Tóm tắt luận án tiến sĩ nghiên cứu tuổi thọ và độ tin cậy của vít me – đai ốc bi máy CNC trong điều kiện môi trường việt nam

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cơ khí là ngành công nghiệp nền tảng, sản phẩm của cơ khí
được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các các ngành kinh tế xã hội,
được sử dụng với từng mức độ khác nhau.
Phát biểu tại Hội nghị tổng kết 10 năm thực hiện chiến lược
phát triển ngành Cơ khí. Thủ Tướng chính phủ nhấn mạnh: “Cơ khí
là ngành công nghiệp nền tảng, có vị trí quan trọng trong tiến trình
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Chính phủ rất quan tâm tới
phát triển ngành Cơ khí, đặc biệt là Cơ khí chế tạo”.
Trong lĩnh vực chế tạo và gia công cơ khí chính xác, máy công
cụ CNC là lựa chọn ưu tiên hàng đầu do ưu điểm nổi trội về độ chính
xác và hiệu quả kinh tế do rút ngắn thời gian gia công.
Các chuyển động tịnh tiến yêu cầu độ chính xác và hiệu suất
truyền động cao trong máy công cụ CNC và các máy, thiết bị công
nghệ cao đều được thực hiện nhờ cơ cấu vít me – đai ốc bi (VMĐB).
Do ảnh hưởng rất lớn của độ chính xác VMĐB tới độ chính xác
chi tiết được gia công nên trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu,
khảo sát các vấn đề liên quan tới cụm chi tiết VMĐB. Tuy nhiên, các
nghiên cứu về VMĐB vẫn chưa đầy đủ. Khảo sát tuổi thọ và độ tin
cậy VMĐB của máy công cụ CNC trên cơ sở mòn trong điều kiện
khí hậu Việt Nam là lĩnh vực mới, chưa được công bố trên thế giới.
Đồng thời, xu hướng thiết kế, sử dụng VMĐB thay thế các bộ truyền
thông thường đang ngày càng tăng, bộ truyền VMĐB hiện nay trong
nước chưa sản xuất được. Kết quả nghiên cứu về mòn của VMĐB sẽ
là cơ sở cho việc tính toán xác định tuổi thọ, độ tin cậy và bảo dưỡng,
sửa chữa, thay thế trong điều kiện Việt Nam.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
- Xác định ảnh hưởng của môi trường theo TCVN 7699-2-30 của
Việt Nam đến tốc độ mòn của VMĐB trong điều kiện có bôi trơn và
không bôi trơn.

- Xác định hệ số tuổi thọ trong công thức tính tuổi thọ VMĐB theo
tiêu chuẩn ISO khi làm việc trong môi trường TCVN7699-2-30 cùng
các mức tin cậy đặt ra.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
Bộ truyền VMĐB có mã hiệu: ISO3408 –16 x 05 x 222 – T7R4.
Phạm vi nghiên cứu:
1


- Môi trường thực hiện các thực nghiệm theo TCVN 7699-2-30
- Tải, tốc độ quay của vít me – đai ốc bi được xác định theo Cỡ máy
CNC và điều kiện sử dụng, cụ thể:
Tải “F”: Từ 2500  3500 N
Tốc độ quay trục vít me “n”: Từ 78  100 vg/ph
- Các nghiên cứu được thực hiện trong điều kiện không chất bôi
trơn, có kiểm chứng với điều kiện bôi trơn tiêu chuẩn.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học
Đưa ra phương pháp xác định mòn dọc trục của VMĐB.
Đưa ra được “hệ số tuổi thọ” bổ sung cho công thức tính tuổi
thọ của VMĐB theo ISO 3408 khi làm việc trong môi trường TCVN
7699-2-30.
Xác định được sự biến thiên hệ số tuổi thọ m theo độ tin cậy
thực tế.
Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu có thể dùng đẻ tham khảo và làm cơ sở
khoa học cho việc xác định tuổi thọ theo độ tin cậy của cụm VMĐB
khi làm việc trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm Việt Nam, từ đó có
kế hoạch điều chỉnh, bảo dưỡng, thay thế phù hợp cho từng đối tượng

sử dụng có yêu cầu độ tin cậy khác nhau.
Phần lớn các máy CNC sử dụng VMĐB tại Việt Nam được
nhập khẩu từ nhiều nguồn, có chất lượng khác nhau nên việc nghiên
cứu giúp người sử dụng có lựa chọn các thiết bị có tích hợp VMĐB
phù hợp với điều kiện nhiệt ẩm ở Việt Nam.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm
Nghiên cứu lý thuyết:
Nghiên cứu lý thuyết mòn, các yếu tố ảnh hưởng đến mòn, mối
quan hệ giữa mòn và độ chính xác, tuổi thọ của VMĐB.
Nghiên cứu thiết kế hệ thống đo, phương pháp đo, thiết kế hệ
thống tạo tải, thiết kế nguyên lý làm việc cho hệ thống thiết bị thí
nghiệm
Thực nghiệm:
Xây dựng Quy hoạch thực nghiệm, thiết kế, chế tạo thiết bị thí
nghiệm.

2


Tổ chức thực hiện quá trình tạo mòn cho vít me – đai ốc bi khi
làm việc ở các điều kiện tải, tốc độ trong điều kiện môi trường TCVN
7699 – 2 – 30.
Xử lý số liệu thực nghiệm, xây dựng và đánh giá hàm hồi quy
với công cụ và phần mềm chuyên dụng cho tính toán, mô phỏng.
6. Nội dung luận án
Nội dung chính luận án bao gồm
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÍT ME – ĐAI ỐC BI
1.1. Đặc điểm, vai trò của vít me – đai ốc bi
Các đặc điểm, vị trí, vai trò và phạm vi sử dụng VMĐB trong

máy CNC
1.2. Phân loại vít me – đai ốc bi
Các loại VMĐB thông dụng, phân loại theo: Hình dáng, kết cấu;
Cấp chính xác và theo công dụng
1.3. Các dạng hỏng vít me – đai ốc bi
Các dạng hỏng có thể xảy ra với VMĐB, dạng hỏng thường gặp
và nguyên nhân hỏng
1.4. Các đặc trƣng, tính toán cơ bản của vít me – đai ốc bi
Những đặc trưng cơ bản của VMĐB, một số công thức tính cho
VMĐB
1.5. Vật liệu làm vit me – đai ốc bi
Một số vật liệu được chọn sử dụng cho chế tạo VMĐB do một
số hãng chế tạo lớn trên thế giới công bố
1.6. Môi trƣờng làm việc của máy công cụ CNC
Môi trường làm việc của máy CNC trên thế giới và Việt Nam có
sự khác biệt: Máy CNC trên thế giới được đặt trong môi trường có
điều hòa nhiệt độ hoặc trong môi trường có nhiệt độ, độ ẩm ổn định,
máy CNC ở Việt Nam đa phần được đặt trong nhà xưởng khá thông
thoáng, không được điều hòa không khí, trong khi môi trường tại
Việt Nam (chủ yếu là miền Bắc) có sự biến thiên nhiệt độ lớn, tốc độ
cao ở mức độ ẩm tương đối cao làm xuất hiện hiện tượng đọng sương
lên bề mặt ma sat.
1.7. Tổng quan các nghiên cứu vít me – đai ốc bi
Một số kết quả các nghiên cứu về các vấn đề liên quan đến đối
tượng nghiên cứu của đề tài của luận án trên thế giới:
Bản chất tiếp xúc trong vít me – đai ốc bi là tiếp xúc Hertz [24,
26, 55, 62, 66, 68]; Ma sát trong bộ truyền VMĐB như những chiếc
lông đàn hồi trong bàn chải, độ lệch của lông gây ra bởi hai mặt có
3

