Luận văn Nghiên cứu phát triển máy thí nghiệm mỏi tốc độ cao (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu phát triển máy thí nghiệm mỏi tốc độ cao (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CAO MINH TÂM NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÁY THÍ NGHIỆM MỎI TỐC ÐỘ CAO NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 S K C0 0 5 0 4 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CAO MINH TÂM NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÁY THÍ NGHIỆM MỎI TỐC ĐỘ CAO NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CAO MINH TÂM NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÁY THÍ NGHIỆM MỎI TỐC ĐỘ CAO NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2016
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: CAO MINH TÂM Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 12/04/1990 Nơi sinh: Long An Quê quán: Long An Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Điện thoại: 0908 623 125 Điện thoại nhà riêng: Mail: cmt08104025@gmail.com Fax: II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 08/2008 đến 09/2012 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ thuật công nghiệp. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu mối quan hệ giữa độ dai va đập ak và độ dai phá hủy biến dạng phẳng KIC. Các phương pháp kiểm tra độ dai va đập và độ dai phá hủy biến dạng phẳng. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 07/2012 tại Bộ môn Kỹ thuật công nghiệp. Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Nhựt Phi Long. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 07/2012 tới Công ty Cổ phần Tự động hóa S5 Nhân viên Kỹ thuật 10/2014 Công ty Cổ phần Tự động hóa S5. 10/2014 tới Học chương trình Cao học tại Trường Trưởng phòng Kỹ thật nay Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM. i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) ii
6. LỜI CẢM ƠN Luận vặn tốt nghiệp: “Nghiên cứu phát triển máy thí nghiệm mỏi tốc độ cao” sau một thời gian thực hiện đã hoàn thành. Ngoài sự nổ lực và cố gắng của bản thân, trong quá trình nghiên cứu và thực hiện tôi đã gặp không ít khó khăn. Nhờ có sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của Quý Thầy cô, bạn bè, gia đình tôi đã vượt qua khó khăn và hoàn thành luận văn. Tôi xin cảm ơn: - Thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Thiện Ngôn đã dành nhiều thời gian và nhiệt tình hướng dẫn, định hướng, góp ý, động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. - Quý Thầy cô Khoa Cơ khí Chế tạo máy đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt luận văn. - Quý Thầy cô Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện đề tài. - Các anh, chị, bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. - Gia đình, người thân đã ủng hộ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) iii
7. TÓM TẮT Nhu cầu thực tế về thí nghiệm độ bền mỏi của các chi tiết máy trong ngành cơ khí và giao thông vận tải với độ tin cậy cao là rất cấp thiết. Đề tài: “Nghiên cứu, phát triển máy thí nghiệm mỏi tốc độ cao” nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy thí nghiệm mỏi theo nguyên lý uốn bốn điểm cho các chi tiết máy dạng trục với tốc độ thay đổi chu kỳ tải trọng lớn nhằm đánh giá độ bền mỏi của các chi tiết làm việc ở tốc độ cao, cũng như rút ngắn thời gian làm thí nghiệm nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác của thí nghiệm. Việc phát triển máy thí nghiệm mỏi tốc độ cao góp phần giải quyết vấn đề về máy thí nghiệm mỏi phục vụ cho các cơ sở đào tạo và các công trình nghiên cứu. Quá trình thực hiện đề tài bao gồm các nội dung: - Tìm hiểu cơ sở lý thuyết mỏi, các dạng mỏi của vật liệu làm cơ sở tính toán, thiết kế. - Thu thập, phân tích các nguyên lý tạo mỏi của các chi tiết thí nghiệm đã được nghiên cứu hoặc có trên thị trường, từ đó làm cơ sở để so sánh lựa chọn phương án thiết kế và xây dựng mô hình máy hoàn chỉnh. - Tính toán thiết kế cho các bộ phận và chi tiết điển hình. - Chế tạo, lắp ráp, thực nghiệm khả năng hoạt động của máy. - Vận hành thí nghiệm và kiểm tra độ tin cậy của máy. iv
