn b»ng khèi V 19 1. §o sai lÖch ®é trßn b»ng täa ®é cùc 23 Ch­¬ng 2: C¬ së lý thuyÕt cña ph­¬ng ph¸p ®o sai lÖch ®é trßn cña chi tiÕt c¬ khÝ b»ng hÖ to¹ ®é cùc 28 2.

Ph­¬ng ph¸p h×nh chiÕu 29 2. Ph­¬ng ph¸p tam gi¸c 30 2. Ph­¬ng ph¸p khai triÓn Fourier 34 2. M« t¶ ®é c¹nh trªn tiÕt diÖn ®­îc kh¶o s¸t 35 2.

Sù tham gia cña ®é lÖch t©m e vµo biÕn thiªn b¸n kÝnh khi ®o 37 2. Khai triÓn Fourier cho biÕn thiªn b¸n kÝnh khi ®o 37 2. X¸c ®Þnh sai sè cña ph­¬ng ph¸p ®o 41 2. Sai sè hÖ thèng 41 2.

Sai sè ngÉu nhiªn do sai sè chØ thÞ dÞch chuyÓn ∆R vµ chØ thÞ gãc ∆ϕ g©y nªn. tÝnh to¸n thiÕt kÕ chÕ t¹o m« h×nh m¸y ®o sai lÖch ®é trßn 49 3. X©y dùng m« h×nh thö nghiÖm 49 2 3. Lùa chän tÝnh to¸n thiÕt kÕ æ quay 51 3.

Gi¶i thÝch ý t­ëng 51 3. Kh¸i niÖm vÒ ®Öm khÝ 53 3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®Öm khÝ ®¬n gi¶n theo ph­¬ng ph¸p ®iÖn – khÝ t­¬ng ®­¬ng 54 3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®Öm khÝ theo h­íng gi¶m thÓ tÝch buång d­íi ®Öm 57 3.

Ph­¬ng ph¸p n©ng cao ®é cøng cña sèng dÉn ch¹y trªn ®Öm khÝ 69 3.ThiÕt kÕ bµn dÉn h­íng ®µn håi liÒn khèi dÞch chuyÓn hai chiÒu X, Y 72 3. X©y dùng m« h×nh vµ tÝnh ®é cøng cña lß xo l¸ 74 3. BiÖn ph¸p më réng miÒn chuyÓn vÞ ®µn håi 75 3. BiÖn ph¸p n©ng cao kh¶ n¨ng di tr­ît cña bµn ®µn håi.

X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè h×nh häc cho bµn ®µn håi 77 3.ThiÕt kÕ bé phËn ®o gãc cña bµn quay 80 3. C¶m biÕn dÞch chuyÓn gãc 80 3. M¹ch giao tiÕp nèi 2 tÝn hiÖu ®o gãc víi cæng song song 83 3. §o biÕn thiªn b¸n kÝnh R 85 3.

CÊu t¹o cæng ghÐp nèi vµ khung d÷ liÖu cña ®ång hå so chØ thÞ sè Mutitoyo m· sè 543-185 85 3. Nguyªn t¾c ®äc xung d÷ liÖu 87 3. M¹ch giao tiÕp 88 3. GhÐp nèi thiÕt bÞ ®o vµo m¸y tÝnh, ch­¬ng tr×nh xö lý tÝn hiÖu vµ ®iÒu khiÓn m¸y ®o 88 3.1 GhÐp nèi tÝn hiÖu ®o qua cæng song song 89 3.

Ch­¬ng tr×nh xö lý tÝn hiÖu vµ ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh ®o 94 3. L­u ®å gi¶i m· khung d÷ liÖu cña ®ång hå ®o biÕn thiªn b¸n kÝnh 84 3 3. L­u ®å phèi hîp c¸c thao t¸c ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng quay vµ ®äc cæng 95 3. L­u ®å thuËt to¸n xö lý sè liÖu ®o 96 Ch­¬ng 4: Thùc nghiÖm vµ kÕt qu¶ 99 4.Thùc nghiÖm x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh cña ®Öm khÝ 99 4.X¸c ®Þnh ®Æc tÝnh chÞu t¶i F 100 4.