chuyển động tương đối làm tăng lên lực ma sát [24, 26, 66]; Lượng
mòn phụ thuộc số hành trình [28]; Ảnh hưởng của tốc độ đến tải đặt
trước là tuyến tính [20]; Mô hình hóa hệ bi chặn – trục vít – đai ốc bi
như hệ đàn hồi gồm các lò xo mắc nối tiếp [22]; Góc tiếp xúc ảnh
hưởng tới tải tác dụng lên bi [25, 77]; Sai lệch vị trí đai ốc có thể lên
đến hằng trăm micromét do sự thay đổi nhiệt độ trong VMĐB , phụ
thuộc thời gian, chế độ làm việc và chất làm mát [44, 79]; Mòn
VMĐB chủ yếu phụ thuộc vào tải và tốc độ quay [23].

Hình 1.26 Mô tả kiểu ma sát trong
vít me – đai ốc bi [24, 66]

Hình 1.27 Lượng mòn, tải đặt trước phụ
thuộc vào số hành trình [28]

Lực ma sát tạo ra từ việc “uốn-đàn hồi” của lông bàn chải [66]:
F = 0.z + 1.dz/dt + 2.

Hình 1.28 Ảnh hưởng tốc độ quay trục vít
đến tăng (giảm) tải đăt trước [20]

Hình 1.29 Mô hình hóa hệ Bi chặn
– trục vít – đai ốc bi [22]

Các nghiên cứu liên quan tới lĩnh vực nghiên cứu của luận án:
Tuổi thọ của vòng bi khi xuất hiện thành phần nước trong chất bôi
trơn [41]; Nghiên cứu vít me –
đai ốc bi khi được đặt tải trước
và có chú ý tới bôi trơn [23]

Hình 1.34 Quan hệ tuổi thọ tương
đối của vòng bi với mật độ nước
trong chất bôi trơn [41]

4


Hình 1.36 Mòn vít me – đai ốc bi [23]

Các nghiên cứu tại Việt Nam về VMĐB chủ yếu là tính toán lý
thuyết, còn lại là nghiên cứu chế tạo. Liên quan tới lĩnh vực nhiệt ẩm
của môi trường, hiện nay đã được nhiều nhà khoa học quan tâm
nhưng chưa có ai công bố kết quả nghiên cứu về VMĐB. Trong các
nghiên cứu trên, môi trường được thực nghiệm ở mức nhiệt độ, độ
ẩm tương đối ổn định và đa phần độ ẩm tương đối ở mức thấp
(RH<80%).
Nhìn chung các nghiên chưa đề cập đầy đủ vấn đề ảnh hưởng
của môi trường, điều này thể hiện ở việc tiêu chuẩn ISO về thử
nghiệm môi trường chưa có bản nào tương đương với môi trường
theo TCVN 7699-2-30 hay IEC 60068-2-30.
Kết luận chương 1
Độ chính xác truyền động của cụm VMĐB ảnh hưởng trực tiếp
đến độ chính xác kích thước và hình dáng hình học của sản phẩm khi
gia công trên máy công cụ CNC cũng như độ chính xác vị trí của
thiết bị công nghiệp, thiết bị đo có sử dụng VMĐB.
Có nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới về VMĐB trên thế
giới nhưng chưa đủ, đặc biệt là ở điều kiện môi trường khắc nghiệt
như Việt Nam. Hiện nay TCVN 7699-2-30 được sử dụng trong các
nghiên cứu về ảnh hưởng của khí hậu nóng ẩm, chu kỳ - một kiểu
môi trường khá đặc trưng cho khí hậu miền Bắc của Việt Nam.

Cho đến nay Việt Nam chưa chế tạo được VMĐB thành phẩm.
Các VMĐB nói riêng và máy công cụ CNC nói chung đều được nhập
khẩu từ nhiều nguồn khác nhau. Môi trường khí hậu Việt Nam có đặc
thù riêng “khí hậu nhiệt đới ẩm”, đồng thời việc sử dụng, bảo dưỡng
hiện nay đều dựa theo tài liệu kỹ thuật về VMĐB được nước ngoài

5


công bố. Tuổi thọ VMĐB trong điều kiện môi trường Việt Nam chưa
được quan tâm nghiên cứu nhiều.
Từ những vấn đề nêu trên, luận án lựa chọn đề tài “Nghiên cứu
tuổi thọ và độ tin cậy của vít me – đai ốc bi máy CNC trong điều kiện
môi trường Việt Nam”. Đây là vấn đề cần thiết, mới và phù hợp với
chủ trương đổi mới trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa cũng
như hội nhập kinh tế Việt Nam.
CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT TUỔI THỌ VÀ ĐỘ TIN CẬY VÍT
ME – ĐAI ỐC BI TRÊN CƠ SỞ MÒN
2.1. Tổng quan về mòn vật liệu:
Mòn theo thời gian
Trong điều kiện ma sát mòn bình thường, sự phụ thuộc của mòn
theo thời gian hoặc quãng đường ma sát được chia thành thành ba
giai đoạn cơ bản: Giai đoạn chạy rà, giai đoạn mòn ổn định và giai
đoạn mòn khốc liệt [5]. Hình 2.1 biểu diễn sự phụ thuộc của mòn vào
thời gian.
Hình 2.1 Sự phụ thuộc mòn vào thời
gian “t” hay quãng đường ma sát “L”
[5].

“Trong giai đoạn mòn ổn

định, thừa nhận quy luật mòn là
tuyến tính” [5, 14]. Cần ít nhất giá
trị của lượng mòn tại hai thời điểm
khác nhau, để xác định được tốc
độ mòn của giai đoạn mòn bình
thường này.
Ảnh hưởng các yếu tố cơ bản đến mòn
Ảnh hưởng của tải và tốc độ đến tốc độ mòn của cặp ma sát nói
chung:
Sự ảnh hưởng của bôi trơn và môi trường thể hiện qua các hệ số
a0, a1, a2, có giá trị cụ thể ứng với các cặp ma sát khác nhau.
Tổng quát, Ảnh hưởng các yếu tố cơ bản đến mòn: Áp suất pháp
tuyến; Vận tốc; Rung động; Bôi trơn; Môi trường.
Tiêu chuẩn TCVN 7699-2-30 về thử nghiệm môi trường
Sự có mặt của hơi nước ngưng tụ trên bề mặt vật liệu là kết quả
của sự biến đổi có điều kiện của cả nhiệt độ và độ ẩm không khí.
Trong tiêu chuẩn này, giai đoạn tăng nhiệt là giai đoạn có xuất hiện
hiện tượng đọng sương (ngưng tụ nước) lên bề mặt ma sát.
6


Hình 2.4. Mô tả chu trình nhiệt ẩm
[18]

2.2. Tuổi thọ vít me – đai ốc
bi
Tuổi thọ cho bộ truyền không
được đặt tải trước theo
ISO[39]
Tuổi thọ cho bộ truyền làm

việc một chiều
- Tính theo số vòng quay:
(
Tính theo giờ:

