Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và tự động hóa hiện đại, công tác bảo trì công nghiệp (Industrial Maintenance) đóng vai trò sống còn đối với hiệu suất vận hành (OEE) của các nhà máy sản xuất. Theo các thống kê từ Viện Nghiên cứu Động cơ và Máy móc Công nghiệp (EPRI) và các hãng giải pháp bảo trì như SKF, có tới hơn 50% sự cố hỏng hóc sớm ở máy quay (động cơ, máy bơm, quạt gió, hộp giảm tốc) bắt nguồn trực tiếp từ hiện tượng lệch tâm trục (shaft misalignment) và lắp đặt sai lệch bộ truyền đai, xích. Những sai lệch này làm gia tăng rung động, sinh nhiệt cục bộ, phá hủy ổ lăn và gây tổn thất điện năng từ 3% đến 10%.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG TỔNG THỂ CỦA MÔ HÌNH                  |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| Sơ đồ 1: Động cơ 1.1kW -> Khớp nối trục -> Hộp giảm tốc -> Xích -> Gối đỡ trục |
| Sơ đồ 2: Động cơ 1.1kW -> Bộ truyền đai -> Hộp giảm tốc -> Xích -> Gối đỡ trục |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Trước thực trạng đó, các trường đại học kỹ thuật và cơ sở đào tạo nghề đối mặt với thách thức lớn: sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí và Cơ điện tử thường chỉ tiếp cận lý thuyết thuần túy mà thiếu kỹ năng thực hành tháo lắp, căn chỉnh chuẩn xác trên các hệ thống truyền động thực tế. Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống truyền động cơ khí dùng trong giảng dạy môn bảo trì công nghiệp" (Mã số đề tài: CKM-121) do sinh viên Bùi Thanh Tú và Nông Quốc Duy thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Phan Công Bình tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã giải quyết triệt để vấn đề này.

Mục tiêu dự án

  1. Thiết kế và tối ưu hóa hệ thống cơ khí: Tính toán hoàn chỉnh các bộ truyền đai thang, bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, bộ truyền xích con lăn, trục truyền động và ổ lăn theo tiêu chuẩn TCVN và ISO.
  2. Chế tạo mô hình thực nghiệm đa năng: Xây dựng mô hình hoạt động với công suất dẫn động $1.1\text{ kW}$, tốc độ đầu ra $90\text{ vòng/phút}$, kích thước phủ bì nhỏ gọn $1000\text{ mm} \times 800\text{ mm} \times 500\text{ mm}$.
  3. Phát triển cơ cấu tạo và khử sai lệch 3D: Tích hợp các cụm điều chỉnh độc lập đa phương (trục $X, Y, Z$ và các góc xoay $\theta_x, \theta_y$) phục vụ tạo lỗi giả lập và rèn luyện kỹ năng căn chỉnh chính xác.
  4. Biên soạn quy trình thực hành chuẩn hóa: Thiết lập tài liệu hướng dẫn kỹ thuật tháo lắp vòng bi, căn chỉnh đồng trục bằng đồng hồ so, cân chỉnh độ căng đai và độ đồng phẳng đĩa xích.

Phạm vi và giới hạn

  • Phạm vi kỹ thuật: Tích hợp đầy đủ các phần tử truyền động cơ bản gồm: Động cơ điện xoay chiều 3 pha, khớp nối trục đàn hồi, hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp, bộ truyền đai thang, bộ truyền xích con lăn một dãy và hệ gối đỡ ổ bi đỡ-lòng cầu.
  • Giới hạn vận hành: Mô hình phục vụ mục đích đào tạo và thực nghiệm kiểm tra thông số hình học/động học, không chịu tải phá hủy công nghiệp liên tục dài hạn.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tại các cơ sở đào tạo trong và ngoài nước, các thiết bị dạy học phục vụ môn Bảo dưỡng & Bảo trì công nghiệp chủ yếu được nhập khẩu hoặc chế tạo đơn lẻ với nhiều mặt hạn chế:

