Thạc Sĩ Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ tin cậy và chính xác của thiết bị hiệu chuẩn đầu đo mô men xoắn 100

Luận văn thạc sĩ
Đề tài: 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 )%
Mô tả bị lỗi font vài chữ, tài liệu thì bình thường

MỤC LỤC
Trang
Lời cam ñoan 1
Lời cảm ơn 2
Mục lục 3
Danh mục các chữ viết tắt và kí hiệu 6
Danh mục các bảng 7
Danh mục các hình vẽ, ñồ thị 8
MỞ ðẦU 9
I- Tính cấp thiết của ñề tài 9
II- Mục tiêu của ñề tài 9
III- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG
DỤNG THIẾT BỊ HIỆU CHUẨN ðẦU ðO MÔ MEN XOẮN
TRONG LĨNH VỰC CƠ ðIỆN
11
1.1. Khái quát chung 11
1.1.1. Công nghệ ño mô men xoắn 11
1.1.2. Ứng dụng ñầu ño mô men xoắn trong lĩnh vực cơ ñiện 12
1.1.3. Sự cần thiết phải hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn 13
1.1.4. Thiết bị hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn 15
1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ ño mô men xoắn ngoài
nước 16
1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng trong nước 18
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
19
2.1. Phương pháp nghiên cứu 19
2.2. Nội dung nghiên cứu 20
2.3. Phương tiện nghiên cứu 20
CHƯƠNG 3:CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ðỂ HOÀN THIỆN
HỆ THỐNG THIẾT BỊ HIỆU CHUẨN ðẦU ðO MÔ MEN XOẮN
21
3.1.Khái quát chung 21
3.1.1. ðầu ño mômen xoắn 21
3.1.2.Thiết bị ño lường ñiện tử hợp bộ 22
3.1.3.Thiết bị gây tải hiệu chuẩn ñầu ño mômen xoắnvà các ñặc trưng
chính
25
3.2. Ứng dụng phần mềm Solid works 2009 thiết kế hoàn thiện cánh tay
ñòn hiệu chuẩn
32
3.2.1. ðặc ñiểm của phần mềm Solid works. 32
3.2.2. Sử dụng COSMOS WORKS 2009 mô phỏng tính toán 34
CHƯƠNG 4:GIẢI PHÁP NÂNG CAO ðỘ TIN CẬY VÀ CHÍNH XÁC
CỦA THIẾT BỊ HIỆU CHUẨN ðẦU ðO MÔ MEN XOẮN 1000 Nm,
ðẠT SAI SỐ (0,1 – 0,05)% 40
4.1. Hiện trạng thiết bị hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn hiện có (1000 Nm, sai số 0,2%) 40
4.1.1. Nguyên lý hiệu chuẩn ñầu ño mômen xoắn 43
4.1.2. Dải ño và cấp chính xác của thiết bị 45
4.1.3. Cặp cánh tay ñòn-quả cân 46
4.1.4. Ổ ñỡ khử uốn trục truyền mômen xoắn 48
4.1.5. Cơ cấu liên kết và cố ñịnh ñầu ño với trục truyền mômen xoắn 49
4.1.6. Thiết bị ño lường ñiện tử hợp bộ 50 4.1.7. Phần cơ khí của hệ thống ño 53
4.1.8. Số liệu thực nghiệm 55
4.2. Giải pháp nâng cấp 56
CHƯƠNG 5: ðÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NÂNG CẤP
THIẾT BỊ HIỆU CHUẨN ðẦU ðO MÔ MEN XOẮN 1000 Nm
59
5.1. ðánh giá hiệu quả nâng cấp 59
5.2. ðộ chính xác của hệ thống thiết bị hiệu chuẩn 62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
PHỤ LỤC 68