)

(vòng) (2.5)

(h)

(2.6)
(

Tuổi thọ bộ truyền làm việc hai chiều:

)

(vòng)

Tuổi thọ cho bộ truyền được đặt tải trước [39]
- Tính cho bộ truyền làm việc một chiều
(
-

( )( )

)

(vòng)

(2.8)

Tính cho các bộ truyền làm việc hai chiều

(
)
(vòng) (2.9)
Tuổi thọ với hệ số độ tin cậy [39]
Theo đơn vị tính số vòng quay:
Lar = L . far
(vòng) (2.10)
Hoặc với vít me – đai ốc bi làm việc hai chiều hoặc đặt tải trước
Lar = Lr . far
(vòng)
(2.11)
Theo đơn vị tính giờ “h”:
Lhar = Lh . far (h)
(2.12)
Bảng 2.1 Hệ số độ tin cậy theo ISO 3408 – 5 (2006)
Độ tin cậy
90
95
96
far
1,00
0,62
0,53

97

0,44

98
0,33

99
0,21

Tuổi thọ VMĐB trên cơ sở mòn
VMĐB trong máy công cụ CNC khi làm việc sẽ mòn. Khi mòn
tăng lên theo thời gian làm việc, sai số làm việc tăng dần, đến một giá
trị cho phép (xác định theo cấp chính xác) là lúc máy không đạt được
yêu cầu làm việc và hết tuổi thọ máy (VMĐB).

7


Qua phân tích một VMĐB khi chưa mòn và khi mòn dẫn tới kết
luận: “Lượng sai lệch vị trí do mòn chính là lượng mòn”.
Các phân tích ảnh hưởng các yếu tố tới kết quả đo dẫn tới kết
luận: “Lượng tăng sai lệch vị trí dọc trục của đai ốc trong bộ truyền
VMĐB chính là lượng mòn dọc trục”
Hình 2.9 Mô hình hóa hệ
Vít me – đai ốc – bi
trước và sau mòn

a, trước khi làm việc

b, khi làm việc và bị mòn

Sai lệch dọc
trục do mòn của
VMĐB tại một điểm
xác định theo góc
quay trục vít me
được tính là:
UC = 2 . (’ - )
Sai lệch dọc
trục giới hạn [] là

mòn dọc trục giới hạn Uc max.
[ ] [ ]
Hay là:
(2.19)
Trong đó, ep là sai lệch dọc trục tối đa cho phép, phụ thuộc cấp
chính xác và chiều dài đoạn ren vít me (Lu)
Khi đó, tuổi thọ bộ truyền được xác định dựa theo thực nghiệm
[]
[ ]
tạo mòn:
(2.20)
2.3. Lý thuyết độ tin cậy
Các khái niệm, đặc trưng, ý nghĩa độ tin cậy; Công thức xác
định độ tin cậy theo các chỉ tiêu; Một số hàm phân phối trong tính
toán độ tin cậy; Lý thuyết xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn và các
thể hiện mòn.
2.4. Tuổi thọ và độ tin cậy của VMĐB
Gọi lượng mòn đo được tại mỗi thí nhiệm là Uc i (i = 1,k; k là số
thí nghiệm). Tốc độ mòn khi VMĐB làm việc trong môi trường
TCVN 7699–2–30 tương ứng là:

(i = 1,k) (2.36)
Tuổi thọ xác định trong mỗi thí nghiệm:

8

[ ]

(2.37)


Tương ứng hệ số tuổi thọ trong từng thí nghiệm:

(2.38)

Độ tin cậy của tuổi thọ, cũng như độ tin cậy của hệ số tuổi thọ
của VMĐB khi làm việc trong điều kiện Việt Nam sẽ được xác định
qua giá trị tuổi thọ qua từng thí nghiệm, tuân theo quy luật phân phối
chuẩn, được mô tả như sau:
Bảng 2.4 Hệ số tuổi thọ thực nghiệm
STN
1
2
...
k

Tải
(F)
F1
F2
...

Fk

Tốc độ
(n)
n1
n2
...
nk

Môi
trường
TCVN
TCVN
TCVN
TCVN

Lượng mòn
đo được
Uc 1
Uc 2
...
Uc k

Tuổi thọ
thực nghiệm
Lh mt 1
Lh mt 2
...
Lh mt k

Tuổi thọ
theo ISO
Lh iso 1
Lh iso 2
...
Lh iso k

Hệ số
tuổi thọ
m1
m2
...
mk

Dựa vào số liệu thu được, xác định hàm hồi quy thực nghiệm hệ
số tuổi thọ theo môi trường “ ̂” và tính được kỳ vọng ( ̅), độ lệch
chuẩn ( ) của hàm ̂.
Mòn tuân theo phân phối chuẩn Gauss. Do tính đối xứng của
phân bố mòn, hàm laplace (z) cho phép xác định đối số z của phân
phối theo độ tin cậy R(t) dựa trên công thức R(t) = 0,5 + (z) [7].
Tuổi thọ VMĐB khi làm việc trong môi trường TCVN 7699-230 ở các điều kiện làm việc (tải, tốc độ quay) khác được xác định
theo công thức:
Lh mt = m . Lh iso
(2.40)
Bảng 2.5 Hệ số tuổi thọ khi làm việc ở môi trường TCVN 7699-2-30 ứng với các độ
tin cậy
Mức tin cậy của
hệ số tuổi thọ thực
nghiệm
– tiêu chuẩn Fisher –

m(95%)
I

95

Độ tin cậy của công thức
xác định tuổi thọ (Lh theo
ISO)

Độ tin cậy
thực tế
(%)

Hệ số tuổi thọ
“m” ứng với các
độ tin cậy

Độ tin cậy
II
90
95
96
97
98
99

IV = I . II
85,50
90,25
91,20

92,15
93,10
94,05

V

far
III
1
0,62
0,53
0,44
0,33
0,21

Tuổi thọ của VMĐB theo công thức của ISO ở mức 90%, theo
các mức tin cậy cao hơn thì phải bổ sung thêm với hệ số độ tin cậy far
[39]. Do dó, mức tin cậy thực tế của tuổi thọ khi đã tính đến hệ số
tuổi thọ có ảnh hưởng của môi trường TCVN 7699-2-30 là tích của
độ tin cậy theo ISO và độ tin cậy của hệ số tuổi thọ thực nghiệm khi
làm việc trong môi trường TCVN 7699-2-30. Hệ số tuổi thọ khi làm
9


việc ở môi trường TCVN7699-2-30 ở các mức tin cậy được tính toán
và thống kê ở bảng 2.5.
Kết luận chương 2
Quá trình mòn cặp vật liệu nói chung và mòn VMĐB nói riêng
theo thời gian hoặc quãng đường ma sát có ba giai đoạn: Giai đoạn
chạy rà, giai đoạn mòn ổn định và giai đoạn mòn khốc liệt. Do được