Tiêu chí kỹ thuật Mô hình AMATROL 95-MAP1 (Mỹ) Mô hình SMC MEC-200 (Tây Ban Nha) Mô hình ĐATN CKM-121 (SPKT)
Tính linh hoạt sơ đồ Cố định 1 cấu hình truyền động Tập trung vào khí nén & xích Đổi linh hoạt giữa 2 sơ đồ động
Cơ cấu căn chỉnh Dùng tấm chêm (shims) truyền thống Rãnh trượt đơn giản Hệ vít me - gối đẩy 3 trục $X, Y, Z$
Khả năng tạo lỗi chủ động Cần phụ kiện tạo lệch ngoài Rất hạn chế Tích hợp sẵn vít chỉnh góc và vị trí
Dụng cụ đo tương thích Đồng hồ so / Cân chỉnh laser Thước đo thủ công Tối ưu cho đồng hồ so, dưỡng đo đai
Chi phí đầu tư Rất cao (> $15,000 USD) Cao (> $10,000 USD) Tối ưu nội địa (< 1,800 USD)

Phương pháp căn chỉnh truyền thống trong công nghiệp thường dựa vào việc chêm tấm mỏng (shims) dưới chân đế động cơ. Phương pháp này gây mất thời gian thao tác (chiếm 60-70% thời gian thực hành của sinh viên) và dễ thất lạc linh kiện trong môi trường phòng thí nghiệm.

                  +-----------------------------------+
                  |         BẢNG MA TRẬN MoSCoW       |
+-----------------+-----------------------------------+--------------------+
| Must Have       | - 2 sơ đồ truyền động độc lập                          |
| (Bắt buộc)      | - Cơ cấu tạo sai lệch 3 phương X, Y, Z             |
|                 | - Hộp giảm tốc bánh răng trụ chịu công suất 1.1kW  |
+-----------------+--------------------------------------------------------+
| Should Have     | - Gá lắp đồng hồ so tiêu chuẩn trên mọi trục quay      |
| (Nên có)        | - Vít định vị có bước ren mịn để điều chỉnh chính xác  |
+-----------------+--------------------------------------------------------+
| Could Have      | - Nắp bảo vệ trong suốt acrylic quan sát ăn khớp bánh răng|
+-----------------+--------------------------------------------------------+
| Won't Have      | - Hệ thống cảm biến giám sát online IoT (để pha sau)   |
+-----------------+--------------------------------------------------------+

Thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo module hóa cho phép cấu hình 2 sơ đồ động lực học:

  • Sơ đồ 1: Động cơ điện $\rightarrow$ Khớp nối trục $\rightarrow$ Hộp giảm tốc bánh răng trụ $\rightarrow$ Bộ truyền xích con lăn $\rightarrow$ Gối đỡ trục công tác.
  • Sơ đồ 2: Động cơ điện $\rightarrow$ Bộ truyền đai thang $\rightarrow$ Hộp giảm tốc bánh răng trụ $\rightarrow$ Bộ truyền xích con lăn $\rightarrow$ Gối đỡ trục công tác.
       [SƠ ĐỒ 1: KẾT NỐI KHỚP NỐI]                [SƠ ĐỒ 2: KẾT NỐI TRUYỀN ĐỘNG ĐAI]
             +------------+                                  +------------+
             | Motor 1.1kW|                                  | Motor 1.1kW|
             +-----+------+                                  +-----+------+
                   |                                               |
            [Khớp nối trục]                                  [Bộ truyền đai]
                   |                                               |
             +-----v------+                                  +-----v------+
             | Hộp giảm tốc|                                 | Hộp giảm tốc|
             +-----+------+                                  +-----+------+
                   |                                               |
            [Bộ truyền xích]                                 [Bộ truyền xích]
                   |                                               |
             +-----v------+                                  +-----v------+
             |Trục công tác|                                 |Trục công tác|
             +------------+                                  +------------+

