BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Phạm Minh Tâm
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
CỦA TẢI NGOÀI VÀ TỐC ĐỘ QUAY
ĐẾN TUỔI THỌ, ĐỘ TIN CẬY CỦA
CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY TIỆN CNC
Ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 9520103
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Hà Nội – 2023
Công trình được hoàn thành tại:
Đại học Bách khoa Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Phạm Văn Hùng
2. PGS.TS Nguyễn Thùy Dương
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ
cấp Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cụm ổ trục chính máy công cụ nói chung và máy công cụ
CNC nói riêng có độ chính xác chuyển động quay, độ cứng vững, khả
năng chống rung động, khả năng chống biến dạng nhiệt, tuổi thọ và độ
tin cậy cao. Trong quá trình làm việc, theo thời gian cụm ổ trục chính
bị mòn làm suy giảm độ cứng vững, tăng rung động và ảnh hưởng trực
tiếp đến độ chính xác gia công, độ tin cậy và tuổi thọ của máy. Nếu
cụm ổ trục chính không được bảo dưỡng, điều chỉnh kịp thời có thể
phải dừng máy để sửa chữa, thay thế, ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất
và làm tăng chi phí của doanh nghiệp.
Đánh giá chất lượng làm việc của cụm ổ trục chính máy công
cụ trong quá trình làm việc có vai trò rất quan trọng trong sản xuất.
Chất lượng làm việc của cụm ổ trục chính máy công cụ được đánh giá
chính xác và kịp thời sẽ đưa ra được thời điểm bảo dưỡng, điều chỉnh
chính xác. Nó làm tăng hiệu quả sử dụng, kéo dài tuổi thọ và tăng độ
tin cậy của cụm ổ trục chính nói riêng và máy công cụ nói chung. Chất
lượng cụm ổ trục chính máy công cụ thường được đánh giá theo chỉ
tiêu mòn, chỉ tiêu cứng vững kết hợp với phân tích rung động.
Máy công cụ nói chung và máy công cụ CNC nói riêng yêu
cầu duy trì tải đặt trước lên các cụm ổ trục chính để tăng độ cứng vững,
đảm bảo độ chính xác gia công. Khi cụm ổ trục chính máy công cụ
CNC bị mòn, tải đặt trước bị suy giảm ảnh hưởng trực tiếp đến độ
chính xác gia công. Do đó xác định thời điểm điều chỉnh cụm ổ trục
chính để duy trì tải đặt trước là rất quan trọng. Trên thực tế, đo mòn
hay đo độ cứng vững của cụm ổ trục chính là công việc khó khăn,
phức tạp, cần các công cụ trợ giúp và phải dừng máy để thực hiện theo
một quy trình chặt chẽ.
Sử dụng rung động để đánh giá chất lượng cụm ổ trục chính
là một giải pháp kỹ thuật tiên tiến, hiện đại, không phải dừng máy.
Giải pháp này phù hợp với điều kiện làm việc của máy công cụ trong
thực tiễn sản xuất. Tuy nhiên, để sử dụng kỹ thuật đo và phân tích rung
động cho cụm ổ trục chính máy công cụ CNC thì phải lượng hóa được
mối quan hệ giữa lượng mòn và độ cứng vững với giá trị đại lượng
đặc trưng của rung động theo tải ngoài và tốc độ quay. Trên cơ sở đó
xác định được ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ, độ
tin cậy cụm ổ trục chính. Các mối quan hệ nói trên thay đổi theo loại
2
máy, phạm vi công suất cụ thể, đặc điểm kết cấu cụm ổ trục chính máy
công cụ.
Chính vì vậy, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài của luận án
“Nghiên cứu ảnh hưởng của tải ngoài và tốc độ quay đến tuổi thọ,
độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC”.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
* Mục đích chung:
Nghiên cứu tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện CNC
khi tải ngoài và tốc độ quay thay đổi.
* Mục đích cụ thể:
- Xây dựng mối quan hệ phụ thuộc giữa lượng mòn và độ cứng vững
với giá trị đại lượng đặc trưng của rung động (RMS) cụm ổ trục chính
máy tiện CNC cỡ nhỏ khi tải ngoài và tốc độ quay thay đổi.
- Nghiên cứu xác định giá trị giới hạn của đại lượng đặc trưng rung
động [RMS] của cụm ổ trục chính khi tải ngoài và tốc độ quay thay
đổi.
