Luận văn: Nghiên cứu thiết kế xe trượt đệm khí trên băng máy H3M-10M

Tài liệu luận văn thạc sĩ trình bày chi tiết quá trình thiết kế, chế tạo xe trượt đệm khí ứng dụng trên băng máy H3M-10M và các kết quả thực nghiệm.

• Tác giả: Nguyễn Anh Đức
• Người hướng dẫn: PGS. Vũ Toàn Thắng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Chế Tạo Xe Trượt Đệm Khí Trên Băng Máy H3M-10M
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế xe trượt đệm khí trên băng máy

Xe trượt đệm khí là một thiết bị quan trọng trong ngành chế tạo cơ khí hiện đại, đặc biệt được ứng dụng rộng rãi trên các băng máy H3M-10M. Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý tạo lớp khí nén giữa bề mặt trượt và đệm khí, giúp giảm ma sát và nâng cao độ chính xác trong quá trình gia công. Đệm khí chịu tải và đệm khí dẫn hướng là hai thành phần chính, cùng nhau đảm bảo sự ổn định và độ thẳng của các chi tiết máy. Nghiên cứu về thiết kế và tối ưu hóa xe trượt đệm khí giúp cải thiện chất lượng gia công và nâng cao hiệu suất sản xuất trong các xưởng chế tạo cơ khí. Luận văn này tập trung vào việc phân tích các thông số kỹ thuật, lực nâng và khe hở của hệ thống đệm khí.

1.1. Khái niệm và ứng dụng đệm khí

Đệm khí là công nghệ tiên tiến sử dụng áp lực khí nén để tạo ra một lớp màng khí mỏng giữa các bề mặt. Ứng dụng chính của công nghệ này bao gồm quỹ đạo trượt trên máy công cụ, thiết bị đo lường và các mặt chuẩn. Với yêu cầu độ thẳng cao tới micromet, đệm khí đã trở thành lựa chọn tối ưu cho các ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao.

1.2. Tầm quan trọng của độ thẳng trong chế tạo cơ khí

Độ thẳng là chỉ tiêu quan trọng trong chế tạo cơ khí, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng chi tiết máy và độ chính xác gia công. Sai lệch về hình học có thể dẫn đến hỏng hóc thiết bị và giảm tuổi thọ máy. Do đó, việc sử dụng xe trượt đệm khí giúp kiểm soát chặt chẽ độ thẳng và độ chính xác trong quá trình sản xuất.

II. Các thông số kỹ thuật và thiết kế của hệ thống đệm khí

Hệ thống đệm khí trên băng máy H3M-10M được thiết kế với nhiều thông số kỹ thuật quan trọng cần phải tối ưu hóa. Kích thước phân tử lưới trên bề mặt giữa đệm khí, khe hở z giữa bề mặt sống trượt và đệm khí là những yếu tố chính ảnh hưởng đến lực nâng và hiệu suất hoạt động. Nghiên cứu đã xây dựng biểu đồ quan hệ giữa các thông số này để có thể tối ưu hóa thiết kế. Áp suất nguồn (thường là 4 atm) và độ nhám bề mặt cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng gia công và tuổi thọ của hệ thống. Quá trình mài nghiền đệm khí và sống trượt là bước công nghệ quan trọng để đạt được các thông số kỹ thuật yêu cầu.

2.1. Thiết kế đệm khí chịu tải

Đệm khí chịu tải là thành phần chịu trách nhiệm nâng khối lượng của xe trượt. Thiết kế này cần đảm bảo lực nâng ổn định và phân bố áp lực đều trên toàn bề mặt. Việc xác định kích thước khe hở z là cần thiết để tối ưu hóa lực nâng dệm khí và kiểm soát sự rò rỉ khí nén, từ đó nâng cao hiệu suất năng lượng của hệ thống.

2.2. Thiết kế đệm khí dẫn hướng

Đệm khí dẫn hướng đảm bảo sự chuyển động thẳng của xe trượt và ngăn chặn sai lệch độ thẳng và ngang. Hệ thống này sử dụng cùng nguyên lý áp lực khí nén nhưng được thiết kế để cung cấp lực định tâm thay vì lực nâng. Độ chính xác của đệm khí dẫn hướng trực tiếp quyết định chất lượng cuối cùng của các chi tiết gia công trên máy công cụ.

