Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ tin cậy và chính xác của thiết bị hiệu chuẩn đầu đo mô men xoắn 1000 nm, đạt sai số (0,1 0,05)%

B

GIÁO D C VÀ ðÀO T O

TRƯƠNG ð I H C NÔNG NGHI P HÀ N I
-----------------

------------------

T TH THUÝ

NGHIÊN C U GI I PHÁP NÂNG CAO ð

TIN C Y

VÀ CHÍNH XÁC C A THI T B HI U CHU N ð U
ðO MÔ MEN XO N 1000 Nm, ð T SAI S
( 0,1 – 0,05 )%

LU N VĂN TH C SĨ K THU T

Chun ngành: ði n khí hố s n xu t nông nghi p và nông thôn
Mã s : 60.52.15
Hư ng d n khoa h c: PGS – TS Tr n M nh Hùng

Hà N i – 2010

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... i


L I CAM ðOAN

Tơi xin cam đoan đây là lu n văn c a riêng tôi. Các s li u, k t qu nêu
trong lu n văn là trung th c, chính xác.
Tơi xin cam đoan r ng các thơng tin trích d n trong lu n văn đ u ñã ñư c
ghi rõ ngu n g c.

Hà n i, ngày tháng

năm 2010

H c viên

T Th Thuý

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... ii


L I C M ƠN
Sau 2 năm h c t p và nghiên c u t i trư ng ð i h c Nơng Nghi p Hà
N i, tơi đã hoàn thành lu n văn th c sĩ k thu t v i ñ tài:
"NGHIÊN C U GI I PHÁP NÂNG CAO ð

TIN C Y VÀ CHÍNH

XÁC C A THI T B HI U CHU N ð U ðO MÔ MEN XO N 1000 Nm,
ð T SAI S ( 0,1 – 0,05 )%”
Tôi xin trân thành c m ơn B môn ði n K Thu t - Khoa Cơ ði n, Vi n
Sau ñ i h c - Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i ñã t o m i ñi u ki n
thu n l i cho tơi trong q trình h c t p và nghiên c u.
Tôi xin trân thành c m ơn các Th y giáo, cơ giáo đã t n tình gi ng d y,
hư ng d n, truy n ñ t nh ng kinh nghi m, ñóng góp cho tơi nhi u ý ki n q

báu đ tơi hồn thành b n lu n văn này.
Tơi xin đư c bày t lịng kính tr ng và bi t ơn sâu s c t i Th y giáo
PGS - TS. Tr n M nh Hùng - Vi n Cơ ñi n Nông Nghi p và công ngh sau
thu ho ch, đã t n tình hư ng d n, đóng góp ý ki n q báu, giúp đ tơi vư t
qua nh ng khó khăn trong q trình nghiên c u đ hồn ch nh lu n văn.
Tơi xin đư c bày t lịng bi t ơn đ n Ban giám hi u và lãnh ñ o Trư ng
Trung c p Giao thông v n t i Mi n B c - nơi tơi cơng tác đã t o m i ñi u ki n
thu n l i nh t ñ tơi hồn thành nhi m v h c t p và nghiên c u.
Tơi xin đư c c m ơn các b n bè, đ ng nghi p, gia đình và ngư i thân đã
đ ng viên khích l tơi trong q trình h c t p và hồn thành lu n văn.

Hà n i, ngày tháng

năm 2010

H c viên
T Th Thuý

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... iii


M CL C
Trang
L i cam ñoan

1

L i c m ơn

2

M cl c

3

Danh m c các ch vi t t t và kí hi u

6

Danh m c các b ng

7

Danh m c các hình v , đ th

8

M

ð U

9

I- Tính c p thi t c a ñ tài

9

II- M c tiêu c a ñ tài

9

III- Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a lu n văn

10

CHƯƠNG 1: T NG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN C U NG
D NG THI T B HI U CHU N ð U ðO MÔ MEN XO N
TRONG LĨNH V C CƠ ðI N

11

1.1. Khái qt chung

11

1.1.1. Cơng ngh đo mơ men xo n

11

1.1.2.