8. ABSTRACT The actual needs for fatigue testing of the mechanical parts in mechanical engineering and transportation with high reliability is very urgent. The thesis: "Study and development of high-speed fatigue testing machine" research, design, manufacture fatigue testing machine with four-point bending principle for axial-type machine parts with changing cycle speeds large force to fatigue evaluation of the details working at high speed and shorten experiment time while ensuring accuracy experiment. The development of high speed fatigue testing machine contribute to solving the problem of fatigue testing cater to the training and research projects. The process to implement the project include the following contents: - Research on the theoretical basis of fatigue, fatigue of the material forms as a basis for calculation and design. - Collecting, analyzing the principles of creating of detailed fatigue experiments have been studied or available on the market, which provide a basis for comparison and selection plan for the design and construction of complete machine model . - Calculate, design for parts and more typical. - Manufacturing, assembly and experimental performance of the machine. - Experiment and test the reliability of the machine. v
9. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt .x Danh sách các hình xi Danh sách các bảng . . xiv Chương 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu 3 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu 3 1.5. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 3 1.5.1. Các nghiên cứu ngoài nước. 3 1.5.2. Các nghiên cứu trong nước 6 1.5.3. Kết luận 10 1.6. Kết cấu của Đồ án Tốt nghiệp 10 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1. Các dạng chịu lực của các chi tiết máy thông dụng 12 2.1.1. Uốn phẳng thuần túy. 12 vi
10. 2.1.2. Uốn ngang phẳng. 13 2.1.3. Uốn xiên 13 2.1.4. Kéo (nén) đồng thời đúng tâm 14 2.1.5. Thanh chịu uốn xoắn 14 2.2. Hiện tượng mỏi của kim loại 15 2.2.1. Hiện tượng mỏi 15 2.2.2. Giới hạn mỏi 17 2.2.3. Đường cong mỏi 17 2.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi 21 2.3.1. Vật liệu và quá trình xử lý nhiệt 21 2.3.2. Trạng thái ứng suất 24 2.3.3. Kích thước tuyệt đối 26 2.3.4. Hình dạng kết cấu 28 2.3.5. Công nghệ gia công cơ khí 30 2.3.6. Oxi hóa và thoát cacbon 31 2.4. Hiện tượng nứt mỏi trên các chi tiết dạng trục 32 2.4.1. Định nghĩa và phân loại 32 2.4.2. Các dạng hỏng do mỏi thường gặp 34 2.5. Các biện nâng cao độ bền mỏi của chi tiết máy 34 2.6. Các loại chi tiết mẫu trong thí nghiệm mỏi 37 Chương 3. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 43 3.1. Phân tích đối tượng thiết kế 43 3.1.1. Sơ đồ chất tải trên mẫu thí nghiệm: 44 3.1.2. Đề xuất nhiệm vụ, yêu cầu thiết kế: 44 3.2. Phân tích và giải pháp công nghệ 45 3.2.1. Phương án nguyên lý tạo mỏi 45 vii