Công nghệ và phần mềm sử dụng

  • Phần mềm thiết kế & mô phỏng: Autodesk Inventor Professional 2024 (xây dựng mô hình 3D tham số, phân tích động học, mô phỏng tháo lắp), AutoCAD Mechanical 2024 (xuất bản vẽ gia công chuẩn ISO).
  • Vật liệu chế tạo: Khung đế thép kết cấu SS400 phay phẳng bề mặt; Trục truyền động thép C45 tôi cải thiện đạt độ cứng $240 - 260\text{ HB}$; Bánh răng thép 40Cr tôi thể tích bề mặt $45 - 50\text{ HRC}$.

Tính toán kỹ thuật cốt lõi

# Thuật toán tính toán kiểm nghiệm độ bền bộ truyền bánh răng theo TCVN
def calculate_gear_parameters(P_kw=1.1, n1_rpm=1420, u=4.0, T1_Nmm=7400):
    # 1. Ứng suất tiếp xúc cho phép [sigma_H] và uốn [sigma_F]
    sigma_H_lim = 580.0  # MPa (Vật liệu 40Cr tôi cải thiện)
    S_H = 1.1            # Hệ số an toàn tiếp xúc
    sigma_H_allow = sigma_H_lim / S_H  # = 527.27 MPa
    
    # 2. Tính khoảng cách trục aw sơ bộ
    K_a = 49.5           # Răng nghiêng
    psi_ba = 0.4
    a_w = K_a * (u + 1) * ((T1_Nmm * 1.3) / (psi_ba * u * (sigma_H_allow**2)))**(1/3)
    # Quy chuẩn aw theo tiêu chuẩn
    a_w_standard = 100.0  # mm
    
    # 3. Tính mô-đun pháp m_n
    m_n = (0.01 * a_w_standard + 0.02 * a_w_standard) / 2  # = 1.5 - 2.0 mm -> Chọn mn = 2.0 mm
    
    return {
        "aw": a_w_standard,
        "mn": 2.0,
        "z1": 20,
        "z2": 80,
        "beta_deg": 10.5
    }
  • Bộ truyền đai thang: Sử dụng đai loại A, đường kính bánh đai nhỏ $d_1 = 90\text{ mm}$, bánh lớn $d_2 = 200\text{ mm}$, số dây đai $z = 1$, lực căng đai ban đầu $F_0 = 145\text{ N}$.
  • Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: Khoảng cách trục $a_w = 100\text{ mm}$, môđun $m_n = 2\text{ mm}$, số răng $z_1 = 20$, $z_2 = 80$, góc nghiêng răng $\beta = 10^\circ 28'$, bề rộng vành răng $b_w = 35\text{ mm}$.
  • Bộ truyền xích con lăn: Bước xích $t = 12.7\text{ mm}$ (Xích 08B-1), số răng đĩa xích nhỏ $z_1 = 19$, đĩa lớn $z_2 = 38$, khoảng cách trục $a = 350\text{ mm}$.

Phương pháp luận (Methodology)

Dự án áp dụng quy trình phát triển kỹ thuật kết hợp V-Model chuẩn công nghiệp:

[Khảo sát nhu cầu đào tạo] ----------------------------> [Đánh giá thực nghiệm mô hình]
        |                                                              ^
        v                                                              |
[Tính toán động lực học] ----------------------> [Thực hành căn chỉnh & kiểm thử]
        |                                                              ^
        v                                                              |
[Thiết kế CAD 3D/2D chi tiết] -----------> [Gia công cơ khí & lắp ráp hoàn thiện]
  • Giai đoạn 1 (Tuần 1 - 4): Tính toán phân phối tỉ số truyền và động lực học toàn hệ thống; lựa chọn động cơ điện.
  • Giai đoạn 2 (Tuần 5 - 8): Thiết kế 3D toàn bộ cụm cơ cấu trên Autodesk Inventor 2024; mô phỏng khử bậc tự do của các vít cân chỉnh.
  • Giai đoạn 3 (Tuần 9 - 12): Gia công tiện, phay, mài các chi tiết trục, vỏ hộp giảm tốc, tấm đế; nhiệt luyện đạt dung sai lắp ghép tiêu chuẩn IT6 - IT7.
  • Giai đoạn 4 (Tuần 13 - 16): Lắp ráp hoàn thiện, chạy thử nghiệm không tải và có tải, đánh giá sai số lặp lại và xây dựng bài giảng bảo trì.

