Tìm hiểu khả năng dùng vật liệu XADO để khôi phục bề mặt cổ trục bằng phương pháp lăn miết, chương 16 ppsx

-
70
-
CHƯƠNG
16:
XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ VÀ THỰC
N
GH
I
ỆM
I. XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ LĂN
MIẾT
I.1 Mô tả phương pháp lăn
m
i
ết.
P
1

n
2

k
Hình 3-1: Mô hình mô t
ả phương
pháp l
ăn
m
i
ê
t

1. Con lăn, 2.
Chi
ti
ế
t
Lăn miết là phương pháp gây biến dạng dẻo và san phẳng
nhấp nhô bề
mặ
t
chi tiết nhờ một con lăn (1) tì vào bề mặt
chi tiết (2) dưới tác dụng của áp
l
ực
bên ngoài P. Con lăn
tiếp xúc với chi tiết (2) giống như ăn khớp của hai
bánh
răng và vừa chuyển động lăn vừa chuyển động trượt. Dưới
tác dụng của áp
l
ực
bên ngoài P gây ra sự sai lệch mạng vật
liệu và san phẳng các nhấp nhô bề
mặ
t
,
khi đó quá trình cắt
vật liệu không được xảy ra hoặc chỉ xảy ra với cường độ
rấ
t
-

71
-
nhỏ để giữ cho bề mặt chi tiết vẫn đảm bảo độ bóng, độ
chính xác hình học.
Đây
là một phương pháp cần đảm bảo
độ chính xác cao vì chi tiết được gia
công
thông qua
phương pháp cuối cùng này trược khi đưa ra sử
dụng.
Qua mô hình ta
t
hấy
:
-
72
-
Trong quá trình chuyển động con lăn và chi tiết mẫu cùng
chuyển động
quay
và 2 chi tiết này có chiều quay ngược
chiều nhau (con lăn có tốc độ quay
chậm
hơn chi tiết mẫu)
d
ẫn đến cả con lăn và chi tiết mẫu cùng lăn và trượt lên
nhau.
Con lăn chuyển động quay được nhờ bánh răng di trượt
ăn khớp với

cụm
bánh răng ăn khớp ngoài được gắn với
trục động cơ. Khi con lăn tiếp xúc
vớ
i
chi tiết dưới tác
d
ụng của lực ép P do con lăn được chế tạo là vật liệu cứng
hơn
chi tiết nên ở phái bên phải hình vẽ làm cho chi tiết bị
kéo dãn ra ( xuất
h
i
ện

k
) đồng thời ở con lăn lại bị nén lại
(

n
), và khi đó ở
phía bên trái sau khi
con
lăn lăn qua thì bề mặt chi tiết bị
Nén lại
(

n
) còn ở con lăn bề mặt xuất hiện


k
.
Quá trình
c
ứ tiếp tục như vậy kết quả làm cho bề mặt chi tiết bị Nén ép
và
nh
i
ệ
t
độ bề mặt càng tăng và làm san phẳng nhấp nhô bề
mặt gây ra biến dạng
dẻo,
nhưng nếu con lăn chỉ lăn thôi thì
hi
ệu quả biến dạng dẻo rất thấp vì tác
dụng
trượt rất nhỏ.
Để nâng cao tác dụng trượt nhằm gây sai lệch mạng kim
lo
ại,
cần
phải tạo ra chuyển động trượt cho con lăn. Chính
vì th
ế có thêm bánh răng
d
i
trượt cho ăn khớp với cụm
bánh r
ăng của động cơ và cả hai chi tiết có

ch
i
ều
quay
ng
ược chiều
nhau.
I.2 Mục đích của
-
73
-
đề
tà
i
Mục đích của đề tài được đặt ra là phải tìm ra được tác
d
ụng của vật
li
ệu
XADO đối với bề mặt cổ trục được áp dụng trong
ph
ương pháp lăn
m
i
ế
t
.
Như vậy cần phải xây dựng được mô hình của phương
pháp l
ăn miết và

ti
ến
hành thí nghiệm đối chứng dùng vật
liêu XADO làm môi trường cho quá
t
r
ì
nh
lăn
m
i
ế
t
.
Trước khi tiến hành thí nghiệm cần tạo mẫu và tiến
hành đo độ cứng,
độ
nhám, cân khối lượng của từng mẫu,
sau khi thực hiện thí nghiệm xong đưa
ch
i
tiết ra kiểm chứng
và ti
ến hành đo độ cứng, độ nhám bề mặt và cân chi tiết để
so
sánh với các thông số ban đầu và mẫu không chạy XADO
xem mức độ thay
đổ
i
về tính chất của mẫu như thế