11. 3.2.1.1. Cách thức tác dụng lực 45 3.2.1.2. Cơ cấu giữ chi tiết mẫu 46 3.2.1.3. Cơ cấu tác dụng lực lên chi tiết mẫu 48 3.2.2. Thiết bị đo và bộ phận điều khiển 51 3.2.2.1. Điều khiển số vòng quay 51 3.2.2.2. Thiết bị đo tải 53 3.3. Phương án thiết kế máy thí nghiệm mỏi 55 Chương 4. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KIỂM NGHIỆM MÁY THÍ NGHIỆM MỎI TỐC ĐỘ CAO 56 4.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống máy 56 4.2. Tính toán, thiết kế, chế tạo cho các bộ phận của hệ thống máy 57 4.2.1. Xác định các thông số thiết kế 57 4.2.2. Tính toán thiết kế, chế tạo cụm trục truyền động 58 4.2.2.1. Thiết kế trục chính 58 4.2.2.2. Tính toán chọn ổ lăn 63 4.2.2.3. Thiết kế, chế tạo vỏ trục chính 65 4.2.2.4. Thiết kế, chế tạo tai lắc 66 4.2.2.5. Thiết kế chế tạo vòng chịu lực 67 4.2.2.6. Thiết kế, chế tạo cụm đỡ trục chính 69 4.2.3. Tính toán chọn động cơ 70 4.2.4. Hệ thống điều khiển 72 4.2.4.1. PLC 72 4.2.4.2. Giao diện người máy HMI 74 4.2.5. Tổng thể máy thử nghiệm mỏi tốc độ cao 75 4.3. Thực nghiệm 76 4.3.1. Mục đích của thực nghiệm 76 viii
12. 4.3.2. Mẫu thí nghiệm 76 4.3.2.1. Thực nghiệm kiểm tra độ bền kéo của chi tiết mẫu 76 4.3.2.2. Mẫu thí nghiệm uốn quay bốn điểm 79 4.3.3. Máy thí nghiệm 80 4.3.4. Quy trình thực nghiệm 81 4.3.5. Kết quả thí nghiệm 82 4.3.6. Xử lý kết quả thực nghiệm 83 4.4. Bảo trì bảo dưỡng 86 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 5.1. Kết luận 87 5.2. Kiến nghị 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 Tài liệu tiếng Việt Tài liệu tiếng Anh PHỤ LỤC ix
13. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AD Analog to Digital ASTM American Society for Testing and Materials DA Digital to Analog DIN Deutsches Institut für Normung e.V., German Institute for Standardization HMI Human Machine Interface IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor PLC Programmable Logic Controller PWM Pulse Width Modulation TCVN Tiêu Chuẩn Việt Nam x
14. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hình ảnh tổng quan của máy 4 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý tạo mỏi uốn bốn điểm của máy thí nghiệm 5 Hình 1.3: Hình ảnh tổng quan của máy 6 Hình 1.4: Cảm biến đo lực (loadcell) 6 Hình 1.5: Đồng hồ hiển thị tải trọng 6 Hình 1.6: Đồng hồ đếm số vòng quay 7 Hình 1.7: Hệ thống đếm số vòng quay 7 Hình 1.8: Bộ gá kẹp mẫu thí nghiệm 7 Hình 1.9: Máy thí nghiệm mỏi tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 8 Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý của máy 9 Hình 2.1: Biến dạng của thanh chịu uốn 12 Hình 2.2: Thanh trước biến dạng 13 Hình 2.3: Thanh sau biến dạng 13 Hình 2.4: Thanh chịu uốn kéo (nén) đúng tâm 14 Hình 2.5: Thanh chịu xoắn 14 Hình 2.6: Sự tích lũy phá hủy mỏi ở kim loại 16 Hình 2.7: Đường cong mỏi Vele 17 Hình 2.8: Đồ thị các ứng suất giới hạn 19 Hình 2.9: Đường cong thực nghiệm biểu diễn các biên độ giới hạn trên hệ tọa độ 20 Hình 2.10: Chu trình ứng suất 24 Hình 2.11: Những nơi tập trung ứng suất 28 Hình 2.12: Trục truyền được lắp các chi tiết quay 32 Hình 3.13: Trục tâm 33 Hình 3.14: Các dạng trục chủ yếu 33 Hình 2.15: Mẫu dùng trong thí nghiệm uốn quay 4 điểm theo tiêu chuẩn PN-74/H-04327 37 xi
15. Hình 2.16: Mẫu dùng trong thí nghiệm uốn quay tròn phẳng 40 38 Hình 2.17: Mẫu dùng trong thí nghiệm uốn quay tròn phẳng 12 38 Hình 2.18: Mẫu dùng trong thí nghiệm kéo nén phẳng 38 Hình 2.19: Mẫu dùng trong thí nghiệm kéo nén có rãnh khía 38 Hình 2.20: Mẫu dùng trong thí nghiệm xoắn 39 Hình 2.21: Mẫu dùng trong thí nghiệm uốn ngang phẳng. 39 Hình 3.1: Sơ đồ chất tải lên mẫu có đường kính do quay tròn với tần số ω 44 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý tạo mỏi uốn quay 4 điểm với lực tác dụng vào hai đầu của chi tiết mẫu 45 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý tạo mỏi uốn quay 4 điểm với lực tác dụng vào hai đầu của cụm trục xoay 46 Hình 3.4: Đầu kẹp khoan 47 Hình 3.5: Collet 47 Hình 3.6: Xilanh thủy lực 49 Hình 3.7: Sử dụng cân treo để tác dụng lực lên mẫu thử 49 Hình 3.8: Sử dụng cơ cấu vít me –đai ốc 50 Hình 3.9: Hộp tốc độ 51 Hình 3.10: Biến tần của hãng Mitsubishi. 51 Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của biến tần 52 Hình 3.12: Các dạng lực kế 53 Hình 3.13: Loadcell 54 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý của máy thí nghiệm mỏi 56 Hình 4.2: Mẫu dùng trong thí nghiệm uốn quay tròn phẳng 12 57 Hình 4.3: Biểu đồ moment của mẫu thí nghiệm 58 Hình 4.4: Kết cấu cụm trục truyền động 58 Hình 4.5: Sơ đồ tác dụng lực lên trục và biểu đồ nội lực 59 Hình 4.6: Bản vẽ kỹ thuật của trục chính 62 Hình 4.7: Kết cấu trục chính sau khi tính toán thiết kế 63 Hình 4.8: Kết quả chế tạo chi tiết trục chính 63 Hình 4.9: Vỏ trục chính 65 xii