12

ng d ng đ u đo mơ men xo n trong lĩnh v c cơ ñi n

1.1.3. S c n thi t ph i hi u chu n ñ u ño mô men xo n

13

1.1.4. Thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n

15

1.2. Tình hình nghiên c u ng d ng cơng ngh đo mơ men xo n ngoài
nư c

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... iv

16


1.3. Tình hình nghiên c u ng d ng trong nư c

18

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP, N I DUNG
VÀ PHƯƠNG TI N NGHIÊN C U

19

2.1. Phương pháp nghiên c u

19

2.2. N i dung nghiên c u

20

2.3. Phương ti n nghiên c u

20

CHƯƠNG 3:CƠ S KHOA H C VÀ TH C TI N ð HOÀN THI N
H TH NG THI T B HI U CHU N ð U ðO MÔ MEN XO N

21

3.1.Khái qt chung

21

3.1.1. ð u đo mơmen xo n

21

3.1.2.Thi t b ño lư ng ñi n t h p b

22

3.1.3.Thi t b gây t i hi u chu n ñ u đo mơmen xo n và các đ c trưng
chính
3.2.

ng d ng ph n m m Solid works 2009 thi t k hồn thi n cánh tay

địn hi u chu n

25
32

3.2.1. ð c ñi m c a ph n m m Solid works.

32

3.2.2. S d ng COSMOS WORKS 2009 mô ph ng tính tốn

34

CHƯƠNG 4:GI I PHÁP NÂNG CAO ð TIN C Y VÀ CHÍNH XÁC
C A THI T B HI U CHU N ð U ðO MÔ MEN XO N 1000 Nm,

40

ð T SAI S (0,1 – 0,05)%
4.1. Hi n tr ng thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n hi n có (1000
Nm, sai s 0,2%)

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... v

40


4.1.1. Nguyên lý hi u chu n ñ u ño mơmen xo n

43

4.1.2. D i đo và c p chính xác c a thi t b

45

4.1.3. C p cánh tay địn-qu cân

46

4.1.4.

48

đ kh u n tr c truy n mơmen xo n

4.1.5. Cơ c u liên k t và c ñ nh ñ u ño v i tr c truy n mơmen xo n

49

4.1.6. Thi t b đo lư ng ñi n t h p b

50

4.1.7. Ph n cơ khí c a h th ng ño

53

4.1.8. S li u th c nghi m

55

4.2. Gi i pháp nâng c p

56

CHƯƠNG 5: ðÁNH GIÁ HI U QU NÂNG C P
THI T B HI U CHU N ð U ðO MÔ MEN XO N 1000 Nm

59

5.1. ðánh giá hi u qu nâng c p

59

5.2. ð chính xác c a h th ng thi t b hi u chu n

62

K T LU N VÀ KI N NGH

66

TÀI LI U THAM KH O

67

PH L C

68

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... vi


DANH M C CÁC CH

VI T T T VÀ KÍ HI U

AC: Ngu n ñi n xoay chi u
DC: Ngu n đi n m t chi u
ðKðBð: ð khơng đ m b o đo
PNT: Phịng thí nghi m
KHCN: Khoa h c công ngh
TCVN: Tiêu chu n Vi t Nam

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... vii


DANH M C CÁC B NG
B ng 3.1- Ví d v d u hi u và m t s cách phân lo i đ u đo mơmen xo n
B ng 4.1- Thơng s k thu t chính c a h th ng thi t b hi u chu n
B ng 4.2- S li u th c nghi m th kh năng ch u t i và xác đ nh mơmen ma
sát
B ng 4.3- S li u th c nghi m ñ u ño mômen xo n trên thi t b hi u chu n
B ng 4.4- So sánh các thông s cơ b n c a v t li u Inox và Nhôm

