Luận án Cơ sở đảm bảo, nâng cao độ chính xác của phép đo độ tròn

ra chi tiết bị nghiêng này có hai trường hợp:  Mặt đầu của chi tiết đo không vuông góc so với đường tâm chi tiết.  Mặt bàn không vuông góc với trục quay. Thực chất nguyên nhân thứ hai đã được giảm tối đa khi chế tạo thiết bị đo. Hình 3.13: Chi tiết đặt bị nghiêng [6]. 105 Xét nguyên nhân thứ nhất: Với chi tiết mẫu chuẩn để kiểm tra là vòng bi đũa hai dãy: 22310CA/W33 có đường kính ngoài D=110 mm, đường kính trong d=90 mm, chiều cao b=40 mm. Sơ đồ đo độ đảo mặt đầu của chi tiết so với tâm được thể hiện trên hình 3.15, giá trị trung bình của các lần đo đảo=0,0714 mm. Hình 3.14:Chi tiết méo 2 cạnh [11] Hình 3.15: Sơ đồ đo độ đảo mặt đầu Từ hình 3.13: Xét tam giác ABC có AB = 2R = 110 mm, AC = 0,0714 mm suy ra BC xấp xỉ bằng 110 mm ở đây AC rất bé so với R nên góc ABC tồn tại rất nhỏ. Cụ thể: 00065,0 110 0714,0 )(  AB AC ABCtg a) Sơ đồ đo b) Hình ảnh thí nghiệm 106 → Góc ABC=0,00065 rad Sai số do chi tiết nghiêng là: ss=CB-AB= 2a2 = 2R(1-cos ABC) = 0,02 m Qua tính toán ta thấy sai số do chi tiết nghiêng so với tâm quay là tương đối nhỏ. 3.3.4.4 Đánh giá sai số do ảnh hưởng của độ phân giải đầu đo (đồng hồ so và Encoder) Encoder góc mỗi vòng quay là 4096 xung, với sai số ngẫu nhiên khi đọc encoder 1 xung thì lượng  sẽ là: )rad(0015,0 4096 2 .1    Sai số  sẽ làm lệch pha đọc biên dạng của chi tiết, khi tâm chi tiết trùng tâm quay thì sai số về góc không có ảnh hưởng đến giá trị độ lớn của sai lệch độ tròn. Mặt khác, bản thân đồng hồ so đã có sai số ±1 μm, có nghĩa khoảng dịch chuyển bán kính R cũng biến thiên sai lệch trong khoảng ∆R ±1 µm, sai số này sẽ lẫn trực tiếp vào trong kết quả đo, hình 3.16. 3.3.4.5. Đánh giá sai số do ảnh hưởng của nhiệt độ tại thời điểm đo Khi có sự thay đổi nhiệt độ bản thân chi tiết đo cũng bị thay đổi do giãn nở nhiệt ∆ss = ∆m.∆t.α Trong đó: ∆m là sai lệch độ tròn của chi tiết đo ∆t: biến thiên nhiệt độ α hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu. Vật liệu chi tiết đo là thép 45 với α = 11,5.10-6 (l/C), Phạm vi đo độ tròn ∆m = 30 µm, Nhiệt độ phòng t = 20 0C ± 10. Khi đó: ∆ss = 30.1.11,5.10-6 = 0,000345µm. Đánh giá sai số tổng hợp tổng hợp: ∆tr = √  1,52 m Hình 3.16: Sai số do độ phân giải đo lường ∆R 107 3.4. Kết luận Với giải pháp kết hợp nhiều đầu đo đã chứng minh có thể loại được độ lệch tâm tức thời ra khỏi số liệu đo, điều này có ý nghĩa lớn trong việc nâng cao độ chính xác của phép đo độ tròn, đặc biệt là khi chất lượng ổ quay của thiết bị đo không đảm bảo, còn tồn tại độ dao động tâm trong quá trình đo. Trên cơ sở ứng dụng phương pháp kết hợp nhiều đầu đo của nghiên cứu nước ngoài, luận án đã dùng biến đổi toán học để tính được biên độ méo ci và góc lệch pha αi tại từng tần số méo thứ i từ tín hiệu tổng hợp 3 đầu đo, xác định biên dạng của chi tiết đo r(), từ đó xác định chính xác giá trị sai lệch độ tròn cùng với số cạnh méo và độ lớn của từng cạnh. Thiết lập vị trí đặt các đầu đo đối với hai trường hợp sử dụng 2 và 3 đầu đo. Xây dựng được mô hình máy đo độ tròn sử dụng 3 đầu đo với bố trí đầu đo A và B cách nhau 1 góc ϕ = 900, đầu đo A và C cách nhau 1 góc  = 2400, thực hiện đánh giá sai số của mô hình thiết kế với kết quả đánh giá sai lệch cho phép của mô hình là 1,52µm. Tuy có kết cấu phức tạp hơn so với phương án một đầu đo, mô hình kết hợp ba đầu đo là giải pháp hiệu quả nhằm nâng cao độ chính xác cho phép đo khi có hạn chế về mặt công nghệ chế tạo ổ quay, tạo cơ sở lý thuyết cho việc thiết kế và chế tạo thiết bị đo độ tròn tại Việt Nam. 108 CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4.1.Mô hình thực nghiệm Phương pháp đo độ tròn trong hệ tọa độ cực sẽ phản ánh được trung thực biên dạng chi tiết đo nếu loại bỏ được độ lệch tâm bao gồm cả dao động tâm. Luận án đã phân tích rằng để đảm bảo độ chính xác cho phép đo sử dụng ổ khí quay có độ chính xác định tâm cao kết hợp với bàn chỉnh tâm để đưa tâm chi tiết về gần nhất với tâm bàn quay, kết quả đo sau khi đã chỉnh tâm sẽ chính xác hơn. Trong trường hợp yêu cầu độ chính xác của phép đo cao hơn độ chính xác định tâm ổ quay, sử dụng phương pháp kết hợp 3 đầu đo để loại bỏ hết độ lệch tâm bao gồm độ dao động tâm tức thời, khi đó tín hiệu thu được 3 đầu đo sẽ phản ánh đúng biên dạng chi tiết, thể hiện rõ biên độ và tần số méo. Trên cơ sở xây dựng các luận điểm lý thuyết về đảm bảo và nâng cao độ chính xác của phép đo độ tròn, chương này sẽ tiến hành thực nghiệm trên mô hình máy đo độ tròn sử dụng ổ khí quay định tâm kết hợp 3 đầu đo để kiểm chứng. Mô hình sử dụng 3 đồng hồ so điện tử Mitutoyo 543-185 làm 3 đầu đo dịch chuyển có độ phân giải 0,001 và encoder góc HE 50B-8-1024-3-N-24. Trên hình 4.1 là kết cấu máy đo thiết kế, ổ khí quay được lắp trên giá đỡ 1 và 5, các đệm khí 6, 7 lắp trên trục quay 19, điều chỉnh lắp ghép bằng bu lông 18 thông qua bi cầu 8 trên các đệm khí. Ổ được dẫn động bằng bộ truyền đai 24 từ động cơ 22, Encoder đo góc 25 được lắp qua khớp nối đàn hồi 4 nối với trục quay 19 có nhiệm vụ xác định vị trí góc quay θ. Ba đầu đo dịch chuyển là 3 đồng hồ so 12 lắp trên giá 10 và vòng gá 13. Chi tiết đo được đặt lên bàn xoay 11 có 2 panme chỉnh tâm theo 2 chiều x, y. Thiết bị hoạt động, nguồn khí nén được cung cấp qua các lỗ tiết lưu của đệm khí tới các rãnh chứa khí và chảy trên bề mặt đệm tạo lực nâng tách đẩy bề mặt đệm khí ra khỏi trục quay một khe hở z từ 8 -10 µm, trục quay đều quanh đệm khí trụ không có tiếp xúc cơ khí. Bàn xoay đặt trên trục quay, thực hiện chỉnh tâm chi tiết về gần nhất với tâm quay. 3 đầu đo tiếp xúc với chi tiết đo tại các vị trí đã xác định, chi tiết quay 3600 tín hiệu thu được tại mỗi góc quay θ được chuyển về vi điều khiển và máy tính xử lý số liệu theo thuật toán đã xây dựng ở chương 3. 