III. Quy trình gia công chế tạo xe trượt đệm khí

Quy trình gia công chế tạo xe trượt đệm khí bao gồm nhiều bước công nghệ phức tạp để đạt được độ chính xác cao. Đầu tiên, cần thực hiện đo độ nhám bề mặt của băng máy H3M-10M trước khi mài nghiền để xác định trạng thái ban đầu. Tiếp theo là bước mài nghiền đệm khí và sống trượt để đạt được độ nhám bề mặt phù hợp và đảm bảo tính song song của các bề mặt. Lắp đặt xe đo đệm khí phải được thực hiện với độ cẩn thận cao để không làm hỏng các bề mặt đã gia công. Các phép đo lường kiểm nghiệm phải được tiến hành tại từng bước để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Công nghệ xử lý dữ liệu bằng phần mềm giúp xác định chính xác các sai lệch và điều chỉnh quy trình gia công.

3.1. Bước mài nghiền bề mặt

Mài nghiền đệm khí và sống trượt là bước công nghệ quan trọng để đạt độ nhám bề mặt yêu cầu. Cần phải đo độ nhám bề mặt trước và sau mài nghiền để kiểm tra kết quả. Quá trình này yêu cầu điều kiện thực nghiệm chặt chẽ và các thiết bị đo lường chính xác để đảm bảo bề mặt đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật.

3.2. Lắp đặt và kiểm định

Lắp đặt xe đo, đệm khí phải tuân theo các quy trình chặt chẽ để tránh hỏng hóc. Sau lắp đặt, cần thực hiện các thực nghiệm xác định đặc tính của đệm khí, bao gồm đo khe hở z với các điều kiện thực nghiệm khác nhau. Dữ liệu thu được sẽ được xử lý bằng phần mềm để xác định kết quả tọa độ điểm và sai lệch độ thẳng.

IV. Kết quả thực nghiệm và ứng dụng thực tiễn

Các kết quả thực nghiệm từ luận văn này cung cấp những dữ liệu quý báu về quan hệ tải - khe hở của đệm khí chịu tải ở áp nguồn 4 atm. Nghiên cứu đã xác định các số liệu đo khe hở tại nhiều vị trí khác nhau trên hệ thống, từ đó xây dựng được biểu đồ quan hệ giữa kích thước các thông số và lực nâng dệm khí. Kết quả cho thấy rằng độ thẳng và ngang của đường trượt có thể được kiểm soát chặt chẽ thông qua tối ưu hóa khe hở z. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này là cải thiện chất lượng gia công trên các máy công cụ sử dụng xe trượt đệm khí, nâng cao độ chính xác chi tiết và tuổi thọ thiết bị. Các phương pháp kiểm nghiệm được phát triển có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành chế tạo cơ khí hiện đại.

4.1. Dữ liệu thực nghiệm của đệm khí chịu tải

Số liệu quan hệ tải - khe hở của đệm khí chịu tải được thu thập tại áp suất 4 atm cho thấy mối quan hệ tuyến tính giữa tải trọng và khe hở z. Số liệu đo khe hở tại từng vị trí đệm khí chịu tải (từ thứ nhất đến thứ tư) cung cấp cơ sở để tối ưu hóa lực nâng và đảm bảo ổn định hoạt động của xe trượt.

4.2. Dữ liệu thực nghiệm của đệm khí dẫn hướng

Số liệu đo khe hở của đệm khí dẫn hướng tại bốn vị trí khác nhau cho thấy sự phân bố áp lực không đều giữa các vị trí. Kết quả xử lý bằng phần mềm xác định sai lệch độ thẳng và ngang của đường trượt, giúp đánh giá độ chính xác của hệ thống và hỗ trợ cải tiến thiết kế trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: YÊU CẦU CỦA LUẬN VĂN. Nội dụng nghiên cửu. Giới thiệu về thiết bị đo độ thắng I3M-10M 1. thực lrạng của bằng máy H3M-10M.

Xây dựng sơ để nguyên lý của xe đo độ thẳng. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THƯYẾT 2. Tổng quan về các phương pháp đo độ thẳng, 2. Dịnh nghĩa độ thẳng.

Các phương pháp tính độ thắng. Một số phương pháp do độ thẳng. Tổng quan về đệm khi. Giới thiệu về đệm khi.