xử lý bề mặt tốt và là VMĐB thành phẩm nên giai đoạn chạy rà của
VMĐB có thời gian rất ngắn, có thể giả thiết bỏ qua giai đoạn này.
Điều kiện môi trường TCVN 7699-2-30 đặc trưng cho môi
trường nhiệt ẩm khắc nghiệt. Do vậy, môi trường theo TCVN7699-230 là có ảnh hưởng lớn đến mòn khi thay đổi các thông số chính: tải,
tốc độ và bôi trơn.
Độ tin cậy thể hiện qua các chỉ tiêu đánh giá: Mật độ phân phối
hỏng f(t); Xác suất không hỏng R(t); Xác suất hỏng F(t); cường độ
hỏng (t); và thời gian trung bình đến lần hỏng đầu tiên ttb. Hàm phân
bố tuổi thọ VMĐB tuân theo phân phối chuẩn là cơ sở để xác định độ
tin cậy của hệ số tuổi thọ VMĐB khi làm việc trong môi trường
TCVN 7699-2-30.
Tuổi thọ VMĐB khi làm việc trong môi trường TCVN 7699-230 ở các điều kiện được tính theo công thức Lh mt = m . Lh iso trong đó
m là hệ số tuổi thọ phụ thuộc vào độ tin cậy.
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP, HỆ THỐNG THIẾT BỊ
THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU MÒN
3.1. Mục đích và yêu cầu thực nghiệm:
Từ mục đích, dẫn tới các yêu cầu của thực nghiệm cũng như đối
với các thiết bị thí nghiệm và điều kiện thí nghiệm.
Điều kiện ma sát trong các thí nghiệm là không bổ sung chất bôi
trơn để tăng mức độ ảnh hưởng môi trường tới mòn và giảm thời gian
thực nghiệm. Một thí nghiệm có bổ sung bôi trơn tiêu chuẩn để so
sánh với thí nghiệm không bổ sung bôi trơn, từ đó rút ra sự ảnh
hưởng của bôi trơn trong môi trường TCVN 7699-2-30.
3.2. Thiết kế máy thí nghiệm
Sơ đồ nguyên lý cơ bản của máy thí nghiệm
Máy thí nghiệm được thiết kế dạng modul, bao gồm các phần:
Bộ truyền VMĐB; Hệ thống tạo tải và dẫn động VMĐB; Hệ thống
đo, phù hợp với thông số kỹ thuật của VMĐB được chọn làm đối
tượng nghiên cứu.

10


Đo vị trí
đai ốc

Đo góc quay
trục vít me

Hình 3.2 Một số kích thước
cơ bản của bộ truyền VMĐB.

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý cơ
bản của máy thí nghiệm.

Đối tượng nghiên cứu của thí nghiệm là VMĐB tiêu chuẩn,
dùng trong máy CNC cỡ nhỏ, mã hiệu ISO 3408-16x05x222-T7R4.
Hình 3.2 thể hiện một số kích thước cơ bản của bộ truyền VMĐB.
Dựa trên đối tượng nghiên cứu cụ thể, các hệ thống chức năng
đã được thiết kế nguyên lý và thiết kế chi tiết.
Thiết bị tạo môi trường
Thực hiện thí nghiệm trong tủ môi trường BKM-NA2. Sơ đồ
khối điều khiển nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường trong tủ
nhiệt ẩm theo TCVN 7699-2-30 được biểu diễn ở hình 3.3.

Hình 3.3 Sơ đồ điều khiển tủ nhiệt ẩm

Hình 3.4 Sơ đồ đặt tải lên VMĐB

Hệ thống tạo tải: Tải lớn nhất trong các thí nghiệm là 3500 N;

khoảng tốc độ quay của trục vít me là 79100 (vg/ph); Công suất
động cơ dẫn động trục vít me 1,0 (kW).
Để tạo được tải theo yêu cầu. Có một số phương án cho hệ
thống tạo tải lên VMĐB:
11


Phương án I: Tạo tải nhờ tải trọng
Hình 3.5 Phương án I – Tạo tải nhờ tải
trọng

Nhược điểm của phương
án này là rất khó khi thay đổi
chiều tác dụng của tải trong một
chu trình chuyển động. Đồng
thời, để tải tác động lên đai ốc là
dọc trục thì việc gá lắp, điều
chỉnh là khá khó khăn.
Phương án II: Tạo tải nhờ hệ thống thủy lực có pittong – xilanh tách
rời sống trượt
Hình 3.6 Phương án II – Tạo tải nhờ
hệ thống thủy lực có pittong – xilanh
tách rời sống trượt

Nhược điểm của phương
án này là khó gá lắp, điều chỉnh
cho tải tác động từ pittong lên
đai ốc có phương dọc trục.
Đồng thời, do có kết cấu phức
tạp, cồng kềnh nên cũng không

thuận lợi cho việc gá lắp máy trong tủ tạo môi trường – nhất là khi tủ
môi trường có kích thước hạn chế.
Phương án III: Tạo tải nhờ hệ thống thủy lực có pittong - xilanh tích
hợp với sống trượt
Hình 3.7 Phương án III – Tạo tải nhờ
hệ thống thủy lực có pittong – xilanh
tích hợp với sống trượt

Đặc điểm của phương án
III là dễ dàng điều khiển đổi
chiều tác dụng của tải; Tải ổn
định; Dễ dàng điều chỉnh để tải
tác dụng lên đai ốc là dọc trục;
Kết cấu máy nhỏ, gọn, dễ tháo
lắp – thuận tiện cho gá lắp máy
thí nghiệm vào trong tủ môi
trường.

12


Do đáp ứng tốt các yêu cầu khi làm việc mà phương án III được
lựa chọn để thiết kế, chế tạo hệ thống tạo tải của máy thí nghiệm.
Hệ thống đo lường
Hệ thống đo lường phải đảm bảo đo được các dịch chuyển dọc
trục của VMĐB và phải có độ chính xác nhỏ hơn lượng mòn dọc trục
dự tính sau thời gian thí nghiệm ở điều kiện tiêu chuẩn. Với độ phân
giải hệ thống đo là 1m, có thể đo và nhận biết sai lệch vị trí của
VMĐB có cấp chính xác cao nhất C0 khi làm việc
Phương pháp đo quay phổ biến cho độ chính xác cao hiện nay là

Rotary Encoder (RE). Với bước vít me Ph=5 mm, để có độ chính xác
1m, chọn RE có ký hiệu S48-8-5000VL của hãng LS’ để đo quay
cho trục vít me trong các thí nghiệm của luận án.
Dưới đây là các phương án đo dịch chuyển tịnh tiến của đai ốc.
Phương án I: Đo dịch chuyển đai ốc nhờ đồng hồ so.
Hình 3.9 Phương án I – Đo dịch
chuyển của đai ốc nhờ đồng hồ so

Nhược điểm phương án I
là việc gá lắp đồng hồ so để đo
được đúng điểm cần đo và
phương dịch chuyển là rất khó
RE
khăn. Đồng thời, đồng hồ so
phải được tháo, lắp mỗi điểm đo
và mỗi lần đo. Do đó, phương án này không khả thi.
Phương án II: Đo vị trí đai ốc nhờ thước đo thẳng – Liner Scale (LS)
Theo phương án này, sử dụng thước quang đo thẳng (LS) của
hãng “SINPO”, mã hiệu “JOXE-O”, độ chính xác 0,001mm để đo
chuyển động tịnh tiến của đai ốc.
Đầu đọc
cố định
Thân thước
chuyển động

Thân thước
cố định
Đầu đọc
chuyển động

Hình 3.10 Phương án II.1 – Thân Hình 3.11 Phương án II.2 – Đầu đọc
thước ghép nối với đai ốc bi di chuyển ghép nối với đai ốc bi di chuyển

