MỞ ĐẦU. GIỚI THIỆU VỀ GIẢM CHẤN VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 4 1. Tổng quan về một số loại giảm chấn. Tổng quan về thiết bị thí nghiệm.
CƠ SỞ BÀI TOÁN THIẾT KẾ. Cơ sở xác định thông số thiết bị. Chọn nguyên lý thiết bị. Tính chọn phƣơng án thiết kế thiết bị.
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM. Lựa chọn thành phần tiêu chuẩn của thiết bị. Thiết kế phần cơ khí của thiết bị. Chế tạo, lắp ráp, chạy thử thiết bị.
Thông số của thiết bị. HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ. Đối tƣợng, phƣơng tiện hiệu chuẩn. Hiệu chuẩn hệ thống đo lực.
Hiệu chuẩn hệ thống đo chuyển dịch. THỰC NGHIỆM VỚI THIẾT BỊ. Lấy mẫu và tiến hành thí nghiệm. Xử lý số liệu thí nghiệm.
Kết quả đạt đƣợc. Thông số cơ bản của thiết bị, phạm vi sử dụng. Hƣớng phát triển tiếp theo .41 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 50 vi c DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Kí hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ 1 F Lực ma sát (lực cản) pistong 2 V (m/s) Vận tốc chuyển dịch của pistong 3 X Khoảng dịch chuyển của pistong 4 Vloadcell Tín hiệu điện áp của cảm biến loadcell 5 V (vol) Điện áp 6 KF Hệ số tỷ lệ giữa lực và vận tốc 7 Kx Hệ số tỷ lệ giữa lực và chuyển dịch của pistong 8 t Bƣớc của vít me 9 I Độ nhậy của điện áp 10 ω Tần số dao động 18 P Công suất động cơ 21 η Hiệu suất 22 n Tốc động vòng quay vii c DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, PHỤ LỤC Bảng 4.
Kết quả trị số lực nén và điện áp. Kết quả trị số chuyển dịch và điện áp. Các giá trị vận tốc. Giá trị trung bình của V (mm/s) và F (N).
Số liệu khảo sát mối quan hệ giữa F (N) và X (mm). Số liệu khảo sát mối quan hệ giữa X (mm) và V (mm/s). Số liệu khảo sát mối quan hệ giữa F (N) và V (mm/s). 56 viii c DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.
Một số xi lanh giảm chấn cỡ nhỏ thông dụng [1]. Xi lanh giảm chấn trong máy giặt [2]. Sơ đồ cấu tạo giảm xóc sau sau xe máy [3]. Dầu dịch chuyển trong xi lanh giảm xóc sau sau xe máy [3].
Sơ đồ nguyên lý giảm xóc xe máy [3]. Cấu tạo giảm chấn máy giặt [2]. Sơ đồ nguyên lý giảm chấn máy giặt. Một dạng thiết bị thí nghiệm điển hình sử dụng nguyên lý thủy lực [4].
Thiết bị kiểm tra cho một sản phẩm [4]. Thiết bị kiểm tra cho nhiều sản phẩm [4]. Giá chuyển hƣớng toa xe lửa [5]. Thiết bị kiểm tra giảm chấn ngành đƣờng sắt [4].
Gá kẹp bằng tay và gá kẹp bằng thủy lực [4]. Hệ thống đo lƣờng nhiệt độ, không khí/ nƣớc làm mát. Hệ thống đo lƣờng giảm chấn đƣợc tích hợp trên xe tải, trong phòng thí nghiệm, trong dây chuyền sản xuất …………………………………………………9 Hình 1. Thành phần cơ bản của thiết bị kiểm tra xi lanh giảm chấn [4].