Phân loại đệm khi. Các ưu điểm của đệm khi. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIET KR, CHE TAO, LAP DAT XE TRUOT BEM 3. Nghiên cứu, thiết kế sơ bộ xe trượt đệm khi.

Các yêu cầu khi thiết kế đệm khí. Sử dụng phản mềm ansys tỉnh toán đệm khii:. Quy trình tính toán 3. Thiết lập mô lừnh tình toán 3.

Nhập dữ liệu, điều kiện biên 3. Tỉnh toán ° Đó nhám trung bình bình phương, 'Tổng độ nhám của sống trượt và đệm khí Tải trọng, Lute tax: Tường kính trong của xỉ lanh: Áp cấp vào xi lanh: Độ cứng Bién thién tai trong: Bién thién khe hở: 4. Điều kiện thực nghiệm. Mô tá thực nghiệm: 4.

Thực nghiệm xác định độ ôn định và độ thắng của xe đo khi Eun việc. Điều kiện thực nghiệm. Mồ tả thực nghiệm. Phương pháp xử l nh.

Phương pháp xứ lý KẾT LUẬN VÀ KIEN NGHỊ TẢIT.TEU THAM KHẢO. Két qua tinh todn. Xây dựng biểu dé quan hệ giữa kích thước phân tử lưới trên bẻ mặt giữa. đêm khí với sống dẫn và lực nâng tính toán.

Xây dựng biểu dễ quan hệ giữa kích thước khe hở z vả lực nâng dệm khí Em. Gia công chế tạo xe do, đệm khí và lắp đặt 48 3. Gia công chế tạo xe đo, đệm khi. Mài nghiền đệm khí và sông trượt.

Lắp đặt xe đo, đêm khi. 51 CUUGNG 4: TUUC NGLM VA Kitt QUA. Đo độ nhằm bé mặt của băng máy H3M-10M trước khi mài nghiền. Điều kiện thực nghiệm.

Mô tả thực nghiệm đo. Đo độ nhám bể mặt cũa băng máy IT3M-10M sau khi mài nghiên. Điều kiện thực nghiệm. Mô tả thực nghiệm đo.

Đo độ nhám bê mặt làm việc của đêm khí chịu tôi.1, Điều kiện thục nghiệm. Mô tả thực nghiệm đo. Đo độ nhám bê mặt làm việc của đệm khí dẫn hướng - 65 4. Điều kiện thực nghiệm.

vn vvvevvscrrirrer sseeca. Mô tả thực nghiệm đồ. Thực nghiệm xác định đặc tính của đệm khí - - 69 4.1, Didu kién thyte ghi6m: ee cecceccsessseseee eee eseseseee 60 4. Mö tả thực nghiệm: - 69 4.Thực nghiệm đo khe hở z của đêm khí chịu lãi với bể mặt sống trượt.1, Diễu kiện thực nghiệm:.

Mỏ tả thực nghiệm: 74 4.Thực nghiệm đo khe hở z của đệm khí dẫn hướng với bê mặt sống trượt.6 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CAC CHU VIET TAT Chương 2: 1 Độ nhám trung bình trên chiêu dài chuân: Ra 2 Độ nhảm trung bình theo mười điểm: Rz 3. Khehở thực của bề mặt đệm khi vả sống truot! = 4. Độ cao nhấp nhô bẻ mặt sông trượt Ral 5. Độ cao nhập nhô bè mặt đệm khi R2 Chương 3: 1 Tải trọng: Q 2.

Biểnthiêntảitrọng: AQ 3 Khe hở giữa đêm khi và sông trượt: # 4 Biển thiên khe hở: Az 5 Đường kính lễ tiết lưu: dy 6. Duong kinh 16 dan khi D 7. Ap suat 6n dinh: Po 8. Áp suất vào 9 Chiều rộng rãnh khí: if 10.

Chiều sâu rãnh khí: § 11. Lue nang đệm khí F 12. Chieu dai chay 6 16 tiết lưu: 1 14. Tiết diện chảy: § 15.

Khitrở: R Chương 4: 1 Khe ho: # 2. Chieu sau ranh: § 4. Độnhám trung binh theo mười điểm: Rz 5 Độ nham trung binh trén chieu dai chuan L: Ra DANH MỤC CÁC KY HIỂU, CÁC CHỮ VIẾT TẤT. DANH MỤC CÁC BẰNG BIÊU DANH MỤC CÁC HÌNH.