Implementation và kết quả

Quá trình phát triển và chế tạo

Hệ thống được gia công trực tiếp tại xưởng thực hành cơ khí với độ chính xác cao:

  • Khung đế máy (Baseplate): Tấm thép dày $15\text{ mm}$, gia công phay rãnh chữ T và phay phẳng bề mặt đạt độ không phẳng $\le 0.03\text{ mm}$ trên toàn chiều dài $1000\text{ mm}$.
  • Cơ cấu căn chỉnh 3D tích hợp:
    • Phương $X$ (Ngang): Điều chỉnh bằng 2 cặp vít me bố trí song song ép vào rãnh định hướng gối đỡ.
    • Phương $Y$ (Dọc): Sử dụng vít tịnh tiến đầu tù liên kết với khối trượt.
    • Phương $Z$ (Thẳng đứng): Thay thế hoàn toàn tấm chêm mỏng bằng 4 vít kích nâng đặt tại 4 góc chân đế gối đỡ/động cơ, có khóa lục giác chống tự nới lỏng.
                    QUY TRÌNH CĂN CHỈNH ĐỒNG TRỤC (ALGORITHM)
    +------------------------------------------------------------------------+
    | BƯỚC 1: Cố định vị trí Hộp giảm tốc (chuẩn cơ sở không di động).       |
    | BƯỚC 2: Gá bộ đôi đồng hồ so lên trục động cơ và trục vào hộp số.      |
    | BƯỚC 3: Quay đồng thời 2 trục 360 độ, ghi nhận 4 vị trí: 0, 90, 180,   |
    |         270 độ (Phương pháp Rim-and-Face).                             |
    | BƯỚC 4: Tính toán sai lệch góc (Alpha) và lệch song song (Offset).     |
    | BƯỚC 5: Tinh chỉnh vít me phương X, Y và vít kích phương Z đến khi     |
    |         độ lệch đồng hồ so <= 0.03 mm.                                 |
    | BƯỚC 6: Siết chặt bulông chân đế theo quy tắc đối xứng chữ thập.      |
    +------------------------------------------------------------------------+

// Mã nguồn giả lập logic tính toán bù sai lệch tâm trục cho kỹ sư bảo trì
#include <iostream>
#include <cmath>

struct MisalignmentResult {
    double shim_front_feet; // Lượng chỉnh chân trước (mm)
    double shim_rear_feet;  // Lượng chỉnh chân sau (mm)
    double angular_error;   // Độ lệch góc (mrad)
};

MisalignmentResult calculate_alignment_correction(
    double dial_face_180, // Giá trị đo mặt đầu góc 180 độ
    double dial_rim_180,  // Giá trị đo hướng tâm góc 180 độ
    double coupling_dia,  // Đường kính quét mặt đầu D
    double dist_coupling_to_front_feet, // Khoảng cách L1
    double dist_front_to_rear_feet      // Khoảng cách L2
) {
    MisalignmentResult res;
    // Độ lệch góc (mrad)
    res.angular_error = dial_face_180 / coupling_dia;
    // Bù sai lệch phương đứng chân trước
    res.shim_front_feet = (dial_face_180 * dist_coupling_to_front_feet / coupling_dia) - (dial_rim_180 / 2.0);
    // Bù sai lệch phương đứng chân sau
    res.shim_rear_feet = (dial_face_180 * (dist_coupling_to_front_feet + dist_front_to_rear_feet) / coupling_dia) - (dial_rim_180 / 2.0);
    return res;
}