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... viii


DANH M C CÁC HÌNH V , ð
Hình 1.1- C u đo đi n tr

TH

ng su t

Hình 1.2- ð u đo mơmen xo n ki u truy n tín hi u khơng ti p xúc
Hình 1.3-

ng d ng đ u ño mô men xo n trong b th công su t

Hình 1.4 - Máy đào rãnh tr ng mía
Hình 1.5- Máy g t đ p liên h p
Hình 1.6- Máy phay đ t
Hình 1.7- Ngun lý t o t i mơ men xo n chu n
Hình 1.8- Thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n đơn gi n
Hình 1.9- Thi t b hi u chu n đ u đo l c/mơ men ki u cánh tay địn-kh i
lư ng chu n tĩnh
Hình 1.10- Thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n c a M
Hình 1.11-H th ng hi u chu n ñ u ño momen xo n 20 kNm c a HBM (ð c)
Hình 1.12- H th ng hi u chu n đ u đo mơmen xo n c a Anh qu c 2 kNm,
đ KðBð 10-5
Hình 1.13- Thi t b hi u chu n ñ u ño momen xo n c a Vibrometer (Th y sĩ)
Hình 1.14 - Hình dáng cánh tay địn và k t c u thi t b hi u chu n ñ u đo
mơmen xo n c a Hãng Norbar (Anh Qu c)
Hình 1.15 - Khung hi u chu n l c và mơ men c a Vi n Cơ đi n nơng nghi p
Hình 1.16 - M t s đ u đo mơ men xo n do Vi n cơ đi n nơng nghi p thi t k
ch t o
Hình 1.17- Sơ ñ c u trúc cơ khí thi t b hi u chu n đ u đo mơmen xo n
1000Nm, sai s 0,2%
Hình 3.1- Sơ đ d n su t chu n mômen xo n t chu n qu c gia/qu c t v đ
dài và kh i lư ng
Hình 3.2- H p b thi t b ño và ñ u ño mômen xo n

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... ix

Hình 3.3- Phân lo i đ u đo mơmen xo n theo đ c đi m ng d ng
Hình 3.4- C u trúc đ u đo mơ men xo n c u đi n tr

ng su t ch i qt

Hình 3.5- C u trúc đ u đo mơ men xo n ki u v trí góc so l ch c m ng
Hình 3.6- Minh h a liên k t cơ khí gi a đ u đo mơ men xo n v i tr c truy n
và d n ñ ng, s d ng
Hình 3.7- Sơ đ ngun lý đ u ño mômen xo n h p b c u ñi n tr

ng su t

truy n tín hi u đo khơng ti p xúc
Hình 3.8- Minh h a k t n i h th ng thi t b ño ñi n t - đ u đo mơmen xo n
h p b v i máy tính
Hình 3.9- Sơ đ kh i ngun lý 01 kênh ño trong thi t b ño v n năng MGC
Plus c a hãng HBM(ð c)
Hình 3.10- Sơ ñ nguyên lý hi u chu n ñ u ño mơ men xo n b ng cánh tay
địn và qu cân chu n
Hình 3.11- H th ng hi u chu n đ u đo mơ men xo n l n nh t th gi i
2MNm, đ khơng đ m b o đo 0,1%
Hình 3.12- K t c u cánh tay địn chu n có cung trịn đ u mút v i cơ c u treo
q a cân b ng dây
Hình 3.13- Sai s truy n mômen xo n trên tr c đàn h i
Hình 3.14- S d ng cơ c u truy n các ñăng ñ gi m sai s do u n tr c truy n
mơ men
Hình 3.15- M t s ki u liên k t ñ u ño mơmen xo n thơng d ng
Hình 4.1- Thi t b hi u chu n đ u đo mơmen xo n 1000 Nm, sai s 0,2%
Hình 4.2- Kh o sát đ chuy n v ñi m ñ t l c cánh tay địn chu n (1000mm x

130mm x 16mm) theo phương X v i m c t i 2000Nm
Hình 4.3- Kh o sát ñ chuy n v ñi m ñ t l c cánh tay địn chu n (1000mm x
130mm x 16mm) theo phương X v i m c t i 2000Nm

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... x


Hình 4.4- Kh o sát đ chuy n v đ u mút cánh tay địn chu n (1000mm x
130mm x 16mm) theo phương Y v i m c t i 2000Nm
Hình 4.5- Kh o sát phân b s c căng trên cánh tay địn chu n (1000mm x
130mm x 16mm) v i m c t i 2000Nm
Hình 4.6- Kh o sát phân b

ng su t trên cánh tay địn chu n

(1000mm x 130mm x 16mm) v i m c t i 2000Nm
Hình 4.7- Chi ti t c m cánh tay địn và cung treo qu cân
Hình 4.8- K t c u

ñ / trư t ch ng u n, ch ng ma sát và cơ c u căn ch nh,

g n và c ñ nh ñ u ño thi t b ñã ch t o
Hình 4.9- K t c u gá l p ñ u ño v i cơ c u truy n t i mômen v i các m t bích
cơ s .
Hình 4.10- Ki m tra/hi u chu n Thi t b ño ñi n t MGC Plus b ng B chu n
K148 (hãng HBM - ð c)
Hình 4.11- Cung đ u mút cánh tay địn chu n và cơ c u cáp treo qu cân
Hình 4.12- Các thơng s c a v t li u Nhơm 6063-T6
Hình 4.13- K t qu t i ưu cánh tay địn chu n
Hình 4.14- Thơng s cánh tay địn chu n t i ưu