nào.
Trong quá trình thực hiện các thông số cần
đo và tính
t
oán
:
-
74
-
- Lực ép P
(N)
- Tốc độ quay của chi tiết n
(v
/
phú
t
)
- Thời gian tiến hành lăn
mi
ết t
(phú
t
)
- Lượng XADO được sử dụng cho
t
ừng chi
ti
ế
t
- Hệ số ma sát f (đo được trên máy MS-TS1

nh
ờ góc lệch

).
I.3 Xây dựng mô hình thí
ngh
i
ệm
Để đánh giá được khả năng về tính chất sử dụng của chi
tiết máy được
g
i
a
công bằng lăn miết trong môi trường có
sử dụng vật liệu XADO so với
các
phương pháp gia công
tinh và làm b
ền bề mặt khác, thì việc đánh giá cường
độ
mài
mòn và hệ số ma sát là yêu cầu cấp thiết
nhấ
t
.
Xét về điều kiện làm việc của cặp ma sát cổ trục với con lăn
và s
ử dụng bạc
l
ó

t
để thử nghiệm áp lực tác dụng lên mẫu
trong quá trình làm vi
ệc, có thể tiến
hành
dùng máy MS-TS1
(Hình 3-2) làm thí nghiệm trong suốt quá trình làm đề
t
à
i
.
-
75
-
Hình 3-2: Hình ảnh máy khảo nghiêm
MS-TS1
Thiết bị khảo nghiệm ma sát MS-TS1 là công trình sáng
ch
ế của
PGS.TS
Quách Đình Liên và PGS.TS Nguyễn Văn
Ba trong nh
ững năm 1989, thiết bị
đã
-
76
-
qua thời gian dài hoạt động, đóng góp nhiều thành quả vào
quá trình
đào

t
ạo,
NCKH của nghành cơ khí Trường Đại
Học Nha Trang. Thiết bị được tu
sửa,
nâng cấp, cân chỉnh
và đã một bước nâng cao tính chính xác, độ tin cậy cho
số
liệu đo đảm bảo phục vụ thí nghiệm ma sát và hao
mòn.
I.3.1 Nguyên lý hoạt động của
máy
MS-TS1
Nguyên lý làm
v
i
ệc.
Động cơ điện 1 quay, làm cho trục I quay nhờ bộ truyền
đai 2. Chuyển
động
quay được truyền đến trục II nhờ cặp
bánh r
ăng ăn khớp ngoài 4
1
, 4
2
. Thông
qua
bộ truyền bánh
r

ăng ăn khớp trong 7 mô men được truyền sang trục III có
gắn
mẫu thử 10. Bánh răng 5 có thể di trượt, khi cắt sự ăn
kh
ớp của bánh răng này
t
h
ì
trục IV đứng yên, khi đó con lăn
9
đứng yên. Tải trọng tác dụng lên mẫu thử
nhờ
cơ cấu gây
t
ải 11. Muốn thay đổi tải trọng ta chỉ việc dùng cánh tay đòn
và
t
reo
đối vật. Mô men ma sát được xác định nhờ cơ cấu đo kiểu
con l
ắc có gắn
đố
i
trọng 12 dùng để cân bằng. Các dạng ma sát có thể thí
nghi
ệm trên máy này
l
à
ma sát trượt và ma
sát

l
ăn…
5 IV
7
8
6
A
4
1
9
-
77
-
3
A
10
2
V
1
4
2
13
I 12
III
11
Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý máy
MS-TS1
1-Động cơ điện. I, II, III, IV, V: Trục truyền
động
2-Bộ truyền

đa
i
.
3,4
1
,4
2
,8- Bộ truyền ăn khớp
ngoà
i
.
-
78
-
P
3
5- Bánh răng di
t
rượ
t
.
6- Cơ cấu chỉ thị khi đo góc gây
t
ả
i
.
7- Bộ truyền bánh răng ăn khớp
t
rong.
9,10- Con lăn và mẫu

t
hử.
11-Cần gây tải bằng đối
t
rọng
12- Đối trọng cân
bằng.
I.3.2 Cách xác định mô men ma sát trên máy
MS-TS1
Sơ đồ xác định mô men ma sát trên máy MS-TS1(Hình
3-4
)
2
II
3 4