109 Hình 4.1. Kết cấu mô hình máy đo độ tròn thiết kế 1.giá đỡ 2.Tấm cố định encoder 3.Gá encoder 4. Khớp nối đàn hồi 5. Tấm đỡ 6. Đệm khí phẳng 7. Đệm khí trụ 8. Bi cầu ϕ10 9. Miếng đệm 10.Thanh gá đứng 11. Bàn xoay 12. Đồng hồ so 13. Vòng gá đồng hồ so 14. Mẫu đo 15.Thanh ngang 16. Đế bàn xoay 17. Tấm đỡ 18. Bu lông giữ đệm khí 19. Trục quay 20. Đai ốc giữ đệm khí 21.Vít tấm đế 22. Động cơ 23. Đai ốc giữ đế 24. Puly đai 25. Encoder. Trên hình 4.2 là kết quả hình ảnh biên dạng chi tiết đo được xuất ra màn hình máy tính. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Ø115 H7/g6 4 8 2 M8x1 M6x0.5B B M8x1 M10x1 110 Hình 4.2. Hình ảnh chi tiết đo của mô hình thiết kế 4.2.Thực hiện thí nghiệm Mục đích của các thí nghiệm là xác định được áp suất nguồn tốt nhất cho ổ khí quay làm việc, phân tích so sánh số liệu đo bằng 1 đầu đo và đo bằng kết hợp 3 đầu đo, kết quả này thể hiện trên biểu đồ hình ảnh làm cơ sở để đánh giá và kiểm chứng lý thuyết. Quá trình thực nghiệm được tiến hành như sau: Thực nghiệm đo với áp suất nguồn 2bar. - Phân tích và đánh giá số liệu với từng đầu đo A, B, C khi chưa chỉnh tâm. - Phân tích và đánh giá số liệu kết hợp 3 đầu đo khi chưa chỉnh tâm. - Phân tích và đánh giá số liệu với từng đầu đo A, B, C khi đã chỉnh tâm. - Phân tích và đánh giá số liệu kết hợp 3 đầu đo khi đã chỉnh tâm. Áp suất nguồn 3bar. - Phân tích và đánh giá số liệu với từng đầu đo A, B, C khi chưa chỉnh tâm. - Phân tích và đánh giá số liệu kết hợp 3 đầu đo khi chưa chỉnh tâm. - Phân tích và đánh giá số liệu với từng đầu đo A, B, C khi đã chỉnh tâm. - Phân tích và đánh giá số liệu kết hợp 3 đầu đo khi đã chỉnh tâm.  Áp suất nguồn 4bar. - Phân tích và đánh giá số liệu với từng đầu đo A, B, C khi chưa chỉnh tâm. - Phân tích và đánh giá số liệu kết hợp 3 đầu đo khi chưa chỉnh tâm. - Phân tích và đánh giá số liệu với từng đầu đo A, B, C khi đã chỉnh tâm. - Phân tích và đánh giá số liệu kết hợp 3 đầu đo khi đã chỉnh tâm. Căn cứ vào kết quả lý thuyết đã nghiên cứu và xây dựng ở phần trước, sử dụng công thức đã xây dựng ở chương 3 để tính từng biên độ méo tương ứng với từng tần số méo riêng biệt cho mỗi đầu đo:   1 2 cos n i j j j a m i n      (4.1)   1 2 sin n i j j j b m i n      (4.2) 111 Biên độ tại tần số méo thứ i được tính theo công thức: 22 iii bac  (4.3) Góc lệch pha: )/arctan( iii ab (4.4) -Công thức xác định biên độ méo tại từng tần số méo khi kết hợp 3 đầu đo:                2 i 2 i N 1j iit 2 i 2 i i N 1j ti N 1j t i FE F.isinE.icosm N 2 FE F.isinmE.icosm N 2 a                   (4.5)                2 i 2 i N 1j iit 2 i 2 i i N 1j ti N 1j t i FE F.icosE.isinm N 2 FE F.icosmE.isinm N 2 b                   (4.6) 22 iii bac  (4.7) 4.2.1. Thí nghiệm với áp suất nguồn cấp 2 bar a. Thí nghiệm đo khi chi tiết chưa chỉnh tâm Điều kiện thí nghiệm - Mô hình máy đo thiết kế - Mẫu đo: Ổ lăn số hiệu 22310CA/W33 - Máy nén khí FuSheng model 03 – E sản xuất 3/2012 (áp suất nén max = 10bar) - Nhiệt độ phòng: 250C - 3 Đồng hồ so điện tử của Mitutoyo 0,001 tương ứng với các đầu đo A đặt cách đầu đo B một góc là 900, và đặt cách đầu đo C một góc 2400 Trình tự thí nghiệm - Đặt chi tiết ổ lăn lên bàn đo, không thực hiện chỉnh tâm chi tiết về với tâm quay của bàn đo. - Thực hiện đo, lấy số liệu đồng bộ của 3 đầu đo A, B, C tại từng vị trí góc quay của encoder, xử lý tín hiệu đo cho từng đầu đo A, B, C, sau đo xử lý tín hiệu của 3 đầu đo kết hợp, so sánh kết quả xử lý tín hiệu của từng đầu đo riêng biệt và 3 đầu đo kết hợp. -Thực nghiệm được tiến hành 25 lần với bộ số liệu của từng áp suất nguồn P0 = 2 bar. Kết quả thí nghiệm -Kết quả từng đầu đo 112 Bảng 4.1. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo tại từng đầu đo A,B,C với áp nguồn cấp 2 bar (chưa chỉnh tâm) Đầu đo A Đầu đo B Đầu đo C Tần số ai bi ci ai bi ci ai bi ci 1 -0.0141 0.1914 0.1919 -0.1922 -0.0226 0.1935 0.1813 -0.0727 0.1953 2 -0.0002 0.0037 0.0037 -0.0018 -0.0024 0.0030 -0.0031 -0.0011 0.0032 3 0.0022 0.0020 0.0029 0.0006 0.0020 0.0021 0.0014 -0.0047 0.0049 4 0.0015 0.0007 0.0017 0.0007 0.0013 0.0015 0.0010 -0.0118 0.0118 5 0.0018 -0.0004 0.0019 0.0014 0.0004 0.0015 -0.0001 0.0020 0.0020 6 0.0052 0.0019 0.0055 0.0028 0.0011 0.0030 0.0001 0.0016 0.0016 7 0.0150 0.0019 0.0151 0.0136 -0.0092 0.0164 0.0001 -0.0035 0.0035 8 0.0027 0.0003 0.0027 0.0003 0.0019 0.0019 -0.0041 0.0007 0.0042 9 -0.0007 0.0009 0.0012 0.0005 0.0016 0.0017 0.0005 -0.0002 0.0005 10 -0.0009 0.0009 0.0013 0.0007 0.0004 0.0009 -0.0002 -0.0007 0.0008 11 -0.0005 0.0006 0.0008 0.0005 -0.0002 0.0005 0.0003 0.0004 0.0005 12 -0.0004 0.0002 0.0004 0.0006 -0.0002 0.0007 -0.0014 -0.0009 0.0017 13 0.0008 0.0002 0.0008 0.0007 0.0001 0.0007 -0.0014 -0.0010 0.0017 14 0.0030 0.0004 0.0031 -0.0011 0.0032 0.0034 0.0006 -0.0004 0.0007 15 -0.0022 -0.0001 0.0022 -0.0003 -0.0029 0.0029 -0.0008 -0.0001 0.0008 16 -0.0016 0.0001 0.0016 -0.0005 -0.0012 0.0013 0.0000 0.0001 0.0001 17 -0.0007 0.0002 0.0007 -0.0002 -0.0002 0.0003 0.0006 -0.0003 0.0007 18 -0.0004 0.0003 0.0005 -0.0001 0.0003 0.0003 0.0004 0.0000 0.0004 19 -0.0005 -0.0001 0.0005 -0.0002 0.0000 0.0002 0.0004 0.0002 0.0004 20 -0.0005 0.0002 0.0005 -0.0003 0.0002 0.0004 0.0002 -0.0003 0.0004 Bảng số liệu trên là kết quả biên độ méo của từng đầu đo A, B, C, lấy đến 20 tần số. Hình ảnh đồ thị biên độ và tần số méo của từng đầu đo A, B, C. 113 Hình 4.3: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo A với áp suất nguồn 2 bar (chưa chỉnh tâm) Hình 4.4: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo B với áp suất nguồn 2 bar (chưa chỉnh tâm) Hình 4.5: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo C với áp suất nguồn 2 bar (chưa chỉnh tâm) 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600 0.1800 0.2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Số cạnh méo ĐẦU ĐO A 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600 0.1800 0.2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Số cạnh méo ĐẦU ĐO B 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600 0.1800 0.2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Số cạnh méo ĐẦU ĐO C 114 -Kết hợp 3 đầu đo Bảng 4.2. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo khi kết hợp 3 đầu đo A, B, C với áp suất nguồn 2 bar (chưa chỉnh tâm) ST T ai bi ci 1 0 2 0.001977078 0.003458254 0.003983511 3 0.002061368 -0.000160522 0.002067608 4 0.007317624 -0.004560121 0.0086222 5 0.00120866 -0.001188487 0.001695099 6 0.008061963 0.005455288 0.009734239 7 0.006094428 0.011205893 0.012755943 8 -5.13979E-05 0.002841675 0.00284214 9 0.000746026 0.000663635 0.000998482 10 -1.90601E-06 -5.24215E-05 5.24562E-05 11 27255132599 -25095176190 0 12 0.000235279 -0.000376929 0.000444333 13 66200628048 -29774211590 0 14 0.000781251 -0.002180683 0.002316405 15 -0.00031448 -0.001941099 0.001966409 16 -0.000127425 -0.001246032 0.001252531 17 -0.000189814 -8.22196E-05 0.000206856 18 0.000182937 0.000678075 0.000702319 19 -6.79619E-05 -4.54003E-05 8.17314E-05 20 -0.000258524 0.000200677 0.00032727 Hình ảnh đồ thị 115 Hình 4.6: Các tần số méo sau khi kết hợp 3 đầu đo với áp suất nguồn 2 bar (chưa chỉnh tâm) Nhận xét: Trên đồ thị là hình ảnh kết quả khi đo với áp suất cấp 2 bar trên từng đầu đo nhận thấy: - Với kết quả trên từng đầu đo cho thấy tần số méo cạnh 1 là lớn nhất có biên độ méo c1  0,19 mm, đây chính là độ lệch tâm e của chi tiết (bao gồm cả lệch tâm và độ dao động tâm). Các biên độ của các tần số méo khác rất nhỏ, nhiều tần số không xác định được giá trị như 9, 11,12, 16,17, 18, 19, 20. - Hình 4.6 là đồ thị kết hợp 3 đầu đo, lúc này biên độ méo cạnh 1- độ lệch tâm không còn, một số biên độ méo của tần số 10,11,13 không xác định được. b. Thí nghiệm đo khi chi tiết được chỉnh tâm Chi tiết đặt lên bàn đo, thực hiện thao tác chỉnh tâm chi tiết về gần nhất với tâm quay của bàn đo bằng thiết bị chỉnh tâm theo 2 chiều x, y. Kết quả thí nghiệm -Kết quả từng đầu đo 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ba đầu đo kết hợp Biên độ méo (mm) Số cạnh méo 116 Bảng 4.3. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo tại từng đầu đo A,B,C với áp nguồn cấp 2 bar (đã chỉnh tâm) Đầu đo A Đầu đo B Đầu đo C Tần số ai bi ci ai bi ci ai bi ci 1 0.0182 -0.0003 0.0182 -0.0043 0.0062 0.0076 -0.0107 -0.0023 0.0109 2 -0.0022 0.0016 0.0027 0.0013 -0.0023 0.0026 -0.0007 -0.0017 0.0018 3 -0.0004 0.0004 0.0006 0.0006 -0.0002 0.0007 0.0000 0.0006 0.0006 4 0.0002 -0.0001 0.0003 0.0006 0.0006 0.0008 0.0006 0.0000 0.0006 5 0.0001 -0.0023 0.0023 0.0012 -0.0010 0.0015 0.0006 0.0010 0.0012 6 0.0036 -0.0023 0.0043 0.0011 -0.0008 0.0014 -0.0024 0.0016 0.0029 7 0.0171 -0.0108 0.0202 0.0091 -0.0233 0.0250 0.0030 -0.0027 0.0040 8 0.0022 -0.0007 0.0023 -0.0002 0.0025 0.0025 -0.0043 0.0015 0.0046 9 0.0000 0.0008 0.0008 0.0001 0.0000 0.0001 -0.0005 -0.0003 0.0006 10 -0.0009 0.0007 0.0011 0.0012 0.0001 0.0012 0.0000 0.0002 0.0002 11 -0.0004 0.0003 0.0005 0.0001 0.0000 0.0001 0.0003 -0.0001 0.0003 12 -0.0003 0.0000 0.0003 0.0001 -0.0003 0.0003 0.0002 0.0003 0.0003 13 0.0004 -0.0008 0.0009 0.0005 0.0000 0.0005 -0.0008 0.0006 0.0010 14 0.0016 -0.0039 0.0043 0.0025 0.0021 0.0033 -0.0007 0.0010 0.0012 15 0.0000 0.0005 0.0005 -0.0008 -0.0003 0.0009 -0.0003 0.0002 0.0004 16 -0.0005 0.0004 0.0006 0.0001 -0.0004 0.0004 0.0002 -0.0007 0.0007 17 -0.0002 0.0003 0.0004 -0.0002 0.0003 0.0004 0.0002 0.0000 0.0002 18 0.0000 0.0001 0.0001 -0.0003 -0.0002 0.0003 -0.0001 -0.0003 0.0003 19 0.0001 0.0000 0.0001 0.0000 -0.0002 0.0002 0.0000 -0.0001 0.0001 20 -0.0001 0.0001 0.0002 -0.0005 0.0002 0.0005 -0.0002 -0.0004 0.0005 117 Hình ảnh đồ thị Hình 4.7: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo A với nguồn áp cấp 2 bar (đã chỉnh tâm) Hình 4.8: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo B với nguồn áp cấp 3 bar (đã chỉnh tâm) Hình 4.9: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo C với nguồn áp cấp 2 bar (đã chỉnh tâm) -0.0020 0.0010 0.0040 0.0070 0.0100 0.0130 0.0160 0.0190 0.0220 0.0250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Đầu đo A Số cạnh méo 0.0000 0.0030 0.0060 0.0090 0.0120 0.0150 0.0180 0.0210 0.0240 0.0270 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Đầu đo B Số cạnh méo -0.0020 0.0010 0.0040 0.0070 0.0100 0.0130 0.0160 0.0190 0.0220 0.0250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Đầu đo C Số cạnh méo 118 -Kết hợp 3 đầu đo Bảng 4.4. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo khi kết hợp 3 đầu đo A, B, C với áp suất nguồn 2 bar (đã chỉnh tâm) STT ai bi ci 1 0 2 -0.001291262 0.001959206 0.002346454 3 -2.11088E-05 0.000419075 0.000419606 4 0.000457831 0.000970417 0.001072995 5 -0.00056059 -0.000959725 0.001111455 6 0.000568935 -0.00043801 0.000718012 7 0.016309593 0.011206257 0.019788456 8 -1.26408E-06 0.003888045 0.003888045 9 -0.000190422 0.0001412 0.000237061 10 -0.000711097 5.48801E-05 0.000713212 11 27255132599 -25095176190 0 12 4.09823E-05 5.05577E-06 4.12929E-05 13 66200628048 -29774211590 0 14 -0.000883396 -0.001803826 0.002008526 15 -0.000549802 -0.000183504 0.000579617 16 0.000505957 -0.000393089 0.000640712 17 0.000248149 6.5831E-05 0.000256733 18 -0.000491913 -0.00053081 0.000723697 19 0.000159111 3.40409E-05 0.000162711 20 -0.000539316 0.000257872 0.000597796 Hình ảnh đồ thị 119 Hình 4.10: Các tần số méo sau khi kết hợp 3 đầu đo với áp suất nguồn 2 bar (đã chỉnh tâm) Nhận xét: Trên đồ thị là hình ảnh biên độ và tần số méo do chi tiết đã được chỉnh tâm về gần nhất với tâm quay của bàn đo, kết quả của từng đầu đo vần còn tần số méo của cạnh 1 (chủ yếu độ dao động tâm), nhưng biên độ đã giảm đáng kể, biên độ lớn nhất trên đầu đo A  0,019 mm (<<0,19 mm khi chưa chỉnh tâm). Tiếp tục làm thực nghiệm với áp nguồn cấp 3 bar. 4.2.2. Thí nghiệm với áp suất nguồn cấp 3 bar a. Thí nghiệm đo khi chi tiết chưa chỉnh tâm Điều kiện và trình tự thí nghiệm tương tự như đối với nguồn 2 bar. Kết quả thí nghiệm -Kết quả từng đầu đo Bảng 4.5. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo tại từng đầu đo A,B,C với áp nguồn cấp 3 bar (chưa chỉnh tâm) Đầu đo A Đầu đo B Đầu đo C Tần số ai bi ci ai bi ci ai bi ci 1 -0.0477 0.1834 0.1895 -0.1925 -0.0518 0.1994 0.2172 -0.0514 0.2232 2 -0.0041 -0.0004 0.0041 0.0024 -0.0036 0.0043 -0.0009 0.0004 0.0010 3 -0.0013 0.0000 0.0013 0.0011 -0.0018 0.0021 0.0045 -0.0026 0.0052 4 -0.0009 -0.0001 0.0009 -0.0004 -0.0017 0.0018 0.0058 -0.0097 0.0113 5 -0.0026 -0.0017 0.0030 -0.0014 -0.0027 0.0030 -0.0023 0.0047 0.0053 6 -0.0032 -0.0018 0.0037 -0.0045 -0.0026 0.0052 -0.0025 0.0028 0.0037 7 -0.0093 -0.0050 0.0106 -0.0164 0.0013 0.0165 -0.0066 -0.0042 0.0078 0 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 0.018 0.021 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Ba đầu đo kết hợp Số cạnh méo 120 8 0.0026 0.0010 0.0028 0.0031 0.0000 0.0031 -0.0014 0.0024 0.0028 9 0.0013 0.0004 0.0013 0.0005 -0.0025 0.0026 0.0015 0.0016 0.0022 10 0.0013 0.0005 0.0014 -0.0003 -0.0018 0.0018 -0.0005 -0.0005 0.0007 11 0.0010 0.0003 0.0011 -0.0007 -0.0010 0.0012 0.0007 0.0001 0.0007 12 0.0009 0.0003 0.0010 -0.0011 -0.0010 0.0015 0.0012 0.0001 0.0013 13 0.0010 0.0010 0.0014 -0.0020 -0.0002 0.0020 0.0002 0.0005 0.0006 14 0.0015 0.0025 0.0030 -0.0046 0.0007 0.0046 0.0014 0.0014 0.0020 15 -0.0008 -0.0013 0.0015 0.0020 -0.0014 0.0024 -0.0001 -0.0011 0.0012 16 0.0000 -0.0007 0.0007 0.0006 -0.0008 0.0009 -0.0006 -0.0001 0.0006 17 -0.0002 -0.0005 0.0006 0.0001 -0.0003 0.0003 0.0000 0.0004 0.0004 18 0.0001 -0.0004 0.0004 0.0001 -0.0002 0.0002 -0.0002 0.0000 0.0002 19 0.0002 -0.0001 0.0003 0.0002 -0.0001 0.0002 0.0000 0.0001 0.0001 20 0.0001 -0.0002 0.0002 0.0001 0.0000 0.0001 0.0002 0.0000 0.0002 Hình ảnh đồ thị Hình 4.11: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo A với áp suất nguồn 3 bar (chưa chỉnh tâm) 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600 0.1800 0.2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) ĐẦU ĐO A Số cạnh méo 121 Hình 4.12: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo B với áp suất nguồn 3 bar (chưa chỉnh tâm) Hình 4.13: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo C với áp suất nguồn 3 bar (chưa chỉnh tâm) -Kết hợp 3 đầu đo 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600 0.1800 0.2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) ĐẦU ĐO B Số cạnh méo 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600 0.1800 0.2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) ĐẦU ĐO C Số cạnh méo 122 Bảng 4.6. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo khi kết hợp 3 đầu đo A, B, C với áp suất nguồn 3 bar (chưa chỉnh tâm) STT ai bi ci 1 0 2 -0.001152109 0.002216995 0.002498484 3 0.003575582 -0.000721781 0.003647705 4 0.00935832 -0.003547137 0.010008014 5 0.000898739 0.002753779 0.002896728 6 -0.012627427 -0.0006383 0.012643549 7 0.003219045 -0.014717171 0.015065104 8 0.003175806 0.000170918 0.003180402 9 0.00116417 -0.000944386 0.001499053 10 0.001102394 0.000984631 0.001478097 11 27255132599 -25095176190 0 12 0.000310429 -0.000259169 0.000404394 13 66200628048 -29774211590 0 14 0.002928562 -0.000836755 0.003045757 15 0.001452618 -0.001179261 0.001871031 16 0.000548172 -0.000693914 0.000884313 17 -7.83486E-05 3.19874E-05 8.46268E-05 18 -0.000103721 -0.00050364 0.000514209 19 3.39458E-07 0.000150289 0.00015029 20 0.000115857 -0.000249199 0.000274815 Hình ảnh đồ thị 123 Hình 4.14: Các tần số méo sau khi kết hợp 3 đầu đo với áp suất nguồn 3 bar (chưa chỉnh tâm) Nhận xét: Đồ thị trên các hình vẽ cho thấy với kết quả của từng đầu đo luôn tồn tại độ lệch tâm lớn, nguyên nhân do chi tiết đo chưa được chỉnh tâm. Kết hợp 3 đầu đo độ lệch tâm không xuất hiện, các tần số khác biên độ nhỏ, nhiều tần số không xác định được. Tiếp tục làm thí nghiệm khi thực hiện chỉnh tâm. b. Thí nghiệm đo khi thực hiện chỉnh tâm Kết quả thí nghiệm -Kết quả từng đầu đo Bảng 4.7. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo tại từng đầu đo A,B,C với áp nguồn cấp 3 bar (đã chỉnh tâm) Đầu đo A Đầu đo B Đầu đo C Tần số ai bi ci ai bi ci ai bi ci 1 0.0134 -0.0041 0.0140 -0.0020 0.0087 0.0089 -0.0068 -0.0017 0.0070 2 -0.0026 0.0007 0.0027 0.0026 -0.0012 0.0029 0.0002 -0.0022 0.0022 3 -0.0004 -0.0001 0.0004 0.0011 -0.0007 0.0013 -0.0006 0.0005 0.0008 4 -0.0001 0.0000 0.0001 0.0005 -0.0003 0.0005 0.0002 -0.0003 0.0004 5 0.0006 -0.0010 0.0012 0.0012 -0.0005 0.0013 0.0004 0.0001 0.0004 6 0.0006 0.0008 0.0010 -0.0004 0.0015 0.0016 -0.0008 0.0007 0.0010 7 0.0035 0.0157 0.0161 0.0204 0.0167 0.0264 0.0036 0.0081 0.0089 8 0.0026 0.0036 0.0044 0.0047 -0.0014 0.0049 0.0006 0.0001 0.0006 9 0.0001 0.0008 0.0008 0.0007 -0.0010 0.0012 0.0002 0.0001 0.0002 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ba đầu đo kết hợp Biên độ méo (mm) Số cạnh méo 124 10 -0.0001 -0.0001 0.0002 -0.0002 0.0006 0.0006 -0.0003 -0.0002 0.0003 11 -0.0004 0.0001 0.0004 0.0006 0.0001 0.0006 -0.0002 0.0001 0.0002 12 0.0002 0.0000 0.0002 -0.0001 0.0002 0.0002 -0.0001 -0.0002 0.0002 13 0.0005 0.0010 0.0012 -0.0009 -0.0001 0.0009 0.0001 -0.0003 0.0003 14 -0.0031 0.0019 0.0036 -0.0010 -0.0053 0.0054 -0.0011 0.0008 0.0014 15 -0.0005 0.0001 0.0006 -0.0008 -0.0008 0.0011 0.0000 0.0005 0.0005 16 -0.0003 0.0001 0.0003 -0.0002 0.0000 0.0002 0.0001 0.0000 0.0001 17 -0.0001 0.0000 0.0001 -0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0000 0.0001 18 0.0000 0.0001 0.0001 0.0000 0.0001 0.0001 0.0001 0.0000 0.0001 19 0.0000 -0.0002 0.0002 -0.0002 0.0000 0.0002 0.0000 -0.0001 0.0001 20 -0.0001 0.0001 0.0002 0.0000 0.0002 0.0002 0.0000 0.0000 0.0000 Hình ảnh đồ thị Hình 4.15: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo A với áp suất nguồn 3 bar (đã chỉnh tâm) -0.0020 0.0010 0.0040 0.0070 0.0100 0.0130 0.0160 0.0190 0.0220 0.0250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Đầu đo A Số cạnh méo 125 Hình 4.16: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo B với áp suất nguồn 3 bar (đã chỉnh tâm) Hình 4.17: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo C với áp suất nguồn 3 bar (đã chỉnh tâm) -Kết hợp 3 đầu đo 0.0000 0.0030 0.0060 0.0090 0.0120 0.0150 0.0180 0.0210 0.0240 0.0270 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Đầu đo B Số cạnh méo -0.0020 0.0010 0.0040 0.0070 0.0100 0.0130 0.0160 0.0190 0.0220 0.0250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Đầu đo C Số cạnh méo 126 Bảng 4.8. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo khi kết hợp 3 đầu đo A, B, C với áp suất nguồn 3 bar đã chỉnh tâm STT ai bi ci 1 0 2 -0.002358961 0.001018059 0.002569268 3 0.000102776 -4.3817E-05 0.000111727 4 0.0006391 -4.50574E-05 0.000640686 5 -0.000449502 -0.000980885 0.001078975 6 -0.001451015 0.003698888 0.003973313 7 -0.017594125 0.01328828 0.022048393 8 0.003833093 -0.003068728 0.004910162 9 0.000324565 -0.000391736 0.000508723 10 0.000151592 -0.000411983 0.000438987 11 27255132599 -25095176190 0 12 -3.62088E-05 -3.8392E-07 3.62109E-05 13 66200628048 -29774211590 0 14 0.000388243 0.003687361 0.003707744 15 -0.000481004 -0.000318799 0.00057706 16 -0.000154603 -5.93437E-05 0.000165601 17 4.34551E-05 5.49834E-05 7.00823E-05 18 0.000106856 0.00028083 0.000300472 19 0.000110742 -0.0001444 0.000181975 20 0.000125447 0.000210327 0.000244897 Hình ảnh đồ thị 127 Hình 4.18: Các tần số méo sau khi kết hợp 3 đầu đo với áp suất nguồn 3 bar (đã chỉnh tâm) Nhận xét: Từ các đồ thị hình vẽ trên nhận thấy với áp suất nguồn cấp 2 bar, 3 bar biên độ của một số tần số méo xuất hiện không đều lúc có lúc không tần số: 10, 11, 12, 17,18với áp suất nguồn thấp thiết bị hoạt động không ổn định, khi kết hợp 3 đầu đo độ lệch tâm đã được loại trừ. Tuy nhiên để thiết bị hoạt động ổn định thì áp nguồn cấp nên là 4 bar. 4.2.3. Thí nghiệm với áp suất nguồn cấp 4 bar a. Thí nghiệm đo khi chi tiết chưa chỉnh tâm Điều kiện và trình tự thí nghiệm tương tự như đối với nguồn 2 bar, 3 bar Kết quả thí nghiệm - Kết quả từng đầu đo Bảng 4.9. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo tại từng đầu đo A,B,C với áp suất 4 bar (chưa chỉnh tâm) Đầu đo A Đầu đo B Đầu đo C Tần số ai bi ci ai bi ci ai bi ci 1 -0,0279 0,2067 0,2086 -0,1979 -0,0268 0,1997 -0,1459 -0,1183 0,1878 2 -0,0040 0,0008 0,0041 0,0016 -0,0036 0,0039 0,0006 -0,0008 0,0010 3 -0,0006 0,0006 0,0008 0,0010 -0,0010 0,0014 0,0033 -0,0050 0,0060 4 -0,0007 0,0007 0,0010 -0,0011 -0,0010 0,0015 -0,0073 0,0039 0,0083 5 -0,0027 -0,0004 0,0028 -0,0017 -0,0020 0,0027 -0,0052 -0,0013 0,0054 6 -0,0039 0,0002 0,0039 -0,0054 0,0001 0,0054 -0,0003 0,0018 0,0018 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Biên độ méo (mm) Ba đầu đo kết hợp 128 7 -0,0113 0,0006 0,0114 -0,0142 0,0098 0,0173 0,0040 0,0066 0,0077 8 0,0029 -0,0006 0,0029 0,0029 -0,0018 0,0034 -0,0027 -0,0002 0,0027 9 0,0014 0,0004 0,0014 -0,0003 -0,0021 0,0021 0,0013 -0,0003 0,0014 10 0,0015 -0,0006 0,0016 -0,0018 -0,0012 0,0021 0,0005 0,0003 0,0006 11 0,0013 -0,0001 0,0013 -0,0011 -0,0006 0,0013 0,0004 0,0006 0,0008 12 0,0007 -0,0005 0,0009 -0,0010 0,0003 0,0011 0,0000 -0,0006 0,0006 13 0,0017 -0,0004 0,0017 -0,0014 0,0016 0,0022 0,0000 -0,0008 0,0008 14 0,0031 0,0001 0,0031 -0,0015 0,0042 0,0044 0,0000 0,0017 0,0017 15 -0,0012 -0,0001 0,0012 0,0000 -0,0018 0,0018 -0,0010 -0,0002 0,0010 16 -0,0003 -0,0001 0,0004 -0,0005 -0,0006 0,0008 0,0003 -0,0001 0,0003 17 -0,0006 0,0002 0,0006 -0,0006 -0,0001 0,0006 -0,0001 0,0001 0,0001 18 -0,0001 0,0000 0,0001 0,0001 0,0000 0,0001 0,0001 0,0002 0,0003 19 -0,0001 -0,0001 0,0001 -0,0002 0,0000 0,0002 -0,0002 0,0000 0,0002 20 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 -0,0001 0,0001 0,0003 0,0000 0,0003 Bảng số liệu trên là kết quả biên độ méo của từng đầu đo A, B, C, lấy đến 20 tần số. Hình ảnh đồ thị theo tọa độ Đề các Hình 4.19: Số liệu của từng đầu đo trải theo tọa độ đề các -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 2 4 6 đầu đo A đầu đo B đầu đo C Góc quay (rad) Biên độ (mm) 129 Hình 4.19 thể hiện số liệu của từng đầu đo thu được xử lý theo tọa độ đề các, các đầu đo đều ghi nhận tần số 1 chu kỳ trong một vòng quay với biên độ trội có giá trị 0,2mm, tương đương với độ lệch tâm quay e  0,4mm (bao gồm cả độ dao động tâm). Các đỉnh của chu kỳ cách nhau tương ứng với vị trí đặt đầu đo với các góc  = 900 ,  = 2400. Hình ảnh đồ thị theo tọa độ cực Hình 4.20: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo A với áp suất nguồn 4 bar (chưa chỉnh tâm) Hình 4.21: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo B với áp suất nguồn 4 bar (chưa chỉnh tâm) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Đầu đo A Biên độ méo (mm) Số cạnh méo 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Đầu đo B Biên độ méo (mm) Số cạnh méo 130 Hình 4.22: Kết quả các biên độ méo tại các tần số méo của đầu đo C với áp suất nguồn 4 bar(chưa chỉnh tâm) Nhận xét: Hình ảnh đồ thị vẫn cho thấy biên độ tại cạnh méo 1 - độ lệch tâm là rất lớn e = 2c1  0,4 mm (bao gồm cả độ lệch tâm của chi tiết so với bàn đo và độ dao động tâm). Các tần số méo 2 cạnh (phản ảnh độ méo của trục quay, độ nghiêng và độ ô val ...của chi tiết đo), ngoài ra còn thấy xuất hiện các tần số méo của các cạnh 3, 4, 5 và 7 với biên độ méo trội hơn... Tuy nhiên tất cả biên độ méo của các cạnh này đều có trị số nhỏ hơn rất nhiều so với độ lệch tâm e (max là 8,5µm << e = 400µm). Từ số cạnh méo 16 trở lên có biên độ rất nhỏ, gần bằng không. -Kết hợp 3 đầu đo. 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Đầu đo C Biên độ méo (mm) Số cạnh méo 131 Hình 4.23: Các tần số méo sau khi kết hợp 3 đầu đo với áp suất nguồn cấp 4 bar (chưa chỉnh tâm) Nhận xét: Sau khi kết hợp 3 đầu đo biên độ méo cạnh 1 (độ lệch tâm – bao gồm cả dao động tâm) đã bị loại. Số cạnh méo có biên độ méo trội là 5 cạnh (hình 4.24), biên độ méo cạnh thứ 7 là lớn nhất. Tuy nhiên vẫn còn một số tần số bậc cao không phát hiện được như tần số 11 và 13, trên đồ thị biên độ méo của 2 tần số này bằng 0. Hình 4.24: Biên dạng chi tiết đo bằng kết hợp 3 đầu đo (chưa chỉnh tâm) b.Thí nghiệm đo khi chi tiết được chỉnh tâm Kết quả thí nghiệm - Kết quả từng đầu đo tần số -0.004 -0.002 0 0.002 0.004 0.006 Biên độ méo (mm) Số cạnh méo 132 Bảng 4.10. Bảng số liệu đo chi tiết từ 1 đầu đo tại vị trí của 3 đầu đo A, B, C với áp suất nguồn 4 bar (đã chỉnh tâm) STT ai bi ci 1 7.89E-06 1.91E-05 2.0685E-05 2 -0.00085 0.001084 