Thử nghiệm và kiểm chuẩn

Thực nghiệm đo kiểm được tiến hành bằng đồng hồ so cơ khí Mitutoyo dải đo $0 - 10\text{ mm}$ (độ chia $0.01\text{ mm}$) và thiết bị đo rung động cầm tay:

Kịch bản kiểm thử Thông số sai lệch tạo trước Kết quả sau căn chỉnh cơ cấu Tiêu chuẩn dung sai cho phép Đánh giá
Lệch trục song song ($\Delta X, \Delta Y$) $1.50\text{ mm}$ $0.02\text{ mm}$ $\le 0.05\text{ mm}$ Đạt chuẩn
Lệch trục góc ($\theta_x, \theta_y$) $1.2^\circ$ ($21\text{ mrad}$) $0.05^\circ$ ($0.87\text{ mrad}$) $\le 0.1^\circ$ Đạt chuẩn
Đồng phẳng puly đai $3.00\text{ mm}$ $0.20\text{ mm}$ $\le 0.50\text{ mm}$ Đạt chuẩn
Độ chùng bộ truyền xích $25\text{ mm}$ võng $10.0\text{ mm}$ (chuẩn 2% $a$) $8 - 12\text{ mm}$ Đạt chuẩn
Độ đảo hướng tâm trục $0.08\text{ mm}$ $0.015\text{ mm}$ $\le 0.03\text{ mm}$ Đạt chuẩn 
                       ĐỒ THỊ HIỆU QUẢ CĂN CHỈNH MÔ HÌNH
Sai lệch (mm)
  1.50 |  * [Tạo lỗi ban đầu]
  1.00 |   \
  0.50 |    \
  0.05 |-----\-------------------- [Ngưỡng tiêu chuẩn cho phép (0.05mm)]
  0.02 |      * [Sau khi tinh chỉnh bằng hệ vít đẩy]
       +-----------------------------------> Thời gian thao tác (phút)
       0      5      10     15

Kết quả đạt được

  • Hoàn thành 100% mục tiêu thiết kế: Chế tạo thành công mô hình với kích thước thực $1000 \times 800 \times 500\text{ mm}$, tổng khối lượng $85\text{ kg}$, vận hành êm ái, độ ồn động cơ $< 68\text{ dB}$.
  • Hiệu năng vận hành: Vận tốc rung đo được tại gối đỡ $V_{RMS} = 1.2\text{ mm/s}$ (đạt vùng A - Good theo tiêu chuẩn ISO 10816-1 cho máy công suất dưới $15\text{ kW}$).
  • Khảo sát giảng dạy: Thử nghiệm trên 4 lớp thực hành môn Bảo trì công nghiệp với 120 sinh viên. Thời gian hoàn thành bài tập căn chỉnh giảm từ $45\text{ phút}$ (trên máy cũ dùng tấm chêm) xuống còn $15\text{ phút}$, mức độ hài lòng về tính trực quan đạt 96.5%.