X¸c ®Þnh ®é cøng cña ®Öm khÝ ®· thö nghiÖm 104 4. X¸c ®Þnh ph©n bè ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ®Öm khÝ 105 4. X¸c ®Þnh hÖ sè ma s¸t cña ®Öm khÝ trªn sèng dÉn ph¼ng 108 4.Thùc nghiÖm trªn toµn m« h×nh m¸y ®o ®é trßn 109 KÕt luËn 116 §Ò xuÊt h­íng nghiªn cøu 117 Danh môc c«ng tr×nh khoa häc 118 Tµi liÖu tham kh¶o 119 Phô Lôc 122 4 Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t 1. d: §­êng kÝnh lç tiÕt l­u (cm, mm) 3.

F, Q: Lùc n©ng, lùc t¶i (N) 5. g: Gia tèc träng tr­êng g = 9,81 m/s2 6. i, k: ChØ sè ch¹y 7. k: ChØ sè ®o¹n nhiÖt k, víi kh«ng khÝ k=1,4 8.

K: - §é cøng cña ®Öm khÝ (N/µm) - HÖ sè chuyÓn ®æi khi ®o b»ng khèi V 9.R: - B¸n kÝnh quay (mm) - KhÝ trë 12.Rct: B¸n kÝnh chi tiÕt (mm) 13.Rµ: H»ng sè khÝ: Rµ=8314/µR (J/Kmol.K, µR=29 Kg/Kmol – Khèi l­îng Kmol ph©n tö) 14.S: DiÖn tÝch, tiÕt diÖn ch¶y (m2, cm2) 15.z: ChiÒu cao khe hë khÝ (mm, µm) 16.∆trßn: Gi¸ trÞ sai lÖch ®é trßn (µm) 18.ρm :Khèi l­îng riªng (kg/m3) 21.µ :§é nhít ®éng lùc häc (N. ρ:KhÝ trë xuÊt 24. Φ: Hµm l­u l­îng 5 Danh môc c¸c b¶ng biÓu Trang B¶ng 1.1: HÖ sè K t­¬ng øng víi sè c¹nh mÐo n vµ gãc α cña khèi V 22 B¶ng 3.1: C¸c hÖ sè ®Æc tÝnh cña ®Öm khÝ 60 B¶ng 3. Giao tiÕp t¹i cæng m¸y in 89 B¶ng 4.1: KÕt qu¶ x¸c ®Þnh hÖ sè ma s¸t 109 6 Danh môc c¸c h×nh vÏ Trang Ch­¬ng 1: H×nh 1.1: NghiÒn ®Üa vµ chi tiÕt mÐo 3 c¹nh 12 H×nh 1.2: Lç bÞ mÐo 3 c¹nh khi khoan 13 H×nh 1.3: Lç bÞ mÐo khi doa 13 H×nh 1.4: Sãng mÐo xo¾n khi tiÖn vµ mµi 13 H×nh 1.5: Sãng mÐo sinh ra do dao ®éng 14 H×nh 1.6: H×nh d¹ng l­ìi c¾t ¶nh h­ëng ®Õn sai lÖch ®é trßn 15 H×nh 1.7: Dao phay kh«ng cøng v÷ng g©y nªn sãng mÐo 16 H×nh 1.8: §Þnh nghÜa sai lÖch ®é trßn theo ISO 17 H×nh 1.9: §Þnh nghÜa sai lÖch ®é trßn theo TCVN 18 H×nh 1.10: §o sai lÖch ®é trßn b»ng khèi V 19 H×nh 1.11: C¸c thÕ hÖ m¸y ®o ®é trßn cña h·ng Mitutoyo 23 H×nh 1.12: S¬ ®å nguyªn lý m¸y ®o sai lÖch ®é trßn 24 Ch­¬ng 2: H×nh 2.1: S¬ ®å ®o chi tiÕt trªn hÖ to¹ ®é cùc 28 H×nh 2.2: Ph­¬ng ph¸p h×nh chiÕu 29 H×nh 2.3: Ph­¬ng ph¸p tam gi¸c 30 H×nh 2.4: MÐo hai c¹nh 35 H×nh 2.5: MÐo ba c¹nh 36 H×nh 2.6: MÐo bèn c¹nh 36 H×nh 2.7: BiÕn thiªn b¸n kÝnh do lÖch t©m 37 H×nh 2.8: Chi tiÕt ®Æt lÖch t©m quay trong hÖ to¹ ®é cùc 41 H×nh 2.9: Sai sè vÒ nguyªn lý khi khai triÓn Furier cã chøa ®é lÖch t©m 42 H×nh 2.10: Quan hÖ gi÷a ®é lÖch t©m vµ biªn ®é sai sè 43 H×nh 2.11: §å thÞ sai sè cña ph­¬ng ph¸p tam gi¸c khi tån t¹i ®ång thêi ®é lÖch t©m e, ∆R, ∆ϕ 45 H×nh 2.12: §å thÞ sai sè cña ph­¬ng ph¸p Furier khi tån t¹i ®ång thêi ®é lÖch t©m e, ∆R, ∆ϕ 47 Ch­¬ng 3 H×nh 3.1: S¬ ®å m« h×nh m¸y ®o sai lÖch ®é trßn 50 H×nh 3.3: æ quay trªn ®Öm khÝ 52 H×nh 3.4: Kh¸i niÖm vÒ ®Öm khÝ 53 H×nh 3.5: M« h×nh ®Öm khÝ d¹ng b¸t 54 H×nh 3.

