Tài liệu Nghiên cứu, ứng dụng thiết bị đo số vòng quay di động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐO SỐ VÒNG QUAY DI ĐỘNG GVHD: ThS. TRẦN THANH LAM SVTH: CAO NGỌC MINH MSSV: 11943040 SVTH: NGUYỄN THÀNH LUÂN MSSV: 11943014 SKL 0 0 4 1 7 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời kỳ hội nhập kinh tế Đông, Tây và toàn cầu hóa, cùng với công cuộc đổi mới đất nước, nước ta đang ra sức phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn như: Công nghệ hóa chất, công nghệ luyện kim, cơ khí, may mặc, hàng tiêu dùng,… đã và đang đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ, phần nào nâng cao đời sống của nhân dân, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người lao động. Một trong những ngành phát triển mạnh mẽ đó, chính là ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng. Từ khi mới thành lập đến nay ngành chế tạo máy phần nào tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt, năng suất cao và được xuất khẩu ra nhiều thị trường lớn như: EU, Châu Á, hay các thị trường khắc nghiệt như Mỹ,... Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển vì vậy mà các doanh nghiệp cơ khí đòi hỏi phải cải tiến phương thức sản xuất, thay thế các thiết bị lạc hậu, cũ kỹ bằng các thiết bị công nghệ cao để đảm bảo chất lượng, độ chính xác gia công cũng như thẫm mỹ của sản phẩm. Thế kỷ XXI, thế kỷ của sự phát triển khoa học kỹ thuật hiện đại. Các thiết bị đo mới được phát minh và được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống. Trong đó, thiết bị đo số vòng quay cũng không ngoại lệ. Trong thời gian gần đây các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu các loại thiết bị đo số vòng quay, với các ưu điểm như : nhẹ, có độ bền cao, giá cả rẻ,… trong tương lai thiết bị đo số vòng quay có xu hướng ngày càng phát triển với các tính năng ngày càng vượt trội. Vì vây, việc kiểm tra các thông số kỹ thuật như số vòng quay-vận tốc là điều rất quan trọng. Hiện nay, trong các phòng thí nghiệm, trường học, các viện nghiên cứu cũng như các phân xưởng sản xuất đang sử dụng một lượng nhỏ các thiết bị đo số vòng quay. Các thiết bị này có từ lâu và phần lớn khâu xử lý số liệu đo và đánh giá kết quả đo đều làm thủ công, rất mất thời gian, hiệu suất và độ chính xác không cao. Hiện giờ, trên thị trường có bán các thiết bị đo số vòng quay với độ chính xác khá cao và đã giải quyết được những khó khăn nêu trên. Chính vì vậy nhóm em chọn đề tài " Nghiên cứu, ứng dụng thiết bị đo số vòng quay di động ". Với đề tài này, chúng em hy vọng sẽ góp phần giải quyết được các khó khăn về việc bảo trì-bảo dưỡng các máy móc-thiết bị đã và đang được sử dụng được hiệu quả hơn và có tuổi thọ cao. Page 1 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đây là Đồ án tố t nghiê ̣p của Sinh viên Đa ̣i ho ̣c chuyên ngành Sư Ph ạm Công Nghệ Chế Tạo Máy của Khoa Cơ Khí Ch ế Tạo Máy Trường Đa ̣i ho ̣c Sư pha ̣m Kỹ Thuâ ̣t Thành phố Hồ Chí Minh . Đề tài đã nghiên c ứu và ứng dụng thành công thi ết bị đo số vòng quay di động và hoàn tấ t trong viê ̣c ki ểm nghiệm số vòng quay của một số loại máy thường dùng như: Máy tiện, máy phay CNC, động cơ 3 pha, máy cân bằng động... Thiết bị đo số vòng quay di động đã đáp ứng các tiêu chí ban đầ u là đo đư ợc vận tốc của các loại máy từ đó ta có thể tính số vòng quay để so sánh với số vòng quay thực để phục vụ trong công việc bảo trì, tái kiểm tra đo số vòng quay nhằm phát hiện những sai hỏng chi tiết máy góp phần gia tăng tuổi thọ của máy. Hình 1: Ứng dụng thiết bị đo trên mô hình cân bằng động Page 2 CHƢƠNG 1: Ý TƢỞNG VÀ TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐO SỐ VÒNG QUAY DI ĐỘNG 1.1. Ý TƢỞNG CHỌN ĐỀ TÀI. 1.1.1 Lý do chọn đề tài. - Chúng ta đã bước qua thế kỷ XXI, thế kỷ của sự phát triển khoa học kỹ thuật hiện đại. Trong sự phát triển của kỹ thuật điện tử ngày nay, kỹ thuật số đang dần chiếm ưu thế về số lượng các ứng dụng của nó trên nhiều thiết bị điện tử từ dân dụng cho đến chuyên dụng, trong nhiều lĩnh vực như đo lường, điều khiển, v.v… nhờ vào nhiều ưu điểm của nó. Trong công nghiệp, phần lớn trường hợp đo vận tốc là đo số vòng quay của máy. Độ an toàn cũng như chế độ làm việc của máy phụ thuộc rất lớn vào tốc độ quay. -Thiết bị đo tốc độ động cơ được dùng để đánh giá chính xác tốc độ quay hiện hành của động cơ, phục vụ thiết thực cho công việc sửa chữa, bảo dưỡng và tái kiểm tra độ chuẩn xác của động cơ. - Vì vậy, việc kiểm tra các thông số kỹ thuật như số vòng quay di động là điều rất quan trọng. Những thí nghiệm này minh họa cho những đặc tính ổn định quan trọng trong việc đánh giá chính xác tốc độ quay. Hiện nay, trong các phòng thí nghiệm, trường học, các viện nghiên cứu cũng như các phân xưởng sản xuất đang sử dụng một lượng lớn các thiết bị đo số vòng quay di động. Các thiết bị này có từ lâu và phần lớn khâu xử lý số liệu đo lường và đánh giá kết quả đo đều làm thủ công, rất mất thời gian, hiệu suất và độ chính xác không cao. Hiện giờ, trên thị trường có bán các thiết bị đo số vòng quay với độ chính xác khá cao và đã giải quyết được những khó khăn nêu trên. Nhưng giá thành rất cao nên việc đầu tư mua sắm sẽ gặp rất nhiều khó khăn. 1.1.2. Mục đích nghiên cứu. - Mục đích của đề tài chủ yếu nghiên cứu cơ cấu hoạt động của thiết bị và tìm hiểu các phương pháp để chế tạo ra thiết bị đo này, bên cạnh đó tìm hiểu một số loại thiết bị đo số vòng quay di động cũng như nguyên lý hoạt động của chúng. - Tính toán và hoàn chỉnh thiết kế cho thiết bị đo số vòng quay di động. - Nghiên cứu, chế tạo thử thiết bị đo số vòng quay dị động. Page 3 1.1.3. Phạm vi nghiên cứu. - Nghiên cứu, thiết kế, tính toán và chế tạo thử thiết bị đo số vòng quay di động trong phạm vi phòng thí nghiệm, trong khu vực xưởng. - Nghiên cứu tổng quan số vòng quay di động, các phương pháp kiểm tra tốc độ của thiết bị đo, nghiên cứu thiết bị đo và thiết bị cảm biến. Phân tích dữ liệu, lọc các dữ liệu cần thiết cho các phép thử. Viết chương trình xử lý số liệu và giao diện màn hình. 1.1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu. - Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp thực nghiệm: + Phương pháp nghiên cứu lý thuyết : Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các cơ cấu chuyển động, tính toán lực từ, lực kẹp lên thiệt bị do đế gá từ tạo nên. Từ đó có sự nhìn nhận đúng hướng trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo thử thiết bị đo số vòng quay di động. Nghiên cứu khả năng lập trình ghép nối máy tính, xử lý số liệu. + Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: - Tiến hành thực nghiệm độ chính xác khi đo tốc độ. Lấy đó làm cơ sở chính trong việc tính toán lực, thiết kế lựa chọn các bộ phận chính làm nên thiết bị đo. Thiết kế thiết bị giao tiếp với máy tính đọc giá trị tốc độ, trao đổi dữ liệu với thiết bị đo số vòng quay di động. 1.1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. - Tạo điều kiện, tiền đề cho người nghiên cứu phát triển các kỹ năng, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế. - Tạo được sản phẩm mới, góp phần vào sự phát triển của nền công nghiệp nước nhà. - Đây cũng sẽ là tiền đề để cải tiến, phát triển sản phẩm và ứng dụng vào trong các lĩnh vực khác có liên quan.. - Dựa trên các nguyên lý và các phương pháp đo tốc độ và khả năng kết nối máy tính của các thiết bị này để xây dựng phần mềm xử lý số liệu trên thiết bị đo số vòng quay di động. Page 4 - Rất nhiều công nghệ không dây trong số đó được cho phép sử dụng rộng rãi, phần lớn đều được tiêu chuẩn hóa và được tích hợp dưới dạng IC nhỏ, giá thành thấp hay ở dạng module có sẵn. Do vậy, việc lựa chọn công nghệ đúng đắn cho một ứng dụng cụ thể chính là thách thức lớn nhất cần phải được giải quyết. - Công nghệ này chia 2.4 GHz dải tần ISM (industrial, scientific và medical – công nghiệp, khoa học và y tế) thành những kênh nhỏ hơn có băng thông là 1 MHz, dùng sóng vô tuyến có tốc độ dữ liệu là 1Mbps. Việc ghép kênh phân chia theo thời gian (time-division multiplexing – TDM) giúp sắp xếp kênh truyền cho nhiều cảm biến. ANT+ hỗ trợ các cấu trúc mạng dạng sao (star), nhánh (tree), lưới (mesh) hoặc ngang hàng (peer-to-peer). Định dạng giao thức và gói dữ liệu khá đơn giản. Không những vậy, nó được quảng cáo có mức tiêu thụ năng lượng rất thấp, giúp tăng thời lượng sử dụng của pin. Hình 16: Các bộ phận chính của cảm biến Giant Ride Sense Page 20 S K L 0 0 2 1 5 4