CHƯƠNG 1: YÊU CẦU CỦA LUẬN VĂN. Nội dụng nghiên cửu. Giới thiệu về thiết bị đo độ thắng I3M-10M 1. thực lrạng của bằng máy H3M-10M.

Xây dựng sơ để nguyên lý của xe đo độ thẳng. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THƯYẾT 2. Tổng quan về các phương pháp đo độ thẳng, 2. Dịnh nghĩa độ thẳng.

Các phương pháp tính độ thắng. Một số phương pháp do độ thẳng. Tổng quan về đệm khi. Giới thiệu về đệm khi.

Phân loại đệm khi. Các ưu điểm của đệm khi. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIET KR, CHE TAO, LAP DAT XE TRUOT BEM 3. Nghiên cứu, thiết kế sơ bộ xe trượt đệm khi.

Các yêu cầu khi thiết kế đệm khí. Sử dụng phản mềm ansys tỉnh toán đệm khii:. Quy trình tính toán 3. Thiết lập mô lừnh tình toán 3.

Nhập dữ liệu, điều kiện biên 3. Tỉnh toán ° Đó nhám trung bình bình phương, 'Tổng độ nhám của sống trượt và đệm khí Tải trọng, Lute tax: Tường kính trong của xỉ lanh: Áp cấp vào xi lanh: Độ cứng Bién thién tai trong: Bién thién khe hở: Đó nhám trung bình bình phương, 'Tổng độ nhám của sống trượt và đệm khí Tải trọng, Lute tax: Tường kính trong của xỉ lanh: Áp cấp vào xi lanh: Độ cứng Bién thién tai trong: Bién thién khe hở: DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CAC CHU VIET TAT Chương 2: 1 Độ nhám trung bình trên chiêu dài chuân: Ra 2 Độ nhảm trung bình theo mười điểm: Rz 3. Khehở thực của bề mặt đệm khi vả sống truot! = 4. Độ cao nhấp nhô bẻ mặt sông trượt Ral 5.

Độ cao nhập nhô bè mặt đệm khi R2 Chương 3: 1 Tải trọng: Q 2. Biểnthiêntảitrọng: AQ 3 Khe hở giữa đêm khi và sông trượt: # 4 Biển thiên khe hở: Az 5 Đường kính lễ tiết lưu: dy 6. Duong kinh 16 dan khi D 7. Ap suat 6n dinh: Po 8.

Áp suất vào 9 Chiều rộng rãnh khí: if 10. Chiều sâu rãnh khí: § 11. Lue nang đệm khí F 12. Chieu dai chay 6 16 tiết lưu: 1 14.

Tiết diện chảy: § 15. Khitrở: R Chương 4: 1 Khe ho: # 2. Chieu sau ranh: § 4. Độnhám trung binh theo mười điểm: Rz 5 Độ nham trung binh trén chieu dai chuan L: Ra 4.

Điều kiện thực nghiệm. Mô tá thực nghiệm: 4. Thực nghiệm xác định độ ôn định và độ thắng của xe đo khi Eun việc. Điều kiện thực nghiệm.

Mồ tả thực nghiệm. Phương pháp xử l nh. Phương pháp xứ lý KẾT LUẬN VÀ KIEN NGHỊ TẢIT.TEU THAM KHẢO. LOI NOT DAU "Trong ngành chế tạo cơ khí, độ thẳng lả một trong những chỉ tiểu quan trọng, đánh giá mức độ sai lệch về hình dáng hình học, ngoài re nó còn ảnh hưởng đến chất lượng lảm việc của các chỉ tiết và các bộ phận máy.

Trong hậu hết các sống, dẫn của tất cả các máy công cụ, các sống đẫn của các thiết bị đo, các mặt chuẩn như: các mặt bản mấp, cáo trục đẫn. yêu câu cộ thẳng rất cao, đến Ì mieromet vì nó trực tiếp tác động đến độ chính xác sua công chỉ tiết, đến độ chính xác của phép đo. Tiiện nay, hâu hết các nước trên thê giới đều đã sử dụng thiết bị đo độ thắng trong các Nha tay, phan xưởng đo lường, kiểm nghiệm, tuy nhiên ở nước ta những cơ sỡ có được thiết bị đỏ còn rất hạn chế, Chính vì vậy, đề tải "Nghiên cửu thiết kế chế tạo xe trượt đệm khí trân bằng máy 113M-10M” với băng máy có sẵn ở bộ môn Cơ khi chính xác và Quang học, để tạo ra thiết bị đo độ thẳng B cần tuệ Với những tính năng ưu việt của đệm khi như hệ sỏ ma sát nhỏ, không có mai mon, trung bình hỏa các nhập nhô đưới bẻ mặt đệm, tạo ra độ chính xác địch chuyến cao xiên nó được ứng dụng dễ tạo ra một đường trượt chuẩn cho thiết bị do này DANH MUC CAC BANG BIEU Bang 4.1: Số liệu quan hệ tải - khe hở của đệm khí chịu tải ở áp nguồn 4atm. si EL Bảng4.