Hình 4.15- Kh o sát đ chuy n v ñi m ñ t l c cánh tay ñòn chu n (1000mm
x 300mm x 15mm)theo phương X v i m c t i 2000Nm (theo chi u ngang
UX)
Hình 4.16- Kh o sát ñ chuy n v ñ u mút cánh tay địn chu n (1000mm x
300mm x 15mm) theo phương Y v i m c t i 2000Nm (chi u th ng đ ng UY)
Hình 4.17- Chuy n v t ng c ng URES
Hình 4.18- Ph n l c theo hư ng X (RFX)
Hình 4.19- S c căng tương đương ( ESTRN)
Hình 4.20-

ng su t phân b (Von Mises)

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... xi


Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... xii


M

ð U

I.Tính c p thi t c a đ tài
K thu t đo mơ men xo n đư c ng d ng r ng rãi trong các lĩnh v c
nghiên c u tri n khai khoa h c công ngh , t đ ng hố s n xu t và qu n lý
ch t lư ng thi t b cơ ñi n trong các dây truy n s n xu t ch bi n ñ ng b .
Trong các h th ng ño lư ng, hi u chu n ñ u đo mơ men xo n nh m xác
đ nh đ c tính cơ, chi phí cơng su t đ u tr c cơ c a ñ ng cơ ñi n, ñ ng cơ ñ t
trong và giám sát ñi u khi n quá trình nh m tăng hi u su t và gi m chi phí
năng lư ng.

Hi n nay

các nư c tiên ti n, h u h t các phịng thí nghi m, vi n nghiên

c u, các nhà ch t o thi t b hi u chu n đ u đo mơmen xo n đang s d ng các
h th ng thi t b hi u chu n d a trên ngun lý cánh tay địn - kh i lư ng
chu n, có d i đo t 0,06 ñ n 20000 Nm, sai s t 0,01 ñ n 0,1% . Tuy nhiên,
ph n l n các thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n là do các phịng thí
nghi m, vi n nghiên c u, các nhà ch t o t xây d ng đ lưu hành n i b (ví
d : h th ng băng phanh, ma sát…). Bên ngoài các phịng thí nghi m này vi c
hi u chu n các đ u đo mơmen xo n h u như r t ít đư c bi t đ n.
Vi t Nam, r t ít cơ s đư c trang b thi t b hi u chu n ñ u đo mơmen
xo n chun d ng. Năm 2007, Phịng thí nghi m Cơ ñi n VILAS019 - Vi n
Cơ ñi n Nông Nghi p và công ngh sau thu ho ch ñã ñ u tư nghiên c u ch
t o thi t b hi u chu n ñ u ño mô men xo n 1000 Nm, sai s 0,2%.
ð tăng cư ng năng l c ño lư ng cho thi t b hi u chu n đ u đo mơmen
xo n 1000 Nm, sai s 0,2% c a Phịng thí nghi m Cơ đi n VILAS 019 hi n có,
nh m ph c v t t hơn cho vi c nghiên c u tri n khai khoa h c công ngh , ñào
t o trên ñ i h c, s n xu t và qu n lý ch t lư ng trong th i kỳ h i nh p kinh t
khu v c và toàn c u...Vi c: "Nghiên c u gi i pháp nâng cao ñ tin c y và

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 1


chính xác c a thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n 1000 Nm, ñ t sai s
( 0,1 - 0,05 )% " là vi c làm c n thi t có ý nghĩa khoa h c và th c ti n.
II. M c tiêu c a ñ tài
“Nghiên c u gi i pháp nâng cao đ tin c y và chính xác c a thi t b
hi u chu n ñ u ño mơ men xo n 1000 Nm, đ t sai s ( 0,1 - 0,05 )% ".
Trong đó, trên cơ s nghiên c u gi i pháp đ hồn thi n nguyên lý k t c u, v t

