Chương 1I : Cơ sở lý thuyết A-Thiết bị đo ma sát -Cơ sở lý thuyết: 1 Ma sát ngoài: Ma sát luôn xuất hiện khi có sự dịch chuyển tương đối giữa các vật thể tiếp xúc và có tương tác cơ học với nhau. Đặc trưng cơ bản của ma sát là lực ma sát , tức là lực cản trở chuyển động tương đối. Ma sát xuất hiện khi có sự tiếp xúc cơ học và chuyển động tương đối của các vật thể tiếp xúc tương đối với nhau. Ma sát là kết quả của nhiều dạng tương tác phức tạp với nhau.
Trong đó có quá trình tương tác cơ học , hóa học và nhiều quá trình tương tác khác. Trong chuyển động cơ học ma sát chủ yếu là có hại. Nó làm cản trở chuyển động của các vật thể với nhau. Nhưng một số lại có tác dụng có ích là giữ cho vật thể không bị trượt và đứng yên tại một vị trí.
Phân loại ma sát Phân loại ma sát trong chuyển động cơ bản cú cỏc dấu hiệu sau: a.Động học của chuyển động. - Ma sát trượt - Ma sát lăn - Ma sát quay 5 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 b. Có sự tham gia của chát bôi trơn - Ma sát ướt - Ma sát giới hạn - Ma sát nửa ướt - Ma sát khô c. Điều kiện động học của sự tiếp xúc - Ma sát tĩnh - Ma sát động d.
Điều kiện tiếp xúc của vật - Ma sát trong cặp lắp ghép máy - Ma sát khi các bộ phận của máy tiếp xúc với môi trường e. Phạm vi chức năng sử dụng - Ma sát của cặp lắp ghép chống ma sát -Ma sát của cặp ma sát f. Đặc tính chức năng của độ tin cậy - Quá trình ma sát bình thường - Quá trình ma sát không bình thường 6 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 B- Lý thuyết cơ cấu cam Cơ sở lý thuyết: Cơ cấu cam là cơ cấu có khớp loại cao, thực hiện chuyển động qua lại của khâu bị dẫn nhờ vào dặc tính hình học của thành phần khớp cao trờn khõu dẫn Hình 1.1 mô tả cơ cấu cam 1. Phân loại cơ cấu cam a.
Cơ cấu cam phẳng:cỏc khõu chuyể động trong một mặt phẳng hay trong các mặt phẳng song song nhau + Theo chuyển động cam:cam quay, cam tịnh tiến + theo chuyển động cần : lắc,tịnh tiến, chuyển động song phẳng +theo dạng đáy của cần: Bằng, nhọn, con lăn , biên dạng bất kỳ Hình 1.2 cơ cấu cam phẳng 7 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 b. Phân tích động học cơ cấu cam 1. cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn + Đồ thị chuyển vị Phương pháp chuyển động thực Hình 1.3 đồ thị chuyển vị phương pháp chuyển động thực Phương pháp đổi giá 8 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Hình 1.4 Đồ thị chuyển vị phương pháp đổi giá 9 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Các giai đoạn chuyển động Hình 1.5 Đồ thị chuyển vị các giai đoạn chuyển động 10 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 11 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Chương II 2: Mô tả thiết bị: A. Cơ cấu ma sát trên mặt phẳng nghiêng TM225 1.
Giới thiệu thiết bị TM225 Thiết bị (dụng cụ) TM 225 Ma sát trên mặt nghiêng cho sự chứng minh rõ ràng hiện tượng ma sát trên mặt nghiêng. Với chủ đề này có thể được nghiên cứu theo các hướng như sau: (1,) Xác định hệ số ma sát cho các loại vật liệu tổ hợp khác nhau. (2,) Sự khác nhau giữa ma sát trượt và mà sát tĩnh. (3,) Chứng minh góc ma sát nghỉ.
