đặt vấn đề nghiên cứu đảm bảo độ chính xác của chuẩn mô men là: Để tạo ra mô men chuẩn thì việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến độ chính xác của thiết bị chuẩn mô men là quan trọng, từ đó có thể xác định mức độ ảnh hƣởng của các yếu tố thành phần đến giá trị mô men chuẩn đƣợc tạo ra, trong đó có hai thành phần cơ bản đó là: + Mô men ma sát tại ổ quay sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến giá trị mô men chuẩn tạo ra, điều này có thể hạn chế bằng việc sử dụng ổ đệm khí. Ổ đệm khí đƣợc nghiên cứu trong thiết bị chuẩn mô men là ổ đệm khí tĩnh, dạng ổ đỡ chịu lực hƣớng tâm, có hệ số ma sát rất nhỏ. Việc nghiên cứu ổ đệm khí chịu lực hƣớng tâm đảm bảo đƣợc khả năng tải, độ cứng dùng cho thiết bị chuẩn mô men chƣa đƣợc thực hiện ở Việt Nam. + Độ dài làm việc của cánh tay đòn trong thiết bị chuẩn mô men: Đây là đại lƣợng tham gia trong công thức xác định giá trị mô men chuẩn.
Sau khi chế tạo thiết bị chuẩn mô men, cần phải xác định giá trị độ dài làm việc của cánh tay đòn trong khi tâm quay là tâm ảo, điểm đặt lực tại vị trí nào khi dây treo quả tải có độ dày nhất định. Nghiên cứu phƣơng pháp xác định chính xác độ dài làm việc của cánh tay đòn sẽ góp phần đảm bảo độ chính xác của mô men chuẩn đƣợc tạo ra. 2 Mục đích, đối tƣợng, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu Mục đích và nội dung Mục đích của đề tài luận án nhằm đảm bảo độ chính xác của thiết bị chuẩn mô men dùng ổ đệm khí chịu lực hƣớng tâm đƣợc chế tạo trong điều kiện công nghệ tại Việt Nam. Nội dung bao gồm: Đảm bảo ổ đệm khí làm việc không có tiếp xúc cơ khí và đáp ứng yêu cầu khả năng tải và độ cứng cho thiết bị chuẩn mô men.
Xác định đƣợc độ dài làm việc của cánh tay đòn trên thiết bị chuẩn mô men đã đƣợc lắp đặt hoàn chỉnh. Ƣớc lƣợng đƣợc độ không đảm bảo đo của thiết bị chuẩn mô men thông qua độ không đảm bảo đo của các đại lƣợng thành phần. Đối tƣợng nghiên cứu Các đại lƣợng, yếu tố ảnh hƣởng đến độ không đảm bảo đo của thiết bị chuẩn mô men. Đánh giá những đại lƣợng ảnh hƣởng chính, quyết định độ không đảm bảo đo của thiết bị chuẩn mô men.
Ổ đệm khí chịu lực hƣớng tâm nhằm hạn chế sự ảnh hƣởng của mô men ma sát đến độ chính xác của mô men chuẩn đƣợc tạo ra. Đây là ổ đệm khí tĩnh, dạng ổ đỡ (chịu lực hƣớng tâm với hai gối đỡ ở hai đầu trục). Phƣơng pháp xác định độ dài làm việc của cánh tay đòn trên mô hình thiết bị thực nghiệm đƣợc tạo ra. Trên cơ sở đó xác định, tính toán độ không đảm bảo đo độ dài làm việc cánh tay đòn.
13 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm kiểm chứng. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, các tài liệu trong nƣớc và ngoài nƣớc về phƣơng pháp và thiết bị chuẩn mô men, tiến hành phân tích, đánh giá các nội dung còn tồn tại để nghiên cứu giải pháp khắc phục, xây dựng mô hình thực nghiệm xác định độ không đảm bảo đo của thiết bị tạo mô men chuẩn. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của luận án là thiết bị tạo mô men chuẩn có giá trị đến 500 N. Ổ đệm khí chịu tải hƣớng tâm đƣợc cung cấp nguồn khí có áp suất từ 4 bar đến 6 bar, khả năng tải của ổ đệm khí là 1 000 N và cánh tay đòn có chiều dài 500 mm.