Đổi mới và đóng góp

  1. Đột phá trong cơ cấu điều chỉnh vị trí (Push-Pull Mechanism): Loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào tấm chêm (shims) truyền thống. Hệ thống vít me định vị bố trí trực giao cho phép vi chỉnh dịch chuyển tịnh tiến với bước nhảy nhỏ đến $0.02\text{ mm/vòng quay}$, loại trừ hiện tượng "chân mềm" (soft foot) thường gặp.
  2. Cấu trúc truyền động lưỡng hợp (Dual-Scheme Reconfigurable Structure): Tích hợp đồng thời khả năng chạy với khớp nối mềm (Sơ đồ 1) hoặc chuyển đổi sang bộ truyền đai thang (Sơ đồ 2) chỉ qua 3 bước tháo lắp bu lông định vị, giúp tối ưu hóa không gian phòng thí nghiệm lên $50%$.
  3. Cơ chế mô phỏng sự cố chủ động (Fault Injection Ready): Giảng viên có thể chủ động tạo ra các dạng sai lệch chuẩn hóa (lệch tâm góc, lệch song song, chùng xích, xoắn puly đai) để kiểm tra kỹ năng chẩn đoán và xử lý sự cố của học viên.
                    SO SÁNH CẢI TIẾN HIỆU NĂNG THỰC HIỆN
  Chỉ số đánh giá           Mô hình cũ (Tấm chêm)   Mô hình ĐATN CKM-121   Cải thiện
+-------------------------+-----------------------+----------------------+-----------+
| Thời gian căn chỉnh     | 45 phút               | 15 phút              | + 66.7%   |
| Tỉ lệ sai số lắp ghép   | 12.5%                 | 1.8%                 | + 85.6%   |
| Độ mài mòn chi tiết gá  | Cao (biến dạng ren)   | Thấp (thép tôi C45)  | + 70.0%   |
| Chi phí linh kiện hao hụt| 150.000 VNĐ/khóa     | 0 VNĐ                 | + 100%    |
+-------------------------+-----------------------+----------------------+-----------+

Ứng dụng thực tế và triển khai

Trường hợp ứng dụng trong thực tế

  • Đào tạo đại học và cao đẳng: Phục vụ trực tiếp cho các môn học chuyên ngành: Bảo trì công nghiệp, Chi tiết máy, Đồ án thiết kế máy, Kỹ thuật đo lường cơ khí.
  • Trung tâm đào tạo kỹ năng nghề doanh nghiệp: Ứng dụng tại các nhà máy sản xuất thép, xi măng, bao bì, chế biến thực phẩm để đào tạo định kỳ chứng chỉ tay nghề bậc 3/7 - 5/7 cho công nhân bảo trì.
                         LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG
[Tháng 1-2]                [Tháng 3-4]                [Tháng 5-6]
Hoàn thiện hồ sơ           Thử nghiệm tích hợp        Chuyển giao công nghệ
thiết kế và bản vẽ         bộ đo Laser Alignment      cho các trường nghề &
chế tạo hàng loạt          vào mô hình                trung tâm đào tạo

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)

  • Chi phí chế tạo nội địa: Khoảng 38.000.000 VNĐ (gồm vật tư, động cơ, hộp số gia công và thiết bị đo).
  • So với thiết bị ngoại nhập: Các bộ mô hình tương đương từ châu Âu có giá từ 250.000.000 đến 400.000.000 VNĐ.
  • Thời gian thu hồi vốn: Dưới 6 tháng đối với các trung tâm đào tạo thông qua việc tiết kiệm ngân sách mua sắm thiết bị và giảm tỷ lệ tiêu hao vật tư thực hành.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Mức độ tự động hóa: Việc căn chỉnh hiện tại hoàn toàn thao tác bằng tay và đo bằng đồng hồ so cơ khí, chưa có hệ thống cảm biến LVDT hiển thị số thời gian thực.
  • Tải trọng làm việc: Động cơ công suất $1.1\text{ kW}$ hoạt động không tải hoặc tải nhẹ qua phanh ma sát từ, chưa mô phỏng được các dao động tải sốc lớn trong công nghiệp nặng.

Hướng nâng cấp đề xuất

  • Tích hợp cảm biến đo rung 3 trục không dây: Kết nối dữ liệu về máy tính qua giao thức Modbus TCP/MQTT để phân tích phổ rung FFT, phục vụ giảng dạy môn Bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance).
  • Trang bị hệ thống căn chỉnh bằng tia Laser: Bổ sung bộ gá đầu phát - thu laser giúp sinh viên tiếp cận công nghệ căn tâm hiện đại song song với phương pháp đồng hồ so cổ điển.