(4,) Lực cân bằng tĩnh trên mặt nghiêng. Dụng cụ thí nghiệm được dùng cho tiết thực hành cỏc nhúm sinh viên nhỏ từ ( 2 - 3 người). Nó cũng có thể sử dụng để minh họa trong tiết học trên lớp. Định hướng sử dụng Bài này được dùng cho mục đích giảng dạy 12 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 2.
Miêu tả thí nghiệm Hình 2.1 : Cấu tạo của TM 225 1 Mặt phẳng nghiêng 5 Ròng rọc 2 Thanh khung giá 6 Vật trượt 3 Mặt khung đế 7 Quả nặng 4 Vít chia độ Dụng cụ TM255 bao gồm phần chính như sau: 1- mặt phẳng nghiêng; 2- cột chống; 3- mặt bằng (chân đế). Độ dốc của mặt phẳng nghiêng có thể được đặt bất cứ giá trị nào từ -45 (độ )đến 45( độ) bằng cách vặn điều chỉnh trờn vớt chia độ (4). Mặt phẳng nghiờng thỡ được phủ một lớp nhựa (phúc-mi-ca) điều này có thể tốt cho việc tái sử dụng (thay thế). Ròng rọc (5) được gắn vào đầu của mặt phẳng nghiêng.
Dụng cụ này gồm có 2 vật trượt (6), được ép từ 2 loại vật liệu khác nhau (thép - đồng, poly propylene và nhôm). Kích thước được lựa chọn sao cho chỳng cú cựng khối lượng và tương đương với một lực là 10N. Vật treo (7) thì có thể thay đổi với nhiều giá trị tải 13 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 trọng khác nhau. Thiết bị cơ câu cấu Cam cam – Dẫndẫn: 1.
Thiết bị CAM – DẪNcam – dẫn GL 110 Miêu tả : Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo thiết bị cam – dẫn GL110 14 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Hình 2.3 Các loại cam trong thiết bị Thiết bị cơ cấu CAM – DẪNcam-dẫn cho phép các sinh viên đo chuyển vị của CAM với góc > 360o. Giản đồ ( đồ thị) của các yếu tố như chuyển vị, vận tốc, gia tốc có thể được đưa ra và so sánh. Độ chuyển vị có thể được đo bằng đồng hồ kế (gauge). Gúc thỡ được đo bằng thước đo góc ( Protractor) Có 4 loại Cam, một trục trụ tròn (roller), (tay lắc) được trình bày trên hình vẽ.
Cơ cấu Cam và tay dẫn được nối với bởi các đinh vít. 15 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 CAM VÀ CÁC CƠ CẤU DẪN Cam lồi - tay dẫn hỡnh cụn Cam tiếp xúc - tay dẫn hình trụ tròn Cam lõm - tay dẫn hình trụ trònn Cam không đối xứng - tay lắc 16 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Hình 2.4 Cam và cơ cấu dẫn 17 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Chương III 3: Trình tự tiến hành thí nghiệm: A. Thiết bị đo ma sát trên mặt phẳng nghiêng 1.Thí nghiệm : Chú ý: để đạt được kết quả lặp lại, luôn giữ bề mặt sạch và không dính dầu mỡ. Để làm sạch bề mặt phẳng nghiêng sử dụng nước xà phòng, không được sử dụng các chất thuốc tẩy rửa mạnh.
Xác định hệ số ma sát. Hệ cơ bản theo lý thuyết : Hình 3.1 : Mô phỏng ma sát Hệ số ma sát được xác định với hệ như hình vẽ. Khối lượng của vật nặng treo thẳng đứng được tăng lên dần cho đến khi vật trượt trên bề mặt bắt đầu chuyển động. pPhương trình cân bằng lực tính theo phương đứng và phương ngang sẽ dần tới trường hợp tới hạn.
18 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Theo định luật về ma sát đưa ra mối quan hệ giữa lực ma sát R và lực pháp tuyến N : R = à. N Từ đó hệ số ma sát à được tính theo công thức : S = à. Tiến hành thí nghiệm : Thông thường, Đo lặp lại giá trị ma sát là không thực sự tốt. Để đo cỏc giỏ trị tiếp theo cần được làm theo các bước sau: Hình 3.32 : Mô hình thí nghiệm 1) Làm sạch lại mặt phẳng trượt với các dung dịch cồn.