13


Trong phương án II, có 2 phương án gá lắp LS với đai ốc bi và
thân máy: Một là ghép nối cố định thân thước với đai ốc bi, đầu đọc
ghép nối cố định với thân máy; Hai là ghép nối cố định thân thước
với thân máy, đầu đọc ghép nối cố định với đai ốc bi. Các hình dưới
đây thể hiện hai phương án 1 và 2 của phương án II. Trong đó, hình
3.10 thể hiện phương án II.1 ghép nối thân thước với đai ốc bi di
chuyển, đầu đọc với thân máy; hình 3.11 thể hiện phương án II.2
ghép nối đầu đọc với đai ốc bi di chuyển, thân thước với thân máy.
Thực tế khi lắp đặt theo phương án II.1 cho thấy phương án này
có nhược điểm đặc biệt là gá lắp, điều chỉnh LS gặp rất nhiều khó
khăn, đồng thời thân thước có kích thước lớn nên có ít hơn các
phương án gá lắp LS.
Phương án II.2 cho thấy rất thuận lợi cho việc tháo lắp, điều
chỉnh LS nên cho kết quả đo chính xác hơn. Chọn phương án II.2 làm
phương án bố trí, gá lắp thiết bị đo. Đây là phương án được nhiều nhà
khoa học trên thế giới sử dụng cho các nghiên cứu của mình [19, 28,
46, 78]. Đồng thời, cũng là phương án gá đặt thiết bị đo thường thấy
trong các máy công cụ CNC có độ chính xác gia công cao. Hình 3.12
là hình ảnh hệ thống đo được lắp với máy thí nghiệm để chạy thử,
trước khi gá lắp toàn bộ hệ thống vào trong tủ nhiệt ẩm.
Phương pháp đo
Để xác định lượng mòn
tại một điểm (theo góc quay
trên trục vít me), phải xác

định được chính xác vị trí
điểm đó khi đo. Trong hệ
thống đo này, vị trí mọi điểm
đo được xác định theo góc
Hình 3.12 Hình ảnh hê thống đo gá lắp
quay so với một điểm chuẩn
với máy thí nghiệm, để ngoài tủ nhiệt ẩm
đặt trước. Vị trí điểm này
được xác định cho mỗi thí nghiệm.
Lượng mòn dọc trục chính là lượng tăng lên của sai lệch dọc
trục. VMĐB làm việc hai chiều, do vậy lượng mòn tại mỗi điểm đo
sau một khoảng thời gian là tổng của lượng mòn hai phía của một
điểm. Trong đó, lượng mòn mỗi phía được xác định là hiệu của hai
giá trị vị trí cùng phía của đai ốc sau hai lần đo, ứng với lúc bắt đầu
và kết thúc của khoảng thời gian đó. Sơ đồ đo mòn của vít me được
thể hiện ở các hình 3.13 và hình 3.14.
14


Hình 3.14 Sơ đồ đo mòn tại B
– mòn má phải ren

Hình 3.13 Sơ đồ đo mòn tại B
– mòn má trái ren

Lượng mòn tại B sau thời gian “t”:  = T + P
(3.1)
Thực hiện đo mòn tại các điểm cách đều nhau có tải và tốc độ ổn
định (theo số vòng quay của trục vít me), loại bỏ những điểm quá độ
(những điểm thuộc khoảng đầu và cuối của hành trình đai ốc).

3.3. Tổ hợp máy thí nghiệm
Tổng hợp các yêu cầu, tổ hợp máy thí nghiệm thiết kế, chế tạo
được thể hiện trên hình 3.17
4

3

2

1

5

6

7

8

Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý
máy thí nghiệm

Hình 3.17 Hình ảnh tổng thể hệ thống
thiết bị thí nghiệm – nhìn đằng trước

3.4. Quy hoạch và tổ chức thực nghiệm
Các thông số thực nghiệm
Trong thực nghiệm của nghiên cứu, số biến đầu vào là 2 (tải, tốc
độ quay); Hàm mục tiêu là hệ số tuổi thọ khi làm việc trong môi
trường TCVN 7699-2-30. Thực hiện quy hoạch thực nghiệm

(QHTN) toàn phần dạng 2k (theo [8, 10]).
Để kiểm tra tính có nghĩa của các hệ số trong hàm hồi quy, cần
làm thêm một thí nghiệm tại tâm quy hoạch.

15


Một thí nghiệm tại tâm, có bổ sung bôi trơn (bsbt) để so sánh
ảnh hưởng của môi trường khi có bsbt và không bsbt “”
Để so sánh lý thuyết và thực nghiệm (tuổi thọ tính được theo
ISO) bố trí thí nghiệm tại tâm quy hoạch nữa được làm thêm trong
điều kiện môi trường và bôi trơn theo ISO.
Như vậy, với số biến đầu vào K = 2  Số thí nghiệm sẽ là ntn =
22 + 1 + 1 + 1 = 7. Hình 3.21 thể hiện giá trị các biến đầu vào ở trong
5 thí nghiệm (các điểm QHTN) tạo mòn.
Hình 3.21 Các điểm quy hoạch thực nghiệm

Hệ số tuổi thọ khi làm việc
trong môi trường theo TCVN 76992-30 là tỷ lệ giữa tuổi thọ theo ISO
và tuổi thọ khi làm việc trong môi
trường theo TCVN 7699-2-30
(m=
). Do vậy, hàm mục tiêu hệ

̂

số tuổi thọ theo môi trường được xác
định có dạng tổng quát:
( )
(3.2)

Các giá trị của tải “F”:
F max = 3500 (N); F 0 = 3000 (N);
F min =
2500 (N)
Các giá trị tốc độ quay của trục vít me “n”:
n max = 100 (vg/ph);
n 0 = 89 (vg/ph);
n min =
78 (vg/ph)
Các điểm chia (điểm lấy số liệu):
Lấy 12 điểm ở giữa hành trình [7, 17]. Khoảng cách giữa hai
điểm lấy số liệu là 2.500 (xung) - đầu đo quay có độ phân giải 5.000
(xung/vòng).
Nhiệt độ, độ ẩm tương đối:
Trong các thí nghiệm từ 1
đến 6, nhiệt độ và độ ẩm tương
đối tuân theo TCVN 7699-2-30.
Trong thí nghiệm thứ 7, môi
trường của thí nghiệm này được
lấy theo môi trường quy định
trong ISO 230 – 2
Thời gian cho mỗi thí nghiệm:
Hình 3.22 Sơ đồ khối xác
Thời gian cho mỗi thí
định hệ số tuổi thọ
nghiệm theo TCVN 7699-2-30.
16