li u, ñ m b o ñ b n, gi m sai s u n, ma sát các b ph n c u thành quan
tr ng c a thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n 1000 Nm, sai s 0,2% hi n
có c a Phịng thí nghi m Cơ ñi n VILAS019 - Vi n Cơ ñi n Nông Nghi p và
công ngh sau thu ho ch ñ ñư c sai s yêu c u là : (0,1 - 0,05 )%
III. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a lu n văn
-V khoa h c: Lu n văn góp ph n chu n hố và hồn thi n phương
pháp nghiên c u thi t k , ch t o các lo i thi t b hi u chu n ñ u ño mômen
xo n ph bi n trong th c t .
-V th c ti n: K t qu thu ñư c c a đ tài góp ph n hồn thi n thi t b
hi u chu n đ u đo mơ men xo n hi n có c a phịng thí nghi m VILAS019,
hư ng t i ñ t ñư c các tính năng k thu t tương đương năng l c c a các
phịng thí nghi m trong khu v c và qu c t . Ti t ki m kho ng 30÷40% kinh
phí đ u tư so v i nh p ngo i. ðáp ng t t các nhu c u th c ti n c a Phịng thí
nghi m Cơ ñi n VILAS019 thu c H th ng phịng thí nghi m qu c gia
VILAS.

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 2


CHƯƠNG 1:T NG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN C U
NG D NG THI T B HI U CHU N ð U ðO MÔ MEN
XO N TRONG LĨNH V C CƠ ðI N
1.1. Khái qt chung
1.1.1. Cơng ngh đo mơ men xo n
Cơng ngh đo mơ men xo n đư c xem có kh i đ u t năm 1678, khi
Robert Hooke cơng b đ nh lu t Hooke:
“Trong giai đo n ñàn h i, ng su t t l thu n b c nh t v i bi n d ng”
σ = E.ε = E.∆l/l
Trong đó :

(1.1)

σ : ng su t ( s c căng ) (N/m2)
E : mơđun đàn h i c a v t li u (N/m2)
ε = ∆l/l : bi n d ng dài tương ñ i
∆l : Bi n d ng dài tuy t ñ i (s thay đ i kích thư c tuy t

đ i c a v t th trư c và sau khi bi n d ng) (m)
l : kích thư c trư c khi bi n d ng (m)
Năm 1833, Hunter Christie ñã ch ng minh r ng có th đo đư c s bi n
ñ i r t nh c a ñi n áp b ng m ch c u ñi n tr (sau g i là c u ño ñi n tr

ng

su t Wheatston) (hình 1.1)
C u đo đư c s bi n ñ i ñi n áp c c nh UM (v i ngu n đi n áp ni c u
U0) t l v i su t bi n ñ i r t nh ∆R c a ñi n tr
UM/U ~ ∆R/R

ng su t R theo bi u th c:
(1.2)

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 3


b)

a)

Hình 1.1 - C u đo đi n tr ng su t

a) C u Wheatston; b) Su t bi n ñ i ñi n tr ph thu c t l bi n d ng dài

ð n năm 1856, Thomson (Lord Kelvin) tìm ra m i quan h gi a bi n
d ng dài cơ h c v i ñi n tr c a chính dây d n đó.
Năm 1938 , Prof Ruge ch ra ph n t c m bi n ñi n tr

ng su t dây d n

ñ u tiên ki u mi ng dính dán lên b m t bi n d ng b ng keo chuyên dùng.
Sau ñó 3 năm xu t hi n các lo i ñi n tr

ng su t công nghi p, thúc ñ y s

phát tri n c a cơng ngh đo k thu t c u ño ñi n tr
Năm 1952, c m bi n ñi n tr

ng su t.

ng su t màng m ng ra ñ i v i nhi u tính

năng vư t tr i đư c thương m i hóa r ng rãi.
Nh v y l n đ u tiên đ u đo mơmen xo n tĩnh t i (Stantionary torque
transducer) ñư c nghiên c u ch t o và ñưa vào s d ng ñ ño ñ ng lư ng
mômen c n trong nghiên c u th nghi m cơ h c, và sau đó phát tri n thành
gi i pháp đo mơmen tr c truy n đ ng quay, có th truy n tín hi u t tr c quay
trịn v máy đo tĩnh t i b ng h th ng ch i quét ti p ñi n ho c khơng ti p
xúc…(hình 1.2)