2) Đặt vật trượt lờn trờn mặt phẳng trượt và múc chỳng với thùng treo vật nặng thông qua dõy cỏp (lỳc đầu thùng treo vật nặng để rỗng). 19 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 3) Cho thêm khối lượng lượng vào thùng treo cho đến khi vật trượt có xu thế dịch chuyển. 4) Ghi lại các giá trị tên vật liệu tổng hợp, khối lượng và lực căng của dây dẫn. 5) Lặp lại thí nghiệm với các loại vật liệu tổng hợp khác nhau.
Thực hiện thí nghiệm nhận được bảng kết quả như sau: Vật liệu tổng hợp Lực căng dây dẫn S [N] Hệ số ma sát à Propylene/phốc mi ca 3,0 0,3 Thộp/Phốc mi ca 1,5 0,15 Nhụm/Phốc mi ca 2,5 0,25 Đồng / Phốc mi ca 2,0 0,2 Bảng 3.1 : Đo hệ số ma sát với góc ma sát là 00; Trọng lượng của vật trượt G = 10 N ; µ= µ= S/G.2Tính toán lực trên mặt phẳng nghiêng : 1. Lý thuyết cơ bản : 20 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Hình 3.4 3: Mô hình mặt phẳng nghiêng lý thuyết Trong thí nghiệm này lực trên mặt phẳng nghiêng sẽ được nghiên cứu. Tại trạng thái cân bằng thì vật nặng sẽ được tăng thêm hoặc giảm đi về khối lượng cho đến khi hệ bắt đầu dịch chuyển. Các điều kiện biên, lực tiếp tuyến dọc theo mặt phẳng nghiêng sẽ cân bằng với các thành phần lực theo phương pháp tuyến vuông góc.
21 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Khi chuyển động hướng lên trên: Khi chuyển động hướng xuống dưới: Định luật ma sát thể hiện mối quan hệ giữa lực ma sát R và lực pháp tuyến N như sau: Từ trên chúng ta có thể tính ra được lực căng của dây dẫn S như sau (tính cho trường hợp chuyển động dịch lên trên): Tính cho trường hợp chuyển động dịch xuống dưới: 22 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 1. Thực hiện thí nghiệm : Hình 43.74 : Mô hình thí nghiệm Thông thường, Đo lặp lại giá trị ma sát là không thực sự tốt. Để đo các giá trị tiếp chính xác cần được làm theo các bước sau: 1) đặt lại mặt phẳng tại góc nghiêng là 30°. 2) Cho thêm khối lượng 4N vào thùng nặng.
3) Đặt vật trượt lên mặt nghiêng với mặt nhôm trượt trên mặt nghiờng, múc vật trượt với thùng nặng thông qua dây dẫn. 4) Cho thêm khối lượng vào thùng nặng cho đến khi vật trượt bắt đầu chuyển động. 5) Ghi lại loại vật liệu, sức căng dây dẫn, và giá trị khối lượng. 6) Giảm khối lượng vật nặng từ từ cho đến khi vật trượt có xu hướng trượt xuống.
23 Chuyên đề tốt nghiệp Nguyễn văn Quang-CKDL K52 Kết quả thu được như bảng sau : Lực căng dây S [N] Lực căng dây S [N] Hướng của dịch chuyển đo thực nghiệm tính lý thuyết Hướng lên trên 3,0 2,83 Hướng xuống dưới 7,0 7,16 Bảng 3.2 : Lực căng của dây dẫn được tớnh trờn mặt phẳng nghiêng 30 0; hệ số ma sỏt à = 0,25 ; G = 10N. Sự phù hợp giữa giá trị tính toán và giá trị đo là tốt. Thí nghiệm này có thể được lặp lại với các loại vật liệu tổ hợp khác.