Quan hệ lực - chuyển dịch, lực - vận tốc của giảm chấn thủy lực với biên độ dao động 2mm, tần số = 0. Quan hệ giữa lực - chuyển dịch, lực - vận tốc của giảm chấn thủy lực với biên độ dao động 2 mm, tần số dao động thay đổi từ 0,1 Hz đến 10 Hz. Một dạng thiết bị kiểm tra giảm chấn ma sát [6]. Quan hệ giữa lực - chuyển dịch giảm chấn ma sát [6].
Quan hệ giữa lực - vận tốc giảm chấn ma sát [6]. Nguyên lý hoạt động của thiết bị thí nghiệm. Cảm biến đo lực [10]. Cảm biến quang điện [11].
Cảm biến đo chiều dài [12]. Bộ điều khiển động cơ servo và card thu thập dữ liệu DAQ. Lắp ráp thiết bị phần thô và lắp vỏ. Lắp động cơ với bệ trên, khớp nối và gối đỡ, trục dẫn hƣớng.
Sơn phủ, lắp ráp thiết bị mặt trƣớc và mặt sau. Lắp cảm biến quang điện, cảm biến bảo vệ, cảm biến chuyển dịch. Lắp cảm biến đo lực trên bệ cố định. Lắp xi lanh giảm chấn xe máy và xi lanh giảm chấn ô tô.
Bộ hiển hị điện áp. Lực kế Shimpo FGN-50B. Thực nghiệm hệ thống đo lực. Đồ thị quan hệ giữa điện áp và lực.
Đồ thị quan hệ giữa điện áp và chuyển dịch. Cụm giảm xóc sau xe máy Honda Super Dream. Giảm chấn thủy lực tháo từ cụm giảm chấn. Đồ gá mẫu trên bệ di động và trên bàn máy.
Gá lắp giảm chấn trên thiết bị thí nghiệm. Mô đun điều khiển và giao diện điều khiển. Mô đun ghi dữ liệu. Tín hiệu của cảm biến vị trí theo thời gian.
Tín hiệu của cảm biến đo lực theo thời gian. Kết hợp tín hiệu điện của cảm biến vị trí và cảm biến lực. Đồ thị mối quan hệ giữa lực F và dịch chuyển X. Đồ thị mối quan hệ giữa chuyển dịch X và vận tốc V.
Đồ thị mối quan hệ giữa F (N) và V (mm/s). TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Do yêu cầu không ngừng nâng cao chất lƣợng các sản phẩm phục vụ nhu cầu lợi ích cho con ngƣời nhƣ sản phẩm ô tô, xe máy hay các thiết bị gia dụng nhƣ máy giặt, máy vắt… Với mục tiêu ngày càng nâng cao chất lƣợng theo chỉ tiêu về độ rung động, độ ồn, trong khi vẫn nâng cao tốc độ của các thiết bị. Hiện tại trên thế giới đã và đang đƣa vào sử dụng nhiều kết cấu có tác dụng giảm chấn nhƣ: đệm lò xo, lo xo đĩa, lò xo nhíp, lò xo cao su, lò xo không khí, nhƣng xi lanh giảm chấn vẫn đƣợc sử dụng nhiều nhất trong các kết cấu treo của ô tô, xe máy (xem hình 1), hay giảm chấn ma sát của hệ thống treo máy giặt (xem hình 2)… Chú thích: + Loại a, b: Xi lanh giảm chấn trong ô tô + Loại c, d, e: Xi lanh giảm chấn trong xe máy a b c d e Hình 1: Một số xi lanh giảm chấn cỡ nhỏ thông dụng [1] Hình 2: Xi lanh giảm chấn trong máy giặt [2] 1 c Do đã từ lâu xi lanh giảm chấn đã đƣợc chế tạo và sử dụng rộng rãi nên ở hầu hết các nƣớc, nhất là các nƣớc chuyên sản xuất xi lanh giảm chấn đã đầu tƣ nhiều vào công tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm giảm chấn sản phẩm. Việc tiến hành thử nghiệm xi lanh giảm chấn nhằm xác định: khả năng làm việc của giảm chấn sau khi chế tạo hoặc sửa chữa; xác định độ bền của giảm chấn, chuẩn đoán hƣ hỏng của giảm chấn sau một thời gian sử dụng.