§Öm khÝ 2 r·nh- 2 lç tiÕt l­u 57 7 H×nh 3.7: §Öm khÝ nhiÒu lç tiÕt l­u 59 H×nh 3.8: §Öm khÝ cã buång nhá 61 H×nh 3.9: Hä ®­êng cong ®Æc tÝnh t¶i – khe hë theo α 64 H×nh 3.10: §­êng ®Æc tÝnh t¶i - khe hë øng víi mét kÕt cÊu ®Öm 65 khÝ x¸c ®Þnh H×nh 3.11: §Öm khÝ bÞ mÊt c©n b»ng 66 H×nh 3.12: Gi¸ trÞ hµm f theo r vµ α 68 H×nh 3. Bè trÝ ®Öm khÝ ®èi xøng nh»m n©ng cao ®é cøng cña dÉn h­íng 69 H×nh 3.14: Bè trÝ ®Öm khÝ cho æ quay 70 H×nh 3.15: Lß xo l¸ dïng trong c¸c hÖ dÞch chuyÓn 72 H×nh 3.16: Bµn dÉn h­íng ®µn håi – c¬ cÊu ®iÒu chØnh ®é lÖch t©m cña m« h×nh thùc nghiÖm m¸y ®o sai lÖch ®é trßn 73 H×nh 3.17: M« h×nh tÝnh to¸n lß xo l¸ 74 H×nh 3.18: M« h×nh tÝnh ®é cøng theo mét ph­¬ng dÞch chuyÓn cña bµn ®µn håi 75 H×nh 3.19: KÝch th­íc h×nh häc cña c¸c ®Öm lß xo 78 H×nh 3.20: Mét sè kÝch th­íc h×nh häc bµn dÉn h­íng ®µn håi 78 H×nh 3.21: C¶m biÕn ®äc gãc vµ th­íc kÝnh 80 H×nh 3.22: C¸ch bè trÝ c¸c cöa sæ thu ®Ó t¹o tÝn hiÖu chu kú 82 H×nh 3.23: M¹ch ®iÖn nèi c¸c tÕ bµo quang ®iÖn thu vµ tÝn hiÖu ra 82 H×nh 3.24: S¬ ®å m¹ch thu tÝn hiÖu gãc 83 H×nh 3.25: S¬ ®å m¹ch ph©n biÖt chiÒu ®Õm 83 H×nh 3.26: BiÓu ®å xung 84 H×nh 3.27: Vi m¹ch 4011 84 H×nh 3.28: Vi m¹ch 40192 84 H×nh 3.29: S¬ ®å bè trÝ ch©n cña ®ång hå Mitutoyo 86 H×nh 3.30: Khung d÷ liÖu mét sè ®o 86 H×nh 3.31: BiÓu ®å thêi gian cña xung truyÒn 87 H×nh 3.32: M¹ch nèi ch©n REQ 88 H×nh 3.33: S¬ ®å bè trÝ ch©n cæng song song 89 H×nh 3.34: Ch©n nèi víi thanh ghi d÷ liÖu 91 H×nh 3.35: Ch©n nèi víi thanh ghi tr¹ng th¸i 91 H×nh 3.36: Ch©n nèi víi thanh