- Nghiên cứu xác định tuổi thọ dự kiến của cụm ổ trục chính máy tiện
CNC cỡ nhỏ với các độ tin cậy khác nhau theo lượng mòn, độ cứng
vững và giá trị đại lượng đặc trưng của rung động.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
* Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là cụm ổ trục chính máy tiện CNC
Eclipse 300, với cặp ổ lăn 7210B lắp ghép kiểu lưng đối lưng (DB).
Máy có công suất 1,5kW, tốc độ vòng quay tối đa là 4.000 vòng/phút.
* Phạm vi nghiên cứu
Luận án nghiên cứu tuổi thọ, độ tin cậy của cụm ổ trục chính máy tiện
CNC Eclipse 300 theo chỉ tiêu mòn và chỉ tiêu cứng vững với giá trị
đại lượng đặc trưng của rung động RMS khi tải ngoài và tốc độ quay
thay đổi.
Các thực nghiệm tiến hành trong điều kiện mòn gia tốc (nhưng vẫn
trong giai đoạn mòn ổn định, bình thường) và mòn bôi trơn tiêu chuẩn
của cụm ổ trục chính.
Tốc độ và tải ngoài của nghiên cứu thực nghiệm phù hợp với vùng làm
việc bình thường của máy tiện CNC Eclipse 300.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
* Ý nghĩa khoa học:
Xây dựng được mối quan hệ phụ thuộc giữa lượng mòn U và độ cứng
vững J với giá trị đại lượng đặc trưng RMS của rung động cụm ổ trục
3
chính máy công cụ CNC trong điều kiện tải ngoài và tốc độ quay thay
đổi.
Lượng hóa được giá trị giới hạn của đại lượng đặc trưng rung động
[RMS] cụm ổ trục chính máy tiện CNC theo giá trị lượng mòn giới
hạn [U] và giá trị độ cứng vững giới hạn [J] trong điều kiện tải ngoài
và tốc độ quay thay đổi.
Xác định được tuổi thọ dự kiến với các độ tin cậy khác nhau của cụm
ổ trục chính theo chỉ tiêu mòn, chỉ tiêu cứng vững và giá trị đại lượng
đặc trưng của rung động.
* Ý nghĩa thực tiễn:
Đề xuất giải pháp đánh giá chất lượng làm việc của cụm ổ trục chính
không dừng máy thông qua giá trị giới hạn của đại lượng đặc trưng
rung động [RMS] xác định qua thực nghiệm.
Tuổi thọ dự kiến tính toán của cụm ổ trục chính máy công cụ CNC
trên cơ sở thực nghiệm tạo điều kiện chủ động cho việc lập kế hoạch
bảo dưỡng, sửa chữa, duy trì chất lượng gia công và tiết kiệm chi phí
sản xuất.
Kết quả nghiên cứu có thể được dùng làm tài liệu tham khảo cho các
nghiên cứu về giám sát chất lượng làm việc của các cụm ổ trục chính
các thiết bị công nghiệp và có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong
công tác giảng dạy, đào tạo có nội dung liên quan.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp nghiên cứu lý thuyết
với thực nghiệm:
- Nghiên cứu lý thuyết về độ tin cậy, tuổi thọ thiết bị trên cơ sở lượng
mòn, độ cứng vững và lý thuyết rung động. Sử dụng phương pháp
phân tích và tổng hợp khi nghiên cứu các tài liệu khoa học liên quan.
- Nghiên cứu thực nghiệm:
+ Xây dựng mô hình thực nghiệm với các yếu tố đầu vào và hàm mục
tiêu dựa trên các kết quả nghiên cứu phân tích, tổng hợp;
+ Thực nghiệm và xử lý số liệu thực nghiệm để đưa ra mối quan hệ
giữa lượng mòn và độ cứng vững với giá trị đại lượng đặc trưng của
rung động cụm ổ trục chính. Nghiên cứu sử dụng trang thiết bị đồng
bộ cũng như các công cụ, phần mềm phân tích rung động của hãng
SKF, Thụy Sĩ.
- Trên cơ sở kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, tính toán
được tuổi thọ dự kiến của cụm ổ trục chính theo các độ tin cậy.
6. Nội dung luận án