2
1
P
V
I
V

1








Q
Hình 3-4: Sơ đồ xác định mô men ma
sá
t
Khi bánh răng 1 ăn khớp với bánh răng 2 thì lực vòng do bánh
r
ăng 1 sinh
ra
:
Trong
đó
:
P
v
1

2
M
1
(
N
)
d
1
(3-1)
d
1
- Đường kính vòng chia của bánh răng 1
(mm)

M
1
- Mô men trên bánh 1
(N.mm)
Mô men ma sát xuất hiện khi thử nghiệm hai mẫu
t
hử.
Trong
đó
:
M
ms



p. f
.
D
2
(3-2)
-
79
-
P- Tải trọng tác dụng lên mẫu thử
(N)
D- Đường kính mẫu thử
(mm)
-
80
-



f- Hệ số ma
sá
t
.
M
ms
chính là mô men xoắn trên trục III, vậy mô men xoắn
trên tr
ục II
l
à
:
Trong
đó
:
1
M
2


1

3
.
M
3
.
2


1

1
d
3
.M
3
.
d
4
(3-3)

1
- Hiệu suất bộ truyền bánh răng, đối với bộ truyền bánh
r
ăng hở

1
=0.93.
d
3
,
d
4
-
Đường kính vòng chia
bánh r
ăng
4

1
,4
2
.
Mô men xoắn
trên tr
ục I
l
à
:
Suy
ra
:
M
1



M
2
.

2

1

1

M
2


2
.
d
2
d
1
(3-4)
M
1



M
3

1
.

2
.
d
1
d
2
.
d
3
d
4

(3-5)
Khi bánh răng 4
1
ăn khớp với bánh răng 4
2
thì lực vòng do
bánh r
ăng 4
1
gây
ra
:
Mặt
khác
:
P
v
2

2M
2
D
3
(3-6)
M 
M
ms
(3-7)
3





- Hiệu suất ổ
t
rục.
Dưới tác dụng của hai thành phần lực P
v1
, P
v2
tạo ra một mô
men quay là cho
t
rục
II có xu hướng quay quanh trục I. Trị số của nó
l
à
:
-
81
-
M
q
=(P
v1
+P
v2
)A+0.5(P
v2
d

3
-
P
v1
d
2
)
(3-8)
Trong đó:
A=0.5(d
4
-d
3
)
Gọi khoảng cách từ trục I đến tâm đối trọng là l, khi trục II
quay,
đối trọng sẽ
t
ạo
ra một mô men cân bằng với mô men khi Q đạt tới giá
t
r
ị:
M
cb
=Q.
l
.s
i
n


(3-9)
Trong
đó
:

- Góc nghiêng của thanh mang đối trọng Q so với phương
th
ẳng
đứng
-
82
-
Sự cân bằng xảy
ra
kh
i:
Trong
đó
:
M
q
=M
cb
+G.a.sin

(3-10)
G,a- Khối lượng và khoảng cách từ khối tâm toàn bộ cơ cấu
đo (không có
đố

i
t
rọng).
Lúc đó trục II sẽ không dao động nữa và bánh răng 4
1
làm
cho bánh r
ăng 4
2
quay.
Từ các công thức ta tim
được
:
Trong
đó
:
M
ms

(Q.l 
G.a).sin


K
(3-11)

2
d
2 l



1

2
d
2 d


K 




.

1
.

2
.
3


d
2
.
d
4

.


1
.

A


d
4




2


.

1
.

2
.

3


d
4


.

1
.

3


d
4


(3-12)
Hệ số ma sát
t
ương
ứng
:
f 
2M
ms
p
D
(3-13)
Với cấu tạo máy thử ma sát MS-TS1 cho ta công thức tính hệ
số ma
sá
t
Trong
đó

:
f 
2(Q.l  G.a)
(sin

 sin

)
PDK
0
(3-14)
Q=35,3(N): Trọng lượng đối trọng cân
bằng.
l=0,254 (m): Chiều dài quy đổi của thanh gắn đối
t
rọng.
G.a=0,148 (N.m): Là trọng lượng và khoảng cách của thanh
g
ắn đối trọng
vớ
i
khối tâm khi chưa có đối
t
rọng.
P: áp lực tác dụng lên mẫu
t
hử
-
83
-


0
:Góc l
ệch ban đầu của cơ
cấu.

: Góc lệch khi cặp ma sát làm
v
i
ệc.
Với các thông số như trên hệ số K tính được
là:
K=1,6478.
Thay các giá trị vào (3-14) ta
xác
định được hệ số ma
sá
t:
f 
11,062
(sin

 sin

)
PD
0
(3-15)
-
84

-