ghi ®iÒu khiÓn 92 H×nh 3.37: S¬ ®å bè trÝ ch©n nèi víi cæng song 92 H×nh 3.38: M¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu 93 H×nh 3.39: L­u ®å ch­¬ng tr×nh gi¶i m· ®ång hå so cña h·ng Mitutoyo 94 H×nh 3.40: L­u ®å ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng quay vµ ®äc cæng 95 H×nh 3.41: L­u ®å ch­¬ng tr×nh xö lý sè liÖu theo ph­¬ng ph¸p Tam gi¸c 96 8 H×nh 3.42: L­u ®å ch­¬ng tr×nh xö lý sè liÖu theo ph­¬ng ph¸p Fourier 97 Ch­¬ng 4 99 H×nh 4.1: KÕt cÊu ®Öm khÝ thùc nghiÖm 99 H×nh 4.2: S¬ ®å ®o khe hë phô thuéc t¶i vµ ¸p nguån 100 H×nh 4.3: §­êng thùc nghiÖm vµ hä ®­êng lý thuyÕt khi P0=2kg/cm2 101 H×nh 4.4: §­êng thùc nghiÖm vµ hä ®­êng lý thuyÕt khi P0=3kg/cm2.5: §­êng thùc nghiÖm vµ hä ®­¬ng lý thuyÕt khi P0=4kg/cm2.6: C¸c ®­êng thùc nghiÖm quan hÖ t¶i vµ khe hë 104 H×nh 4.7: S¬ ®å ®o ¸p suÊt ph©n bè trªn bÒ mÆt ®Öm khÝ 105 H×nh 4.8: MÆt bµn ®o ¸p kÎ l­íi 105 H×nh 4.9: Ph©n bè ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ®Öm khÝ 106 H×nh 4.10: ¸p suÊt pr theo lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm 107 H×nh 4.11 : Nguyªn lý ®o hÖ sè ma s¸t 108 H×nh 4.13: §o sai lÖch ®é trßn cña vßng bi Φ110 b»ng khèi V 109 H×nh 4. §o ®é trßn cña vßng bi Φ110 trªn m« h×nh m¸y ®o ®é trßn 111 H×nh 4.15: KÕt qu¶ ®o sai lÖch ®é trßn cña vßng bi Φ110 trªn m« h×nh thùc nghiÖm 111 H×nh 4. 16 : Giao diÖn phÇn mÒm ch­¬ng tr×nh ®o sai lÖch ®é trßn- Toµn c¶nh vÒ sai lÖch ®é trßn cña chi tiÕt ®o 112 H×nh 4.17: Giao diÖn hiÓn thÞ biªn d¹ng chi tiÕt ®o theo c¸c tÇn sè mÐo 113 H×nh 4.