16. Hình 4.10: Kết quả chế tạo các bộ phận vỏ trục chính 65 Hình 4.11: Tai lắc 66 Hình 4.12: Kết quả chế tạo tai lắc 66 Hình 4.13: Vòng chịu lực 67 Hình 4.14: Kết quả sau khi chế tạo vòng chịu lực 67 Hình 4.15: Kết quả sau khi chế tạo các chi tiết của cụm truyền động 68 Hình 4.16: Lắp ráp các chi tiết của cụm truyền động 68 Hình 4.17: Cụm đỡ trục chính 69 Hình 4.18: Lắp ráp cụm truyền động trục chính 69 Hình 4.19: Hệ lực tác dụng lên cụm truyền động 70 Hình 4.20: Giá trị phản lực tại các ổ lăn 70 Hình 4.10: Động cơ điện 72 Hình 4.22: PLC FX1N-40MR ES/UL 73 Hình 4.23: Module analog FX2N-2AD 73 Hình 4.24: Module analog FX2N-2DA 74 Hình 4.25: Màn hình HMI 75 Hình 4.26: Máy thử nghiệm mỏi thiết kế bằng phần mềm Creo Paramatric 3.0 75 Hình 4.27: Máy thí nghiệm mỏi sau khi lắp ráp hoàn chỉnh 76 Hình 4.28: Máy thí nghiệm kéo-nén tại trường Cao đẳng Nghề Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh 77 Hình 4.29: Mẫu thí nghiệm kéo 77 Hình 4.30: Mẫu thí nghiệm kéo được kẹp trên máy kéo 78 Hình 4.31: Biểu đồ kéo và giá trị thực nghiệm của mẫu thứ 3 79 Hình 4.32: Mẫu thí nghiệm uốn quay bốn điểm 79 Hình 4.33: Mẫu thí nghiệm sau khi gia công 80 Hình 4.34: Đồ thị thể hiện mức độ phân tán của kết quả thí nghiệm ở ứng suất 367 MPa 83 Hình 4.35: Biểu đồ đường cong mỏi Weibull thực nghiệm của thép C45 85 Hình 4.36: Biểu đồ đường cong mỏi Weibull của thép S45C [13] 85 xiii
17. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Số liệu Nf của một số kim loại thường dùng. 17 Bảng 2.2: Mối quan hệ giữa thành phần hóa học và đặc trưng cơ học của vật liệu 22 Bảng 2.3: Ảnh hưởng của kích thước hạt đến độ bền mỏi 23 Bảng 2.4: Các giới hạn bền và mỏi của một số loại vật liệu 25 Bảng 2.5: Ảnh hưởng của hình dáng mặt cắt ngang của mẫu tới khả năng chống phá hủy mỏi 27 Bảng 2.6: Phương pháp tính Građien ứng suất tương đối G 41 Bảng 3.1: Bảng so sánh các phương án giữ chi tiết mẫu 48 Bảng 3.2: Bảng so sánh các phương án đặt tải lên mẫu 50 Bảng 3.3: Bảng so sánh các phương án điều khiển tốc độ 53 Bảng 3.4: Bảng so sánh các phương án đo tải tác dụng 55 Bảng 3.5: Bảng lựa chọn các phương án thiết kế 55 Bảng 4.1: Bảng giá trị thực nghiệm lực kéo 78 Bảng 4.2: Thông số máy thí nghiệm mỏi sau khi chế tạo 80 Bảng 4.3: Bảng số liệu kết quả thực nghiệm 82 xiv
18. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện tượng mỏi là hiện tượng khá phức tạp, xảy ra khi ứng suất thay đổi theo thời gian. Ứng suất này tồn tại trên chi tiết máy có trị số nhỏ hơn giới hạn bền của vật liệu, thậm chí là thấp hơn giới hạn đàn hồi. Tuy nhiên hiện tượng mỏi lại gây ra những tổn thất nghiêm trọng cho máy móc không lường trước được. Vì vậy việc nghiên cứu, thí nghiệm, đánh giá độ bền mỏi của chi tiết máy cho phép xác định hợp lý kết cấu, hình dáng và tối ưu hóa thiết kế các cụm chi tiết máy và thiết bị có ý nghĩa rất lớn đối với kỹ thuật hiện đại. 