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 4

V
ñ u ño

Bi n áp quay và m ch ñi n t

Chuy n đ i góc quay

Tr c truy n ñ ng

Chuy n ñ i góc quay, bi n áp quay và m ch đi n t

Hình 1.2 - ð u đo mơmen xo n ki u truy n tín hi u khơng ti p xúc
a) Hình dáng bên ngồi; b) k t c u

Ngày nay đ u đo mơmen xo n ñư c ng d ng r ng rãi trong các lĩnh
v c nghiên c u tri n khai, ñào t o, t ñ ng hoá s n xu t và qu n lý ch t lư ng
cơ ñi n. Trong các tr m ño lư ng th nghi m, hi u chu n đ u đo mơ men
xo n nh m xác đ nh đ c tính cơ và cơng su t c a đ ng cơ đi n, ñ ng cơ ñ t
trong, và nhi u ng d ng khác (hình 1.3)

Phanh

ð u đo mơmen

a)

ð ng cơ đi n

Phanh

ð u đo mơmen

ð ng cơ đ t trong

b)

Hình 1.3 - ng d ng ñ u ño momen xo n trong b th cơng su t
a) đ ng cơ ñi n; b) ñ ng cơ ñ t trong

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 5


1.1.2.

ng d ng đ u đo mơ men xo n trong lĩnh v c cơ đi n.

- ðo chi phí cơng su t tr c truy n đ ng quay máy đào rãnh tr ng mía
trên băng th nghi m (ð tài Khoa h c cơng ngh , đào t o trên ð i h c c a
Vi n Cơ ñi n nông nghi p và công ngh sau thu ho ch). (Hình 1.4)

Hình 1.4 - Máy đào rãnh tr ng mía
- ðo chi phí cơng su t tr c truy n ñ ng quay máy g t ñ p liên h p ngoài
hi n trư ng (ð tài Khoa h c cơng ngh c a Vi n Cơ đi n nông nghi p và
công ngh sau thu ho ch). (Hình 1.5)

Hình 1.5 - Máy g t đ p liên h p

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 6

- ðo chi phí cơng su t tr c truy n đ ng quay máy phay đ t ngồi hi n
trư ng (ð tài Khoa h c công ngh c a Vi n Cơ đi n nơng nghi p và cơng
ngh sau thu ho ch). (Hình 1.6)

Hình 1.6 - Máy phay ñ t
1.1.3. S c n thi t ph i hi u chu n đ u đo mơ men xo n
Hi n nay, nhi u đ u đo mơmen xo n tr c truy n ñ ng quay ñư c s
d ng trong nghiên c u tri n khai, ñào t o v.v. trong th c ti n khơng đư c hi u
chu n/ki m tra k thu t, khi phát hi n b h ng hóc m i tìm tr giúp; Th c
hi n hi u chu n ñ u đo mơ men xo n đáp ng nhu c u qu n lý ch t lư ng,
hàng rào k thu t địi h i gay g t v s phù h p v i các chu n m c qu c t ,
v i TCVN ISO/IEC 17025, khi Vi t nam là thành viên WTO, ASEAN…

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 7


Trong s n xu t nông nghi p

nư c ta ñã và ñang s d ng hàng ch c

nghìn máy ñ ng l c, bao g m ñ ng cơ diezen, ñ ng cơ ñi n ho c máy kéo
(như MTZ-50/80, Yanmar, Kubota, ðông Phương H ng, Bông Sen – 20, 12),
có có d i cơng su t khá r ng (cơng su t đ n 50÷100kW), t c đ quay t vài
trăm đ n vài nghìn vịng/phút, mơ men xo n t dư i 150 ñ n trên 1000Nm...
liên h p v i máy công tác ph c v các khâu trư c, trong và sau thu ho ch...
c n ñư c giám sát ch t lư ng.
Vi c ch t o, l p ráp, nh p kh u, s d ng máy ñ ng l c khá tuỳ ti n,
khơng qua khâu đánh giá tình tr ng cơng su t, ch t lư ng làm vi c, gây t n
th t và lãng phí ti n c a, cơng s c...