Các khối lƣợng chuẩn, gia tốc trọng trƣờng và các điều kiện khác theo VMI. 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu Luận án đã phân tích và xác định mức độ ảnh hƣởng của các yếu tố quan trọng nhất đến độ chính xác của giá trị mô men chuẩn, là tiền đề cho việc thiết kế, chế tạo thiết bị chuẩn mô men dùng ổ đệm khí, góp phần chuẩn bị xây dựng thiết bị chuẩn đầu mô men của Việt Nam. Các kết quả nghiên cứu tính toán khả năng chịu tải, mô men ma sát, độ cững vững cho ổ đệm khí chịu lực hƣớng tâm, giải pháp xác định độ dài làm việc của cánh tay đòn trên thiết bị chuẩn mô men, ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo là cơ sở khoa học cho việc xây dựng thiết bị chuẩn mô men, đồng thời là nguồn tài liệu học thuật cho những nghiên cứu tiếp theo. 4 Những kết quả mới Luận án đã xây dựng thành công thiết bị thực nghiệm chuẩn mô men 500 N.m chạy trên ổ đệm khí với chiều dài cánh tay đòn 500 mm.
Ổ đệm khí bề mặt trụ đƣợc bố trí đỡ hai đầu của trục lắp cánh tay đòn có khả năng chịu tải hƣớng kính lên đến 1 600 N mà không tiếp xúc cơ khí. Đã ƣớc lƣợng đƣợc độ không đảm bảo đo của thiết bị thực nghiệm thiết bị chuẩn mô men tự chế tạo là 2,286.10-4 trên cơ sở xác định độ không đảm bảo đo của một số thành phần chính. Các kết quả của đợt chế tạo thử nghiệm này sẽ góp phần trong việc nghiên cứu thiết kế chế tạo chuẩn mô men lực với các dải giá trị chuẩn khác nhau. Những kết quả mới của luận án đạt đƣợc nhƣ sau: 1.
Xây dựng đƣợc công thức tính lực nâng của đệm khí bề mặt trụ chịu tải hƣớng tâm áp dụng phƣơng pháp điện khí tƣơng đƣơng. Đặc điểm của đệm khí bề mặt trụ chịu lực hƣớng tâm là khe hở bề mặt đệm khí thay đổi từ tâm ra ngoài khi chi tiết bạc và trục lệch tâm làm áp suất phân bố dƣới bề mặt đệm khí cũng thay đổi. Từ các quan hệ hình học xác định đƣợc chiều dài chảy và diện tích chảy theo khe hở ở tâm đệm khí, từ đó tính đƣợc sức cản và lực nâng của đệm khí. Xây dựng đƣợc biểu đồ đặc tính quan hệ giữa lực nâng của đệm khí và khe hở tại tâm đệm khí.
Đây là điểm mới của luận án mà chƣa đƣợc thể hiện trong bất kỳ công bố khoa học nào khác. Đã đƣa ra phƣơng pháp xác định độ dài làm việc của cánh tay đòn trong thiết bị chuẩn mô men theo nguyên tắc cân bằng mô men lực. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là có thể xác định độ dài làm việc của cánh tay đòn khi thiết bị chuẩn mô men đã đƣợc lắp ráp 14 hoàn chỉnh, đặc biệt là đối với thiết bị chuẩn mô men có khối lƣợng và kích thƣớc lớn không thể đƣa lên không gian của máy đo 3 tọa độ. Nguyên tắc của phƣơng pháp là đo lƣợng dịch chuyển của khối lƣợng trên cánh tay đòn và bù lại lƣợng mô men mất cân bằng khi thêm khối lƣợng vào quang treo ở cuối cánh tay đòn.