[U] của bộ truyền được nghiên cứu xác định theo cấp chính xác
và chiều dài đoạn ren làm việc [37]: [U] = max=2.(ep7) = 62,4 (m)
Sơ đồ xác định hệ số tuổi thọ khi làm việc trong môi trường
TCVN 7699-2-30 được thể hiện ở hình 3.22
Kết luận chương 3
Máy thí nghiệm đo mòn VMĐB được thiết kế, chế tạo đạt yêu
cầu kỹ thuật đề ra:
Độ chính xác của thiết bị đo hợp lý, phù hợp với đo mòn nhiều
loại vít me – đai ốc bi có cấp chính xác cao hơn (cấp C1, C3, C5)
Trong điều kiện không bsbt và có kiểm chứng với điều kiện có
bsbt theo ISO, quy hoạch thực nghiệm đo mòn VMĐB với 7 thí
nghiệm, sẽ cơ bản xác định được ảnh hưởng thông số môi trường
nhiệt ẩm theo TCVN 7699-2-30 tới tuổi thọ VMĐB. Trong đó 5 thí
nghiệm để xác định hệ số ảnh hưởng của yếu tố nhiệt ẩm không bôi
trơn, thí nghiệm thứ 6 được thực hiện để trên cơ sở so sánh với thí
nghiệm 3 ở tâm quy hoạch thực nghiệm nhằm xác định hệ số ảnh
hưởng có bsbt so với không bsbt, thí nghiệm thứ 7 để kiểm chứng với
điều kiện ma sát có bsbt và môi trường theo ISO 230.
Hàm hồi quy thực nghiệm hệ số tuổi thọ theo môi trường TCVN
7699-2-30 được xác định trên cơ sở bộ thông số đầu vào thí nghiệm
(tải F và tốc độ quay trục vít me n) có dạng ̂ = a0 + a1 . F + a2 . n +
a12 . F . n. Thời gian lấy số liệu 24h trong tổng 2 chu kỳ (48 giờ); Lấy
số liệu 3 lần: lúc bắt đầu làm việc, sau 24 giờ, sau 48 giờ.
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
4.1. Kết quả thực nghiệm, xây dựng hàm hồi quy
Sau quá trình thực nghiệm mòn, bảng thống kê mòn VMĐB khi làm
việc trong các thí nghiệm tương ứng với các điều kiện làm việc và
môi trường khác nhau, được cho ở bảng 4.1 dưới đây
Bảng 4.1 Bảng tổng hợp lượng mòn dọc trục Uc đo được trong các thí nghiệm
Tên thí nghiệm

Chế độ
làm việc
Mòn
điểm đích
40.000
42.500
45.000
47.500
50.000
52.500

TN1

TN2

TN3

TN4

TN5

TN6

TN7

Fmax nmax

Fmax nmin

Fo no

Fmin nmax

Fmin nmin

Fo no

Fo no

ko bôi
trơn

ko bôi
trơn

ko bôi
trơn

ko bôi
trơn

ko bôi
trơn

bôi trơn

bôi trơn

TCVN
7699-2-30

TCVN
7699-2-30

TCVN
7699-2-30

TCVN
7699-2-30

TCVN
7699-2-30

TCVN
7699-2-30

ISO230-2

6,9
6,9
6,8
6,8
6,7
7,1

4,7
4,5
4,7
4,5
4,7

5,0

3,4
3,3
3,5
3,6
3,4
3,5

2,4
2,3
2,4
2,4
2,3
2,5

2,0
1,9
2,0
1,9
1,8
1,9

2,1
2,0
2,0
2,2
2,1
2,0

1,0
1,0
1,0
1,1
1,0
1,0

17


55.000

6,9

4,9

3,6

2,4

1,8

2,0

1,0

57.500
60.000
62.500
65.000

67.500
trung bình

7,1
7,1
7,2
6,9
7,0
6,95

4,8
4,6
4,6
4,5
4,9
4,70

3,5
3,4
3,4
3,4
3,4
3,45

2,5
2,5
2,3
2,4
2,4
2,40

1,8
1,8
1,9
2,0
1,9
1,89

2,1
2,1
2,1
2,0
1,9
2,05

1,0
1,0
0,9
1,1
1,0
1,01

Để xác định hàm hồi quy hệ số tuổi thọ theo môi trường TCVN
7699-2-30, chỉ lấy số liệu trong các thí nghiệm đã được quy hoạch (5
thí nghiệm đầu).
Từ giá trị tải và tốc độ quay trục vít me trong mỗi thí nghiệm,
tính được tuổi thọ “Lh” theo công thức của ISO 3408 (công thức 2.5);
Từ lượng mòn thực nghiệm sau 48 giờ, tính được tốc độ mòn
[ ]
(theo [2]), qua đó xác định được tuổi thọ thực nghiệm

[ ]

[ ]

, và hệ số tuổi thọ theo môi trường

. Giá trị

các thông số kể trên được tính toán và thống kê ở bảng 4.2.
Bảng 4.2 Bảng tính các thông số Lh iso; ; Lh tn; m tại mỗi điểm đo (điểm đích) của
các thí nghiệm
Tên thí nghiệm
Chế độ
làm việc

45.000
47.500
50.000
52.500
57.
50 55.000
0

Vị trí điểm đích ( Theo RE)

42.500

40.000

Tuổi thọ theo ISO (Lh)

[ ]

TN1
Fmax; nmax
ko bôi trơn
TCVN
7699-2-30
1643

TN2
Fmax; nmin
ko bôi trơn
TCVN
7699-2-30
2107

TN3
Fo; no
ko bôi trơn
TCVN
7699-2-30
2932

TN4
Fmin; nmax
ko bôi trơn
TCVN
7699-2-30
4509

TN5
Fmin; nmin
ko bôi trơn
TCVN
7699-2-30
5781

0,2875

0,1958

0,1417

0,1000

0,0833

217,0

318,6

440,5

624,0

748,8

0,1321

0,1513

0,1502

0,1384

0,1295

0,2875
217,0
0,1321
0,2833
220,2
0,1340
0,2833
220,2
0,1340

0,1875
332,8
0,1580
0,1958
318,6
0,1513
0,1875
332,8
0,1580

0,1375
453,8
0,1548

0,1458
427,9
0,1459
0,1500
416,0
0,1419

0,0958
651,1
0,1444
0,1000
624,0
0,1384
0,1000
624,0
0,1384

0,0792
788,2
0,1364
0,0833
748,8
0,1295
0,0792
788,2
0,1364

0,2792
223,5
0,1360

0,2958
210,9
0,1284
0,2875
217,0
0,1321
0,2958

0,1958
318,6
0,1513
0,2083
299,5
0,1422
0,2042
305,6
0,1451
0,2000

0,1417
440,5
0,1502
0,1458
427,9
0,1459
0,1500
416,0
0,1419
0,1458

0,0958
651,1
0,1444
0,1042
599,0
0,1329
0,1000
624,0
0,1384
0,1042

0,0750
832,0
0,1439
0,0792
788,2
0,1364
0,0750
832,0
0,1439
0,0750

18


60.000
62.500
65.000
67.500
Kỳ vọng

̅
̅̅̅̅̅̅
̅̅̅̅

210,9

312,0

427,9

599,0

832,0

0,1284
0,2958
210,9
0,1284
0,3000
208,0
0,1266
0,2875
217,0
0,1321
0,2917
213,9
0,1302
0,2896

0,1481
0,1917
325,6
0,1545
0,1917
325,6
0,1545
0,1875
332,8
0,1580
0,2042
305,6
0,1451
0,1958

0,1459
0,1417
440,5
0,1502
0,1417
440,5
0,1502
0,1417
440,5
0,1502
0,1417
440,5
0,1502
0,1438

0,1329
0,1042
599,0
0,1329
0,0958
651,1
0,1444
0,1000
624,0
0,1384
0,1000
624,0
0,1384
0,1000

0,1439
0,0750
832,0
0,1439
0,0792
788,2
0,1364
0,0833
748,8
0,1295
0,0792
788,2
0,1364
0,0788

216
0,1312

319
0,1514

434
0,1481

625
0,1385

793
0,1372

Theo [8, 10], dựa trên bảng kết quả thu được, tìm được hàm hồi
quy thực nghiệm hệ số tuổi thọ theo môi trường (khi đã kiểm tra và
thỏa mãn tiêu chuẩn fisher mức ý nghĩa p=0,05)
Hệ số tuổi thọ theo môi trường TCVN 7699-2-30, không bôi trơn
̂ = -1,57.10-2 +6,42.10-5.F + 1,78.10-3.n - 7,21.10-7.F.n (4.1)
Hệ số tuổi thọ giữa có bôi trơn và không bôi trơn khi làm việc ở
TCVN 7699-2-30: 
(4.2)

Hình 4.9 Đồ thị hệ số tuổi thọ vít me –
đai ốc bi khi làm việc trong môi trường
TCVN7699-2-30 và không bôi trơn.