0.00137655 3 0.00022 -9E-05 0.00023724 4 0.000121 -0.00027 0.0002968 5 -0.00056 -0.00096 0.00110693 6 -0.00045 0.000152 0.00047956 7 0.001643 0.001059 0.00195453 8 -0.0009 -0.00056 0.00105978 9 -0.00029 -0.0002 0.00035145 10 -0.00021 3.92E-05 0.00021532 11 -6.4E-05 -0.00011 0.0001309 12 -0.00013 1.02E-05 0.0001289 13 0.000418 -0.00015 0.00044546 14 -0.0001 -0.00058 0.0005884 15 -0.00019 0.000363 0.00040721 16 5.86E-06 0.000116 0.00011598 17 5.29E-05 0.000141 0.0001505 18 -8.2E-05 4.92E-06 8.1654E-05 19 -3.3E-06 3.23E-05 3.2449E-05 20 -0.00012 -2.4E-05 0.00012635 Hình ảnh đồ thị 133 Hình 4.25. Đồ thị tần số méo của chi tiết khi đo bằng 1 đầu đo với áp suất nguồn cấp 4 bar (đã chỉnh tâm) Nhận xét: Từ đồ thị hình 4.25 cho thấy với xử lý số liệu của từng đầu đo vẫn còn tồn tại tần số méo cạnh 1 – độ lệch tâm e với biên độ méo rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều lần 0,2µm (trục giá trị biên độ méo), điều này có nghĩa khi chi tiết được chỉnh tâm độ lệch tâm đã được hạn chế phần lớn, nhưng vẫn tồn tại độ dao động tâm, đây chính là độ dao động tâm quay tức thời của ổ khí. Kết quả này là bằng chứng cho thấy việc sử dụng ổ khí quay có thể đạt độ chính xác định tâm rất cao, tuy nhiên không có cách nào gia công ổ quay đạt được độ chính xác định tâm tuyệt đối. Do vậy trong trường hợp phép đo độ tròn yêu cầu độ chính cao hơn độ chính xác định tâm của ổ quay thì bắt buộc phải sử dụng phương pháp kết hợp nhiều đầu đo, cụ thể trong luận án lựa chọn là 3 đầu đo. - Kết hợp 3 đầu đo. Bảng 4.11. Bảng số liệu kết quả biên độ và tần số méo khi kết hợp 3 đầu đo A, B, C với áp suất nguồn 4 bar (đã chỉnh tâm) STT ai bi ci 1 0 0 0 2 0.000145 0.001358 0.001365646 3 0.000234 4.04E-05 0.000237876 4 8.04E-05 0.000274 0.000285129 5 -0.00049 -0.001 0.00110808 6 -0.00038 -0.0003 0.00048541 7 -0.00142 -0.00123 0.001876289 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018 0.002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920 Một đầu đo Một đầu đo Biên độ méo (mm) Số cạnh méo 134 8 -0.00012 -0.00107 0.001076831 9 -8.2E-07 -0.00036 0.000361771 10 0.000144 0.000149 0.000206799 11 0.000128 -4.4E-05 0.000135783 12 -0.00011 6.68E-05 0.000125631 13 -4E-05 -0.00043 0.000430205 14 0.000421 0.000468 0.000629428 15 0.000234 0.000313 0.000390911 16 5.58E-05 9.92E-05 0.00011384 17 -1.5E-05 -0.00017 0.000170628 18 -5.1E-05 6.1E-05 7.96148E-05 19 -1.6E-05 2.93E-05 3.33783E-05 20 5.17E-05 0.000177 0.000184848 Hình ảnh đồ thị Hình 4.26. Hình ảnh đồ thị tần số méo của chi tiết đo bằng 3 đầu đo kết hợp Nhận xét 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018 0.002 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Ba đầu đo kết hợp Ba đầu đo kết hợp Biên độ méo (mm) Số cạnh méo 135 Từ hình ảnh của đồ thị hình 4.26 ta thấy khi sử dụng kết hợp 3 đầu đo tần số méo cạnh 1 – độ lệch tâm bao gồm cả dao động tâm tức thời đã được loại bỏ. Có 5 tần số méo có biên độ lớn, tần số méo thứ 7 có biên độ lớn nhất, các tần số méo khác đều có giá trị nhỏ, khai thác đến tần số méo thứ 20. Kết quả này giải thích độ chính xác của phép đo độ tròn sau lần đo thứ nhất – đã chỉnh tâm cho độ chính xác cao hơn khi chưa chỉnh tâm. Trên hình 4.27 là hình ảnh thực của chi tiết ổ lăn được đo trên mô hình thiết kế, kết quả tổng hợp các biên độ méo tương ứng với tần số méo có sai lệch độ tròn 5µm. Đối chứng kết quả này với kết quả đo được trên máy MMQ100- Plus có độ chính xác (0,05 µm + 0,0006 µm/mm) của Trung tâm đo lường Quân đội là 4,61µm, 2 hình ảnh tương quan nhau đều méo 5 cạnh (hình 4.27 và 4.28). Hình ảnh biên dạng chi tiết đo trên mô hình thiết bị đo độ tròn kết hợp 3 đầu đo Hình 4.27. Biên dạng chi tiết đo thu được bằng kết hợp 3 đầu đo (đã chỉnh tâm) -0.006 -0.004 -0.002 0 0.002 0.004 0.006 r(q) r(q) Biên dạng chi tiết ổ lăn r(θ) r(θ) 136 Hình 4.28. Hình ảnh chi tiết đo trên máy đo độ tròn MMQ100 có độ chính xác (0,05 +0,0006) µm/mm của Trung tâm đo lường quân đội Hình 4.29: Hình ảnh máy đo độ tròn 3 đầu đo được thiết kế tại bộ môn Cơ khí chính xác và Quang học. 137 4.3. Đánh giá và kết luận. Tổng hợp các kết quả thí nghiệm của mô hình trên nhận thấy: -Với phương pháp đo độ tròn trong hệ tọa độ cực, khi chi tiết đặt lên bàn đo phải tiến hành chỉnh tâm cho tâm chi tiết về gần nhất với tâm bàn đo, các số liệu hình ảnh kết quả đo cho thấy nếu không chỉnh tâm sai lệch độ tròn phản ánh phần lớn độ lệch tâm này. Kết quả đo lần 1 sau khi biết được lượng sai lệch tiến hành chỉnh tâm sẽ cho độ chính xác cao hơn rất nhiều: + Khi chưa chỉnh tâm, độ lệch tâm e  0,4mm  400µm. + Sau khi chỉnh tâm, độ lệch tâm e << 0,2µm (hình 4.25), đây chính là độ dao động tâm. -Độ lệch tâm e sau khi chỉnh tâm  0,2µm cùng với hình ảnh biên độ và tần số méo tại từng đầu đo A, B, C giống nhau điều này một lần nữa khẳng định sử dụng ổ khí quay có độ chính xác định tâm rất cao. - Trên đồ thị hình 4.6. 4.10, 4.14, 4.18, 4.23 cho thấy khi kết hợp 3 đầu đo độ lệch tâm và độ dao động tâm quay đã bị loại cho dù chi tiết có chỉnh tâm hay không. Kết quả này minh chứng phương pháp kết hợp nhiều đầu đo đã thực sự loại được độ lệch tâm bao gồm cả độ dao động tâm quay. - Thí nghiệm trên được thực hiện khi cho áp suất nguồn thay đổi, với áp suất 2 bar, 3 bar mô hình vẫn hoạt động đúng chức năng, tuy nhiên một số tần số méo bậc cao khó xác định do áp suất nguồn cấp thấp, không ổn định. Với nguồn áp cấp 4 bar các tần số méo bậc cao đã được xác định, vì vậy để thiết bị hoạt động tốt nên dùng áp nguồn 4 bar. Sau khi tiến hành thí nghiệm trên mô hình đo độ tròn sử dụng ổ khí quay kết hợp 3 đầu đo có thể rút ra được một số kết luận sau: 1) Thực nghiệm đánh giá lại chất lượng ổ khí quay cho thấy kết quả thiết kế và gia công ổ khí đạt như yêu cầu đặt ra. 2) Thực nghiệm với phương án kết hợp 3 đầu đo, độ lệch tâm tức thời đã được loại bỏ, với kết quả đo chi tiết ổ lăn số hiệu 22310CA/W33 cho hình ảnh chi tiết với sai lệch độ tròn 5µm, hình ảnh tương đồng với hình ảnh đo đối chứng tại Trung tâm đo lường Quân đội, kết quả