Số liệu đo khe hở tại vị trí đệm khí chịu tải thứ nhất với sông trượt. Số liệu đo khe hở tại vị trí đệm khi chịu tải thứ hai với sống trượt.4, Số liệu đo khe hổ tại vị bì đệm khí chịu ti thỏ bạ với sẵng trượt T5 Bảng4. Số liệu đo khe hở tại vị trí đệm khí chịu tải thứ tư với sông trượt. Số liêu đo khe hở tại vị trì đêm khi dẫn hướng thử nhất với sông trượt.

Số liêu đo khe hở tại vị trì đệm khi dẫn hướng thử hai với sống trượt TT Bảng4. Số liêu đo khe hở tại vị trí đêm khí dẫn hưởng thứ ba với sống trượt. Số liêu đo khe hở tại vị trí đệm khí dần hướng thử tư với sông trượt. Kết quả tọa độ điểm ảnh sau khi xử lỷ bằng phân mém.

Kết quả sai lệch độ thẳng và ngang của đường trượt 83 DANH MUC CAC BANG BIEU Bang 4.1: Số liệu quan hệ tải - khe hở của đệm khí chịu tải ở áp nguồn 4atm. si EL Bảng4. Số liệu đo khe hở tại vị trí đệm khí chịu tải thứ nhất với sông trượt. Số liệu đo khe hở tại vị trí đệm khi chịu tải thứ hai với sống trượt.4, Số liệu đo khe hổ tại vị bì đệm khí chịu ti thỏ bạ với sẵng trượt T5 Bảng4.

Số liệu đo khe hở tại vị trí đệm khí chịu tải thứ tư với sông trượt. Số liêu đo khe hở tại vị trì đêm khi dẫn hướng thử nhất với sông trượt. Số liêu đo khe hở tại vị trì đệm khi dẫn hướng thử hai với sống trượt TT Bảng4. Số liêu đo khe hở tại vị trí đêm khí dẫn hưởng thứ ba với sống trượt.

Số liêu đo khe hở tại vị trí đệm khí dần hướng thử tư với sông trượt. Kết quả tọa độ điểm ảnh sau khi xử lỷ bằng phân mém. Kết quả sai lệch độ thẳng và ngang của đường trượt 83 3. Két qua tinh todn.

Xây dựng biểu dé quan hệ giữa kích thước phân tử lưới trên bẻ mặt giữa. đêm khí với sống dẫn và lực nâng tính toán. Xây dựng biểu dễ quan hệ giữa kích thước khe hở z vả lực nâng dệm khí Em. Gia công chế tạo xe do, đệm khí và lắp đặt 48 3.

Gia công chế tạo xe đo, đệm khi. Mài nghiền đệm khí và sông trượt. Lắp đặt xe đo, đêm khi. 51 CUUGNG 4: TUUC NGLM VA Kitt QUA.

Đo độ nhằm bé mặt của băng máy H3M-10M trước khi mài nghiền. Điều kiện thực nghiệm. Mô tả thực nghiệm đo. Đo độ nhám bể mặt cũa băng máy IT3M-10M sau khi mài nghiên.

Điều kiện thực nghiệm. Mô tả thực nghiệm đo. Đo độ nhám bê mặt làm việc của đêm khí chịu tôi.1, Điều kiện thục nghiệm. Mô tả thực nghiệm đo.

Đo độ nhám bê mặt làm việc của đệm khí dẫn hướng - 65 4. Điều kiện thực nghiệm. vn vvvevvscrrirrer sseeca. Mô tả thực nghiệm đồ.

Thực nghiệm xác định đặc tính của đệm khí - - 69 4.