Hệ số tuổi thọ 𝑚
̂

Hệ số tuổi thọ 𝑚
̂𝑘

Hệ số tuổi thọ theo môi trường TCVN7699-2-30 trong điều kiện có
bôi trơn:
̂
̂ =-2,64.10-2+1,08.10-4.F+2,99.10-3.n–1,21.10-6.F.n (4.3)
Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc hệ số tuổi thọ theo môi trường
TCVN 7699-2-30 khi không bôi trơn được thể hiện trên hình 4.9, khi
có bôi trơn được thể hiện trên hình 4.10.

Hình 4.10 Đồ thị hệ số tuổi thọ vít me đai ốc bi khi làm việc trong môi trường
TCVN7699-2-30 và có bôi trơn.

19


Quan sát đồ thị hệ số tuổi thọ khi VMĐB làm việc trong môi trường
TCVN 7699-2-30 (hình 4.9 và hình 4.10) cho thấy:
- Hệ số tuổi thọ tuyến tính với từng thông số tải, tốc độ.
- Tải càng lớn thì ảnh hưởng của sự thay đổi tốc độ tới hệ số tuổi
thọ càng lớn.
- Hệ số tuổi thọ có thể đồng biến hoặc nghịch biến với tải, tùy thuộc
vào tốc độ quay của trục vít me.
Sử dụng bộ số liệu thí nghiệm của bảng 4.1 với đầu vào “F”,
“n”, và hàm hồi quy là tốc độ mòn (
) trong môi trường
TCVN7699-2-30 “ ”, giải bài toán tìm hàm hồi quy tốc độ mòn [8,
10] được:

Tốc độ mòn khi VMĐB làm việc trong môi trường TCVN
7699-2-30 và không bôi trơn:
(m/h)
(4.6)
Sử dụng hệ số  - hệ số tuổi thọ giữa có bôi trơn và không bôi
trơn khi làm việc trong môi trường TCVN7699-2-30, tốc độ mòn khi
VMĐB làm việc trong môi trường TCVN 7699-2-30 và có bôi trơn
như sau:
(m/h)
(4.7)


(m/h)
b

Tốc độ mòn

Tốc độ mòn (m/h)

Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc tốc độ mòn vào các thông số tải
“F” và tốc độ quay “n” khi VMĐB làm việc trong môi trường TCVN
7699-2-30 và không bôi trơn được thể hiện trên hình 4.11, khi có bôi
trơn được thể hiện trên hình 4.12.

Hình 4.11 Đồ thị tốc độ mòn khi vít me – Hình 4.12 Đồ thị tốc độ mòn khi vít me đai ốc bi làm việc trong môi trường TCVN đai ốc bi làm việc trong môi trường TCVN
7699-2-30 và không chất bôi trơn
7699-2-30, có bôi trơn

Quan sát đồ thị tốc độ mòn khi VMĐB làm việc trong môi trường
TCVN 7699-2-30 (hình 4.11 và hình 4.12) cho thấy:

20


- Tốc độ mòn là đồng biến và phụ thuộc chính vào hai thông số chế
độ làm việc: Tải, tốc độ
- Sự phụ thuộc tốc độ mòn vào tải lớn hơn so với sự phụ thuộc mòn
vào tốc độ.
- Khi tải càng lớn thì ảnh hưởng của tốc độ quay trục vít me tới tốc
độ mòn càng cao.
- Khi tốc độ quay trục vít me càng lớn thì ảnh hưởng của tải vào tốc
độ mòn càng cao.
4.2. Tuổi thọ, độ tin cậy của VMĐB khi làm việc trong môi
trƣờng Việt Nam.
Với hệ số tuổi thọ
đã được QHTN để tìm hàm hồi quy,
tuổi thọ VMĐB khi làm việc trong môi trường TCVN 7699-2-30
được tính theo công thức:
khi không bôi trơn và
khi có bôi trơn.
Theo số liệu thực nghiệm được tổng hợp thể hiện trong bảng
4.9, đã xác định được hàm hồi quy hệ số tuổi thọ theo môi trường
TCVN 7699-2-30, không bôi trơn mk. Để xác định độ tin cậy của mk
cần tính độ lệch chuẩn của hệ số tuổi thọ VMĐB theo môi trường
theo TCVN7699-2-30 và không sử dụng chất bôi trơn. Bảng 4.10
thống kê các hệ số tuổi thọ thực nghiệm để xác định độ lệch chuẩn
Bảng 4.10 Các giá trị xác định độ lệch chuẩn
STN
1
2
3

4
5

Tên thí nghiệm
TN1
TN2
TN3
TN4
TN5
Kỳ vọng

mk
0,1312
0,1514
0,1481
0,1385
0,1372
̅̅̅̅

̅̅̅̅)2
0,0001039
0,0001002
4,548E-05
8,351E-06
1,793E-05
 = 0,000275822
(

Độ lệch chuẩn hệ số tuổi thọ mk:
*

∑(

̅̅̅̅) +

= 0,0083
Do độ tin cậy của thực nghiệm ở mức 95% (đáp ứng tiêu chuẩn
Fisher với mức ý nghĩa 0,05), vì vậy độ tin cậy thực tế của hệ số tuổi
thọ “mk” kể trên sẽ là tích độ tin cậy của thực nghiệm (95%) và độ tin
cậy của tuổi thọ theo ISO.
Tra bảng Laplace để xác định hệ số zb ứng với các mức độ tin
cậy [6]. Với độ tin cậy 95% của hàm hồi quy,  zb=1,96
Khoảng giá trị của mk ứng với độ tin cậy 95%, được cho bởi
công thức:
21


̂
Bảng 4.11 Khoảng giá trị
Theo ISO
Độ tin
Hệ số
cậy
độ tin cậy
1
2
90%
far = 1,00
95%
far = 0,62

96%
far = 0,53
97%
far = 0,44
98%
far = 0,33
99%
far = 0,21

STT

1
2
3
4
5
6

Tương tự, với  =

̂

(4.11)

ứng với các độ tin cậy thực tế
Thực nghiệm
Độ tin
cậy
3

Hê số tuổi thọ bổ sung

Độ tin cậy

4

5=1*3
85,50
90,25
91,20
92,15
93,10
94,05

95%

̂

95%

̂

Thực tế
Hệ số tuổi thọ theo
độ tin cậy “far . mk”
6=2*4
1,00.( ̂
0,62.( ̂
0,53.( ̂
0,44.( ̂

0,33.( ̂
0,21.( ̂

)
)
)
)
)
)