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Hiện tượng phá hủy mỏi của vật liệu kim loại đã được nghiên cứu rộng rãi trên cơ sở khoa học, vật lý và đã xây dựng nên cơ sở lý thuyết mỏi và tiến hành thực nghiệm kiểm chứng. Bên cạnh đó, các thiết bị máy móc kiểm tra, thí nghiệm mỏi phục vụ cho các công trình nghiên cứu là vấn đề quan tâm của các nhà khoa học. Các kết quả đo- kiểm tra là cơ sở để đánh giá tính đúng đắn kết quả của các công trình nghiên cứu. Vì vậy việc nghiên cứu phát triển máy móc thiết bị kiểm tra mỏi luôn được cải tiến, hoàn thiện để đáp ứng nhu cầu nghiên cứu ngày càng phát triển của ngành khoa học mỏi vật liệu. Hiện nay có rất nhiều máy tạo mỏi các dạng và thiết bị đo-kiểm tra mà các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu chế tạo. Đối với Việt Nam, ngành khoa học mỏi vật liệu đã làm tốn nhiều thời gian và công sức nhà nghiên cứu của các nhà khoa học đầu ngành. Kết quả bước đầu đã có một số công trình nghiên cứu về mỏi nhưng chỉ mới thành công ở một chừng mực nhất định và chưa có công trình nào đưa ra được mẫu máy thí nghiệm mỏi uốn quay bốn điểm với tốc độ cao, nhằm thực hiện các thí nghiệm mỏi cho các chi tiết máy 1
19. hoạt động ở tốc độ cao, đồng thời giảm thời gian thí nghiệm, tăng năng suất và mang lại hiệu quả kinh tế. Hiện nay, nhu cầu thí nghiệm mỏi các chi tiết máy trong ngành cơ khí, giao thông vận tải ở Việt Nam là rất lớn. Các kết quả thí nghiệm mỏi sẽ đóng góp đáng kể đến sự phát triển của công nghệ chế tạo máy, nhiệt luyện, vận hành và bảo trì máy móc trong nước. Đề tài được thực hiện để nghiên cứu, phát phát triển máy thí nghiệm mỏi uốn 4 điểm tốc độ cao để thực hiện các thí nghiệm mỏi của vật liệu, đóng góp vào hướng nghiên cứu phát triển máy thí nghiệm mỏi nhằm phục vụ nghiên cứu, giảng dạy tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh cũng như có thể thương mại hóa ra thị trường. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Luận văn tốt nghiệp được thực hiện với các mục tiêu chính như sau: - Thiết kế máy thí nghiệm mỏi phục vụ các thí nghiệm mỏi uốn 4 điểm với tốc độ thay đổi chu kỳ ứng suất lớn. - Chế tạo, thử nghiệm máy thí nghiệm mỏi. - Hoàn chỉnh thiết kế máy thí nghiệm mỏi. Máy thí nghiệm mỏi được thiết kế, chế tạo và thử nghiệm nhằm phục vụ giảng dạy và nghiên cứu khoa học tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh cũng như có thể thương mại hóa ra thị trường. Trong đó nội dung nghiên cứu của luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu phát triển máy thí nghiệm mỏi tốc độ cao” tập trung vào các vấn đề sau: - Tổng quan về hiện tượng mỏi. - Nghiên cứu, khảo sát các máy thí nghiệm mỏi uốn. Đề xuất nguyên lý kết cấu của máy thí nghiệm mỏi. Trên cơ sở đó, thiết kế máy thí nghiệm mỏi có thể thực hiện được nguyên lý tạo mỏi uốn 4 điểm cho các chi tiết mẫu dạng trục. - Chế tạo hoàn chỉnh máy thí nghiệm mỏi. 2
20. - Vận hành thí nghiệm độ tin cậy của máy. 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: - Hiện tượng mỏi và phá hủy mỏi. - Các loại máy thí nghiệm mỏi uốn trong và ngoài nước. - Phân tích, đề xuất phương án thiết kế máy thí nghiệm mỏi uốn 4 điểm tốc độ cao. - Tính toán, thiết kế máy thí nghiệm. - Chế tạo và kiểm nghiệm máy. 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu Do thời gian và khối lượng nghiên cứu lớn nên đề tài tập trung nghiên cứu cải tiến, thiết kế chế tạo máy thí nghiệm mỏi chủ yếu phục vụ thí nghiệm mỏi uốn 4 điểm, hoạt động với tốc độ quay của chi tiết mẫu cao: - Thí nghiệm mỏi được thực hiện cho các chi tiết mẫu dạng trục. - Tốc độ trục chính khoảng 10000 vòng/phút, tải trọng tối đa khoảng 2000N. - Vật liệu chế tạo các chi tiết mẫu trong thí nghiệm mỏi là các loại thép thông dụng như C45, C50. 1.5. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 1.5.1. Các nghiên cứu ngoài nước - Máy thí nghiệm mỏi kiểu uốn quay 4 điểm của trường University Sint-Lieven Shent (Bỉ) do nhóm tác giả D. Brandolisio*, G. Poelman, G. De Corte, J. Symynck, M. Juwet, F. De Bal vào tháng 3 năm 2009 (hình 1.1) 3
21. S K L 0 0 2 1 5 4