ð

đ m b o đ

chính xác và tin c y c a k t qu

ño lư ng th

nghi m/ki m tra đánh giá cơng su t và ch t lư ng máy ñ ng l c c n thi t ph i
th c hi n hi u chu n đ u đo mơmen xo n tr c truy n đ ng trư c và sau khi
th nghi m.
Thơng thư ng, các đ u đo mơmen xo n đư c ki m tra/hi u chu n trư c
và sau khi ti n hành thí nghi m, ho c sau s a ch a hay khi có nghi ng nh
thi t b hi u chu n chuyên dùng ñ ñánh giá sai s c a ñ u ño so v i giá tr
chu n.
1.1.4. Thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n
Thi t b hi u chu n đ u đo mơmen xo n có ch c năng gây t i chu n đ t
lên cơ c u (ñ u ño) c n hi u chu n, hi n th và so sánh k t qu ño ñư c v i
giá tr chu n, sai s h th ng ph thu c ch y u vào c p chính xác c a qu
cân (l c k m u), c a cánh tay địn, thi t b ño ñi n t h p b ...
thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n thì t i mơmen xo n đư c tính
b ng tích c a l c chu n và đ dài cánh tay địn chu n:
T = F x L (1.3)

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 8


Trong đó:
T : T i mơmen xo n (Nm)
F : L c chu n (L c chu n b ng tích s c a kh i lư ng qu cân chu n và

gia t c tr ng trư ng) (N)
L : ð dài cánh tay địn chu n (m).

Torque
transducer

Beam

Weight

Hình 1.7 - Nguyên lý t o t i mô men xo n chu n
Trong hình 1.7 gi i thi u thi t b hi u chu n đ u đo mơmen xo n có k t
c u đơn gi n, mơmen xo n chu n t o ra b ng tích s gi a cánh tay địn và
kh i lư ng (l c) ñ t lên ñ u ño momen xo n.
1.2. Tình hình nghiên c u

ng d ng cơng ngh đo mơ men xo n

ngồi nư c
T nh ng năm ñ u c a th k 20, thi t b hi u chu n đ u đo mơmen
xo n s d ng trong th c t có k t c u r t đơn gi n.
M t ví d đó là cơ c u hi u chu n c a máy kéo xích t i hi n trư ng, d a
trên nguyên lý kh i lư ng và cánh tay ñòn chu n. Cơ c u hi u chu n này có
sai s l n (≥ ±5%) do kh năng l p đ t, căn ch nh và duy trì chính xác chi u
dài cánh tay địn chu n th p, do khó duy trì thăng b ng phương ngang, nh

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 9


hư ng c a l c u n/xo n do cánh tay địn khơng đ i x ng… (Hình 1.8)

Ơ

Hình 1.8 – Thi t b hi u chu n ñ u đo mơ men xo n đơn gi n
1- đ u cánh tay địn n i v i tr c truy n ñ ng;
2- qu cân chu n;
3- Tr c truy n đ ng;
Nh ng năm 1960, Liên xơ s

d ng r ng rãi k thu t ño bi n d ng,

l c/momen trong nghiên c u và th nghi m. Công vi c hi u chu n các lo i
ñ u ño bi n d ng d a trên ngun lý cánh tay địn - kh i lư ng chu n tĩnh và
ph bi n ñư c ti n hành trên các thi t b hi u chu n m t c p (h s truy n
1:20) ho c thi t b hi u chu n hai c p (h s truy n 1:80) r t c ng.k nh, khó
gá l p, khơng th hi n thi t b ño. Sai s thi t b ño l n, n m trong kho ng
(1÷5)% . (Hình 1.9)

5

4
3

6

2

2
1
a)

b)

Hình 1.9 - Thi t b hi u chu n ñ u ño l c/momen ki u cánh tay địnkh i lư ng chu n tĩnh a) M t c p; b) Hai c p
1- Thanh ñ ; 2- ñ u ño; 3- Thanh ñ ng; 4- ñ i tr ng;
5- Cánh tay ñòn; 6- thanh treo qu cân.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 10


Ngày nay, v i s phát tri n nhanh chóng c a các ngành k thu t ñi n t
tin h c và cơ khí ch t o...đã làm thay ñ i g c r công ngh và thi t b hi u
chu n ñ u ño, r t nhi u phịng thí nghi m cung c p các d ch v ño lư ng và
hi u chu n các trang thi t b ño thu c các lĩnh v c ñ dài, kh i lư ng, áp su t.
K thu t c u ño ñi n tr

ng su t hi n nay v n là phương ti n h u hi u

đ đo đánh giá cơng su t, năng lư ng và xu th bi n thiên c a các ñ i lư ng
quan tâm như ñ bi n d ng và gi i h n b n c a các chi ti t, k t c u máy, giám
sát đi u khi n qúa trình đ nâng cao hi u su t ti t ki m năng lư ng... (ð ng
cơ ñi n, ñ ng cơ ñ t trong, …).
Hi n nay,