độ tròn chênh 0,39 µm so với kiểm chứng, độ chênh này do độ chính xác của đầu đo sử dụng. Điều này cũng giải thích nếu được trang bị đầu đo tốt hơn, ví dụ các đầu đo laser có độ chính xác < 1µm hoặc cao hơn nữa sẽ cho ra kết quả mong muốn. Với các kết quả thực nghiệm trên khẳng định các luận điểm nghiên cứu của luận án là đúng đắn, đáp ứng được yêu cầu đo độ tròn của các chi tiết cơ khí khi sử dụng thiết bị đo trong nước. 138 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƢỚNG NGHIÊN CỨU KẾT LUẬN Sau quá trình nghiên cứu lý thuyết và xây dựng thực nghiệm luận án đã đạt được kết quả với những đóng góp mới mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sau: 1. Phương pháp đo độ tròn bằng tọa độ cực đạt độ chính xác cao, phương pháp đo này không những tồn tại độ lệch tâm do tâm chi tiết không trùng với tâm bàn quay mà còn có cả biến động tâm quay tức thời, chính sự biến động này gây nên dao động tâm, ảnh hưởng trực tiếp và quyết định đến độ chính xác của phép đo. Để đảm bảo độ chính xác định tâm cho phép đo sử dụng ổ khí quay hiện là phương pháp hiệu quả nhất, đáp ứng yêu cầu cho phép. Luận án đã xây dựng được kỹ thuật tính toán thiết kế ổ khí quay tĩnh với kết cấu đệm khí rãnh theo phương pháp điện khí tương đương. Phân tích được các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác định tâm quay của ổ bao gồm: việc bố trí đệm khí trên trục quay, ảnh hưởng độ nghiêng do tải trọng đặt lệch, sai lệch hình dáng, sai lệch vị trí và nhám bề mặt.. đây là các yếu tố cơ bản để thiết kế và gia công ổ khí quay. 2. Nghiên cứu, chế tạo thành công ổ khí quay đạt độ chính xác định tâm 1µm, khả năng tải 650N, độ cứng 26N/µm. Kết quả này đáp ứng được yêu cầu cho các máy đo độ tròn công nghiệp hiện nay, khẳng định trong cùng một điều kiện công nghệ gia công cơ khí tại Việt Nam việc chế tạo ổ khí quay sẽ dễ đạt được độ chính xác định tâm cao hơn so với chế tạo các loại ổ quay là ổ lăn hay ổ trượt. 3. Ứng dụng phương pháp kết hợp nhiều đầu đo để nâng cao độ chính xác cho phép đo. Luận án đã xác định được vị trí đặt 3 đầu đo lệch nhau các góc 900 và 2400, thiết lập được công thức tính biên độ méo ci tại tần số méo thứ i từ tín hiệu tổng hợp của 3 đầu đo này bằng phương pháp biến đổi giải tích. Kết quả đã chỉ rõ, đầy đủ sai số về biên độ và tần số méo của chi tiết. 4. Thiết kế, chế tạo thiết bị thực nghiệm đo độ tròn sử dụng ổ khí quay kết hợp 3 đầu đo trong điều kiện công nghệ tại Việt Nam. Thử nghiệm với mẫu đo là vòng ngoài của ổ lăn số hiệu 22310CA/W33 cho kết quả đo là sai lệch độ tròn 5µm, so sánh với thiết bị đo độ tròn MMQ100- Plus tại Viện Đo lường Quân đội chênh lệch 0,39µm. Hình ảnh biên độ và tần số méo tương đồng với hình ảnh đo đối chứng. Với kết quả này khẳng định khả năng chế tạo thiết bị đo độ tròn tại Việt Nam, tạo cơ sở phát triển thiết bị đo lường phục vụ đào tạo và sản xuất. 139 KIẾN NGHỊ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP 1. Nghiên cứu phương pháp và thiết đo độ định tâm nhỏ hơn 1µm để đánh giá chính xác giá trị sai lệch định tâm của ổ khí quay chế tạo. 2. Tiếp tục nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng của vật liệu, rung động, ma sát tới đặc tính của ổ khí quay để nâng cao chất lượng làm việc của ổ. 3. Nghiên cứu ứng dụng ổ khí quay trong các thiết bị dẫn trượt chính xác khác như máy chuẩn mômen. 4. Nghiên cứu phương pháp kết hợp nhiều đầu đo sử dụng với các đầu đo laser có độ chính xác cao để tiếp tục nâng cao độ chính xác cho phép đo. 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]. Đinh Bá Trụ, Hoàng Văn Lợi (2003) Hướng dẫn sử dụng phần mềm Ansys. NXB Khoa Học và Kỹ thuật . [2]. Nguyễn Phùng Quang (2006) Matlab và simulink cho kỹ sư điều khiển tự động. NXB Khoa Học và Kỹ thuật . [3]. Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2006) Đo lường kiểm tra trong chế tạo Cơ khí. NXB Khoa học và Kỹ thuật. [4]. Nguyễn Tiến Thọ (1976), Nghiên cứu chế tạo bộ đôi siêu chính xác. Đề tài cấp nhà nước N03 -76. [5]. Nguyễn Tiến Thọ (1976), Nghiên cứu thiết kế hệ dẫn động cho máy đo 3 tọa độ . Đề tài cấp Bộ Giáo dục và đào tạo B2005 – 28 – 16. [6]. Nguyễn Thành Trung (2010) Cơ sở đảm bảo độ chính xác của phép đo sai lệch độ tròn trong ngành cơ khí. Luận văn thạc sĩ khoa học [7]. Nguyễn Văn Khoán (2012) Cơ sở đảm bảo độ chính xác của ổ khí quay dùng trong máy đo sai lệch độ tròn. Luận văn thạc sĩ. [8].Tiêu chuẩn Nhà nướcTCVN2510-78 (1981) Dung sai hình dạng và vị trí bề mặt- Thuật ngữ cơ bản và định nghĩa. [9]. Tiêu chuẩn Nhà nước TCVN 4369-2008 Ổ Lăn - Khe hở hướng kính bên trong. [10]. Trần Văn Địch, Lưu Văn Nhang, Nguyễn Thanh Mai (2002) Sổ tay gia công cơ. NXB Khoa học kỹ thuật. [11]. Vũ Toàn Thắng (2006) Xây dựng phương pháp đo sai lệch độ tròn của các chi tiết cơ khí trong hệ tọa độ cực. Luận án tiến sỹ kỹ thuật. [12]. Vũ Toàn Thắng (2007) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo ổ khí quay. Đề tài cấp trường T2007-08. Tiếng Anh [13]. Altab Hossian, Ataur Rahman,A.K.M. Mohiuddin (2012) Fuzzy evaluation for an intelligent air-cushion tracked vehicle performance investigation. Journal of Terramechanics 49, pp 73-80. [14]. Chenu, Morris –Thomas, M.T. Thiagarajan (2004) Some hydrodynamic characteristics of an air-cushion supported concrete gravity structure. Processdings 15 th Australasian Fluid Mechanical Conference Sydney, Autralia. 141 [16].C.-H.Lee, J.N.Newman (2000) Wave effects on large floating structures with air cushions. Marine Structures 13, pp 315 -330. [17].David Whitehouse (2002) Surfaces and their Measurement.Taylor & Francis Publishers. [18].Graham T.Smith (2001) Industrial Metrology-Surface and Roundness. Springer Publisher. [19]. G.X.Zhang, R.K.Wang ()1992 Four - Point Method of Roundness and Spindle Error Measurements. Annals of the CIRP Vol 42, pp 593 -596. [20]. G.L.Samuel, M.S.Shunmugam (2000) Evaluation of circularity from coordinate and form data using computational geometric techniques. Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology 24, pp 251-263. [21]. G.L.Samuel, M.S.Shunmugam (2003) Evaluation of circularity and sphericity from coordinate measurement data. Journal of Materials Processing Technology 139, pp 90 -95. [22]. H.L.WUNSCH (1961)The design of air bearing and their application to measuring instruments and machine tools. Int. J. Math. Tool Des. Res. Vol. 1, 10p. 198-212. Printed in Great Britain. [23].H RaHeman (1991) A Laboratory Investigation into the Effects Pressurised Air on the Erosion of Wet Soils by Air Cushion Vehicles. Journal of Terramechanics, Vol. 28, No. 1, pp 21-32, Printed in Greate Britain. [24]. Hossain A, Rahman A, Mohiuddin AKM (2010) Load distribution for an intelligent air-cushion track vehicle based on optimal power consumption. Int J Veh Syst, Modell Test. [25]. International Standard ISO 6318-1985(E) Measurement of Roundness – Terms, definitions and parameters of roundness. [26]. J.W.POWELL (1970) Design of Aerostatic Bearing. Machinery Publshing Co.Ltd. [27]. Krish P.Thiagarajan, Michael T.Morris – Thomas (2006) Wave – induced motion of an air cushion structure in shallow water. Ocean Engineering 33, pp 1143 -1160. [28]. Lynagh N., Rahnejat H., Ebrahimi M., Aini R (2000) Bearing induced vibration in precision high speed routing spindles. Int. Journal of Mach, Tools & Manuf 40: 561-577. [29]. Muralikrishnan B, Venkatachalam S, Raja J, Malburg M (2005) A note on the three- point method for roundness measurement. Precision Engineering 29: 257-264. [30]. Mitutoyo_Digimatic_handbook. [31]. Malennica, S. Zalar (2000). An alternative method for linear hydrodynamics of air cushion suppoted floating bodies. Proceedings 15 th International Workshop on Water Wave and Floating Bodies, Caesarea, Israel, pp 1-4. [32].New Way company (2003) Air bearing application guide. Website: www.newwayprecision.com. 142 [33]. Newways airbearing (2006) Air bearing application and design. Revision January [34].Professional Instruments Company (1999) BLOCK-HEAD Operator’s Manual. Minnesota: Professional Instruments Company, [35].Paul James Scott (1997) Roundness Measuring.Taylor Hobson Limited, United Kingdom. [36]. R.Tanas, K.Ohtsubo, F.Sugimoto (2010) Development of high-precision air-bearing spindles Technical paper. Ztekt engineering journal English edition No1007E. [37].Roundness Instrument Taylyrond 130. Website: www.Roundness mesurement.Zumbach.com. [38]. Scott P.J, (1999) Roundness measuring. US Patent 5, pp 926-781 Jul. 20. [39]. S Mekid, K.Vacharanukul (2011) In –process out –of - roundness measurement probe for turned workpieces. Measuremenr 44, Elservier Ltd, pp 762-766. [40]. Testing & Measuring Equiqment, Roundness Tester. [41].Wei Gao, Satoshi Kiyono (1994) Profile measurement of machined surface with a new differential method. Measurement Vol.16, No.3, pp 212 -218, Butterworth – Heinemann. [42].Weigao, Satoshi Kiyono and Takamitu Sugawara (1997) High-accuracy roundness measurement by a new error separation method. Precision Engineering 21: pp 123-133, Elsevier Science Inc, 655 Avenue of the Americas, New York. [43]. Wei Gao, Satoshi Kiyono and Takamitu Sugawara (1996) A new multiprobe method of roundness measurements. Precision Engineering, Elsevier Science Inc, 655 Avenue of the Americas, New York, NY 10010, 19, pp 37-45. [44]. Westwind air bearing a division of GSI group ltd (2007) Air bearing technology Website: www.westwind-airbearing.com. [45].Xiulan Wen, Qingguan Xia, Yibing Zhao (2006), An effective genetic algorithm for circularity error unified evaluation. International Journal of Machine Tool & Manufacture 46, pp 1770 -1777. [46]. Y.G. Zhang (2000) Research on structure design and energy saving for semi – track air-cushion vehicle. Doctoral Dissertation, Jilin University, Changchun China. [47]. Ye Ding, LiMin Zhu, Han Ding (2007) A unified approach for circularity and spatial straightness evaluation using semi- definite programming. International Journal of Machine Tool & Manufacture 47, pp 1646 -1650. [48]. Zhe Luo, Fan Yu (2007) Load Distribution control system Design for a Semi-track Air-cushion Vehicles. Journal of Terramechanics 44, pp 319 -325. 143 [49]. Zhe L, Fan Y, Bing CC (2003) Design of a novel semi-tracked air-cushion vehicle for soft terrain, Int J Veh Des 31, pp 112-123. Tiếng Nga [50]. C.A.Шейнберг, В.П.Жедъ, М.Д.Шишеев (1969), (1979), Oпоры скольжения с газовой смазкой. Москва. Tiếng Đức [51].Wilfried J.Bartz und 9 Mitautoren (1995), Luftlagerungen und Magnetlager- Grundlagen und Anwendungen. Expert Verlag. 144 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1.Vu Toan Thang, Dang Chi Cong, Nguyen Quoc Khanh,Ta Thi Thuy Huong, 2013, “Design Air Bearing With Center Orifice and Distribution Grooves in Precise Measuring Machines”, Tạp chí Khoa học Công nghệ các trường Đại học Kỹ thuật ISSN 0868-3980 số 92 (2013),(64-68). 2.Vu Toan Thang, Ta Thi Thuy Huong, 2013, "Design and manufacture air rotary table", Tạp chí Khoa học Công nghệ các trường Đại học kỹ thuật ISSN 0868-3980, số 94 (2013), (24-28). 3.Ta Thi Thuy Huong, Truong Cong Tuan,Tran Nguyen Hung, Vu Toan Thang, 2014, “Research in design the structures to improve the quality of the air rotary table using in roudness measuring machine”, The 15th ISEPD 2014, (244-250). 4.Tạ Thị Thúy Hương, Vũ Toàn Thắng, 2015, "Nâng cao độ chính xác đo độ tròn bằng phương pháp sử dụng nhiều đầu đo", Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị Đo lường toàn quốc lần thứ 6, (2015),(227-232). 5.Đặng Đình Duẩn, Vũ Toàn Thắng, Tạ Thị Thuý Hương, 2015, “Giải pháp thu nhận và xử lý số liệu đo cho mô hình đo độ tròn kết hợp nhiều đầu đo”, Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị Đo Lường toàn quốc lần thứ 6, (2015), (338-345). 6.Tạ Thị Thuý Hương, Vũ Toàn Thắng, Nguyễn Thành Trung, Đinh Việt Tú, 2015“Đánh giá độ không đảm bảo đo của mô hình đo sai lệch độ tròn kết hợp 3 đầu đo”,Tạp chí Khoa học Công nghệ các trường Đại học Kỹ thuật ISSN 2354-1803 số 108, (2015), (048-053).