= 1,68 tìm được từ (4.2), độ lệch chuẩn của

hệ số tuổi thọ khi có bôi trơn:
*

∑(

̅) +

*

∑(

̅̅̅̅) +

= 0,014
Khoảng giá trị của m ứng với với các độ tin cậy thực tế:

(4.12)

Bảng 4.12 Khoảng giá trị m ứng với độ tin cậy thực tế
STT
1
2
3
4
5
6

Độ tin cậy thực tế
85,50
90,25
91,20
92,15
93,10
94,05

Hệ số tuổi thọ
1,00 . ( ̂
0,62 . ( ̂
0,53 . ( ̂
0,44 . ( ̂
0,33 . ( ̂
0,21 . ( ̂

)
)
)
)
)

)

Kết luận chương 4
Khi VMĐB làm việc trong môi trường theo TCVN 7699-2-30,
công thức tuổi thọ theo ISO cần bổ xung thêm hệ số tuổi thọ “m”:
“Lh mt= m . Lh iso”. Trong đó hệ số tuổi thọ môi trường khi có bổ sung
bôi trơn là ̂ và được tính theo (4.3). Khi không bổ sung bôi trơn, hệ
số tuổi thọ môi trường là ̂ và được tính theo (4.1).
Công thức tính tuổi thọ của ISO có mức tin cậy 90%, khi yêu
cầu mức tin cậy cao hơn thì phải nhân với hệ số độ tin cậy far. Với
mức tin cậy của thí nghiệm (95%): Độ tin cậy thực tế m là 86%
tương ứng với mức tin cậy của 90% của ISO; Độ tin cậy thực tế m là
94% tương ứng với mức tin cậy 99% của ISO.
Tốc độ mòn VMĐB khi làm việc trong môi trường TCVN
7699-2-30, không bổ sung bôi trơn tính theo (4.6) khi có bổ sung bôi
trơn tính theo (4.7). Trong đó, hệ số tuổi thọ giữa có bổ sung bôi trơn
và không bổ sung bôi trơn  = 1,68.

22


Với mức tin cậy từ 86% đến 94%, khi không bổ sung bôi trơn,
hệ số tuổi thọ theo môi trường của VMĐB “mk” tương ứng từ
1,00.( ̂
) đến 0,21.( ̂
); Khi có bổ sung bôi
trơn, hệ số tuổi thọ theo môi trường của VMĐB “m” tương ứng
1,00.( ̂
) đến 0,21.( ̂
).

So với khi VMĐB làm việc trong môi trường và bôi trơn theo
quy định của ISO, VMĐB làm việc trong môi trường TCVN 7699-230: Khi có bổ sung bôi trơn, lượng mòn VMĐB tăng lên khoảng
1/0,2374  4,21 lần; Khi không bổ sung bôi trơn, lượng mòn tăng lên
khoảng 1/0,1413  7,08 lần. Tương ứng là tuổi thọ VMĐB lần lượt
giảm đi 4,21 và 7,08 lần.
KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN
Luận án đã thực hiện đầy đủ nội dung nghiên cứu và đạt được
mục đích đề ra. Những kết quả đạt được và đóng góp mới của đề tài
cụ thể là:
Môi trường nhiệt đới ẩm của Việt Nam đặc trưng bởi TCVN
7699-2-30 có ảnh hưởng rõ rệt tới tuổi thọ và độ tin cậy của VMĐB.
Quy hoạch thực nghiệm với ước lượng chu kỳ lấy mẫu 24h là phù
hợp. Thiết bị thí nghiệm, hệ thống đo có độ chính xác và độ tin cậy
đáp ứng yêu cầu của quy hoạch thực nghiệm đo mòn VMĐB.
Khi VMĐB làm việc trong môi trường TCVN 7699-2-30, công
thức tuổi thọ theo ISO cần bổ sung thêm hệ số tuổi thọ môi trường m:
“Lh mt= m.Lh iso”, trong đó hệ số tuổi thọ môi trường khi có bổ sung
bôi trơn là “ ̂”, tính theo (4.3). Khi không bổ sung bôi trơn là “ ̂ ”,
tính theo (4.1).
Công thức tính tuổi thọ của ISO có mức tin cậy 90%, khi yêu
cầu mức độ tin cậy cao hơn thì phải bổ sung hệ số độ tin cậy far [39].
Với mức tin cậy của thực nghiệm là 95%: Độ tin cậy thực tế m là
86% tương ứng với mức tin cậy của 90% của ISO; Độ tin cậy thực tế
m là 94% tương ứng với mức tin cậy 99% của ISO.
Trong môi trường theo TCVN 7699-2-30, tốc độ mòn VMĐB:
khi không bổ sung bôi trơn tính theo công thức (4.6), khi có bổ sung
bôi trơn tính theo công thức (4.7). Trong đó, hệ số tuổi thọ giữa bổ
sung bôi trơn và không bổ sung bôi trơn là  = 1,68.
Với mức tin cậy từ 86% đến 94%: Khi không bổ sung bôi trơn,
hệ số tuổi thọ theo môi trường của VMĐB “mk” thay đổi tương ứng

23


từ 1,00.( ̂
) đến 0,21.( ̂
); Khi bổ sung bôi
trơn, hệ số tuổi thọ theo môi trường của VMĐB “m” tương ứng
1,00.( ̂
) đến 0,21.( ̂
).
So với VMĐB làm việc trong môi trường theo quy định của
ISO, VMĐB làm việc trong môi trường theo TCVN 7699-2-30: Khi
có bổ sung bôi trơn, lượng mòn tăng lên khoảng 4,21 lần; Khi không
bổ sung bôi trơn, lượng mòn tăng lên khoảng 7,08 lần. Tương ứng là
tuổi thọ VMĐB lần lượt giảm đi 4,21 và 7,08 lần.
KHUYẾN NGHỊ
Kết quả nghiên cứu cho thấy môi trường nhiệt ẩm biến đổi với
biên độ và tốc độ lớn (TCVN 7699-2-30 - môi trường đặc trưng của
khí hậu Việt Nam, đặc biệt là miền Bắc Việt Nam) có ảnh hưởng lớn
đến tuổi thọ và độ tin cậy. Cần phải quan tâm đến ảnh hưởng của môi
trường:
- Trong trường hợp chung, tuổi thọ và độ tin cậy tính toán theo
tiêu chuẩn ISO khi VMĐB làm việc trong môi trường có tác
động nhiệt ẩm theo TCVN 7699-2-30 sẽ bị suy giảm rõ rệt.
Cần phải điều chỉnh bằng hệ số m để xác định chính xác hơn.
- Có kế hoạch vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế phù
hợp với điều kiện sử dụng - điều kiện môi trường nhiệt ẩm.
- Lắp đặt và vận hành máy trong điều kiện môi trường sản xuất
đảm bảo không trong phạm vi của TCVN 7699-2-30.
7. Các kết quả mới

Luận án đã đưa ra được phương pháp xác định mòn dọc trục của
VMĐB trên thiết bị thử nghiệm với điều kiện tải và tốc độ quay thay
đổi, chịu tác động của môi trường theo TCVN 7699-2-30. Luận án đã
đưa ra hệ số tuổi thọ bổ sung vào công thức tính tuổi thọ của VMĐB
theo ISO3408 khi làm việc trong môi trường theo TCVN 7699-2-30
và đồng thời xác định được sự biến thiên hệ số tuổi thọ m theo độ tin
cậy trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam.

24