Đối tượng hưởng lợi

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       MA TRẬN ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI                             |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| Sinh viên Cơ khí       | Nắm vững thao tác tháo lắp thực tế; thành thạo sử    |
|                        | dụng đồng hồ so, dưỡng đo đai, cảo tháo vòng bi.      |
+------------------------+------------------------------------------------------+
| Giảng viên kỹ thuật    | Sở hữu công cụ giảng dạy trực quan; dễ dàng tạo tình |
|                        | huống sự cố phục vụ chấm điểm thực hành khách quan.  |
+------------------------+------------------------------------------------------+
| Kỹ sư nhà máy          | Bộ tài liệu tra cứu chuẩn về dung sai lắp ghép,      |
|                        | bảng tra moment siết bu lông và phương pháp căn trục.|
+------------------------+------------------------------------------------------+
| Đơn vị đào tạo nghề    | Tiết kiệm 85% chi phí đầu tư thiết bị xưởng thực hành|
|                        | so với nhập khẩu từ nước ngoài.                      |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật về nguồn điện và an toàn khi vận hành mô hình là gì?

Mô hình sử dụng động cơ $1.1\text{ kW}$, nguồn điện $3\text{ pha } 380\text{V}$ (hoặc có thể lắp thêm biến tần vào $1\text{ pha } 220\text{V}$ ra $3\text{ pha } 220\text{V}$). Hệ thống có nút dừng khẩn cấp (Emergency Stop), rơ le nhiệt bảo vệ quá tải và nắp che an toàn bằng mica trong suốt tại các bộ truyền xích, đai.

2. Mô hình có thể mô phỏng những dạng sai lệch tâm trục nào?

Mô hình mô phỏng được 4 dạng sai lệch cơ bản: Lệch trục song song mặt phẳng ngang ($\Delta X$), lệch song song mặt phẳng đứng ($\Delta Z$), lệch góc mặt phẳng ngang ($\theta_y$) và lệch góc mặt phẳng đứng ($\theta_x$).

3. Quy trình bảo dưỡng định kỳ cho chính mô hình này như thế nào?

Cần tra mỡ bôi trơn gốc Lithium (NLGI 2) cho các ổ bi sau mỗi 50 giờ thực hành; kiểm tra độ căng của đai thang và tra dầu nhờn ISO VG 100 cho bộ truyền xích, hộp giảm tốc định kỳ 3 tháng một lần.

4. Dung sai cho phép khi căn chỉnh đồng trục trên mô hình là bao nhiêu?

Theo chuẩn ISO 10816 và khuyến cáo của SKF cho tốc độ dưới $1500\text{ vòng/phút}$, độ lệch tâm song song tối đa chấp nhận được là $0.05\text{ mm}$ và độ lệch góc không vượt quá $0.05\text{ mm} / 100\text{ mm}$ đường kính quét.

5. Chi phí chế tạo và thời gian thi công mô hình là bao lâu?

Tổng kinh phí hoàn thiện mô hình khoảng 35 - 38 triệu VNĐ. Thời gian gia công cơ khí và lắp ráp hiệu chuẩn kéo dài từ 4 đến 6 tuần làm việc.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống truyền động cơ khí dùng trong giảng dạy môn bảo trì công nghiệp" của nhóm tác giả Bùi Thanh Tú và Nông Quốc Duy là một công trình nghiên cứu ứng dụng có giá trị thực tiễn cao. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa tính toán lý thuyết chi tiết máy và giải pháp cơ cấu điều chỉnh 3D thông minh, đề tài đã giải quyết triệt để bài toán trực quan hóa giảng dạy kỹ thuật tháo lắp và căn chỉnh cơ khí.

Mô hình không chỉ giúp nâng cao chất lượng đào tạo kỹ sư bảo trì có tay nghề cao cho thị trường lao động, mà còn mở ra tiềm năng thương mại hóa thiết bị dạy học "Made in Vietnam" với chi phí cạnh tranh vượt trội. Các cơ sở giáo dục và doanh nghiệp quan tâm có thể tiếp cận mô hình để triển khai nhân rộng, góp phần chuẩn hóa năng lực bảo dưỡng công nghiệp trong kỷ nguyên chuyển đổi số.