Quá trình thí nghiệm tiến hành phân tích đánh giá các đặc tính động lực học của giảm chấn thông qua mối quan hệ giữa lực cản (F); vận tốc chuyển dịch (v); hành trình làm việc của pistong (x). Tất cả những công việc thí nghiệm trên phần lớn đƣợc thực hiện trên các thiết bị chuyên dụng, mà bất cứ nhà chế tạo nào cũng phải có. Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, máy tính cũng đƣợc đƣa vào ứng dụng trong các thiết bị thử xi lanh giảm chấn để đánh giá chất lƣợng giảm chấn với các mục đích phân tích và xử lý các kết quả do đƣợc nhanh chóng và chính xác hơn. Thực tế trong nhiều năm qua việc chế tạo các thiết bị đánh giá kiểm tra chất lƣợng, độ bền của xi lanh giảm chấn ở nƣớc ta đang còn nhiều hạn chế, các thiết bị kiểm tra đa số đƣợc nhập từ các nƣớc chuyên sản xuất nhƣ: Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, Anh, Pháp, Đức…có kính phí đầu tƣ rất lớn.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học và dịch vụ thí nghiệm phải thỏa mãn điều kiện đơn giản, hiệu quả và chi phí đầu tƣ thấp, việc triển khai đề tài “Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm xác định đặc tính động lực học của xi lanh giảm chấn thủy lực” là cần thiết, có ý nghĩa thiết thực. Với thiết bị này dùng để khảo sát xác định mối quan hệ giữa lực - chuyển dịch của pistông; hay quan hệ lực - vận tốc dịch 2 c chuyển từ đó đánh giá và kiểm tra đƣợc chất lƣợng của từng xi lanh giảm chấn, nhất là các Xi lanh giảm chấn cỡ nhỏ trong các thiết bị gia dụng. MỤC TIÊU, Ý NGHĨA VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Mục tiêu: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đƣợc một thiết bị thí nghiệm nhằm kiểm tra, đánh giá xi lanh giảm chấn cỡ nhỏ lắp trên xe máy, ô tô, thiết bị gia dụng.
Đồng thời ứng dụng công nghệ thông tin sử dụng các phần mềm tính toán, trích xuất dữ liệu đƣa ra các thông số, kết quả thí nghiệm đƣợc chính xác hơn. Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm đối với xy lanh giảm chấn thủy lực của xe máy. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn: 2. Ý nghĩa khoa học: Tạo ra một thiết bị ứng dụng cho học tập, nghiên cứu, kiểm soát chất lƣợng sản phẩm của quá trình sử dụng.
Tiếp tục góp phần hoàn thiện phƣơng pháp tƣ duy khoa học: từ xây dựng ý tƣởng đến thiết kế, chế tạo, thử nghiệm hoàn thiện sản phẩm nghiên cứu. Góp phần thúc đẩy tƣ duy sáng tạo về tính toán, lựa chọn kết cấu cụ thể của thiết bị thí nghiệm trên cơ sở kiến thức phổ thông sẵn có; khả năng phối hợp các mô đun để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh. Ý nghĩa thực tiễn: Đối với ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng, các thiết bị thử nghiệm kiểm tra nhƣ trên đang đƣợc sử dụng rất nhiều và đóng vai trò to lớn trong quá trình đánh giá và lựa chọn các thông số hợp lý khi gia công. Đề tài sẽ góp phần quan trọng trong việc thử nghiệm kiểm tra độ bền của xi lanh giảm chấn cỡ nhỏ thông qua việc xác định mối quan hệ giữa lực - vận tốc - chuyển dịch của pistong với kết quả tin cậy, đặc biệt phù hợp với phạm vi phòng thí nghiệm vừa và nhỏ, tiết kiệm thời gian, kinh phí.