MỞ ðẦU
I.Tính cấp thiết của ñề tài
Kỹ thuật ño mô men xoắn ñược ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực
nghiên cứu triển khai khoa học công nghệ, tự ñộng hoá sản xuất và quản lý
chất lượng thiết bị cơ ñiện trong các dây truyền sản xuất chế biến ñồng bộ.
Trong các hệ thống ño lường, hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn nhằm xác
ñịnh ñặc tính cơ, chi phí công suất ñầu trục cơ củañộng cơ ñiện, ñộng cơ ñốt
trong và giám sát ñiều khiển quá trình nhằm tăng hiệu suất và giảm chi phí
năng lượng.
Hiện nay ở các nước tiên tiến, hầu hết các phòng thí nghiệm, viện nghiên
cứu, các nhà chế tạo thiết bị hiệu chuẩn ñầu ño mômen xoắn ñang sử dụng các
hệ thống thiết bị hiệu chuẩn dựa trên nguyên lý cánh tay ñòn - khối lượng
chuẩn, có dải ño từ 0,06 ñến 20000 Nm, sai số từ 0,01 ñến 0,1% . Tuy nhiên,
phần lớn các thiết bị hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn là do các phòng thí
nghiệm, viện nghiên cứu, các nhà chế tạo tự xây dựng ñể lưu hành nội bộ (ví
dụ: hệ thống băng phanh, ma sát ). Bên ngoài các phòng thí nghiệm này việc
hiệu chuẩn các ñầu ño mômen xoắn hầu như rất ít ñược biết ñến.
Ở Việt Nam, rất ít cơ sở ñược trang bị thiết bị hiệu chuẩn ñầu ño mômen
xoắn chuyên dụng. Năm 2007, Phòng thí nghiệm Cơ ñiện VILAS019 - Viện
Cơ ñiện Nông Nghiệp và công nghệ sau thu hoạch ñã ñầu tư nghiên cứu chế
tạo thiết bị hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn 1000 Nm,sai số 0,2%.
ðể tăng cường năng lực ño lường cho thiết bị hiệu chuẩn ñầu ño mômen
xoắn 1000 Nm, sai số 0,2% của Phòng thí nghiệm Cơ ñiện VILAS 019 hiện có,
nhằm phục vụ tốt hơn cho việc nghiên cứu triển khaikhoa học công nghệ, ñào
tạo trên ñại học, sản xuất và quản lý chất lượng trong thời kỳ hội nhập kinh tế
khu vực và toàn cầu .Việc: "Nghiên cứu giải pháp nâng cao ñộ tin cậy và
chính xác của thiết bị hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn 1000 Nm, ñạt sai số
( 0,1 - 0,05 )% "là việc làm cần thiết có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
II. Mục tiêu của ñề tài
“Nghiên cứu giải pháp nâng cao ñộ tin cậy và chính xác của thiết bị
hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn 1000 Nm, ñạt sai số (0,1 - 0,05 )% ".
Trong ñó, trên cơ sở nghiên cứu giải pháp ñể hoàn thiện nguyên lý kết cấu, vật
liệu, ñảm bảo ñộ bền, giảm sai số uốn, ma sát các bộ phận cấu thành quan
trọng của thiết bị hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn 1000 Nm, sai số 0,2% hiện
có của Phòng thí nghiệm Cơ ñiện VILAS019 - Viện Cơ ñiện Nông Nghiệp và
công nghệ sau thu hoạch ñể ñược sai số yêu cầu là 0,1 - 0,05 )%
III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
-Về khoa học: Luận văn góp phần chuẩn hoá và hoàn thiện phương
pháp nghiên cứu thiết kế, chế tạo các loại thiết bịhiệu chuẩn ñầu ño mômen
xoắn phổ biến trong thực tế.
-Về thực tiễn: Kết quả thu ñược của ñề tài góp phần hoàn thiện thiết bị
hiệu chuẩn ñầu ño mô men xoắn hiện có của phòng thínghiệm VILAS019,
hướng tới ñạt ñược các tính năng kỹ thuật tương ñương năng lực của các
phòng thí nghiệm trong khu vực và quốc tế. Tiết kiệm khoảng 30ư40% kinh
phí ñầu tư so với nhập ngoại. ðáp ứng tốt các nhu cầu thực tiễn của Phòng thí
nghiệm Cơ ñiện VILAS019 thuộc Hệ thống phòng thí nghiệm quốc gia
VILAS.