các nư c tiên ti n như ð c, Anh, M , Nga... ñã nghiên c u

phát tri n cơng ngh đo lư ng đ bi n d ng, l c/mơmen b ng k thu t đi n tr
ng su t đ t trình đ r t cao.
H th ng thi t b hi u chu n ñ u ño mômen xo n c a Hãng RS và PCB
Piezotronic (M ), kh c ph c ñư c các như c ñi m c a các thi t b trư c đó,
có c p chính xác và đ

n ñ nh cao. Thi t b hi u chu n ñư c b trí trên giá

ñ ch u l c ch c ch n, h cánh tay địn - kh i lư ng chu n, giá ñi u ch nh góc
n i đư c ch t o cơ khí chính xác, ñ u ño và thi t b ño lư ng đi n t đư c
ch n thích h p, ñã làm tăng ñáng k d i ño và c p chính xác c a thi t b - cho
phép ñ t ñ không ñ m b o ño t i 0,05% (Hình 1.10)

Hình 1.10 - Thi t b hi u chu n đ u đo mơ men xo n
a)2000 Nm c a Hãng RS (M ); b)2800 Nm c a Hãng PCB Piezotronic (M )
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 11


H th ng hi u chu n ñ u ño mô men xo n 20 kNm tr c ngang (tr c ñ u
ño l p ngang) hi n ñ i c a Hãng HBM (ð c) d a trên nguyên lý k t c u kh i
lư ng - cánh tay địn chu n có sai s 0,01% (Hình 1.11). Tuy nhiên, đ đ t
đư c c p chính xác cao như v y thì k t c u cơ khí c a h th ng đư c thi t k ,
ch t o r t ph c t p, ph i s d ng

đ khơng khí, vi c duy trì đi u ki n thăng

b ng phương ngang c a cánh tay địn r t kh t khe, và ph i trang b ñ ng b
v i thi t b ño ñi n t k thu t s , có ph n m m qu n lý d li u thích h p, k t
n i v i máy tính... khơng phù h p v i kh năng ch t o

nư c ta...

Hình 1.11 - H th ng hi u chu n ñ u ño momen xo n 20 kNm c a HBM (ð c)
Năm 2001 Vi n ño lư ng qu c gia Anh ñã l p d án xây d ng h th ng
chu n ñ u mơmen xo n tr c đ ng (tr c đ u đo l p đ ng) có d i đo 2 kNm và
đ khơng đ m b o đo b ng 10-5. ð c ñi m c a h th ng này là s d ng cánh

tay địn chu n 2 m b ng v t li u các bon cao phân t , r t nh , ñ i x ng, s
d ng các

“khơng khí” đ puly và đ tr c truy n mơmen đ ch ng u n,

ch ng ma sát.

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 12


H th ng thi t b
hi u chu n ñ u đo
mơmen xo n đ ng b
v i thi t b đo s

có

d i đo và c p chính
xác cao, t

đ ng gia

t i, v t tư và cơng
ngh ch t o đ c bi t,
đ u tư chi phí l n..
Hình 1.12 - H th ng hi u chu n đ u đo mơmen
xo n c a Anh qu c 2 kNm, đ KðBð 10-5

( Hình 1.12)

5
6

4

7

3

8

1
2
Hình 1.13 - Thi t b hi u chu n ñ u ño momen xo n c a Vibrometer (Th y sĩ)
1- Chân ñ ; 2- Qu cân; 3- Bơm d u th y l c; 4- ñ th y l c; 5- Cánh tay
địn chu n; 6- Cơ c u gá/l p c ñ nh ñ u ño; 7- Bàn hi u chu n; 8- ð u đo.
Hình 1.13 gi i thi u h th ng cơ khí hi u chu n mô men xo n tr c ngang
2,5 kNm, sai s 0,05% do Hãng Vibrometer (Th y sĩ) ch t o, gia t i b ng tay,
có k t c u cơ khí khơng q ph c t p. Tuy nhiên, ñ ñ t c p chính xác cao, các
b ph n và k t c u cơ khí quan tr ng như 4, 5, 6, 7 ph i ñư c ch t o l p ráp

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t............ ....... 13