Từ đó sẽ tính đƣợc độ dài làm việc cánh tay đòn. Với trình độ khoa học công nghệ phát triển, dựa trên chuẩn đầu chiều dài và chuẩn đầu khối lƣợng của Viện Đo lƣờng Việt Nam thì phƣơng pháp này trở nên hiệu quả và tin cậy trong việc xác định chính xác độ dài cánh tay đòn, một trong những yếu tố chính đảm bảo độ chính xác của giá trị mô men chuẩn. Giải pháp xác định độ dài làm việc của cánh tay đòn cũng là điểm mới của luận án mà chƣa đƣợc công trình khoa học nào khác công bố. 15 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHUẨN MÔ MEN LỰC 1.1 Sự cần thiết của việc xác định mô men lực trong công nghiệp Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ở trong nƣớc cũng nhƣ quốc tế, các thiết bị đo, kiểm mô men ngày càng đƣợc sử dụng nhiều trong: - Các dây truyền sản xuất cơ khí.
- Các thiết bị điện, điện tử… Đối với mối ghép các chi tiết động, mối ghép làm việc trong điều kiện rung động thì mô men xiết chặt đòi hỏi độ chính xác cao. Mô men xiết chặt phải có giá trị đủ lớn để đảm bảo mối ghép liên kết bền vững, nhƣng cũng không đƣợc vƣợt qua giới hạn để đảm bảo tuổi thọ của mối ghép cũng nhƣ hình dạng của chi tiết đƣợc lắp ghép. Thiết bị đo, kiểm mô men lực đƣợc ứng dụng nhiều nhất trong công nghệ lắp ráp các thiết bị vận tải (xe máy, ô tô, tàu thủy, tàu cao tốc, máy bay .), trong xây dựng cầu đƣờng, nhà cao tầng, khai thác khoáng sản. Tại Việt Nam, các công ty, nhà máy sản xuất có rất nhiều thiết bị, dụng cụ để đo, hạn chế giá trị mô men lực.
Ví dụ: Công ty cổ phần ô tô Trƣờng Hải (Địa chỉ: Khu Công nghiệp Núi Thành – tỉnh Quảng Nam) có khoảng 3 000 thiết bị, dụng cụ đo mô men lực.1 là một trong những thiết bị kiểm chuẩn các dụng cụ đo mô men lực.1: Cờ lê lực và thiết bị kiểm chuẩn mô men của cờ lê lực: a) Cờ lê lực hiển thị số; b) Thiết bị kiểm chuẩn cờ lê lực Sau mỗi khoảng thời gian sử dụng xác định, cờ lê lực đƣợc lắp vào thiết bị kiểm chuẩn mô men nhƣ hình 1. Khi vặn cờ lê lực, màn hình thiết bị sẽ hiển thị giá trị mô men do cờ lê lực tạo ra. Nếu mô men này sai khác so với giá trị yêu cầu cờ lê lực cần tạo ra thì phải điều chỉnh lại cờ lê lực để giá trị hiển thị đúng bằng giá trị của thiết bị kiểm chuẩn. Thiết bị kiểm chuẩn mô men này cũng sẽ phải hiệu chuẩn định kỳ với thiết bị chuẩn mô men lực cấp cao hơn.
16 Mô men cũng là một trong những thông số kỹ thuật quan trọng của các động cơ. Việc đánh giá, so sánh thông số này của các động cơ với thông số chuẩn đƣợc thực hiện thông qua các thiết bị đo mô men. Phạm vi đo của các thiết bị đo mô men lực dùng cho các ngành nghề nằm trong khoảng từ 0,001 N. Đối với các ngành công nghiệp sản xuất ô tô, động cơ, cơ khí chế tạo, lắp ráp, đóng tàu, xây dựng cầu đƣờng và hàng không thì phạm vi đo từ 0,1 N.m đƣợc sử dụng nhiều nhất.
Phạm vi đo lớn hơn thƣờng đƣợc sử dụng trong khai thác khoáng sản: hầm, mỏ, dầu khí. Phạm vi đo nhỏ hơn thƣờng đƣợc ứng dụng trong công nghệ điện tử và y tế.2 thể hiện các dụng cụ xiết chặt mối ghép ren có gắn kèm đồng hồ đo mô men xoắn dùng trong lắp ráp ô tô, máy bay.2: Dụng cụ xiết chặt có đồng hồ đo mô men (Các mối ghép chịu tải động).