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
ỨNG DỤNG THIẾT BỊ HIỆU CHUẨN ðẦU ðO MÔ MEN
XOẮN TRONG LĨNH VỰC CƠ ðIỆN
1.1. Khái quát chung
1.1.1. Công nghệ ño mô men xoắn
Công nghệ ño mô men xoắn ñược xem có khởi ñầu từ năm 1678, khi
Robert Hooke công bố ñịnh luật Hooke:
“Trong giai ñoạn ñàn hồi, ứng suất tỷ lệ thuận bậc nhất với biến dạng”
σ = E.ε = E.∆l/l (1.1)
Trong ñó : σ : ứng suất ( sức căng ) (N/m
2
)
E : môñun ñàn hồi của vật liệu (N/m
2
)
ε = ∆l/l: biến dạng dài tương ñối
∆l : Biến dạng dài tuyệt ñối (sự thay ñổi kích thước tuyệt
ñối của vật thể trước và sau khi biến dạng) (m)
l : kích thước trước khi biến dạng (m)
Năm 1833, Hunter Christie ñã chứng minh rằng có thểño ñược sự biến
ñổi rất nhỏ của ñiện áp bằng mạch cầu ñiện trở (saugọi là cầu ño ñiện trở ứng
suất Wheatston) (hình 1.1)
Cầu ño ñược sự biến ñổi ñiện áp cực nhỏ UM
(với nguồn ñiện áp nuôi cầu
U0
) tỷ lệ với suất biến ñổi rất nhỏ ∆R của ñiện trở ứng suất R theo biểu thức:
UM/U ~ ∆R/R (1.2)
ðến năm 1856, Thomson (Lord Kelvin) tìm ra mối quanhệ giữa biến
dạng dài cơ học với ñiện trở của chính dây dẫn ñó.
Năm 1938 , Prof Ruge chế ra phần tử cảm biến ñiện trở ứng suất dây dẫn
ñầu tiên kiểu miếng dính dán lên bề mặt biến dạng bằng keo chuyên dùng.
Sau ñó 3 năm xuất hiện các loại ñiện trở ứng suất công nghiệp, thúc ñẩy sự
phát triển của công nghệ ño kỹ thuật cầu ño ñiện trở ứng suất.
Năm 1952, cảm biến ñiện trở ứng suất màng mỏng ra ñời với nhiều tính
năng vượt trội ñược thương mại hóa rộng rãi.
Nhờ vậy lần ñầu tiên ñầu ño mômen xoắn tĩnh tại (Stantionary torque
transducer) ñược nghiên cứu chế tạo và ñưa vào sử dụng ñể ño ñộng lượng
mômen cản trong nghiên cứu thử nghiệm cơ học, và sau ñó phát triển thành
giải pháp ño mômen trục truyền ñộng quay, có thể truyền tín hiệu từ trục quay
tròn về máy ño tĩnh tại bằng hệ thống chổi quét tiếp ñiện hoặc không tiếp
xúc (hình 1.2)

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. A. Sawla & D. Peschel. Traceability in Torque Measurement. About
the influences on the calibration results obtained on calibration systems with
supported or unsupported beams (Diedert Peschel) D. Peschel. Torque lab.
PTB, Germany. www.ptb.de
2. Angelov G. E. và cs. Cẩm nang ổ lăn (vòng bi). NXB Kỹ thuật.
Sôphia, 1968. (Tiếng Bungari)
3. Guide to the Expression of uncertainty in measurement. BIPM, IEC,
ISO 1995.
4. Calibration machine Model 21511. Operators handbook. Norbar
unsupported Calibration beam. Operatiors handbook www.Norbar.com
5. D. Peschel. The world’s largest facility for torque Calibration.
Metrology PTB New 04.3
6. Evolution and Future of Torque Measurement Technology by Dr.
Wilfried Krimmel* www.Lorenz Messtechnik GmbH
7. HBM Product Catalogue, (2002). và Complete measurement solution
from sensor to software. www. HBM.com
8. L Marks #, B Greensmith #, R Sangster * & F. A. Davis DESIGN OF
THE Frame-UKtorque Calibration. Frame for The UK Torque Calibration
Machine.
National Physical Laboratory, Teddington, Middle***, England.
9. Metrology. Torque Laboratories. Edison ESI www.edisonsi.com
10. Petrova N.P., S.I.Nicolaeva. Chi tiết máy. Mạctư khoa 1968. (Tiếng
Nga).
11. Shushkevich B.A. Osnovưi electro-tenzometri Izdatelstvo
Vuwisshaia Shkola. Minsk 1975. (Tiếng Nga)
12. Sushma Industries Calibration Center www. Sushma Industries.com
13. Torque Standard Machine 2 kN·m with beam - dead weight P.O.B 22,
FI-801 Lahti, Finland Mikko Mäntylä: + 358 3 829 4235,
[email protected]
14. User guide TQ504 Torque Transducer Omega.com
15. UK Manufaturer expands Calibration Laboratory. www.Norbar.com
16. Vưisostki A. A. Dinamometritovanie selskokhoziaistvennưikh
mashin. Izdatelstvo Mashinostroenenie. Moskva, 1968.(Tiếng Nga).
17. TCVN 6812 : 2001 ðo momen xoắn và xác ñịnh công suất trục
truyền ñộng quay bằng kỹ thuật ñiện trở ứng suất
18. TCVN 6815 : 2001 Hiệu chuẩn ñầu ño lực, ñầu ño momen xoắn kiểu
cầu ñiện trở ứng suất.
19. Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
20. Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ/Journal of Science and
Technology Development ISSN: 1859-0128